JPH11224945A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH11224945A
JPH11224945A JP10024907A JP2490798A JPH11224945A JP H11224945 A JPH11224945 A JP H11224945A JP 10024907 A JP10024907 A JP 10024907A JP 2490798 A JP2490798 A JP 2490798A JP H11224945 A JPH11224945 A JP H11224945A
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JP
Japan
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region
diffusion layer
semiconductor device
type
drain region
Prior art date
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Application number
JP10024907A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Kitamura
裕一 北村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having high pressure resistance and a high operating speed. SOLUTION: A semiconductor device has a semiconductor subsrate on which is conductive source region 13 and a conductive drain region 14 are formed, a gate electrode 18 formed on the surface of the substrate via an oxide film 16 which is thicker than the other portion and an oxide film 17, conductive diffused layers 15a, 15b having a lightly doped and formed in a region between the source region 13 and the drain region 14 and adjacent to the drain region 14, in which a portion interposed between the diffusion layers of the oxide film and the gate electrode 18 includes a thicker portion and the diffusion layers have two or more regions having different concentrations of impurities.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、高耐圧MOS(me
tal oxide semiconductor)トランジスタとして使用さ
れる半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a semiconductor device used as a transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSトランジスタは、半導体基板表面
に絶縁膜を介してゲート電極を形成し、このゲート電極
に電圧を印加することにより半導体表面にチャンネルを
誘発させるものである。従来から、このMOSトランジ
スタの耐圧を向上させる様々な工夫がなされている。そ
のような工夫の一つとして、耐圧低下の原因の一つであ
るドレイン領域の表面近傍での電界集中を低減するた
め、ドレイン領域に隣接した領域に、ドレイン領域より
も低濃度の不純物拡散層を設けることが提案されてい
る。この従来のMOSトランジスタの構造を、p型基板
を使用したnチャンネルトランジスタを例に、図17の
断面図を用いて説明する。p型半導体基板51の一主面
に沿ってp型ウェル52が形成されており、このp型ウ
ェル52内にはn型不純物を拡散させることによってソ
ース領域53とドレイン領域54が形成されている。更
に、ウェル52には、ドレイン領域54に隣接する領域
にn型の拡散層55が形成されている。このようにソー
ス領域、ドレイン領域、拡散層などが形成された基板表
面に、酸化膜56、57を介してゲート電極58が形成
され、MOSトランジスタが構成されている。このよう
な半導体装置においては、ドレイン電圧印加時に生じる
電界集中を、拡散層55の空乏化によって緩和すること
ができる。
2. Description of the Related Art In a MOS transistor, a gate electrode is formed on a semiconductor substrate surface via an insulating film, and a voltage is applied to the gate electrode to induce a channel on the semiconductor surface. Conventionally, various measures have been taken to improve the breakdown voltage of this MOS transistor. As one of such measures, in order to reduce the electric field concentration near the surface of the drain region, which is one of the causes of the breakdown voltage, an impurity diffusion layer having a lower concentration than the drain region is provided in the region adjacent to the drain region. It has been proposed to provide The structure of this conventional MOS transistor will be described with reference to a cross-sectional view of FIG. 17 taking an n-channel transistor using a p-type substrate as an example. A p-type well 52 is formed along one main surface of the p-type semiconductor substrate 51, and a source region 53 and a drain region 54 are formed in the p-type well 52 by diffusing an n-type impurity. . Further, an n-type diffusion layer 55 is formed in the well 52 in a region adjacent to the drain region 54. A gate electrode 58 is formed via the oxide films 56 and 57 on the surface of the substrate on which the source region, the drain region, the diffusion layer and the like have been formed, thus forming a MOS transistor. In such a semiconductor device, the electric field concentration generated when a drain voltage is applied can be reduced by depletion of the diffusion layer 55.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】MOSトランジスタに
おいては、チャンネル領域が拡散層55表面に形成され
るため、チャンネルのオン抵抗は拡散層55部分の抵抗
によって決まる。上記のような従来のMOSトランジス
タにおいては、一般に、拡散層55の長さを大きくする
ほど、また拡散層55の不純物濃度を低くするほど、高
耐圧を達成することができる。しかし、拡散層の長さの
増大や不純物濃度の低下は、拡散層の抵抗の増大、ひい
てはチャンネルのオン抵抗の増大を招いてトランジスタ
の動作速度を低下させる傾向があるため、高耐圧と高速
動作とを両立させることは困難であった。
In the MOS transistor, since the channel region is formed on the surface of the diffusion layer 55, the on-resistance of the channel is determined by the resistance of the diffusion layer 55. In the conventional MOS transistor as described above, generally, the higher the length of the diffusion layer 55 and the lower the impurity concentration of the diffusion layer 55, the higher the breakdown voltage can be achieved. However, an increase in the length of the diffusion layer and a decrease in the impurity concentration tend to increase the resistance of the diffusion layer and, consequently, increase the on-resistance of the channel, thereby lowering the operation speed of the transistor. It was difficult to achieve both.

【0004】本発明は、高耐圧であり、且つ、動作速度
の速い半導体装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a high withstand voltage and a high operation speed.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、同導電型のソース領域とド
レイン領域とが形成された半導体基板の表面に、一部が
他の部分よりも厚膜に形成された酸化膜を介してゲート
電極が形成されており、前記ソース領域と前記ドレイン
領域との間の前記ドレイン領域に接する領域に、前記ド
レイン領域よりも不純物濃度の低い前記導電型の拡散層
が形成されており、前記酸化膜の前記拡散層と前記ゲー
ト電極との間に介在する部分が厚膜の部分を含み、前記
拡散層が不純物濃度の異なる2以上の領域を有すること
を特徴とする。また、前記半導体装置においては、前記
拡散層が、前記ソース領域側の端部を含む領域と、この
領域よりも不純物濃度の高い領域とを有することが好ま
しい。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises a semiconductor device in which a source region and a drain region of the same conductivity type are formed on a surface of a semiconductor substrate. A gate electrode is also formed via an oxide film formed as a thick film, and the conductive region having a lower impurity concentration than the drain region is provided between the source region and the drain region in contact with the drain region. Type diffusion layer is formed, a portion of the oxide film interposed between the diffusion layer and the gate electrode includes a thick film portion, and the diffusion layer has two or more regions having different impurity concentrations. It is characterized by the following. Further, in the semiconductor device, it is preferable that the diffusion layer has a region including an end on the source region side and a region having a higher impurity concentration than this region.

【0006】このような構成にしたことにより、拡散層
において、不純物濃度の低い領域を形成することによっ
て高耐圧特性を確保しながら、その他の領域の不純物濃
度を比較的高く調整することによりチャンネルのオン抵
抗の低減を図ることができるため、高耐圧と高速動作と
を兼備した半導体装置とすることができる。
[0006] With this configuration, while a region having a low impurity concentration is formed in the diffusion layer, a high withstand voltage characteristic is ensured, and the impurity concentration in the other region is adjusted to a relatively high level, whereby the channel of the channel is formed. Since the on-resistance can be reduced, a semiconductor device having both high withstand voltage and high-speed operation can be obtained.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1〜図4
は、本発明の半導体装置の構造の例を示す断面図であ
る。半導体基板11に形成されたp型ウェル12に、n
型のソース領域13およびドレイン領域14が形成され
ている。通常、ウェルの表面不純物濃度は1015〜10
16cm -3程度、拡散深さは3〜20μm程度であり、ソ
ース領域およびドレイン領域の表面不純物濃度は1019
〜1020cm-3程度、拡散深さは0.2〜1.5μm程
度である。
(First Embodiment) FIGS. 1 to 4
1 is a sectional view showing an example of the structure of a semiconductor device of the present invention.
You. In a p-type well 12 formed in a semiconductor substrate 11, n
Source region 13 and drain region 14 are formed.
ing. Usually, the surface impurity concentration of the well is 10Fifteen-10
16cm -3And the diffusion depth is about 3-20 μm.
The surface impurity concentration of the source region and the drain region is 1019
-1020cm-3Degree, diffusion depth is about 0.2-1.5μm
Degrees.

【0008】このドレイン領域14および基板11表面
に接する領域に、ドレイン領域よりも不純物濃度の低い
n型拡散層15が形成されており、この拡散層15は不
純物濃度の異なる2以上の領域、好ましくは2〜3程度
の領域で構成される。これらの領域のうち、ソース領域
側の端部を含む領域の不純物濃度は、耐圧の向上のため
比較的低く、好ましくは表面濃度1016〜1017cm-3
程度に調整される。これに対して他の領域の不純物濃度
は、チャンネルのオン抵抗の低減を図るため、ドレイン
領域の不純物濃度よりも低い範囲内で、できるだけ高濃
度であることが好ましい。拡散層は、例えば、図1(不
純物濃度15a>15b)や図2(不純物濃度15a>
15b>15c)に示すように、不純物濃度がドレイン
領域側からソース領域側に向かう方向(拡散層の長さ方
向)に段階的または連続的に低下するように形成され
る。また、チャンネルは基板表面に形成されるため、図
3に示すように、ドレイン領域近傍に形成される高不純
物濃度領域15aが、基板の浅い領域にのみ存在するよ
うな形態であっても、図1に示す例と同様の効果を得る
ことができる。また、図4に示すように拡散層をソース
領域側にも形成し、左右対称な構造を有する半導体装置
としてもよい。なお、拡散層の長さは2〜6μm程度、
拡散深さは0.3〜2μm程度が適当である。
An n-type diffusion layer 15 having an impurity concentration lower than that of the drain region is formed in a region in contact with the drain region 14 and the surface of the substrate 11, and the diffusion layer 15 is formed of two or more regions having different impurity concentrations, preferably Is composed of about 2 to 3 regions. Among these regions, the impurity concentration in the region including the end on the source region side is relatively low for improving the withstand voltage, and preferably the surface concentration is 10 16 to 10 17 cm −3.
Adjusted to the extent. On the other hand, the impurity concentration of the other region is preferably as high as possible within a range lower than the impurity concentration of the drain region in order to reduce the on-resistance of the channel. The diffusion layer is formed, for example, as shown in FIG. 1 (impurity concentration 15a> 15b) or FIG. 2 (impurity concentration 15a>
15b> 15c), the impurity concentration is formed so as to decrease stepwise or continuously in the direction from the drain region side to the source region side (the length direction of the diffusion layer). Further, since the channel is formed on the surface of the substrate, as shown in FIG. 3, even if the high impurity concentration region 15a formed near the drain region exists only in the shallow region of the substrate, The same effect as in the example shown in FIG. 1 can be obtained. Further, as shown in FIG. 4, a diffusion layer may also be formed on the source region side to obtain a semiconductor device having a symmetrical structure. The length of the diffusion layer is about 2 to 6 μm,
An appropriate diffusion depth is about 0.3 to 2 μm.

【0009】更に、上記のようにソース領域13、ドレ
イン領域14、拡散層15などが形成された基板11表
面に酸化膜16、17を介してゲート電極18が形成さ
れ、半導体装置が構成される。耐圧低下の原因の一つで
あるドレイン領域表面近傍での電界集中は、ドレイン領
域の近傍にゲート電極が存在することにより生じるもの
である。よって、ドレイン領域とゲート電極とを十分に
絶縁して耐圧向上を確実に図るため、ゲート電極下に形
成される酸化膜のうち、ドレイン領域および拡散層の少
なくとも一部の上方にあたる部分の膜厚を大きく、好ま
しくは500〜800nmとする。また、ゲート電極を
ドレイン領域および拡散層の上方を避けて形成すること
によっても、ゲート電極とドレイン領域との間を十分に
絶縁することができる。
Further, a gate electrode 18 is formed on the surface of the substrate 11 on which the source region 13, the drain region 14, the diffusion layer 15 and the like are formed as described above via the oxide films 16 and 17, thereby forming a semiconductor device. . The electric field concentration near the surface of the drain region, which is one of the causes of the breakdown voltage, is caused by the presence of the gate electrode near the drain region. Therefore, in order to sufficiently insulate the drain region from the gate electrode and reliably improve the withstand voltage, the thickness of a portion of the oxide film formed under the gate electrode which is above at least a part of the drain region and the diffusion layer Is large, preferably 500 to 800 nm. Further, by forming the gate electrode so as not to be above the drain region and the diffusion layer, the gate electrode and the drain region can be sufficiently insulated.

【0010】図5〜図9は、図1に示す半導体装置の製
造方法の一例を説明する工程図である。以下、これらの
図面を用いて、本発明の半導体装置の製造方法について
説明する。
FIGS. 5 to 9 are process diagrams illustrating an example of a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to these drawings.

【0011】まず、p型またはn型のシリコン基板11
に、ホウ素などのp型不純物をイオン注入してp型ウェ
ル12を形成する。このウェル12表面に、熱酸化によ
り膜厚30nm程度の酸化膜30を成長させ、更に、減
圧CVDにより膜厚120nm程度のシリコン窒化膜3
1を成長させる。このシリコン窒化膜31をドライエッ
チングによりパターン形成し、後の酸化工程(図8に示
す工程)で厚膜の酸化膜を形成したい部分の窒化膜を除
去する(図5)。
First, a p-type or n-type silicon substrate 11
Then, a p-type impurity such as boron is ion-implanted to form a p-type well 12. An oxide film 30 having a thickness of about 30 nm is grown on the surface of the well 12 by thermal oxidation, and a silicon nitride film 3 having a thickness of about 120 nm is formed by low-pressure CVD.
Grow one. The silicon nitride film 31 is patterned by dry etching, and a portion of the silicon oxide film 31 where a thick oxide film is to be formed in a subsequent oxidation step (step shown in FIG. 8) is removed (FIG. 5).

【0012】不純物のイオン注入によりn型拡散層(図
1の15aおよび15b)を形成する(図6および図
7)。このイオン注入を多段階に分割して行うことによ
って、拡散層に不純物濃度の異なる複数の領域を形成す
る。
N-type diffusion layers (15a and 15b in FIG. 1) are formed by ion implantation of impurities (FIGS. 6 and 7). By performing this ion implantation in multiple stages, a plurality of regions having different impurity concentrations are formed in the diffusion layer.

【0013】まず、拡散層における高濃度領域(図1の
15a)となる部分のみに不純物イオンが注入されるよ
うにレジスト32aをパターン形成した後、n型不純物
イオンを注入する(図6)。この第1のイオン注入は、
例えば、リンイオンを用いて、加速電圧を50keV、
ドーズ量を5×1012cm-2程度として行う。次に、レ
ジスト32aを除去し、拡散層を形成する領域の全域
(図1の15aおよび15b)にn型不純物イオンを注
入する(図7)。この第2のイオン注入は、例えば、リ
ンイオンを用いて、加速電圧を50keV、ドーズ量を
2×1012cm-2程度として行う。なお、第1のイオン
注入と第2のイオン注入を行う順序は、特に限定するも
のではない。
First, a resist 32a is patterned so that impurity ions are implanted only into a portion of the diffusion layer which becomes a high concentration region (15a in FIG. 1), and then n-type impurity ions are implanted (FIG. 6). This first ion implantation
For example, using phosphorus ions, the accelerating voltage is 50 keV,
The dose is set to about 5 × 10 12 cm −2 . Next, the resist 32a is removed, and n-type impurity ions are implanted into the entire region (15a and 15b in FIG. 1) where the diffusion layer is to be formed (FIG. 7). The second ion implantation is performed using, for example, phosphorus ions at an acceleration voltage of 50 keV and a dose of about 2 × 10 12 cm −2 . Note that the order of performing the first ion implantation and the second ion implantation is not particularly limited.

【0014】また、n型拡散層の別の形成方法として、
低濃度領域(図1の15b)となる部分のみにp型不純
物をイオン注入する工程と、拡散層形成領域の全域にn
型不純物をイオン注入する工程とを行う方法が挙げられ
る。この場合、部分的に注入されるp型不純物濃度は、
全域に注入されるn型不純物濃度よりも低くする必要が
あり、例えば、p型不純物のイオン注入を加速電圧を5
0keV、ドーズ量を3×1012cm-2として行い、n
型不純物のイオン注入を加速電圧を50keV、ドーズ
量を6×1012cm-2として行う。また、上記の両工程
を行う順序は特に限定するものではないが、p型不純物
の注入を先に、n型不純物の注入を後に行うことが、拡
散層表面付近の不純物分布の安定性に優れるため好まし
い。
Further, as another method of forming the n-type diffusion layer,
A step of ion-implanting a p-type impurity only into a portion to be a low concentration region (15b in FIG. 1);
And a step of ion-implanting a type impurity. In this case, the p-type impurity concentration partially implanted is
It is necessary to lower the concentration of the n-type impurity implanted in the entire region.
0 keV, dose amount 3 × 10 12 cm -2 , n
Ion implantation of type impurities is performed with an acceleration voltage of 50 keV and a dose of 6 × 10 12 cm −2 . The order in which the above steps are performed is not particularly limited. However, it is preferable that the p-type impurity is implanted first and the n-type impurity is implanted afterward, because the stability of the impurity distribution near the diffusion layer surface is excellent. Therefore, it is preferable.

【0015】上記のような2段階のイオン注入によっ
て、互いに不純物濃度の異なる2つの領域からなる拡散
層が形成される。また、拡散層を更に多数の領域で構成
する場合は、上記と同様のレジスト形成工程とイオン注
入工程とを必要な回数だけ繰り返せばよい。
By the above-described two-stage ion implantation, a diffusion layer composed of two regions having different impurity concentrations is formed. When the diffusion layer is formed of a larger number of regions, the same resist forming step and ion implantation step as described above may be repeated as many times as necessary.

【0016】拡散層へのすべてのイオン注入が終了した
後、熱酸化によって酸化膜の厚膜部16を形成する。こ
のとき、先に形成したシリコン窒化膜31がマスクとな
るため拡散層の上方のみを酸化することができる。酸化
膜の厚膜部16の厚さは、500〜800nm程度が適
当である。熱酸化の後、シリコン窒化膜31を除去する
(図8)。
After all the ions are implanted into the diffusion layer, a thick oxide film portion 16 is formed by thermal oxidation. At this time, since the previously formed silicon nitride film 31 serves as a mask, only the upper part of the diffusion layer can be oxidized. The thickness of the thick film portion 16 of the oxide film is suitably about 500 to 800 nm. After the thermal oxidation, the silicon nitride film 31 is removed (FIG. 8).

【0017】ゲート酸化膜17となる部分を残して酸化
膜30を除去し、このゲート酸化膜17上に、例えばC
VD法によって堆積した多結晶シリコンをパターニング
してゲート電極18を形成する。ゲート電極は、その平
面形状が棒状であってもリング状であってもよい。更
に、n型不純物のイオンを注入してソース領域13およ
びドレイン領域14を形成する(図9)。このイオン注
入は、例えば、加速電圧50keV、ドーズ量5×10
15cm-2で行う。その他、パッシベーション膜や金属配
線などの必要部材を形成して、本発明の半導体装置が製
造される。
The oxide film 30 is removed except for the portion that will become the gate oxide film 17, and, for example, C
The gate electrode 18 is formed by patterning the polycrystalline silicon deposited by the VD method. The gate electrode may have a bar shape or a ring shape in plan view. Further, ions of an n-type impurity are implanted to form a source region 13 and a drain region 14 (FIG. 9). This ion implantation is performed, for example, at an acceleration voltage of 50 keV and a dose of 5 × 10
Perform at 15 cm -2 . In addition, necessary members such as a passivation film and metal wiring are formed to manufacture the semiconductor device of the present invention.

【0018】上記のような本発明の半導体装置の特性
を、同等サイズの従来の半導体装置(図17に示す構造
を有する半導体装置)と比較すると、耐圧を同等とした
場合チャンネルのオン抵抗は約30%低く、チャンネル
のオン抵抗を同等とした場合耐圧は約20%高かった。
このように、本発明の半導体装置は、高耐圧特性を維持
しながら、チャンネルのオン抵抗を低下させることがで
きる。
When the characteristics of the semiconductor device of the present invention as described above are compared with those of a conventional semiconductor device of the same size (semiconductor device having the structure shown in FIG. 17), the on-resistance of the channel is about The breakdown voltage was about 20% higher when the on-resistance of the channel was made equivalent by 30%.
As described above, the semiconductor device of the present invention can reduce the on-resistance of the channel while maintaining the high withstand voltage characteristics.

【0019】なお、この実施形態ではnチャンネルトラ
ンジスタについて説明しているが、ウェルをn型、ソー
ス領域、ドレイン領域および拡散層をp型とすれば、p
チャンネルトランジスタとすることができる。
In this embodiment, an n-channel transistor has been described. However, if an n-type well is used and a source region, a drain region and a diffusion layer are p-type, p-type
It can be a channel transistor.

【0020】(第2の実施の形態)本発明の半導体装置
の構造は、CMOS(complementary MOS)トランジス
タに応用することもできる。図10は、このようなCM
OSトランジスタの構造の一例を示す断面図であり、左
側がnチャンネル領域、右側がpチャンネル領域であ
る。図10に示すように、このCMOSトランジスタ
は、同一基板内に形成されたn型ウェルとp型ウェル
に、pチャンネルMOSトランジスタ(pMOS)とn
チャンネルMOSトランジスタ(nMOS)が各々形成
されており、このpMOSおよびnMOSは各々第1の
実施形態で説明したものと同様の構造を有する。また、
その製造方法については、第1の実施形態で説明したも
のと同様の製造プロセスを、両チャンネル領域において
各々適用すればよい。
Second Embodiment The structure of the semiconductor device according to the present invention can be applied to a CMOS (complementary MOS) transistor. FIG. 10 shows such a CM.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of the structure of an OS transistor, in which an n-channel region is on the left and a p-channel region is on the right. As shown in FIG. 10, this CMOS transistor includes a p-channel MOS transistor (pMOS) and an n-type well in an n-type well and a p-type well formed in the same substrate.
A channel MOS transistor (nMOS) is formed, and each of the pMOS and the nMOS has the same structure as that described in the first embodiment. Also,
Regarding the manufacturing method, the same manufacturing process as that described in the first embodiment may be applied to both channel regions.

【0021】図11〜図16は、図10に示すCMOS
トランジスタの製造方法の好ましい一例を説明する工程
図である。なお、図11〜図16においては、両チャン
ネル領域のトランジスタ部のみを示している。
FIGS. 11 to 16 show the CMOS shown in FIG.
FIG. 4 is a process chart illustrating a preferred example of a method for manufacturing a transistor. FIGS. 11 to 16 show only the transistor portions in both channel regions.

【0022】まず、p型またはn型のシリコン基板11
1の所定の領域(nチャンネル領域となる部分)に、ホ
ウ素などのp型不純物をイオン注入してp型ウェル11
2を形成する。また、基板111の他の所定の領域(p
チャンネル領域となる部分)には、リンやヒ素などのn
型不純物をイオン注入し、n型ウェル122を形成す
る。このウェル112、122表面に、熱酸化により膜
厚30nm程度の酸化膜130を成長させ、更に、減圧
CVDにより膜厚120nm程度のシリコン窒化膜13
1を成長させる。このシリコン窒化膜131をドライエ
ッチングによりパターン形成し、後の酸化工程(図15
に示す工程)で厚膜の酸化膜を形成したい部分の窒化膜
を除去する(図11)。
First, a p-type or n-type silicon substrate 11
P-type impurities such as boron are ion-implanted into a predetermined region (a portion to be an n-channel region)
Form 2 Further, another predetermined region (p
Channel region) includes n such as phosphorus or arsenic.
An n-type well 122 is formed by ion implantation of a type impurity. An oxide film 130 having a thickness of about 30 nm is grown on the surfaces of the wells 112 and 122 by thermal oxidation, and a silicon nitride film 13 having a thickness of about 120 nm is formed by low-pressure CVD.
Grow one. This silicon nitride film 131 is patterned by dry etching, and is subjected to an oxidation step (FIG. 15).
In the step shown in FIG. 11, the nitride film in the portion where the thick oxide film is to be formed is removed (FIG. 11).

【0023】不純物イオン注入により、nチャンネル部
にはn型拡散層(図10の115aおおよび115b)
を、pチャンネル部にはp型拡散層(図10の125a
および125b)を各々形成する。まず、n型拡散層に
おける低濃度領域(図10の115b)となる部分と、
p型拡散層における高濃度領域(図10の125a)と
に不純物イオンが注入されるように、レジスト132a
をパターン形成した後、p型不純物イオンを注入する
(図12)。この第1のイオン注入は、例えば、ホウ素
イオンを用いて加速電圧を50keV、ドーズ量を3×
1012cm-2程度として行う。次に、レジスト132a
を除去した後、不純物が、p型拡散層の形成領域の全域
(図10の125aおよび125b)に注入され、且
つ、n型拡散層の形成領域には注入されないように、レ
ジスト132bをパターン形成した後、2回目のp型不
純物イオンの注入を行う(図13)。この第2のイオン
注入は、例えば、ホウ素イオンを用いて加速電圧を50
keV、ドーズ量を5×1012cm-2程度として行う。
更に、レジスト132bを除去した後、不純物が、n型
拡散層の形成領域の全域(図10の115aおよび11
5b)に注入され、且つ、p型拡散層の形成領域には注
入されないように、レジスト132cをパターン形成し
た後に、n型不純物イオンの注入を行う(図15)。こ
の第3のイオン注入で注入するn型不純物イオンの量
は、第1のp型不純物イオン注入(図12の工程)で注
入したp型不純物イオン量より多くする必要がある。例
えば、第1のp型不純物イオン注入を前述の条件で行っ
た場合、この第3のイオン注入は、リンイオンを加速電
圧50keV、ドーズ量6×1012cm-2で注入するの
が適当である。
Due to impurity ion implantation, n-type diffusion layers (115a and 115b in FIG. 10) are formed in the n-channel portion.
And a p-type diffusion layer (125a in FIG. 10)
And 125b) are each formed. First, a portion to be a low concentration region (115b in FIG. 10) in the n-type diffusion layer;
The resist 132a is formed so that impurity ions are implanted into the high concentration region (125a in FIG. 10) in the p-type diffusion layer.
Is formed, p-type impurity ions are implanted (FIG. 12). This first ion implantation is performed, for example, by using boron ions at an acceleration voltage of 50 keV and a dose of 3 ×.
It is performed at about 10 12 cm -2 . Next, the resist 132a
Is removed, the resist 132b is patterned to prevent impurities from being implanted into the entire p-type diffusion layer formation region (125a and 125b in FIG. 10) and not into the n-type diffusion layer formation region. After that, a second p-type impurity ion implantation is performed (FIG. 13). The second ion implantation is performed, for example, by using boron ions to increase the acceleration voltage to 50.
KeV and the dose are set to about 5 × 10 12 cm −2 .
Further, after the resist 132b is removed, impurities are added to the entire region where the n-type diffusion layer is formed (115a and 11a in FIG. 10).
After the resist 132c is patterned so as to be implanted in 5b) and not into the p-type diffusion layer formation region, n-type impurity ions are implanted (FIG. 15). The amount of n-type impurity ions implanted in the third ion implantation needs to be larger than the amount of p-type impurity ions implanted in the first p-type impurity ion implantation (the step of FIG. 12). For example, when the first p-type impurity ion implantation is performed under the above-described conditions, the third ion implantation is suitably performed by implanting phosphorus ions at an acceleration voltage of 50 keV and a dose of 6 × 10 12 cm −2. .

【0024】上記のような3段階のイオン注入により、
n型拡散層においては、拡散層中にp型不純物を部分的
に注入することによって低濃度領域(図10の115
b)が形成され、p型拡散層においては、p型不純物が
部分的に重複して注入されることによって高濃度領域
(図10の125a)が形成され、両拡散層に不純物濃
度の異なる2つの領域が各々形成される。なお、上記の
第1〜第3のイオン注入を行う順序は、特に限定される
ものではない。
By the three-stage ion implantation as described above,
In the n-type diffusion layer, a low concentration region (115 in FIG. 10) is obtained by partially implanting a p-type impurity into the diffusion layer.
b) is formed, and in the p-type diffusion layer, a p-type impurity is partially overlapped and implanted to form a high concentration region (125a in FIG. 10), and both diffusion layers have different impurity concentrations. Three regions are each formed. The order in which the first to third ion implantations are performed is not particularly limited.

【0025】また、拡散層の形成方法として、上記例と
は逆に、n型拡散層においてn型不純物を部分的に重複
して注入することによって高不純物濃度領域を形成し、
p型拡散層において拡散層中にn型不純物を部分的に注
入することによって低不純物濃度領域を形成する方法を
採ることもできる。
As a method of forming the diffusion layer, a high impurity concentration region is formed by injecting an n-type impurity in the n-type diffusion layer in a partially overlapping manner,
In the p-type diffusion layer, a method of forming a low impurity concentration region by partially implanting an n-type impurity into the diffusion layer may be adopted.

【0026】但し、上記の例のように、拡散層の形成方
法として、拡散層とは逆の導電型不純物を部分的に注入
する方法を採用する場合、p型不純物の注入を先に、n
型不純物の注入を後に行うことが好ましい。p型不純物
は、n型不純物に比べて酸化膜に吸収されやすいため、
p型不純物の注入を後に行うと、形成された拡散層の表
面付近の不純物分布が不安定となるおそれがあるからで
ある。
However, as in the above example, when a method of partially implanting an impurity of a conductivity type opposite to that of the diffusion layer is adopted as a method of forming the diffusion layer, the implantation of the p-type impurity is performed first, and then the n-type impurity is implanted.
It is preferable that the implantation of the type impurity be performed later. Since the p-type impurity is more easily absorbed by the oxide film than the n-type impurity,
This is because if the p-type impurity is implanted later, the impurity distribution near the surface of the formed diffusion layer may become unstable.

【0027】もちろん、n型拡散層とp型拡散層の両方
を、拡散層と同導電型の不純物イオンを部分的に重複す
るように注入して形成する方法を採ることもできる。
Of course, it is also possible to adopt a method in which both the n-type diffusion layer and the p-type diffusion layer are formed by implanting impurity ions of the same conductivity type as the diffusion layer so as to partially overlap.

【0028】拡散層へのすべてのイオン注入が終了した
後、熱酸化によって両拡散層の上方に酸化膜の厚膜部1
16、126を形成する。酸化膜の厚膜部116、12
6の膜厚は500〜800nm程度が適当である。この
熱酸化後、シリコン窒化膜131を除去する(図1
5)。
After all the ions are implanted into the diffusion layers, the thick film portion 1 of the oxide film is formed above both diffusion layers by thermal oxidation.
16 and 126 are formed. Thick film portions 116 and 12 of oxide film
The film thickness of 6 is suitably about 500 to 800 nm. After this thermal oxidation, the silicon nitride film 131 is removed (FIG. 1).
5).

【0029】ゲート酸化膜117、127となる部分を
残して酸化膜130を除去し、ゲート酸化膜117、1
27上に、例えばCVD法によって堆積した多結晶シリ
コンをパターニングしてゲート電極118、128を形
成する。更に、nチャンネル部においてはn型不純物
を、pチャンネル部においてはp型不純物を各々イオン
注入し、ソース領域113、123およびドレイン領域
114、124を形成する(図16)。このイオン注入
は、例えば、加速電圧50keV、ドーズ量5×1015
cm-2で行う。更に、パッシベーション膜や金属配線な
どの必要部材を形成して、本発明の半導体装置が製造さ
れる。
The oxide film 130 is removed except for portions to be the gate oxide films 117 and 127, and the gate oxide films 117 and 127 are removed.
The gate electrodes 118 and 128 are formed by patterning polycrystalline silicon deposited on the substrate 27 by, for example, a CVD method. Further, an n-type impurity is ion-implanted in the n-channel portion and a p-type impurity is ion-implanted in the p-channel portion, thereby forming source regions 113 and 123 and drain regions 114 and 124 (FIG. 16). This ion implantation is performed, for example, at an acceleration voltage of 50 keV and a dose of 5 × 10 15.
cm -2 . Further, necessary members such as a passivation film and metal wiring are formed to manufacture the semiconductor device of the present invention.

【0030】上記のCMOSトランジスタの特性を、同
等サイズの従来のCMOSトランジスタ(両チャンネル
領域におけるMOSトランジスタ部が、各々図17に示
す構造を有するCMOSトランジスタ)と比較すると、
耐圧を同等とした場合チャンネルのオン抵抗は約30%
低く、チャンネルのオン抵抗を同等とした場合耐圧は約
20%高かった。このように、本発明の半導体装置は、
高耐圧特性を維持しながら、チャンネルのオン抵抗を低
下させることができる。
The characteristics of the above-described CMOS transistor are compared with those of a conventional CMOS transistor of the same size (the MOS transistors in both channel regions have the structure shown in FIG. 17).
The on-resistance of the channel is about 30% when the withstand voltage is the same
It was low, and the withstand voltage was about 20% higher when the on-resistance of the channel was made equal. Thus, the semiconductor device of the present invention
The channel on-resistance can be reduced while maintaining high withstand voltage characteristics.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置によれば、同導電型のソース領域とドレイン領域とが
形成された半導体基板の表面に、一部が他の部分よりも
厚膜に形成された酸化膜を介してゲート電極が形成され
ており、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前
記ドレイン領域に接する領域に、前記ドレイン領域より
も不純物濃度の低い前記導電型の拡散層が形成されてお
り、前記酸化膜の前記拡散層と前記ゲート電極との間に
介在する部分が厚膜の部分を含み、前記拡散層が不純物
濃度の異なる2以上の領域を有することとしたことによ
り、高耐圧特性を維持しつつ、チャンネルのオン抵抗を
低下させて動作速度を向上させることができる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, a part of the semiconductor substrate on which the source and drain regions of the same conductivity type are formed is thicker than other parts. A gate electrode is formed via an oxide film formed on the substrate, and a diffusion of the conductivity type having a lower impurity concentration than the drain region is provided between the source region and the drain region in contact with the drain region. A layer is formed, a portion of the oxide film interposed between the diffusion layer and the gate electrode includes a thick film portion, and the diffusion layer has two or more regions having different impurity concentrations. Thus, the operating speed can be improved by reducing the on-resistance of the channel while maintaining the high withstand voltage characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 第1の実施形態に係る半導体装置の一例の断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an example of a semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】 第1の実施形態に係る半導体装置の一例の断
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of the semiconductor device according to the first embodiment.

【図3】 第1の実施形態に係る半導体装置の一例の断
面図である。
FIG. 3 is a sectional view of an example of the semiconductor device according to the first embodiment;

【図4】 第1の実施形態に係る半導体装置の一例の断
面図である。
FIG. 4 is a sectional view of an example of the semiconductor device according to the first embodiment;

【図5】 図1に示す半導体装置の製造方法を説明する
工程断面図である。
FIG. 5 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1;

【図6】 図1に示す半導体装置の製造方法を説明する
工程断面図である。
6 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図7】 図1に示す半導体装置の製造方法を説明する
工程断面図である。
7 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図8】 図1に示す半導体装置の製造方法を説明する
工程断面図である。
8 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図9】 図1に示す半導体装置の製造方法を説明する
工程断面図である。
9 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図10】 第2の実施形態に係る半導体装置の一例の
断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of an example of a semiconductor device according to a second embodiment.

【図11】 図10に示す半導体装置の製造方法を説明
する工程断面図である。
11 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図12】 図10に示す半導体装置の製造方法を説明
する工程断面図である。
12 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図13】 図10に示す半導体装置の製造方法を説明
する工程断面図である。
13 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図14】 図10に示す半導体装置の製造方法を説明
する工程断面図である。
14 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図15】 図10に示す半導体装置の製造方法を説明
する工程断面図である。
15 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図16】 図10に示す半導体装置の製造方法を説明
する工程断面図である。
16 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図17】 従来の半導体装置の断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、51 シリコン基板 12、52 ウェル 13、53 ソース領域 14、54 ドレイン領域 15a、15b、15c、55 拡散層 16、17、56、57 酸化膜 18、58 ゲート電極 30 酸化膜 31 シリコン窒化膜 32a、32b レジスト 111 シリコン基板 112 p型ウェル 113 n型ソース領域 114 n型ドレイン領域 115a、115b n型拡散層 116 酸化膜(nチャンネル側) 117 ゲート酸化膜(nチャンネル側) 118 ゲート電極(nチャンネル側) 122 n型ウェル 123 p型ソース領域 124 p型ドレイン領域 125a、125b p型拡散層 126 酸化膜(pチャンネル側) 127 ゲート酸化膜(pチャンネル側) 128 ゲート電極(pチャンネル側) 130 酸化膜 131 シリコン窒化膜 132a、132b、132c レジスト 11, 51 Silicon substrate 12, 52 Well 13, 53 Source region 14, 54 Drain region 15a, 15b, 15c, 55 Diffusion layer 16, 17, 56, 57 Oxide film 18, 58 Gate electrode 30 Oxide film 31 Silicon nitride film 32a , 32b resist 111 silicon substrate 112 p-type well 113 n-type source region 114 n-type drain region 115a, 115b n-type diffusion layer 116 oxide film (n channel side) 117 gate oxide film (n channel side) 118 gate electrode (n channel) Side) 122 n-type well 123 p-type source region 124 p-type drain region 125 a, 125 b p-type diffusion layer 126 oxide film (p-channel side) 127 gate oxide film (p-channel side) 128 gate electrode (p-channel side) 130 oxidation Film 131 silicon nitride Film 132a, 132b, 132c resist

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同導電型のソース領域とドレイン領域と
が形成された半導体基板の表面に、一部が他の部分より
も厚膜に形成された酸化膜を介してゲート電極が形成さ
れており、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の
前記ドレイン領域に接する領域に、前記ドレイン領域よ
りも不純物濃度の低い前記導電型の拡散層が形成されて
おり、前記酸化膜の前記拡散層と前記ゲート電極との間
に介在する部分が厚膜の部分を含み、前記拡散層が不純
物濃度の異なる2以上の領域を有することを特徴とする
半導体装置。
1. A gate electrode is formed on a surface of a semiconductor substrate on which a source region and a drain region of the same conductivity type are formed via an oxide film partially formed to be thicker than other portions. In the region between the source region and the drain region, which is in contact with the drain region, the conductive type diffusion layer having a lower impurity concentration than the drain region is formed, and the diffusion layer of the oxide film and A semiconductor device, wherein a portion interposed between the gate electrode and the gate electrode includes a thick film portion, and the diffusion layer has two or more regions having different impurity concentrations.
【請求項2】 前記拡散層が、前記ソース領域側の端部
を含む領域と、この領域よりも不純物濃度の高い領域と
を有する請求項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the diffusion layer has a region including an end on the source region side and a region having a higher impurity concentration than the region.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110030379A (en) * 2009-09-17 2011-03-23 세이코 인스트루 가부시키가이샤 Semiconductor device
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