JP3216110B2 - 相補型半導体装置の製造方法 - Google Patents

相補型半導体装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高耐圧のトランジスタ
と通常耐圧のトランジスタとを含む相補型半導体装置の
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常耐圧のトランジスタで構成されてい
る論理回路部等と、空乏層を伸ばすためのオフセット層
がドレイン層とチャネル部との間に設けられている高耐
圧のトランジスタで構成されている高耐圧部とが一体に
なっている相補型半導体装置の製造に際しては、従来
は、例えば、通常耐圧のNチャネルトランジスタにおけ
るチャネルストップ層及び高耐圧のPチャネルトランジ
スタにおけるオフセット層と、高耐圧のNチャネルトラ
ンジスタにおけるチャネルストップ層とを同一のイオン
注入工程で形成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
例では、まず、高耐圧のNチャネルトランジスタにおけ
るチャネルストップ層と高耐圧のPチャネルトランジス
タにおけるオフセット層との不純物濃度が互いに等しく
なるので、高耐圧のNチャネルトランジスタの素子分離
領域における寄生MOSトランジスタの閾値電圧と、高
耐圧のPチャネルトランジスタのドレイン耐圧との両方
を同時に高めることが原理的に不可能であった。
【0004】また、高耐圧及び通常耐圧の何れのNチャ
ネルトランジスタにおけるチャネルストップ層の不純物
濃度も互いに等しくなるので、高耐圧のNチャネルトラ
ンジスタの素子分離領域における寄生MOSトランジス
タの閾値電圧と、通常耐圧のNチャネルトランジスタに
おけるドレイン層及びチャネルストップ層間の耐圧との
両方を同時に高めることも原理的に不可能であった。
【0005】一方、通常耐圧のNチャネルトランジスタ
におけるチャネルストップ層及び高耐圧のPチャネルト
ランジスタにおけるオフセット層と、高耐圧のNチャネ
ルトランジスタにおけるチャネルストップ層とを、別個
のイオン注入で形成して、夫々の不純物濃度を自由に設
定する方法もある。しかし、この方法では、イオン注入
工程のみならずフォトリソグラフィ工程も増加する。従
って、従来の方法では、信頼性の高い相補型半導体装置
を、製造コストを上昇させることなく製造することがで
きなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による相補型半導
体装置の製造方法は、ドレイン層64とチャネル部との
間に前記ドレイン層64よりも不純物濃度の低いオフセ
ット層43が設けられている高耐圧のトランジスタ73
と、前記オフセット層43が設けられていない通常耐圧
のトランジスタ71、72とを含む相補型半導体装置の
製造方法において、第1導電型チャネルトランジスタ7
1、73におけるチャネルストップ層21、22、2
4、26を形成すべき第1の領域に第2導電型の不純物
を導入すると同時に、通常耐圧の第2導電型チャネルト
ランジスタ72におけるチャネルストップ層41、42
を形成すべき第2の領域と、高耐圧の第1導電型チャネ
ルトランジスタ73における前記オフセット層43を形
成すべき第3の領域とに、前記第2導電型の不純物を導
入する工程と、高耐圧の第2導電型チャネルトランジス
タ74におけるチャネルストップ層33、34を形成す
べき第4の領域に第1導電型の不純物32を導入すると
同時に、前記第2及び第3の領域に前記第1導電型の不
純物32を導入する工程とを有することを特徴としてい
る。
【0007】
【作用】本発明による相補型半導体装置の製造方法で
は、第2及び第3の領域には第1導電型の不純物32と
第2導電型の不純物との両方を導入して不純物補償を行
っているのに対して、第4の領域には第1導電型の不純
物32のみを導入している。しかも、これらの不純物の
導入は、何れもチャネルストップ層21、22、24、
26、33、34、41、42を形成するための不純物
の導入と同時に行っている。
【0008】このため、製造工程を増加させることな
く、通常耐圧の第2導電型チャネルトランジスタ72に
おけるチャネルストップ層41、42と高耐圧の第1導
電型チャネルトランジスタ73におけるオフセット層4
3との不純物濃度を相対的に低くし、高耐圧の第2導電
型チャネルトランジスタ74におけるチャネルストップ
層33、34の不純物濃度を相対的に高くすることがで
きる。
【0009】
【実施例】以下、通常耐圧のトランジスタで構成されて
いる論理回路部と高耐圧のトランジスタで構成されてい
る高耐圧部とが一体になっており、高耐圧部のCMOS
トランジスタのうちのPチャネルトランジスタがLOC
OSオフセットドレイン型でNチャネルトランジスタが
オフセットドレイン型である相補型半導体装置の製造に
適用した本発明の一実施例を、図1〜3を参照しながら
説明する。
【0010】本実施例では、従来公知の方法によって、
図1に示す様に、P型のSi基板11のうちで、論理回
路部12と高耐圧部13のPチャネルトランジスタ形成
領域とに、Nウェル14、15をまず形成し、更に、後
に形成する素子分離用のSiO2 膜とは反転パターンの
SiN膜(図示せず)をSi基板11の表面にパターニ
ングする。
【0011】その後、論理回路部12のPチャネル及び
Nチャネルの両方のトランジスタに形成すべきチャネル
ストップ層、並びに高耐圧部13のPチャネルトランジ
スタに形成すべきチャネルストップ層及びオフセット層
とは反転パターンのフォトレジスト(図示せず)を、S
iN膜上でパターニングする。
【0012】その後、このフォトレジストをマスクにし
てN型の不純物(図示せず)をSi基板11にイオン注
入して、Nウェル14、15内にN- 層21〜26を形
成してから、フォトレジストを剥離する。そして、Si
N膜を酸化防止マスクとするLOCOS法で素子分離用
のSiO2 膜27を形成した後、このSiN膜を除去す
る。
【0013】次に、図2に示す様に、論理回路部12及
び高耐圧部13の両方のNチャネルトランジスタに形成
すべきチャネルストップ層、高耐圧部13のPチャネル
トランジスタに形成すべきオフセット層、並びにNウェ
ル14、15間の領域とは反転パターンのフォトレジス
ト31を、パターニングする。そして、このフォトレジ
スト31をマスクにしてP型の不純物32をSi基板1
1にイオン注入した後、フォトレジスト31を剥離す
る。
【0014】なお、上述のN型の不純物及びP型の不純
物32をイオン注入する際のドーズ量及び加速エネルギ
は、素子分離領域における寄生MOSトランジスタに必
要な閾値電圧や、LOCOSオフセット層における不純
物濃度と耐圧との関係等から決定する。例えば、N型の
不純物としては、リンを60keVの加速エネルギ及び
6×1012cm-2のドーズ量でイオン注入し、P型の不
純物32としては、ボロンを270keVの加速エネル
ギ及び2×1013cm-2のドーズ量でイオン注入する。
【0015】この結果、図3に示す様に、Si基板11
にP層33〜35が形成されると共に、N- 層22、2
3、26の一部ずつとN- 層25の全体とで不純物補償
が行われてP- 層41〜44が形成される。その後、論
理回路部12のNチャネルトランジスタを形成するため
のPウェル45をNウェル14内に形成し、SiO2
27に囲まれている素子活性領域の表面にゲート酸化膜
としてのSiO2 膜46を形成する。
【0016】そして、閾値電圧を制御するために不純物
(図示せず)をイオン注入し、多結晶Si膜47等でゲ
ート電極を形成した後、N- 層51〜54を形成する。
そして更に、SiO2 膜55等の絶縁膜から成る側壁を
多結晶Si膜47に形成した後、P+ 層61〜64とN
+ 層65〜68とを形成する。以上の工程で、論理回路
部12にPチャネルトランジスタ71とNチャネルトラ
ンジスタ72とを形成し、高耐圧部13にLOCOSオ
フセットドレイン型のPチャネルトランジスタ73とオ
フセットドレイン型のNチャネルトランジスタ74とを
形成する。
【0017】以上の様な実施例における、Pチャネルト
ランジスタ71、73のチャネルストップ層等を形成す
るためのN型の不純物(図示せず)のイオン注入と、N
チャネルトランジスタ72、74のチャネルストップ層
等を形成するためのP型の不純物32のイオン注入とを
まとめると、次の表1の様になる。なお、この表1にお
いて、○はイオン注入を行うことを示しており、×はイ
オン注入を行わないことを示している。
【0018】
【表1】
【0019】以上の様な実施例では、Nチャネルトラン
ジスタ74におけるP層33、34の不純物濃度を、N
チャネルトランジスタ72及びPチャネルトランジスタ
73におけるP- 層41〜44の不純物濃度よりも高く
しているので、Nチャネルトランジスタ74の素子分離
領域における寄生MOSトランジスタの閾値電圧が高
い。このため、P層33、34上のSiO2 膜27上に
多結晶Si配線(図示せず)を延在させることが可能で
あり、レイアウトの自由度が大きい。従って、チップサ
イズの縮小が可能であり、製造コストを低減させること
ができる。
【0020】逆に、Pチャネルトランジスタ73におけ
るP- 層43の不純物濃度を、Nチャネルトランジスタ
74におけるP層33、34の不純物濃度よりも低くし
ているので、Pチャネルトランジスタ73のドレイン耐
圧を更に高くすることができる。また、Nチャネルトラ
ンジスタ72におけるP- 層41、42の不純物濃度
を、Nチャネルトランジスタ74におけるP層33、3
4の不純物濃度よりも低くしているので、N+ 層65、
66とP- 層41、42との間の接合降伏やリーク電流
を減少させることができる。
【0021】しかも、上述の様に、Nチャネルトランジ
スタ74におけるP層33、34の不純物濃度を相対的
に高くし、Nチャネルトランジスタ72及びPチャネル
トランジスタ73におけるP- 層41〜44の不純物濃
度を相対的に低くしているが、本実施例では、従来例に
比べてマスクのパターンを変更するだけで製造工程は増
加していないので、製造コストは殆ど上昇していない。
【0022】なお、上述の実施例では、図2に示した様
に、素子分離用のSiO2 膜27を形成した後に、チャ
ネルストップ層を形成するための不純物32をイオン注
入しているが、これは、形成されたSiO2 膜27の膜
厚の変動によってSi基板11の表面における不純物3
2の濃度が変化するのを抑制するためである。しかし、
SiO2 膜27を形成する前に、このSiO2 膜27を
形成するためのSiN膜をマスクにして、素子分離領域
に対して自己整合的に不純物32をイオン注入してもよ
い。
【0023】また、上述の実施例は、高耐圧部13のC
MOSトランジスタのうちのPチャネルトランジスタ7
3をLOCOSオフセットドレイン型にしてNチャネル
トランジスタ74をオフセットドレイン型にしている
が、逆にPチャネルトランジスタをオフセットドレイン
型にしてNチャネルトランジスタをLOCOSオフセッ
トドレイン型にしたり、Pチャネル及びNチャネルの総
てのトランジスタをLOCOSオフセットドレイン型に
したりすることも可能である。
【0024】
【発明の効果】本発明による相補型半導体装置の製造方
法では、製造工程を増加させることなく、通常耐圧の第
2導電型チャネルトランジスタにおけるチャネルストッ
プ層と高耐圧の第1導電型チャネルトランジスタにおけ
るオフセット層との不純物濃度を相対的に低くし、高耐
圧の第2導電型チャネルトランジスタにおけるチャネル
ストップ層の不純物濃度を相対的に高くすることができ
る。
【0025】このため、通常耐圧のトランジスタにおけ
るドレイン層とチャネルストップ層との間の耐圧が高
く、高耐圧のトランジスタのドレイン耐圧も更に高く、
且つ高耐圧のトランジスタの素子分離領域における寄生
MOSトランジスタの閾値電圧も高くて、信頼性の高い
相補型半導体装置を、製造コストを殆ど上昇させること
なく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の初期の工程を示す側断面図
である。
【図2】一実施例の中期の工程を示す側断面図である。
【図3】一実施例の終期の工程を示す側断面図である。
【符号の説明】
21 N- 層 22 N- 層 24 N- 層 26 N- 層 32 不純物 33 P層 34 P層 41 P- 層 42 P- 層 43 P- 層 64 P+ 層 71 Pチャネルトランジスタ 72 Nチャネルトランジスタ 73 Pチャネルトランジスタ 74 Nチャネルトランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8238 H01L 27/092

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドレイン層とチャネル部との間に前記ド
    レイン層よりも不純物濃度の低いオフセット層が設けら
    れている高耐圧のトランジスタと、前記オフセット層が
    設けられていない通常耐圧のトランジスタとを含む相補
    型半導体装置の製造方法において、 第1導電型チャネルトランジスタにおけるチャネルスト
    ップ層を形成すべき第1の領域に第2導電型の不純物を
    導入すると同時に、通常耐圧の第2導電型チャネルトラ
    ンジスタにおけるチャネルストップ層を形成すべき第2
    の領域と、高耐圧の第1導電型チャネルトランジスタに
    おける前記オフセット層を形成すべき第3の領域とに、
    前記第2導電型の不純物を導入する工程と、 高耐圧の第2導電型チャネルトランジスタにおけるチャ
    ネルストップ層を形成すべき第4の領域に第1導電型の
    不純物を導入すると同時に、前記第2及び第3の領域に
    前記第1導電型の不純物を導入する工程とを有すること
    を特徴とする相補型半導体装置の製造方法。
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