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JP2012039044A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2012039044A
JP2012039044A JP2010180592A JP2010180592A JP2012039044A JP 2012039044 A JP2012039044 A JP 2012039044A JP 2010180592 A JP2010180592 A JP 2010180592A JP 2010180592 A JP2010180592 A JP 2010180592A JP 2012039044 A JP2012039044 A JP 2012039044A
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Japan
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insulating film
semiconductor device
gate insulating
effect transistor
field effect
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Application number
JP2010180592A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsuhiro Suzuki
淳弘 鈴木
Takanori Eto
隆則 江藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

【課題】本発明は、素子面積を縮小可能で高耐圧なMOS型電界効果トランジスタを備える半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】
本実施形態の半導体装置100は、半導体基板10と、半導体基板10に設けられた素子分離領域14a,14bと、隣接する素子分離領域で区画された素子領域上に半導体基板10上に設けられたゲート絶縁膜12と、ゲート絶縁膜12上に設けられたゲート電極13と、ゲート電極13の直下近傍の素子領域表面に設けられたソース・ドレイン拡散領域11a,11bと、前記ソース・ドレイン拡散領域11a,11b上に設けられたコンタクトプラグ15a,15bとを備え、ゲート絶縁膜12のドレイン側の膜厚は、ゲート絶縁膜12のソース側の膜厚より厚いことを特徴とする。
【選択図】図1
The present invention provides a semiconductor device including a MOS field effect transistor having a high withstand voltage capable of reducing the element area and a method for manufacturing the same.
[Solution]
The semiconductor device 100 according to the present embodiment is provided on the semiconductor substrate 10 on the semiconductor substrate 10, the element isolation regions 14 a and 14 b provided on the semiconductor substrate 10, and the element region partitioned by the adjacent element isolation regions. A gate insulating film 12; a gate electrode 13 provided on the gate insulating film 12; source / drain diffusion regions 11a and 11b provided on a surface of an element region immediately below the gate electrode 13; and the source / drain diffusion regions. Contact plugs 15a and 15b provided on 11a and 11b, and the thickness of the gate insulating film 12 on the drain side is larger than the thickness of the gate insulating film 12 on the source side.
[Selection] Figure 1

Description

本発明の実施形態は、半導体装置、例えば高耐圧なMOS型電界効果トランジスタを備える半導体装置及びその製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device, for example, a semiconductor device including a high breakdown voltage MOS field effect transistor and a method for manufacturing the same.

半導体装置、例えばNAND型フラッシュメモリは、読み出しモードで動作する低耐圧なMOS型電界効果トランジスタと、プログラム及び消去モードで動作する高耐圧なMOS型電界効果トランジスタを備える。   A semiconductor device, such as a NAND flash memory, includes a low breakdown voltage MOS field effect transistor that operates in a read mode and a high breakdown voltage MOS field effect transistor that operates in a program and erase mode.

この高耐圧なMOS型電界効果トランジスタは、低耐圧なMOS型電界効果トランジスタに比べて高電圧で駆動される。したがって、高耐圧なMOS型電界効果トランジスタは低耐圧なMOS型電界効果トランジスタと相違に設計され、例えば高耐圧なMOS型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は低耐圧なMOS型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜より厚膜で形成される。   The high breakdown voltage MOS field effect transistor is driven at a higher voltage than the low breakdown voltage MOS field effect transistor. Accordingly, the high breakdown voltage MOS field effect transistor is designed differently from the low breakdown voltage MOS field effect transistor. For example, the gate insulation film of the high breakdown voltage MOS field effect transistor is the gate insulation of the low breakdown voltage MOS field effect transistor. It is formed thicker than the film.

米国特許出願公開第2006/0138549号明細書US Patent Application Publication No. 2006/0138549

本発明は、素子面積を縮小可能で高耐圧なMOS型電界効果トランジスタを備える半導体装置及びその製造方法を提供する。   The present invention provides a semiconductor device including a high-breakdown-voltage MOS field effect transistor capable of reducing the element area and a method for manufacturing the same.

本実施形態によれば、半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板に設けられた素子分離領域と、隣接する前記素子分離領域で区画された素子領域上に設けられたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極と、前記ゲート電極の直下近傍の前記素子領域表面に設けられたソース・ドレイン拡散領域と、前記ソース・ドレイン拡散領域上に設けられたコンタクトプラグとを備え、前記ゲート絶縁膜のドレイン側の膜厚は、前記ゲート絶縁膜のソース側の膜厚より厚いことを特徴とする。   According to this embodiment, a semiconductor device includes a semiconductor substrate, an element isolation region provided in the semiconductor substrate, a gate insulating film provided on an element region partitioned by the adjacent element isolation region, A gate electrode provided on the gate insulating film; a source / drain diffusion region provided on the surface of the element region near the gate electrode; and a contact plug provided on the source / drain diffusion region. The film thickness on the drain side of the gate insulating film is thicker than the film thickness on the source side of the gate insulating film.

本実施形態によれば、半導体装置の製造方法は、(a)半導体基板上全面に形成され、一部に隆起した部分を有する絶縁膜を形成する工程と、(b)前記絶縁膜上に導電膜を形成する工程と、(c)前記導電膜上方にレジストを、前記隆起した部分の一部と前記絶縁膜から前記隆起した部分を除いた部分の一部とを跨ぐように被覆する工程と、(d)前記レジストを用いて前記導電膜を除去し、ゲート電極を形成する工程と、(e)前記隆起した部分のうち、前記隆起した部分上にゲート電極が形成されない部分の前記絶縁膜を除去する工程と、
(f)前記ゲート電極の直下近傍の前記半導体基板表面にソース・ドレイン拡散領域を形成する工程とを備えることを特徴とする。
According to the present embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device includes: (a) a step of forming an insulating film formed on the entire surface of a semiconductor substrate and having a partially raised portion; and (b) a conductive material on the insulating film. A step of forming a film; and (c) a step of covering a resist above the conductive film so as to straddle a part of the raised portion and a part of the insulating film excluding the raised portion. (D) removing the conductive film using the resist to form a gate electrode; and (e) a portion of the raised portion where the gate electrode is not formed on the raised portion. Removing the
And (f) forming a source / drain diffusion region on the surface of the semiconductor substrate in the vicinity immediately below the gate electrode.

本実施形態におけるMOS型電界効果トランジスタの断面図。Sectional drawing of the MOS field effect transistor in this embodiment. 本実施形態の変形例1におけるMOS型電界効果トランジスタの断面図。Sectional drawing of the MOS type field effect transistor in the modification 1 of this embodiment. 本実施形態における半導体装置の製造方法の工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the process of the manufacturing method of the semiconductor device in this embodiment. 本実施形態における半導体装置の製造方法の工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the process of the manufacturing method of the semiconductor device in this embodiment. 本実施形態における半導体装置の製造方法の工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the process of the manufacturing method of the semiconductor device in this embodiment. 本実施形態の変形例2における半導体装置の製造方法の工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the process of the manufacturing method of the semiconductor device in the modification 2 of this embodiment.

以下、本実施形態の一態様について、図面を参照しながら説明する。なお、説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。   Hereinafter, one aspect of the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the description, common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

(実施形態)
[半導体装置の構成]
本実施形態の半導体装置の構成を図1の断面図を用いて説明する。
(Embodiment)
[Configuration of semiconductor device]
The configuration of the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to the cross-sectional view of FIG.

図1に示すように、本実施形態の半導体装置100は、半導体基板10と、半導体基板10表面に設けられたソース・ドレイン拡散領域11a,11bと、半導体基板10上に設けられたゲート絶縁膜12と、ゲート絶縁膜12上に設けられたゲート電極13と、素子分離領域14a,14bと、ソース・ドレイン拡散領域11a,11b上に設けられたコンタクトプラグ16a,16bとを備える。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device 100 of this embodiment includes a semiconductor substrate 10, source / drain diffusion regions 11 a and 11 b provided on the surface of the semiconductor substrate 10, and a gate insulating film provided on the semiconductor substrate 10. 12, a gate electrode 13 provided on the gate insulating film 12, element isolation regions 14 a and 14 b, and contact plugs 16 a and 16 b provided on the source / drain diffusion regions 11 a and 11 b.

本実施形態の半導体装置100におけるMOS型電界効果トランジスタは、半導体基板10に形成された素子分離領域(例えば、STI(Shallow Trench Isolation)構造)14a,14bにより区画された素子領域上に所望のゲート絶縁膜12、ゲート電極13を順に積層し形成される。   The MOS field effect transistor in the semiconductor device 100 of this embodiment has a desired gate on an element region defined by element isolation regions (for example, STI (Shallow Trench Isolation) structures) 14a and 14b formed in the semiconductor substrate 10. The insulating film 12 and the gate electrode 13 are sequentially stacked.

図1に示すように、ゲート絶縁膜12のドレイン側の膜厚は、ゲート絶縁膜12のソース側の膜厚より厚く形成されている。図1に示すように、ゲート絶縁膜12は、ゲート絶縁膜12のソース側の端から略一定の膜厚(例えば6nm〜10nm)の第1の部分とゲート絶縁膜12のドレイン側の端から第1の部分よりも厚膜な(例えば20nm〜40nm)の第2の部分と、第1の部分と第2の部分の段差を接続する第3の部分を有する。つまり、第1の部分上面と第2の部分上面は平坦な形状であり、第1の部分上面は第2の部分上面よりも高い。   As shown in FIG. 1, the thickness of the gate insulating film 12 on the drain side is thicker than the thickness of the gate insulating film 12 on the source side. As shown in FIG. 1, the gate insulating film 12 includes a first portion having a substantially constant film thickness (for example, 6 nm to 10 nm) from the source side end of the gate insulating film 12 and a drain side end of the gate insulating film 12. The second portion is thicker than the first portion (for example, 20 nm to 40 nm), and the third portion connects the step between the first portion and the second portion. That is, the first partial upper surface and the second partial upper surface are flat, and the first partial upper surface is higher than the second partial upper surface.

ゲート電極13は、ゲート絶縁膜12上に略一定の膜厚で形成される。このため、図1に示すように、ゲート電極13はゲート絶縁膜12の第3の部分(段差)が反映された形状となる。   The gate electrode 13 is formed on the gate insulating film 12 with a substantially constant film thickness. For this reason, as shown in FIG. 1, the gate electrode 13 has a shape reflecting the third portion (step) of the gate insulating film 12.

本実施形態のソース・ドレイン拡散領域11a,11bは、図1に示すように、ゲート電極の13直下近傍の半導体基板10表面に形成され、DDD(Double Diffused Drain)構造を有する。なお、本実施形態では、このDDD構造に限定されることなく、例えばLDD(Lightly Doped Drain)構造、LDMOS(Lateral Double diffused MOS) 構造などに適用してもよい。   As shown in FIG. 1, the source / drain diffusion regions 11a and 11b of the present embodiment are formed on the surface of the semiconductor substrate 10 in the vicinity of the gate electrode 13 and have a DDD (Double Diffused Drain) structure. In this embodiment, the present invention is not limited to this DDD structure, and may be applied to, for example, an LDD (Lightly Doped Drain) structure, an LDMOS (Lateral Double diffused MOS) structure, or the like.

<変形例1>
本実施形態のゲート電極13は、ゲート絶縁膜12の第3の部分が反映された形状となるが、図2に示すように、本変形例1の半導体装置101として、ゲート電極15上面が平坦化された形状としてもよい。
<Modification 1>
The gate electrode 13 of the present embodiment has a shape reflecting the third portion of the gate insulating film 12, but as shown in FIG. 2, the upper surface of the gate electrode 15 is flat as the semiconductor device 101 of the first modification. It is good also as the shape made into.

本変形例1のMOS型電界効果トランジスタ上に形成される例えば絶縁膜には、ゲート絶縁膜12の段差(第3の部分)の形状が反映されない。このため、この絶縁膜に光リソグラフィ技術を用いて所望のパターンに形成する場合などに、リソグラフィのプロセスマージンが広くなる。   The shape of the step (third portion) of the gate insulating film 12 is not reflected in, for example, the insulating film formed on the MOS field effect transistor of the first modification. Therefore, the lithography process margin is widened when the insulating film is formed into a desired pattern using an optical lithography technique.

[半導体装置の製造方法]
本実施形態の半導体装置の製造方法として、前述した高耐圧なMOS型電界効果トランジスタと、低耐圧なMOS型電界効果トランジスタを同一の半導体基板上に形成する例を、図3乃至図5の断面図を用いて説明する。
[Method for Manufacturing Semiconductor Device]
As a method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment, an example in which the above-described high breakdown voltage MOS field effect transistor and low breakdown voltage MOS field effect transistor are formed on the same semiconductor substrate is shown in the cross-sectional view of FIGS. This will be described with reference to the drawings.

まず、図3(a)に示すように、半導体基板20a上に例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法で絶縁膜(以下、犠牲絶縁膜という;例えば、SiO)21aを形成する。犠牲絶縁膜21a上の全面にフォトレジスト22を塗布し、光リソグラフィ−技術により低耐圧なMOS型電界効果トランジスタの形成予定領域(図では、LV(Low Voltage)形成予定領域を示す)200、素子分離形成予定領域201の一部を覆うように所望のレジストパターンを形成する。つまり、フォトレジスト22は、素子分離形成予定領域201のうち、領域200側の一部を被覆する。 First, as shown in FIG. 3A, an insulating film (hereinafter referred to as a sacrificial insulating film; for example, SiO 2 ) 21a is formed on a semiconductor substrate 20a by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Photoresist 22 is applied over the entire surface of the sacrificial insulating film 21a, and a low breakdown voltage MOS type field effect transistor formation planned region (shown in the figure shows a LV (Low Voltage) formation planned region) 200 by an optical lithography technique. A desired resist pattern is formed so as to cover a part of the separation formation scheduled region 201. That is, the photoresist 22 covers part of the element isolation formation planned region 201 on the region 200 side.

ここで、低耐圧なMOS型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は、前述した高耐圧なMOS型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚より薄く、全面に6nm〜10nmの略一定な膜厚で形成される。   Here, the gate insulating film of the low breakdown voltage MOS field effect transistor is thinner than the gate insulating film of the high breakdown voltage MOS field effect transistor described above, and is formed with a substantially constant film thickness of 6 nm to 10 nm on the entire surface. Is done.

図3(b)に示すように、このフォトレジスト22をマスクとして、犠牲絶縁膜21a及び半導体基板20aの一部をドライエッチング(例えば、RIE(Reactive Ion Etching))により加工する。例えば、高耐圧なMOS型電界効果トランジスタの形成予定領域(図では、HV(High Voltage)形成予定領域を示す)202の表面が領域200の表面より30nm程度低い半導体基板20bを形成する。   As shown in FIG. 3B, the sacrificial insulating film 21a and a part of the semiconductor substrate 20a are processed by dry etching (for example, RIE (Reactive Ion Etching)) using the photoresist 22 as a mask. For example, a semiconductor substrate 20b is formed in which the surface of a region where a high breakdown voltage MOS field effect transistor is to be formed (shown in the drawing is a region for forming HV (High Voltage)) 202 is lower by about 30 nm than the surface of the region 200.

図3(c)に示すように、図3(b)の工程で残存したフォトレジスト22と犠牲絶縁膜21bを除去し、半導体基板20b上にCVD法で絶縁膜(以下、第1絶縁膜という)23を形成する。第1絶縁膜23の膜厚は、例えば35nmとする。   As shown in FIG. 3C, the photoresist 22 and the sacrificial insulating film 21b remaining in the step of FIG. 3B are removed, and an insulating film (hereinafter referred to as a first insulating film) is formed on the semiconductor substrate 20b by a CVD method. ) 23. The film thickness of the first insulating film 23 is, for example, 35 nm.

図3(d)に示すように、第1絶縁膜23上の全面にフォトレジストを塗布し、光リソグラフィ−技術により、領域202の一部を覆うように所望のレジストパターンのフォトレジスト25を形成する。例えば、図3(d)に示すように、フォトレジスト25が領域202と領域201を跨って形成される。   As shown in FIG. 3D, a photoresist is applied to the entire surface of the first insulating film 23, and a photoresist 25 having a desired resist pattern is formed so as to cover a part of the region 202 by photolithography. To do. For example, as shown in FIG. 3D, the photoresist 25 is formed across the region 202 and the region 201.

そして、このフォトレジスト25をマスクとして、半導体基板20b表面が露出するまで第1絶縁膜23をウエットエッチングにより加工する。その結果、図3(d)に示すように、ウエットエッチングによる加工後に、テーパー形状の第1絶縁膜24が形成される。   Then, using the photoresist 25 as a mask, the first insulating film 23 is processed by wet etching until the surface of the semiconductor substrate 20b is exposed. As a result, as shown in FIG. 3D, a tapered first insulating film 24 is formed after processing by wet etching.

図4(a)に示すように、図3(d)の工程で残存したフォトレジスト25を除去し、半導体基板20b及び第1絶縁膜24上に、第1絶縁膜24と同種の絶縁膜(以下、第2絶縁膜という)26をCVD法で形成する。第2絶縁膜26の膜厚は、第1絶縁膜24の膜厚より薄く、例えば6nm程度である。これにより、一部に隆起した部分を有する絶縁膜を形成できる。   As shown in FIG. 4A, the photoresist 25 remaining in the step of FIG. 3D is removed, and an insulating film of the same type as the first insulating film 24 (on the semiconductor substrate 20b and the first insulating film 24). (Hereinafter referred to as a second insulating film) 26 is formed by a CVD method. The film thickness of the second insulating film 26 is thinner than the film thickness of the first insulating film 24, and is about 6 nm, for example. As a result, an insulating film having a partially raised portion can be formed.

次に、第2絶縁膜26上に導電膜27aを形成する。この導電膜27aがゲート電極の役割を担う。そして、導電膜27a上の全面に絶縁膜(以下、第3絶縁膜という。例えば、SiN)28を形成する。   Next, a conductive film 27 a is formed on the second insulating film 26. The conductive film 27a serves as a gate electrode. Then, an insulating film (hereinafter referred to as a third insulating film; for example, SiN) 28 is formed on the entire surface of the conductive film 27a.

図4(b)に示すように、素子分離形成予定領域201に、素子分離領域29を形成する。   As shown in FIG. 4B, the element isolation region 29 is formed in the element isolation formation planned region 201.

図4(c)に示すように、第3絶縁膜28を除去し、導電膜27a及び素子分離領域29上に、第1絶縁膜24と同種の絶縁膜(以下、第4の絶縁膜という)30をCVD法で形成する。   As shown in FIG. 4C, the third insulating film 28 is removed, and the same type of insulating film as the first insulating film 24 (hereinafter referred to as a fourth insulating film) is formed on the conductive film 27a and the element isolation region 29. 30 is formed by a CVD method.

図4(d)に示すように、第4絶縁膜30上の全面にフォトレジスト(図示略)を塗布し、光リソグラフィ−技術により、領域202では、第1絶縁膜24と第2絶縁膜26が積層された厚膜の一部と第2絶縁膜26の一部とを跨ぐ範囲を被覆するように、所望のレジストパターンを形成する。例えば、図4(d)に示すように、フォトレジストが厚膜の一部と第2絶縁膜26の一部を跨って形成される。   As shown in FIG. 4D, a photoresist (not shown) is applied to the entire surface of the fourth insulating film 30, and in the region 202, the first insulating film 24 and the second insulating film 26 are applied by photolithography. A desired resist pattern is formed so as to cover a range across a part of the thick film laminated with a part of the second insulating film 26. For example, as shown in FIG. 4D, a photoresist is formed across a part of the thick film and a part of the second insulating film 26.

一方で、領域200では、光リソグラフィ技術により、低耐圧なMOS型電界効果トランジスタを形成するよう所望のレジストパターンを形成する。   On the other hand, in the region 200, a desired resist pattern is formed by photolithography to form a low breakdown voltage MOS field effect transistor.

この領域200,202のレジストパターンをマスクとして、半導体基板20cの表面が露出するまで、第4絶縁膜30、導電膜27a、第2絶縁膜26をドライエッチングにより加工する。これにより、ゲート電極27b,27cを形成する。   Using the resist patterns in the regions 200 and 202 as a mask, the fourth insulating film 30, the conductive film 27a, and the second insulating film 26 are processed by dry etching until the surface of the semiconductor substrate 20c is exposed. Thereby, gate electrodes 27b and 27c are formed.

次に、半導体基板20c、ゲート電極27b,27c、素子分離領域29、第1絶縁膜24上に、第1絶縁膜24と同種の絶縁膜(以下、第5絶縁膜という)31をCVD法により形成する。   Next, an insulating film 31 (hereinafter referred to as a fifth insulating film) 31 of the same type as the first insulating film 24 is formed on the semiconductor substrate 20c, the gate electrodes 27b and 27c, the element isolation region 29, and the first insulating film 24 by the CVD method. Form.

図5(a)に示すように、第5絶縁膜31上の全面にフォトレジストを塗布し、第1及び第2絶縁膜24,26のうち、高耐圧なMOS型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜として使用しない部分32を除去できるように所望のレジストパターンのフォトレジスト33を形成する。   As shown in FIG. 5A, a photoresist is applied to the entire surface of the fifth insulating film 31, and the gate insulating film of the MOS field effect transistor having a high breakdown voltage among the first and second insulating films 24 and 26. A photoresist 33 having a desired resist pattern is formed so that the unused portion 32 can be removed.

図5(b)に示すように、このフォトレジスト33をマスクとして、第5絶縁膜31、第1及び第2絶縁膜24,26及び素子分離領域29の一部を除去する。除去した後に、フォトレジスト33を除去する。これにより、ゲート絶縁膜を形成する。   As shown in FIG. 5B, the fifth insulating film 31, the first and second insulating films 24 and 26, and a part of the element isolation region 29 are removed using the photoresist 33 as a mask. After the removal, the photoresist 33 is removed. Thereby, a gate insulating film is formed.

なお、部分32の第1及び第2絶縁膜24,26と部分32上に形成された第5絶縁膜31のみを除去するレジストパターンを形成してもよい。   Note that a resist pattern for removing only the first and second insulating films 24 and 26 of the portion 32 and the fifth insulating film 31 formed on the portion 32 may be formed.

そして、図5(b)の工程で形成したゲート絶縁膜及びゲート電極27b,27cをマスクとしてイオン注入を行い、ソース・ドレイン領域を形成する。   Then, ion implantation is performed using the gate insulating film and gate electrodes 27b and 27c formed in the step of FIG. 5B as masks to form source / drain regions.

これにより、高耐圧なMOS型電界効果トランジスタと低耐圧なMOS型電界効果トランジスタを同一の半導体基板上に形成できる。   Thereby, a high breakdown voltage MOS field effect transistor and a low breakdown voltage MOS field effect transistor can be formed on the same semiconductor substrate.

なお、本実施形態の変形例として、例えば、第5絶縁膜31を除去し、第1絶縁膜24と同種の絶縁膜(以下、第6絶縁膜という)を塗布し、ゲート絶縁膜及びゲート電極27b,27cの側壁に側壁膜を形成してもよい。   As a modification of the present embodiment, for example, the fifth insulating film 31 is removed, and an insulating film of the same type as the first insulating film 24 (hereinafter referred to as a sixth insulating film) is applied, and the gate insulating film and the gate electrode are applied. Side wall films may be formed on the side walls of 27b and 27c.

また、高耐圧なMOS型電界効果トランジスタ上に絶縁膜(図示略)を形成し、この絶縁膜に前述した方法と同様に、コンタクトプラグ(図示略)を形成するための所望の開口(図示略)を形成し、コンタクトプラグに用いる材料を開口に埋め込み、コンタクトプラグを形成する。   Further, an insulating film (not shown) is formed on the high voltage MOS field effect transistor, and a desired opening (not shown) for forming a contact plug (not shown) is formed in this insulating film in the same manner as described above. And a material used for the contact plug is embedded in the opening to form the contact plug.

<変形例2>
次に、図2に示すようなゲート電極上面が平坦化されたMOS型電界効果トランジスタを有する半導体装置の製造方法を、図6を用いて説明する。
<Modification 2>
Next, a method of manufacturing a semiconductor device having a MOS field effect transistor having a planarized gate electrode upper surface as shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.

本変形例2の半導体装置の製造方法は、本実施形態の半導体装置の製造方法に対して、本実施形態の製造工程の図4(a)で、第2絶縁膜26上に導電膜27aを形成した後に、導電膜27a表面をCMP(Chemical Mechanical Polishing)で平坦化する工程と、導電膜27a表面の平坦化後に、第3絶縁膜28を形成し、形成後に、第3絶縁膜28表面をCMPで平坦化する工程と追加する点で相違し、その他の工程は、本実施形態と同様である。   The manufacturing method of the semiconductor device of Modification 2 is different from the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment in that a conductive film 27a is formed on the second insulating film 26 in FIG. 4A of the manufacturing process of this embodiment. After the formation, the surface of the conductive film 27a is planarized by CMP (Chemical Mechanical Polishing), and after the surface of the conductive film 27a is planarized, the third insulating film 28 is formed. This is different from the step of planarizing by CMP, and the other steps are the same as in this embodiment.

<変形例3>
本実施形態の半導体装置の製造方法では、テーパー形状の第1絶縁膜24を形成するのにウエットエッチングを用いたが、本変形例3のように、ドライエッチングを用いてもよい。
<Modification 3>
In the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment, wet etching is used to form the tapered first insulating film 24. However, dry etching may be used as in Modification 3.

これにより、半導体装置のゲート絶縁膜における第1の部分と第3の部分の境界をより明確にでき、より駆動電流の制御がしやすくなる。   Thereby, the boundary between the first portion and the third portion in the gate insulating film of the semiconductor device can be made clearer, and the drive current can be controlled more easily.

[実施形態の効果]
以上より、本実施形態では、素子面積を縮小可能で高耐圧なMOS型電界効果トランジスタを備える半導体装置及びその製造方法を提供する。以下、具体的に説明する。
[Effect of the embodiment]
As described above, the present embodiment provides a semiconductor device including a high-breakdown-voltage MOS field effect transistor capable of reducing the element area and a method for manufacturing the same. This will be specifically described below.

具体的には、本実施形態の半導体装置において、ゲート絶縁膜のドレイン側の膜厚は、ゲート絶縁膜のソース側の膜厚より厚く形成されている。   Specifically, in the semiconductor device of this embodiment, the film thickness on the drain side of the gate insulating film is formed thicker than the film thickness on the source side of the gate insulating film.

高電圧が印加されるドレイン側のゲート絶縁膜を厚くすることで、半導体装置のMOS型電界効果トランジスタを高耐圧にできる。一方で、ソース側のゲート絶縁膜をドレイン側に比べて薄くすることで、半導体装置のMOS型電界効果トランジスタの駆動電流を向上できる。例えば、ソース側のゲート絶縁膜を低耐圧なMOS型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜と同等の膜厚にした場合では、本実施形態のMOS型電界効果トランジスタは、低耐圧なMOS型電界効果トランジスタと同等の駆動電流により制御できる。   By increasing the thickness of the gate insulating film on the drain side to which a high voltage is applied, the MOS field effect transistor of the semiconductor device can have a high breakdown voltage. On the other hand, the drive current of the MOS field effect transistor of the semiconductor device can be improved by making the gate insulating film on the source side thinner than the drain side. For example, when the gate insulating film on the source side has the same thickness as the gate insulating film of a low breakdown voltage MOS field effect transistor, the MOS field effect transistor of this embodiment is a low breakdown voltage MOS field effect transistor. Can be controlled by a drive current equivalent to

その結果、本実施形態のMOS型電界効果トランジスタの動作速度を、低耐圧なMOS型電界効果トランジスタの動作速度に向上できる。   As a result, the operating speed of the MOS field effect transistor of the present embodiment can be improved to the operating speed of the low withstand voltage MOS field effect transistor.

また、本実施形態のMOS型電界効果トランジスタは、ソース側のゲート絶縁膜よりもドレイン側のゲート絶縁膜の膜厚を厚くすることで、高耐圧を確保する。このため、高耐圧なMOS型電界効果トランジスタの例である、低耐圧なMOS型電界効果トランジスタと同等な膜厚で一様に形成されたゲート酸化膜上にゲート電極が形成され、素子分離領域を跨いでドレイン拡散層が形成された電界効果トランジスタよりも、本実施形態のMOS型電界効果トランジスタは、素子面積を小さくできる。   In the MOS field effect transistor of this embodiment, a high breakdown voltage is ensured by making the thickness of the gate insulating film on the drain side thicker than that on the source side. For this reason, a gate electrode is formed on a gate oxide film uniformly formed with a film thickness equivalent to that of a low breakdown voltage MOS field effect transistor, which is an example of a high breakdown voltage MOS field effect transistor, and an element isolation region The MOS field effect transistor according to the present embodiment can reduce the element area as compared with the field effect transistor in which the drain diffusion layer is formed across the gate electrode.

高耐圧なMOS型電界効果トランジスタの例である、低耐圧なMOS型電界効果トランジスタと同等な膜厚で一様に形成されたゲート酸化膜上にゲート電極が形成され、素子分離領域を跨いでドレイン拡散層が形成された電界効果トランジスタであって、素子分離領域内を貫通してドレイン拡散層と電気的に接続されたコンタクトプラグを形成する場合よりも、本実施形態のMOS型電界効果トランジスタは、製造工程を削減できる。本実施形態では、素子分離領域内に貫通孔を形成する工程が必要ないためである。   A gate electrode is formed on a gate oxide film uniformly formed with a film thickness equivalent to that of a low breakdown voltage MOS field effect transistor, which is an example of a high breakdown voltage MOS field effect transistor, and straddles the element isolation region. It is a field effect transistor in which a drain diffusion layer is formed, and the MOS type field effect transistor of this embodiment is more than a case where a contact plug that penetrates the element isolation region and is electrically connected to the drain diffusion layer is formed. Can reduce the manufacturing process. This is because in the present embodiment, a process of forming a through hole in the element isolation region is not necessary.

さらに、本実施形態のMOS型電界効果トランジスタは、低耐圧にも高耐圧にも対応可能なMOS型電界効果トランジスタである。したがって、低耐圧なMOS型電界効果トランジスタと高耐圧なMOS型電界効果トランジスタをそれぞれ別々に形成する代わりに、本実施形態のMOS型電界効果トランジスタを形成してもよい。この場合、本実施形態のMOS型電界効果トランジスタの製造プロセスは、低耐圧なMOS型電界効果トランジスタと高耐圧なMOS型電界効果トランジスタをそれぞれ別々に形成する製造プロセスより短く、製造工程を削減できる。   Furthermore, the MOS field effect transistor of this embodiment is a MOS field effect transistor that can cope with both a low breakdown voltage and a high breakdown voltage. Therefore, the MOS field effect transistor of this embodiment may be formed instead of separately forming the low breakdown voltage MOS field effect transistor and the high breakdown voltage MOS field effect transistor. In this case, the manufacturing process of the MOS field effect transistor of this embodiment is shorter than the manufacturing process of separately forming the low breakdown voltage MOS field effect transistor and the high breakdown voltage MOS field effect transistor, and the manufacturing process can be reduced. .

本実施形態のMOS型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は、ゲート絶縁膜のソース側の端から略一定の膜厚を有する。この略一定の膜厚の部分の幅によって、本実施形態のMOS型電界効果トランジスタの駆動電流は変化する。したがって、この幅を制御することで、駆動電流を制御できる。   The gate insulating film of the MOS field effect transistor of this embodiment has a substantially constant film thickness from the source side end of the gate insulating film. The drive current of the MOS field effect transistor of this embodiment varies depending on the width of the portion having the substantially constant film thickness. Therefore, the drive current can be controlled by controlling this width.

なお、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be extracted as an invention.

10 20a 20b…半導体基板
11a 11b 36…ソース・ドレイン拡散領域
12 34 35…ゲート絶縁膜
13 15 27b 27c…ゲート電極
14a 14b…素子分離領域
16a 16b…コンタクトプラグ
21a 21b…犠牲絶縁膜
22 25 33…フォトレジスト
23 24…第1絶縁膜
26…第2絶縁膜
27a…導電膜
28…第3絶縁膜
29…素子分離領域
30…第4絶縁膜
31…第5絶縁膜
32…高耐圧なMOS型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜として使用しない部分
37…第6絶縁膜
100 101…半導体装置
200…LV形成予定領域
201…素子分離形成予定領域
202…HV形成予定領域
10 20a 20b ... Semiconductor substrate 11a 11b 36 ... Source / drain diffusion region 12 34 35 ... Gate insulating film 13 15 27b 27c ... Gate electrode 14a 14b ... Element isolation region 16a 16b ... Contact plug 21a 21b ... Sacrificial insulating film 22 25 33 ... Photoresist 23 24 ... 1st insulating film 26 ... 2nd insulating film 27a ... Conductive film 28 ... 3rd insulating film 29 ... Element isolation region 30 ... 4th insulating film 31 ... 5th insulating film 32 ... High voltage MOS type electric field Part 37 not used as gate insulating film of effect transistor ... Sixth insulating film 100 101 ... Semiconductor device 200 ... LV formation planned region 201 ... Element isolation formation planned region 202 ... HV formation planned region

Claims (5)

半導体基板と、
前記半導体基板に設けられた素子分離領域と、
隣接する前記素子分離領域で区画された素子領域上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極の直下近傍の前記素子領域表面に設けられたソース・ドレイン拡散領域と、
前記ソース・ドレイン拡散領域上に設けられたコンタクトプラグと
を備え、
前記ゲート絶縁膜のドレイン側の膜厚は、前記ゲート絶縁膜のソース側の膜厚より厚いことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
An element isolation region provided in the semiconductor substrate;
A gate insulating film provided on an element region partitioned by the adjacent element isolation region;
A gate electrode provided on the gate insulating film;
A source / drain diffusion region provided on the surface of the element region in the vicinity immediately below the gate electrode;
A contact plug provided on the source / drain diffusion region,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a thickness of the gate insulating film on the drain side is larger than a thickness of the gate insulating film on the source side.
前記ゲート絶縁膜は、前記ソース側の端から略一定の膜厚を有することを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate insulating film has a substantially constant thickness from an end on the source side. 前記ゲート絶縁膜は、
前記ソース側の端から略一定の膜厚を有する第1の部分と
前記第1の部分上面より上面が高く、前記ドレイン側の端から略一定の膜厚を有する第2の部分と
前記第1の部分と前記第2の部分を接続する第3の部分と
を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の半導体装置。
The gate insulating film is
The first portion having a substantially constant film thickness from the end on the source side and the second portion having an upper surface higher than the top surface of the first portion and the substantially constant film thickness from the end on the drain side The semiconductor device according to claim 1, further comprising a third portion that connects the second portion and the third portion.
(a)半導体基板上全面に形成され、一部に隆起した部分を有する絶縁膜を形成する工程と、
(b)前記絶縁膜上に導電膜を形成する工程と、
(c)前記導電膜上方にレジストを、前記隆起した部分の一部と前記絶縁膜から前記隆起した部分を除いた部分の一部とを跨ぐように被覆する工程と、
(d)前記レジストを用いて前記導電膜を除去し、ゲート電極を形成する工程と、
(e)前記隆起した部分のうち、前記隆起した部分上にゲート電極が形成されない部分の前記絶縁膜を除去する工程と、
(f)前記ゲート電極の直下近傍の前記半導体基板表面にソース・ドレイン拡散領域を形成する工程と
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(A) a step of forming an insulating film formed on the entire surface of the semiconductor substrate and having a partially raised portion;
(B) forming a conductive film on the insulating film;
(C) covering the resist over the conductive film so as to straddle a part of the raised part and a part of the insulating film excluding the raised part;
(D) removing the conductive film using the resist to form a gate electrode;
(E) removing the insulating film in a portion of the raised portion where a gate electrode is not formed on the raised portion;
(F) forming a source / drain diffusion region on the surface of the semiconductor substrate immediately under the gate electrode; and a method for manufacturing a semiconductor device.
前記(a)工程で、前記隆起した部分を形成するときに、ドライエッチングを用いることを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein dry etching is used when forming the raised portion in the step (a).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015204308A (en) * 2014-04-10 2015-11-16 旭化成エレクトロニクス株式会社 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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