JPH10163496A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH10163496A JPH10163496A JP31585296A JP31585296A JPH10163496A JP H10163496 A JPH10163496 A JP H10163496A JP 31585296 A JP31585296 A JP 31585296A JP 31585296 A JP31585296 A JP 31585296A JP H10163496 A JPH10163496 A JP H10163496A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 SOI基板上に形成した素子を高耐圧化する
ことのできる半導体装置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 SOI基板の半導体層3の表面に露出す
るように半導体層3内に、p型ウェル領域4及びn+型
ドレイン領域5が離間して形成され、p型ウェル領域4
に内包され、かつ、半導体層3の表面に露出するように
半導体層3内にn+型ソース領域6が形成されている。
また、n+型ソース領域6に接するように、p型ウェル
領域4内にp型ウェルコンタクト領域7が形成されてい
る。そして、p型ウェル領域4とn+型ドレイン領域5
との間のドリフト領域下部の埋込絶縁膜2において、横
方向に線形な厚み分布を持たせている。
ことのできる半導体装置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 SOI基板の半導体層3の表面に露出す
るように半導体層3内に、p型ウェル領域4及びn+型
ドレイン領域5が離間して形成され、p型ウェル領域4
に内包され、かつ、半導体層3の表面に露出するように
半導体層3内にn+型ソース領域6が形成されている。
また、n+型ソース領域6に接するように、p型ウェル
領域4内にp型ウェルコンタクト領域7が形成されてい
る。そして、p型ウェル領域4とn+型ドレイン領域5
との間のドリフト領域下部の埋込絶縁膜2において、横
方向に線形な厚み分布を持たせている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関するものであり、特に、SOI構造を利
用した半導体装置及びその製造方法に関する。
の製造方法に関するものであり、特に、SOI構造を利
用した半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、半導体装置の素子分離技術と
して、拡散分離技術及び誘電体(絶縁体)分離技術が知
られているが、絶縁体分離技術は素子(デバイス)が絶
縁体で完全分離されるため、拡散分離技術と比べて絶縁
性が高く、寄生容量が小さい等の利点を有する。このた
め、絶縁体分離技術によって素子間分離を行う誘電体分
離型の半導体装置は高耐圧・大容量のパワーデバイスと
して利用されている。
して、拡散分離技術及び誘電体(絶縁体)分離技術が知
られているが、絶縁体分離技術は素子(デバイス)が絶
縁体で完全分離されるため、拡散分離技術と比べて絶縁
性が高く、寄生容量が小さい等の利点を有する。このた
め、絶縁体分離技術によって素子間分離を行う誘電体分
離型の半導体装置は高耐圧・大容量のパワーデバイスと
して利用されている。
【0003】このような半導体装置として、支持体シリ
コン基板上に酸化膜より成る絶縁膜を介して活性シリコ
ン層が設けられて構成されたSOI(Silicon on Ins
ulating)基板を用いたLDMOSFET(Lateral Do
uble Diffused MOSFET)やIGBT(Insulated Gat
e Bipolar Transistor)等のパワーデバイスが注目さ
れている。
コン基板上に酸化膜より成る絶縁膜を介して活性シリコ
ン層が設けられて構成されたSOI(Silicon on Ins
ulating)基板を用いたLDMOSFET(Lateral Do
uble Diffused MOSFET)やIGBT(Insulated Gat
e Bipolar Transistor)等のパワーデバイスが注目さ
れている。
【0004】SOI基板の製造方法として幾つか考えら
れているが、近年商用化されているのは、SIMOX
(Separation by Implanted Oxygen)と張り合わせ
SOI(BE−SOI:Bonded and Etched SO
I)である。SIMOXは、単結晶シリコン基板に1×
1017〜1018/cm3程度の酸素イオンを注入し、そ
の後アニールすることによって単結晶シリコン基板中に
埋込酸化膜を形成することによりSOI構造を形成する
方法であり、張り合わせSOIは、2枚の単結晶シリコ
ン基板の一方、若しくは両方の一主表面に熱酸化膜を形
成し、熱酸化膜が介在するように2枚の単結晶シリコン
基板を張り合わせた後、一方の単結晶シリコン基板を研
磨,薄膜化してSOI構造を形成する方法である。
れているが、近年商用化されているのは、SIMOX
(Separation by Implanted Oxygen)と張り合わせ
SOI(BE−SOI:Bonded and Etched SO
I)である。SIMOXは、単結晶シリコン基板に1×
1017〜1018/cm3程度の酸素イオンを注入し、そ
の後アニールすることによって単結晶シリコン基板中に
埋込酸化膜を形成することによりSOI構造を形成する
方法であり、張り合わせSOIは、2枚の単結晶シリコ
ン基板の一方、若しくは両方の一主表面に熱酸化膜を形
成し、熱酸化膜が介在するように2枚の単結晶シリコン
基板を張り合わせた後、一方の単結晶シリコン基板を研
磨,薄膜化してSOI構造を形成する方法である。
【0005】SIMOXにより形成されたSOI基板
は、その製法上、埋込酸化膜上のシリコン層(以下、半
導体層)の厚みが0.01〜0.5μm、埋込酸化膜の
厚みが0.01〜0.5μmと非常に薄く、半導体層に
素子を形成した場合、横方向の素子分離工程が容易であ
り、更に、高速性や短チャネル効果の抑制等の特性向上
を図れるため注目されている。
は、その製法上、埋込酸化膜上のシリコン層(以下、半
導体層)の厚みが0.01〜0.5μm、埋込酸化膜の
厚みが0.01〜0.5μmと非常に薄く、半導体層に
素子を形成した場合、横方向の素子分離工程が容易であ
り、更に、高速性や短チャネル効果の抑制等の特性向上
を図れるため注目されている。
【0006】図4は、従来例に係るSOI−LDMOS
FETを示す略断面図である。従来のnチャネルSOI
−LDMOSFETは、厚みが約500μmの半導体基
板としてのn型単結晶シリコン基板1と、n型単結晶シ
リコン基板1上に厚みが約0.5μmの絶縁層としての
埋込酸化膜2を介して形成された厚みが約0.3μmの
n型の半導体層3とが一体的に構成され、SOI基板を
構成している。
FETを示す略断面図である。従来のnチャネルSOI
−LDMOSFETは、厚みが約500μmの半導体基
板としてのn型単結晶シリコン基板1と、n型単結晶シ
リコン基板1上に厚みが約0.5μmの絶縁層としての
埋込酸化膜2を介して形成された厚みが約0.3μmの
n型の半導体層3とが一体的に構成され、SOI基板を
構成している。
【0007】そして、SOI基板における半導体層3の
表面に露出するように半導体層3内に、ボロン(B)等
のp型不純物濃度が3×1017/cm3程度のp型ウェ
ル領域4と、リン(P)等のn型不純物濃度が1×10
20/cm3程度のn+型ドレイン領域5とが離間して形
成され、p型ウェル領域4に内包され、かつ、半導体層
3の表面に露出するように半導体層3内にリン(P)等
のn型不純物濃度が1×1020/cm3程度のn+型ソ
ース領域6が形成され、p型ウェル領域4内におけるn
+型ソース領域6に隣接する箇所には不純物濃度が1×
1020/cm3程度のp型ウェルコンタクト領域7が形
成されている。
表面に露出するように半導体層3内に、ボロン(B)等
のp型不純物濃度が3×1017/cm3程度のp型ウェ
ル領域4と、リン(P)等のn型不純物濃度が1×10
20/cm3程度のn+型ドレイン領域5とが離間して形
成され、p型ウェル領域4に内包され、かつ、半導体層
3の表面に露出するように半導体層3内にリン(P)等
のn型不純物濃度が1×1020/cm3程度のn+型ソ
ース領域6が形成され、p型ウェル領域4内におけるn
+型ソース領域6に隣接する箇所には不純物濃度が1×
1020/cm3程度のp型ウェルコンタクト領域7が形
成されている。
【0008】また、半導体層3の表面におけるn+型ド
レイン領域5とn+型ソース領域6との間に介在するp
型ウェル領域4上には、シリコン酸化膜8を介してポリ
シリコン等から成る絶縁ゲート9が形成されている。
レイン領域5とn+型ソース領域6との間に介在するp
型ウェル領域4上には、シリコン酸化膜8を介してポリ
シリコン等から成る絶縁ゲート9が形成されている。
【0009】そして、絶縁ゲート9に電気的に接続され
るようにアルミニウム(Al)等から成るゲート電極1
0が形成され、n+型ドレイン領域5と電気的に接続さ
れるようにアルミニウム等から成るドレイン電極11が
形成され、n+型ソース領域6及びp型ウェルコンタク
ト領域7と電気的に接続されるようにアルミニウム等か
ら成るソース電極12が形成されている。
るようにアルミニウム(Al)等から成るゲート電極1
0が形成され、n+型ドレイン領域5と電気的に接続さ
れるようにアルミニウム等から成るドレイン電極11が
形成され、n+型ソース領域6及びp型ウェルコンタク
ト領域7と電気的に接続されるようにアルミニウム等か
ら成るソース電極12が形成されている。
【0010】ここで、素子の高耐圧化を図るため、半導
体層3の不純物濃度は、RESURF(Reduced SURfa
ce Field)条件と呼ばれる1×1017/cm3程度に調
整されている。これは、nチャネルSOI−LDMOS
FETのオフ状態でのドレイン・ソース間電圧(耐圧)
は、半導体層3の不純物濃度及び膜厚、埋込酸化膜2の
膜厚とで決定されるためである。つまり、オフ状態で
は、ドレイン電圧に依存してp型ウェル領域4からn+
型ドレイン領域5の方向へ空乏層が拡がるが、半導体層
3の不純物濃度及び厚さ,埋込酸化膜2の厚さを最適化
することにより、前記空乏層の拡がりや電界分布を最適
化でき、高い耐圧を得ることができる。
体層3の不純物濃度は、RESURF(Reduced SURfa
ce Field)条件と呼ばれる1×1017/cm3程度に調
整されている。これは、nチャネルSOI−LDMOS
FETのオフ状態でのドレイン・ソース間電圧(耐圧)
は、半導体層3の不純物濃度及び膜厚、埋込酸化膜2の
膜厚とで決定されるためである。つまり、オフ状態で
は、ドレイン電圧に依存してp型ウェル領域4からn+
型ドレイン領域5の方向へ空乏層が拡がるが、半導体層
3の不純物濃度及び厚さ,埋込酸化膜2の厚さを最適化
することにより、前記空乏層の拡がりや電界分布を最適
化でき、高い耐圧を得ることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のSO
I基板を用いた従来のnチャネルSOI−LDMOSに
おいては、p型ウェル領域4とn+型ドレイン領域5と
の間での電位分布が均一に成らず、p型ウェル領域4の
端部に電界が集中するため、高耐圧化が困難であり、例
えば図4に示すSOI−LDMOSFETにおいては、
約100V程度の耐圧しか得ることができないという問
題があった。
I基板を用いた従来のnチャネルSOI−LDMOSに
おいては、p型ウェル領域4とn+型ドレイン領域5と
の間での電位分布が均一に成らず、p型ウェル領域4の
端部に電界が集中するため、高耐圧化が困難であり、例
えば図4に示すSOI−LDMOSFETにおいては、
約100V程度の耐圧しか得ることができないという問
題があった。
【0012】また、耐圧は埋込酸化膜2を厚くするにつ
れて上昇するが、半導体層3の不純物濃度の最適値は小
さくなり、これはSOI−LDMOSFETのオン抵抗
の増加をもたらすという問題があった。
れて上昇するが、半導体層3の不純物濃度の最適値は小
さくなり、これはSOI−LDMOSFETのオン抵抗
の増加をもたらすという問題があった。
【0013】上記問題を解決する方法が、”電子デバイ
ス・半導体電力変換合同研究会”,Oct. 7,p.57〜65
(1993)に示されている。図5は、従来例に係るSOI
−LDMOSFETを示す略断面図である。図5に示す
SOI−LDMOSFETは、図4に示すSOI−LD
MOSFETの埋込酸化膜2の厚みを階段状に変化させ
た構成であり、図5においては埋込酸化膜2は2段階に
構成されており、約1.0μmの厚みの埋込酸化膜2a
と約3.0μmの厚みの埋込酸化膜2bとで構成され、
埋込酸化膜2bはn+型ドレイン領域5の下部近傍に配
置されている。また、p型ウェル領域4の不純物濃度は
1×1017/cm3程度に調整され、半導体層3の不純
物濃度は2.5×1016/cm3程度に調整されてい
る。
ス・半導体電力変換合同研究会”,Oct. 7,p.57〜65
(1993)に示されている。図5は、従来例に係るSOI
−LDMOSFETを示す略断面図である。図5に示す
SOI−LDMOSFETは、図4に示すSOI−LD
MOSFETの埋込酸化膜2の厚みを階段状に変化させ
た構成であり、図5においては埋込酸化膜2は2段階に
構成されており、約1.0μmの厚みの埋込酸化膜2a
と約3.0μmの厚みの埋込酸化膜2bとで構成され、
埋込酸化膜2bはn+型ドレイン領域5の下部近傍に配
置されている。また、p型ウェル領域4の不純物濃度は
1×1017/cm3程度に調整され、半導体層3の不純
物濃度は2.5×1016/cm3程度に調整されてい
る。
【0014】上述のSOI−LDMOSFETでは、耐
圧は埋込酸化膜2bの部分により決定され、半導体層3
の不純物濃度の最適値は埋込酸化膜2aの部分により決
定されるため、高耐圧で、かつ、低オン抵抗特性が実現
できる。
圧は埋込酸化膜2bの部分により決定され、半導体層3
の不純物濃度の最適値は埋込酸化膜2aの部分により決
定されるため、高耐圧で、かつ、低オン抵抗特性が実現
できる。
【0015】しかし、図5に示すSOI−LDMOSF
ETにおいては、埋め込み酸化膜2の厚みが埋込酸化膜
2a,2bにより階段状に変化するため、その段差部分
(エッジ部分)での電界緩和が困難であり、理想的な素
子耐圧が得られないという問題があった。
ETにおいては、埋め込み酸化膜2の厚みが埋込酸化膜
2a,2bにより階段状に変化するため、その段差部分
(エッジ部分)での電界緩和が困難であり、理想的な素
子耐圧が得られないという問題があった。
【0016】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、SOI基板上に形成
した素子を高耐圧化することのできる半導体装置及びそ
の製造方法を提供することにある。
であり、その目的とするところは、SOI基板上に形成
した素子を高耐圧化することのできる半導体装置及びそ
の製造方法を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
半導体基板と該半導体基板上に形成された絶縁層と該絶
縁層上に形成された第一導電型半導体層とから成るSO
I基板と、該第一導電型半導体層の表面に露出するよう
に前記第一導電型半導体層内に形成された第二導電型ウ
ェル領域と、該第二導電型ウェル領域に内包され、か
つ、前記第一導電型半導体層の表面に露出するように前
記第一導電型半導体層内に形成された高濃度第一導電型
ソース領域と、前記第一導電型半導体層の表面に露出す
るように前記第一導電型半導体層内に形成された高濃度
第一導電型ドレイン領域と、前記高濃度第一導電型ソー
ス領域と前記高濃度第一導電型ドレイン領域との間に介
在し、前記第一導電型半導体層の表面に露出している前
記第二導電型ウェル領域上に酸化膜を介して形成された
ゲート電極とを有して成る半導体装置において、前記絶
縁層が前記第二導電型ウェル領域と前記高濃度第一導電
型ドレイン領域との間で横方向に厚み分布を持って形成
されて成ることを特徴とするものである。
半導体基板と該半導体基板上に形成された絶縁層と該絶
縁層上に形成された第一導電型半導体層とから成るSO
I基板と、該第一導電型半導体層の表面に露出するよう
に前記第一導電型半導体層内に形成された第二導電型ウ
ェル領域と、該第二導電型ウェル領域に内包され、か
つ、前記第一導電型半導体層の表面に露出するように前
記第一導電型半導体層内に形成された高濃度第一導電型
ソース領域と、前記第一導電型半導体層の表面に露出す
るように前記第一導電型半導体層内に形成された高濃度
第一導電型ドレイン領域と、前記高濃度第一導電型ソー
ス領域と前記高濃度第一導電型ドレイン領域との間に介
在し、前記第一導電型半導体層の表面に露出している前
記第二導電型ウェル領域上に酸化膜を介して形成された
ゲート電極とを有して成る半導体装置において、前記絶
縁層が前記第二導電型ウェル領域と前記高濃度第一導電
型ドレイン領域との間で横方向に厚み分布を持って形成
されて成ることを特徴とするものである。
【0018】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置において、前記絶縁層の厚み分布が線形的に形
成され、かつ、前記高濃度第一導電型ドレイン領域に向
かって厚みが増すように形成されて成ることを特徴とす
るものである。
導体装置において、前記絶縁層の厚み分布が線形的に形
成され、かつ、前記高濃度第一導電型ドレイン領域に向
かって厚みが増すように形成されて成ることを特徴とす
るものである。
【0019】請求項3記載の発明は、半導体基板と該半
導体基板上に形成された第一絶縁層と該第一絶縁層上に
形成された第一導電型半導体層とから成るSOI基板の
前記第一導電型半導体層上に酸化膜を形成し、該酸化膜
上に前記半導体基板の略中心から外周に向かって開口幅
が減少するような開口部を複数有するマスクを形成し、
該マスクの開口部から酸素イオンをイオン注入して前記
第一絶縁層下部の前記半導体基板に異なった幅の酸素イ
オンドープ領域を形成し、前記マスクを除去して熱処理
を行うことにより、前記酸素イオンドープ領域が形成さ
れた箇所の半導体基板を第二絶縁層に変化させて、前記
第一絶縁層及び第二絶縁層により横方向に厚み分布を持
たせたことを特徴とするものである。
導体基板上に形成された第一絶縁層と該第一絶縁層上に
形成された第一導電型半導体層とから成るSOI基板の
前記第一導電型半導体層上に酸化膜を形成し、該酸化膜
上に前記半導体基板の略中心から外周に向かって開口幅
が減少するような開口部を複数有するマスクを形成し、
該マスクの開口部から酸素イオンをイオン注入して前記
第一絶縁層下部の前記半導体基板に異なった幅の酸素イ
オンドープ領域を形成し、前記マスクを除去して熱処理
を行うことにより、前記酸素イオンドープ領域が形成さ
れた箇所の半導体基板を第二絶縁層に変化させて、前記
第一絶縁層及び第二絶縁層により横方向に厚み分布を持
たせたことを特徴とするものである。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面に基づき説明する。図1は、本発明の一実施形態
に係るSOI−LDMOSFETを示す略断面図であ
る。なお、本実施形態においては、高耐圧LDMOSF
ETについて説明するが、本発明は同様の原理で、LI
GBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transis
tor)のような他の高耐圧デバイス及び高耐圧デバイス
を内在する高耐圧ICに適用することができる。また、
本実施形態においては、第一導電型がn型、第二導電型
がp型の場合について説明するが、第一導電型がp型、
第二導電型がn型の場合においても適用できる。
て図面に基づき説明する。図1は、本発明の一実施形態
に係るSOI−LDMOSFETを示す略断面図であ
る。なお、本実施形態においては、高耐圧LDMOSF
ETについて説明するが、本発明は同様の原理で、LI
GBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transis
tor)のような他の高耐圧デバイス及び高耐圧デバイス
を内在する高耐圧ICに適用することができる。また、
本実施形態においては、第一導電型がn型、第二導電型
がp型の場合について説明するが、第一導電型がp型、
第二導電型がn型の場合においても適用できる。
【0021】本実施形態に係るSOI−LDMOSFE
Tは、従来例として図4に示すSOI−MOSFETの
埋込酸化膜2を横方向において部分的に線形な厚み分布
を持たせた構成である。
Tは、従来例として図4に示すSOI−MOSFETの
埋込酸化膜2を横方向において部分的に線形な厚み分布
を持たせた構成である。
【0022】埋込酸化膜2は、p型ウェル領域4の端部
(A点)からn+型ドレイン領域5の端部(B点)まで
線形な厚み分布を有しており、その厚み分布は以下の関
係式に従う。 T(X)=Tmin+(X/L)×(Tmax−Tmin) ここで、T(X)はp型ウェル領域4の端部(A点)か
らn+型ドレイン領域5の方向への距離Xの地点におけ
る埋込酸化膜2の厚みであり、Tminは埋込酸化膜2の
最小厚みであり、Tmaxは埋込酸化膜2の最大厚みであ
り、Lは線形な厚み分布領域の長さである。
(A点)からn+型ドレイン領域5の端部(B点)まで
線形な厚み分布を有しており、その厚み分布は以下の関
係式に従う。 T(X)=Tmin+(X/L)×(Tmax−Tmin) ここで、T(X)はp型ウェル領域4の端部(A点)か
らn+型ドレイン領域5の方向への距離Xの地点におけ
る埋込酸化膜2の厚みであり、Tminは埋込酸化膜2の
最小厚みであり、Tmaxは埋込酸化膜2の最大厚みであ
り、Lは線形な厚み分布領域の長さである。
【0023】なお、本実施形態においては、Tminは約
0.01〜0.1μmであり、Tmaxは約0.1〜1μ
mである。また、本実施形態においては、半導体層3,
p型ウェル領域4,n+型ドレイン領域5,n+型ソー
ス領域及びp型ウェルコンタクト領域7の不純物濃度
は、それぞれ2×1017/cm3,3×1017/cm3,
1×1020/cm3及び1×1020/cm3程度に調整さ
れ、アルミニウム等から成るゲート電極10,ドレイン
電極11及びソース電極12は、約1μmの厚みを有す
る。
0.01〜0.1μmであり、Tmaxは約0.1〜1μ
mである。また、本実施形態においては、半導体層3,
p型ウェル領域4,n+型ドレイン領域5,n+型ソー
ス領域及びp型ウェルコンタクト領域7の不純物濃度
は、それぞれ2×1017/cm3,3×1017/cm3,
1×1020/cm3及び1×1020/cm3程度に調整さ
れ、アルミニウム等から成るゲート電極10,ドレイン
電極11及びソース電極12は、約1μmの厚みを有す
る。
【0024】上述の線形な厚み分布を有する埋込酸化膜
2が、素子の高耐圧化に寄与し、約200〜450Vの
高耐圧が得られる。
2が、素子の高耐圧化に寄与し、約200〜450Vの
高耐圧が得られる。
【0025】以下、本実施形態に係るSOI−LDMO
SFETの製造工程について図面に基づき説明する。図
2は、本実施形態に係るSOI−LDMOSFETの製
造工程の前段を示す略断面図であり、図3は、本実施形
態に係るSOI−LDMOSFETの製造工程の後段を
示す略断面図である。先ず、厚みが約500μmのn型
単結晶シリコン基板1上に、厚みが約0.01μmのシ
リコン酸化膜等から成る埋込酸化膜13を介して厚みが
約0.1μmの半導体層3が形成されたSOI基板を用
意する(図2(a))。
SFETの製造工程について図面に基づき説明する。図
2は、本実施形態に係るSOI−LDMOSFETの製
造工程の前段を示す略断面図であり、図3は、本実施形
態に係るSOI−LDMOSFETの製造工程の後段を
示す略断面図である。先ず、厚みが約500μmのn型
単結晶シリコン基板1上に、厚みが約0.01μmのシ
リコン酸化膜等から成る埋込酸化膜13を介して厚みが
約0.1μmの半導体層3が形成されたSOI基板を用
意する(図2(a))。
【0026】次に、900℃,約20分のパイロジェニ
ック(Pyrogenic)酸化を行うことにより、半導体層3
上に約0.06μmの保護用のシリコン酸化膜14を形
成する。そして、シリコン酸化膜14上にマスクとして
のフォトレジスト15を塗布し、露光,現像を行うこと
によりn+型ドレイン領域5の形成箇所から外周に向か
うにしたがって開口寸法が減少するような開口部15a
を形成し、開口部15aが形成されたフォトレジスト1
5をマスクとして酸素(16O+)をドーズ量2×1018
/cm2,加速電圧180keVの条件でイオン注入す
ることにより、埋込酸化膜13下部に異なった幅の複数
の酸素イオンドープ領域16を形成する(図2
(b))。
ック(Pyrogenic)酸化を行うことにより、半導体層3
上に約0.06μmの保護用のシリコン酸化膜14を形
成する。そして、シリコン酸化膜14上にマスクとして
のフォトレジスト15を塗布し、露光,現像を行うこと
によりn+型ドレイン領域5の形成箇所から外周に向か
うにしたがって開口寸法が減少するような開口部15a
を形成し、開口部15aが形成されたフォトレジスト1
5をマスクとして酸素(16O+)をドーズ量2×1018
/cm2,加速電圧180keVの条件でイオン注入す
ることにより、埋込酸化膜13下部に異なった幅の複数
の酸素イオンドープ領域16を形成する(図2
(b))。
【0027】続いて、プラズマアッシング等によりフォ
トレジスト15を除去した後、1300℃,約4時間の
アニールを行うことにより、横方向に厚み分布を有する
埋込酸化膜2を形成し(図2(c))、半導体層3全面
にリン(P)をドーズ量2×1012/cm2,加速電圧
100keVの条件でイオン注入し、窒素雰囲気で10
00℃,約60分のアニールを行うことにより、リン不
純物濃度が2×1017/cm3程度の半導体層3を形成
する(図2(d))。
トレジスト15を除去した後、1300℃,約4時間の
アニールを行うことにより、横方向に厚み分布を有する
埋込酸化膜2を形成し(図2(c))、半導体層3全面
にリン(P)をドーズ量2×1012/cm2,加速電圧
100keVの条件でイオン注入し、窒素雰囲気で10
00℃,約60分のアニールを行うことにより、リン不
純物濃度が2×1017/cm3程度の半導体層3を形成
する(図2(d))。
【0028】次に、シリコン酸化膜14上にフォトレジ
スト17を塗布し、露光装置にステッパを用いた高精度
のアライメントを用いて露光し、現像を行うことにより
p型ウェル領域4形成用の開口部17aを形成し、開口
部17aが形成されたフォトレジスト17をマスクとし
てボロン(B)をドーズ量3×1012/cm2,加速電
圧50keVの条件でイオン注入する(図2(e))。
このボロン(B)がイオン注入された領域は、後工程に
行う窒素雰囲気でのアニールによりp型ウェル領域4と
なる。
スト17を塗布し、露光装置にステッパを用いた高精度
のアライメントを用いて露光し、現像を行うことにより
p型ウェル領域4形成用の開口部17aを形成し、開口
部17aが形成されたフォトレジスト17をマスクとし
てボロン(B)をドーズ量3×1012/cm2,加速電
圧50keVの条件でイオン注入する(図2(e))。
このボロン(B)がイオン注入された領域は、後工程に
行う窒素雰囲気でのアニールによりp型ウェル領域4と
なる。
【0029】次に、プラズマアッシング等によりフォト
レジスト19を除去した後、バッファード弗酸等のエッ
チャントを用いてエッチングを行うことによりシリコン
酸化膜14を除去し、1000℃,約50分のドライ酸
化を行うことにより約0.05μmのゲート用のシリコ
ン酸化膜18を形成する。
レジスト19を除去した後、バッファード弗酸等のエッ
チャントを用いてエッチングを行うことによりシリコン
酸化膜14を除去し、1000℃,約50分のドライ酸
化を行うことにより約0.05μmのゲート用のシリコ
ン酸化膜18を形成する。
【0030】そして、シリコン酸化膜18上にLPCV
D法等を用いてn型不純物がドープされた約5000Å
のポリシリコン等から成る絶縁ゲート9を形成し、フォ
トリソグラフィ技術及びRIE(Reactive Ion Etchi
ng)を用いてパターニングを行う(図2(f))。
D法等を用いてn型不純物がドープされた約5000Å
のポリシリコン等から成る絶縁ゲート9を形成し、フォ
トリソグラフィ技術及びRIE(Reactive Ion Etchi
ng)を用いてパターニングを行う(図2(f))。
【0031】次に、SOI基板のシリコン酸化膜18が
形成された面側全面にフォトレジスト19を塗布し、露
光装置にステッパを用いた高精度のアライメントを用い
て露光し、現像を行うことによりn+型ドレイン領域
5,n+型ソース領域6形成用の開口部19aを形成
し、開口部19aが形成されたフォトレジスト19をマ
スクとしてリン(P)をドーズ量1×1015/cm2,
加速電圧40keVの条件でイオン注入する(図3
(a))。このリン(P)がイオン注入された領域は、
後工程に行う窒素雰囲気でのアニールによりn+型ドレ
イン領域5及びn+型ソース領域6となる。
形成された面側全面にフォトレジスト19を塗布し、露
光装置にステッパを用いた高精度のアライメントを用い
て露光し、現像を行うことによりn+型ドレイン領域
5,n+型ソース領域6形成用の開口部19aを形成
し、開口部19aが形成されたフォトレジスト19をマ
スクとしてリン(P)をドーズ量1×1015/cm2,
加速電圧40keVの条件でイオン注入する(図3
(a))。このリン(P)がイオン注入された領域は、
後工程に行う窒素雰囲気でのアニールによりn+型ドレ
イン領域5及びn+型ソース領域6となる。
【0032】次に、プラズマアッシング等によりフォト
レジスト19を除去した後、SOI基板のシリコン酸化
膜18が形成された面側全面にフォトレジスト20を塗
布し、露光装置にステッパを用いた高精度のアライメン
トを用いて露光し、現像を行うことによりp型ウェルコ
ンタクト領域7形成用の開口部20aを形成し、開口部
20aが形成されたフォトレジスト20をマスクとして
ボロン(B)をドーズ量1×1015/cm2,加速電圧
40keVの条件でイオン注入し(図3(b))、プラ
ズマアッシング等によりフォトレジスト20を除去す
る。
レジスト19を除去した後、SOI基板のシリコン酸化
膜18が形成された面側全面にフォトレジスト20を塗
布し、露光装置にステッパを用いた高精度のアライメン
トを用いて露光し、現像を行うことによりp型ウェルコ
ンタクト領域7形成用の開口部20aを形成し、開口部
20aが形成されたフォトレジスト20をマスクとして
ボロン(B)をドーズ量1×1015/cm2,加速電圧
40keVの条件でイオン注入し(図3(b))、プラ
ズマアッシング等によりフォトレジスト20を除去す
る。
【0033】そして、窒素雰囲気で900℃,約60分
のアニールを行うことによりp型ウェル領域4,n+型
ドレイン領域5,n+型ソース領域6及びp型ウェルコ
ンタクト領域7を形成する。
のアニールを行うことによりp型ウェル領域4,n+型
ドレイン領域5,n+型ソース領域6及びp型ウェルコ
ンタクト領域7を形成する。
【0034】最後に、SOI基板の絶縁ゲート9を形成
した面側全面に常圧CVD法等を用いてパッシベーショ
ン用のシリコン酸化膜8を形成し(図3(c))、絶縁
ゲート9,n+型ドレイン領域5と電気的に接続するよ
うにアルミニウム等から成るゲート電極10,ドレイン
電極11を形成し、n+型ソース領域6及びp型ウェル
コンタクト領域7と電気的に接続するようにアルミニウ
ム等から成るソース電極12を形成する(図3
(d))。
した面側全面に常圧CVD法等を用いてパッシベーショ
ン用のシリコン酸化膜8を形成し(図3(c))、絶縁
ゲート9,n+型ドレイン領域5と電気的に接続するよ
うにアルミニウム等から成るゲート電極10,ドレイン
電極11を形成し、n+型ソース領域6及びp型ウェル
コンタクト領域7と電気的に接続するようにアルミニウ
ム等から成るソース電極12を形成する(図3
(d))。
【0035】なお、ゲート電極10,ドレイン電極11
及びソース電極12の形成方法の一例としては、ターゲ
ットにアルミニウム(Al)を用いてスパッタリングを
行うことによりアルミニウム層を形成し、フォトリソグ
ラフィ技術及びRIEを用いて所定形状にパターニング
することにより形成する方法がある。
及びソース電極12の形成方法の一例としては、ターゲ
ットにアルミニウム(Al)を用いてスパッタリングを
行うことによりアルミニウム層を形成し、フォトリソグ
ラフィ技術及びRIEを用いて所定形状にパターニング
することにより形成する方法がある。
【0036】従って、本実施形態においては、p型ウェ
ル領域4とn+型ドレイン領域5との間のドリフト領域
下部の埋込酸化膜2が、p型ウェル領域4からn+型ド
レイン領域5の方向にかけて線形な厚み分布を有するの
で、p型ウェル領域4からn+型ドレイン領域5の間で
の電位の分布が均一になり、高耐圧化を実現することが
できる。
ル領域4とn+型ドレイン領域5との間のドリフト領域
下部の埋込酸化膜2が、p型ウェル領域4からn+型ド
レイン領域5の方向にかけて線形な厚み分布を有するの
で、p型ウェル領域4からn+型ドレイン領域5の間で
の電位の分布が均一になり、高耐圧化を実現することが
できる。
【0037】なお、本実施形態における各領域の不純物
濃度及び膜厚は、これに限定される必要はない。
濃度及び膜厚は、これに限定される必要はない。
【0038】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、半導体基板と半
導体基板上に形成された絶縁層と絶縁層上に形成された
第一導電型半導体層とから成るSOI基板と、第一導電
型半導体層の表面に露出するように第一導電型半導体層
内に形成された第二導電型ウェル領域と、第二導電型ウ
ェル領域に内包され、かつ、第一導電型半導体層の表面
に露出するように第一導電型半導体層内に形成された高
濃度第一導電型ソース領域と、第一導電型半導体層の表
面に露出するように第一導電型半導体層内に形成された
高濃度第一導電型ドレイン領域と、高濃度第一導電型ソ
ース領域と高濃度第一導電型ドレイン領域との間に介在
し、第一導電型半導体層の表面に露出している第二導電
型ウェル領域上に酸化膜を介して形成されたゲート電極
とを有して成る半導体装置において、絶縁層が第二導電
型ウェル領域と高濃度第一導電型ドレイン領域との間で
横方向に厚み分布を持って形成されて成るので、第二導
電型ウェル領域と高濃度第一導電型ドレイン領域との間
での電位の分布が均一になり、SOI基板上に形成した
素子を高耐圧化することのできる半導体装置を提供する
ことができた。
導体基板上に形成された絶縁層と絶縁層上に形成された
第一導電型半導体層とから成るSOI基板と、第一導電
型半導体層の表面に露出するように第一導電型半導体層
内に形成された第二導電型ウェル領域と、第二導電型ウ
ェル領域に内包され、かつ、第一導電型半導体層の表面
に露出するように第一導電型半導体層内に形成された高
濃度第一導電型ソース領域と、第一導電型半導体層の表
面に露出するように第一導電型半導体層内に形成された
高濃度第一導電型ドレイン領域と、高濃度第一導電型ソ
ース領域と高濃度第一導電型ドレイン領域との間に介在
し、第一導電型半導体層の表面に露出している第二導電
型ウェル領域上に酸化膜を介して形成されたゲート電極
とを有して成る半導体装置において、絶縁層が第二導電
型ウェル領域と高濃度第一導電型ドレイン領域との間で
横方向に厚み分布を持って形成されて成るので、第二導
電型ウェル領域と高濃度第一導電型ドレイン領域との間
での電位の分布が均一になり、SOI基板上に形成した
素子を高耐圧化することのできる半導体装置を提供する
ことができた。
【0039】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置において、絶縁層の厚み分布が線形的に形成さ
れ、かつ、高濃度第一導電型ドレイン領域に向かって厚
みが増すように形成されて成るので、第二導電型ウェル
領域と高濃度第一導電型ドレイン領域との間での電位の
分布がさらに均一になり、SOI基板上に形成した素子
を高耐圧化することができる。
導体装置において、絶縁層の厚み分布が線形的に形成さ
れ、かつ、高濃度第一導電型ドレイン領域に向かって厚
みが増すように形成されて成るので、第二導電型ウェル
領域と高濃度第一導電型ドレイン領域との間での電位の
分布がさらに均一になり、SOI基板上に形成した素子
を高耐圧化することができる。
【0040】請求項3記載の発明は、半導体基板と半導
体基板上に形成された第一絶縁層と第一絶縁層上に形成
された第一導電型半導体層とから成るSOI基板の第一
導電型半導体層上に酸化膜を形成し、酸化膜上に半導体
基板の略中心から外周に向かって開口幅が減少するよう
な開口部を複数有するマスクを形成し、マスクの開口部
から酸素イオンをイオン注入して第一絶縁層下部の半導
体基板に異なった幅の酸素イオンドープ領域を形成し、
マスクを除去して熱処理を行うことにより、酸素イオン
ドープ領域が形成された箇所の半導体基板を第二絶縁層
に変化させて、第一絶縁層及び第二絶縁層により横方向
に厚み分布を持たせたので、半導体層内の電位の分布が
均一になり、SOI基板上に形成した素子を高耐圧化す
ることのできる半導体装置の製造方法を提供することが
できた。
体基板上に形成された第一絶縁層と第一絶縁層上に形成
された第一導電型半導体層とから成るSOI基板の第一
導電型半導体層上に酸化膜を形成し、酸化膜上に半導体
基板の略中心から外周に向かって開口幅が減少するよう
な開口部を複数有するマスクを形成し、マスクの開口部
から酸素イオンをイオン注入して第一絶縁層下部の半導
体基板に異なった幅の酸素イオンドープ領域を形成し、
マスクを除去して熱処理を行うことにより、酸素イオン
ドープ領域が形成された箇所の半導体基板を第二絶縁層
に変化させて、第一絶縁層及び第二絶縁層により横方向
に厚み分布を持たせたので、半導体層内の電位の分布が
均一になり、SOI基板上に形成した素子を高耐圧化す
ることのできる半導体装置の製造方法を提供することが
できた。
【図1】本発明の一実施形態に係るSOI−LDMOS
FETを示す略断面図である。
FETを示す略断面図である。
【図2】本実施形態に係るSOI−LDMOSFETの
製造工程の前段を示す略断面図である。
製造工程の前段を示す略断面図である。
【図3】本実施形態に係るSOI−LDMOSFETの
製造工程の後段を示す略断面図である。
製造工程の後段を示す略断面図である。
【図4】従来例に係るSOI−LDMOSFETを示す
略断面図である。
略断面図である。
【図5】従来例に係るSOI−LDMOSFETを示す
略断面図である。
略断面図である。
1 n型単結晶シリコン基板 2,2a,2b 埋込酸化膜 3 半導体層 4 p型ウェル領域 5 n+型ドレイン領域 6 n+型ソース領域 7 p型ウェルコンタクト領域 8 シリコン酸化膜 9 絶縁ゲート 10 ゲート電極 11 ドレイン電極 12 ソース電極 13 埋込酸化膜 14 シリコン酸化膜 15 フォトレジスト 15a 開口部 16 酸素イオンドープ領域 17 フォトレジスト 17a 開口部 18 シリコン酸化膜 19 フォトレジスト 19a 開口部 20 フォトレジスト 20a 開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 裕二 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 白井 良史 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 岸田 貴司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 吉田 岳司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板と該半導体基板上に形成され
た絶縁層と該絶縁層上に形成された第一導電型半導体層
とから成るSOI基板と、該第一導電型半導体層の表面
に露出するように前記第一導電型半導体層内に形成され
た第二導電型ウェル領域と、該第二導電型ウェル領域に
内包され、かつ、前記第一導電型半導体層の表面に露出
するように前記第一導電型半導体層内に形成された高濃
度第一導電型ソース領域と、前記第一導電型半導体層の
表面に露出するように前記第一導電型半導体層内に形成
された高濃度第一導電型ドレイン領域と、前記高濃度第
一導電型ソース領域と前記高濃度第一導電型ドレイン領
域との間に介在し、前記第一導電型半導体層の表面に露
出している前記第二導電型ウェル領域上に酸化膜を介し
て形成されたゲート電極とを有して成る半導体装置にお
いて、前記絶縁層が前記第二導電型ウェル領域と前記高
濃度第一導電型ドレイン領域との間で横方向に厚み分布
を持って形成されて成ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記絶縁層の厚み分布が線形的に形成さ
れ、かつ、前記高濃度第一導電型ドレイン領域に向かっ
て厚みが増すように形成されて成ることを特徴とする請
求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 半導体基板と該半導体基板上に形成され
た第一絶縁層と該第一絶縁層上に形成された第一導電型
半導体層とから成るSOI基板の前記第一導電型半導体
層上に酸化膜を形成し、該酸化膜上に前記半導体基板の
略中心から外周に向かって開口幅が減少するような開口
部を複数有するマスクを形成し、該マスクの開口部から
酸素イオンをイオン注入して前記第一絶縁層下部の前記
半導体基板に異なった幅の酸素イオンドープ領域を形成
し、前記マスクを除去して熱処理を行うことにより、前
記酸素イオンドープ領域が形成された箇所の半導体基板
を第二絶縁層に変化させて、前記第一絶縁層及び第二絶
縁層により横方向に厚み分布を持たせたことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31585296A JPH10163496A (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31585296A JPH10163496A (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10163496A true JPH10163496A (ja) | 1998-06-19 |
Family
ID=18070364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31585296A Pending JPH10163496A (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10163496A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6221737B1 (en) | 1999-09-30 | 2001-04-24 | Philips Electronics North America Corporation | Method of making semiconductor devices with graded top oxide and graded drift region |
WO2011104850A1 (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-01 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1996
- 1996-11-27 JP JP31585296A patent/JPH10163496A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6221737B1 (en) | 1999-09-30 | 2001-04-24 | Philips Electronics North America Corporation | Method of making semiconductor devices with graded top oxide and graded drift region |
WO2011104850A1 (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-01 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
CN102804384A (zh) * | 2010-02-25 | 2012-11-28 | 瑞萨电子株式会社 | 半导体器件及其制造方法 |
US8587087B2 (en) | 2010-02-25 | 2013-11-19 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
JP5587399B2 (ja) * | 2010-02-25 | 2014-09-10 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
CN102804384B (zh) * | 2010-02-25 | 2015-06-24 | 瑞萨电子株式会社 | 半导体器件及其制造方法 |
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