JPH11317518A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH11317518A
JPH11317518A JP12253798A JP12253798A JPH11317518A JP H11317518 A JPH11317518 A JP H11317518A JP 12253798 A JP12253798 A JP 12253798A JP 12253798 A JP12253798 A JP 12253798A JP H11317518 A JPH11317518 A JP H11317518A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor layer
conductivity type
type
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12253798A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuji Yoneda
修二 米田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP12253798A priority Critical patent/JPH11317518A/en
Publication of JPH11317518A publication Critical patent/JPH11317518A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain electrons generated in a depletion layer from being accelerated by an electric field in the depletion layer so as not to be trapped on the surface or inside of a gate insulating film, by a method wherein second conductivity-type impurities contained in a second conductivity-type second buried layer are set lower in concentration than those contained in a first buried layer. SOLUTION: A semiconductor device is possessed of a field effect transistor equipped with a thick gate insulating film 25a as a high withstand voltage transistor, wherein buried layers 12 and 14 are formed below a P-type well 17 possessed of the channel forming region of the transistor, the upper buried layer 14 is lower in impurity concentration than the lower buried layer 12, so that an electric field generated in a depletion layer is relaxed when a potential is applied to a back gate and a gate electrode, electrons generated in the depletion layer are restrained from being accelerated by an electric field in the depletion layer do as not to be trapped on the surface or inside of the gate insulating film 25a, and a transistor can be restrained from shifting in characteristics such as a threshold value.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、特に駆動電圧が高く、高耐圧特性
を有する電界効果トランジスタを有する半導体装置およ
びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device having a field effect transistor having a high driving voltage and high withstand voltage characteristics and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、フラットパネルディスプレイ(F
PD;Flat Panel Display)市場が急速に拡大してきて
おり、中でもプラズマを用いた新方式によるプラズマデ
ィスプレイパネル(PDP;Plasma Display Panel)が
陰極線間(CRT;Cathode Ray Tube)に変わる次世代
ディスプレイとして期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, flat panel displays (F)
The flat panel display (PD) market is rapidly expanding, and the plasma display panel (PDP) using a new method that uses plasma is expected to be the next-generation display that will replace the cathode ray tube (CRT; cathode ray tube). Have been.

【0003】上記の状況の下、半導体分野においては、
上記のプラズマディスプレイパネルに用いられる、プラ
ズマを制御するための数100Vの高電圧を印加して駆
動する高耐圧ドライバに搭載可能な高耐圧トランジスタ
が必要となっている。
Under the above circumstances, in the semiconductor field,
There is a need for a high-breakdown-voltage transistor that can be mounted on a high-breakdown-voltage driver used in the above-described plasma display panel and driven by applying a high voltage of several hundred volts for controlling plasma.

【0004】上記の高耐圧トランジスタの従来例とし
て、特にnチャネル型MOS電界効果トランジスタを有
する半導体装置の断面図を図9に示す。例えばp型シリ
コン半導体基板10の上層にn型エピタキシャル層1
1,15が積層して形成されており、下層側のn型エピ
タキシャル層11から下層側のp型シリコン半導体基板
10および上層側のn型エピタキシャル層15にわた
り、p型埋め込み層12が形成されている。p型埋め込
み層12の上層部分のn型エピタキシャル層15中にお
いてp型ウェル17が形成されており、トランジスタの
チャネル形成領域となる。p型ウェル17の上層には例
えば100〜200nmの膜厚の酸化シリコンのゲート
絶縁膜25aが形成されており、その上層に不純物を含
有し、シート抵抗が10〜40Ω/□程度であるポリシ
リコンのゲート電極30aが形成されている。また、ゲ
ート電極30aの両側部のn型エピタキシャル層15中
にはn型ウェル16が形成されており、さらにその表面
近傍部においてn+ 型のソース・ドレイン拡散層18が
形成されている。以上でnチャネル型MOS電界効果ト
ランジスタが構成されており、高耐圧特性を得るために
通常の低電圧駆動型トランジスタよりもゲート絶縁膜が
極めて厚膜に形成されている。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device having an n-channel MOS field-effect transistor as a conventional example of the high breakdown voltage transistor. For example, an n-type epitaxial layer 1 is formed on a p-type silicon semiconductor substrate 10.
1 and 15 are laminated, and a p-type buried layer 12 is formed from the lower n-type epitaxial layer 11 to the lower p-type silicon semiconductor substrate 10 and the upper n-type epitaxial layer 15. I have. A p-type well 17 is formed in the n-type epitaxial layer 15 in the upper part of the p-type buried layer 12, and serves as a channel formation region of the transistor. A gate insulating film 25a of silicon oxide having a thickness of, for example, 100 to 200 nm is formed in an upper layer of the p-type well 17, and a polysilicon containing an impurity in the upper layer and having a sheet resistance of about 10 to 40 Ω / □ is provided. Gate electrode 30a is formed. An n-type well 16 is formed in the n-type epitaxial layer 15 on both sides of the gate electrode 30a, and an n + -type source / drain diffusion layer 18 is formed in the vicinity of the surface. The n-channel MOS field-effect transistor is configured as described above, and the gate insulating film is formed to be much thicker than a normal low-voltage driving transistor in order to obtain a high withstand voltage characteristic.

【0005】また、上記の半導体装置においては、n型
エピタキシャル層11,15中に形成された素子分離用
p型埋め込み層12a、素子分離用p型ウェル17aお
よびn型エピタキシャル層15の表面において例えばL
OCOS法により形成された素子分離絶縁膜24により
素子分離がなされている。ゲート電極30aの両側部に
は酸化シリコンのサイドウォール絶縁膜26が形成され
ており、さらに、トランジスタを被覆して例えば酸化シ
リコン系の第1絶縁膜28および第2絶縁膜29などが
全面に形成されている。また、第1絶縁膜28および第
2絶縁膜29にはソース・ドレイン拡散層18に達する
コンタクトホールが開口され、例えばアルミニウムなど
からなり、ソース・ドレイン拡散層18に接続する電極
31が形成されている。
In the above-described semiconductor device, the p-type buried layer 12a for element isolation, the p-type well 17a for element isolation, and the surface of the n-type epitaxial layer 15 formed in the n-type epitaxial layers 11 and 15, for example, L
Element isolation is performed by an element isolation insulating film 24 formed by the OCOS method. On both sides of the gate electrode 30a, a silicon oxide sidewall insulating film 26 is formed, and further, for example, a silicon oxide-based first insulating film 28 and a second insulating film 29 are formed on the entire surface to cover the transistor. Have been. In the first insulating film 28 and the second insulating film 29, a contact hole reaching the source / drain diffusion layer 18 is opened, and made of, for example, aluminum or the like, and an electrode 31 connected to the source / drain diffusion layer 18 is formed. I have.

【0006】上記の半導体装置の製造方法について説明
する。まず、図10(a)に示すように、p型シリコン
半導体基板10上に、エピタキシャル成長法によりn型
不純物を低濃度に含有するn型エピタキシャル層11を
5μm程度の膜厚で成膜する。次に、例えば熱酸化法に
より酸化シリコン層20を100nm程度の膜厚で形成
する。次に、フォトリソグラフィー工程によりトランジ
スタのバックゲートとなるp型埋め込み層と、素子分離
用p型埋め込み層の形成領域を開口するレジスト膜R1
を形成し、レジスト膜R1をマスクとして、例えば既存
のイオン注入法によりホウ素(B)などのp型不純物D
1を1×1013atoms/cm2 のドーズ量で導入する。図
中、p型不純物が導入された領域を「+」で示してい
る。
A method for manufacturing the above semiconductor device will be described. First, as shown in FIG. 10A, an n-type epitaxial layer 11 containing an n-type impurity at a low concentration is formed on a p-type silicon semiconductor substrate 10 to a thickness of about 5 μm by an epitaxial growth method. Next, the silicon oxide layer 20 is formed to a thickness of about 100 nm by, for example, a thermal oxidation method. Next, a p-type buried layer serving as a back gate of the transistor and a resist film R1 opening an area for forming a p-type buried layer for element isolation by a photolithography process
Is formed, and using the resist film R1 as a mask, for example, a p-type impurity D such as boron (B) is formed by an existing ion implantation method.
1 is introduced at a dose of 1 × 10 13 atoms / cm 2 . In the drawing, a region into which a p-type impurity has been introduced is indicated by “+”.

【0007】次に、図10(b)に示すように、例えば
硫酸化水(硫酸と過酸化水素水の混合液)によりレジス
ト膜R1を剥離し、例えば1200℃、200分という
条件の熱処理を施して上記において導入したp型不純物
を拡散および活性化して、トランジスタのバックゲート
となるp型埋め込み層12と、素子分離用p型埋め込み
層12aを形成する。
Next, as shown in FIG. 10B, the resist film R1 is peeled off with, for example, a sulfated water (a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution), and a heat treatment is performed at, for example, 1200 ° C. for 200 minutes. Then, the p-type impurity introduced above is diffused and activated to form a p-type buried layer 12 serving as a back gate of the transistor and a p-type buried layer 12a for element isolation.

【0008】次に、図11(c)に示すように、例えば
RIE(反応性イオンエッチング)などのエッチングに
より酸化シリコン層20を除去し、次に、上記と同様に
してn型エピタキシャル層11の上層にエピタキシャル
成長法によりn型不純物を低濃度に含有するn型エピタ
キシャル層15を5μm程度の膜厚で成膜する。ここ
で、p型埋め込み層12と素子分離用p型埋め込み層1
2a中のp型不純物は上層のn型エピタキシャル層15
へも拡散し、図面に示す形状の拡散層となる。
Next, as shown in FIG. 11C, the silicon oxide layer 20 is removed by etching such as RIE (reactive ion etching), and then the n-type epitaxial layer 11 is removed in the same manner as described above. An n-type epitaxial layer 15 containing an n-type impurity at a low concentration is formed in a thickness of about 5 μm on the upper layer by an epitaxial growth method. Here, the p-type buried layer 12 and the p-type buried layer 1 for element isolation are used.
The p-type impurity in 2a is the upper n-type epitaxial layer 15
To form a diffusion layer having the shape shown in the drawing.

【0009】次に、図11(d)に示すように、例えば
熱酸化法によりn型エピタキシャル層15の表面に酸化
シリコン層22を100nm程度の膜厚で形成する。次
に、フォトリソグラフィー工程によりトランジスタのソ
ース・ドレイン領域となるn型ウェルの形成領域を開口
するレジスト膜R3を形成し、レジスト膜R3をマスク
として、例えば既存のイオン注入法によりリン(P)な
どのn型不純物D3を360keV,1×1013atoms/
cm2 のドーズ量で導入する。図中、n型不純物が導入さ
れた領域を「−」で示している。
Next, as shown in FIG. 11D, a silicon oxide layer 22 having a thickness of about 100 nm is formed on the surface of the n-type epitaxial layer 15 by, for example, a thermal oxidation method. Next, a resist film R3 opening a region for forming an n-type well serving as a source / drain region of a transistor is formed by a photolithography process, and using the resist film R3 as a mask, for example, phosphorus (P) or the like is formed by an existing ion implantation method. 360 keV, 1 × 10 13 atoms /
Introduce at a dose of cm 2 . In the drawing, a region into which an n-type impurity has been introduced is indicated by "-".

【0010】次に、図12(e)に示すように、レジス
ト膜R3を剥離し、改めてフォトリソグラフィー工程に
よりトランジスタのチャネル形成領域となるp型ウェル
および素子分離用p型ウェルの形成領域を開口するレジ
スト膜R4を形成し、レジスト膜R4をマスクとして、
例えば既存のイオン注入法によりホウ素(B)などのp
型不純物D4を360keV,1×1013atoms/cm2
ドーズ量で導入する。図中、p型不純物が導入された領
域を「+」で示している。
Next, as shown in FIG. 12E, the resist film R3 is peeled off, and a p-type well for forming a transistor channel and a p-type well for element isolation are opened by a photolithography step. A resist film R4 to be formed, and using the resist film R4 as a mask,
For example, p of boron (B) or the like by the existing ion implantation method
A type impurity D4 is introduced at 360 keV and at a dose of 1 × 10 13 atoms / cm 2 . In the drawing, a region into which a p-type impurity has been introduced is indicated by “+”.

【0011】次に、図12(f)に示すように、レジス
ト膜R4を剥離し、例えばCVD(Chemical Vapor Dep
osition )法により窒化シリコン(Si3 4 )を10
0nm程度の膜厚で堆積させ、後工程でLOCOS法に
より素子分離絶縁膜を形成する際のマスクとなる窒化シ
リコン層23を形成する。次に、例えば1200℃、2
00分という条件の熱処理を施して上記において導入し
たp型不純物およびn型不純物を拡散および活性化し
て、ソース・ドレイン領域となるn型ウェル16、チャ
ネル形成領域となるp型ウェル17および素子分離用p
型ウェル17aをそれぞれ形成する。
Next, as shown in FIG. 12 (f), the resist film R4 is peeled off and, for example, CVD (Chemical Vapor Dep.
silicon nitride (Si 3 N 4 ) by the osition method.
A silicon nitride layer 23 serving as a mask for forming an element isolation insulating film by a LOCOS method in a later step is formed. Next, for example, at 1200 ° C., 2
By performing a heat treatment under the condition of 00 minutes to diffuse and activate the p-type impurity and the n-type impurity introduced above, the n-type well 16 serving as a source / drain region, the p-type well 17 serving as a channel forming region, and the element isolation For p
Form the mold wells 17a.

【0012】次に、図13(g)に示すように、フォト
リソグラフィー工程により窒化シリコン層23の上層に
LOCOS法により素子分離絶縁膜を形成する領域を開
口するレジスト膜(不図示)をパターン形成し、RIE
などのドライエッチングを施して窒化シリコン層23を
パターン加工し、素子分離絶縁膜を形成する領域を除く
領域を覆う窒化シリコン層23aとする。この後、上記
のレジスト膜を剥離する。
Next, as shown in FIG. 13 (g), a resist film (not shown) is formed on the silicon nitride layer 23 by photolithography to open a region where an element isolation insulating film is to be formed by a LOCOS method. And RIE
The silicon nitride layer 23 is subjected to patterning by performing dry etching such as, for example, to form a silicon nitride layer 23a covering a region excluding a region where an element isolation insulating film is to be formed. After that, the resist film is peeled off.

【0013】次に、図13(h)に示すように、窒化シ
リコン層23aをマスクとして熱酸化を行うことで、7
00nmの膜厚のLOCOS素子分離絶縁膜24を形成
する。次に、例えばホットリン酸系のウェットエッチン
グにより窒化シリコン層23aを除去し、さらに例えば
900〜1000℃のスチーム酸化により100〜20
0nmの膜厚となるように表面を酸化して高耐圧トラン
ジスタのゲート絶縁膜となる酸化シリコン層25を形成
する。次にフォトリソグラフィー工程によりp型ウェル
17領域を開口するレジスト膜R5を形成し、レジスト
膜R5をマスクとして、例えば既存のイオン注入法によ
りホウ素(B)などのp型不純物D5を60keV,1
×1012atoms/cm2 のドーズ量で導入し、トランジスタ
の閾値の調節を行う。
Next, as shown in FIG. 13 (h), thermal oxidation is performed using the silicon nitride layer 23a as a mask.
A LOCOS element isolation insulating film 24 having a thickness of 00 nm is formed. Next, the silicon nitride layer 23a is removed by, for example, hot phosphoric acid wet etching, and further, for example, by steam oxidation at 900 to 1000 ° C. to 100 to 20 ° C.
The surface is oxidized to have a thickness of 0 nm to form a silicon oxide layer 25 serving as a gate insulating film of the high-breakdown-voltage transistor. Next, a resist film R5 that opens a region of the p-type well 17 is formed by a photolithography process, and using the resist film R5 as a mask, a p-type impurity D5 such as boron (B) is applied at 60 keV, 1 by an existing ion implantation method.
It is introduced at a dose of × 10 12 atoms / cm 2 to adjust the threshold value of the transistor.

【0014】次に、図14(i)に示すように、レジス
ト膜R5を剥離し、フォトリソグラフィー工程により酸
化シリコン層25の上層にゲート電極形成領域を保護す
るレジスト膜(不図示)をパターン形成し、例えばフッ
酸系のウェットエッチングを施して酸化シリコン層25
をパターン加工し、酸化シリコンのゲート絶縁膜25a
を形成する。この後、上記のレジスト膜を剥離する。
Next, as shown in FIG. 14I, the resist film R5 is peeled off, and a resist film (not shown) for protecting a gate electrode formation region is formed on the silicon oxide layer 25 by photolithography to form a pattern. Then, for example, a hydrofluoric acid-based wet etching is performed to
Is patterned to form a gate insulating film 25a of silicon oxide.
To form After that, the resist film is peeled off.

【0015】次に、図14(j)に示すように、例えば
CVD法によりゲート絶縁膜25aの上層に不純物を高
濃度に含有し、シート抵抗が10〜40Ω/□程度であ
るポリシリコンを全面に堆積させ、ゲート電極用層30
を形成する。次に、フォトリソグラフィー工程によりゲ
ート電極用層30の上層にゲート電極形成領域を保護す
るレジスト膜R6をパターン形成する。
Next, as shown in FIG. 14 (j), polysilicon having a high impurity concentration and a sheet resistance of about 10 to 40 Ω / □ is entirely formed on the gate insulating film 25a by, eg, CVD. And a gate electrode layer 30
To form Next, a resist film R6 for protecting a gate electrode formation region is formed in a pattern on the gate electrode layer 30 by a photolithography process.

【0016】次に、図15(k)に示すように、レジス
ト膜R6をマスクとして例えばRIEなどのエッチング
を施して、ゲート電極30aをパターン形成する。次
に、例えばCVD法により酸化シリコンを300nmの
膜厚で堆積させ、RIEなどのエッチングによりエッチ
バックしてゲート絶縁膜25aおよびゲート電極30a
の側壁部を残して上記で堆積させた酸化シリコンを除去
し、サイドウォール絶縁膜26を形成する。
Next, as shown in FIG. 15 (k), etching such as RIE is performed using the resist film R6 as a mask to pattern the gate electrode 30a. Next, silicon oxide is deposited to a thickness of 300 nm by, for example, a CVD method, and is etched back by etching such as RIE to form a gate insulating film 25a and a gate electrode 30a.
The silicon oxide deposited as described above is removed except for the side wall portion, and a side wall insulating film 26 is formed.

【0017】次に、図15(l)に示すように、例えば
TEOS(tetraethylorthosilicate )を原料とするC
VD法により20nm程度の膜厚の酸化シリコン層27
を形成し、次に例えば既存のイオン注入法により砒素
(As)などのn型不純物D6を70keV,1×10
13〜5×1015atoms/cm2 のドーズ量で上記の酸化シリ
コン層27を通過させて導入し、ソース・ドレイン拡散
層18を形成する。
Next, as shown in FIG. 15 (l), for example, C is formed from TEOS (tetraethylorthosilicate) as a raw material.
Silicon oxide layer 27 having a thickness of about 20 nm by VD method
Then, an n-type impurity D6 such as arsenic (As) is applied at 70 keV and 1 × 10
The source / drain diffusion layer 18 is formed by passing through the silicon oxide layer 27 at a dose of 13 to 5 × 10 15 atoms / cm 2 and introducing the same.

【0018】次に、例えばCVD法により酸化シリコン
を150nm程度の膜厚で堆積させて第1絶縁膜28を
形成し、次に例えばCVD法によりBPSG(ホウ素お
よびリンを含有する酸化シリコン)を500nmの膜厚
で堆積させ、リフロー、エッチバックなどにより平坦化
して第2絶縁膜29を形成する。次に、第1絶縁膜28
および第2絶縁膜29の上層にソース・ドレイン拡散層
領域を開口するレジスト膜を形成し、RIEなどのエッ
チングを施すことでソース・ドレイン拡散層18に達す
るコンタクトホールを開口し、次に、例えばスパッタリ
ング法により上記のコンタクトホール内を被覆して全面
にアルミニウム層を成膜し、パターニングすることでソ
ース・ドレイン拡散層18に接続する電極31を形成す
る。以上により、図9に示す半導体装置に至る。図9に
おいては、酸化シリコン層27の図示を省略している。
以降の工程としては、例えばCVD法により上層配線や
表面保護膜などを形成して、所望の半導体装置とする。
Next, silicon oxide is deposited to a thickness of about 150 nm by, for example, a CVD method to form a first insulating film 28, and then BPSG (silicon oxide containing boron and phosphorus) is deposited to a thickness of 500 nm by, for example, a CVD method. Then, the second insulating film 29 is formed by flattening by reflow, etch back, or the like. Next, the first insulating film 28
Then, a resist film for opening the source / drain diffusion layer region is formed on the upper layer of the second insulating film 29, and a contact hole reaching the source / drain diffusion layer 18 is opened by etching such as RIE. An electrode 31 connected to the source / drain diffusion layer 18 is formed by forming an aluminum layer on the entire surface by covering the above contact hole by sputtering and patterning the aluminum layer. Thus, the semiconductor device illustrated in FIG. 9 is obtained. In FIG. 9, illustration of the silicon oxide layer 27 is omitted.
In the subsequent steps, an upper wiring, a surface protection film, and the like are formed by, for example, a CVD method to obtain a desired semiconductor device.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の半導体装置においては、例えば図16(b)に示
すような回路により高耐圧トランジスタの閾値を測定す
る場合などにおいて以下の問題点が生じる。図16
(b)において、高耐圧トランジスタTrのバックゲー
トBGには負の電位を印加しておき、ゲート電極Gに正
の電位を印加する。ゲート電極に印加される電位がトラ
ンジスタの閾値(Vth)以上となったとき、トランジ
スタのチャネル形成領域表層部において反転層が形成さ
れ、チャネルとなってソース・ドレイン拡散層間に電流
が流れることになる。
However, in the above-mentioned conventional semiconductor device, the following problems occur when, for example, the threshold of a high breakdown voltage transistor is measured by a circuit as shown in FIG. FIG.
In (b), a negative potential is applied to the back gate BG of the high breakdown voltage transistor Tr, and a positive potential is applied to the gate electrode G. When the potential applied to the gate electrode is equal to or higher than the threshold value (Vth) of the transistor, an inversion layer is formed in the surface layer portion of the channel formation region of the transistor, and a current flows between the source and drain diffusion layers as a channel. .

【0020】図16(a)は上記のようにしてゲート電
極にトランジスタの閾値以上の電位が印加されてp型ウ
ェル17(チャネル形成領域)表層部に反転層ILが形
成された様子を示している。反転層ILは電子が多数存
在していることからn型とみなすことができ、このn型
の領域が同じくn型のソース・ドレイン拡散層18に接
続するように広がることでソース・ドレイン拡散層18
間に電流を流すことが可能となる。この場合、バックゲ
ートおよびゲート電極に電位を印加することで空乏層は
図16(a)中の点線で挟まれた領域Vに広がる。バッ
クゲートに印加した電位は主にこの空乏層Vにかかり、
ここで電子が発生する。このとき、発生した電子は空乏
層内電界により加速され、ゲート絶縁膜25a表面に捕
捉されたり、ゲート絶縁膜25aの内部に注入されてし
まう。このようにゲート絶縁膜25aの表面や内部に電
子がトラップされるとトラップされた電子による電界が
発生するため、トランジスタの閾値がシフトして、トラ
ンジスタ特性が変動することになる。
FIG. 16A shows a state in which a potential equal to or higher than the threshold value of the transistor is applied to the gate electrode as described above, and an inversion layer IL is formed on the surface of the p-type well 17 (channel formation region). I have. The inversion layer IL can be regarded as an n-type since a large number of electrons are present, and this n-type region spreads so as to be connected to the n-type source / drain diffusion layer 18 so that the source / drain diffusion layer 18
A current can be passed between them. In this case, by applying a potential to the back gate and the gate electrode, the depletion layer spreads to a region V sandwiched by a dotted line in FIG. The potential applied to the back gate is mainly applied to the depletion layer V,
Here, electrons are generated. At this time, the generated electrons are accelerated by the electric field in the depletion layer, and are captured on the surface of the gate insulating film 25a or injected into the gate insulating film 25a. When electrons are trapped on the surface or inside of the gate insulating film 25a in this manner, an electric field is generated by the trapped electrons, so that the threshold value of the transistor shifts and the transistor characteristics fluctuate.

【0021】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、従って、本発明は、バックゲートおよびゲー
ト電極に電位を印加したときに空乏層において発生した
電子が空乏層内電界により加速されてゲート絶縁膜の表
面や内部にトラップされるのを抑制し、トランジスタの
閾値のシフトなどのトランジスタ特性が変動することを
抑制した半導体装置およびその製造方法を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and accordingly, the present invention provides that the electrons generated in the depletion layer when a potential is applied to the back gate and the gate electrode are accelerated by the electric field in the depletion layer. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same, which suppress the trapping of the gate insulating film on the surface or inside of the gate insulating film and suppress the fluctuation of the transistor characteristics such as the shift of the threshold value of the transistor.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、基板に形成された第1導電
型半導体層と、前記第1導電型半導体層に形成されたチ
ャネル形成領域を含む第2導電型半導体層と、前記チャ
ネル形成領域の上層に形成されたゲート絶縁膜と、前記
ゲート絶縁膜の上層に形成されたゲート電極と、前記ゲ
ート電極の両側部において前記チャネル形成領域に接続
するように前記第1導電型半導体層中に形成された第1
導電型のソース・ドレイン領域と、前記第2導電型半導
体層から下方へ離間して前記第1導電型半導体層内に形
成された第2導電型の第1埋め込み層と、前記第2導電
型半導体層と前記第1埋め込み層とを接続して前記第1
導電型半導体層内に形成され、前記第1埋め込み層より
も第2導電型の不純物を低濃度に含有する第2導電型の
第2埋め込み層とを有する。
In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention comprises a first conductive type semiconductor layer formed on a substrate and a channel formed on the first conductive type semiconductor layer. A second conductivity type semiconductor layer including a region, a gate insulating film formed above the channel forming region, a gate electrode formed above the gate insulating film, and the channel formation on both sides of the gate electrode. A first conductive type semiconductor layer formed in the first conductive type semiconductor layer so as to connect to the region;
A conductive type source / drain region, a first buried layer of a second conductive type formed in the first conductive type semiconductor layer spaced downward from the second conductive type semiconductor layer; Connecting the semiconductor layer and the first buried layer to form the first buried layer;
A second buried layer of a second conductivity type formed in the conductivity type semiconductor layer and containing a second conductivity type impurity at a lower concentration than the first buried layer.

【0023】上記の本発明の半導体装置は、基板上の第
1導電型半導体層に形成された電界効果トランジスタに
おいて、トランジスタのチャネル形成領域を有し、第1
導電型半導体層中に形成されたウェルなどの第2導電型
半導体層と、第2導電型半導体層の下側の第1導電型半
導体層中に形成された第2導電型の埋め込み層が形成さ
れている構成であり、埋め込み層はトランジスタのバッ
クゲートとして機能する。ここで上記の埋め込み層は、
下側部分(第2導電型半導体層に接続する側の反対側:
第1埋め込み層)よりも上側部分(第2導電型半導体層
に接続する側:第2埋め込み層)の方が不純物濃度が低
く設定されている。
In the above-described semiconductor device of the present invention, a field-effect transistor formed in a first conductivity type semiconductor layer on a substrate has a transistor channel formation region,
A second conductivity type semiconductor layer such as a well formed in the conductivity type semiconductor layer and a second conductivity type buried layer formed in the first conductivity type semiconductor layer below the second conductivity type semiconductor layer are formed. The buried layer functions as a back gate of the transistor. Here, the buried layer is
Lower part (the side opposite to the side connected to the second conductivity type semiconductor layer:
The impurity concentration is set lower in the upper portion (the side connected to the second conductivity type semiconductor layer: the second buried layer) than in the first buried layer.

【0024】上記の半導体装置は、例えば厚膜に形成さ
れたゲート絶縁膜を有する高耐圧トランジスタに適用す
る場合、トランジスタのチャネル形成領域を有する第2
導電型半導体層の下層に形成された埋め込み層におい
て、下側部分よりも上側部分の方が不純物濃度が低いこ
とから、バックゲートおよびゲート電極に電位を印加し
たときの空乏層内電界を緩和することができ、空乏層に
おいて発生した電子が空乏層内電界により加速されてゲ
ート絶縁膜の表面や内部にトラップされるのを抑制する
ことが可能となり、これによりトランジスタの閾値のシ
フトなどのトランジスタ特性の変動を抑制することがで
きる。
When the above-described semiconductor device is applied to, for example, a high-breakdown-voltage transistor having a gate insulating film formed in a thick film, the second device having a channel forming region of the transistor may be used.
In the buried layer formed below the conductive semiconductor layer, the upper portion has a lower impurity concentration than the lower portion, so that the electric field in the depletion layer when a potential is applied to the back gate and the gate electrode is reduced. This makes it possible to suppress electrons generated in the depletion layer from being accelerated by the electric field in the depletion layer and trapped on the surface or inside of the gate insulating film, thereby making it possible to suppress transistor characteristics such as a shift in transistor threshold voltage. Can be suppressed.

【0025】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記第2埋め込み層中の第2導電型の不純物の濃度は、
前記第2導電型半導体層中の第2導電型の不純物の濃度
よりも低濃度である。第2導電型半導体層において、チ
ャネル形成領域としてトランジスタの所定の閾値を得る
ために必要な不純物濃度を確保し、さらに上記の構成に
よりバックゲートおよびゲート電極に電位を印加したと
きの空乏層内電界を緩和してトランジスタの閾値のシフ
トなどのトランジスタ特性の変動を抑制することができ
る。
The above semiconductor device of the present invention is preferably
The concentration of the impurity of the second conductivity type in the second buried layer is:
The concentration is lower than the concentration of the second conductivity type impurity in the second conductivity type semiconductor layer. In the second conductivity type semiconductor layer, an impurity concentration necessary for obtaining a predetermined threshold value of the transistor is secured as a channel formation region, and the electric field in the depletion layer when a potential is applied to the back gate and the gate electrode by the above structure And variations in transistor characteristics such as a shift in the threshold value of the transistor can be suppressed.

【0026】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記第1導電型半導体層は、前記基板上に形成された第
1半導体層と、前記第1半導体層上に形成された第2半
導体層と、前記第2半導体層上に形成された第3半導体
層とを有し、前記第1埋め込み層は前記第1半導体層中
に形成されており、前記第2埋め込み層は前記第2半導
体層中に形成されており、前記第2導電型半導体層は前
記第3半導体層中に形成されている。これにより、例え
ば、第1半導体層、第2半導体層および第3半導体層を
それぞれエピタキシャル成長法により形成することで、
これらの形成工程が、バイポーラトランジスタとCMO
Sトランジスタを混載する半導体装置の製造工程(Bi
CMOSプロセス)と整合性が良くなり、BiCMOS
系半導体装置上に混載して形成することが容易となる。
The above semiconductor device of the present invention is preferably
The first conductivity type semiconductor layer includes a first semiconductor layer formed on the substrate, a second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer, and a third semiconductor layer formed on the second semiconductor layer. A semiconductor layer, wherein the first buried layer is formed in the first semiconductor layer, the second buried layer is formed in the second semiconductor layer, and the second conductive semiconductor layer Is formed in the third semiconductor layer. Thereby, for example, by forming the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer by an epitaxial growth method,
These forming steps are performed by a bipolar transistor and a CMO.
Manufacturing process of semiconductor device incorporating S transistor (Bi
CMOS process) and BiCMOS
It is easy to mix and form them on a system semiconductor device.

【0027】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記基板が第2導電型の半導体基板である。これによ
り、半導体基板の電位をトランジスタのバックゲート電
位として印加することができる。
The semiconductor device of the present invention described above preferably comprises
The substrate is a semiconductor substrate of the second conductivity type. Thus, the potential of the semiconductor substrate can be applied as the back gate potential of the transistor.

【0028】また、上記の目的を達成するため、本発明
の半導体装置の製造方法は、基板の上層に第1導電型の
第1半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層中に
第2導電型の第1埋め込み層を形成する工程と、前記第
1半導体層の上層に第1導電型の第2半導体層を形成す
る工程と、前記第1埋め込み層と接続するように前記第
2半導体層中に、前記第1埋め込み層よりも第2導電型
の不純物を低濃度に含有させて第2導電型の第2埋め込
み層を形成する工程と、前記第2半導体層の上層に第1
導電型の第3半導体層を形成する工程と、前記第2埋め
込み層と接続するように前記第3半導体層中に、チャネ
ル形成領域を含む第2導電型半導体層を形成する工程
と、前記チャネル形成領域の上層にゲート絶縁膜を形成
する工程と、前記ゲート絶縁膜の上層にゲート電極を形
成する工程と、前記ゲート電極の両側部において前記第
3半導体層に前記チャネル形成領域に接続するソース・
ドレイン領域を形成する工程とを有する。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming a first semiconductor layer of a first conductivity type on an upper layer of a substrate, and a step of forming a first semiconductor layer in the first semiconductor layer. Forming a two-conductivity-type first buried layer, forming a first conductivity-type second semiconductor layer on the first semiconductor layer, and forming the second buried layer so as to be connected to the first buried layer. Forming a second buried layer of the second conductivity type in the semiconductor layer by incorporating an impurity of the second conductivity type at a lower concentration than the first buried layer; and forming a first buried layer on the second semiconductor layer.
Forming a conductive type third semiconductor layer; forming a second conductive type semiconductor layer including a channel formation region in the third semiconductor layer so as to be connected to the second buried layer; Forming a gate insulating film over the formation region; forming a gate electrode over the gate insulation film; and connecting the third semiconductor layer to the channel formation region on both sides of the gate electrode.・
Forming a drain region.

【0029】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
基板の上層に第1導電型の第1半導体層を形成し、第1
半導体層中に第2導電型の第1埋め込み層を形成する。
次に、第1半導体層の上層に第1導電型の第2半導体層
を形成し、第1埋め込み層と接続するように第2半導体
層中に、第1埋め込み層よりも第2導電型の不純物を低
濃度に含有させて第2導電型の第2埋め込み層を形成す
る。次に、第2半導体層の上層に第1導電型の第3半導
体層を形成し、第2埋め込み層と接続するように第3半
導体層中に、チャネル形成領域を含む第2導電型半導体
層を形成する。次に、チャネル形成領域の上層にゲート
絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜の上層にゲート電極を形
成し、ゲート電極の両側部において第3半導体層にチャ
ネル形成領域に接続するソース・ドレイン領域を形成す
る。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above comprises:
Forming a first semiconductor layer of a first conductivity type on an upper layer of the substrate;
A first buried layer of the second conductivity type is formed in the semiconductor layer.
Next, a second semiconductor layer of the first conductivity type is formed on the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer of the second conductivity type is formed in the second semiconductor layer so as to be connected to the first buried layer. Impurities are contained at a low concentration to form a second buried layer of the second conductivity type. Next, a first conductive type third semiconductor layer is formed on the second semiconductor layer, and the second conductive type semiconductor layer including the channel formation region is formed in the third semiconductor layer so as to be connected to the second buried layer. To form Next, a gate insulating film is formed above the channel forming region, a gate electrode is formed above the gate insulating film, and source / drain regions connected to the channel forming region are formed in the third semiconductor layer on both sides of the gate electrode. Form.

【0030】上記の半導体装置の製造方法によれば、ト
ランジスタのチャネル形成領域を有するウェルなどの第
2導電型半導体層の下側の第1導電型半導体層中に、上
記第2導電型半導体層中と同じ第2導電型の埋め込み層
を形成することができる。ここで上記の埋め込み層は、
下側部分(第2導電型半導体層に接続する側の反対側:
第1埋め込み層)よりも上側部分(第2導電型半導体層
に接続する側:第2埋め込み層)の不純物濃度を低くし
て形成することができる。上記の半導体装置の製造方法
を高耐圧トランジスタの形成方法に適用すると、上記の
ように下側部分よりも上側部分の方が不純物濃度が低い
埋め込み層を形成することができることから、バックゲ
ートおよびゲート電極に電位を印加したときの空乏層内
電界を緩和し、空乏層において発生した電子が空乏層内
電界により加速されてゲート絶縁膜の表面や内部にトラ
ップされるのを抑制して、トランジスタの閾値のシフト
などのトランジスタ特性の変動を抑制することができる
半導体装置を形成することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device, the second conductive type semiconductor layer is provided in the first conductive type semiconductor layer below the second conductive type semiconductor layer such as a well having a channel formation region of a transistor. A buried layer of the same second conductivity type as the inside can be formed. Here, the buried layer is
Lower part (the side opposite to the side connected to the second conductivity type semiconductor layer:
It can be formed with a lower impurity concentration in a portion above the first buried layer (the side connected to the second conductivity type semiconductor layer: the second buried layer). When the method for manufacturing a semiconductor device described above is applied to a method for forming a high breakdown voltage transistor, a buried layer having a lower impurity concentration can be formed in an upper portion than in a lower portion as described above. The electric field in the depletion layer when a potential is applied to the electrode is reduced, and the electrons generated in the depletion layer are suppressed from being accelerated by the electric field in the depletion layer and trapped on the surface or inside of the gate insulating film. A semiconductor device which can suppress a change in transistor characteristics such as a shift in threshold value can be formed.

【0031】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記第2導電型半導体層を形成する工程にお
いては、前記第2埋め込み層よりも第2導電型の不純物
を高濃度に含有させて前記第2導電型半導体層を形成す
る。第2導電型半導体層において、チャネル形成領域と
してトランジスタの所定の閾値を得るために必要な不純
物濃度を確保して形成でき、この場合にも上記のように
してトランジスタの閾値のシフトなどのトランジスタ特
性の変動を抑制して形成することができる。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above
Preferably, in the step of forming the second conductivity type semiconductor layer, the second conductivity type semiconductor layer is formed by incorporating a second conductivity type impurity at a higher concentration than the second buried layer. In the second conductivity type semiconductor layer, the channel formation region can be formed while securing an impurity concentration necessary for obtaining a predetermined threshold value of the transistor. In this case, the transistor characteristics such as the shift of the threshold value of the transistor can be obtained as described above. Can be formed while suppressing the fluctuation of

【0032】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記第1半導体層を形成する工程、前記第2
半導体層を形成する工程および前記第3半導体層を形成
する工程においては、それぞれエピタキシャル成長法に
より半導体層を形成する。これにより、特にBiCMO
Sプロセスと整合性が良くなり、BiCMOS系半導体
装置上に混載して形成することが容易となる。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is as follows.
Preferably, a step of forming the first semiconductor layer;
In the step of forming a semiconductor layer and the step of forming the third semiconductor layer, a semiconductor layer is formed by an epitaxial growth method. Thereby, in particular, BiCMO
The compatibility with the S process is improved, and it is easy to mix and form on the BiCMOS semiconductor device.

【0033】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記基板が第2導電型の半導体基板である。これによ
り、半導体基板の電位をトランジスタのバックゲート電
位として印加することができる。
The above-described semiconductor device of the present invention is preferably
The substrate is a semiconductor substrate of the second conductivity type. Thus, the potential of the semiconductor substrate can be applied as the back gate potential of the transistor.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体装置およ
びその製造方法の実施の形態について、図面を参照して
下記に説明する。
Embodiments of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0035】本実施形態にかかる半導体装置の断面図を
図1に示す。例えば高耐圧トランジスタとして、特にn
チャネル型MOS電界効果トランジスタを有する半導体
装置について説明する。例えばp型シリコン半導体基板
10の上層に第1n型エピタキシャル層11、第2n型
エピタキシャル層13、および、第3n型エピタキシャ
ル層15が積層して、第1導電型半導体層が形成されて
いる。第1n型エピタキシャル層11から下層側のp型
シリコン半導体基板10および上層側の第2n型エピタ
キシャル層13にわたり、第1p型埋め込み層12が形
成されている。また、第2n型エピタキシャル層13か
ら下層側の第1n型エピタキシャル層11および上層側
の第3n型エピタキシャル層15にわたり、第2p型埋
め込み層14が形成されている。ここで、第2p型埋め
込み層14は第1p型埋め込み層12よりもp型不純物
を低濃度に含有するように設定されている。例えば、第
1p型埋め込み層12の不純物濃度は1×1016〜8×
1016atoms/cm3 程度、第2p型埋め込み層14の不純
物濃度は3×1015〜8×1015atoms/cm3 程度であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. For example, as a high breakdown voltage transistor, in particular, n
A semiconductor device having a channel type MOS field effect transistor will be described. For example, a first n-type epitaxial layer 11, a second n-type epitaxial layer 13, and a third n-type epitaxial layer 15 are stacked on a p-type silicon semiconductor substrate 10 to form a first conductivity type semiconductor layer. A first p-type buried layer 12 is formed from the first n-type epitaxial layer 11 to the lower p-type silicon semiconductor substrate 10 and the upper second n-type epitaxial layer 13. A second p-type buried layer 14 is formed from the second n-type epitaxial layer 13 to the lower first n-type epitaxial layer 11 and the upper third n-type epitaxial layer 15. Here, the second p-type buried layer 14 is set to contain a lower concentration of p-type impurities than the first p-type buried layer 12. For example, the impurity concentration of the first p-type buried layer 12 is 1 × 10 16 to 8 ×
10 16 atoms / cm 3 or so, the impurity concentration of the 2p-type buried layer 14 is 3 × 10 15 ~8 × 10 15 atoms / cm 3 or so.

【0036】さらに、第1導電型半導体層を構成する第
3n型エピタキシャル層15中においてp型ウェル(第
2導電型半導体層)17が形成されており、トランジス
タのチャネル形成領域となる。また、p型ウェル17の
上層には例えば100〜200nmの膜厚の酸化シリコ
ンのゲート絶縁膜25aが形成されており、その上層に
不純物を含有し、シート抵抗が10〜40Ω/□程度で
あるポリシリコンのゲート電極30aが形成されてい
る。また、ゲート電極30aの両側部のn型エピタキシ
ャル層15中にはn型ウェル16が形成されており、さ
らにその表面近傍部においてn+ 型のソース・ドレイン
拡散層18が形成されている。以上でMOS電界効果ト
ランジスタが構成されており、高耐圧特性を得るために
通常の低電圧駆動型のMOSトランジスタよりもゲート
絶縁膜が極めて厚膜に形成されている。
Further, a p-type well (second conductive type semiconductor layer) 17 is formed in the third n-type epitaxial layer 15 constituting the first conductive type semiconductor layer, and serves as a channel forming region of the transistor. Further, a gate insulating film 25a of silicon oxide having a thickness of, for example, 100 to 200 nm is formed in an upper layer of the p-type well 17, and the upper layer contains impurities and has a sheet resistance of about 10 to 40 Ω / □. A gate electrode 30a of polysilicon is formed. An n-type well 16 is formed in the n-type epitaxial layer 15 on both sides of the gate electrode 30a, and an n + -type source / drain diffusion layer 18 is formed in the vicinity of the surface. The MOS field effect transistor is configured as described above, and the gate insulating film is formed much thicker than a normal low voltage drive type MOS transistor in order to obtain high withstand voltage characteristics.

【0037】また、上記の半導体装置においては、第1
n型エピタキシャル層11、第2n型エピタキシャル層
13、および、第3n型エピタキシャル層15中にそれ
ぞれ形成された第1素子分離用p型埋め込み層12a、
第2素子分離用p型埋め込み層14a、素子分離用p型
ウェル17aおよびn型エピタキシャル層15の表面に
おいて例えばLOCOS法により形成された素子分離絶
縁膜24により素子分離がなされている。ゲート電極3
0aの両側部には酸化シリコンのサイドウォール絶縁膜
26が形成されており、さらに、トランジスタを被覆し
て例えば酸化シリコン系の第1絶縁膜28および第2絶
縁膜29などが全面に形成されている。また、第1絶縁
膜28および第2絶縁膜29にはソース・ドレイン拡散
層18に達するコンタクトホールが開口され、例えばア
ルミニウムなどからなり、ソース・ドレイン拡散層18
に接続する電極31が形成されている。
In the above semiconductor device, the first
a first element isolation p-type buried layer 12a formed in each of the n-type epitaxial layer 11, the second n-type epitaxial layer 13, and the third n-type epitaxial layer 15,
On the surfaces of the second p-type buried layer 14a for element isolation, the p-type well 17a for element isolation, and the n-type epitaxial layer 15, element isolation is performed by the element isolation insulating film 24 formed by, for example, the LOCOS method. Gate electrode 3
On both sides of Oa, a silicon oxide sidewall insulating film 26 is formed, and further, for example, a silicon oxide-based first insulating film 28 and a second insulating film 29 are formed on the entire surface to cover the transistor. I have. Further, a contact hole reaching the source / drain diffusion layer 18 is opened in the first insulating film 28 and the second insulating film 29 and is made of, for example, aluminum.
Is formed.

【0038】上記の本実施形態の半導体装置によれば、
高耐圧トランジスタとして厚膜に形成されたゲート絶縁
膜を有する電界効果トランジスタを有しており、トラン
ジスタのチャネル形成領域を有するウェル(第2導電型
半導体層)の下層に形成された埋め込み層において、下
側部分よりも上側部分の方が不純物濃度が低いことか
ら、バックゲート(埋め込み層)およびゲート電極に電
位を印加したときの空乏層内電界を緩和することがで
き、空乏層において発生した電子が空乏層内電界により
加速されてゲート絶縁膜の表面や内部にトラップされる
のを抑制することが可能となり、これによりトランジス
タの閾値のシフトなどのトランジスタ特性の変動を抑制
することができる。
According to the semiconductor device of the present embodiment,
A field effect transistor having a gate insulating film formed as a thick film as a high breakdown voltage transistor, and a buried layer formed under a well (second conductivity type semiconductor layer) having a channel formation region of the transistor; Since the impurity concentration is lower in the upper part than in the lower part, the electric field in the depletion layer when a potential is applied to the back gate (buried layer) and the gate electrode can be reduced, and the electrons generated in the depletion layer Can be suppressed from being accelerated by the electric field in the depletion layer and trapped on the surface or inside of the gate insulating film, whereby fluctuations in transistor characteristics such as a shift in the threshold value of the transistor can be suppressed.

【0039】上記の半導体装置の製造方法について説明
する。まず、図2(a)に示すように、p型シリコン半
導体基板10上に、エピタキシャル成長法によりn型不
純物を低濃度に含有する第1n型エピタキシャル層11
を5μm程度の膜厚で成膜する。次に、例えば熱酸化法
により酸化シリコン層20を100nm程度の膜厚で形
成する。次に、フォトリソグラフィー工程によりトラン
ジスタのバックゲートとなる第1p型埋め込み層と、第
1素子分離用p型埋め込み層の形成領域を開口するレジ
スト膜R1を形成し、レジスト膜R1をマスクとして、
例えば既存のイオン注入法によりホウ素(B)などのp
型不純物D1を1×1013atoms/cm2 のドーズ量で導入
する。図中、p型不純物が導入された領域を「+」で示
している。
A method for manufacturing the above semiconductor device will be described. First, as shown in FIG. 2A, a first n-type epitaxial layer 11 containing an n-type impurity at a low concentration on a p-type silicon semiconductor substrate 10 by an epitaxial growth method.
Is formed to a thickness of about 5 μm. Next, the silicon oxide layer 20 is formed to a thickness of about 100 nm by, for example, a thermal oxidation method. Next, a first p-type buried layer serving as a back gate of the transistor and a resist film R1 opening a formation region of the first p-type buried layer for element isolation are formed by a photolithography process, and the resist film R1 is used as a mask.
For example, p of boron (B) or the like by the existing ion implantation method
The type impurity D1 is introduced at a dose of 1 × 10 13 atoms / cm 2 . In the drawing, a region into which a p-type impurity has been introduced is indicated by “+”.

【0040】次に、図2(b)に示すように、例えば硫
酸化水(硫酸と過酸化水素水の混合液)によりレジスト
膜R1を剥離し、例えば1200℃、200分という条
件の熱処理を施して上記において導入したp型不純物を
拡散および活性化して、トランジスタのバックゲートと
なる第1p型埋め込み層12と、第1素子分離用p型埋
め込み層12aを形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, the resist film R1 is peeled off with, for example, sulfated water (a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide), and heat treatment is performed at, for example, 1200 ° C. for 200 minutes. Then, the p-type impurity introduced above is diffused and activated to form a first p-type buried layer 12 serving as a back gate of the transistor and a first element isolation p-type buried layer 12a.

【0041】次に、図3(c)に示すように、例えばR
IE(反応性イオンエッチング)などのエッチングによ
り酸化シリコン層20を除去し、次に、上記と同様にし
て第1n型エピタキシャル層11の上層にエピタキシャ
ル成長法によりn型不純物を低濃度に含有する第2n型
エピタキシャル層13を4μm程度の膜厚で成膜する。
ここで、第1p型埋め込み層12と第1素子分離用p型
埋め込み層12a中のp型不純物は上層の第2n型エピ
タキシャル層13へも拡散し、図面に示す形状の拡散層
となる。
Next, as shown in FIG.
The silicon oxide layer 20 is removed by etching such as IE (reactive ion etching), and then the second n-type impurity containing a low concentration of n-type impurities is epitaxially grown on the first n-type epitaxial layer 11 in the same manner as described above. The epitaxial layer 13 is formed to a thickness of about 4 μm.
Here, the p-type impurities in the first p-type buried layer 12 and the first element isolation p-type buried layer 12a also diffuse into the upper second n-type epitaxial layer 13 to form a diffusion layer having the shape shown in the drawing.

【0042】次に、図3(d)に示すように、例えば熱
酸化法により酸化シリコン層21を100nm程度の膜
厚で形成する。次に、フォトリソグラフィー工程により
第1p型埋め込み層と、第1素子分離用p型埋め込み層
にそれぞれ接続するように、第2p型埋め込み層と、第
2素子分離用p型埋め込み層の形成領域を開口するレジ
スト膜R2を形成し、レジスト膜R2をマスクとして、
例えば既存のイオン注入法によりホウ素(B)などのp
型不純物D2を1×1012atoms/cm2 のドーズ量で導入
する。図中、p型不純物が導入された領域を「+」で示
している。
Next, as shown in FIG. 3D, a silicon oxide layer 21 is formed to a thickness of about 100 nm by, for example, a thermal oxidation method. Next, the formation regions of the second p-type buried layer and the second p-type buried layer for element isolation are formed by a photolithography process so as to be connected to the first p-type buried layer and the first p-type buried layer for element isolation, respectively. A resist film R2 having an opening is formed, and the resist film R2 is used as a mask.
For example, p of boron (B) or the like by the existing ion implantation method
The type impurity D2 is introduced at a dose of 1 × 10 12 atoms / cm 2 . In the drawing, a region into which a p-type impurity has been introduced is indicated by “+”.

【0043】次に、図4(e)に示すように、レジスト
膜R2を剥離し、例えば1200℃、300分という条
件の熱処理を施して上記において導入したp型不純物を
拡散および活性化して、第2p型埋め込み層14と、第
2素子分離用p型埋め込み層14aを形成する。ここ
で、第2p型埋め込み層14は第1p型埋め込み層12
よりもp型不純物を低濃度に含有するように形成する。
例えば、第1p型埋め込み層12の不純物濃度は1×1
16〜8×1016atoms/cm3 程度、第2p型埋め込み層
14の不純物濃度は3×1015〜8×1015atoms/cm3
程度とする。次に、例えばRIEなどのエッチングによ
り酸化シリコン層21を除去し、次に、上記と同様にし
て第2n型エピタキシャル層13の上層にエピタキシャ
ル成長法によりn型不純物を低濃度に含有する第3n型
エピタキシャル層15を5μm程度の膜厚で成膜する。
以上で、第1n型エピタキシャル層11、第2n型エピ
タキシャル層13、および、第3n型エピタキシャル層
15からなる第1導電型半導体層が形成される。ここ
で、第2p型埋め込み層14と第2素子分離用p型埋め
込み層14a中のp型不純物は上層の第3n型エピタキ
シャル層15へも拡散し、図面に示す形状の拡散層とな
る。
Next, as shown in FIG. 4E, the resist film R2 is peeled off, and a heat treatment is performed, for example, at 1200 ° C. for 300 minutes to diffuse and activate the p-type impurity introduced above. A second p-type buried layer 14 and a second p-type buried layer 14a for element isolation are formed. Here, the second p-type buried layer 14 corresponds to the first p-type buried layer 12.
It is formed so as to contain p-type impurities at a lower concentration than that.
For example, the impurity concentration of the first p-type buried layer 12 is 1 × 1
0 16 to 8 × 10 16 atoms / cm 3 , and the impurity concentration of the second p-type buried layer 14 is 3 × 10 15 to 8 × 10 15 atoms / cm 3.
Degree. Next, the silicon oxide layer 21 is removed by etching such as RIE, and then a third n-type epitaxial layer containing n-type impurities at a low concentration is epitaxially grown on the second n-type epitaxial layer 13 in the same manner as described above. The layer 15 is formed with a thickness of about 5 μm.
Thus, a first conductivity type semiconductor layer including the first n-type epitaxial layer 11, the second n-type epitaxial layer 13, and the third n-type epitaxial layer 15 is formed. Here, the p-type impurities in the second p-type buried layer 14 and the second p-type buried layer 14a for element isolation also diffuse into the upper third n-type epitaxial layer 15 to form a diffusion layer having the shape shown in the drawing.

【0044】次に、図4(f)に示すように、例えば熱
酸化法により第3n型エピタキシャル層15の表面に酸
化シリコン層22を100nm程度の膜厚で形成する。
次に、フォトリソグラフィー工程によりトランジスタの
ソース・ドレイン領域となるn型ウェルの形成領域を開
口するレジスト膜R3を形成し、レジスト膜R3をマス
クとして、例えば既存のイオン注入法によりリン(P)
などのn型不純物D3を360keV,1×1013atom
s/cm2 のドーズ量で導入する。図中、n型不純物が導入
された領域を「−」で示している。
Next, as shown in FIG. 4F, a silicon oxide layer 22 is formed to a thickness of about 100 nm on the surface of the third n-type epitaxial layer 15 by, for example, a thermal oxidation method.
Next, a resist film R3 opening a region for forming an n-type well serving as a source / drain region of the transistor is formed by a photolithography process, and phosphorus (P) is formed by using the resist film R3 as a mask, for example, by an existing ion implantation method.
360 keV, 1 × 10 13 atom
It is introduced at a dose of s / cm 2 . In the drawing, a region into which an n-type impurity has been introduced is indicated by "-".

【0045】次に、図5(g)に示すように、レジスト
膜R3を剥離し、改めてフォトリソグラフィー工程によ
りトランジスタのチャネル形成領域となるp型ウェルお
よび素子分離用p型ウェルの形成領域を開口するレジス
ト膜R4を形成し、レジスト膜R4をマスクとして、例
えば既存のイオン注入法によりホウ素(B)などのp型
不純物D4を360keV,1×1013atoms/cm2 のド
ーズ量で導入する。図中、p型不純物が導入された領域
を「+」で示している。
Next, as shown in FIG. 5G, the resist film R3 is peeled off, and a photolithography step is performed to open a p-type well serving as a transistor channel formation region and a p-type well formation region for element isolation. A resist film R4 is formed, and using the resist film R4 as a mask, a p-type impurity D4 such as boron (B) is introduced at a dose of 1 × 10 13 atoms / cm 2 at 360 keV by an existing ion implantation method. In the drawing, a region into which a p-type impurity has been introduced is indicated by “+”.

【0046】次に、図5(h)に示すように、レジスト
膜R4を剥離し、例えばCVD(Chemical Vapor Depos
ition )法により窒化シリコン(Si3 4 )を100
nm程度の膜厚で堆積させ、後工程でLOCOS法によ
り素子分離絶縁膜を形成する際のマスクとなる窒化シリ
コン層23を形成する。次に、例えば1200℃、20
0分という条件の熱処理を施して上記において導入した
p型不純物およびn型不純物を拡散および活性化して、
ソース・ドレイン領域となるn型ウェル16、チャネル
形成領域となるp型ウェル(第2導電型半導体層)17
および素子分離用p型ウェル17aをそれぞれ形成す
る。
Next, as shown in FIG. 5H, the resist film R4 is peeled off and, for example, a CVD (Chemical Vapor Depos)
silicon nitride (Si 3 N 4 ) by 100
A silicon nitride layer 23 serving as a mask for forming an element isolation insulating film by a LOCOS method in a later step is formed. Next, for example, at 1200 ° C., 20
A heat treatment of 0 minutes is performed to diffuse and activate the p-type impurity and the n-type impurity introduced above,
N-type well 16 serving as a source / drain region, p-type well (second conductivity type semiconductor layer) 17 serving as a channel formation region
Then, an element isolation p-type well 17a is formed.

【0047】次に、図6(i)に示すように、フォトリ
ソグラフィー工程により窒化シリコン層23の上層にL
OCOS法により素子分離絶縁膜を形成する領域を開口
するレジスト膜(不図示)をパターン形成し、RIEな
どのドライエッチングを施して窒化シリコン層23をパ
ターン加工し、素子分離絶縁膜を形成する領域を除く領
域を覆う窒化シリコン層23aとする。この後、上記の
レジスト膜を剥離する。
Next, as shown in FIG. 6 (i), an L layer is formed on the silicon nitride layer 23 by a photolithography process.
A resist film (not shown) for opening a region where an element isolation insulating film is to be formed by the OCOS method is patterned, and dry etching such as RIE is performed to pattern the silicon nitride layer 23 to form an element isolation insulating film. Is formed as a silicon nitride layer 23a covering a region excluding. After that, the resist film is peeled off.

【0048】次に、図6(j)に示すように、窒化シリ
コン層23aをマスクとして熱酸化を行うことで、70
0nmの膜厚のLOCOS素子分離絶縁膜24を形成す
る。次に、例えばホットリン酸系のウェットエッチング
により窒化シリコン層23aを除去し、さらに例えば9
00〜1000℃のスチーム酸化により100〜200
nmの膜厚となるように表面を酸化して高耐圧トランジ
スタのゲート絶縁膜となる酸化シリコン層25を形成す
る。次にフォトリソグラフィー工程によりp型ウェル1
7領域を開口するレジスト膜R5を形成し、レジスト膜
R5をマスクとして、例えば既存のイオン注入法により
ホウ素(B)などのp型不純物D5を60keV,1×
1012atoms/cm2 のドーズ量で導入し、トランジスタの
閾値の調節を行う。
Next, as shown in FIG. 6J, thermal oxidation is performed using the silicon nitride
A LOCOS element isolation insulating film 24 having a thickness of 0 nm is formed. Next, the silicon nitride layer 23a is removed by, for example, hot phosphoric acid-based wet etching.
100-200 by steam oxidation at 00-1000 ° C
The surface is oxidized to a thickness of nm to form a silicon oxide layer 25 serving as a gate insulating film of the high breakdown voltage transistor. Next, a p-type well 1 is formed by a photolithography process.
A resist film R5 opening seven regions is formed, and using the resist film R5 as a mask, a p-type impurity D5 such as boron (B) is applied at 60 keV, 1 × by an existing ion implantation method.
At a dose of 10 12 atoms / cm 2 , the threshold of the transistor is adjusted.

【0049】次に、図7(k)に示すように、レジスト
膜R5を剥離し、フォトリソグラフィー工程により酸化
シリコン層25の上層にゲート電極形成領域を保護する
レジスト膜(不図示)をパターン形成し、例えばフッ酸
系のウェットエッチングを施して酸化シリコン層25を
パターン加工し、酸化シリコンのゲート絶縁膜25aを
形成する。この後、上記のレジスト膜を剥離する。
Next, as shown in FIG. 7 (k), the resist film R5 is peeled off, and a resist film (not shown) for protecting a gate electrode formation region is formed on the silicon oxide layer 25 by photolithography to form a pattern. Then, for example, hydrofluoric acid-based wet etching is performed to pattern the silicon oxide layer 25 to form a silicon oxide gate insulating film 25a. After that, the resist film is peeled off.

【0050】次に、図7(l)に示すように、例えばC
VD法によりゲート絶縁膜25aの上層に不純物を高濃
度に含有し、シート抵抗が10〜40Ω/□程度である
ポリシリコンを全面に堆積させ、ゲート電極用層30を
形成する。次に、フォトリソグラフィー工程によりゲー
ト電極用層30の上層にゲート電極形成領域を保護する
レジスト膜R6をパターン形成する。
Next, as shown in FIG.
The gate electrode layer 30 is formed by depositing polysilicon on the entire surface of the gate insulating film 25a containing impurities at a high concentration and a sheet resistance of about 10 to 40 Ω / □ by the VD method. Next, a resist film R6 for protecting a gate electrode formation region is formed in a pattern on the gate electrode layer 30 by a photolithography process.

【0051】次に、図8(m)に示すように、レジスト
膜R6をマスクとして例えばRIEなどのエッチングを
施して、ゲート電極30aをパターン形成する。次に、
例えばCVD法により酸化シリコンを300nmの膜厚
で堆積させ、RIEなどのエッチングによりエッチバッ
クしてゲート絶縁膜25aおよびゲート電極30aの側
壁部を残して上記で堆積させた酸化シリコンを除去し、
サイドウォール絶縁膜26を形成する。
Next, as shown in FIG. 8 (m), etching such as RIE is performed using the resist film R6 as a mask to pattern the gate electrode 30a. next,
For example, silicon oxide is deposited to a thickness of 300 nm by a CVD method, and is etched back by etching such as RIE to remove the silicon oxide deposited as described above except for the gate insulating film 25a and the side wall of the gate electrode 30a.
A side wall insulating film 26 is formed.

【0052】次に、図8(n)に示すように、例えばT
EOS(tetraethylorthosilicate)を原料とするCV
D法により20nm程度の膜厚の酸化シリコン層27を
形成し、次に例えば既存のイオン注入法により砒素(A
s)などのn型不純物D6を70keV,1×1013
5×1015atoms/cm2 のドーズ量で上記の酸化シリコン
層27を通過させて導入し、ソース・ドレイン拡散層1
8を形成する。
Next, as shown in FIG.
CV made from EOS (tetraethylorthosilicate)
A silicon oxide layer 27 having a thickness of about 20 nm is formed by the method D, and then arsenic (A) is formed by, for example, an existing ion implantation method.
s) The n-type impurity D6 such as 70keV, 1 × 10 13 ~
The source / drain diffusion layer 1 is introduced by passing through the silicon oxide layer 27 at a dose of 5 × 10 15 atoms / cm 2.
8 is formed.

【0053】次に、例えばCVD法により酸化シリコン
を150nm程度の膜厚で堆積させて第1絶縁膜28を
形成し、次に例えばCVD法によりBPSG(ホウ素お
よびリンを含有する酸化シリコン)を500nmの膜厚
で堆積させ、リフロー、エッチバックなどにより平坦化
して第2絶縁膜29を形成する。次に、第1絶縁膜28
および第2絶縁膜29の上層にソース・ドレイン拡散層
領域を開口するレジスト膜を形成し、RIEなどのエッ
チングを施すことでソース・ドレイン拡散層18に達す
るコンタクトホールを開口し、次に、例えばスパッタリ
ング法により上記のコンタクトホール内を被覆して全面
にアルミニウム層を成膜し、パターニングすることでソ
ース・ドレイン拡散層18に接続する電極31を形成す
る。以上により、図1に示す半導体装置に至る。図1に
おいては、酸化シリコン層27の図示を省略している。
以降の工程としては、例えばCVD法により上層配線や
表面保護膜などを形成して、所望の半導体装置とする。
Next, silicon oxide is deposited to a thickness of about 150 nm by, for example, a CVD method to form a first insulating film 28, and then BPSG (silicon oxide containing boron and phosphorus) is deposited to a thickness of 500 nm by, for example, a CVD method. Then, the second insulating film 29 is formed by flattening by reflow, etch back, or the like. Next, the first insulating film 28
Then, a resist film for opening the source / drain diffusion layer region is formed on the upper layer of the second insulating film 29, and a contact hole reaching the source / drain diffusion layer 18 is opened by etching such as RIE. An electrode 31 connected to the source / drain diffusion layer 18 is formed by forming an aluminum layer on the entire surface by covering the above contact hole by sputtering and patterning the aluminum layer. Thus, the semiconductor device illustrated in FIG. 1 is obtained. In FIG. 1, illustration of the silicon oxide layer 27 is omitted.
In the subsequent steps, an upper wiring, a surface protection film, and the like are formed by, for example, a CVD method to obtain a desired semiconductor device.

【0054】上記の本実施形態の半導体装置の製造方法
によれば、ゲート絶縁膜を厚膜に形成して高耐圧の電界
効果トランジスタを形成することができ、トランジスタ
のチャネル形成領域を有するウェルなどの第2導電型半
導体層の下側の第1導電型半導体層中に、上記第2導電
型半導体層中と同じ第2導電型の埋め込み層を形成する
ことができる。ここで上記の埋め込み層は、下側部分
(第2導電型半導体層に接続する側の反対側:第1埋め
込み層)よりも上側部分(第2導電型半導体層に接続す
る側:第2埋め込み層)の不純物濃度を低くして形成す
ることができる。これにより、バックゲート(埋め込み
層)およびゲート電極に電位を印加したときの空乏層内
電界を緩和し、空乏層において発生した電子が空乏層内
電界により加速されてゲート絶縁膜の表面や内部にトラ
ップされるのを抑制して、トランジスタの閾値のシフト
などのトランジスタ特性の変動を抑制することができる
半導体装置を形成することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, a gate insulating film is formed to be a thick film to form a field-effect transistor having a high breakdown voltage, such as a well having a transistor channel formation region. In the first conductivity type semiconductor layer below the second conductivity type semiconductor layer, a buried layer of the same second conductivity type as in the second conductivity type semiconductor layer can be formed. Here, the above-mentioned buried layer has a portion above the lower portion (the side opposite to the side connected to the second conductivity type semiconductor layer: the first buried layer) (the side connected to the second conductivity type semiconductor layer: the second buried layer). Layer) with a low impurity concentration. This alleviates the electric field in the depletion layer when a potential is applied to the back gate (buried layer) and the gate electrode, and the electrons generated in the depletion layer are accelerated by the electric field in the depletion layer to form a surface or inside the gate insulating film. A semiconductor device can be formed in which trapping can be suppressed and variation in transistor characteristics such as a shift in threshold value of a transistor can be suppressed.

【0055】また、上記の本実施形態の半導体装置の製
造方法においては、第1p型埋め込み層12、第2p型
埋め込み層14を、n型エピタキシャル層を成長させ
て、その後にイオン注入し、さらにその上層にn型エピ
タキシャル層を積層させる方法により形成しており、B
iCMOSプロセスを整合性が良く、BiCMOS系半
導体装置上に容易に混載して形成することが可能とな
る。これらのエピタキシャル層の膜厚としては、例えば
4〜6μm程度とすることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the first p-type buried layer 12 and the second p-type buried layer 14 are grown by growing an n-type epitaxial layer, and thereafter ion-implanted. It is formed by stacking an n-type epitaxial layer thereover,
The iCMOS process can be formed on the BiCMOS-based semiconductor device with good compatibility, and can be easily mounted on the semiconductor device. The thickness of these epitaxial layers can be, for example, about 4 to 6 μm.

【0056】本発明の半導体装置は、上記の実施の形態
に限定されない。例えば、nチャネル型のトランジスタ
として説明しているが、pチャネル型でもよい。この場
合は、n型不純物とp型不純物を入れ替えることで構成
することができる。また、ゲート電極は多層構成として
もよく、例えばタングステンシリサイドなどの高融点金
属シリサイド層とポリシリコンとの積層体であるポリサ
イド構造とすることができる。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
The semiconductor device of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, although an n-channel transistor is described, a p-channel transistor may be used. In this case, it can be configured by exchanging the n-type impurity and the p-type impurity. The gate electrode may have a multi-layer structure, for example, a polycide structure that is a laminate of polysilicon and a refractory metal silicide layer such as tungsten silicide. In addition, various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、電界効果
トランジスタのチャネル形成領域を有する第2導電型半
導体層の下層に形成された埋め込み層において、下側部
分よりも上側部分の方が不純物濃度が低いことから、バ
ックゲートおよびゲート電極に電位を印加したときの空
乏層内電界を緩和することができ、空乏層において発生
した電子が空乏層内電界により加速されてゲート絶縁膜
の表面や内部にトラップされるのを抑制することが可能
となり、これによりトランジスタの閾値のシフトなどの
トランジスタ特性の変動を抑制することができる。
According to the semiconductor device of the present invention, in the buried layer formed below the second conductivity type semiconductor layer having the channel formation region of the field effect transistor, the upper part is more impurity than the lower part. Since the concentration is low, the electric field in the depletion layer when a potential is applied to the back gate and the gate electrode can be reduced, and the electrons generated in the depletion layer are accelerated by the electric field in the depletion layer, and the surface of the gate insulating film and It is possible to suppress trapping inside, thereby suppressing a change in transistor characteristics such as a shift in the threshold value of the transistor.

【0058】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、本発明の半導体装置を容易に製造可能であり、電
界効果トランジスタのチャネル形成領域を有するウェル
などの第2導電型半導体層の下側の第1導電型半導体層
中に、上記第2導電型半導体層中と同じ第2導電型の埋
め込み層を形成することができる。ここで上記の埋め込
み層は、下側部分(第2導電型半導体層に接続する側の
反対側:第1埋め込み層)よりも上側部分(第2導電型
半導体層に接続する側:第2埋め込み層)の不純物濃度
を低くして形成することができる。これにより、バック
ゲート(埋め込み層)およびゲート電極に電位を印加し
たときの空乏層内電界を緩和し、空乏層において発生し
た電子が空乏層内電界により加速されてゲート絶縁膜の
表面や内部にトラップされるのを抑制して、トランジス
タの閾値のシフトなどのトランジスタ特性の変動を抑制
することができる半導体装置を形成することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the semiconductor device of the present invention can be easily manufactured, and can be formed under a second conductive type semiconductor layer such as a well having a channel formation region of a field effect transistor. A buried layer of the same second conductivity type as in the second conductivity type semiconductor layer can be formed in the first conductivity type semiconductor layer on the side. Here, the above-mentioned buried layer has a portion above the lower portion (the side opposite to the side connected to the second conductivity type semiconductor layer: the first buried layer) (the side connected to the second conductivity type semiconductor layer: the second buried layer). Layer) with a low impurity concentration. This alleviates the electric field in the depletion layer when a potential is applied to the back gate (buried layer) and the gate electrode, and the electrons generated in the depletion layer are accelerated by the electric field in the depletion layer to form a surface or inside the gate insulating film. A semiconductor device can be formed in which trapping can be suppressed and variation in transistor characteristics such as a shift in threshold value of a transistor can be suppressed.

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

【図1】図1は本発明の実施形態にかかる半導体装置の
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は本発明の実施形態にかかる半導体装置の
製造方法の製造工程を示す断面図であり、(a)は第1
p型埋め込み層を形成するためのイオン注入工程まで、
(b)は不純物を拡散および活性化するための熱処理工
程までを示す。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG.
Until the ion implantation step for forming the p-type buried layer,
(B) shows up to a heat treatment step for diffusing and activating the impurities.

【図3】図3は図2の続きの工程を示し、(c)は第2
n型エピタキシャル層の形成工程まで、(d)は第2p
型埋め込み層を形成するためのイオン注入工程までを示
す。
FIG. 3 shows a step that follows the step shown in FIG. 2;
Until the step of forming an n-type epitaxial layer, FIG.
The process up to the ion implantation step for forming the mold buried layer is shown.

【図4】図4は図3の続きの工程を示し、(e)は第3
n型エピタキシャル層の形成工程まで、(f)はn型ウ
ェルの形成工程までを示す。
FIG. 4 shows a step that follows the step shown in FIG. 3;
(f) shows up to the step of forming an n-type epitaxial layer and up to the step of forming an n-type well.

【図5】図5は図4の続きの工程を示し、(g)はp型
ウェルの形成工程まで、(h)はLOCOS素子分離膜
を形成するためのマスクとなる窒化シリコン層の形成工
程までを示す。
5 shows a step subsequent to that of FIG. 4. FIG. 5 (g) shows a step of forming a p-type well, and FIG. 5 (h) shows a step of forming a silicon nitride layer serving as a mask for forming a LOCOS element isolation film. Up to

【図6】図6は図5の続きの工程を示し、(i)は窒化
シリコン層のパターン加工工程まで、(j)は閾値調整
のためのイオン注入工程までを示す。
6 shows a step subsequent to that of FIG. 5; (i) shows up to a silicon nitride layer pattern processing step; and (j) shows an ion implantation step for threshold adjustment.

【図7】図7は図6の続きの工程を示し、(k)はゲー
ト絶縁膜の形成工程まで、(l)はゲート電極形成のた
めのレジスト膜の形成工程までを示す。
FIG. 7 shows a step subsequent to that of FIG. 6, in which (k) shows up to a step of forming a gate insulating film, and (l) shows up to a step of forming a resist film for forming a gate electrode.

【図8】図8は図7の続きの工程を示し、(m)はサイ
ドウォール絶縁膜の形成工程まで、(n)は酸化シリコ
ン膜の形成工程までを示す。
FIG. 8 shows a step subsequent to that of FIG. 7, in which (m) shows up to a step of forming a sidewall insulating film, and (n) shows up to a step of forming a silicon oxide film.

【図9】図9は従来例にかかる半導体装置の断面図であ
る。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor device according to a conventional example.

【図10】図10は従来例にかかる半導体装置の製造方
法の製造工程を示す断面図であり、(a)はp型埋め込
み層を形成するためのイオン注入工程まで、(b)は不
純物を拡散および活性化するための熱処理工程までを示
す。
FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a method of manufacturing a semiconductor device according to a conventional example, in which FIG. 10A illustrates an ion implantation process for forming a p-type buried layer, and FIG. The steps up to a heat treatment step for diffusion and activation are shown.

【図11】図11は図10の続きの工程を示し、(c)
はn型エピタキシャル層の形成工程まで、(d)はn型
ウェルの形成工程までを示す。
FIG. 11 shows a step that follows the step shown in FIG. 10 (c).
Shows the steps up to the step of forming the n-type epitaxial layer, and (d) shows the steps up to the step of forming the n-type well.

【図12】図12は図11の続きの工程を示し、(e)
はp型ウェルの形成工程まで、(f)はLOCOS素子
分離膜を形成するためのマスクとなる窒化シリコン層の
形成工程までを示す。
FIG. 12 shows a step that follows the step shown in FIG. 11;
FIG. 4A shows the process up to the step of forming the p-type well, and FIG.

【図13】図13は図12の続きの工程を示し、(g)
は窒化シリコン層のパターン加工工程まで、(h)は閾
値調整のためのイオン注入工程までを示す。
FIG. 13 shows a step that follows the step shown in FIG. 12, and (g)
Shows the process up to the patterning process of the silicon nitride layer, and (h) shows the process up to the ion implantation process for adjusting the threshold.

【図14】図14は図13の続きの工程を示し、(i)
はゲート絶縁膜の形成工程まで、(j)はゲート電極形
成のためのレジスト膜の形成工程までを示す。
FIG. 14 shows a step that follows the step of FIG. 13, and (i)
FIG. 4A shows up to the step of forming a gate insulating film, and FIG. 4J shows up to the step of forming a resist film for forming a gate electrode.

【図15】図15は図14の続きの工程を示し、(k)
はサイドウォール絶縁膜の形成工程まで、(l)は酸化
シリコン膜の形成工程までを示す。
FIG. 15 shows a step that follows the step shown in FIG. 14 (k).
1 shows up to the step of forming the sidewall insulating film, and (l) shows the step up to the step of forming the silicon oxide film.

【図16】図16(a)は従来例にかかる半導体装置の
問題点を説明する断面図であり、図16(b)は従来例
にかかる半導体装置の形成されたトランジスタの閾値を
測定するための回路である。
16A is a cross-sectional view illustrating a problem of a semiconductor device according to a conventional example, and FIG. 16B is a diagram for measuring a threshold value of a transistor formed in the semiconductor device according to the conventional example. Circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…p型半導体基板、11…第1n型エピタキシャル
層、12…第1p型埋め込み層、12a…第1素子分離
用p型埋め込み層、13…第2n型エピタキシャル層、
14…第2p型埋め込み層、14a…第2素子分離用型
埋め込み層、15…第3n型エピタキシャル層、16…
n型ウェル、17…p型ウェル、17a…素子分離用p
型ウェル、18…ソース・ドレイン拡散層、20,2
1,22…酸化シリコン層、23…窒化シリコン層、2
4…素子分離絶縁膜、25,25a…ゲート絶縁膜、2
6…サイドウォール絶縁膜、27…酸化シリコン膜、2
8…第1絶縁膜、29…第2絶縁膜、30,30a…ゲ
ート電極、31…電極、D1〜D6…導電性不純物、R
1〜R6…レジスト膜、V…空乏層、IL…反転層、E
…電子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... p-type semiconductor substrate, 11 ... 1st n-type epitaxial layer, 12 ... 1st p-type buried layer, 12a ... 1st element isolation p-type buried layer, 13 ... 2nd n-type epitaxial layer,
14: second p-type buried layer, 14a: second element isolation type buried layer, 15: third n-type epitaxial layer, 16 ...
n-type well, 17 ... p-type well, 17a ... p for element isolation
Mold well, 18: source / drain diffusion layers, 20, 2
1, 22: silicon oxide layer, 23: silicon nitride layer, 2
4: Element isolation insulating film, 25, 25a: Gate insulating film, 2
6 ... sidewall insulating film, 27 ... silicon oxide film, 2
8 first insulating film, 29 second insulating film, 30 and 30a gate electrode, 31 electrode, D1 to D6 conductive impurities, R
1 to R6: resist film, V: depletion layer, IL: inversion layer, E
... Electronics.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板に形成された第1導電型半導体層と、 前記第1導電型半導体層に形成されたチャネル形成領域
を含む第2導電型半導体層と、 前記チャネル形成領域の上層に形成されたゲート絶縁膜
と、 前記ゲート絶縁膜の上層に形成されたゲート電極と、 前記ゲート電極の両側部において前記チャネル形成領域
に接続するように前記第1導電型半導体層中に形成され
た第1導電型のソース・ドレイン領域と、 前記第2導電型半導体層から下方へ離間して前記第1導
電型半導体層内に形成された第2導電型の第1埋め込み
層と、 前記第2導電型半導体層と前記第1埋め込み層とを接続
して前記第1導電型半導体層内に形成され、前記第1埋
め込み層よりも第2導電型の不純物を低濃度に含有する
第2導電型の第2埋め込み層とを有する半導体装置。
A first conductive semiconductor layer formed on a substrate; a second conductive semiconductor layer including a channel forming region formed on the first conductive semiconductor layer; and a first conductive semiconductor layer formed on the channel forming region. A gate insulating film, a gate electrode formed on an upper layer of the gate insulating film, and a second electrode formed in the first conductivity type semiconductor layer to be connected to the channel forming region on both sides of the gate electrode. A source / drain region of one conductivity type; a first buried layer of a second conductivity type formed in the first conductivity type semiconductor layer to be spaced downward from the second conductivity type semiconductor layer; A second conductivity type formed in the first conductivity type semiconductor layer by connecting a first conductivity type semiconductor layer and the first buried layer, and containing a second conductivity type impurity at a lower concentration than the first buried layer. A half having a second buried layer Body apparatus.
【請求項2】前記第2埋め込み層中の第2導電型の不純
物の濃度は、前記第2導電型半導体層中の第2導電型の
不純物の濃度よりも低濃度である請求項1記載の半導体
装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the concentration of the second conductivity type impurity in the second buried layer is lower than the concentration of the second conductivity type impurity in the second conductivity type semiconductor layer. Semiconductor device.
【請求項3】前記第1導電型半導体層は、前記基板上に
形成された第1半導体層と、前記第1半導体層上に形成
された第2半導体層と、前記第2半導体層上に形成され
た第3半導体層とを有し、 前記第1埋め込み層は前記第1半導体層中に形成されて
おり、 前記第2埋め込み層は前記第2半導体層中に形成されて
おり、 前記第2導電型半導体層は前記第3半導体層中に形成さ
れている請求項1記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductive type semiconductor layer includes a first semiconductor layer formed on the substrate, a second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer formed on the second semiconductor layer. A third semiconductor layer formed, wherein the first buried layer is formed in the first semiconductor layer, the second buried layer is formed in the second semiconductor layer, 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a two-conductivity-type semiconductor layer is formed in said third semiconductor layer.
【請求項4】前記第1半導体層、前記第2半導体層およ
び前記第3半導体層はそれぞれエピタキシャル成長法に
より形成された半導体層である請求項3記載の半導体装
置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein said first semiconductor layer, said second semiconductor layer, and said third semiconductor layer are semiconductor layers formed by an epitaxial growth method, respectively.
【請求項5】前記基板が第2導電型の半導体基板である
請求項1記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said substrate is a semiconductor substrate of a second conductivity type.
【請求項6】基板の上層に第1導電型の第1半導体層を
形成する工程と、 前記第1半導体層中に第2導電型の第1埋め込み層を形
成する工程と、 前記第1半導体層の上層に第1導電型の第2半導体層を
形成する工程と、 前記第1埋め込み層と接続するように前記第2半導体層
中に、前記第1埋め込み層よりも第2導電型の不純物を
低濃度に含有させて第2導電型の第2埋め込み層を形成
する工程と、 前記第2半導体層の上層に第1導電型の第3半導体層を
形成する工程と、 前記第2埋め込み層と接続するように前記第3半導体層
中に、チャネル形成領域を含む第2導電型半導体層を形
成する工程と、 前記チャネル形成領域の上層にゲート絶縁膜を形成する
工程と、 前記ゲート絶縁膜の上層にゲート電極を形成する工程
と、 前記ゲート電極の両側部において前記第3半導体層に前
記チャネル形成領域に接続するソース・ドレイン領域を
形成する工程とを有する半導体装置の製造方法。
6. A step of forming a first semiconductor layer of a first conductivity type on an upper layer of a substrate; a step of forming a first buried layer of a second conductivity type in the first semiconductor layer; Forming a second semiconductor layer of a first conductivity type above the layer; and an impurity of a second conductivity type in the second semiconductor layer than the first buried layer in the second semiconductor layer so as to be connected to the first buried layer. Forming a second buried layer of the second conductivity type by containing a low concentration of the second buried layer; forming a third semiconductor layer of the first conductivity type on the second semiconductor layer; Forming a second conductivity type semiconductor layer including a channel forming region in the third semiconductor layer so as to be connected to the third semiconductor layer; forming a gate insulating film above the channel forming region; Forming a gate electrode in an upper layer of the gate electrode; The method of manufacturing a semiconductor device having a step of forming a source-drain region connected to said channel formation region in the third semiconductor layer in the side portions.
【請求項7】前記第2導電型半導体層を形成する工程に
おいては、前記第2埋め込み層よりも第2導電型の不純
物を高濃度に含有させて前記第2導電型半導体層を形成
する請求項6記載の半導体装置の製造方法。
7. The step of forming the second conductivity type semiconductor layer, wherein the second conductivity type semiconductor layer is formed by incorporating a second conductivity type impurity at a higher concentration than the second buried layer. Item 7. A method for manufacturing a semiconductor device according to Item 6.
【請求項8】前記第1半導体層を形成する工程、前記第
2半導体層を形成する工程および前記第3半導体層を形
成する工程においては、それぞれエピタキシャル成長法
により半導体層を形成する請求項6記載の半導体装置の
製造方法。
8. The semiconductor layer is formed by an epitaxial growth method in each of the step of forming the first semiconductor layer, the step of forming the second semiconductor layer, and the step of forming the third semiconductor layer. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】前記基板が第2導電型の半導体基板である
請求項6記載の半導体装置の製造方法。
9. The method according to claim 6, wherein said substrate is a semiconductor substrate of a second conductivity type.
JP12253798A 1998-05-01 1998-05-01 Semiconductor device and manufacture thereof Pending JPH11317518A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12253798A JPH11317518A (en) 1998-05-01 1998-05-01 Semiconductor device and manufacture thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12253798A JPH11317518A (en) 1998-05-01 1998-05-01 Semiconductor device and manufacture thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11317518A true JPH11317518A (en) 1999-11-16

Family

ID=14838324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12253798A Pending JPH11317518A (en) 1998-05-01 1998-05-01 Semiconductor device and manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11317518A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001298187A (en) * 2000-03-15 2001-10-26 Hynix Semiconductor Inc Manufacturing method for high-voltage transistor
CN102437193A (en) * 2011-12-15 2012-05-02 杭州士兰集成电路有限公司 Bidirectional high-voltage MOS (metal oxide semiconductor) transistor in BCD (bipolar-CMOS-DMOS) technology and manufacturing method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001298187A (en) * 2000-03-15 2001-10-26 Hynix Semiconductor Inc Manufacturing method for high-voltage transistor
CN102437193A (en) * 2011-12-15 2012-05-02 杭州士兰集成电路有限公司 Bidirectional high-voltage MOS (metal oxide semiconductor) transistor in BCD (bipolar-CMOS-DMOS) technology and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5220257B2 (en) CMOS vertical replacement gate (VRG) transistor
JP4313065B2 (en) Semiconductor device using silicon germanium gate and manufacturing method thereof
US5648673A (en) Semiconductor device having metal silicide film on impurity diffused layer or conductive layer
US6043128A (en) Semiconductor device handling multi-level voltages
JP3003632B2 (en) Semiconductor integrated circuit and method of manufacturing the same
US7169676B1 (en) Semiconductor devices and methods for forming the same including contacting gate to source
US20060134874A1 (en) Manufacture method of MOS semiconductor device having extension and pocket
JP2001156290A (en) Semiconductor device
JPH10214967A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH08264789A (en) Insulated gate semiconductor device and manufacture
JPH098135A (en) Manufacture of semiconductor device
US5158900A (en) Method of separately fabricating a base/emitter structure of a BiCMOS device
JP3123453B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US5652154A (en) Method for manufacturing BiMOS device
JPH11317518A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH05110003A (en) Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof
US20040169224A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2573319B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2000124327A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP4534269B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH10270441A (en) Semiconductor device and manufacture of semiconductor device
JPH04186733A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH056980A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH1131814A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0644604B2 (en) Manufacturing method of complementary semiconductor device