JPS60225468A - 電界効果型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、大規模集積回路（ＬＳＩ）内に主として形成
されるＭＩ８　（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ　８
ｏｍｌｅｏｎｄｕｃｔｏｒ　）型の電界効果型半導体装
置（以下ＦＥＴと略す）およびその製造方法に関するも
のである。

〔発明の技術的背景〕

従来のＩ、８Ｉ等に形成されるＦＩＣＴとして、第１図
に示すようなものが使用されている。すなわち、素子分
離絶縁膜１６に囲まれた素子形成領域に基板１１と反対
導電型のソース、ドレイン領域１８．１９が離間して形
成され１．このソース、ドレイン領域１８．１９間のシ
リコン基板１１上にｆ−）酸化膜１２を介してｒ−）電
極となるダート金属１１が設けられておシ、上記素子分
離絶縁膜１５の下層には寄生トランジスタの発生を防止
するために基板１ノと同一導電型の高不純物層（反転防
止層）１６が形成されている。このような型のＦＩＴで
は、通常、高不純物層１６とソース、ドレイン領域ＩＩ
Ｉ　、　ＩＩＩは接して形成されておシ、この部分のブ
レークダウン耐圧によシ素子の接合耐圧が決定される。

一方、用途によりては接合耐圧の高い素子が必要とされ
、高耐圧用ＦＩＴとして、高不純物層１６とソース、ド
レイン領域１８．１９とが離間した構造のＦＩＴもしば
しに使われ・る。

次にこの高接合耐圧０ＦＥＴを製造方法と共に説明する
。まず、第２図に示すようにシリコン基板１１の上に絶
縁膜１２′を形成しさらにその上の素子形成領域となる
部位に酸化阻止膜としてシリコン窒化膜（以下８１Ｎ膜
と略すＬＪＪを形成する。次に第３図に示すように素子
形成領域と素子分離領域との境界にレジスト１４を被着
シ丸後、このレジスト１４および上記８１Ｎ膜１３を不
純物注入阻止材として不純物をイオン注入する。その後
、レジスト１４を除去し熱酸化を行うことによシ第４図
に示すように素子分離絶縁膜１５とその下層に反転防止
層としての高不純物層１６とを形成する。次に８１Ｎ膜
１３と絶縁膜１２′を除去した後ｒ−）絶縁膜１２を形
成し、第５図および第６図の平面図に示すようにダート
金属１７をｆ−）絶縁膜１２上に形成し、このダート金
属１７を不純物導入阻止材の一部とする自己整合法によ
シソース、ドレイン領域１Ｂ’、１ｏを形成する。尚、
第７図には第５図のＡム′線に沿った断面図を示す。

次いで、第８図に示すように絶縁膜２０を積層被着し、
ソース、ドレイン領域１８．１９に接続する導電配線路
２１　、２　ｆ’を形成する。

〔背景技術の問題点〕

ところで、こういつた高耐圧用０ＦＥＴ構造では、ダー
ト金属１１下のダート酸化膜付近の素子分離領域１５直
下の不純物非注入領域（第６図および第７図の矢印２２
で示す付近の領域）１−−ａ＋〒赫ｔＬ、　＋＋ｗ　＋
　−」ｔ　ｆｆｉ　＋　ａ　ＪＡ　ＪＬ　ｌ＋　ンｔｒ
ｚ　４　ｓｌｓ　Ｗ接合耐圧は第１図のものに比べ高く
なるが、この領域２２付近では閾値電圧が低くなる。従
って、基板濃度や表両電荷密度Ｑ０等によってはこの部
分が負の閾値電圧を有することもあ夛、ソース領域１８
とドレイン領域１９との間に不純物非注入領域２２を通
じてリーク電流が流れやすくなるという欠点があった。

また、この領域ｚｚにおいては外部からの汚染による表
面領域の反転が起こシ易く、信頼性にも乏しいものであ
った。

また、第１図の高耐圧構造をとらないＦＩＴの製造方法
では８１Ｎ膜１３のみをマスクにしてソース、ドレイン
領域１８．１９の形成のための不純物注入工程を行って
いるのに対し、高耐圧用ＦＥＴの製造方法では、素子形
成領域と素子分離領域との境界にレジスト１４を形成す
るための工程を付加しなければならなかった。

〔発明の目的〕

本発明は上記のような点に鑑み、なされ六もので、高耐
圧を維持した状態でリーク電流Ｏ低減とさらには信頼性
の改善を図ることのできる電界効果型半導体装置を提供
すると共に、上記のような高耐圧、低リークおよび高信
頼性の電界効果型半導体装置を工程の煩雑化を招くこと
々く製造できる電界効果型半導体装置の製造方法を提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕

すなわち本発明による電界効果型半導体装置では、一方
導電型の半導体基板と、この半導体基板に形成された素
子分離絶縁膜と、この素子分離絶縁膜の直下に形成され
た一方導電型の高不純物層と、上記素子分離絶縁膜に囲
まれた半導体基板の素子領域表面に形成された薄いダー
ト絶縁膜と、上記素子分離絶縁膜と上記ダート絶縁膜と
の境界に沿って上記ダート絶縁膜側・に所定幅で設けら
れた不純物非注入領域と、この不純物非注入領域で囲ま
れた領域に互いに離間して形成された他方導電型ソース
領域およびドレイン領域と、このソース領域とドレイン
領域表に挾まれ大領域から上記不純物非注入領域上に渡
シ上記ダート絶縁膜を介して形成され九ｒ−ト金属層と
を具備しているものである′。

さらに本発明による電界効果型半導体装置の製造方法で
は、一方導電型の半導体基板表面にｅ−）絶縁膜を形成
する工程と、素子分離絶縁膜形成予定領域に開口部を有
する例えば８１Ｎ膜等の酸化阻止膜を形成する工程と、
この酸化阻止膜をマスクとしてその開口部よシ牛導体基
板表面領域に一方導電型の不純物を注入する工程と、上
記酸化阻止膜の開口部よシ半導体基板の酸化を行い素子
分離絶縁膜とこの一子分離絶縁膜直下に反転防止用の高
不純物層とを形成する工程と、上記酸化阻止膜を除去し
た後、基板表面に金属部材を被着しこれをΔターニング
することＫよシチャネル領域形成予定領域と、上記ダー
ト絶縁膜と上記素子分離絶縁膜との境界線に沿った領域
とにダート金属層を形成する工程と、とのｒ−ト金属層
をマスクどする不純物の注入によシ半導体基板の表面領
域に互いにチャネル領域形成予定領域上のダート金属層
を挾んで離間し上記高濃度層と゛も不純物非注入領域を
介して離間し九ソース、ドレイン領域を形成する工程と
を具備しているものである。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例を製造工程順に説
明する。

第９図において、シリコン基板１１に薄い酸化膜１２′
を形成し、次いでこの酸化膜１２′上の素子形成予定領
域に膜厚が１０００Ｘ乃至３０００ｉ前後のＳＩＮ膜１
３を被着し、このＳｉＮ膜１３をマスクとして基板１ノ
と同一導電型の不純物を基板１１の表面領域に注入する
。

続いて第１０図に示すように熱酸化工程を行うことによ
シ、厚い素子分離絶縁膜１５と、その直下の基板領域に
反転防止層としての高年、純物層１６とを形成する。尚
、ここで、注入不純物および酸素原子の横方向拡散によ
って、図のようにＳＩＮ膜１３の縁部直下にも素子分離
絶縁膜１５および高不純物層１６が形成される。

次に、上記８１Ｎ膜１３と酸化膜１２′を除去した後、
ダート酸化膜１２を形成する。その後、基板の上面に金
属層を被着しノリーニングすることによって第１１図お
よび第１２図および第１１図のＡＡ’線に沿った断面図
の第１３図に示すようにｆｆ−）金属１７と、素子形成
領域を囲みこのダート金属１７と一体となった枠状の反
転防止用電極１　Ｆ’を形成する。次いで、この反転防
止用電極１７′および上記ダート金属１７をマスクの一
部としたセル７アライン（自己整合法）による不純物の
導入によシ、素子形成領域にノース、ドレイン領域１８
．１９をｉ成する。この際に、上記反転防止用電極１７
′が素子形成領域を囲むように形成されているため、こ
の反転防止用電極１７′直下の基板領域には不純物が注
入されず、ソース、ドレイン領域ＩＩＩ、１９と高不純
物層１６との間に不純物の注入されていない不純物非注
入領域３１が形成される。この不純物非注入領域３１の
幅ＷはＦＩＴの耐圧に応じて設定すればよく、例えば基
板濃度２Ｘ１０　ｃｒｓ、耐圧が２０Ｖ程度の素子では
ソース、ドレイン領域１８．１９と高不純物層１６との
間の不純物非注入領域３１の幅Ｗを４μｍ前後とすれば
十分である。

次に１第１４図に示すようｋこの基板上面に層間絶縁膜
等の絶縁膜２０を形成し、ソース、ドレイン領域１８．
１９のそれぞれに開口部を形成して所定の導電配線路２
１　、２１’を形成する。

以上のように゛して得られた電界効果型半導体装置では
、ノース、ドレイン領域１８．１９と高不純物層１６と
の間に不純物非注入領域３１として間隔が設定されてい
るために、従来の第１図に示すものに比ベソース、ドレ
イン領域１８゜１９におけるブレークダウン電圧が高く
なシ、装置の耐圧が向上する。

ま−た、本実施例装置ではチャネル領域３２（第１３図
参照）の両側部に不純物非注入領域３１が形成されるが
、第７図に示す従来の場合と異なり、不純物非注入領域
３１の上部には薄いダート絶縁膜を介しダート金属１７
が形成されている。このためとのＦＩＴがオフ状態とな
るようにダート金属１７に電圧が印加されている場合に
は、チャネル領域３２と同程度の電界が印加されチャネ
ル領域３２０側部の不純物非注入領域３１も連断状態と
なり、ここにリーク電流が流れる恐れはない。さらに、
外部からの汚染や表面電荷密度等の影響によシチャネル
領域３２側部が反転したとしても、ＦＥＴがオフ状態に
設定された場合には極めて効果的にリークを遮断できる
。

しかも、第１２図で不純物非注入領域３１上がダート金
属を中心に右左対称のコの字状のダート金属部材よりな
る反転防止用金属１７’で覆われているため、外部から
の汚染に特に敏感な不純物非注入領域３１に汚染原子が
侵入しＫ〈くなシ、長時間の使用による特性の劣化とい
った信頼性の問題点も改善される。

尚、ＦＩＴがオン状態にされた場合に、不純物非注入領
域３１を通じて電流が流れることは動作上全く問題がな
い。

また、本実施例で述べたような製造方法によれば、耐圧
向上の丸めにソース、ドレイン領域１８．１９周囲の不
純物非注入領域３１を、レジストの塗布およびΔターニ
ングといった煩雑な１糧を行なわなくとも設定でき、極
めて効率的に高耐圧と低リーク電流のＦＩＣＴを製造で
きる。

尚、上記実施例では素子領域と素子分離領域との境界上
にダート金属配線としてダート金属１７と一体となった
反転防止用金属１７′を形成する場合につき述べたが、
第１２図のダート金属１７の左右の反転防止用金属１戸
が除去された構造であっても、ソース、ドレイン領域１
８１９と高不純物層１６とが接していないため耐圧が高
く、さらにチャネル領域３２の側部の不純物非注入領域
３ノ上がダート絶縁膜構造と、なっているためリーク電
流も小さいＦＥＴを得ることができる。しかし、実際は
、反転防止用金属１７′を除去したシ、或いはダート金
属部材以外のものをソース（ドレイン領域１８．１９の
形成の際のマスクとして用いて不純物非注入領域３１を
設定するとと紘工程上煩雑であシ、前述し喪ように不純
物非注入領域３）上に渡ってゲート金属部材で覆った方
がＦＥＴの信頼性上にも好ましい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、高耐圧構造で、ソース、
ドレイン領域間のリーク電流の極めて小さい電界効果型
半導体装置を提供できる。さらに素子分離絶縁膜と素子
領域との境界上をダート金属部材で覆うようＫした場合
には装置の信頼性の向上をも図ることができ５．−る。

また、本発明による電界効果型半導体装置の製造方法に
よれば、上記のような高耐圧、低リーク電流および高信
頼性の電界効果型半導体装置を効率的に製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電界効果型半導体装置の構造を示す断面
図、第２図乃至第５図および第８図はそれぞれ従来の電
界効果型半導体装置を製造過程順に示す断面図、第６図
は８１５図の平面図、第７図は第６図のＡＡ’線に沿っ
た断面図、第９図乃至第１１図および第１４口拡それぞ
れ本発明の一実施例に係る電界効果型半導体装置を製造
過楊順に示す断面図、第１２図は第１１図の平面図、第
１３図は第１１図のＡＡ’線に沿った断面図′Ｃある。 １１・・・半導体基板、１２・・・ダート絶縁膜、１５
・・・素子分離絶縁膜、１６・・・高不純物層、１７・
・・ダート金属、１７′・・・反転防止用金属、１８・
・・ソース領域、１９・・・ドレイン領域、３１・・・
不純物非注入領域、３２・・・チャネル領域。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第７図 第８図 １ 第９図 第１０図 ３ 第１１図 ：第１２図； Ａ″ 第１３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方導電型の半導体基板と、この半導体基板に形
   成された素子分離絶縁膜と、この素子分離絶縁膜の直下
   に形成された一方導電型の高不純物層と、上記素子分離
   絶縁膜に囲まれた半導体基板の素子領域表面に形成され
   た薄いｙ　−ト絶縁膜と、上記索子分離絶縁膜と上記ｅ
   −）絶縁膜との境界に沿って上記ダート絶縁膜側に所定
   幅で設けられ九不純物非注入領域と、この不純物非注入
   領域で囲まれた領域に互いに離間して形成された他方導
   電盤のソース領域およびドレイン領域と、このソース領
   域とドレイン・領域とに挾まれた領域から上記不純物非
   注入領域上に渡シ上記ダート絶縁膜を介して形成された
   ダート金属層とを具備していることを特徴とする電界効
   果型半導体装置。
2. （２））−ｖ、）Ｉａ−）金属層が、　ト配ゲート絶縁
   臆を介し、上記ソース領域とト０レイン領域とに挾まれ
   た領域と上記不純物非注入領域とを覆っていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の電界効果型半導体
   装置。
3. （３）一方導電型の半導体基板表面に絶縁膜を形成する
   工程と、素子分離絶縁膜形成予定領域に開口部を有する
   酸化阻止膜を形成する工程と、この酸化阻止膜をマスク
   としてその開口部よ）半導体基板表面領域に一方導電型
   の不純物を注入する工程と、上記酸化阻止膜の開口部よ
   シ半導体基板の酸化を行す索子分離絶縁膜と仁の素子分
   離絶縁膜直下に高不純物層とを形成する工程と、上記酸
   化阻止膜及び絶縁膜を除去した後、ｆ−）絶縁膜を形成
   する工程と、基板表面に金属部材を被着しこれをパター
   ニングするヒとｋよシチャネル領域形成予定領域と、上
   記ダート絶縁膜と上記素子分離絶縁膜との境界線に沿っ
   た領域とにゲート金属層を形成する工程と、このｅ−）
   金属層をマスクとする不純物の注入にｒｈ品道＆ｔｅ劾
   の嚢面領替に互込にチャ庫ル領域形成予定領域上のダー
   ト金属層を挾んで離間し上記高濃度層とも不純物非注入
   領域を介して離間したソース、ドレイン領域を形成する
   工程とを具備していることを特徴とする電界効果型半導
   体装置の製造方法。