JP2003249568A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の動作電圧で
動作する半導体素子と、該半導体素子の動作電圧よりも
低い動作電圧で動作する半導体素子とが同一の半導体基
板に同時的に形成されて成る半導体装置であって前記両
半導体素子の性能が十分発揮され得る半導体装置の製造
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor element operating at a predetermined operating voltage and a semiconductor element operating at an operating voltage lower than the operating voltage of the semiconductor element, which are simultaneously formed on the same semiconductor substrate. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, which is capable of sufficiently exhibiting the performance of both the semiconductor elements.
【0002】[0002]
【従来の技術】MOSFETのような半導体素子の集合
体であるICのような半導体装置には、一般的に、動作
電圧を相互に異にする2種類の半導体素子が組み込まれ
ている。例えば特開平11−330267号公報には、
低電圧動作の電界効果トランジスタすなわち低電圧トラ
ンジスタと、高電圧動作の電界トランジスタすなわち高
電圧トランジスタとを単一基板に組み込む技術が開示さ
れている。前記従来技術では、低電圧トランジスタおよ
び高電圧トランジスタのそれぞれのソース・ドレインの
ために同一不純物濃度の不純物領域を適用することによ
り生じる不具合を解消すべく、低電圧トランジスタの不
純物領域に、これよりも低濃度あるいはその中間濃度の
不純物領域を伸長領域として形成することが提案されて
いる。2. Description of the Related Art A semiconductor device such as an IC, which is an assembly of semiconductor elements such as MOSFET, generally incorporates two types of semiconductor elements having different operating voltages. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-330267,
A technique for incorporating a low-voltage field effect transistor, that is, a low-voltage transistor, and a high-voltage field effect transistor, that is, a high-voltage transistor, into a single substrate is disclosed. In the prior art, in order to solve the problem caused by applying the impurity regions of the same impurity concentration for the source and drain of each of the low voltage transistor and the high voltage transistor, the impurity region of the low voltage transistor is It has been proposed to form an impurity region having a low concentration or an intermediate concentration thereof as an extension region.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来技術によれば、低電圧トランジスタおよび高電圧
トランジスタの前記各一対の不純物領域は、それぞれ前
記半導体基板の導電型と逆の導電型を示す不純物により
所定の不純物濃度を示す第1の不純物区域と、該第1の
不純物区域からそれぞれのゲートに向けて伸長し第1の
不純物区域と同一の導電型を示しかつ該第1の不純物区
域の濃度よりも低い不純物濃度を示す第2の不純物区域
とで構成され、前記第2の不純物区域の設定が、前記高
電圧トランジスタの電界緩和のために適するように設定
されると、この設定では、前記低電圧トランジスタの実
行ゲート長が短くなり、前記低電圧トランジスタは、短
チャネル効果を招いてしまう。他方、前記低電圧トラン
ジスタが短チャネル効果を招くことのないように前記第
2の不純物区域が設定されると、この設定では、前記高
電圧トランジスタで充分な電界緩和効果を得ることがで
きず、そのために前記高電圧トランジスタにホットキャ
リア効果を招く結果となる。However, according to the above-mentioned conventional technique, the pair of impurity regions of the low-voltage transistor and the high-voltage transistor have impurities of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate. A first impurity region exhibiting a predetermined impurity concentration, and a first impurity region extending from the first impurity region toward the respective gates, exhibiting the same conductivity type as the first impurity region, and having a concentration of the first impurity region. A second impurity region exhibiting a lower impurity concentration, and the setting of the second impurity region is set to be suitable for electric field relaxation of the high voltage transistor, this setting allows The effective gate length of the low voltage transistor is shortened, and the low voltage transistor causes a short channel effect. On the other hand, if the second impurity region is set so that the low-voltage transistor does not cause the short channel effect, with this setting, the high-voltage transistor cannot obtain a sufficient electric field relaxation effect, Therefore, a hot carrier effect is brought about in the high voltage transistor.
【0004】従って、本発明の目的は、単一基板に形成
される高電圧トランジスタおよび低電圧トランジスタの
両者のいずれにも性能の低下を招くことなく効率的に製
造し得る半導体装置の製造方法を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can be efficiently manufactured without causing a deterioration in performance of both the high voltage transistor and the low voltage transistor formed on a single substrate. To provide.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の点を解
決するために、次の構成を採用する。本発明に係る半導
体装置の製造方法は、第1の素子形成領域および第2の
素子形成領域とを有する第1導電型の半導体基板の前記
第1の素子形成領域上および前記第2の素子形成領域上
にそれぞれ第1の導電体パターンおよび第2の導電体パ
ターンをそれぞれ形成する工程と、前記第2の素子形成
領域上にマスク層を形成し、このマスク層および前記第
1の導電体パターンをマスクにして前記第1の素子形成
領域に第1導電型のイオンを導入する工程と、前記第1
および第2の導電体パターンにサイドウォールを形成す
る工程と、前記第1および第2の導電体パターンおよび
前記サイドウォールをマスクにして前記第1および第2
の素子形成領域に第2導電型の第1のイオンと、第2導
電型であり、かつ、前記第1のイオンよりも拡散係数の
大きい第2のイオンとを導入する工程と、前記第1のイ
オンと前記第2のイオンとを熱拡散させる工程とを含む
ことを特徴とする。The present invention adopts the following constitution in order to solve the above points. A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a first element formation region and a second element formation region of a first conductivity type semiconductor substrate having a first element formation region and a second element formation region. Forming a first conductor pattern and a second conductor pattern respectively on the regions, and forming a mask layer on the second element forming region, the mask layer and the first conductor pattern A step of introducing ions of the first conductivity type into the first element formation region using the mask as a mask;
And forming a sidewall on the second conductor pattern, and using the first and second conductor patterns and the sidewall as a mask, the first and second
A first ion of the second conductivity type and a second ion of the second conductivity type and having a diffusion coefficient larger than that of the first ion into the element formation region of And a step of thermally diffusing the second ion and the second ion.
【0006】前記第1の素子形成領域と前記第2の素子
形成領域とは、絶縁膜により互いに電気的に分離するこ
とができる。The first element formation region and the second element formation region can be electrically separated from each other by an insulating film.
【0007】さらに、前記マスク層および前記第1の導
電対パターンをマスクにして前記第1の素子形成領域に
第2導電型のイオンを導入することができる。Furthermore, ions of the second conductivity type can be introduced into the first element formation region by using the mask layer and the first conductive pair pattern as a mask.
【0008】前記第1の導電体パターンは、第1のトラ
ンジスタのゲート電極に用いられ、前記第2の導電体パ
ターンは、第2のトランジスタのゲート電極に用いら
れ、前記第1のトランジスタのゲート長は、前記第2の
トランジスタのゲート長よりも短くすることができる。The first conductor pattern is used for a gate electrode of a first transistor, the second conductor pattern is used for a gate electrode of a second transistor, and the gate of the first transistor is used. The length can be shorter than the gate length of the second transistor.
【0009】前記第1導電型のイオンは、前記半導体基
板の表面に対して所定の傾きをもって導入することによ
り、前記導電体パターン下に導入することができきる。The ions of the first conductivity type can be introduced under the conductor pattern by introducing them with a predetermined inclination with respect to the surface of the semiconductor substrate.
【0010】さらに、前記第2の素子領域上に形成され
たマスク層および前記第1の導電体パターンをマスクに
して前記第1の素子形成領域における前記半導体基板表
面近傍に第2導電型のイオンを導入することができる。Further, using the mask layer formed on the second element region and the first conductor pattern as a mask, ions of the second conductivity type are formed in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate in the first element formation region. Can be introduced.
【0011】以下、本発明の実施の形態を具体例を用い
て説明する。
〈具体例1〉図1(a)〜図1(f)は、本発明に係る
半導体装置10の製造工程を示す。図1(a)〜図1
(f)には、第1の導電型である例えばp型の導電型を
示す半導体基板11上に設けられ所定の電圧で動作する
n型チャネルMOSFETすなわち低電圧トランジスタ
12と、前記半導体基板11上に設けられ前記トランジ
スタ12の動作電圧より高い電圧で動作する高電圧トラ
ンジスタ13とを含む半導体装置を効率的に製造する工
程が示されている。The embodiments of the present invention will be described below with reference to specific examples. <Specific Example 1> FIGS. 1A to 1F show a manufacturing process of a semiconductor device 10 according to the present invention. 1A to 1
In (f), an n-type channel MOSFET, that is, a low-voltage transistor 12 provided on a semiconductor substrate 11 having a first conductivity type, for example, a p-type conductivity type, and operating at a predetermined voltage, and the semiconductor substrate 11 above. , A process for efficiently manufacturing a semiconductor device including a high voltage transistor 13 which is provided in the high voltage transistor 13 and which operates at a voltage higher than the operating voltage of the transistor 12 is shown.
【0012】図1(a)に示されているように、p型シ
リコン結晶基板からなる半導体基板11上に、第1のト
ランジスタである低電圧トランジスタ12のための例え
ば約0.25μmのゲート長を有するゲート14と、第
2のトランジスタである高電圧トランジスタ13のため
の例えば約0.35μmのゲート長を有するゲート14
とが、例えば従来よく知られたフォトリソグラフィおよ
びエッチング技術を用いて同時的に形成される。各ゲー
ト14は、従来よく知られているように、半導体基板1
1上の活性領域上に形成されるゲート絶縁膜15と、該
絶縁膜15上に形成されるゲート電極16とを備える。
前記活性領域は、例えばLOCOS法により形成される
フィールド酸化膜のような絶縁膜により区画される第1
および第2の素子形成領域である。各ゲート電極16す
なわち第1および第2の各導電体パターンに、従来よく
知られた多層構造を採用することができる。As shown in FIG. 1A, a gate length of, for example, about 0.25 μm for the low voltage transistor 12, which is the first transistor, is formed on a semiconductor substrate 11 made of a p-type silicon crystal substrate. And a gate 14 for the second transistor, the high-voltage transistor 13, having a gate length of, for example, about 0.35 μm.
And are simultaneously formed using, for example, well-known photolithography and etching techniques. As is well known in the art, each gate 14 has a semiconductor substrate 1
1, a gate insulating film 15 formed on the active region and a gate electrode 16 formed on the insulating film 15.
The active region is partitioned by an insulating film such as a field oxide film formed by the LOCOS method.
And a second element formation region. A well-known multilayer structure can be adopted for each gate electrode 16, that is, each of the first and second conductor patterns.
【0013】両トランジスタ12および13のゲート1
4の形成後、高電圧トランジスタ13の活性領域すなわ
ち第2の素子形成領域が、そのゲート14をも含み、図
示しないマスクにより覆われる。図1(b)に示されて
いるように、該マスクから露出する低電圧トランジスタ
12のための活性領域すなわち第1の素子形成領域に
は、前記トランジスタ12のためのゲート14をマスク
として、前記半導体基板11の導電型と同一のp型の導
電型を示す例えばホウ素17が、イオン注入法により前
記半導体基板11に対してほぼ垂直な方向へ所定の深さ
位置に注入される。注入条件の一例として、前記ホウ素
が、20keVの加速電圧で、約2.0×1013個/c
m2の濃度で注入された。Gate 1 of both transistors 12 and 13
After the formation of No. 4, the active region of the high-voltage transistor 13, that is, the second element formation region, including its gate 14, is covered with a mask not shown. As shown in FIG. 1B, in the active region for the low-voltage transistor 12 exposed from the mask, that is, in the first element formation region, the gate 14 for the transistor 12 is used as a mask, and For example, boron 17 having the same p-type conductivity type as that of the semiconductor substrate 11 is implanted at a predetermined depth position in a direction substantially perpendicular to the semiconductor substrate 11 by an ion implantation method. As an example of implantation conditions, the boron is about 2.0 × 10 13 / c at an acceleration voltage of 20 keV.
It was injected at a concentration of m 2 .
【0014】図1(c)に示されているように、前記ホ
ウ素17が前記半導体基板11のトランジスタ12の活
性領域に導入された後、前記低電圧トランジスタ12の
ソースおよびドレイン間のドレイン電流の流量の増大を
図るための砒素18が、イオン注入法により、前記高電
圧トランジスタ13の活性領域を覆う前記マスクを残し
た状態で、前記トランジスタ12の活性領域に注入され
る。砒素18は、前記ホウ素17よりも浅く、前記ホウ
素17よりもゲート方向に伸長することなく注入され
る。注入条件の一例として、前記砒素18が、10ke
Vの加速電圧で、約1.0×1015個/cm2の濃度で
注入された。前記砒素18は、前記半導体基板11に導
入されることにより、第2の導電型であるn型の不純物
として作用する。As shown in FIG. 1C, after the boron 17 is introduced into the active region of the transistor 12 of the semiconductor substrate 11, the drain current between the source and drain of the low voltage transistor 12 is reduced. Arsenic 18 for increasing the flow rate is implanted into the active region of the transistor 12 by ion implantation while leaving the mask covering the active region of the high voltage transistor 13 left. The arsenic 18 is shallower than the boron 17 and is implanted without extending from the boron 17 in the gate direction. As an example of implantation conditions, the arsenic 18 is 10 ke
It was injected at a accelerating voltage of V and a concentration of about 1.0 × 10 15 cells / cm 2 . When introduced into the semiconductor substrate 11, the arsenic 18 acts as an n-type impurity of the second conductivity type.
【0015】前記砒素18が前記トランジスタ12の活
性領域に導入された後、前記高電圧トランジスタ13の
活性領域を覆う前記マスクが除去される。After the arsenic 18 is introduced into the active area of the transistor 12, the mask covering the active area of the high voltage transistor 13 is removed.
【0016】前記マスクの除去後、図1(d)に示され
ているように、前記低電圧トランジスタ12のゲート1
4および前記高電圧トランジスタ13のゲート14のそ
れぞれには、各ゲートをその両側から挟む絶縁材料から
なる一対のサイドウォール19が、従来よく知られた方
法により、形成される。After removal of the mask, gate 1 of the low voltage transistor 12 is shown in FIG. 1 (d).
4 and the gate 14 of the high-voltage transistor 13, a pair of sidewalls 19 made of an insulating material sandwiching each gate from both sides thereof is formed by a well-known method.
【0017】前記サイドウォール19の形成後、図1
(e)に示されているように、前記各トランジスタ12
および13のためのゲート14とサイドウォール19と
をマスクとして、その両側に、燐20がイオン注入法に
より同時に注入される。前記した燐20は、低電圧トラ
ンジスタ12のために導入された前記ホウ素17の導入
領域よりも浅く、かつ前記ホウ素17よりもゲート方向
に伸長することなく導入される。その結果、低電圧トラ
ンジスタ12のための前記燐20の導入領域は、その導
入領域の相互に間隔をおき、互いに向き合う側面および
該側面に連なって伸びる下面が、先に導入された燐の導
電型と異なる導電型を示すホウ素17の導入領域で、覆
われることとなる。前記燐の注入条件の一例として、前
記燐20が、30keVの加速電圧で、約5.0×10
13個/cm2の濃度で注入された。After the formation of the side wall 19, FIG.
As shown in (e), each transistor 12
Using the gate 14 and the sidewalls 19 for 13 and 13 as a mask, phosphorus 20 is simultaneously implanted on both sides thereof by an ion implantation method. The phosphorus 20 is introduced shallower than the introduction region of the boron 17 introduced for the low voltage transistor 12 and without being extended in the gate direction beyond the boron 17. As a result, the introduction regions of the phosphorus 20 for the low-voltage transistor 12 are such that the introduction regions are spaced apart from each other, and the side surfaces facing each other and the bottom surface extending continuously to the side surfaces have the conductivity type of the previously introduced phosphorus. The boron 17 is to be covered with the introduction region of the boron 17 having a different conductivity type. As an example of the phosphorus injection condition, the phosphorus 20 is about 5.0 × 10 at an acceleration voltage of 30 keV.
The concentration was 13 / cm 2 .
【0018】前記各トランジスタ12および13への前
記燐20の注入後、ソース・ドレインのための砒素21
(同図(f)参照)が、第1のイオンとして前記各トラ
ンジスタ12および13のためのゲート14とサイドウ
ォール19とをマスクとして、前記各トランジスタ12
および13に、イオン注入法により、同時に注入され
る。注入条件の一例として、前記砒素21(図1(f)
参照)が、50keVの加速電圧で、約5.0×1015
個/cm2の濃度で注入された。After implanting the phosphorus 20 into each of the transistors 12 and 13, arsenic 21 for source / drain is formed.
(Refer to FIG. 6F) shows the transistor 12 as a first ion using the gate 14 and the sidewall 19 for the transistors 12 and 13 as a mask.
And 13 are simultaneously implanted by the ion implantation method. As an example of implantation conditions, the arsenic 21 (see FIG. 1 (f)
Is about 5.0 × 10 15 at an acceleration voltage of 50 keV.
It was injected at a concentration of pcs / cm 2 .
【0019】その後、前記半導体基板11の活性領域に
導入された各不純物の活性化を図るために、前記半導体
基板11の各不純物導入領域が一括的な加熱処理を受け
る。この加熱処理により、前記各トランジスタ12およ
び13に導入された不純物17、18、20および21
がそれぞれ活性化されることから、図1(f)に示され
ているように、前記不純物21により第1の不純物区域
21が形成され、前記不純物21の拡散係数よりも大き
い拡散係数を有し、かつ第2のイオンとして注入された
前記不純物20により第2の不純物区域22が形成さ
れ、前記不純物17により第3の不純物区域23が形成
され、前記不純物18により前記第1の不純物区域21
の伸長部24が形成される。Then, in order to activate each impurity introduced into the active region of the semiconductor substrate 11, each impurity introduced region of the semiconductor substrate 11 is subjected to a collective heat treatment. Due to this heat treatment, the impurities 17, 18, 20 and 21 introduced into the transistors 12 and 13 are introduced.
Therefore, as shown in FIG. 1F, the impurity 21 forms the first impurity region 21 and has a diffusion coefficient larger than that of the impurity 21. The impurity 20 implanted as the second ion forms a second impurity area 22, the impurity 17 forms a third impurity area 23, and the impurity 18 forms the first impurity area 21.
The extended portion 24 is formed.
【0020】各トランジスタ12および13の砒素21
により形成された一対の第1の不純物区域21は、従来
よく知られたソース及びドレインとして機能する。低電
圧トランジスタ12のソース・ドレインに関連して、前
記砒素18により形成された一対の前記伸長部24は、
ドレイン電流の流量の増大を図る作用をなす。Arsenic 21 of each transistor 12 and 13
The pair of first impurity regions 21 formed by the above functions as a well-known source and drain. In relation to the source / drain of the low voltage transistor 12, the pair of extension portions 24 formed by the arsenic 18 are
This serves to increase the flow rate of the drain current.
【0021】高電圧トランジスタ13の燐20により形
成される一対の第2の不純物区域22は、前記した熱処
理での燐20の熱拡散により、相互に相近づく方向へ充
分に伸長することから、第2の不純物区域22により、
ソースおよびドレイン間の電界が緩和され、これにより
ホットキャリア効果を抑制することができる。Since the pair of second impurity regions 22 formed by the phosphorus 20 of the high voltage transistor 13 are sufficiently extended in the directions close to each other due to the thermal diffusion of the phosphorus 20 in the heat treatment described above, By the impurity region 22 of 2,
The electric field between the source and drain is relaxed, and the hot carrier effect can be suppressed.
【0022】他方、低電圧トランジスタ12の燐20に
より形成される一対の第2の不純物区域22は、前記し
たように、該区域を規定する燐20の導入領域がこれと
反対の導電型を示すホウ素17で取り囲まれている。そ
のため、燐20の導入領域のうちの互いに向き合う側面
は、これを覆うホウ素17により、前記した熱処理時の
互いに近づく方向への熱拡散が規制される。その結果、
低電圧トランジスタ12では、実行チャネル長の短縮化
が防止され、これにより短チャネル効果が防止されるこ
とから、この短チャネル効果によるゲート電圧の閾値の
低下が防止される。更に、低電圧トランジスタ12で
は、燐20により形成される一対の第2の不純物区域2
2が、ホウ素17により、相近づく方向への伸長を規制
されていることから、前記伸長部24によるドレイン電
流の流量の増大効果が、前記不純物区域22により、損
なわれることはない。On the other hand, the pair of second impurity regions 22 formed by the phosphorus 20 of the low voltage transistor 12 have the conductivity type opposite to that of the introduction region of the phosphorus 20 defining the regions as described above. Surrounded by boron 17. Therefore, the side surfaces facing each other of the introduction region of the phosphorus 20 are regulated by the boron 17 covering the side surfaces so that the heat diffusion in the directions approaching each other at the time of the heat treatment is performed. as a result,
In the low-voltage transistor 12, the execution channel length is prevented from being shortened, and thus the short channel effect is prevented, so that the threshold value of the gate voltage is prevented from lowering due to the short channel effect. Further, in the low voltage transistor 12, the pair of second impurity regions 2 formed by the phosphorus 20 is formed.
Since the boron 2 is restricted from extending in the direction toward each other by the boron 17, the effect of increasing the flow rate of the drain current by the extending portion 24 is not impaired by the impurity region 22.
【0023】また、低電圧トランジスタ12では、前記
第3の不純物区域23は、前記一対の第2の不純物区域
22の互いに向き合う側面に連なって伸びる下面を覆う
ことから、前記第2の不純物区域22が前記半導体基板
11の深い部位に形成されることを防ぎ、これにより、
より効果的に短チャネル効果を抑制する。In the low-voltage transistor 12, the third impurity region 23 covers the lower surfaces of the pair of second impurity regions 22 extending continuously from the facing side surfaces of the second impurity region 22. Are prevented from being formed in a deep portion of the semiconductor substrate 11, and
More effectively suppress the short channel effect.
【0024】従って、本発明に係る前記した製造方法に
よれば、前記低電圧トランジスタ12のドレイン電流の
流量の増大を図りかつその短チャネル効果の発生を抑制
し、高電圧トランジスタ13でのホットキャリア効果の
発生を抑制することができることから、両トランジスタ
12および13のそれぞれの電気特性を犠牲にすること
なく、それぞれに優れた電気特性を示すトランジスタ1
2および13を含む半導体装置10をマスク処理工程の
増加を招くことなく効率的に形成することができる。Therefore, according to the above-described manufacturing method of the present invention, it is possible to increase the flow rate of the drain current of the low-voltage transistor 12 and suppress the occurrence of the short channel effect thereof, and to prevent hot carriers in the high-voltage transistor 13. Since the generation of the effect can be suppressed, the transistor 1 that exhibits excellent electrical characteristics without sacrificing the electrical characteristics of the transistors 12 and 13 is provided.
The semiconductor device 10 including 2 and 13 can be efficiently formed without increasing the number of mask processing steps.
【0025】〈具体例2〉図1に示した具体例1では、
低電圧トランジスタ12の第2の不純物区域22の側面
および底面が第3の不純物区域23で覆われた例を示し
た。この例に代えて、図2に示すように、低電圧トラン
ジスタ12の第2の不純物区域22の側面のみを第3の
不純物区域23で覆うことができる。具体例2に示した
3の不純物区域23のための不純物は、斜め方向からの
イオン注入法により導入される。<Specific Example 2> In the specific example 1 shown in FIG.
The example in which the side surface and the bottom surface of the second impurity region 22 of the low-voltage transistor 12 are covered with the third impurity region 23 is shown. As an alternative to this example, as shown in FIG. 2, only the side surface of the second impurity region 22 of the low-voltage transistor 12 can be covered with the third impurity region 23. The impurities for the impurity regions 23 of 3 shown in the specific example 2 are introduced by the ion implantation method from the oblique direction.
【0026】前記第3の不純物区域23のための不純物
の導入方法以外は、具体例1と同じであり、具体例2の
半導体装置10が含む低電圧トランジスタ12は、具体
例1と同様に半導体基板11上に低電圧トランジスタ1
2のためのゲート絶縁膜15およびゲート電極16を有
するゲート14と、サイドウォール19と、伸長部24
を有する第1の不純物区域21と、第2の不純物区域2
2と、第3の不純物区域23とを備える。図2では、図
面の簡素化のために、高電圧トランジスタが省略されて
いるが、この高電圧トランジスタは、図1に示した高電
圧トランジスタ13と同一の構成を有する。The low voltage transistor 12 included in the semiconductor device 10 of the second specific example is the same as that of the first specific example except that the impurity is introduced for the third impurity section 23. Low voltage transistor 1 on substrate 11
2, a gate 14 having a gate insulating film 15 and a gate electrode 16 for 2, a sidewall 19, and an extension 24.
A first impurity region 21 having a
2 and a third impurity zone 23. Although the high voltage transistor is omitted in FIG. 2 for simplification of the drawing, this high voltage transistor has the same configuration as the high voltage transistor 13 shown in FIG.
【0027】前記低電圧トランジスタ12に設けられる
第3の不純物区域23のための不純物は、前記ゲート1
4の両側で前記基板11上方から互いに相近づく斜め方
向へ角度的に注入される。この斜めイオン注入法により
導入される第3の不純物区域23のための不純物は、具
体例1の前記第3の不純物区域23の不純物よりも、相
互に近づく方向に張り出すように導入される。The impurities for the third impurity region 23 provided in the low voltage transistor 12 are the gate 1
4 on both sides of the substrate 11 from the upper side of the substrate 11 in an oblique direction approaching each other. The impurities for the third impurity region 23 introduced by this oblique ion implantation method are introduced so as to project in a direction closer to each other than the impurities in the third impurity region 23 of the first specific example.
【0028】そのため、具体例2に示した例では、前記
半導体基板11に対してほぼ垂直にイオン注入法を施さ
れる具体例1に比較して、第3の不純物区域23を相互
に近づく方向へ大きく張り出すように形成することがで
きる。前記第3の不純物区域23のための不純物を斜め
イオン注入法により導入することで、具体例1における
と同様に、高電圧トランジスタの電気特性を犠牲にする
ことなく、第2の不純物区域22の熱処理拡散による実
行チャネル長の短縮化を一層確実に防止することがで
き、低電圧トランジスタ12のゲート電圧の閾値の低下
を一層確実に防止することができる。Therefore, in the example shown in the second specific example, compared to the first specific example in which the ion implantation method is performed almost perpendicularly to the semiconductor substrate 11, the third impurity regions 23 are moved toward each other. It can be formed so as to greatly overhang. By introducing the impurities for the third impurity region 23 by the oblique ion implantation method, as in Example 1, the second impurity region 22 of the second impurity region 22 can be formed without sacrificing the electrical characteristics of the high voltage transistor. It is possible to more reliably prevent the execution channel length from being shortened due to heat treatment diffusion, and it is possible to more reliably prevent the threshold voltage of the low-voltage transistor 12 from lowering.
【0029】前記したところでは、p型の導電型を示す
半導体基板に、n型チャネルの半導体装置を形成する形
成方法について述べたが、これに代えて、n型の導電型
を示す半導体基板に、p型チャネルの半導体装置を、前
記したと同様に形成することができる。Although the method of forming the n-type channel semiconductor device on the semiconductor substrate showing the p-type conductivity type has been described above, instead of this, a semiconductor substrate showing the n-type conductivity type is used. , P-channel semiconductor devices can be formed in the same manner as described above.
【0030】また、前記したところでは、順に第3の不
純物区域のための不純物、伸長部のための不純物、第2
の不純物区域のための不純物および第1の不純物区域の
ための不純物を導入後、加熱処理により一括的に各不純
物の活性化を図り半導体装置を形成する方法について述
べたが、これに代えて、各不純物の導入順序および活性
化のための加熱処理の順序などを適宜変更して半導体装
置を形成することもできるが、第2の不純物区域のため
の不純物の加熱処理に先立って、第3の不純物区域のた
めの不純物を所定箇所に導入することを遵守しなければ
ならない。In the above description, the impurities for the third impurity region, the impurities for the extension part, the second impurity,
The method for forming the semiconductor device by collectively activating the impurities by heat treatment after introducing the impurities for the impurity areas and the impurities for the first impurity areas has been described. Although the semiconductor device can be formed by appropriately changing the order of introducing each impurity and the order of heat treatment for activation, the third heat treatment is performed before the heat treatment of impurities for the second impurity region. The introduction of impurities for the impurity zone in place must be observed.
【0031】[0031]
【発明の効果】本発明に係る半導体装置の製造方法で
は、前記したように、低電圧半導体素子および高電圧半
導体素子のためのそれぞれの一対の不純物領域の形成に
際し、低電圧半導体素子における第1の不純物区域にお
ける不純物濃度よりも低い不純物濃度の第2の不純物区
域での熱拡散が、該不純物区域と逆の導電型を示す第3
の不純物区域により抑制されることから、たとえ前記第
2の不純物区域のための不純物注入が高電圧半導体素子
の特性に適するように設定されていても、前記した第3
の不純物区域による拡散防止効果により、低電圧半導体
素子の電気特性が損なわれることはない。As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when forming the pair of impurity regions for the low-voltage semiconductor element and the high-voltage semiconductor element, the first low-voltage semiconductor element is formed. Thermal diffusion in the second impurity region having an impurity concentration lower than that of the impurity region of the third impurity region has a conductivity type opposite to that of the third impurity region.
Of the third impurity region, even if the impurity implantation for the second impurity region is set to suit the characteristics of the high-voltage semiconductor device.
Due to the diffusion prevention effect of the impurity region, the electrical characteristics of the low-voltage semiconductor element are not impaired.
【0032】従って、本発明に係る前記製造方法によれ
ば、単一半導体基板上に、前記低電圧半導体素子および
高電圧半導体素子いずれも性能の低下を招くことのない
各半導体素子を効率的に形成することが可能になる。Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, each semiconductor element can be efficiently provided on a single semiconductor substrate without causing deterioration in performance of either the low-voltage semiconductor element or the high-voltage semiconductor element. Can be formed.
【0033】また、本発明に係る前記方法により形成さ
れた前記半導体装置によれば、前記低電圧半導体素子に
おける第1の不純物区域の伸長部により該低電圧半導体
素子のドレイン電流の増大を図ることができ、また第3
の不純物区域により第2の不純物区域の不要な拡散が防
止されることから、この不要な拡散による短チャネル効
果の発生を抑制することができ、他方、高電圧半導体素
子における第2の不純物区域を該高電圧半導体素子にお
ける電界緩和を図るに最適に設定されることから、高電
圧半導体素子における第2の不純物区域での電界緩和作
用により、ホットエレクトロンの発生を効果的に抑制す
ることができ、このホットエレクトロンの発生による電
気特性の劣化を防止することができる。Further, according to the semiconductor device formed by the method according to the present invention, the drain current of the low-voltage semiconductor element can be increased by the extension of the first impurity region in the low-voltage semiconductor element. And the third
Since the impurity region of the second impurity region prevents unnecessary diffusion of the second impurity region, it is possible to suppress the occurrence of a short channel effect due to this unnecessary diffusion, while the second impurity region of the high voltage semiconductor device is Since the optimum setting is made to alleviate the electric field in the high-voltage semiconductor element, it is possible to effectively suppress the generation of hot electrons by the electric field alleviating action in the second impurity region of the high-voltage semiconductor element, It is possible to prevent the deterioration of electrical characteristics due to the generation of hot electrons.
【図1】本発明に係る半導体装置の製造方法を示す工程
図である。FIG. 1 is a process drawing showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図2】本発明に係る製造方法により製造した他の半導
体装置を部分的に示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view partially showing another semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to the present invention.
10 半導体装置 11 半導体基板 12 低電圧トランジスタ 13 高電圧トランジスタ 14 ゲート 15 ゲート絶縁膜 16 ゲート電極 17 ホウ素が導入された区域 18 砒素が導入された区域 19 サイドウォール 20 燐が導入された区域 21 第1の不純物区域 22 第2の不純物区域 23 第3の不純物区域 24 伸長部 10 Semiconductor device 11 Semiconductor substrate 12 Low voltage transistor 13 High voltage transistor 14 gates 15 Gate insulation film 16 gate electrode 17 Areas where boron is introduced 18 Area where arsenic is introduced 19 Sidewall 20 Area where phosphorus is introduced 21 First Impurity Zone 22 Second Impurity Zone 23 Third Impurity Zone 24 Extension
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F048 AC01 BA01 BB03 BC05 BC06 BC18 BD04 BG12 DA23 5F140 AA06 AA21 AB01 BA01 BF01 BF11 BG08 BH13 BH14 BH15 BH36 BK02 BK10 BK21 CB01 CF00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F term (reference) 5F048 AC01 BA01 BB03 BC05 BC06 BC18 BD04 BG12 DA23 5F140 AA06 AA21 AB01 BA01 BF01 BF11 BG08 BH13 BH14 BH15 BH36 BK02 BK10 BK21 CB01 CF00
Claims (6)
成領域とを有する第1導電型の半導体基板の前記第1の
素子形成領域上および前記第2の素子形成領域上にそれ
ぞれ第1の導電体パターンおよび第2の導電体パターン
をそれぞれ形成する工程と、 前記第2の素子形成領域上にマスク層を形成し、このマ
スク層および前記第1の導電体パターンをマスクにして
前記第1の素子形成領域に第1導電型のイオンを導入す
る工程と、 前記第1および第2の導電体パターンにサイドウォール
を形成する工程と、 前記第1および第2の導電体パターンおよび前記サイド
ウォールをマスクにして前記第1および第2の素子形成
領域に第2導電型の第1のイオンと、第2導電型であ
り、かつ、前記第1のイオンよりも拡散係数の大きい第
2のイオンとを導入する工程と、 前記第1のイオンと前記第2のイオンとを熱拡散させる
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A first conductivity type semiconductor substrate having a first element formation region and a second element formation region is provided with a first element formation region and a second element formation region, respectively. Forming a conductor pattern and a second conductor pattern, respectively, and forming a mask layer on the second element forming region, and using the mask layer and the first conductor pattern as a mask, A step of introducing ions of a first conductivity type into the first element formation region; a step of forming a sidewall on the first and second conductor patterns; a step of forming the first and second conductor patterns and the side; With the wall as a mask, first ions of the second conductivity type and second ions of the second conductivity type and having a diffusion coefficient larger than that of the first ions are formed in the first and second element formation regions. With ion A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of introducing; and a step of thermally diffusing the first ions and the second ions.
おいて、前記第1の素子形成領域と前記第2の素子形成
領域とは、絶縁膜により互いに電気的に分離されている
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first element formation region and the second element formation region are electrically separated from each other by an insulating film. Of manufacturing a semiconductor device.
おいて、さらに、前記マスク層および前記第1の導電対
パターンをマスクにして前記第1の素子形成領域に第2
導電型のイオンを導入する工程を含むことを特徴とする
半導体装置の製造方法。3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a second layer in the first element formation region using the mask layer and the first conductive pair pattern as a mask.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of introducing conductive type ions.
おいて、前記第1の導電体パターンは、第1のトランジ
スタのゲート電極に用いられ、前記第2の導電体パター
ンは、第2のトランジスタのゲート電極に用いられ、前
記第1のトランジスタのゲート長は、前記第2のトラン
ジスタのゲート長よりも短いことを特徴とする半導体装
置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductor pattern is used for a gate electrode of a first transistor, and the second conductor pattern is a second transistor. Used for the gate electrode of the first transistor, wherein the gate length of the first transistor is shorter than the gate length of the second transistor.
おいて、前記第1導電型のイオンは、前記半導体基板の
表面に対して所定の傾きをもって導入することにより、
前記導電体パターン下に導入されることを特徴とする半
導体装置の製造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the ions of the first conductivity type are introduced with a predetermined inclination with respect to the surface of the semiconductor substrate,
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the semiconductor device is introduced under the conductor pattern.
おいて、さらに、前記第2の素子領域上に形成されたマ
スク層および前記第1の導電体パターンをマスクにして
前記第1の素子形成領域における前記半導体基板表面近
傍に第2導電型のイオンを導入する工程を含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising forming the first element using the mask layer and the first conductor pattern formed on the second element region as a mask. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of introducing ions of the second conductivity type into a region near the surface of the semiconductor substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003022903A JP2003249568A (en) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Semiconductor device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2001205529A Division JP3426587B2 (en) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2003249568A true JP2003249568A (en) | 2003-09-05 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011077606A1 (en) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | パナソニック株式会社 | Semiconductor device and process for manufacture thereof |
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2003
- 2003-01-31 JP JP2003022903A patent/JP2003249568A/en active Pending
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| WO2011077606A1 (en) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | パナソニック株式会社 | Semiconductor device and process for manufacture thereof |
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