JP5915194B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
近時、携帯電話や無線通信等の端末機器等の更なる集積化・小型化・低コスト化が求められている。
これに伴い、コア部や入出力回路や高耐圧回路を同一の半導体基板上に搭載した半導体装置が注目されている。
コア部や入出力回路部のトランジスタは、一般のCMOSプロセスで形成し得る。
一方、高耐圧回路に用いられるトランジスタにおいては、十分な耐圧を確保することが好ましい。
特開2007−49039号公報 特開平7−161987号公報 特開2011−199153号公報
しかしながら、耐圧の著しく異なるトランジスタを同一の半導体基板上に搭載しようとした場合には、工程数の増加を招いてしまう場合がある。
本発明の目的は、工程数を抑制しつつ、所望の導電型の高耐圧トランジスタを形成し得る半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
実施形態の一観点によれば、第1導電型の半導体基板のうちの第1のトランジスタが形成される領域である第1の領域上に、第1のゲート絶縁膜を介して形成された第1のゲート電極と、前記第1のゲート電極の一方の側の前記半導体基板内に形成された第1導電型の第1のソース領域と、前記第1のゲート電極の他方の側の前記半導体基板内に形成された第1導電型の第1のドレイン領域と、前記第1のソース領域と前記第1のドレイン領域との間の第1のチャネル領域のうちの少なくとも前記第1のソース領域側の領域に形成された第2導電型の第1のチャネルドープ層であって、前記第1のチャネルドープ層のうちの前記第1のドレイン領域側の部分に、前記第1のドレイン領域に向かって第2導電型のドーパント不純物の濃度が低くなる濃度勾配が存在している第1のチャネルドープ層と、前記第1の領域のうちの前記第1のドレイン領域が形成される領域を除く領域に形成された第2導電型の第1のウェルであって、前記第1のウェルのうちの前記第1のドレイン領域側の部分に、前記第1のドレイン領域に向かって第2導電型のドーパント不純物の濃度が低くなる濃度勾配が存在している第1のウェルと、前記第1の領域に形成され、前記第1のウェルに接続された、前記第1のウェルの下側に位置する第2導電型の第2のウェルとを有することを特徴とする半導体装置が提供される。
実施形態の他の観点によれば、第1導電型の半導体基板のうちの第1のトランジスタが形成される領域である第1の領域内に第2導電型の第1のチャネルドープ層を形成する工程であって、前記第1のトランジスタの第1のドレイン領域を形成するためのドーパント不純物が導入される第1の所定領域を除く領域に、前記第1の所定領域から離間するように前記第1のチャネルドープ層を形成する工程と、前記第1の領域のうちの前記第1の所定領域を除く領域に、前記第1の所定領域から離間するように第2導電型の第1のウェルを形成する工程と、前記第1のウェルに接続される第2導電型の第2のウェルを前記第1のウェルの下側に位置するように前記第1の領域に形成する工程と、前記第1の領域内における前記半導体基板上に第1のゲート絶縁膜を介して前記第1のトランジスタの第1のゲート電極を形成する工程と、前記第1のゲート電極の一方の側の前記半導体基板内に前記第1のトランジスタの第1導電型の第1のソース領域を形成し、前記第1のゲート電極の他方の側の前記半導体基板の前記第1の所定領域に第1の導電型の前記第1のドレイン領域を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
開示の半導体装置及びその製造方法によれば、ドレイン領域が形成される領域から離間するようにチャネルドープ層及び第1のウェルが形成されている。このため、ドレイン領域とチャネルドープ層との間、及び、ドレイン領域と第1のウェルとの間で、緩やかな不純物プロファイルを得ることができる。このため、ドレイン領域に高電圧が印加された場合であっても、電界の集中を十分に緩和することができ、十分な耐圧を得ることができる。また、ドレイン領域と半導体基板との接合容量も低減できるため、例えば、高周波用途に用いた場合には、高周波電力損失を抑制することもできる。しかも、ドレイン領域の下方の領域に第2のウェルが埋め込まれているため、ドレイン領域と半導体基板とを電気的に分離することができ、所望の導電型のトランジスタを得ることができる。しかも、ドレイン領域とソース領域とを同じ工程で形成することができるため、工程数を抑制することができる。従って、工程数を抑制しつつ、所望の導電型の高耐圧トランジスタを有する半導体装置を提供することができる。
図1は、第1実施形態による半導体装置を示す断面図である。 図2は、第1実施形態による半導体装置を示す平面図及び断面図である。 図3は、第1実施形態による半導体装置の一部の回路を示す図である。 図4は、高耐圧トランジスタの耐圧を示すグラフである。 図5は、本実施形態による半導体装置の不純物プロファイルを示す模式図(その1)である。 図6は、比較例3の場合の不純物プロファイルを示す模式図である。 図7は、本実施形態による半導体装置の不純物プロファイルを示す模式図(その2)である。 図8は、本実施形態による半導体装置の不純物プロファイルを示す模式図(その3)である。 図9は、本実施形態による半導体装置の不純物プロファイルを示す模式図(その4)である。 図10は、高耐圧トランジスタのリーク電流を示すグラフである。 図11は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。 図12は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。 図13は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その3)である。 図14は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その4)である。 図15は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その5)である。 図16は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その6)である。 図17は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その7)である。 図18は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その8)である。 図19は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その9)である。 図20は、第1実施形態の変形例による半導体装置を示す断面図である。 図21は、第1実施形態の変形例による半導体装置の一部の回路を示す図である。 図22は、第2実施形態による半導体装置を示す断面図である。 図23は、第2実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。 図24は、第2実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。 図25は、第2実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その3)である。 図26は、参考例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。 図27は、参考例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。 図28は、参考例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その3)である。 図29は、参考例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その4)である。
参考例による半導体装置の製造方法について図26乃至図29を用いて説明する。図26乃至図29は、参考例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
図26乃至図29は、高耐圧トランジスタが形成される領域(高耐圧トランジスタ形成領域)202を示している。
なお、半導体基板210上には高耐圧トランジスタ240のみならず、コア部のトランジスタや入出力回路のトランジスタ等も形成されるが、ここでは省略している。
まず、図26(a)に示すように、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法により、素子領域を確定する素子分離領域212を形成する。
次に、図26(b)に示すように、開口部296が形成されたフォトレジスト膜294をマスクとし、イオン注入法により、半導体基板210内にP型のドーパント不純物を導入することにより、P型ウェル214を形成する。この後、アッシングにより、フォトレジスト膜294を剥離する。
次に、図26(c)に示すように、開口部300が形成されたフォトレジスト膜298をマスクとし、イオン注入法により、半導体装置210内にN型のドーパント不純物を導入することにより、N型の拡散層216を形成する。こうして、P型ウェル214の側部を囲むようにN型の拡散層216が形成される。この後、アッシングにより、フォトレジスト膜298を剥離する。
次に、図27(a)に示すように、開口部304が形成されたフォトレジスト膜302をマスクとし、イオン注入法により、半導体基板210内にP型のドーパント不純物を導入することにより、チャネルドープ層222を形成する。この後、アッシングにより、フォトレジスト膜302を剥離する。
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜303を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜303をパターニングする。これにより、高耐圧トランジスタ240の低濃度ドレイン領域228bを形成するための開口部305がフォトレジスト膜303に形成される(図27(b)参照)。
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜303をマスクとして、半導体装置210内にN型のドーパント不純物を導入することにより、N型の低濃度ドレイン領域228bを形成する。低濃度ドレイン領域228bを形成する際には、低濃度ドレイン領域228bの端部と後述する高濃度ドレイン領域232b(図29(a)参照)の端部との距離が十分に大きく確保されるように、低濃度ドレイン領域228bを形成する。低濃度ドレイン領域228bの端部と高濃度ドレイン領域232bの端部との距離を十分に大きく設定するのは、高耐圧トランジスタ40のドレイン234b側における不純物プロファイルを緩やかにするためである。これにより、ドレイン234bに高電圧が印加される際における電界の集中を緩和することができ、ひいては高耐圧トランジスタ40の耐圧を向上させることができる。
次に、図27(c)に示すように、開口部312が形成されたフォトレジスト膜310をマスクとし、イオン注入法により、半導体基板210内にN型のドーパント不純物を導入することにより、N型の埋め込み拡散層218を形成する。N型の埋め込み拡散層218とN型の拡散層216とは、互いに接続される。N型の拡散層216とN型の埋め込み拡散層218とにより、N型ウェル220が形成される。この後、アッシングにより、フォトレジスト膜310を剥離する。
次に、熱酸化法により、半導体基板210の表面にゲート絶縁膜224を形成する。
次に、CVD(Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積)法により、ポリシリコン膜を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ポリシリコン膜をパターニングすることにより、ポリシリコンのゲート電極226を形成する(図28(a)参照)。
次に、図28(b)に示すように、開口部316が形成されたフォトレジスト膜314をマスクとし、イオン注入法により、半導体基板210内にドーパント不純物を導入することにより、N型の低濃度拡散層228aを形成する。この後、アッシングにより、フォトレジスト膜314を剥離する。
次に、全面に、CVD法により、絶縁膜を形成する。
次に、図28(c)に示すように、スペーサ230aの形状にパターニングされたフォトレジスト膜330をマスクとして、絶縁膜をエッチングする。これにより、ゲート電極226の低濃度ソース領域228a側の側壁部分に、サイドウォール絶縁膜230が形成される。また、ゲート電極226の低濃度ドレイン領域228b側の側壁を含む部分には、スペーサ230aが形成される。この後、アッシングにより、フォトレジスト膜330を剥離する。
次に、図29(a)に示すように、開口部324が形成されたフォトレジスト膜322をマスクとし、イオン注入法により、ドーパント不純物を導入することにより、N型の高濃度拡散層232a,232b及びN型のコンタクト領域244を形成する。低濃度拡散層228a、228bと高濃度拡散層232a、232bとにより、エクステンションソース/ドレイン構造又はLDD(Lightly Doped Drain)構造のソース/ドレイン拡散層234a、234bが形成される。この後、アッシングにより、フォトレジスト膜322を剥離する。
次に、図29に示すように、開口部328が形成されたフォトレジスト膜326をマスクとし、イオン注入法により、半導体基板210内にドーパント不純物を導入することにより、P型のコンタクト領域242を形成する。この後、アッシングにより、フォトレジスト膜326を剥離する。
次に、半導体基板210内に導入されたドーパント不純物を活性化するためのアニールを行う。
次に、ソース/ドレイン拡散層234a、234b上、ゲート電極226上及びコンタクト領域242、244上に、シリサイド膜238を形成する。
こうして、ゲート電極226とソース/ドレイン拡散層234a、234bとを有するNチャネル型の高耐圧トランジスタ240が形成される(図29(c)参照)。
このように、参考例による半導体装置の製造方法では、高耐圧トランジスタ240の低濃度ドレイン領域228bが、低濃度ドレイン領域228aと別個の工程で形成される(図27(b)及び図28(b)参照)。低濃度ドレイン領域228bと低濃度ドレイン領域228aとを別個の工程で形成するのは、高濃度ドレイン領域232bの端部と低濃度ドレイン領域228bの端部との間の距離を十分に確保し、不純物プロファイルを十分に緩やかにするためである。これにより、高電圧が印加された際にドレイン234b側に加わる電界が緩和され、耐圧の高いトランジスタ240を得ることが可能となる。
しかしながら、参考例による半導体装置の製造方法では、低濃度ドレイン領域228bを形成するための工程が、低濃度ドレイン領域228aを形成するための工程と別個に行われるため、製造工程の増加を招いてしまう。製造工程の増加は、半導体装置の低コスト化における阻害要因となる。
また、Nチャネル型の高耐圧トランジスタではなく、Pチャネル型の高耐圧トランジスタを形成することが好ましい場合もある。
また、Nチャネル型の高耐圧トランジスタとPチャネル型の高耐圧トランジスタの両者を形成することが好ましい場合もある。
本願発明者は鋭意検討した結果、以下のような半導体装置及びその製造方法を想到した。
[第1実施形態]
第1実施形態による半導体装置及びその製造方法を図1乃至図19を用いて説明する。
(半導体装置)
まず、本実施形態による半導体装置について図1乃至図10を用いて説明する。図1は、本実施形態による半導体装置を示す断面図である。図2は、本実施形態による半導体装置を示す平面図及び断面図である。図2(a)は平面図であり、図2(b)は断面図である。図1及び図2(b)は、図2(a)のA−A′線断面に対応している。図1及び図2は、高耐圧トランジスタが形成される領域(高耐圧トランジスタ形成領域)2を示している。図1及び図2の紙面左側は、Nチャネル型の高耐圧トランジスタが形成される領域(Nチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域)2Nを示している。図1及び図2の紙面右側は、Pチャネル型の高耐圧トランジスタが形成される領域(Pチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域)2Pを示している。なお、高耐圧トランジスタ形成領域2以外の領域に、コア部や入出力回路に耐圧の低いトランジスタが形成されている場合もあるが、ここでは説明を省略する。
図1及び図2に示すように、半導体基板10には、素子領域を確定する素子分離領域12が形成されている。半導体基板10としては、例えばP型のシリコン基板が用いられている。
Nチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Nにおける半導体基板10内には、例えばP型のウェル(P型ウェル)14が形成されている。P型ウェル14は、低濃度ドレイン領域28bが形成される領域を除く領域に、低濃度ドレイン領域28bが形成される領域を囲うように、低濃度ドレイン領域28bから離間して形成されている。即ち、低濃度ドレイン領域28bを形成するためのドーパント不純物が導入される領域から離間した領域に、P型ウェル14を形成するためのドーパント不純物が導入されている。換言すれば、設計データ上やレチクル上において、低濃度ドレイン領域28bが形成される領域とP型ウェル14が形成される領域とが、互いに離間している。
低濃度ドレイン領域28bが形成される領域のゲート電極26a側の端部とP型ウェル14との間の距離L(図2(b)参照)は、例えば100〜300nm程度とする。ここでは、低濃度ドレイン領域28bが形成される領域のゲート電極26a側の端部とP型ウェル14との間の距離Lを、例えば220nm程度とする。ドレイン拡散層34bに接する素子分離領域12の縁部(端部)とP型ウェル14のドレイン拡散層34b側の縁部(端部)との間の距離L(図2(b)参照)は、例えば100〜600nm程度とする。低濃度ドレイン領域28bが形成される領域から離間するようにP型ウェル14を形成するのは、低濃度ドレイン領域28bとP型ウェル14との間において緩やかな不純物プロファイルを得るためである。これにより、Nチャネル型高耐圧トランジスタ40Nのドレイン34bに高電圧が印加された場合であっても、Nチャネル型高耐圧トランジスタ40Nのドレイン34b側における電界の集中を十分に緩和することができ、十分な耐圧を得ることができる。
Nチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2NとPチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Pとの境界の近傍における、P型ウェル14のドレイン34b側の縁部とN型ウェル18のドレイン34b側の縁部との間の距離Lは、例えば1〜1.5μm程度とする。P型ウェル14のドレイン34b側の縁部とN型ウェル18のドレイン34b側の縁部との間の距離Lをこのように大きく設定するのは、ドーパント不純物の熱拡散によりドレイン34bとN型ウェル18とが電気的に接続されてしまうのを防止するためである。
なお、P型ウェル14や低濃度ドレイン領域28bを形成するためのドーパント不純物の導入が完了した後には、ドーパント不純物を活性化するための熱処理が行われている。この熱処理により、P型ウェル14を形成するために導入したP型のドーパント不純物が拡散することとなる。また、低濃度ドレイン領域28bを形成するために導入したN型のドーパント不純物も拡散することとなる。このため、P型ウェル14のうちの低濃度ドレイン領域28b側の部分には、P型ウェル14から低濃度ドレイン領域28bに向かってP型のドーパント不純物の濃度が低くなる濃度勾配が存在している。また、低濃度ドレイン領域28bには、低濃度ドレイン領域28bからP型ウェル14に向かってN型のドーパント不純物の濃度が低くなるような濃度勾配が存在している。このようなドーパント不純物の拡散により、P型ウェル14と低濃度ドレイン領域28bとが離間していない状態になることもあり得る。しかし、このような熱処理によりドーパント不純物が拡散していても、低濃度ドレイン領域28bとP型ウェル14との間において緩やかな不純物プロファイルが得られていることにはかわりがない。ドーパント不純物の拡散により、P型ウェル14と低濃度ドレイン領域28bとが離間しない状態になっていても、低濃度ドレイン領域28bとP型ウェル14との間において電界の集中が十分に緩和され、十分な耐圧が得られる。従って、P型ウェル14と低濃度ドレイン領域28bとが互いに離間しておらず、低濃度ドレイン領域28bからP型ウェル14に向かってN型のドーパント不純物の濃度が低くなるような濃度勾配が存在していてもよい。
高耐圧トランジスタ形成領域2における半導体基板10内には、P型ウェル14の側部(外縁)を囲むようにN型の拡散層16が形成されている。
高耐圧トランジスタ形成領域2における半導体基板10内には、P型ウェル14より深い領域にN型の埋め込み拡散層(Deep−Nウェル)18が形成されている。N型の拡散層16とN型の埋め込み拡散層18とは互いに接続されている。N型の拡散層16とN型の埋め込み拡散層18とにより、N型ウェル20が形成されている。
N型の埋め込み拡散層18のドレイン拡散層34b側の縁部は、P型ウェル14のドレイン拡散層34b側の縁部から十分に離間している。N型の埋め込み拡散層18のドレイン拡散層34b側の縁部とP型ウェル14のドレイン拡散層34b側の縁部との間の距離L(図2(b)参照)は、例えば1〜1.5μm程度とする。ここでは、N型の埋め込み拡散層18のドレイン拡散層34b側の縁部と、P型ウェル14のドレイン拡散層34b側の縁部との間の距離Lを、例えば1μm程度とする。埋め込み拡散層18のドレイン側縁部とP型ウェル14cのドレイン側縁部との距離Lをこのように十分に大きく設定するのは、ドーパント不純物の熱拡散により埋め込み拡散層18とドレイン拡散層34bとが電気的に接続されてしまうのを防止するためである。低濃度ドレイン領域28bが形成される領域とN型の埋め込み拡散層18との間の距離(L+L)は、低濃度ドレイン領域28bが形成される領域とP型ウェル14cの間の距離Lより大きくなっている。
Nチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Nにおける半導体基板10内には、チャネルドープ層22が形成されている。Nチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Nにおいては、低濃度ドレイン領域28bが形成される領域を除く領域に、低濃度ドレイン領域28bが形成される領域から離間するようにチャネルドープ層22が形成されている。即ち、低濃度ドレイン領域28bを形成するためのドーパント不純物が導入される領域から離間した領域に、チャネルドープ層22を形成するためのドーパント不純物が導入されている。換言すれば、設計データ上やレチクル上において、低濃度ドレイン領域28bが形成される領域とチャネルドープ層22が形成される領域とが、互いに離間している。チャネルドープ層22は、ソース領域34aとドレイン領域34bとの間のチャネル領域のうちの少なくともソース領域34a側の領域に形成される。低濃度ドレイン領域28bが形成される領域とチャネルドープ層22との間の距離Lは、例えば100nm〜300nm程度とする。ここでは、低濃度ドレイン領域28bが形成される領域とチャネルドープ層22との間の距離Lを、例えば180nm程度とする。
低濃度ドレイン領域28bから離間するようにチャネルドープ層22を形成するのは、低濃度ドレイン領域28bとチャネルドープ層22との間において緩やかな不純物プロファイルを得るためである。これにより、Nチャネル高耐圧トランジスタ40Nのドレイン拡散層34bに高電圧が印加された場合であっても、低濃度ドレイン領域28bとチャネルドープ層22との間において電界の集中を十分に緩和することができ、十分な耐圧を得ることができる。
なお、チャネルドープ層22や低濃度ドレイン領域28bを形成した後には、ドーパント不純物を活性化するための熱処理が行われる。この熱処理により、チャネルドープ層22を形成するために導入されたP型のドーパント不純物は拡散することとなる。また、低濃度ドレイン領域28bを形成するために導入したN型のドーパント不純物も拡散することとなる。チャネルドープ層22のうちの低濃度ドレイン領域28b側の部分には、チャネルドープ層22から低濃度ドレイン領域28bに向かってP型のドーパント不純物の濃度が低くなるような濃度勾配が存在している。また、低濃度ドレイン領域28bからチャネルドープ層22に向かってN型のドーパント不純物の濃度が低くなるような濃度勾配が存在している。このようなドーパント不純物の拡散により、チャネルドープ層22と低濃度ドレイン領域28bとが離間していない状態になることもあり得る。しかし、このような熱処理によりドーパント不純物が拡散していても、低濃度ドレイン領域28bとチャネルドープ層22との間において緩やかな不純物プロファイルが得られていることにはかわりがない。従って、Nチャネル型高耐圧トランジスタ40Nのドレイン拡散層34bに高電圧が印加された場合であっても、低濃度ドレイン領域28bとチャネルドープ層22との間において電界の集中を十分に緩和することができ、十分な耐圧を得ることができる。従って、チャネルドープ層22と低濃度ドレイン領域28bとが互いに離間しておらず、チャネルドープ層22から低濃度ドレイン領域28bに向かってP型のドーパント不純物の濃度が低くなるような濃度勾配が存在していてもよい。
Nチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Nにおける半導体基板10上には、ゲート絶縁膜24を介してゲート電極26aが形成されている。ゲート電極26aの材料としては、例えばポリシリコン等が用いられている。
ゲート電極26aの両側の半導体基板10内には、N型の低濃度拡散層(エクステンション領域)28a、28bが形成されている。
ゲート電極26aの側壁部分には、サイドウォール絶縁膜(スペーサ)30が形成されている。
サイドウォール絶縁膜30が形成されたゲート電極26aの両側の半導体基板10内には、N型の高濃度拡散層32a、32bが形成されている。N型の低濃度拡散層28a、28bとN型の高濃度拡散層32a、32bとにより、エクステンションソース/ドレイン構造又はLDD構造のソース/ドレイン拡散層34a、34bが形成されている
こうして、ゲート電極26aとソース/ドレイン拡散層34a、34bとを有するNチャネル型の高耐圧トランジスタ40Nが形成されている。
Nチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Nには、P型ウェル14に電気的に接続されたP型のコンタクト領域42が形成されている。
Pチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Pにおける半導体基板10内には、低濃度ドレイン領域29bが形成される領域を除く領域に、低濃度ドレイン領域29bを囲うように、低濃度ドレイン領域29bから離間してN型ウェル16が形成されている。即ち、Pチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Pにおいては、低濃度ドレイン領域29bを形成するためのドーパント不純物が導入される領域から離間した領域に、N型ウェル16を形成するためのドーパント不純物が導入されている。換言すれば、設計データ上やレチクル上において、Pチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2PのN型ウェル16が形成される領域と低濃度ドレイン領域29bが形成される領域とが、互いに離間している。
P型ウェル16の側部を囲むように形成された上述したN型の拡散層16と、Pチャネル高耐圧トランジスタ形成領域2Pに形成されたN型ウェル16とは、同一のN型の拡散層により一体的に形成されている。
低濃度ドレイン領域29bが形成される領域のゲート電極26b側の端部とN型ウェル16との間の距離L(図2(b)参照)は、例えば100〜300nm程度とする。ここでは、低濃度ドレイン領域29bが形成される領域のゲート電極26b側の端部とN型ウェル16との間の距離Lを、例えば140nm程度とする。また、低濃度ドレイン領域29bに接する素子分離領域12の縁部とN型ウェル16の低濃度ドレイン領域29b側の縁部との間の距離L(図2(b)参照)は、例えば100〜600nm程度とする。Nチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2NとPチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Pとの境界の近傍におけるN型ウェル16の幅L(図2(b)参照)は、例えば1〜1.5μm程度とする。
Pチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2PのN型ウェル16を、低濃度ドレイン領域29bが形成される領域から離間するように形成するのは、低濃度ドレイン領域29bとN型ウェル16との間において緩やかな不純物プロファイルを得るためである。これにより、Pチャネル型高耐圧トランジスタ40Pのドレイン35bに高電圧が印加された場合であっても、トランジスタ40Pのドレイン35b側における電界の集中を十分に緩和することができ、十分な耐圧を得ることができる。
なお、N型ウェル16や低濃度ドレイン領域29bを形成するためのドーパント不純物の導入が完了した後には、ドーパント不純物を活性化するための熱処理が行われている。この熱処理により、N型ウェル16を形成するために導入したN型のドーパント不純物が拡散することとなる。また、低濃度ドレイン領域29bを形成するために導入したP型のドーパント不純物も拡散することとなる。N型ウェル16のうちの低濃度ドレイン領域29b側の部分には、N型ウェル16から低濃度ドレイン領域29bに向かってN型のドーパント不純物の濃度が低くなる濃度勾配が存在している。また、低濃度ドレイン領域29bからN型ウェル16に向かってP型のドーパント不純物の濃度が低くなるような濃度勾配が存在している。このようなドーパント不純物の拡散により、N型ウェル16と低濃度ドレイン領域29bとが離間していない状態になることもあり得る。しかし、このような熱処理によりドーパント不純物が拡散していても、低濃度ドレイン領域29bとN型ウェル16との間において緩やかな不純物プロファイルが得られていることにはかわりがない。ドーパント不純物の拡散により、N型ウェル16と低濃度ドレイン領域29bとが離間しない状態になっていても、低濃度ドレイン領域29bとN型ウェル16との間において電界の集中が十分に緩和され、十分な耐圧が得られる。従って、N型ウェル16と低濃度ドレイン領域29bとが互いに離間しておらず、低濃度ドレイン領域29bからN型ウェル16に向かってP型のドーパント不純物の濃度が低くなるような濃度勾配が存在していてもよい。
Pチャネル高耐圧トランジスタ形成領域2Pにおける半導体基板10内には、N型ウェル16より深い領域にN型の埋め込み拡散層(Deep−Nウェル)18が形成されている。埋め込み拡散層18は、N型ウェル16が形成された領域の下側の領域のみならず、低濃度ドレイン領域29bの下方の領域にも、低濃度ドレイン領域29bから離間して形成されている。N型ウェル16とN型の埋め込み拡散層18とは互いに接続されている。N型ウェル16とN型の埋め込み拡散層18とにより、N型ウェル20が形成されている。半導体基板10のうちのN型ウェル16により囲まれた部分及びPチャネル型高耐圧トランジスタ40Pのドレイン拡散層35bは、N型ウェル20により半導体基板10から電気的に分離されている。ドレイン拡散層35bがN型ウェル18により半導体基板10から電気的に分離されているため、Pチャネル型高耐圧トランジスタ40Pは正常に動作し得る。
Pチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Pにおける半導体基板10内には、チャネルドープ層23が形成されている。Pチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Pにおいては、低濃度ドレイン領域29bが形成される領域を除く領域に、低濃度ドレイン領域20bが形成される領域から離間するようにチャネルドープ層23が形成されている。即ち、低濃度ドレイン領域29bを形成するためのドーパント不純物が導入される領域から離間した領域に、チャネルドープ層23を形成するためのドーパント不純物が導入されている。換言すれば、設計データ上やレチクル上において、低濃度ドレイン領域29bが形成される領域とチャネルドープ層23が形成される領域とが、互いに離間している。チャネルドープ層23は、ソース領域35aとドレイン領域35bとの間のチャネル領域のうちの少なくともソース領域35a側の領域に形成される。低濃度ドレイン領域29bが形成される領域とチャネルドープ層23との間の距離L(図2(b)参照)は、例えば100nm〜300nm程度とする。ここでは、低濃度ドレイン領域29bが形成される領域とチャネルドープ層23との間の距離Lを、例えば140nm程度とする。
低濃度ドレイン領域29bから離間するようにチャネルドープ層23を形成するのは、低濃度ドレイン領域29bとチャネルドープ層23との間において緩やかな不純物プロファイルを得るためである。これにより、Pチャネル型高耐圧トランジスタ40Pのドレイン35bに高電圧が印加された場合であっても、低濃度ドレイン領域29bとチャネルドープ層23との間において電界の集中を十分に緩和することができ、十分な耐圧を得ることができる。
なお、チャネルドープ層23や低濃度ドレイン領域29bを形成した後には、ドーパント不純物を活性化するための熱処理が行われている。この熱処理により、チャネルドープ層23を形成するために導入されたN型のドーパント不純物は拡散することとなる。また、低濃度ドレイン領域29bを形成するために導入したP型のドーパント不純物も拡散することとなる。チャネルドープ層23のうちの低濃度ドレイン領域29b側の部分には、チャネルドープ層23から低濃度ドレイン領域29bに向かってN型のドーパント不純物の濃度が低くなるような濃度勾配が存在している。また、低濃度ドレイン領域29bのうちのチャネルドープ層23側の部分には、低濃度ドレイン領域29bからチャネルドープ層23に向かってP型のドーパント不純物の濃度が低くなるような濃度勾配が存在している。このようなドーパント不純物の拡散により、チャネルドープ層23と低濃度ドレイン領域29とが離間していない状態になることもあり得る。しかし、このような熱処理によりドーパント不純物が拡散していても、低濃度ドレイン領域29とチャネルドープ層23との間において緩やかな不純物プロファイルが得られていることにはかわりがない。従って、Pチャネル型高耐圧トランジスタ40Pのドレイン35bに高電圧が印加された場合であっても、低濃度ドレイン領域29bとチャネルドープ層23との間において電界の集中を十分に緩和することができ、十分な耐圧を得ることができる。従って、チャネルドープ層23と低濃度ドレイン領域29bとが互いに離間しておらず、チャネルドープ層23から低濃度ドレイン領域29bに向かってN型のドーパント不純物の濃度が低くなるような濃度勾配が存在していてもよい。
Pチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Pにおける半導体基板10上には、ゲート絶縁膜24を介してゲート電極26bが形成されている。ゲート電極26bの材料としては、例えばポリシリコン等が用いられている。
ゲート電極26bの両側の半導体基板10内には、P型の低濃度拡散層29a、29bが形成されている。
ゲート電極26bの側壁部分には、サイドウォール絶縁膜30が形成されている。
サイドウォール絶縁膜30が形成されたゲート電極26bの両側の半導体基板10内には、P型の高濃度拡散層33a、33bが形成されている。P型の低濃度拡散層29a、29bとP型の高濃度拡散層33a、33bとにより、エクステンションソース/ドレイン構造又はLDD構造のソース/ドレイン拡散層35a、35bが形成されている
こうして、ゲート電極26bとソース/ドレイン拡散層35a、35bとを有するPチャネル型の高耐圧トランジスタ40Pが形成されている。
高耐圧トランジスタ形成領域2の周囲には、N型ウェル16に電気的に接続されたN型のコンタクト領域(ウェルタップ領域)44が形成されている。N型のコンタクト領域44は、高耐圧トランジスタ形成領域2を囲うように形成されている(図2(a)参照)。
ソース/ドレイン領域34a、34b、35a、35b上、ゲート電極26a、26b上及びコンタクト領域42、44上には、シリサイド膜38が形成されている。ソース/ドレイン領域34a、34b、35a、35b上のシリサイド膜38は、ソース/ドレイン電極として機能する。
トランジスタ40N,40Pが形成された半導体基板10上には、例えば膜厚400nm程度のシリコン酸化膜の層間絶縁膜46が形成されている。層間絶縁膜46には、シリサイド膜38に達するコンタクトホール48が形成されている。コンタクトホール48内には、導体プラグ50が埋め込まれている。導体プラグ50の材料としては、例えばタングステン(W)が用いられている。
導体プラグ50が埋め込まれた層間絶縁膜46上には、層間絶縁膜52が形成されている。層間絶縁膜52には、配線56を埋め込むための溝54が形成されている。溝54内には、導体プラグ50に接続された配線56が埋め込まれている。配線56の材料としては、例えば銅(Cu)が用いられている。
配線56が埋め込まれた層間絶縁膜52上には、層間絶縁膜58が形成されている。層間絶縁膜58上には、層間絶縁膜60が形成されている。層間絶縁膜58には、配線56に達するコンタクトホール62が形成されている。層間絶縁膜60には、コンタクトホール62に接続された溝64が形成されている。コンタクトホール内62には、導体プラグ66aが形成されており、溝64内には、導体プラグ66aと一体に形成された配線66bが形成されている。導体プラグ66a及び配線66bの材料としては、例えばCuが用いられている。
配線66bが埋め込まれた層間絶縁膜60上には、層間絶縁膜68が形成されている。層間絶縁膜68上には、層間絶縁膜70が形成されている。層間絶縁膜68には、配線66bに達するコンタクトホール72が形成されている。層間絶縁膜70には、コンタクトホール72に接続された溝74が形成されている。コンタクトホール内72には、導体プラグ76aが形成されており、溝74内には、導体プラグ76aと一体に形成された配線76bが形成されている。導体プラグ76a及び配線76bの材料としては、例えばCuが用いられている。
配線76bが埋め込まれた層間絶縁膜70上には、層間絶縁膜78が形成されている。層間絶縁膜78上には、層間絶縁膜80が形成されている。層間絶縁膜78には、配線76bに達するコンタクトホール82が形成されている。層間絶縁膜80には、コンタクトホール82に接続された溝84が形成されている。コンタクトホール内82には、導体プラグ86aが形成されており、溝84内には、導体プラグ86aと一体に形成された配線86bが形成されている。導体プラグ86a及び配線86bの材料としては、例えばCuが用いられている。
配線86bが埋め込まれた層間絶縁膜80上には、層間絶縁膜88が形成されている。層間絶縁膜88には、コンタクトホール90が形成されている。コンタクトホール90内には、導体プラグ92aが形成されており、層間絶縁膜88上には、導体プラグ92aに接続された配線92b1〜92b6が形成されている。導体プラグ92a及び配線92b1〜92b6の材料としては、例えばアルミニウム(Al)が用いられている。
図3は、本実施形態による半導体装置の一部の回路を示す図である。
図1及び図3に示すように、入力信号Vinの配線92b1、92b2は、Nチャネル型高耐圧トランジスタ40Nのゲート電極26a及びPチャネル型高耐圧トランジスタ40Pのゲート電極26bに電気的に接続されている。
Nチャネル型高耐圧トランジスタ40Nのソース34a及びボディ(P型ウェル)14は、接地電位Vssに接続される配線92b3に電気的に接続されている。
Pチャネル型高耐圧トランジスタ40Pのソース35a及びボディ(N型ウェル)20は、電源電位Vddに接続される配線92b4に電気的に接続されている。
Nチャネル型高耐圧トランジスタ40Nのドレイン34b及びPチャネル型高耐圧トランジスタ40Pのドレイン35bは、出力信号Voutの配線92b5に電気的に接続されている。
N型ウェル20は、コンタクト層44を介して、電源電位Vddに接続される配線92b6に電気的に接続されている。
こうして、Nチャネル型高耐圧トランジスタ40NとPチャネル型高耐圧トランジスタ40Pとを有するCMOSインバータ回路が形成されている。
こうして、本実施形態による半導体装置が形成されている。
(評価結果)
次に、本実施形態による半導体装置の評価結果について説明する。
図4は、高耐圧トランジスタの耐圧を示すグラフである。図4における横軸は、低濃度ドレイン領域29bが形成される領域とN型ウェル16との間の距離Lを示している。図4における縦軸は、耐圧を示している。図4に示す耐圧の測定は、Pチャネル型高耐圧トランジスタ40Pに対して行った。
図4における●のプロットは、実施例1の場合、即ち、Pチャネル型高耐圧トランジスタ40Pがオン状態のときの耐圧を示している。オン状態のときの耐圧を測定する際には、ゲート26bの電圧を−1.2Vとし、ソース35a及びN型ウェル20の電圧を0Vとし、ドレイン35bに印加するマイナスのバイアス電圧を徐々に大きくすることにより耐圧を測定した。
図4における■のプロットは、比較例1の場合を示している。比較例1は、N型ウェル16がPチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Pの全体に形成されており、チャネルドープ層23がPチャネルトランジスタ40Pのチャネル領域全体に形成されている場合のオン状態の耐圧である。この場合には、低濃度ドレイン領域29bとN型ウェル16とが離間しないため、距離Lを0nmとしている。
図4における▲のプロットは、実施例2の場合、即ち、Pチャネル型高耐圧トランジスタ40Nがオフ状態のときの耐圧を示している。オフ状態のときの耐圧を測定する際には、ゲート26b、ソース35a及びN型ウェル20の電圧を0Vとし、ドレイン35bに印加するマイナスのバイアス電圧を徐々に大きくすることにより耐圧を測定した。
図4における◆のプロットは、比較例2の場合を示している。比較例2は、N型ウェル16がPチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Pの全体に形成されており、チャネルドープ層23がPチャネルトランジスタ40Pのチャネル領域全体に形成されている場合のオフ状態の耐圧である。この場合には、低濃度ドレイン領域29bとN型ウェル16とが離間しないため、距離Lを0nmとしている。
なお、図4の測定を行う際には、低濃度ドレイン領域29bとチャネルドープ層23との間の距離Lは、低濃度ドレイン領域29bが形成される領域とN型ウェル16との間の距離Lと同等に設定した。
図4から分かるように、実施例1,2の場合、即ち、本実施形態による半導体装置では、比較例1,2に対して耐圧を十分に向上し得ることが分かる。
このように、本実施形態によれば、十分に耐圧の高いトランジスタを得ることが可能である。
図5は、本実施形態による半導体装置の不純物プロファイルを示す模式図(その1)である。図5は、図2のB−C線に沿った不純物プロファイルを示すものである。即ち、図5は、Nチャネル型高耐圧トランジスタ40Nのドレイン拡散層34bの深さ方向の不純物プロファイルを示している。図5における横軸は半導体基板10の表面からの距離を示しており、図5における縦軸は不純物濃度を示している。
図6は、比較例3の場合の不純物プロファイルを示す模式図である。比較例3は、ドレイン拡散層34bの下方領域にもN型ウェル18を位置させた場合におけるB−C線に沿った不純物プロファイルを示している。図6における横軸は半導体基板10の表面からの距離を示しており、図6における縦軸は不純物濃度を示している。
比較例3のように、ドレイン拡散層34bの下方領域にN型ウェル18を位置させた場合には、図6において破線で囲んだ箇所において、ドレイン拡散層34bとN型ウェル18とが電気的に短絡してしまう。この場合には、Nチャネル型高耐圧トランジスタは、正常に動作し得ない。
一方、本実施形態では、ドレイン拡散層34bの下方領域にN型ウェル18を存在させていないため、B−C線に沿った箇所において、ドレイン拡散層34bとN型ウェル18とは電気的に短絡していない(図5参照)。
図7は、本実施形態による半導体装置の不純物プロファイルを示す模式図(その2)である。図7は、図2のB−D線に沿った不純物プロファイルを示している。図7における横軸は半導体基板10の表面からの距離を示しており、図7における縦軸は不純物濃度を示している。
ドレイン拡散層34bとN型ウェル18とが十分に離間しているため、図7に示すように、ドレイン拡散層34bとN型ウェル18とは電気的に短絡しない。
図8は、本実施形態による半導体装置の不純物プロファイルを示す模式図(その3)である。図8は、図2のB−E線に沿った不純物プロファイルを示している。図8における横軸は半導体基板10の表面からの距離を示しており、図8における縦軸は不純物濃度を示している。
図8において破線で囲んだ箇所においては、ドレイン拡散層34bの不純物濃度とN型ウェル18の不純物濃度とが重なり合っている。ドレイン拡散層34bとN型ウェル18との間にP型ウェル14が存在しない場合には、図8において破線で囲んだ箇所において、ドレイン拡散層34bとN型ウェル18とが電気的に短絡してしまう虞がある。
しかし、本実施形態では、ドレイン拡散層34bとN型ウェル18との間にP型ウェル14が存在しているため、ドレイン拡散層34bとN型ウェル18とが電気的に短絡しまうことはない。
図8における比較例3は、素子分離領域12のドレイン拡散層34b側の縁部とP型ウェル14のドレイン拡散層34b側の縁部との間の距離Lを0μmに設定した場合におけるP型ウェル14の不純物プロファイルを示している。
比較例3の場合には、ドレイン拡散層34bとP型ウェル14との間において緩やかな不純物プロファイルが得られないため、十分に耐圧の高いNチャネルトランジスタを得ることは困難である。
従って、P型ウェル14のドレイン拡散層34b側の縁部は、低濃度ドレイン領域32bが形成される領域からある程度離間させることが好ましい。
図9は、本実施形態による半導体装置の不純物プロファイルを示す模式図(その4)である。図9は、図2のF−G線に沿った不純物プロファイルを示している。即ち、図9は、Pチャネル型高耐圧トランジスタ40Pのドレイン拡散層35bの深さ方向における不純物プロファイルを示している。図9における横軸は半導体基板10の表面からの距離を示しており、図9における縦軸は不純物濃度を示している。
ドレイン拡散層35bとN型ウェル18との間に、ドーパント不純物が導入されていない部分、即ち、半導体基板10の一部が存在しているため、ドレイン拡散層35bとN型ウェル18とは電気的に短絡していない。
本実施形態によれば、図9に示すように、ドレイン拡散層35bとN型ウェル18とが十分に電気的に分離されているため、十分に耐圧の高いPチャネル型高耐圧トランジスタ40Pを有する半導体装置を提供することができる。
図10は、高耐圧トランジスタのリーク電流を示すグラフである。図10に示すリーク電流の測定は、Nチャネル型高耐圧トランジスタ40Nに対して行ったものである。図10における横軸は、P型ウェル14のドレイン拡散層34b側の縁部とN型ウェル18のドレイン拡散層34b側の縁部との間の距離L,Lを示している。図10における縦軸は、ドレイン34bとN型ウェル18との間のリーク電流を示している。 図10における◆のプロットは、ドレイン電圧を8Vに設定した場合のリーク電流を示している。図10における■のプロットは、ドレイン電圧を10Vに設定した場合のリーク電流を示している。図10における△のプロットは、ドレイン電圧を12Vに設定した場合のリーク電流を示している。
なお、図10の測定を行う際には、ゲート26a、ソース34a、及び、ボディ(P型ウェル)14及びN型ウェル20の電位は0Vとした。また、距離Lの値と距離Lの値は等しく設定した。
図10における点線は、目標値を示しており、目標値よりリーク電流が低いことが好ましい。
図10から分かるように、P型ウェル14のドレイン拡散層34b側の縁部とN型ウェル18のドレイン拡散層34b側の縁部との間の距離L,Lを大きくするに伴って、リーク電流が小さくなる。
従って、リーク電流を十分に低くする観点からは、P型ウェル14のドレイン拡散層34b側の縁部とN型ウェル18のドレイン拡散層34b側の縁部との間の距離L,Lを1μm以上とすることが好ましい。
このように、本実施形態では、低濃度ドレイン領域29bが形成される領域から離間した領域にチャネルドープ層23及びN型ウェル16が形成されている。このため、本実施形態では、チャネルドープ層23と低濃度ドレイン領域29bとの間、及び、低濃度ドレイン領域29bとN型ウェル16との間において、緩やかな不純物プロファイルを得ることができる。このため、本実施形態によれば、ドレイン拡散層35bに高電圧が印加された場合であっても、電界の集中を十分に緩和することができ、十分な耐圧を得ることができる。しかも、ドレイン領域35bの下方の領域にN型ウェル18が埋め込まれているため、ドレイン領域35bを半導体基板10から電気的に分離することができ、Pチャネル型トランジスタ40Pを得ることができる。しかも、本実施形態によれば、低濃度ドレイン領域29bと低濃度ソース領域29aとが同じ工程で形成されている。低濃度ソース領域29aと別個の工程で低濃度ドレイン領域29bを形成するわけではないため、工程数を抑制することができる。従って、本実施形態によれば、工程数を抑制しつつ、所望の導電型の高耐圧トランジスタを有する半導体装置を提供することができる。
また、本実施形態では、低濃度ドレイン領域29bが形成される領域から離間した領域にチャネルドープ層23が形成されているため、オン抵抗の低い高耐圧トランジスタ40Pを得ることができる。このため、本実施形態によれば、電気的特性の良好な高耐圧トランジスタを有する半導体装置を提供することができる。
(半導体装置の製造方法)
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図11乃至図19を用いて説明する。図11乃至図19は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
まず、図11(a)に示すように、例えばSTI法により、素子領域を確定する素子分離領域12を形成する。素子分離領域12の深さは、例えば0.2〜0.3μm程度とする。
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜94を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜94をパターニングする。これにより、P型ウェル14を形成するための開口部96がフォトレジスト膜94に形成される(図11(b)参照)。P型ウェル14を形成するための開口部96と、低濃度ドレイン領域28bを形成するためのドーパント不純物が導入される領域(図14(b)参照)とは、設計データ上及びレチクル上において互いに離間している。
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜94をマスクとして、半導体基板10内にP型のドーパント不純物を導入することにより、P型ウェル14を形成する。P型のドーパント不純物を導入する際には、素子分離領域12のドレイン拡散層34b(図1参照)側の縁部とP型ウェル14のドレイン拡散層34b側の縁部との間の距離Lが、例えば0.1〜0.6μm程度となるように、P型のドーパント不純物を導入する。P型のドーパント不純物としては、例えばボロン(B)を用いる。加速エネルギーは、例えば100〜200keVとする。ドーズ量は、例えば2×1013〜5×1013cm−2程度とする。低濃度ドレイン領域28bが形成される領域を除く領域に、低濃度ドレイン領域28bを囲むように、低濃度ドレイン領域28bが形成される領域から離間して、P型ウェル14が形成される。即ち、低濃度ドレイン領域28bを形成するためのドーパント不純物が導入される領域から離間するように、P型ウェル14が形成される。
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜94を剥離する。
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜98を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜98をパターニングする。これにより、N型の拡散層(N型ウェル)16を形成するための開口部100がフォトレジスト膜98に形成される(図12(a)参照)。
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜98をマスクとして、半導体基板10内にN型のドーパント不純物を導入することにより、N型の拡散層(N型ウェル)16を形成する。N型のドーパント不純物を導入する際には、ドレイン拡散層35b(図1参照)に接する素子分離領域12の縁部とN型ウェル16のドレイン拡散層35b側の縁部との間の距離Lが、例えば0.1〜0.6μm程度となるように、N型のドーパント不純物を導入する。N型のドーパント不純物としては、例えばリン(P)を用いる。加速エネルギーは、例えば300〜400keV程度とする。ドーズ量は、2×1013〜5×1013cm−2程度とする。これにより、Pチャネル高耐圧トランジスタ40Pの低濃度ドレイン領域29bが形成される領域を除く領域に、低濃度ドレイン領域29bを囲むように、低濃度ドレイン領域29bが形成される領域から離間して、N型ウェル16が形成される。また、P型ウェル14の側部を囲むようにN型の拡散層16が形成される。
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜98を剥離する。
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜102を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜102をパターニングする。これにより、チャネルドープ層22を形成するための開口部104がフォトレジスト膜102に形成される(図12(b)参照)。チャネルドープ層22を形成するための開口部104と、低濃度ドレイン領域28bを形成するためのドーパント不純物が導入される領域(図14(b)参照)とは、設計データ上及びレチクル上において互いに離間している。
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜102をマスクとして、半導体基板10内にP型のドーパント不純物を導入することにより、チャネルドープ層22を形成する。P型のドーパント不純物としては、例えばBを用いる。加速エネルギーは、例えば20〜40keV程度とする。ドーズ量は、2×1012〜5×1012cm−2程度とする。こうして、チャネルドープ層22が形成される。Nチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域40Nのチャネルドープ層22は、低濃度ドレイン領域28bが形成される領域から離間して形成される。即ち、低濃度ドレイン領域28bを形成するためのドーパント不純物が導入される領域から離間するように、チャネルドープ層22が形成される。
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜102を剥離する。
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜106を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜106をパターニングする。これにより、チャネルドープ層23を形成するための開口部108がフォトレジスト膜106に形成される(図13(a)参照)。チャネルドープ層23を形成するための開口部108と、低濃度ドレイン領域29bを形成するためのドーパント不純物が導入される領域(図15(a)参照)とは、設計データ上及びレチクル上において互いに離間している。
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜106をマスクとして、半導体基板10内にN型のドーパント不純物を導入することにより、チャネルドープ層23を形成する。N型のドーパント不純物としては、例えば砒素(As)を用いる。加速エネルギーは、例えば100〜200keV程度とする。ドーズ量は、1×1013〜5×1013cm−2程度とする。こうして、チャネルドープ層23が形成される。Pチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域40Pのチャネルドープ層23は、低濃度ドレイン領域29b(図15(a)参照)が形成される領域から離間して形成される。即ち、低濃度ドレイン領域29bを形成するためのドーパント不純物が導入される領域から離間するように、チャネルドープ層23が形成される。
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜106を剥離する。
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜110を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜110をパターニングする。これにより、N型の埋め込み拡散層18を形成するための開口部112がフォトレジスト膜110に形成される(図13(b)参照)。
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜110をマスクとして、半導体基板10内にN型のドーパント不純物を導入することにより、N型の埋め込み拡散層18を形成する。N型のドーパント不純物を導入する際には、P型ウェル14のドレイン34b(図1参照)側の縁部とN型ウェル18のドレイン34b側の縁部との間の距離L,Lが、例えば1〜1.5μm程度となるように、N型のドーパント不純物を導入する。N型のドーパント不純物としては、例えばPを用いる。加速エネルギーは、例えば700〜900keV程度とする。ドーズ量は、1×1013〜5×1013cm−2程度とする。こうして、N型の埋め込み拡散層18が形成される。N型の埋め込み拡散層18は、N型の拡散層16の下側に位置する。N型の埋め込み拡散層18とN型の拡散層16とは互いに接続される。N型の拡散層16とN型の埋め込み拡散層18とにより、N型ウェル20が形成される。Nチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Nにおいては、N型の埋め込み拡散層18のドレイン拡散層34b側の縁部が、P型ウェル14のドレイン拡散層34b側の縁部から離間するように、N型の埋め込み拡散層18が形成される。Pチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Pにおいては、半導体基板10のうちのN型の拡散層16により囲まれた部分が、N型ウェル20により半導体基板10から電気的に分離される。
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜110を剥離する。
次に、例えば熱酸化法により、半導体基板10の表面に、例えば膜厚6nmのシリコン酸化膜のゲート絶縁膜24を形成する。
次に、例えばCVD法により、例えば膜厚100〜150nm程度のポリシリコン膜を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ポリシリコン膜をパターニングすることにより、ポリシリコンのゲート電極26a,26bを形成する(図14(a)参照)。
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜114を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜114をパターニングする。これにより、Nチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Nを露出する開口部116がフォトレジスト膜114に形成される(図14(b)参照)。
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜114をマスクとして、半導体基板10内にN型のドーパント不純物を導入することにより、N型の低濃度拡散層(エクステンション領域)28a、28bを形成する。N型のドーパント不純物としては、例えばPを用いる。加速エネルギーは、例えば20〜40keV程度とする。ドーズ量は、2×1013〜5×1013cm−2程度とする。こうして、N型の低濃度拡散層28a,28bが形成される。
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜114を剥離する。
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜118を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜118をパターニングする。これにより、Pチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2Pを露出する開口部120がフォトレジスト膜118に形成される(図15(a)参照)。
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜118をマスクとして、半導体基板10内にP型のドーパント不純物を導入することにより、P型の低濃度拡散層(エクステンション領域)29a、29bを形成する。P型のドーパント不純物としては、例えばフッ化ボロンを用いる。加速エネルギーは、例えば10〜30keV程度とする。ドーズ量は、2×1013〜5×1013cm−2程度とする。こうして、P型の低濃度拡散層29a,29bが形成される。
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜118を剥離する。
次に、全面に、例えばCVD法により、例えば膜厚100nmのシリコン酸化膜を形成する。
次に、シリコン酸化膜を異方性エッチングすることにより、ゲート電極26a,26bの側壁部分に、シリコン酸化膜のサイドウォール絶縁膜30を形成する(図15(b)参照)。
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜122を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜122をパターニングする。これにより、Nチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2N、及び、N型のコンタクト領域44が形成される領域をそれぞれ露出する開口部124がフォトレジスト膜122に形成される(図16(a)参照)。
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜122をマスクとして、半導体基板10内にN型のドーパント不純物を導入することにより、N型の高濃度拡散層32a,32b及びN型のコンタクト領域44を形成する。N型のドーパント不純物としては、例えばPを用いる。加速エネルギーは、例えば8〜10keV程度とする。ドーズ量は、5×1015〜8×1015cm−2程度とする。こうして、N型の高濃度拡散層32a,32b及びN型のコンタクト領域44が形成される。低濃度拡散層28a,28bと高濃度拡散層32a,32bとにより、エクステンションソース/ドレイン構造又はLDD構造のソース/ドレイン拡散層34a,34bが形成される。
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜122を剥離する。
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜126を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜126をパターニングする。これにより、Pチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2P、及び、P型のコンタクト領域42が形成される領域をそれぞれ露出する開口部128がフォトレジスト膜126に形成される(図16(b)参照)。
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜126をマスクとして、半導体基板10内にP型のドーパント不純物を導入することにより、P型の高濃度拡散層33a,33b及びP型のコンタクト領域42を形成する。P型のドーパント不純物としては、例えばB(ボロン)を用いる。加速エネルギーは、例えば4〜10keV程度とする。ドーズ量は、4×1015〜6×1015cm−2程度とする。こうして、P型の高濃度拡散層33a,33b及びN型のコンタクト領域42が形成される。低濃度拡散層29a,29bと高濃度拡散層33a,33bとにより、エクステンションソース/ドレイン構造又はLDD構造のソース/ドレイン拡散層35a,35bが形成される。
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜126を剥離する。
次に、半導体基板10内に導入されたドーパント不純物を活性化するためのアニール(熱処理)を行う。熱処理温度は、例えば1000℃程度とする。熱処理時間は、例えば1秒程度とする。
次に、全面に、例えば膜厚20〜50nmのコバルト膜又はニッケル膜の高融点金属膜を形成する。
次に、熱処理を行うことにより、半導体基板10中のシリコン原子と高融点金属膜中の金属原子とを反応させるとともに、ゲート電極26a、26b中のシリコン原子と高融点金属膜中の金属原子とを反応させる。この後、未反応の高融点金属膜を除去する。こうして、ソース/ドレイン拡散層34a、34b、35a、35b上、ゲート電極26a、26b上及びコンタクト領域42、44上に、例えばコバルトシリサイド又はニッケルシリサイドのシリサイド膜38がそれぞれ形成される(図17(a)参照)。
次に、全面に、例えばCVD法により、例えば膜厚400nmのシリコン酸化膜の層間絶縁膜46を形成する(図17(b)参照)。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、シリサイド膜38にそれぞれ達するコンタクトホール48を層間絶縁膜46に形成する。
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、膜厚10〜20nmのTi膜と膜厚10〜20nmのTiN膜とを順次積層することにより、バリア膜(図示せず)を形成する。
次に、例えばCVD法により、例えば膜厚300nmのタングステン膜を形成する。
次に、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨)法により、層間絶縁膜46の表面が露出するまでタングステン膜を研磨する。これにより、コンタクトホール48内に、例えばタングステンの導体プラグ50が埋め込まれる。
次に、全面に、例えばCVD法により、例えば膜厚600nmのシリコン酸化膜の層間絶縁膜52を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、配線56を埋め込むための溝54を層間絶縁膜52に形成する。
次に、例えば電解めっき法により、例えばCu膜を形成する。
次に、例えばCMP法により、層間絶縁膜52の表面が露出するまでCu膜を研磨する。これにより、溝54内にCuの配線56が埋め込まれる。
次に、全面に、例えばCVD法により、層間絶縁膜58を形成する。
次に、全面に、例えばCVD法により、層間絶縁膜60を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、配線56に達するコンタクトホール62を層間絶縁膜58に形成するとともに、コンタクトホール62に接続された溝64を層間絶縁膜60に形成する。
次に、例えば電解めっき法により、例えばCu膜を形成する。
次に、例えばCMP法により、層間絶縁膜60の表面が露出するまでCu膜を研磨する。これにより、コンタクトホール62内にCuの導体プラグ66aが埋め込まれるとともに、溝64内にCuの配線66bが埋め込まれる。
次に、全面に、例えばCVD法により、層間絶縁膜68を形成する。
次に、全面に、例えばCVD法により、層間絶縁膜70を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、配線66bに達するコンタクトホール72を層間絶縁膜68に形成するとともに、コンタクトホール72に接続された溝74を層間絶縁膜70に形成する。
次に、例えば電解めっき法により、例えばCu膜を形成する。
次に、例えばCMP法により、層間絶縁膜70の表面が露出するまでCu膜を研磨する。これにより、コンタクトホール72内にCuの導体プラグ76aが埋め込まれるとともに、溝74内にCuの配線76bが埋め込まれる。
次に、全面に、例えばCVD法により、層間絶縁膜78を形成する。
次に、全面に、例えばCVD法により、層間絶縁膜80を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、配線76bに達するコンタクトホール82を層間絶縁膜78に形成するとともに、コンタクトホール82に接続された溝84を層間絶縁膜80に形成する。
次に、例えば電解めっき法により、例えばCu膜を形成する。
次に、例えばCMP法により、層間絶縁膜80の表面が露出するまでCu膜を研磨する。これにより、コンタクトホール82内にCuの導体プラグ86aが埋め込まれるとともに、溝84内にCuの配線86bが埋め込まれる(図18参照)。
次に、全面に、例えばCVD法により、例えば膜厚800nmのシリコン酸化膜の層間絶縁膜88を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、配線86bに達するコンタクトホール90を層間絶縁膜88に形成する。
次に、例えばスパッタリング法により、例えばAl膜を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、Al膜をパターニングする。これにより、コンタクトホール90内にAlの導体プラグ92aが埋め込まれるとともに、導体プラグ92aに接続されたAlの配線92b1〜92b6が形成される。
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される(図19参照)。
このように、本実施形態では、低濃度ドレイン領域28b、29bを形成するためのドーパント不純物が導入される領域から離間するようにチャネルドープ層22、23を形成することにより、ドレイン34,35側の不純物プロファイルを緩やかにする。このため、本実施形態では、低濃度ドレイン領域28b、29bを形成するための工程を、低濃度ソース領域28a,29aを形成するための工程と別個に行うことを要しない。即ち、低濃度ドレイン領域28b、29bを形成するためのフォトレジスト膜を、低濃度ソース領域28a、29aを形成するためのフォトレジスト膜と別個に形成することを要しない。従って、本実施形態によれば、製造工程の簡略化を図りつつ、高耐圧トランジスタ40N、40Pを得ることができる。
(変形例)
次に、本実施形態の変形例による半導体装置について図20及び図21を用いて説明する。図20は、本変形例による半導体装置を示す断面図である。図21は、本変形例による半導体装置の一部の回路を示す図である。
本変形例による半導体装置は、Nチャネル型高耐圧トランジスタ40NとPチャネル型高耐圧トランジスタ40Pとを有するESD(Electro-Static Discharge)保護回路を有するものである。
図20及び図21に示すように、入力/出力信号(Vin/Vout)の配線92b7は、Nチャネル型高耐圧トランジスタ40Nのドレイン34b及びPチャネル型高耐圧トランジスタ40Pのドレイン35bに電気的に接続されている。
Pチャネル型高耐圧トランジスタ40Pのゲート電極26b、Pチャネル型高耐圧トランジスタ40Pのソース35a、及び、ボディ(N型ウェル)20は、電源電位Vddに接続される配線92b9に電気的に接続されている。
Nチャネル型高耐圧トランジスタ40Nのゲート電極26a、Nチャネル型高耐圧トランジスタ40Nのソース34a、及び、ボディ(P型ウェル)14は、接地電位Vssに接続される配線92b8に電気的に接続されている。
Nチャネル型高耐圧トランジスタ40Nのドレイン34b及びPチャネル型高耐圧トランジスタ40Pのドレイン35bは、内部回路4に接続されている。
こうして、Nチャネル型高耐圧トランジスタ40NとPチャネル型高耐圧トランジスタ40Pとを有するESD保護回路が形成されている。
こうして、本実施形態による半導体装置が形成されている。
このように、Nチャネル型高耐圧トランジスタ40NとPチャネル型高耐圧トランジスタ40Pとを用いてESD保護回路を形成してもよい。
[第2実施形態]
第2実施形態による半導体装置及びその製造方法を図22乃至図25を用いて説明する。図1乃至図21に示す第1実施形態による半導体装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
(半導体装置)
まず、本実施形態による半導体装置について図22を用いて説明する。図22は、本実施形態による半導体装置を示す断面図である。
本実施形態による半導体装置は、ゲート電極26a、26bと高濃度ドレイン領域32b、33bとの間の距離L10、L11が、十分に大きく設定されているものである。
図22に示すように、ゲート電極26aの両側の半導体基板10内には、N型の低濃度拡散層28a、28bが形成されている。
ゲート電極26aのソース拡散層(ソース領域)34a側の側壁部分には、サイドウォール絶縁膜(スペーサ)30が形成されている。一方、ゲート電極26aのドレイン拡散層(ドレイン領域)34b側の側壁を含む部分には、スペーサ30aが形成されている。スペーサ30aは、ゲート電極26aの側壁部分を覆うのみならず、低濃度ドレイン領域28bの一部をも覆うように形成されている。スペーサ30aは、高濃度ドレイン領域32bを形成する際には、ドーパント不純物の注入を防止するマスク(注入ブロック)として機能する。また、スペーサ30aは、シリサイド膜38を形成する際には、シリサイド化を防止するマスク(シリサイドブロック)として機能する。
サイドウォール絶縁膜30及びスペーサ30aが形成されたゲート電極26aの両側の半導体基板10内には、N型の高濃度拡散層32a、32bが形成されている。ゲート電極26aとN型の高濃度ドレイン領域32bとの間の距離L10は、例えば180nm程度とする。N型の低濃度拡散層28a、28bとN型の高濃度拡散層32a、32bとにより、エクステンションソース/ドレイン構造又はLDD構造のソース/ドレイン拡散層34a、34bが形成されている。本実施形態では、ゲート電極26aと高濃度ドレイン領域32bとの間の距離L10が、ゲート電極26aと高濃度ソース領域32aとの間の距離より長く設定されている。ゲート電極26aと高濃度ドレイン領域32bとの間の距離L10を比較的大きく設定しているのは、ドレイン34b側における不純物プロファイルを十分に緩やかし、十分な耐圧を確保するためである。
こうして、ゲート電極26aとソース/ドレイン拡散層34a、34bとを有するNチャネル型高耐圧トランジスタ40aが形成されている。
ゲート電極26bの両側の半導体基板10内には、P型の低濃度拡散層29a、29bが形成されている。
ゲート電極26bのソース拡散層35a側の側壁部分には、サイドウォール絶縁膜30が形成されている。一方、ゲート電極26bのドレイン拡散層35b側の側壁を含む部分には、スペーサ30aが形成されている。スペーサ30aは、ゲート電極26bの側壁部分を覆うのみならず、低濃度ドレイン領域29bの一部をも覆うように形成されている。
サイドウォール絶縁膜30及びスペーサ30aが形成されたゲート電極26bの両側の半導体基板10内には、P型の高濃度拡散層33a、33bが形成されている。ゲート電極26bとP型の高濃度ドレイン領域33bとの間の距離L11は、例えば180nm程度とする。P型の低濃度拡散層29a、29bとP型の高濃度拡散層33a、33bとにより、エクステンションソース/ドレイン構造又はLDD構造のソース/ドレイン拡散層35a、35bが形成されている。本実施形態では、ゲート電極26bと高濃度ドレイン領域33bとの間の距離L11が、ゲート電極26bと高濃度ソース領域33aとの間の距離より長く設定されている。ゲート電極26bと高濃度ドレイン領域33bとの間の距離L11を比較的大きく設定しているのは、ドレイン35b側における不純物プロファイルを十分に緩やかし、十分な耐圧を確保するためである。
こうして、ゲート電極26bとソース/ドレイン拡散層35a、35bとを有するPチャネル型高耐圧トランジスタ40bが形成されている。
(評価結果)
次に、本実施形態による半導体装置の評価結果について図4を用いて説明する。
図4における○のプロットは、実施例3の場合、即ち、本実施形態による半導体装置のPチャネル型高耐圧トランジスタ40Pがオン状態のときの耐圧を示している。オン状態のときの耐圧を測定する際には、ゲート26bの電圧を−1.2Vとし、ソース35a及びN型ウェル20の電圧を0Vとし、ドレイン35bに印加するマイナスのバイアス電圧を徐々に大きくすることにより耐圧を測定した。
図4における△のプロットは、実施例4の場合、即ち、本実施形態による半導体装置のPチャネル型高耐圧トランジスタ40Nがオフ状態のときの耐圧を示している。オフ状態のときの耐圧を測定する際には、ゲート26b、ソース35a及びN型ウェル20の電圧を0Vとし、ドレイン35bに印加するマイナスのバイアス電圧を徐々に大きくすることにより耐圧を測定した。
図4から分かるように、実施例3,4の場合、即ち、本実施形態による半導体装置では、実施例1,2に対して耐圧を向上し得ることが分かる。
従って、本実施形態によれば、より耐圧の高いチャネル型高耐圧トランジスタを有する半導体装置を提供することが可能である。
このように、ゲート電極26a、26bと高濃度ドレイン領域32b、33bとの間の距離L10、L11を、十分に大きく設定するようにしてもよい。本実施形態によれば、ドレイン34b、35b側における不純物プロファイルをより緩やかにすることができるため、より高い耐圧を得ることが可能となる。
(半導体装置の製造方法)
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図23乃至図25を用いて説明する。図23乃至図25は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
まず、素子分離領域を形成する工程から低濃度拡散層29a、29bを形成する工程までは、図11(a)乃至図15(a)を用いて上述した第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。
次に、全面に、例えばCVD法により、例えば膜厚100nmのシリコン酸化膜を形成する。
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜130を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜130をパターニングする。これにより、スペーサ30aを形成するためのフォトレジスト膜130が形成される(図23(a)参照)。
次に、フォトレジスト膜130をマスクとして、シリコン酸化膜をエッチングする。これにより、ゲート電極26a、26bの低濃度ソース領域28a、29a側の側壁部分に、シリコン酸化膜のサイドウォール絶縁膜30が形成される。ゲート電極26a、26bの低濃度ドレイン領域28b、29b側の側壁を含む部分には、シリコン酸化膜のスペーサ30aが形成される。スペーサ30aは、高濃度ドレイン領域32a、32bを形成する際には、ドーパント不純物の注入を防止するマスク(注入ブロック)として機能する。また、スペーサ30aは、シリサイド膜38を形成する際には、シリサイド化を防止するマスク(シリサイドブロック)として機能する。従って、スペーサ30aは、ゲート電極26a、26bの側壁部分を覆うのみならず、低濃度ドレイン領域28b、29bの一部をも覆うように形成される。ゲート電極26a、26bとスペーサ30aの縁部との間の距離L10、L11は、例えば180nm程度とする。
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜132を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜132をパターニングする。これにより、Nチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2N及びN型のコンタクト領域(ウェルタップ領域)44が形成される領域をそれぞれ露出する開口部134がフォトレジスト膜132に形成される(図23(b)参照)。
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜132、ゲート電極26a、サイドウォール絶縁膜30及びスペーサ30aをマスクとして、半導体装置10内にN型のドーパント不純物を導入する。これにより、N型の高濃度拡散層32a、32b及びN型のコンタクト領域44が形成される。N型のドレイン領域32bは、ゲート電極26aから十分に離間して形成される。ゲート電極26aと高濃度ドレイン領域32bとの間の距離L10は、ゲート電極26aと高濃度ソース領域32aとの間の距離より大きく設定される。低濃度拡散層28a、28bと高濃度拡散層32a、32bとにより、エクステンションソース/ドレイン構造又はLDD構造のソース/ドレイン拡散層34a、34bが形成される。
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜132を剥離する。
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜136を形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜136をパターニングする。
これにより、Pチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域2P及びP型のコンタクト領域(ウェルタップ領域)42が形成される領域をそれぞれ露出する開口部138がフォトレジスト膜136に形成される(図24参照)。
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜136、ゲート電極26b、サイドウォール絶縁膜30及びスペーサ30aをマスクとして、半導体装置10内にP型のドーパント不純物を導入する。これにより、P型の高濃度拡散層33a、33b及びP型のコンタクト領域42が形成される。P型のドレイン領域33bは、ゲート電極26bから十分に離間して形成される。ゲート電極26bと高濃度ドレイン領域33bとの間の距離L11は、ゲート電極26bと高濃度ソース領域33aとの間の距離より大きく設定される。低濃度拡散層29a、29bと高濃度拡散層33a、33bとにより、エクステンションソース/ドレイン構造又はLDD構造のソース/ドレイン拡散層35a、35bが形成される。
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜136を剥離する。
この後の半導体装置の製造方法は、図17(a)乃至図19に示す第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される(図25参照)。
[変形実施形態]
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、半導体基板10としてP型の半導体基板を用いたが、半導体基板10の導電型はP型に限定されるものではない。例えば、N型の半導体基板を用いてもよい。N型の半導体基板を用いる場合には、上述した各々の構成要素の導電型を反対の導電型に設定すればよい。
また、第2実施形態では、Nチャネル高耐圧トランジスタ40NとPチャネル高耐圧トランジスタ40Pとを用いてCMOSインバータを形成する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、Nチャネル高耐圧トランジスタ40NとPチャネル高耐圧トランジスタ40Pとを用いて、ESD保護回路を形成してもよい(第1実施形態の変形例参照)。
2…高耐圧トランジスタ形成領域
2N…Nチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域
2P…Pチャネル型高耐圧トランジスタ形成領域
4…内部回路
10…半導体基板
12…素子分離領域
14…P型ウェル
16…N型の拡散層
18…N型の埋め込み拡散層
20…N型ウェル
22…チャネルドープ層
23…チャネルドープ層
24…ゲート絶縁膜
26a、26b…ゲート電極
28a…低濃度ソース領域、低濃度拡散層
28b…低濃度ドレイン領域、低濃度拡散層
29a…低濃度ソース領域、低濃度拡散層
29b…低濃度ドレイン領域、低濃度拡散層
30…サイドウォール絶縁膜、スペーサ
30a…スペーサ
32a…高濃度ソース領域、高濃度拡散層
32b…高濃度ドレイン領域、高濃度拡散層
33a…高濃度ソース領域、高濃度拡散層
33b…高濃度ドレイン領域、高濃度拡散層
34a…ソース拡散層
34b…ドレイン拡散層
35a…ソース拡散層
35b…ドレイン拡散層
38…シリサイド膜
40N…Nチャネル型高耐圧トランジスタ
40P…Pチャネル型高耐圧トランジスタ
42…P型のコンタクト領域
44…N型のコンタクト領域
46…層間絶縁膜
48…コンタクトホール
50…導体プラグ
52…層間絶縁膜
54…溝
56…配線
58…層間絶縁膜
60…層間絶縁膜
62…コンタクトホール
64…溝
66a…導体プラグ
66b…配線
68…層間絶縁膜
70…層間絶縁膜
72…コンタクトホール
74…溝
76a…導体プラグ
76b…配線
78…層間絶縁膜
80…層間絶縁膜
82…コンタクトホール
84…溝
86a…導体プラグ
86b…配線
88…層間絶縁膜
90…コンタクトホール
92a…導体プラグ
92b1〜92b9…配線
94…フォトレジスト膜
96…開口部
98…フォトレジスト膜
100…開口部
102…フォトレジスト膜
104…開口部
106…フォトレジスト膜
108…開口部
110…フォトレジスト膜
112…開口部
114…フォトレジスト膜
116…開口部
118…フォトレジスト膜
120…開口部
122…フォトレジスト膜
124…開口部
126…フォトレジスト膜
128…開口部
130…フォトレジスト膜
132…フォトレジスト膜
134…開口部
136…フォトレジスト膜
138…開口部
202…高耐圧トランジスタ形成領域
210…半導体基板
212…素子分離領域
214…P型ウェル
216…N型の拡散層
218…N型の埋め込み拡散層
220…N型ウェル
224…ゲート絶縁膜
226…ゲート電極
228a…低濃度ソース領域、低濃度拡散層
228b…低濃度ドレイン領域、低濃度拡散層
230…フォトレジスト膜、スペーサ
230a…スペーサ
232a…高濃度ソース領域、高濃度拡散層
232b…高濃度ドレイン領域、高濃度拡散層
234a…ソース拡散層
234b…ドレイン拡散層
238…シリサイド膜
240…高耐圧トランジスタ
242…P型のコンタクト層
244…N型のコンタクト層
294…フォトレジスト膜
296…開口部
298…フォトレジスト膜
300…開口部
302…フォトレジスト膜
304…開口部
303…フォトレジスト膜
305…開口部
310…フォトレジスト膜
312…開口部
314…フォトレジスト膜
316…開口部
322…フォトレジスト膜
324…開口部
326…フォトレジスト膜
328…開口部
330…フォトレジスト膜

Claims (9)

  1. 第1導電型の半導体基板のうちの第1のトランジスタが形成される領域である第1の領域上に、第1のゲート絶縁膜を介して形成された第1のゲート電極と、
    前記第1のゲート電極の一方の側の前記半導体基板内に形成された第1導電型の第1のソース領域と、
    前記第1のゲート電極の他方の側の前記半導体基板内の基板領域上に形成された第1導電型の第1のドレイン領域と、
    前記第1のソース領域と前記第1のドレイン領域との間の第1のチャネル領域のうちの少なくとも前記第1のソース領域側の領域に形成された第2導電型の第1のチャネルドープ層であって、前記第1のチャネルドープ層のうちの前記第1のドレイン領域側の部分に、前記第1のドレイン領域に向かって第2導電型のドーパント不純物の濃度が低くなる濃度勾配が存在している第1のチャネルドープ層と、
    前記第1の領域のうちの前記第1のドレイン領域及び前記基板領域を囲むように形成された第2導電型の第1のウェルであって、前記第1のウェルのうちの前記第1のドレイン領域側の部分に、前記第1のドレイン領域に向かって第2導電型のドーパント不純物の濃度が低くなる濃度勾配が存在している第1のウェルと、
    前記第1の領域全体に形成され、前記第1のウェルに接続された、前記第1のウェルの下側に位置する第2導電型の第2のウェルと
    を有することを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記半導体基板のうちの第2のトランジスタが形成される領域である第2の領域上に、第2のゲート絶縁膜を介して形成された第2のゲート電極と、
    前記第2のゲート電極の一方の側の前記半導体基板内に形成された第2導電型の第2のソース領域と、
    前記第2のゲート電極の他方の側の前記半導体基板内に形成された第2導電型の第2のドレイン領域と、
    前記第2のソース領域と前記第2のドレイン領域との間の第2のチャネル領域のうちの少なくとも前記第2のソース領域側の領域に形成された第1導電型の第2のチャネルドープ層であって、前記第2のチャネルドープ層のうちの前記第2のドレイン領域側の部分に、前記第2のドレイン領域に向かって第1導電型のドーパント不純物の濃度が低くなる濃度勾配が存在している第2のチャネルドープ層と、
    前記第2の領域のうちの前記第2のドレイン領域を囲むように形成された第1導電型の第3のウェルであって、前記第3のウェルのうちの前記第2のドレイン領域側の部分に、前記第2のドレイン領域に向かって第1導電型のドーパント不純物の濃度が低くなる濃度勾配が存在している第3のウェルとを更に有する
    ことを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項2記載の半導体装置において、
    前記第1のウェルは、前記第3のウェルの側部を更に囲うように形成されており、
    前記第2のウェルは、前記第3のウェルの下側にも更に形成されており、
    前記第2のドレイン領域と前記第2のウェルとの間の距離が、前記第2のドレイン領域と前記第3のウェルとの間の距離より大きい
    ことを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記第1のソース領域は、第1導電型の低濃度ソース領域と、前記低濃度ソース領域より不純物濃度の高い第1の導電型の高濃度ソース領域とを有し、
    前記第のドレイン領域は、第1導電型の低濃度ドレイン領域と、前記低濃度ドレイン領域より不純物濃度の高い第1導電型の高濃度ドレイン領域とを有し、
    前記第1のゲート電極と前記高濃度ドレイン領域との間の距離が、前記第1のゲート電極と前記高濃度ソース領域との間の距離より大きい
    ことを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記第1のドレイン領域と前記第1のチャネルドープ層とが互いに離間している
    ことを特徴とする半導体装置。
  6. 第1導電型の半導体基板のうちの第1のトランジスタが形成される領域である第1の領域内に第2導電型の第1のチャネルドープ層を形成する工程であって、前記第1のトランジスタの第1のドレイン領域を形成するためのドーパント不純物が導入される第1の所定領域を囲む領域に、前記第1の所定領域から離間するように前記第1のチャネルドープ層を形成する工程と、
    前記第1の領域のうちの前記第1の所定領域を囲む領域に、前記第1の所定領域から離間するように第2導電型の第1のウェルを形成する工程と、
    前記第1のウェルに接続される第2導電型の第2のウェルを前記第1のウェルの下側に位置するように前記第1の領域全体に形成する工程と、
    前記第1の領域内における前記半導体基板上に第1のゲート絶縁膜を介して前記第1のトランジスタの第1のゲート電極を形成する工程と、
    前記第1のゲート電極の一方の側の前記半導体基板内に前記第1のトランジスタの第1導電型の第1のソース領域を形成し、前記第1のゲート電極の他方の側の前記半導体基板の前記第1の所定領域に第1の導電型の前記第1のドレイン領域を形成する工程と
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 請求項6記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体基板のうちの第2のトランジスタが形成される領域である第2の領域内に第1導電型の第2のチャネルドープ層を形成する工程であって、前記第2のトランジスタの第2のドレイン領域を形成するためのドーパント不純物が導入される第2の所定領域を囲む領域に、前記第2の所定領域から離間するように前記第2のチャネルドープ層を形成する工程と、
    前記第2の領域のうちの前記第2の所定領域を囲む領域に、前記第2の所定領域から離間するように第1導電型の第3のウェルを形成する工程とを更に有し、
    前記第1のゲート電極を形成する工程では、前記第2の領域内における前記半導体基板上に第2のゲート絶縁膜を介して前記第2のトランジスタの第2のゲート電極を更に形成し、
    前記第2のゲート電極の一方の側の前記半導体基板内に前記第2のトランジスタの第2のソース領域を形成し、前記第2のゲート電極の他方の側の前記半導体基板の前記第2の所定領域に前記第2のドレイン領域を形成する工程を更にする
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 請求項7記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1のウェルを形成する工程では、前記第3のウェルを更に囲うように前記第1のウェルを形成し、
    前記第2のウェルを形成する工程では、前記第2のドレイン領域と前記第2のウェルとの間の距離が、前記第2のドレイン領域と前記第3のウェルとの間の距離より大きくなるように、前記第3のウェルの下側にも前記第2のウェルを更に形成する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 請求項6乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1のソース領域を形成する工程は、前記第1のゲート電極をマスクとして前記半導体基板内に第1導電型のドーパント不純物を導入することにより、前記第1のゲート電極の一方の側の前記半導体基板内に低濃度ソース領域を形成し、前記第1のゲート電極の他方の側の前記半導体基板内に低濃度ドレイン領域を形成する工程と;前記第1のゲート電極の前記一方の側の側壁部分に第1のスペーサを形成し、前記第1のゲート電極の前記他方の側の少なくとも側壁部分に第2のスペーサを形成する工程と;前記第1のゲート電極、前記第1のスペーサ及び前記第2のスペーサをマスクとして、前記半導体基板内に第1導電型のドーパント不純物を導入することにより、前記第1のゲート電極の前記一方の側の前記半導体基板内に前記第1の低濃度ソース領域より不純物濃度の高い第1の高濃度ソース領域を、前記第1のゲート電極の前記一方の側の側壁から第1の距離で離間するように形成し、前記第1のゲート電極の前記他方の側の前記半導体基板内に前記第1の低濃度ドレイン領域より不純物濃度の高い第2の高濃度ドレイン領域を、前記第1のゲート電極の前記他方の側の側壁から前記第1の距離より大きい第2の距離で離間するように形成する工程とを有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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