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JP3347650B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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JP3347650B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP3347650B2
JP3347650B2 JP22862397A JP22862397A JP3347650B2 JP 3347650 B2 JP3347650 B2 JP 3347650B2 JP 22862397 A JP22862397 A JP 22862397A JP 22862397 A JP22862397 A JP 22862397A JP 3347650 B2 JP3347650 B2 JP 3347650B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、及び
その製造方法に関し、特に、低電圧動作が可能な半導体
集積回路、及びその使用方法並びに製造方法に適したM
OS型トランジスタ(則ち、MOSFET)、及びその
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor integrated circuit capable of operating at a low voltage, and an M method suitable for the method of use and the method of manufacture.
The present invention relates to an OS transistor (that is, a MOSFET) and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化(則ち、L
SI化)に伴い、低い駆動電圧で動作し、しかも消費電
力の少ない半導体装置の実現が望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, high integration of semiconductor devices (that is, L
With the development of SI, it is desired to realize a semiconductor device which operates at a low driving voltage and consumes less power.

【0003】しかしながら、低い駆動電圧で半導体装置
が動作するためには、半導体装置のチャネル領域をON
状態又はOFF状態するためのしきい値(則ち、thr
eshold電圧)Vthの低い半導体装置が必要である
が、通常の半導体装置では、しきい値Vthを低くした場
合、ゲート電圧を印加しないときにもソース−ドレイン
間にリーク電流が流れてしまうという技術的課題があっ
た。
However, in order for the semiconductor device to operate at a low drive voltage, the channel region of the semiconductor device must be turned on.
Threshold value (ie, thr
A semiconductor device having a low (e.g., threshold voltage) Vth is required, but in a normal semiconductor device, when the threshold value Vth is lowered, a leak current flows between the source and the drain even when no gate voltage is applied. There was a technical challenge.

【0004】このような技術的課題を解決することを目
的として、ゲート電極の下部のウェル領域の深さを浅く
してやり、半導体基板−ウェル領域間の逆バイアス容量
(単位は[C])とチャネル領域の空乏層容量(単位は
[C])を電気的に結合させ、ゲート電圧の印加に対し
てドレイン電流の高速応答特性を実現する従来技術が、
特開平5−21730号公報(発明の名称:半導体装置
およびその使用方法、出願人:株式会社東芝、出願日:
1991年7月15日、以降、第1従来技術と略す)又
はUSP5,489,795(発明の名称:SEMICONDUC
TOR INTEGRATEDCIRCUIT DEVICE HAVING DOUBLE WELL ST
RUCTURE、出願人:Kabushiki Kaisha Toshiba、出願
日:Oct. 4, 1994、以降、第2従来技術と略す)に開
示されている。
In order to solve such a technical problem, the depth of the well region below the gate electrode is reduced to reduce the reverse bias capacitance (unit: [C]) between the semiconductor substrate and the well region and the channel. The prior art for electrically coupling the depletion layer capacitance (unit: [C]) of the region and realizing a high-speed response characteristic of the drain current with respect to the application of the gate voltage,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-21730 (Title of Invention: Semiconductor device and method of using the same, Applicant: Toshiba Corporation, Filing date:
July 15, 1991, hereinafter abbreviated as the first prior art) or US Pat. No. 5,489,795 (Title of Invention: SEMICONDUC)
TOR INTEGRATEDCIRCUIT DEVICE HAVING DOUBLE WELL ST
RUCTURE, Applicant: Kabushiki Kaisha Toshiba, Filing date: Oct. 4, 1994, hereinafter abbreviated as the second prior art).

【0005】図12は、第1従来技術を半導体装置を説
明するための断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a semiconductor device according to the first prior art.

【0006】第1従来技術を半導体装置においては、半
導体基板5Aの表面領域に、この半導体基板5Aの表面
からの深さが1.5μm以下である拡散領域(則ち、ウ
ェル領域4A)が形成され、この拡散領域4A内にMO
Sトランジスタが設けられていた。
In the semiconductor device of the first prior art, a diffusion region (that is, a well region 4A) having a depth of 1.5 μm or less from the surface of the semiconductor substrate 5A is formed in a surface region of the semiconductor substrate 5A. The MO is formed in the diffusion region 4A.
An S transistor was provided.

【0007】このような構成を有するMOSトランジス
タにおいて、ウェル領域4Aの深さを浅くすることに依
り、半導体基板5A−ウェル領域4A間の逆バイアス容
量とチャネル領域の空乏層容量(ゲート電極1Aに印加
されるゲート電圧により制御可能な空乏層容量)とを電
気的に結合させていた。これに依り、ソース3A−ドレ
イン2A間を流れる大きなドレイン電流を得る技術が開
示されていた。
In the MOS transistor having such a configuration, by reducing the depth of well region 4A, the reverse bias capacitance between semiconductor substrate 5A and well region 4A and the depletion layer capacitance of the channel region (in the gate electrode 1A). (A depletion layer capacitance that can be controlled by an applied gate voltage). Based on this, a technique for obtaining a large drain current flowing between the source 3A and the drain 2A has been disclosed.

【0008】図13は、第2従来技術を半導体装置を説
明するための断面図である。
FIG. 13 is a sectional view for explaining a semiconductor device according to the second prior art.

【0009】第2従来技術を半導体装置においては、半
導体基板5Bの表面領域に、ウェル領域4Bが形成さ
れ、この拡散領域4B内にドレイン2B、ソース3B、
ゲート1Bを有するMOSトランジスタが設けられてい
た。
In the semiconductor device of the second prior art, a well region 4B is formed in a surface region of a semiconductor substrate 5B, and a drain 2B, a source 3B,
A MOS transistor having a gate 1B was provided.

【0010】このような構成を有するMOSトランジス
タにおいては、チャネル領域の下部のウェル領域4Bの
深さをソース3B及びドレイン2Bの下部のウェル領域
4Bの深さよりも浅く設定し、半導体基板5B−ウェル
領域4B間の逆バイアス容量とチャネル領域の空乏層容
量を電気的に結合させることに依り、ゲート電圧の印加
に対しドレイン電流の高速応答特性を実現する技術が開
示されていた。
In the MOS transistor having such a configuration, the depth of the well region 4B below the channel region is set to be smaller than the depth of the well region 4B below the source 3B and the drain 2B. A technique has been disclosed that realizes a high-speed response characteristic of a drain current with respect to application of a gate voltage by electrically coupling a reverse bias capacitance between the regions 4B and a depletion layer capacitance of a channel region.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな第1従来技術及び第2従来技術に開示されている何
れの半導体装置においても、ドレイン−半導体基板間の
距離が短いため、ゲート電極にゲート電圧が印加されて
いない場合であっても、ドレインに電圧を印加した状態
では半導体基板に電流が流れてしまうという技術的課題
があった。この結果、スタンバイ電流の増加を招いてし
まうという技術的課題があった。
However, in any of the semiconductor devices disclosed in the first prior art and the second prior art, the distance between the drain and the semiconductor substrate is short, so that the gate electrode is not connected to the gate electrode. Even when no voltage is applied, there is a technical problem that a current flows through the semiconductor substrate when a voltage is applied to the drain. As a result, there is a technical problem that the standby current is increased.

【0012】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題としており、特に、ウェル領域の導伝型
と反対の導伝型を有する反極性領域を、ウェル領域に囲
まれた状態でゲートチャネル領域の下方に設け、反極性
領域とウェル領域の接合によって生じる空乏層領域であ
る第2空乏層領域が、ゲート電極に印加されるゲート電
圧によって支配される第1空乏層領域と結合するチャネ
ル領域近傍に形成されるようにゲート電極に印加される
ゲート電圧を制御することに依り、ゲート電圧の印加に
対するドレイン電流の高速応答特性を実現することを課
題としている。
An object of the present invention is to solve such a conventional problem. In particular, an antipolar region having a conductivity type opposite to the conductivity type of a well region is surrounded by the well region. The second depletion layer region, which is provided below the gate channel region in a state and is a depletion layer region generated by the junction of the opposite polarity region and the well region, is connected to the first depletion layer region controlled by the gate voltage applied to the gate electrode. It is an object to realize a high-speed response characteristic of a drain current to the application of a gate voltage by controlling a gate voltage applied to a gate electrode so as to be formed near a channel region to be coupled.

【0013】更に、ドレイン−半導体基板間の距離が長
く保たれているデバイス構造とすることに依り、ゲート
電圧が印加され、ドレインに電圧が印加された状態であ
っても、リーク電流が半導体基板に流れてしまうことを
回避してスタンバイ電流を低く抑えることも課題として
いる。
Further, by adopting a device structure in which the distance between the drain and the semiconductor substrate is kept long, even if the gate voltage is applied and the voltage is applied to the drain, the leakage current is reduced. It is also an object to prevent the current from flowing to the device and to reduce the standby current.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、ゲート酸化膜18を形成する前に、チャネル領域ウ
ェル19を予め形成する工程と、 前記チャネル領域ウェ
ル19上に、ゲート酸化膜18を形成する工程と、 前記
ゲート酸化膜18上に、ゲート電極13を形成する工程
と、 前記ゲート電極13形成後に、前記ゲート電極13
が設けられている面に対して、前記チャネル領域ウェル
19がp型の場合はp型不純物を、前記チャネル領域ウ
ェル19がn型の場合はn型不純物を、斜めイオン注入
することによって、前記ウェル領域及び当該ウェル領域
に囲まれた状態でゲートチャネル領域の下方に設けら
れ、かつ、前記ウェル領域の導伝型と反対の導伝型を有
する反極性領域を形成する工程と ことを特徴とする半導
体装置の製造方法である。
According to the first aspect of the present invention , a channel region is formed before a gate oxide film is formed.
A step of previously forming an E le 19, the channel region weblog
On le 19, forming a gate oxide film 18, the
Step of forming gate electrode 13 on gate oxide film 18
And after the formation of the gate electrode 13, the gate electrode 13
The channel region well with respect to the surface provided with
When p is a p-type, a p-type impurity is added to the channel region.
If the well 19 is n-type, an n-type impurity is implanted obliquely.
The well region and the well region
Provided below the gate channel region in a state surrounded by
And a conduction type opposite to the conduction type of the well region.
Forming a semi -polar region that changes
It is a manufacturing method of a body device.

【0015】請求項2に記載の発明は、所定濃度を持つ
n型シリコン半導体領域上にフィールド酸化膜17を形
成する工程と、前工程の後に、p型不純物を所定加速エ
ネルギー及び所定イオン濃度でイオン注入を行なってp
のチャネル領域ウェル19を形成する工程と、前工程
の後に、ゲート酸化膜18を熱酸化処理により所定膜厚
だけ形成する工程と、n型ポリシリコン膜を所定膜厚だ
け成膜した後に、ゲート電極13の形状に応じてエッチ
ングして前記ゲート電極13を形成する工程と、前工程
の後に、n型不純物を所定加速エネルギー及び所定イオ
ン濃度でイオン注入を実行してソース領域152又はド
レイン領域154のn型低濃度不純物拡散領域を形成す
る工程と、前工程の後に、p型不純物を所定加速エネル
ギー及び所定イオン濃度で斜めイオン注入を行ってウェ
ル領域15、及び、当該ウェル領域15に囲まれた状態
でゲートチャネル領域の下方に設けられ、かつ、前記ウ
ェル領域15の導伝型と反 対の導伝型を有する反極性領
域156を形成する工程と、前工程の後に、高温CVD
酸化膜を所定膜厚だけ成膜した後に、エッチバック処理
を行ってサイドウォールを形成する工程と、前工程の後
に、n型不純物を所定加速エネルギー及び所定イオン濃
度でイオン注入を実行してソース領域152又はドレイ
ン領域154のn型高濃度不純物拡散領域を形成する工
程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法であ
る。
According to a second aspect of the present invention, a step of forming a field oxide film 17 on an n-type silicon semiconductor region having a predetermined concentration and, after a previous step, p-type impurities with a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration are performed. Perform ion implantation and p
Forming a switch Yaneru region well 19 of the mold, after the previous step, a gate oxide film 18 and forming a predetermined thickness by thermal oxidation treatment, after forming the n-type polysilicon film by a predetermined thickness and forming the gate electrode 13 is etched according to the shape of the gate electrode 13, after the previous steps, a source region 152 and the n-type impurity perform ion implantation at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration or forming an n-type low-concentration impurity diffusion region of the drain region 154, after the previous step, by performing oblique Me ion implantation of p-type impurity at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration weblog
Region 15 and a state surrounded by the well region 15
And provided below the gate channel region, and
Opposite polarity territory with E conductivity Den type Le region 15 and opposition conductive heat transfer-type
After forming the region 156 and after the previous process,
After forming an oxide film to a predetermined thickness, a step of forming a sidewall by performing an etch-back process, and after a previous process, performing ion implantation of an n-type impurity at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration to perform a source a method of manufacturing a semiconductor device which comprises a step of forming an n-type high concentration impurity diffusion regions of a region 152 and a drain region 154.

【0016】請求項3に記載の発明は、ウェル領域15
の導伝型と反対の導伝型を有する反対領域156を、当
該ウェル領域15に囲まれた状態でゲートチャネル領域
の下方に設ける半導体装置の製造方法であって、ゲート
電極13の形成前に、当該ウェル領域15における深い
領域である第2ウェル領域24及びチャネル領域ウェル
19を形成すると共に、当該ゲート電極13の形成後に
当該ウェル領域15における浅い領域である第1ウェル
領域15を形成して前記ウェル領域15を形成すること
により、当該ウェル領域15の導伝型と反対の導伝型を
有し当該ウェル領域に囲まれた前記反極性領域156を
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法であ
る。
According to a third aspect of the present invention, the well region 15 is provided.
An opposite region 156 having a conductivity type opposite to that of the
A gate channel region surrounded by the well region 15
A method of manufacturing a semiconductor device provided below a second well region 24 and a channel region well, which are deep regions of the well region 15 before the gate electrode 13 is formed.
19 , the first well region 15 which is a shallow region in the well region 15 after the formation of the gate electrode 13, and the well region 15 are formed. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming the antipolar region 156 having an opposite conductivity type and surrounded by the well region.

【0017】請求項4に記載の発明は、前記ゲート電極
13の形成前に、所定加速エネルギー及び所定イオン濃
度でn型不純物をイオン注入してフィールド領域の下部
に前記第2ウェル領域2を予め形成する工程と、前工程
の後に、前記ゲート電極13を形成する工程と、前工程
の後に、所定加速エネルギー及び所定イオン濃度で前記
第2ウェル領域24と同じn型不純物をイオン注入して
前記第1ウェル領域を形成することに依り、前記チャネ
ル領域の下部にのみに前記反極性領域156を残す工程
とを含むことを特徴とする請求項に記載の製造方法で
ある。
According to a fourth aspect of the present invention, prior to the formation of the gate electrode 13, an n-type impurity is ion-implanted at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration to form the second well region 2 below the field region in advance. Forming, after the previous step, forming the gate electrode 13, and after the previous step, ion-implanting the same n-type impurity as the second well region 24 with a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration. 4. The method according to claim 3 , further comprising the step of forming the first well region to leave the opposite polarity region 156 only below the channel region.

【0018】請求項5に記載の発明は、所定濃度を持つ
p型シリコン半導体領域上にフィールド酸化膜を形成す
る工程と、前工程の後に、n型不純物を所定加速エネル
ギー及び所定イオン濃度でイオン注入を行なってn型の
チャネル領域ウェルを形成する工程と、前工程の後に、
ゲート酸化膜を熱酸化処理により所定膜厚だけ形成する
工程と、p型ポリシリコン膜を所定膜厚だけ成膜した後
、ゲート電極の形状に応じてエッチングして前記ゲー
ト電極を形成する工程と、前工程の後に、p型不純物を
所定加速エネルギー及び所定イオン濃度でイオン注入を
実行してソース領域又はドレイン領域のp型低濃度不純
物拡散領域を形成する工程と、前工程の後に、n型不純
物を所定加速エネルギー及び所定イオン濃度で斜めイオ
ン注入を行ってウェル領域、及び、当該ウェル領域に囲
まれた状態でゲートチャネル領域の下方に設けられ、か
つ、前記ウェル領域の導伝型と反対の導伝型を有する反
極性領域を形成する工程と、前工程の後に、高温CVD
酸化膜を所定膜厚だけ成膜した後に、エッチバック処理
を行ってサイドウォールを形成する工程と、前工程の後
に、p型不純物を所定加速エネルギー及び所定イオン濃
度でイオン注入を実行してソース領域又はドレイン領域
のp型高濃度不純物拡散領域を形成する工程とを含むこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, a step of forming a field oxide film on a p-type silicon semiconductor region having a predetermined concentration and, after the previous step, n-type impurities are ionized with a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration. Performing an implantation to form an n-type channel region well;
Forming a predetermined film thickness of the gate oxide film by thermal oxidation treatment, after forming the p-type polysilicon film by a predetermined thickness, it is etched to form the gate electrode in accordance with the shape of the Gate electrode A step of performing p-type impurity ion implantation at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration to form a p-type low concentration impurity diffusion region of a source region or a drain region after the pre-process; the n-type impurity by performing oblique Me ion implantation at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration well region, and, enclosed in the well region
Provided below the gate channel region
A counter having a conductivity type opposite to the conductivity type of the well region;
High temperature CVD after the step of forming a polar region and the previous step
After forming an oxide film to a predetermined thickness, a step of forming a sidewall by performing an etch-back process, and after a previous process, performing ion implantation of a p-type impurity at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration to perform source implantation. a method of manufacturing a semiconductor device which comprises a step of forming a p-type high concentration impurity diffusion region of the region or the drain region.

【0019】請求項6に記載の発明は、請求項1〜5何
れか1項記載の半導体装置の製造方法により作成された
ことを特徴とする半導体装置である。
[0019] The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1-5.
A semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the preceding claims.

【0020】なお、本発明の導伝型とは、半導体におけ
るp型又はn型を意味する。
The conduction type of the present invention means a p-type or n-type semiconductor.

【0021】請求項1〜6に記載の発明に依れば、チャ
ネル領域をON状態又はOFF状態するためのしきい値
(threshold電圧)Vthを低くすることができ
るようになり、その結果、低い駆動電圧で半導体装置1
0を動作させることが可能となるといった効果を奏す
る。
[0021] According to the invention described in claims 1 to 6, it becomes possible to lower the threshold (threshold voltage) Vth to the ON state or OFF state channel region, a low Semiconductor device 1 with drive voltage
0 can be operated.

【0022】この結果、高集積化(LSI化)に適し、
低い駆動電圧で動作し、しかも消費電力の少ない半導体
装置10が実現できるようになるといった効果を奏す
る。
As a result, it is suitable for high integration (LSI),
There is an effect that the semiconductor device 10 which operates at a low drive voltage and consumes less power can be realized.

【0023】更に、デバイス製造工程で使用されるマス
ク枚数やリソグラフィ回数を増加させることなくドレイ
ン−半導体基板11間の距離が長く保たれているデバイ
ス構造とすることができるようになることに依り、ゲー
ト電圧が印加され、ドレインに電圧が印加された状態で
あっても、リーク電流が半導体基板11に流れてしまう
ことを回避してスタンバイ電流(ゲート電圧が印加され
ていない待機時にデバイス内を流れる電流)を低く抑え
ることができるようになるといった効果を奏する。
Furthermore, a device structure in which the distance between the drain and the semiconductor substrate 11 is kept long without increasing the number of masks or the number of lithography used in the device manufacturing process can be obtained. Even in a state where a gate voltage is applied and a voltage is applied to the drain, a standby current (a current flowing in the device during standby when no gate voltage is applied) is avoided by preventing a leak current from flowing to the semiconductor substrate 11. Current) can be reduced.

【0024】また、デバイス製造工程で使用されるマス
ク枚数やリソグラフィ回数を増加させることなく、ゲー
ト電圧の印加に対するドレイン電流の高速応答特性(具
体的には、ターンオンやターンオフ等のスイッチング特
性)を実現できるようになるといった効果を奏する。
Further, high-speed response characteristics (specifically, switching characteristics such as turn-on and turn-off) of a drain current with respect to application of a gate voltage can be realized without increasing the number of masks and the number of times of lithography used in a device manufacturing process. It has the effect of being able to do so.

【0025】上記効果に加えて請求項1に記載の発明に
依れば、従来から用いられている斜めイオン注入技術を
用いているので、デバイス製造工程で使用されるマスク
枚数やリソグラフィ回数を増加させることなくドレイン
−半導体基板11間の距離を長く保つことができるデバ
イス構造を簡便に歩留まり良く作製することができるよ
うになるといった効果を奏する。
According to the first aspect of the present invention, in addition to the above effects,
According to this, since the oblique ion implantation technique conventionally used is used, the distance between the drain and the semiconductor substrate 11 can be kept long without increasing the number of masks and the number of lithography used in the device manufacturing process. This has an effect that a device structure that can be manufactured can be easily manufactured with a high yield.

【0026】上記効果に加えて請求項3及び4に記載の
発明に依れば、第2ウェル領域24の形成工程と第1ウ
ェル領域の形成工程を用いて、第2ウェル領域24と第
1ウェル領域とに挟まれたチャネル領域近傍に第2空乏
層領域14を形成することに依り、ゲート電圧の印加に
対するドレイン電流の高速応答特性を実現できるように
なるといった効果を奏する。
According to the third and fourth aspects of the present invention , in addition to the above effects.
According to the invention, the second depletion layer region is formed near the channel region sandwiched between the second well region 24 and the first well region by using the step of forming the second well region 24 and the step of forming the first well region. The formation of 14 produces an effect that a high-speed response characteristic of the drain current to the application of the gate voltage can be realized.

【0027】また、このような第2空乏層領域14を形
成する際に、デバイス製造工程で使用されるマスク枚数
やリソグラフィ回数を増加させることなく、デバイス製
造工程の複雑化を回避できるといった効果を奏する。
Further, in forming such a second depletion layer region 14, there is an effect that the device manufacturing process can be prevented from becoming complicated without increasing the number of masks and the number of times of lithography used in the device manufacturing process. Play.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき実施形態を説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】本実施形態の半導体装置10は、低電圧動
作が可能な半導体集積回路、及びその使用方法並びに製
造方法に適したMOS型トランジスタ(MOSFET)
である。
The semiconductor device 10 according to the present embodiment is a semiconductor integrated circuit capable of operating at a low voltage, and a MOS transistor (MOSFET) suitable for the method of use and the method of manufacture.
It is.

【0030】図1は、本実施形態のMOSFET10の
基本構成を説明するための断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a basic configuration of a MOSFET 10 according to this embodiment.

【0031】図1に示すように、半導体基板11の表面
領域に、ウェル領域15が形成され、このウェル領域1
5内にドレイン領域154、ソース領域152、ゲート電
極13を有するMOSFET10が形成されている点に
特徴を有する。
As shown in FIG. 1, a well region 15 is formed in a surface region of a semiconductor substrate 11.
5 is characterized in that a MOSFET 10 having a drain region 154, a source region 152, and a gate electrode 13 is formed.

【0032】このようなMOSFET10においては、
図1に示すように、ウェル領域15の導伝型と反対の導
伝型を有する反極性領域156が、ウェル領域15に囲
まれた状態でゲートチャネル領域の下方に設けられてい
る。
In such a MOSFET 10,
As shown in FIG. 1, an antipolar region 156 having a conductivity type opposite to that of the well region 15 is provided below the gate channel region in a state surrounded by the well region 15.

【0033】ここで、導伝型とは、半導体におけるp型
又はn型を意味する。p導伝型の半導体がp型半導体で
あり、n導伝型の半導体がn型半導体である。
Here, the conduction type means a p-type or n-type in a semiconductor. The p-type semiconductor is a p-type semiconductor, and the n-type semiconductor is an n-type semiconductor.

【0034】具体的には、nチャネルのMOSFET1
0を作製する場合には、ゲートチャネル領域はp型に、
ウェル領域15の導伝型をp型に、反極性領域156の
導伝型をn型に設定する。同様の主旨で、pチャネルの
MOSFET10を作製する場合には、ゲートチャネル
領域はn型に、ウェル領域15の導伝型をn型に、反極
性領域156の導伝型をp型に設定する。
Specifically, an n-channel MOSFET 1
0, the gate channel region is p-type,
The conductivity type of the well region 15 is set to p-type, and the conductivity type of the antipolar region 156 is set to n-type. For the same purpose, when fabricating a p-channel MOSFET 10, the gate channel region is set to n-type, the conduction type of well region 15 is set to n-type, and the conduction type of antipolar region 156 is set to p-type. .

【0035】また、反極性領域156とウェル領域15
の接合によって生じる空乏層領域である第2空乏層領域
14とは、ゲート電極13に印加されるゲート電圧によ
って支配(則ち、制御)される第1空乏層領域12と結
合するチャネル領域近傍に形成されている。
The opposite polarity region 156 and the well region 15
A second depletion layer region 14 which is a depletion layer region generated by the junction of the first and second depletion layer regions is located near a channel region coupled to the first depletion layer region 12 governed (ie, controlled) by the gate voltage applied to the gate electrode 13. Is formed.

【0036】この様に、第2空乏層領域14をチャネル
領域近傍に形成することに依り、ゲート電圧の印加に対
するドレイン電流の高速応答特性を実現できるようにな
るといった効果を奏する。
As described above, by forming the second depletion layer region 14 near the channel region, there is an effect that a high-speed response characteristic of the drain current to the application of the gate voltage can be realized.

【0037】また、このような第2空乏層領域14を形
成する際に、デバイス製造工程で使用されるマスク枚数
やリソグラフィ回数を増加させることなく、デバイス製
造工程の複雑化を回避できるといった効果を奏する。
Further, when such a second depletion layer region 14 is formed, it is possible to avoid the complexity of the device manufacturing process without increasing the number of masks and the number of lithography used in the device manufacturing process. Play.

【0038】更に、反極性領域156は、反極性領域1
56の最上面の深さdがゲート電極13の最下面から
0.5μm以下となる位置に形成されている。
Further, the opposite polarity region 156 is the opposite polarity region 1
The depth d of the uppermost surface of the gate electrode 56 is 0.5 μm or less from the lowermost surface of the gate electrode 13.

【0039】この様に、第2空乏層領域14をチャネル
領域近傍(則ち、深さd≦0.5μm)に形成すること
に依り、ゲート電圧の印加に対するドレイン電流の高速
応答特性を実現できるようになるといった効果を奏す
る。
As described above, by forming the second depletion layer region 14 near the channel region (that is, depth d ≦ 0.5 μm), a high-speed response characteristic of the drain current to the application of the gate voltage can be realized. It has the effect of becoming

【0040】また、このような第2空乏層領域14をチ
ャネル領域近傍(則ち、深さd≦0.5μm)に形成す
る際に、デバイス製造工程で使用されるマスク枚数やリ
ソグラフィ回数を増加させることなく、デバイス製造工
程の複雑化を回避できるといった効果を奏する。
Further, when such a second depletion layer region 14 is formed in the vicinity of the channel region (that is, depth d ≦ 0.5 μm), the number of masks and the number of lithography used in the device manufacturing process are increased. Without complicating the device manufacturing process.

【0041】また、図1のMOSFET10の使用方法
においては、ゲート電極13に印加されるゲート電圧
が、第1空乏層領域12と第2空乏層領域14とが結合
するように制御される。
Further, in the method of using MOSFET 10 shown in FIG. 1, the gate voltage applied to gate electrode 13 is controlled such that first depletion layer region 12 and second depletion layer region 14 are coupled.

【0042】以上説明したように、本実施形態のMOS
FET10に依れば、チャネル領域をON状態又はOF
F状態するためのしきい値(threshold電圧)
Vthを低くすることができるようになり、その結果、低
い駆動電圧でMOSFET10を動作させることが可能
となるといった効果を奏する。
As described above, the MOS of the present embodiment
According to the FET 10, the channel region is turned on or the channel region is turned off.
Threshold for F state (threshold voltage)
Vth can be reduced, and as a result, it is possible to operate the MOSFET 10 at a low drive voltage.

【0043】この結果、高集積化(LSI化)に適し、
低い駆動電圧で動作し、しかも消費電力の少ないMOS
FET10が実現できるようになるといった効果を奏す
る。
As a result, it is suitable for high integration (LSI).
MOS operating at low drive voltage and low power consumption
There is an effect that the FET 10 can be realized.

【0044】更に、デバイス製造工程で使用されるマス
ク枚数やリソグラフィ回数を増加させることなくドレイ
ン−半導体基板11間の距離が長く保たれているデバイ
ス構造とすることができるようになるに依り、ゲート電
圧が印加され、ドレインに電圧が印加された状態であっ
ても、リーク電流が半導体基板11に流れてしまうこと
を回避してスタンバイ電流(ゲート電圧が印加されてい
ない待機時にデバイス内を流れる電流)を低く抑えるこ
とができるようになるといった効果を奏する。
Further, the device structure in which the distance between the drain and the semiconductor substrate 11 can be maintained long without increasing the number of masks and the number of lithography used in the device manufacturing process can be achieved. Even when a voltage is applied and a voltage is applied to the drain, a standby current (a current flowing in the device during standby when no gate voltage is applied) is avoided by preventing a leak current from flowing to the semiconductor substrate 11. ) Can be reduced.

【0045】また、デバイス製造工程で使用されるマス
ク枚数やリソグラフィ回数を増加させることなく、ゲー
ト電圧の印加に対するドレイン電流の高速応答特性(具
体的には、ターンオンやターンオフ等のスイッチング特
性)を実現できるようになるといった効果を奏する。
Further, high-speed response characteristics (specifically, switching characteristics such as turn-on and turn-off) of the drain current with respect to the application of the gate voltage can be realized without increasing the number of masks and the number of lithography used in the device manufacturing process. It has the effect of being able to do so.

【0046】次に、図面に基づき、図1のMOSFET
10の製造方法の各種実施形態を説明する。
Next, based on the drawings, the MOSFET shown in FIG.
Various embodiments of the ten manufacturing methods will be described.

【0047】図2(a)〜図2(d)は、本発明の製造
方法の第1実施形態を説明するため工程図である。
FIGS. 2A to 2D are process diagrams for explaining a first embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【0048】本製造方法は、ゲート電極13の形成後
に、ウェル領域15及びウェル領域15に囲まれている
反極性領域156を、不純物を用いた斜めイオン注入を
行うことによって形成する点に特徴を有する。
The present manufacturing method is characterized in that after the gate electrode 13 is formed, the well region 15 and the opposite polarity region 156 surrounded by the well region 15 are formed by oblique ion implantation using impurities. Have.

【0049】これに依り、従来から用いられている斜め
イオン注入技術を用いているので、デバイス製造工程で
使用されるマスク枚数やリソグラフィ回数を増加させる
ことなくドレイン−半導体基板11間の距離を長く保つ
ことができるデバイス構造を簡便に歩留まり良く作製す
ることができるようになるといった効果を奏する。
Since the conventional oblique ion implantation technique is used, the distance between the drain and the semiconductor substrate 11 can be increased without increasing the number of masks and the number of lithography used in the device manufacturing process. There is an effect that a device structure that can be maintained can be easily manufactured with a high yield.

【0050】更に詳しくは、所定濃度を持つN型シリコ
ン半導体領域上にフィールド酸化膜17を形成する工程
と、前工程の後に、p型不純物を所定加速エネルギー及
び所定イオン濃度でイオン注入を行なってp型のチャネ
ル領域を形成する工程と、前工程の後に、ゲート酸化膜
18を熱酸化処理により所定膜厚だけ形成する工程と、
N型ポリシリコン膜を所定膜厚だけ成膜した後に、ゲー
ト電極13の形状に応じてエッチングしてゲート電極1
3を形成する工程と、前工程の後に、N型不純物を所定
加速エネルギー及び所定イオン濃度でイオン注入を実行
してソース領域152又はドレイン領域154のN型低濃
度不純物拡散領域n-を形成する工程と、前工程の後
に、p型不純物を所定加速エネルギー及び所定イオン濃
度で入射角45°から斜めイオン注入を行ってウェル領
域15及び反極性領域156を形成する工程と、前工程
の後に、高温CVD酸化膜を所定膜厚だけ成膜した後
に、エッチバック処理を行ってサイドウォールを形成す
る工程と、前工程の後に、N型不純物を所定加速エネル
ギー及び所定イオン濃度でイオン注入を実行してソース
領域152又はドレイン領域154のN型高濃度不純物拡
散領域n を形成する工程とを含んでいる点に特徴を有
する。
More specifically, a step of forming a field oxide film 17 on an N-type silicon semiconductor region having a predetermined concentration and, after the previous step, p-type impurities are ion-implanted at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration. a step of forming a p-type channel region, a step of forming a gate oxide film 18 to a predetermined thickness by a thermal oxidation process after the previous step,
After forming an N-type polysilicon film to a predetermined thickness, the gate electrode 1 is etched according to the shape of the gate electrode 13.
After the step of forming 3 and the previous step, N-type impurities are ion-implanted with a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration to form an N-type low-concentration impurity diffusion region n of the source region 152 or the drain region 154. A step of performing oblique ion implantation of a p-type impurity at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration from an incident angle of 45 ° to form a well region 15 and an antipolar region 156 after the pre-process; After forming a high-temperature CVD oxide film by a predetermined thickness, a step of forming a sidewall by performing an etch-back process and, after the previous step, performing ion implantation of N-type impurities at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration. Forming the N-type high-concentration impurity diffusion region n 2 of the source region 152 or the drain region 154.

【0051】具体的には、1.6×1016cm-3のイオ
ン濃度を持つn型半導体基板11上にフィールド酸化膜
17を形成する製造工程を実行している。
More specifically, a manufacturing process for forming a field oxide film 17 on an n-type semiconductor substrate 11 having an ion concentration of 1.6 × 10 16 cm -3 is performed.

【0052】続いて、図2(a)に示すように、p型の
チャネル領域(チャネルドープ領域19)を形成するた
めにp型不純物であるボロンを10KeV,4×1012
cm-2でイオン注入した後に、ゲート酸化膜18を熱酸
化処理により8nm形成する製造工程を実行している。
Subsequently, as shown in FIG. 2A, in order to form a p-type channel region (channel dope region 19), boron as a p-type impurity is doped with 10 KeV, 4 × 10 12
After ion implantation at cm −2 , a manufacturing process is performed in which the gate oxide film 18 is formed to 8 nm by thermal oxidation.

【0053】続いて、図2(b)に示すように、N型ポ
リシリコン膜13を200nm成膜後、ゲート形状にエ
ッチングを行なった後に、ソース領域152/ドレイン
領域154のn-領域192(n型低濃度不純物拡散領
域)の形成のために、n型不純物である燐を10Ke
V,2×1013cm-2でイオン注入する製造工程を実行
している。
Subsequently, as shown in FIG. 2B, after an N-type polysilicon film 13 is formed to a thickness of 200 nm and etched into a gate shape, the n region 192 (of the source region 152 / drain region 154) is formed. In order to form an n-type low concentration impurity diffusion region, phosphorus as an n-type impurity is
V, a manufacturing process of ion implantation at 2 × 10 13 cm −2 is performed.

【0054】続いて、図2(c)に示すように、反極性
領域156(P)を形成するために、不純物としてp型
不純物であるボロンを50KeV,1×1013cm-2
入射角45°でイオン注入する製造工程を実行してい
る。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, in order to form the antipolar region 156 (P), boron as a p-type impurity is added at 50 KeV, 1 × 10 13 cm −2 ,
A manufacturing process is performed in which ions are implanted at an incident angle of 45 °.

【0055】続いて、図2(d)に示すように、高温C
VD酸化膜を200nm成膜し、エッチバック処理を行
い、MOSFET10(MOSFET)のサイドウォー
ル21を形成した後に、ソース領域152/ドレイン領
域154のn 領域(則ち、n型高濃度不純物拡散領域)
形成のためにn型不純物である砒素を15KeV,6×
1015cm-2でイオン注入する製造工程を実行してい
る。
Subsequently, as shown in FIG.
After a VD oxide film is formed to a thickness of 200 nm, an etch-back process is performed, and a sidewall 21 of the MOSFET 10 (MOSFET) is formed, and then an n region of the source region 152 / drain region 154 (that is, an n-type high-concentration impurity diffusion region) is formed.
Arsenic, which is an n-type impurity, is formed at 15 KeV, 6 ×
A manufacturing process is performed in which ions are implanted at 10 15 cm -2 .

【0056】図3(a)乃至図3(b)は、本発明の製
造方法の第2実施形態を説明するため工程図である。な
お、製造方法の第1実施形態において既に記述したもの
と同一の部分については、同一符号を付し、重複した説
明は省略する。
FIGS. 3A and 3B are process diagrams for explaining a second embodiment of the manufacturing method of the present invention. The same portions as those already described in the first embodiment of the manufacturing method are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0057】本製造方法は、ゲート電極13の形成後
に、ウェル領域15と反対の導伝型を有する不純物をゲ
ート電極13を突き抜けてイオン注入することに依り、
ウェル領域15に囲まれている反極性領域156を形成
する点に特徴を有している。
In the present manufacturing method, after the gate electrode 13 is formed, an impurity having a conductivity type opposite to that of the well region 15 is implanted through the gate electrode 13 by ion implantation.
It is characterized in that an antipolar region 156 surrounded by the well region 15 is formed.

【0058】この様に、ウェル領域15に囲まれている
チャネル領域近傍に第2空乏層領域14を形成すること
に依り、ゲート電圧の印加に対するドレイン電流の高速
応答特性を実現できるようになるといった効果を奏す
る。
As described above, by forming the second depletion layer region 14 near the channel region surrounded by the well region 15, it is possible to realize a high-speed response characteristic of the drain current to the application of the gate voltage. It works.

【0059】また、このような第2空乏層領域14を形
成する際に、デバイス製造工程で使用されるマスク枚数
やリソグラフィ回数を増加させることなく、デバイス製
造工程の複雑化を回避できるといった効果を奏する。
Further, in forming such a second depletion layer region 14, it is possible to avoid an increase in the number of masks and the number of lithography used in the device manufacturing process, and to avoid an increase in the complexity of the device manufacturing process. Play.

【0060】更に詳しくは、ゲート電極13の形成前
に、ウェル領域15を予め形成する工程と、前工程の後
に、ソース領域152又はドレイン領域154のn型低濃
度不純物拡散領域n-を形成する工程と、前工程の後
に、ウェル領域15と反対の導伝型を有するn型不純物
を所定加速エネルギー及び所定イオン濃度でイオン注入
によって反極性領域156を形成する工程とを含んでい
る点に特徴を有している。
More specifically, a step of forming the well region 15 before forming the gate electrode 13 and a step of forming an n-type low-concentration impurity diffusion region n of the source region 152 or the drain region 154 after the previous step. And a step of forming an antipolar region 156 by ion implantation of an n-type impurity having a conductivity type opposite to that of the well region 15 at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration after the previous step. have.

【0061】具体的には、図3(a)に示すように、ゲ
ート電極13形成前に予めウェル領域15を形成し、ソ
ース領域152/ドレイン領域154のn-領域192形成
する製造工程を実行している。
More specifically, as shown in FIG. 3A, a manufacturing process is performed in which a well region 15 is formed in advance before the gate electrode 13 is formed, and an n region 192 of the source region 152 / drain region 154 is formed. are doing.

【0062】続いて、図3(b)に示すように、イオン
注入によって反極性領域156(P)を形成する製造工
程を実行している。
Subsequently, as shown in FIG. 3B, a manufacturing process for forming the antipolar region 156 (P) by ion implantation is performed.

【0063】図4(a)〜図4(c)は、本発明の製造
方法の第3実施形態を説明するため工程図である。な
お、製造方法の第1実施形態又は第2実施形態において
既に記述したものと同一の部分については、同一符号を
付し、重複した説明は省略する。
FIGS. 4A to 4C are process diagrams for explaining a third embodiment of the manufacturing method of the present invention. Note that the same parts as those already described in the first embodiment or the second embodiment of the manufacturing method are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0064】本製造方法は、ゲート電極13の形成前
に、ウェル領域15における深い領域である第2ウェル
領域24を形成すると共に、ゲート電極13の形成後に
ウェル領域15における浅い領域である第1ウェル領域
を形成してウェル領域15を形成することに依り、ウェ
ル領域15の導伝型と反対の導伝型を有しウェル領域1
5に囲まれた反極性領域156を形成する点に特徴を有
している。
In the present manufacturing method, the second well region 24 which is a deep region in the well region 15 is formed before the gate electrode 13 is formed, and the first well region which is a shallow region in the well region 15 is formed after the gate electrode 13 is formed. By forming the well region 15 to form the well region 15, the well region 1 has a conductivity type opposite to the conductivity type of the well region 15.
It is characterized in that an anti-polar region 156 surrounded by 5 is formed.

【0065】この様に、第2ウェル領域24の形成工程
と第1ウェル領域の形成工程を用いて、第2ウェル領域
24と第1ウェル領域とに挟まれたチャネル領域近傍に
第2空乏層領域14を形成することに依り、ゲート電圧
の印加に対するドレイン電流の高速応答特性を実現でき
るようになるといった効果を奏する。
As described above, using the step of forming the second well region 24 and the step of forming the first well region, the second depletion layer is formed near the channel region sandwiched between the second well region 24 and the first well region. By forming the region 14, there is an effect that a high-speed response characteristic of the drain current to the application of the gate voltage can be realized.

【0066】また、このような第2空乏層領域14を形
成する際に、デバイス製造工程で使用されるマスク枚数
やリソグラフィ回数を増加させることなく、デバイス製
造工程の複雑化を回避できるといった効果を奏する。
Further, in forming such a second depletion layer region 14, it is possible to avoid an increase in the number of masks and the number of lithography used in the device manufacturing process, and to avoid an increase in the complexity of the device manufacturing process. Play.

【0067】更に詳しくは、ゲート電極13の形成前
に、所定加速エネルギー及び所定イオン濃度でn型不純
物をイオン注入してフィールド領域の下部に第2ウェル
領域24を予め形成する工程と、前工程の後に、ゲート
電極13を形成する工程と、前工程の後に、所定加速エ
ネルギー及び所定イオン濃度で第2ウェル領域24と同
じn型不純物をイオン注入して第1ウェル領域を形成す
ることに依り、チャネル領域の下部にのみに反極性領域
156を残す工程とを含んでいる点に特徴を有してい
る。
More specifically, before the gate electrode 13 is formed, an n-type impurity is ion-implanted at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration to form the second well region 24 below the field region in advance, and Forming the first well region by ion-implanting the same n-type impurity as in the second well region 24 with a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration after the step of forming the gate electrode 13 and the previous step. And a step of leaving the antipolar region 156 only below the channel region.

【0068】具体的には、図4(a)に示すように、ゲ
ート電極13形成前に、予めフィールド領域17の下部
に深いウェル領域15(第2ウェル領域24)及びチャ
ネル領域19をイオン注入により形成する製造工程を実
行している。
Specifically, as shown in FIG. 4A, before the gate electrode 13 is formed, the deep well region 15 (second well region 24) and the channel region 19 are ion-implanted below the field region 17 in advance. Is performed.

【0069】続いて、図4(b)に示すように、ゲート
電極13を形成後イオン注入により低濃度ソース領域1
52、ドレイン領域154を形成している。
Subsequently, as shown in FIG. 4B, after the gate electrode 13 is formed, the low concentration source region 1 is formed by ion implantation.
52, a drain region 154 is formed.

【0070】続いて、図4(c)に示すように、イオン
注入により浅いウェル領域15(第1ウェル領域)及び
別のイオン注入によりソース領域152、ドレイン領域
154を形成し、チャネル領域(P)の下部にのみ反極
性領域156(P)を残す製造工程を実行している。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, a shallow well region 15 (first well region) is formed by ion implantation, and a source region 152 and a drain region 154 are formed by another ion implantation. The manufacturing process is performed to leave the antipolar region 156 (P) only in the lower part of the parentheses.

【0071】最後に、以上の製造方法で作製されたMO
SFET10と従来技術で作製されたMOSFET3
0,31との比較結果を述べる。
Finally, the MO fabricated by the above-described method is used.
SFET10 and MOSFET3 manufactured by conventional technology
The result of comparison with 0 and 31 will be described.

【0072】比較例1として前述のUSP5,489,
795で開示されている作成方法に従って、チャネル下
部のウェル領域15の深さをソース・ドレイン下部のウ
ェル領域15の深さよりも浅くするMOSFET30を
作成した。
As Comparative Example 1, the above-mentioned US Pat.
In accordance with the fabrication method disclosed in No. 795, a MOSFET 30 was fabricated in which the depth of the well region 15 below the channel was made shallower than the depth of the well region 15 below the source / drain.

【0073】反極性領域156(P)を形成するため
に、ウェル領域15の導伝型と反対の導伝型を有する不
純物としてP型不純物であるボロンを50KeV,1×
1013cm−2,入射角45°で斜めイオン注入を行う
本実施形態の製造工程(図2(c)参照)に代えて、P
型不純物であるボロンを30KeV,1×1013
-2,入射角0°の条件でイオン注入を行った。他の製
造条件は第1実施形態と同じにした。
In order to form the antipolar region 156 (P), boron as a P-type impurity is added as an impurity having a conductivity type opposite to that of the well region 15 at 50 KeV, 1 ×.
Instead of the manufacturing process of this embodiment (see FIG. 2C) in which oblique ion implantation is performed at 10 13 cm −2 and an incident angle of 45 °, P
30 KeV, 1 × 10 13 c
Ion implantation was performed under the conditions of m −2 and an incident angle of 0 °. Other manufacturing conditions were the same as in the first embodiment.

【0074】また、比較例2として、従来の製造工程に
従って、MOSFET31を作成した。製造条件は第1
実施形態の斜めイオン注入工程(図2(c)参照)を、
P型のチャネル領域(チャネルドープ領域19)を形成
するためにP型不純物であるボロンを10KeV,4×
1012cm−2の製造条件でイオン注入する製造工程
(図2(a)参照)の直後に行った。このときのP型不
純物であるボロンの注入条件は30KeV,1×1013
cm-2,入射角0°とした。
As a comparative example 2, a MOSFET 31 was formed according to a conventional manufacturing process. Manufacturing conditions are first
The oblique ion implantation process of the embodiment (see FIG. 2C)
In order to form a P-type channel region (channel dope region 19), boron as a P-type impurity is doped with 10 KeV, 4 ×
This was performed immediately after the manufacturing step of ion implantation under the manufacturing conditions of 10 @ 12 cm @ -2 (see FIG. 2A). At this time, the implantation condition of boron as a P-type impurity is 30 KeV, 1 × 10 13
cm -2 and an incident angle of 0 °.

【0075】上記の方法で作成したMOSFET30,
31のドレインに1.5Vを印加し、ゲート電圧及び半
導体基板11の電圧を0Vに設定し、半導体基板11の
電流、及びゲート電圧を印加していった場合のゲート電
圧−ドレイン電流の高速応答特性から得られるSファク
タ(単位は[mV/decade])を測定した。
The MOSFET 30 formed by the above method,
High-speed response of gate voltage-drain current in the case where 1.5V is applied to the drain of 31 and the gate voltage and the voltage of the semiconductor substrate 11 are set to 0V, and the current of the semiconductor substrate 11 and the gate voltage are applied. The S factor (unit: [mV / decade]) obtained from the characteristics was measured.

【0076】半導体基板11電流は少ないほど良く、S
ファクタは小さいほど急峻な立ち上がり特性が得られ
る。
The smaller the current of the semiconductor substrate 11, the better.
The smaller the factor is, the more steep the rising characteristics can be obtained.

【0077】本実施形態のMOSFET10では、半導
体基板11の電流は1pA未満、Sファクタは75とな
った。比較例1のMOSFET30では、半導体基板1
1の電流は4μA、Sファクタは75となった。比較例
2のMOSFET31では、半導体基板11の電流は1
pA未満、Sファクタは85となった。
In the MOSFET 10 of this embodiment, the current of the semiconductor substrate 11 was less than 1 pA and the S factor was 75. In the MOSFET 30 of Comparative Example 1, the semiconductor substrate 1
The current of 1 was 4 μA and the S factor was 75. In the MOSFET 31 of Comparative Example 2, the current of the semiconductor substrate 11 is 1
Below pA, the S factor was 85.

【0078】比較結果から解るように、本実施形態のM
OSFET10では、少ない半導体基板11の電流と小
さなSファクタが同時に満足されている。
As can be seen from the comparison result, the M
In the OSFET 10, a small current of the semiconductor substrate 11 and a small S factor are simultaneously satisfied.

【0079】則ち、リーク電流が半導体基板11に流れ
てしまうことを回避してスタンバイ電流を低く抑えるこ
と、ゲート電圧の印加に対するドレイン電流の高速応答
特性とが同時に実現できるようになることが実験により
証明された。
In other words, experiments were conducted to prevent the leakage current from flowing into the semiconductor substrate 11 to reduce the standby current and to simultaneously realize the high-speed response characteristics of the drain current to the application of the gate voltage. Proven by

【0080】次に、図面に基づき、本発明の製造方法の
第4実施形態を説明する。なお、製造方法の第1実施形
態乃至第3実施形態において既に記述したものと同一の
部分については、同一符号を付し、重複した説明は省略
する。
Next, a fourth embodiment of the manufacturing method of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those already described in the first to third embodiments of the manufacturing method are denoted by the same reference numerals, and the duplicate description will be omitted.

【0081】図5は、図1の半導体装置1010の上面
図である。以下の説明において、図7(c)、図8
(a)〜図8(c)、及び図10(a)、図10
(b)、図11(a)及び図11(b)は、図5におけ
るA−A′断面を示している。図5のB−B′断面は最
終的に図7(b)もしくは図9(c)の形状になり、反
極性領域156は隣接したMOSトランジスタとは孤立
した状態になる点に留意されたい。
FIG. 5 is a top view of the semiconductor device 1010 of FIG. In the following description, FIG.
(A) to FIG. 8 (c), and FIG. 10 (a), FIG.
(B), FIG. 11 (a) and FIG. 11 (b) show cross sections AA 'in FIG. It should be noted that the cross section taken along the line BB 'in FIG. 5 finally has the shape shown in FIG. 7B or 9C, and the opposite polarity region 156 is isolated from the adjacent MOS transistor.

【0082】図6(a)乃至図6(c)は、本発明の製
造方法の第4実施形態の前半工程を説明するため工程図
である。図7(a)乃至図7(c)は、図6(a)乃至
図6(c)に示した第4実施形態の前半工程に続く中盤
工程を説明するため工程図である。図8(a)乃至図8
(c)は、図7(a)乃至図7(c)に示した第4実施
形態の中盤工程に続く後半工程を説明するため工程図で
ある。
FIGS. 6A to 6C are process diagrams for explaining the first half of the fourth embodiment of the manufacturing method of the present invention. FIGS. 7A to 7C are process diagrams for explaining a middle stage process following the first half process of the fourth embodiment shown in FIGS. 6A to 6C. 8 (a) to 8
7C is a process diagram for explaining a latter half process following the middle process of the fourth embodiment shown in FIGS. 7A to 7C. FIG.

【0083】初めに第1工程を実行し、図6(a)に示
すように、1.7×1014cm-3の濃度を持つp型半導
体基板上にnウェル領域15、及びpウェル領域15を
形成する。
First, the first step is performed, and as shown in FIG. 6A, an n-well region 15 and a p-well region are formed on a p-type semiconductor substrate having a concentration of 1.7 × 10 14 cm −3. 15 are formed.

【0084】nウェル領域15は燐を160KeV,2
×1013cm-2でイオン注入を行い、1000℃,80
分の熱処理で拡散させて形成する。
The n-well region 15 is formed by adding phosphorus at 160 KeV, 2
Perform ion implantation at × 10 13 cm -2 ,
Formed by heat treatment for a minute.

【0085】続いて、図6(b)に示すように、ボロン
を30KeV,2×1013cm-2でイオン注入を行い、
1200℃,120分の熱処理で拡散させてpウェル領
域15は形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 6B, boron is ion-implanted at 30 KeV and 2 × 10 13 cm -2 ,
The p-well region 15 is formed by being diffused by a heat treatment at 1200 ° C. for 120 minutes.

【0086】続いて第2工程を実行し、フィールド酸化
膜17を熱酸化法により400nm形成する。
Subsequently, a second step is performed to form a field oxide film 17 having a thickness of 400 nm by a thermal oxidation method.

【0087】続いて第3工程を実行し、図6(c)に示
すように、nウェル領域15中に反極性領域156を形
成するためにボロンを30KeV,4×1012cm-2
イオン注入を行い、さらにpチャネルMOSトランジス
タのチャネル部分を形成するために燐を30KeV,
2.8×1012cm-2の注入条件でイオン注入を行う。
Subsequently, a third step is performed. As shown in FIG. 6C, boron is ion-implanted at 30 KeV and 4 × 10 12 cm −2 to form an antipolar region 156 in the n-well region 15. Implantation is performed, and phosphorus is added at 30 KeV to form a channel portion of the p-channel MOS transistor.
Ion implantation is performed under an implantation condition of 2.8 × 10 12 cm −2 .

【0088】続いて第5工程を実行し、図7(a)に示
すように、pウェル領域15中に反極性領域156を形
成するために燐を100KeV,1×1013cm-2でイ
オン注入を行い、さらにnチャネルMOSトランジスタ
のチャネル部分を形成するためにボロンを10KeV,
9×1012cm-2の注入条件でイオン注入を行う。
Subsequently, a fifth step is performed. As shown in FIG. 7A, in order to form an antipolar region 156 in the p-well region 15, phosphorus is ion-implanted at 100 KeV and 1 × 10 13 cm -2 . Implantation is performed, and furthermore, boron is added at 10 KeV to form a channel portion of the n-channel MOS transistor.
Ion implantation is performed under an implantation condition of 9 × 10 12 cm −2 .

【0089】続いて第5工程を実行し、図7(b)に示
すように、ゲート酸化膜18を熱酸化により8nm形成
し、その後ノンドープポリシリコン膜13を200nm
成膜する。
Subsequently, a fifth step is performed, and as shown in FIG. 7B, a gate oxide film 18 is formed to a thickness of 8 nm by thermal oxidation, and then a non-doped polysilicon film 13 is formed to a thickness of 200 nm.
Form a film.

【0090】続いて第6工程を実行し、図7(c)に示
すように、ノンドープポリシリコン膜13のnチャネル
MOSトランジスタのゲートとなる領域に砒素を50K
eV,5×1015cm-2の注入条件でイオン注入を行
う。またpチャネルMOSトランジスタのゲートとなる
領域ボロンを10KeV,5×1015cm-2の注入条件
でイオン注入を行う。その後ゲート形状にエッチングを
行う。
Subsequently, a sixth step is performed, and as shown in FIG. 7C, arsenic is added to the non-doped polysilicon film 13 in the region to be the gate of the n-channel MOS transistor by 50K.
Ion implantation is performed under an implantation condition of eV and 5 × 10 15 cm −2 . In addition, ion implantation is performed on the region boron serving as the gate of the p-channel MOS transistor under the conditions of 10 KeV and 5 × 10 15 cm −2 . Thereafter, etching is performed in a gate shape.

【0091】続いて第7工程を実行し、図8(a)に示
すように、pチャネルMOSトランジスタ(pMOS)
となる領域のソース領域152又はドレイン領域154の
-領域194の形成のためにボロンを10KeV,2×
1013cm-2の注入条件でイオン注入を行う。さらに浅
いnウェル領域15の形成のために砒素を150Ke
V,2×1013cm-2の注入条件でイオン注入を行う。
Subsequently, a seventh step is performed, and as shown in FIG. 8A, a p-channel MOS transistor (pMOS)
To form a p - region 194 of a source region 152 or a drain region 154 of a region to be 10 KeV, 2 ×
Ion implantation is performed under an implantation condition of 10 13 cm -2 . In order to form a shallower n-well region 15, arsenic is
V, ion implantation is performed under an implantation condition of 2 × 10 13 cm −2 .

【0092】続いて、図8(b)に示すように、nチャ
ネルMOSトランジスタ(nMOS)となる領域のソー
ス領域152又はドレイン領域154のn-領域192の形
成のために砒素を10KeV,2×1013cm-2の注入
条件でイオン注入を行う。さらに浅いpウェル領域15
の形成のためにボロンを40KeV,1×1013cm-2
の注入条件でイオン注入を行う。
Then, as shown in FIG. 8B, arsenic is applied at 10 KeV and 2 × to form an n region 192 of a source region 152 or a drain region 154 in a region to be an n-channel MOS transistor (nMOS). Ion implantation is performed under an implantation condition of 10 13 cm -2 . Further shallow p-well region 15
For forming boron, 40 KeV, 1 × 10 13 cm −2
The ion implantation is performed under the implantation conditions described above.

【0093】続いて第8工程を実行し、図8(c)に示
すように、高温CVD酸化膜を200nm成膜し、エッ
チバックを行い、MOSトランジスタのサイドウォール
膜21を形成する。その後、高不純物濃度ソース領域1
52又はドレイン領域154の形成のためにpチャネルM
OSトランジスタにはBF2を30KeV,5×1015
cm-2、nチャネルMOSトランジスタには砒素を30
KeV,5×1015cm-2の注入条件でイオン注入を行
う。
Subsequently, an eighth step is performed, and as shown in FIG. 8C, a high-temperature CVD oxide film is formed to a thickness of 200 nm, and is etched back to form a sidewall film 21 of the MOS transistor. Then, the high impurity concentration source region 1
P-channel M for forming 52 or drain region 154
BF2 is 30 KeV, 5 × 10 15 for the OS transistor.
cm -2 , 30 arsenic for n-channel MOS transistor
Ion implantation is performed under the implantation conditions of KeV and 5 × 10 15 cm −2 .

【0094】上記の製造方法で作成したMOSトランジ
スタにドレインに1.5Vを印加し、ゲート電圧、半導
体基板電圧を0Vに設定した場合の半導体基板電流、及
びゲート電圧を印加していった場合のゲート電圧・ドレ
イン電流特性から得られるSファクタを測定した。
A voltage of 1.5 V is applied to the drain of the MOS transistor prepared by the above-described manufacturing method, and a gate voltage, a semiconductor substrate current when the semiconductor substrate voltage is set to 0 V, and a gate voltage are applied. The S factor obtained from the gate voltage / drain current characteristics was measured.

【0095】測定の結果、nチャネルMOSトランジス
タで72mV/decade,pチャネルMOSトラン
ジスタで70mV/decadeの値が得られた。
As a result of the measurement, a value of 72 mV / decade was obtained for the n-channel MOS transistor and a value of 70 mV / decade was obtained for the p-channel MOS transistor.

【0096】通常のMOSトランジスタのSファクタは
約80mV/decadeであることより、CMOSト
ランジスタプロセスにおいてpチャネルMOSトランジ
スタ、nチャネルMOSトランジスタ同時に小さなSフ
ァクタが満足された。
Since the S factor of the ordinary MOS transistor is about 80 mV / decade, the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor simultaneously satisfy a small S factor in the CMOS transistor process.

【0097】次に、図面に基づき、本発明の製造方法の
第5実施形態を説明する。なお、製造方法の第1実施形
態乃至第4実施形態において既に記述したものと同一の
部分については、同一符号を付し、重複した説明は省略
する。
Next, a fifth embodiment of the manufacturing method of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those already described in the first to fourth embodiments of the manufacturing method are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0098】図9(a)乃至図9(c)は、第5実施形
態の前半工程を説明するため工程図である。図10
(a)乃至図10(d)は、図9(a)乃至図9(c)
に示した第5実施形態の前半工程に続く中盤工程を説明
するため工程図である。図11は、図10(a)乃至図
10(d)に示した第5実施形態の中盤工程に続く後半
工程を説明するため工程図である。第4実施形態におい
ては、反極性領域156を形成するイオン注入の直後
に、チャネルドープを行っているが、第5実施形態にお
いては、ウェル領域15の濃度と反極性領域156の濃
度を適宜に調整する点に特徴を有している。
FIGS. 9A to 9C are process diagrams for explaining the first half of the fifth embodiment. FIG.
(A) to FIG. 10 (d) show FIGS. 9 (a) to 9 (c).
FIG. 21 is a process diagram for describing a middle stage process following the first half process of the fifth embodiment shown in FIG. FIG. 11 is a process diagram for explaining the latter half process following the middle process of the fifth embodiment shown in FIGS. 10A to 10D. In the fourth embodiment, channel doping is performed immediately after ion implantation for forming the antipolar region 156. However, in the fifth embodiment, the concentration of the well region 15 and the concentration of the antipolar region 156 are appropriately adjusted. It is characterized in that it is adjusted.

【0099】これにより、nチャネルMOSトランジス
タ、pチャネルMOSトランジスタ共にチャネルドープ
工程を省略することが出来る。
Thus, the channel doping step can be omitted for both the n-channel MOS transistor and the p-channel MOS transistor.

【0100】前述の図6(c)〜図8(c)に対応する
その場合のプロセスフローを図9(a)〜図9(c)、
図10(a)〜図10(b)、及び図11に示す。
FIGS. 9A to 9C show process flows corresponding to FIGS. 6C to 8 C described above.
This is shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b) and FIG.

【0101】前述の第2工程に続いて第3工程を実行
し、図9(a)に示すように、nウェル領域15中に反
極性領域156を形成するためにボロンを50KeV,
5×1012cm-2でイオン注入を行い、さらにpチャネ
ルMOSトランジスタのチャネル部分を形成するために
燐を10KeV,1×1012cm-2の注入条件でイオン
注入を行う。
After the above-described second step, a third step is performed. As shown in FIG. 9A, in order to form an antipolar region 156 in the n-well region 15, boron is applied at 50 KeV.
Ion implantation is performed at 5 × 10 12 cm −2 , and phosphorus is implanted at 10 KeV and 1 × 10 12 cm −2 to form a channel portion of the p-channel MOS transistor.

【0102】続いて第5工程を実行し、図9(b)に示
すように、pウェル領域15中に反極性領域156を形
成するために燐を100KeV,1×1013cm-2でイ
オン注入を行い、さらにnチャネルMOSトランジスタ
のチャネル部分を形成するためにボロンを10KeV,
9×1012cm-2の注入条件でイオン注入を行う。
Subsequently, a fifth step is performed. As shown in FIG. 9B, phosphorus is ion-implanted at 100 KeV and 1 × 10 13 cm -2 to form an antipolar region 156 in the p-well region 15. Implantation is performed, and furthermore, boron is added at 10 KeV to form a channel portion of the n-channel MOS transistor.
Ion implantation is performed under an implantation condition of 9 × 10 12 cm −2 .

【0103】続いて第5工程を実行し、図9(c)に示
すように、ゲート酸化膜18を熱酸化により8nm形成
し、その後ノンドープポリシリコン膜13を200nm
成膜する。
Subsequently, a fifth step is performed to form a gate oxide film 18 having a thickness of 8 nm by thermal oxidation as shown in FIG. 9C, and then a non-doped polysilicon film 13 having a thickness of 200 nm.
Form a film.

【0104】続いて第6工程を実行し、図10(a)に
示すように、ノンドープポリシリコン膜13のnチャネ
ルMOSトランジスタのゲートとなる領域に砒素を50
KeV,5×1015cm-2の注入条件でイオン注入を行
う。またpチャネルMOSトランジスタのゲートとなる
領域ボロンを10KeV,5×1015cm-2の注入条件
でイオン注入を行う。その後ゲート形状にエッチングを
行う。
Subsequently, a sixth step is performed, and as shown in FIG. 10A, 50% of arsenic is added to the region of the non-doped polysilicon film 13 to be the gate of the n-channel MOS transistor.
Ion implantation is performed under the implantation conditions of KeV and 5 × 10 15 cm −2 . In addition, ion implantation is performed on the region boron serving as the gate of the p-channel MOS transistor under the conditions of 10 KeV and 5 × 10 15 cm −2 . Thereafter, etching is performed in a gate shape.

【0105】続いて第7工程を実行し、図10(b)に
示すように、pチャネルMOSトランジスタ(pMO
S)となる領域のソース領域152又はドレイン領域1
54のp-領域194の形成のためにボロンを10Ke
V,2×1013cm-2の注入条件でイオン注入を行う。
さらに浅いnウェル領域15の形成のために燐を100
KeV,1×1013cm-2でイオン注入を行うことによ
り、pチャネルMOSトランジスタとなる領域に狭めら
れた反極性領域156が形成できる。
Subsequently, a seventh step is performed, and as shown in FIG. 10B, a p-channel MOS transistor (pMO
The source region 152 or the drain region 1 of the region to be S)
Boron is doped with 10 Ke to form a p - region 194 of 54.
V, ion implantation is performed under an implantation condition of 2 × 10 13 cm −2 .
In order to form a shallow n-well region 15,
By performing ion implantation at KeV and 1 × 10 13 cm −2 , a narrow antipolar region 156 can be formed in a region to be a p-channel MOS transistor.

【0106】続いて、図11に示すように、nチャネル
MOSトランジスタ(nMOS)となる領域のソース領
域152又はドレイン領域154のn-領域192の形成の
ために砒素を10KeV,2×1013cm-2の注入条件
でイオン注入を行う。さらに浅いpウェル領域15の形
成のためにボロンを40KeV,1×1013cm-2でイ
オン注入を行うことにより、nチャネルMOSトランジ
スタとなる領域に狭められた反極性領域156が形成で
きる。
Subsequently, as shown in FIG. 11, arsenic is applied at 10 KeV and 2 × 10 13 cm to form the n region 192 of the source region 152 or the drain region 154 in the region to be an n-channel MOS transistor (nMOS). Ion implantation is performed under -2 implantation conditions. Further, by performing ion implantation of boron at 40 KeV and 1 × 10 13 cm −2 to form a shallow p-well region 15, a narrow antipolar region 156 can be formed in a region to be an n-channel MOS transistor.

【0107】続いて第8工程を実行し、図11に示すよ
うに、高温CVD酸化膜を200nm成膜し、エッチバ
ックを行い、MOSトランジスタのサイドウォール膜2
1を形成する。その後、高不純物濃度ソース領域152
又はドレイン領域154の形成のためにpチャネルMO
SトランジスタにはBF2を30KeV,5×1015
-2、nチャネルMOSトランジスタには砒素を30K
eV,5×1015cm-2の注入条件でイオン注入を行
う。
Subsequently, an eighth step is performed, and as shown in FIG. 11, a high-temperature CVD oxide film is formed to a thickness of 200 nm, etch-back is performed, and the sidewall film 2 of the MOS transistor is formed.
Form one. Thereafter, the high impurity concentration source region 152
Alternatively, for forming the drain region 154, a p-channel MO
BF2 is 30 KeV, 5 × 10 15 c for S transistor
Arsenic 30K for m -2 , n-channel MOS transistors
Ion implantation is performed under an implantation condition of eV and 5 × 10 15 cm −2 .

【0108】上記の製造方法で作成したMOSトランジ
スタにドレインに1.5Vを印加し、ゲート電圧、半導
体基板電圧を0Vに設定した場合の半導体基板電流、及
びゲート電圧を印加していった場合のゲート電圧・ドレ
イン電流特性から得られるSファクタを測定した。
When 1.5 V is applied to the drain of the MOS transistor prepared by the above-described manufacturing method, the gate voltage, the semiconductor substrate current when the semiconductor substrate voltage is set to 0 V, and the gate voltage are applied. The S factor obtained from the gate voltage / drain current characteristics was measured.

【0109】測定の結果、nチャネルMOSトランジス
タで72mV/decade,pチャネルMOSトラン
ジスタで70mV/decadeの値が得られた。
As a result of the measurement, a value of 72 mV / decade was obtained with the n-channel MOS transistor, and a value of 70 mV / decade was obtained with the p-channel MOS transistor.

【0110】通常のMOSトランジスタのSファクタは
約80mV/decadeである事より、第1実施形態
乃至第5実施形態の製造方法によりCMOSトランジス
タプロセスにおいてpチャネルMOSトランジスタ、n
チャネルMOSトランジスタ同時に小さなSファクタが
満足された。
Since the S factor of a normal MOS transistor is about 80 mV / decade, the p-channel MOS transistor and n in a CMOS transistor process are manufactured by the manufacturing method of the first to fifth embodiments.
A small S factor was satisfied simultaneously with the channel MOS transistor.

【0111】なお、反極性領域156の孤立状態を高め
るために反極性領域156のイオン注入時に、図12に
示すようにMOSトランジスタのフィールド領域全面で
はなくフィールド酸化膜17端部より内側の領域に限定
して行うことも、隣接MOSトランジスタの影響低減、
ウェル領域15間のリーク電流低減のために行う必要が
ある場合には望ましい。
In order to enhance the isolation state of the opposite polarity region 156, the ion implantation into the opposite polarity region 156 is not performed on the entire field region of the MOS transistor but on the region inside the end of the field oxide film 17 as shown in FIG. It is also possible to reduce the influence of adjacent MOS transistors,
This is desirable when it is necessary to reduce the leakage current between the well regions 15.

【0112】また、本実施形態においては浅いウェル領
域15を形成するためのイオン注入を低い濃度のソース
領域152又はドレイン領域154における注入(n-
域192またはp-領域194の形成)の際に行っている
が、この浅いウェル領域15に対する注入をゲート電極
側面のサイドウォール膜21形成後の高い濃度のソース
領域152又はドレイン領域154注入の前後に行っても
第1実施形態乃至第5実施形態の製造方法は実施できる
ことは言うまでもない。
In this embodiment, the ion implantation for forming the shallow well region 15 is performed when the low concentration source region 152 or the drain region 154 is implanted (formation of the n region 192 or the p region 194). However, even if the implantation into the shallow well region 15 is performed before and after the implantation of the high concentration source region 152 or the drain region 154 after the formation of the sidewall film 21 on the side surface of the gate electrode, the first to fifth embodiments are also applicable. Can be implemented.

【0113】[0113]

【発明の効果】請求項1〜6に記載の発明に依れば、チ
ャネル領域をON状態又はOFF状態するためのしきい
値(threshold電圧)Vthを低くすることがで
きるようになり、その結果、低い駆動電圧で半導体装置
を動作させることが可能となるといった効果を奏する。
According to the first to sixth aspects of the present invention , the threshold value (threshold voltage) Vth for turning on or off the channel region can be reduced, and as a result, This has the effect that the semiconductor device can be operated at a low drive voltage.

【0114】この結果、高集積化(LSI化)に適し、
低い駆動電圧で動作し、しかも消費電力の少ない半導体
装置が実現できるようになるといった効果を奏する。
As a result, it is suitable for high integration (LSI).
There is an effect that a semiconductor device which operates at a low drive voltage and consumes less power can be realized.

【0115】更に、デバイス製造工程で使用されるマス
ク枚数やリソグラフィ回数を増加させることなくドレイ
ン−半導体基板間の距離が長く保たれているデバイス構
造とすることができるようになるに依り、ゲート電圧が
印加され、ドレインに電圧が印加された状態であって
も、リーク電流が半導体基板に流れてしまうことを回避
してスタンバイ電流(ゲート電圧が印加されていない待
機時にデバイス内を流れる電流)を低く抑えることがで
きるようになるといった効果を奏する。
Furthermore, the gate voltage can be increased without increasing the number of masks used in the device manufacturing process or the number of lithography operations, thereby increasing the distance between the drain and the semiconductor substrate. Is applied, and even when a voltage is applied to the drain, a standby current (a current flowing in the device at a standby time when no gate voltage is applied) is prevented by preventing a leak current from flowing to the semiconductor substrate. This has the effect of being able to keep it low.

【0116】また、デバイス製造工程で使用されるマス
ク枚数やリソグラフィ回数を増加させることなく、ゲー
ト電圧の印加に対するドレイン電流の高速応答特性(具
体的には、ターンオンやターンオフ等のスイッチング特
性)を実現できるようになるといった効果を奏する。
Further, high-speed response characteristics of drain current to gate voltage application (specifically, switching characteristics such as turn-on and turn-off) can be realized without increasing the number of masks and the number of lithography used in the device manufacturing process. It has the effect of being able to do so.

【0117】請求項2に記載の発明に依れば、上記効果
に加えて、従来から用いられている斜めイオン注入技術
を用いているので、デバイス製造工程で使用されるマス
ク枚数やリソグラフィ回数を増加させることなくドレイ
ン−半導体基板間の距離を長く保つことができるデバイ
ス構造を簡便に歩留まり良く作製することができるよう
になるといった効果を奏する。
According to the second aspect of the present invention, in addition to the above-mentioned effects, since the oblique ion implantation technique conventionally used is used, the number of masks and the number of lithography used in the device manufacturing process can be reduced. There is an effect that a device structure that can keep the distance between the drain and the semiconductor substrate long without increasing the size can be easily manufactured with a high yield.

【0118】請求項3及び4に記載の発明に依れば、
記効果に加えて、第2ウェル領域の形成工程と第1ウェ
ル領域の形成工程を用いて、第2ウェル領域と第1ウェ
ル領域とに挟まれたチャネル領域近傍に第2空乏層領域
を形成することに依り、ゲート電圧の印加に対するドレ
イン電流の高速応答特性を実現できるようになるといっ
た効果を奏する。
According to the third and fourth aspects of the present invention, in addition to the above effects, the second well region and the first well region are formed by using the second well region forming step and the first well region forming step. By forming the second depletion layer region in the vicinity of the channel region sandwiched between the regions, it is possible to achieve an effect that a high-speed response characteristic of the drain current to the application of the gate voltage can be realized.

【0119】また、このような第2空乏層領域を形成す
る際に、デバイス製造工程で使用されるマスク枚数やリ
ソグラフィ回数を増加させることなく、デバイス製造工
程の複雑化を回避できるといった効果を奏する。
In forming such a second depletion layer region, there is an effect that the device manufacturing process can be prevented from becoming complicated without increasing the number of masks and the number of lithography used in the device manufacturing process. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体装置の基本構成を説明するため
の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a basic configuration of a semiconductor device of the present invention.

【図2】図2(a)乃至図2(d)は、本発明の製造方
法の第1実施形態を説明するための工程図である。
FIGS. 2A to 2D are process diagrams for explaining a first embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図3】図3(a)又は図3(b)は、本発明の製造方
法の第2実施形態を説明するため工程図である。
FIG. 3 (a) or FIG. 3 (b) is a process diagram for explaining a second embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図4】図4(a)乃至図4(c)は、本発明の製造方
法の第3実施形態を説明するため工程図である。
FIGS. 4A to 4C are process diagrams for explaining a third embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図5】図1の半導体装置の上面図である。FIG. 5 is a top view of the semiconductor device of FIG. 1;

【図6】図6(a)乃至図6(c)は、本発明の製造方
法の第4実施形態の前半工程を説明するため工程図であ
る。
FIGS. 6 (a) to 6 (c) are process diagrams for explaining the first half process of the fourth embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図7】図7(a)乃至図7(c)は、図6(a)乃至
図6(c)に示した第4実施形態の前半工程に続く中盤
工程を説明するため工程図である。
FIGS. 7 (a) to 7 (c) are process diagrams for explaining a middle stage process following the first half process of the fourth embodiment shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c). .

【図8】図8(a)乃至図8(c)は、図7(a)乃至
図7(c)に示した第4実施形態の中盤工程に続く後半
工程を説明するため工程図である。
8 (a) to 8 (c) are process diagrams for explaining a latter half process following the middle process of the fourth embodiment shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c). .

【図9】図9(a)乃至図9(c)は、第5実施形態の
前半工程を説明するため工程図である。
FIGS. 9A to 9C are process diagrams for explaining the first half process of the fifth embodiment.

【図10】図10(a)乃至図10(d)は、図9
(a)乃至図9(c)に示した第5実施形態の前半工程
に続く中盤工程を説明するため工程図である。
FIGS. 10 (a) to 10 (d) show FIG.
FIG. 10 is a process diagram for explaining a middle stage process following the first half process of the fifth embodiment shown in FIGS. 9A to 9C.

【図11】図10(a)乃至図10(d)に示した第5
実施形態の中盤工程に続く後半工程を説明するため工程
図である。
FIG. 11 is a view showing a fifth example shown in FIGS. 10 (a) to 10 (d);
FIG. 9 is a process chart for explaining a latter half process following the middle process of the embodiment.

【図12】第1従来技術を半導体装置を説明するための
断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a semiconductor device according to the first related art.

【図13】第2従来技術を半導体装置を説明するための
断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining a semiconductor device according to a second conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…半導体装置 11…半導体基板 12…第1空乏層領域 13…ゲート電極 14…第2空乏層領域 15…ウェル領域(pウェル領域、nウェル領域) 152…ソース領域 154…ドレイン領域 156…反極性領域 17…フィールド酸化膜 18…ゲート酸化膜 19 チャネルドープ領域 192…n-領域 194…p-領域 20…レジストパターン 21…サイドウォール 24…第2ウェル領域Reference Signs List 10 semiconductor device 11 semiconductor substrate 12 first depletion layer region 13 gate electrode 14 second depletion layer region 15 well region (p-well region, n-well region) 152 source region 154 drain region 156 Polar region 17 Field oxide film 18 Gate oxide film 19 Channel doped region 192 n - region 194 p - region 20 Resist pattern 21 Side wall 24 Second well region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 27/092 29/78 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/092 H01L 27/088 H01L 29/78 H01L 21/8238 H01L 21/8234 H01L 21/336 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI H01L 27/092 29/78 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/092 H01L 27/088 H01L 29/78 H01L 21/8238 H01L 21/8234 H01L 21/336

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ゲート酸化膜を形成する前に、チャネル
領域ウェルを予め形成する工程と、 前記チャネル領域ウェル上に、ゲート酸化膜を形成する
工程と、 前記ゲート酸化膜上に、ゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極形成後に、前記ゲート電極が設けられて
いる面に対して、前記チャネル領域ウェルがp型の場合
はp型不純物を、前記チャネル領域ウェルがn型の場合
はn型不純物を、斜めイオン注入することによって、
ェル領域と、当該ウェル領域に囲まれた状態でゲートチ
ャネル領域の下方に設けられ、かつ、前記ウェル領域の
導伝型と反対の導伝型を有する反極性領域を形成する
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming a channel region well before forming a gate oxide film; a step of forming a gate oxide film on the channel region well; and forming a gate electrode on the gate oxide film. Forming a p-type impurity on the surface on which the gate electrode is provided after the formation of the gate electrode, if the channel region well is p-type, and n if the channel region well is n-type. type impurity by oblique ion implantation, c
And E Le region provided below the gate channel region in a state surrounded by the well region, and a step of forming a counter-polarity region having a conductive heat transfer-type opposite conductivity Den type of the well region A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 所定濃度を持つn型シリコン半導体領域
上にフィールド酸化膜を形成する工程と、 前工程の後に、p型不純物を所定加速エネルギー及び所
定イオン濃度でイオン注入を行なってp型のチャネル領
域ウェルを形成する工程と、 前工程の後に、ゲート酸化膜を熱酸化処理により所定膜
厚だけ形成する工程と、 n型ポリシリコン膜を所定膜厚だけ成膜した後に、ゲー
ト電極の形状に応じてエッチングして前記ゲート電極を
形成する工程と、 前工程の後に、n型不純物を所定加速エネルギー及び所
定イオン濃度でイオン注入を実行してソース領域又はド
レイン領域のn型低濃度不純物拡散領域を形成する工程
と、 前工程の後に、p型不純物を所定加速エネルギー及び所
定イオン濃度で斜めイオン注入を行ってウェル領域と、
当該ウェル領域に囲まれた状態でゲートチャネル領域の
下方に設けられ、かつ、前記ウェル領域の導伝型と反対
の導伝型を有する反極性領域を形成する工程と、 前工程の後に、高温CVD酸化膜を所定膜厚だけ成膜し
た後に、エッチバック処理を行ってサイドウォールを形
成する工程と、 前工程の後に、n型不純物を所定加速エネルギー及び所
定イオン濃度でイオン注入を実行してソース領域又はド
レイン領域のn型高濃度不純物拡散領域を形成する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A step of forming a field oxide film on an n-type silicon semiconductor region having a predetermined concentration, and after the previous step, ion-implanting a p-type impurity with a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration to form a p-type impurity. A step of forming a channel region well; a step of forming a gate oxide film to a predetermined thickness by thermal oxidation after the previous step; and a step of forming an n-type polysilicon film to a predetermined thickness and forming a gate electrode. Forming the gate electrode by etching according to the following; and, after the previous step, performing ion implantation of an n-type impurity at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration to diffuse the n-type low-concentration impurity in the source region or the drain region. Forming a region, and after the pre-process, performing oblique ion implantation of a p-type impurity at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration to form a well region ;
Provided below the gate channel region in a state surrounded by the well region, and forming a opposite polarity region having a conductive heat transfer-type opposite conductivity Den type of the well region, after the previous step, After forming a high-temperature CVD oxide film by a predetermined thickness, a step of forming a sidewall by performing an etch-back process, and, after the previous process, performing ion implantation of an n-type impurity at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration. Forming an n-type high-concentration impurity diffusion region of a source region or a drain region by using the method described above.
【請求項3】 ウェル領域の導伝型と反対の導伝型を有
する反極性領域を、当該ウェル領域に囲まれた状態でゲ
ートチャネル領域の下方に設ける半導体装置の製造方法
であって、 ゲート電極の形成前に、当該ウェル領域における深い領
域である第2ウェル領域及びチャネル領域ウェルを形成
すると共に、当該ゲート電極の形成後に当該ウェル領域
における浅い領域である第1ウェル領域を形成して前記
ウェル領域を形成することにより、当該ウェル領域の導
伝型と反対の導伝型を有し当該ウェル領域に囲まれた前
記反極性領域を形成することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
3. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising providing an opposite polarity region having a conductivity type opposite to a conductivity type of a well region below a gate channel region in a state surrounded by the well region. Forming a second well region and a channel region well which are deep regions in the well region before forming the electrode, and forming a first well region which is a shallow region in the well region after forming the gate electrode. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a well region to form the antipolar region having a conductivity type opposite to that of the well region and surrounded by the well region.
【請求項4】 前記ゲート電極の形成前に、所定加速エ
ネルギー及び所定イオン濃度でn型不純物をイオン注入
してフィールド領域の下部に前記第2ウェル領域を予め
形成する工程と、 前工程の後に、前記ゲート電極を形成する工程と、 前工程の後に、所定加速エネルギー及び所定イオン濃度
で前記第2ウェル領域と同じn型不純物をイオン注入し
て前記第1ウェル領域を形成することに依り、前記チャ
ネル領域の下部にのみに前記反極性領域を残す工程とを
含むことを特徴とする請求項に記載の製造方法。
4. forming a second well region below a field region by ion-implanting an n-type impurity with a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration before forming the gate electrode; Forming the first well region by ion-implanting the same n-type impurity as the second well region at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration after the step of forming the gate electrode; 4. The method according to claim 3 , further comprising the step of leaving the opposite polarity region only below the channel region.
【請求項5】 所定濃度を持つp型シリコン半導体領域
上にフィールド酸化膜を形成する工程と、 前工程の後に、n型不純物を所定加速エネルギー及び所
定イオン濃度でイオン注入を行なってn型のチャネル領
ウェルを形成する工程と、 前工程の後に、ゲート酸化膜を熱酸化処理により所定膜
厚だけ形成する工程と、p型ポリシリコン膜を所定膜厚
だけ成膜した後に、ゲート電極の形状に応じてエッチン
グして前記ゲート電極を形成する工程と、 前工程の後に、p型不純物を所定加速エネルギー及び所
定イオン濃度でイオン注入を実行してソース領域又はド
レイン領域のp型低濃度不純物拡散領域を形成する工程
と、 前工程の後に、n型不純物を所定加速エネルギー及び所
定イオン濃度で斜めイオン注入を行ってウェル領域、及
び、当該ウェル領域に囲まれた状態でゲートチャネル領
域の下方に設けられ、かつ、前記ウェル領域の導伝型と
反対の導伝型を有する反極性領域を形成する工程と、 前工程の後に、高温CVD酸化膜を所定膜厚だけ成膜し
た後に、エッチバック処理を行ってサイドウォールを形
成する工程と、 前工程の後に、p型不純物を所定加速エネルギー及び所
定イオン濃度でイオン注入を実行してソース領域又はド
レイン領域のp型高濃度不純物拡散領域を形成する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a field oxide film on a p-type silicon semiconductor region having a predetermined concentration, and after the previous step, ion-implanting an n-type impurity with a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration to form an n-type impurity . forming a switch Yaneru area well, after the previous step, a step of forming a predetermined film thickness of the gate oxide film by thermal oxidation treatment, after forming the p-type polysilicon film by a predetermined thickness, gate Forming the gate electrode by etching according to the shape of the electrode; and performing p-type impurity ion implantation at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration by performing p-type impurity implantation at a source region or a drain region after the previous step. forming a doped impurity diffusion regions, before after step, the well region by performing oblique Me ion implanted n-type impurity at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration,及
And the gate channel region surrounded by the well region
And a conduction type of the well region.
A step of forming an opposite polarity region having an opposite conductivity type ; a step of forming a high-temperature CVD oxide film by a predetermined thickness after the previous step; and a step of performing an etch-back process to form a sidewall. Performing a p-type impurity ion implantation at a predetermined acceleration energy and a predetermined ion concentration to form a p-type high-concentration impurity diffusion region of a source region or a drain region after the step . Production method.
【請求項6】 請求項1〜5何れか1項記載の半導体装
置の製造方法により作成された ことを特徴とする半導体
装置
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
Semiconductor produced by a method of manufacturing a device
Equipment .
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