Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3926964B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3926964B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP3926964B2
JP3926964B2 JP2000090065A JP2000090065A JP3926964B2 JP 3926964 B2 JP3926964 B2 JP 3926964B2 JP 2000090065 A JP2000090065 A JP 2000090065A JP 2000090065 A JP2000090065 A JP 2000090065A JP 3926964 B2 JP3926964 B2 JP 3926964B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
conductivity type
well
impurity
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000090065A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001077211A (en
Inventor
良治 蓮見
崇 吉富
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2000090065A priority Critical patent/JP3926964B2/en
Publication of JP2001077211A publication Critical patent/JP2001077211A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3926964B2 publication Critical patent/JP3926964B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子を静電破壊から保護するESD(Electro-Static Discharge)保護素子を有する半導体装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば半導体装置の入力部には、ESD保護素子が設けられ、入力パッドに高い静電気が印加された場合においても、このESD保護素子によりチップ内の素子の破壊が防止されている。この種のESD保護素子としては、近時、ソース領域、ドレイン領域間に高電圧が印加された場合、ドレイン領域とチャネル間に形成される空乏層がソース領域に到達し、パンチスルー電流が流れて動作するタイプのものが開発されている。
【0003】
図14は、従来のパンチスルータイプのESD保護素子を有する半導体装置を示している。例えばP型半導体基板1の表面領域には、複数の素子分離領域2、3、4、5、6が形成されている。半導体基板1の内部回路領域7にはLDD(Lightly Doped ドレイン領域)構造のNチャネルMOSトランジスタ9及びPチャネルMOSトランジスタ10が形成されている。また、入力回路領域8には、ESD保護素子としてのNチャネルMOSトランジスタ11及びPチャネルMOSトランジスタ12が形成されている。これらトランジスタ11、12はLDD構造ではなく、シングルドレイン構造とされている。入力パッド13は前記トランジスタ11、12のドレイン領域に接続されるとともに、例えばインバータ回路14を介して内部回路領域7のトランジスタに接続される。さらに、前記トランジスタ11、12のゲート電極及びソース領域はそれぞれ接地されている。
【0004】
上記構成において、入力パッド13に高電圧が印加されると、例えばトランジスタ11のドレイン領域とチャネル間に形成される空乏層がソース領域に到達し、パンチスルー電流が流れる。このため、入力パッド13、トランジスタ11のドレイン領域、ソース領域、接地間に電流経路が形成され、この経路を介して入力パッド13に印加された高電圧に伴う電流が流れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の半導体装置は、内部回路領域7のトランジスタ9、10がLDD構造であり、入力回路領域8のESD保護素子を構成するトランジスタ11、12がシングルドレイン構造のトランジスタにより構成されている。このため、トランジスタ9、10とESD保護素子としてのトランジスタ11、12を同一の製造工程により形成することが困難であり、製造工程が増加するものであった。
【0006】
また、前記トランジスタ11、12のソース領域、ドレイン領域に注入された不純物は、アニール工程において拡散し、一部がゲート電極の下部に至り、ゲート電極とオーバーラップされる。このため、ドレイン領域に高電圧が印加された際、ゲート電極とドレイン領域との間に高電界がかかり、このオーバーラップ部分が絶縁破壊されるという問題を有している。
【0007】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、製造工程の増加を抑えて内部回路領域のトランジスタとESD保護素子としてのトランジスタを形成することが可能な半導体装置とその製造方法を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の態様は、基板の入力回路領域に形成されたドレインが入力パッドに接続され、ゲート及びソースが接地された第1のNチャネルトランジスタ、及び第1のPチャネルトランジスタと、前記基板の内部回路領域に形成されたLDD構造を有する第2のNチャネルトランジスタ、及び第2のPチャネルトランジスタとを有し、前記第1のNチャネルトランジスタ及び第1のPチャネルトランジスタはLDD構造とされ、チャネル領域の不純物濃度が前記第2のNチャネルトランジスタ及び第2のPチャネルトランジスタの不純物濃度より低く設定され、前記第1のNチャネルトランジスタ、及び第1のPチャネルトランジスタのLDD構造のソース・ドレイン領域の不純物濃度は、前記第2のNチャネルトランジスタ、及び第2のPチャネルトランジスタのLDD構造のソース・ドレイン領域の不純物濃度と等しいことを特徴とする。
【0010】
本発明の半導体装置の製造方法の第1の態様は、第1導電型の半導体基板の表面領域に複数の素子分離領域を形成する工程と、前記半導体基板の内部回路領域に第1導電型の第1のウェル領域、及び第2導電型の第2のウェル領域を形成し、前記半導体基板の入力回路領域に前記第1のウェル領域、及び前記第2のウェル領域より不純物濃度が低い第1導電型の第3のウェル領域及び第2導電型の第4のウェル領域を形成する工程と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜及び前記ゲート絶縁膜をエッチングし、前記第1、第2、第3、第4のウェル領域上に第1、第2、第3、第4のゲート電極を形成する工程と、前記第1、第3のゲート電極をマスクとして前記第1、第3のウェル領域に第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第1の不純物拡散領域を形成し、前記第2、第4のゲート電極をマスクとして前記第2、第4のウェル領域に第1導電型の不純物を導入して、第1導電型の第1の不純物拡散領域を形成する工程と、前記第1乃至第4のゲート電極の側面に側壁絶縁膜を形成する工程と、前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第1、第3のウェル領域内に前記第2導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第2の不純物拡散領域を形成し、前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第2、第4のウェル領域に前記第1導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第1導電型の不純物を導入し、第1導電型の第2の不純物拡散領域を形成する工程と、それぞれLDD構造のソース・ドレイン領域を形成する前記第3のウェル領域に形成された前記第2導電型の第1、第2の不純物拡散領域、及び前記第4のウェル領域に形成された前記第1導電型の第1、第2の不純物拡散領域のうち、前記第3、第4のウェル領域に形成された前記ドレイン領域を入力パッドに接続し、前記第3、第4のゲート電極及び前記第3、第4のウェル領域に形成された前記ソース領域を接地する工程と具備することを特徴とする。
【0011】
本発明の半導体装置の製造方法の第2の態様は、第1導電型の半導体基板の表面領域に複数の素子分離領域を形成する工程と、前記半導体基板の内部回路領域に第1導電型の第1のウェル領域、及び第2導電型の第2のウェル領域を形成し、前記半導体基板の入力回路領域に前記第1のウェル領域、及び前記第2のウェル領域より不純物濃度が低い第1導電型の第3のウェル領域及び第2導電型の第4のウェル領域を形成する工程と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜及び前記ゲート絶縁膜をエッチングし、前記第1、第2、第3、第4のウェル領域上に第1、第2、第3、第4のゲート電極を形成する工程と、前記第1、第3のゲート電極をマスクとして前記第1、第3のウェル領域に第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第1の不純物拡散領域を形成し、前記第2、第4のゲート電極をマスクとして前記第2、第4のウェル領域に第1導電型の不純物を導入して、第1導電型の第1の不純物拡散領域を形成する工程と、前記第1乃至第4のゲート電極の側面に側壁絶縁膜を形成する工程と、前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第1のウェル領域に第2導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第2の不純物拡散領域を形成し、前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第2のウェル領域に第1導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第1導電型の不純物を導入し、第1導電型の第2の不純物拡散領域を形成する工程と、それぞれLDD領域としてのソース・ドレイン領域を形成する前記第3のウェル領域に形成された前記第2導電型の第1の不純物拡散領域、及び前記第4のウェル領域に形成された前記第1導電型の第1の不純物拡散領域のうち、前記第3、第4のウェル領域に形成された前記ドレイン領域を入力パッドに接続し、前記第3、第4のゲート電極及び前記第3、第4のウェル領域に形成された前記ソース領域を接地する工程とを具備することを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法の第3の態様は、第1導電型の半導体基板の表面領域に複数の素子分離領域を形成する工程と、前記半導体基板の内部回路領域の第2導電型のトランジスタの形成領域と入力回路領域の第1導電型のトランジスタの形成領域に第1導電型の不純物を導入して第1導電型の第1、第2のウェル領域を形成し、前記半導体基板の内部回路領域の第1導電型のトランジスタの形成領域に第2導電型の不純物を導入することにより、第2導電型の第3のウェル領域を形成し、前記第2のウェル領域に第2導電型の不純物を導入することにより、前記第3のウェル領域より不純物濃度が低い第2導電型の第4のウェル領域を形成する工程と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜及び前記ゲート絶縁膜をエッチングし、前記第1、第3、第4のウェル領域上及び前記半導体基板上に第1、第2、第3、第4のゲート電極を形成する工程と、前記第1、第4のゲート電極をマスクとして前記第1のウェル領域及び前記半導体基板内に第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第1の不純物拡散領域を形成し、前記第2、第3のゲート電極をマスクとして前記第3、第4のウェル領域内に第1導電型の不純物を導入して、第1導電型の第1の不純物拡散領域を形成する工程と、前記第1乃至第4のゲート電極の側面に側壁絶縁膜を形成する工程と、前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第1のウェル領域及び前記半導体基板内に前記第2導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第2の不純物拡散領域を形成し、前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第3、第4のウェル領域内に前記第1導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第1導電型の不純物を導入し、第1導電型の第2の不純物拡散領域を形成する工程と、それぞれLDD構造のソース・ドレイン領域を形成する前記半導体基板内に形成された前記第2導電型の第1、第2の不純物拡散領域、及び前記第4のウェル領域に形成された前記第1導電型の第1、第2の不純物拡散領域のうち、前記半導体基板及び前記第4のウェル領域に形成された前記ドレイン領域を入力パッドに接続し、前記第3、第4のゲート電極、前記半導体基板及び前記第4のウェル領域に形成された前記ソース領域を接地する工程とを具備することを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法の第4の態様は、第1導電型の半導体基板の表面領域に 複数の素子分離領域を形成する工程と、前記半導体基板の内部回路領域の第2導電型のトランジスタの形成領域と入力回路領域の第1導電型のトランジスタの形成領域に第1導電型の不純物を導入して第1導電型の第1、第2のウェル領域を形成し、前記半導体基板の内部回路領域の第1導電型のトランジスタの形成領域に第2導電型の不純物を導入することにより、第2導電型の第3のウェル領域を形成し、前記第2のウェル領域に第2導電型の不純物を導入することにより、前記第3のウェル領域より不純物濃度が低い第2導電型の第4のウェル領域を形成する工程と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜及び前記ゲート絶縁膜をエッチングし、前記第1、第3、第4のウェル領域上及び前記半導体基板上に第1、第2、第3、第4のゲート電極を形成する工程と、前記第1、第4のゲート電極をマスクとして前記第1のウェル領域及び前記半導体基板内に第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第1の不純物拡散領域を形成し、前記第2、第3のゲート電極をマスクとして前記第3、第4のウェル領域に第1導電型の不純物を導入して、第1導電型の第1の不純物拡散領域を形成する工程と、前記第1乃至第4のゲート電極の側面に側壁絶縁膜を形成する工程と、前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第1のウェル領域に第2導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第2の不純物拡散領域を形成し、前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第3のウェル領域に第1導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第1導電型の不純物を導入し、第1導電型の第2の不純物拡散領域を形成する工程と、それぞれLDD領域としてのソース・ドレイン領域を形成する前記半導体基板に形成された前記第2導電型の第1の不純物拡散領域、及び前記第4のウェル領域に形成された前記第1導電型の第1の不純物拡散領域のうち、前記半導体基板及び第4のウェル領域に形成された前記ドレイン領域を入力パッドに接続し、前記第3、第4のゲート電極、前記半導体基板及び第4のウェル領域に形成された前記ソース領域を接地する工程とを具備することを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0026】
(第1の実施例)
先ず、図1を参照して本発明の第1の実施例に係る半導体装置の構成について説明する。図1において、例えばP型半導体基板20には、P型ウェル領域21が形成され、このP型ウェル領域21の表面領域には素子分離領域としてのフィールド酸化膜22、23、24、25、26が形成されている。半導体基板20の内部回路領域27には、LDD構造のNチャネルMOSトランジスタN1及びLDD構造のPチャネルMOSトランジスタP1が形成され、入力回路領域28には、ESD保護素子としてのNチャネルMOSトランジスタN2及びPチャネルMOSトランジスタP2が形成されている。これらトランジスタN2、P2も前記トランジスタN1、P1と同様にLDD構造とされている。
【0027】
前記トランジスタN1はゲート電極37と、P型ウェル領域31内に形成された低不純物濃度のLDD領域n-、及び高不純物濃度のソース/ドレイン領域n+とにより構成されている。前記トランジスタP1はゲート電極38と、N型ウェル領域34内に形成されたLDD領域p-、及びソース/ドレイン領域p+とにより構成されている。さらに、前記トランジスタP2はゲート電極39と、例えばPウェル領域32にN型の不純物をイオン注入して形成されたNウェル領域35内に形成されたLDD領域p-、及びソース/ドレイン領域p+とにより構成されている。前記トランジスタN2はゲート電極40と、Pウェル領域21内に形成されたLDD領域n-、及びソース/ドレイン領域n+とにより構成されている。
【0028】
前記各ゲート電極37、38、39、40の側面には側壁絶縁膜41がそれぞれ形成され、各ゲート電極37、38、39、40の上面、及びソース/ドレイン領域の上面には例えばコバルトシリサイド層42がそれぞれ形成されている。
【0029】
入力パッド43は、ESD保護素子を構成するトランジスタN2及びP2の各ドレインに接続されるとともに、インバータ回路44を介して内部回路領域27のトランジスタに接続される。さらに、トランジスタN2、P2のゲート電極及びソースは接地されている。
【0030】
図2は図1に示すESD保護素子の動作を示すものであり、図1と同一部分には同一符号を付している。入力パッド43に静電放電により例えば正の高電圧が印加されると、NチャネルMOSトランジスタN2のドレイン領域とチャネル間に形成される空乏層DLがソース領域に到達し、パンチスルー電流が流れる。このため、入力パッド43、トランジスタN2のドレイン領域、ソース領域、接地間に電流経路が形成され、この経路を介して入力パッド43に印加された高電圧に伴う放電電流が流れる。したがって、内部回路領域に形成されたトランジスタが保護される。
【0031】
次に、図3乃至図6を参照して、上記構成の半導体装置の製造方法について説明する。
【0032】
図3(a)に示すように、例えばP型半導体基板20には、P型ウェル領域21が形成され、このP型ウェル領域21の表面領域には素子分離領域としてのフィールド酸化膜22、23、24、25、26が形成される。この後、半導体基板20の全面にシリコン酸化膜27が形成される。次いで、全面にレジスト膜30が形成され、このレジスト膜30は、前記内部回路領域28の前記PチャネルMOSトランジスタP1の形成領域、及びESD保護素子としての前記NチャネルトランジスタN2の形成領域を覆うようにパターニングされる。このレジストパターンをマスクとしてNチャネルMOSトランジスタN1、PチャネルMOSトランジスタP2の形成領域に、P型ウェル領域31を形成するために、例えばボロンがイオン注入される。このボロンのドーズ量は例えば5×1012cm-2である。
【0033】
この後、図3(b)に示すように、前記レジスト膜30が除去され、半導体基板20の全面にレジスト膜33が形成される。このレジスト膜33は前記内部回路領域28のNチャネルMOSトランジスタN1の形成領域、及びESD保護素子としてのNチャネルトランジスタN2の形成領域を覆うようにパターニングされる。このレジストパターンをマスクとしてPチャネルMOSトランジスタP1、P2の形成領域に、N型ウェル領域34、35を形成するために、例えばリンがイオン注入される。このリンのドーズ量は例えば7×1012cm-2である。
【0034】
ここで、ESD保護素子を構成するPチャネルMOSトランジスタP2の形成領域は、P型の不純物とN型の不純物の両方がイオン注入され、ESD保護素子を構成するNチャネルMOSトランジスタN2の形成領域は、P型の不純物とN型の不純物のいずれもが注入されていない。
【0035】
次に、図4(a)に示すように、レジスト膜33、及びシリコン酸化膜27が除去されたのち、ゲート絶縁膜としてのシリコン酸化膜27aが形成される。このシリコン酸化膜27aの上にポリシリコン膜36が例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成される。このとき、前記注入されたイオンがアニールされ、P型ウェル領域31、32、及びこれらP型ウェル領域31、32より浅いN型ウェル領域34、35が形成される。P型ウェル領域31、32のボロンの濃度はNチャネルMOSトランジスタのチャネル領域において約5×1017cm-3であり、N型ウェル領域34のリンの濃度はPチャネルMOSトランジスタのチャネル領域において約7×1017cm-3である。
【0036】
また、ESD保護素子としてのPチャネルMOSトランジスタP2が形成されるN型ウェル領域35のリンの濃度は、チャネル領域において約2×1017cm-3となり、N型ウェル領域34におけるリンの濃度より低くなる。さらに、ESD保護素子としてのNチャネルMOSトランジスタN2が形成される領域は、上記ボロン、及びリンがイオン注入されていない。このため、トランジスタN2が形成されるチャネル領域の不純物濃度は、P型ウェル領域21のボロンの濃度、約1×1017cm-3とされている。
【0037】
前記ポリシリコン膜36及び前記シリコン酸化膜27aは、ゲート電極に対応してパターニングされた図示せぬレジスト膜をマスクとして例えばRIE(Reactive Ion Etching)によりエッチングされ、図4(b)に示すようにゲート電極37、38、39、40が形成される。ここで、ESD保護素子を構成するトランジスタP2、N2のゲート電極39、40のゲート長は、内部回路領域に形成されるトランジスタN1、P1のゲート電極37、38のゲート長より長く設定される。トランジスタN1、P1のゲート電極37、38のゲート長が例えば0.25μmである場合、トランジスタP2のゲート電極39のゲート長は例えば0.3μmに設定され、トランジスタN2のゲート電極40のゲート長は例えば0.35μmに設定される。すなわち、トランジスタP2、N2のゲート電極39、40のゲート長は、所望の電圧で入力パッドに印加された高電圧に伴う放電電流がパンチスルー電流により流れるように設定される。この実施例では、上記ゲート長とすることにより、MIL規格、及びEIAJ規格を満足する所望の特性を得ることができた。
【0038】
次に、図5(a)に示すように、Pウェル領域31、21内にゲート電極37、40をマスクとしてN型の不純物、例えばリンがイオン注入され、LDD領域n-が形成される。また、Nウェル領域34、35内にゲート電極38、39をマスクとしてP型の不純物、例えばボロンがイオン注入され、LDD領域p-が形成される。尚、イオンの非注入領域は、周知のように例えばレジスト膜により覆われている。前記LDD領域n-の不純物濃度は例えば5×1019cm-3とされ、前記LDD領域p-の不純物濃度も、例えば5×1019cm-3とされている。
【0039】
次に、半導体基板20の全面に、例えばシリコン酸化膜が例えばCVD法により堆積される。このシリコン酸化膜は選択的にエッチングされ、図5(b)に示すように、各ゲート電極37、38、39、40の側面に側壁酸化膜41が形成される。
【0040】
この後、図6(a)に示すように、Pウェル領域31、21内に側壁酸化膜41をマスクとしてN型の不純物、例えばリンがイオン注入され、ソース/ドレイン領域n+が形成される。また、Nウェル領域34、35内に側壁酸化膜41をマスクとしてP型の不純物、例えばボロンがイオン注入され、ソース/ドレイン領域p+が形成される。尚、イオンの非注入領域は、周知のように例えばレジスト膜により覆われている。前記ソース/ドレイン領域n+の不純物濃度は例えば5×1020cm-3とされ、前記ソース/ドレイン領域p+の不純物濃度も、例えば5×1020cm-3とされている。
【0041】
次に、全面に例えばコバルト膜が、スパッタリングにより例えば15nmの膜厚で形成され、周知のサリサイド工程により、各トランジスタのソース/ドレイン領域の表面、及び各トランジスタのゲート電極の上面にコバルトシリサイド膜42が形成される。これらコバルトシリサイド膜42の膜厚は例えば50nmであり、ゲート電極上のコバルトシリサイド膜42のシート抵抗は、例えば5Ω/sq.に設定される。
【0042】
この後、周知の工程により配線が形成され、図1に示すように、ESD保護素子を構成するトランジスタN2及びP2の各ドレインは入力パッド43に接続されるとともに、インバータ回路44を介して、内部回路領域27のトランジスタに接続される。さらに、トランジスタN2、P2のゲート電極及びソースは接地される。
【0043】
上記第1の実施例によれば、ESD保護素子としてのトランジスタN2、P2を、内部回路領域27に形成されるトランジスタN1、P1と同一のLDD構造としている。このため、ESD保護素子としてのトランジスタN2、P2を、内部回路領域27に形成されるトランジスタN1、P1と同一の製造工程により製造できる。したがって、従来のように、ESD保護素子としてのトランジスタのみをシングルドレイン構造で形成する場合に比べて製造工程を簡略化することができる。
【0044】
しかも、ESD保護素子としてのトランジスタN2、P2がLDD構造であるため、これらトランジスタN2、P2のドレイン/ゲート間の電界を緩和できゲート絶縁膜の信頼性を向上できる。
【0045】
尚、ESD保護素子としてのPチャネルMOSトランジスタP2が形成される領域は、P型の不純物とN型の不純物の両方をイオン注入したが、これに限定されるものではなく、N型の不純物のみをイオン注入してもよい。この場合、ゲート電極39のゲート長をN型の不純物濃度に応じて十分短く設定すればよい。
【0046】
また、ESD保護素子としてのトランジスタN2、P2は、内部回路領域に形成されるトランジスタN1、P1と同様に、高濃度のソース/ドレイン領域n+、p+を有しているが、これに限定されるものではない。例えばESD保護素子としてのトランジスタN2、P2は、高濃度のソース/ドレイン領域n+、p+を形成せず、低濃度領域n-、p-のみの構成としてもよい。このような構成とした場合、低濃度のソース/ドレイン領域n-、p-と基板との容量を下げることができる。したがって、ESD保護素子の寄生容量を低下することができ、ESD保護素子が高周波信号のバイパスとなることを防止でき、高速動作が可能な半導体装置を構成できる。
【0047】
また、上記製造工程において、NチャネルMOSトランジスタとPチャネルMOSトランジスタの製造工程を入れ替えることも可能である。
【0048】
図7は、第1の実施例の変形例を示すものであり、図1と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。図1において、ESD保護素子としてのNチャネルMOSトランジスタN2は、P型ウェル領域21内に形成されていた。これに対して、この例では、P型ウェル領域21内に、さらに、P型ウェル領域内32aが形成され、このP型ウェル領域32a内にNチャネルMOSトランジスタN2が形成されている。
【0049】
また、図1において、ESD保護素子としてのPチャネルMOSトランジスタP2は、P型ウェル領域32内に形成されたN型ウェル領域35内に形成されている。これに対して、この例では、N型ウェル領域35a内にPチャネルMOSトランジスタP2が形成されている。
【0050】
前記P型ウェル領域32aの不純物濃度は、P型ウェル領域31の不純物濃度より低く設定され、前記N型ウェル領域35aの不純物濃度は、前記N型ウェル領域34の不純物濃度より低く設定されている。
【0051】
このように、ESD保護素子としてのNチャネルMOSトランジスタN2、及びPチャネルMOSトランジスタP2を専用のウェル領域に形成することにより、P型ウェル領域32a、及びN型ウェル領域35aの不純物濃度を容易に設定することができる。
【0052】
(第1の参考例)
図8は、本発明の第1の参考例を示している。
【0053】
1の参考例は、ゲート電極とドレイン領域とがオーバーラップした部分において絶縁膜が破壊される問題を解決するものである。具体的には、ESD保護素子にエクステンション領域(LDD領域)を形成しないことにより、ゲート電極とドレイン領域のオーバーラップ部分の形成を防ぎ、これによりESD保護素子のゲート電極とドレイン領域間での絶縁膜の静電破壊を防ぐものである。
【0054】
図8を参照して、第1の参考例に係る半導体装置の製造方法について説明する。
【0055】
先ず、図8(a)に示すように、半導体基板71内に素子分離領域72、73が形成される。半導体基板71内において、内部回路領域におけるNチャネルトランジスタの形成領域70aにはP型ウェル領域74が形成され、例えば入力回路領域におけるPチャネルトランジスタからなるESD保護素子の形成領域70c、及び内部回路領域におけるPチャネルトランジスタの形成領域70bには、N型ウェル領域75、76が形成される。さらに、半導体基板71上にゲート絶縁膜77を介して、例えばポリシリコンからなる複数のゲート電極78が形成される。
【0056】
尚、ESD保護素子は、Pチャネルトランジスタにより構成された場合について説明するが、Nチャネルトランジスタの場合もPチャネルトランジスタと同様の方法により形成される。
【0057】
次に、図8(b)に示すように、ゲート電極78をマスクとして、半導体基板71内に不純物が注入される。これにより、P型ウェル領域74内にシャロー・ジャンクション(shallow junction)としてのN型のエクステンション拡散層79が形成され、N型ウェル領域76内にP型のエクステンション拡散層80が形成される。この際、図示せぬパターニングされたレジスト膜を用いて、イオン注入時にESD保護素子の形成領域70cには不純物が注入されないようにする。すなわち、N型のエクステンション拡散層79を形成する場合、ESD保護素子の形成領域70cとPチャネルトランジスタの形成領域がレジスト膜により覆われる。また、P型のエクステンション拡散層80を形成する場合、ESD保護素子の形成領域70cとNチャネルトランジスタの形成領域がレジスト膜により覆われる。これにより、図8(b)に示すように、ESD保護素子の形成領域70cのみにエクステンション拡散層が存在しない構造を形成できる。前記N型のエクステンション拡散層79、P型のエクステンション拡散層80の不純物濃度は、後述するソース/ドレイン領域の不純物濃度より低くされている。
【0058】
次に、図8(c)に示すように、ゲート電極78の側面に、例えばシリコン窒化膜からなる側壁絶縁膜81がそれぞれ形成される。この側壁絶縁膜81はシリコン窒化膜に限らず、シリコン酸化膜等を用いることも可能である。
【0059】
この後、図8(d)に示すように、前記側壁絶縁膜81をマスクとして半導体基板71にN型の不純物と、P型の不純物が順次イオン注入され、ディープ・ソース/ドレイン領域が形成される。すなわち、P型ウェル領域74内にN型のソース/ドレイン領域82が形成され、N型ウェル領域76内にP型のソース/ドレイン領域83が形成される。さらに、N型ウェル領域75内にP型のソース/ドレイン領域84が形成される。このようにして形成されたPチャネルトランジスタからなるESD保護素子85は、エクステンション拡散層を有していない。また、同様にして形成される図示せぬNチャネルトランジスタからなるESD保護素子もエクステンション拡散層を有していない。ESD保護素子のドレイン領域には第1の実施例と同様に入力パッドが接続され、ソース領域及びゲート電極は接地される。
【0060】
上記第1の参考例によれば、内部回路を構成するトランジスタはエクステンション拡散層を有するのに対して、ESD保護素子85を形成するトランジスタはエクステンション拡散層を有していない。このため、ESD保護素子85のソース/ドレイン領域84は、ゲート電極と側壁絶縁膜の境界より外側に位置し、ゲート電極とオーバーラップする部分を有していない。このため、ドレイン領域に高電圧が印加された場合においても、従来のように、ゲート電極とドレインの相互間に高電界が生じることを防止できる。したがって、ESD保護素子85の破壊を防止することが可能である。
【0061】
また、ESD保護素子85は、内部回路を構成するMOSFETの製造プロセスと同等若しくは最小限の変更のみにより形成できる利点を有している。
【0062】
(第2の参考例)
図9、図10は、本発明の第2の参考例を示すものであり、第1の参考例と同一部分には同一符号を付す。
【0063】
2の参考例のESD保護素子は、MOSFET型ESD保護素子からゲート電極を取り除くことにより、ゲート電極とドレイン領域のオーバーラップ部分が形成されることを防いでいる。
【0064】
図9、図10を参照して、第2の参考例に係るESD保護素子の製造方法にいて説明する。
【0065】
先ず、図9(a)に示すように、半導体基板71内に素子分離領域72、73が形成される。半導体基板71内において、Nチャネルトランジスタの形成領域70aにはP型ウェル領域74が形成され、例えばPチャネルトランジスタからなるESD保護素子の形成領域70c、及びPチャネルトランジスタの形成領域70bには、N型ウェル領域75、76が形成される。さらに、半導体基板71上にゲート絶縁膜77を介して、例えばポリシリコンからなる複数のゲート電極78が形成される。
【0066】
次に、図9(b)に示すように、ゲート電極78をマスクとして、半導体基板71内に不純物が注入される。これにより、P型ウェル領域74内にN型のエクステンション拡散層79が形成され、N型ウェル領域75、76内にP型のエクステンション拡散層80a、80bが形成される。
【0067】
次に、図9(c)に示すように、第1の実施例と同様にして、ゲート電極78の側面に、例えばシリコン窒化膜からなる側壁絶縁膜81がそれぞれ形成される。
【0068】
この後、図9(d)に示すように、前記側壁絶縁膜81をマスクとして半導体基板71にN型の不純物と、P型の不純物が順次イオン注入される。これにより、P型ウェル領域74内にN型のソース/ドレイン領域82が形成され、N型ウェル領域76内にP型のソース/ドレイン領域83が形成される。さらに、N型ウェル領域75内にP型のソース/ドレイン領域84が形成される。
【0069】
次に、Nチャネルトランジスタの形成領域70aと、Pチャネルトランジスタの形成領域70bが図示せぬレジスト膜により覆われ、ESD保護素子の形成領域70cが露出される。この状態において、ESD保護素子の形成領域70cにあるゲート電極78と側壁絶縁膜81がエッチングされ除去される。
【0070】
すなわち、図10に示すように、上記のようにして形成されたESD保護素子85は、内部回路部分のトランジスタと同様にエクステンション領域、及びソース/ドレイン領域を有し、ゲート電極を有していない構成とされている。
【0071】
上記第2の参考例によれば、ESD保護素子85はゲート電極を有していない。このため、ゲート電極とソース/ドレイン領域のオーバーラップ部分がないため、ESD保護素子85に高電界が集中することを防止でき、ESD保護素子の破壊を防止できる。
【0072】
また、ESD保護素子85は、内部回路を構成するMOSFETの製造プロセスと同等若しくは最小限の変更のみにより形成できる利点を有している。
【0073】
(第3の参考例)
図11、図12は、本発明の第3の参考例を示しており、第1の参考例と同一部分には、同一符号を付す。
【0074】
3の参考例に示すESD保護素子は、ESD保護素子の形成領域に対するイオン注入をゲート電極ではなくレジスト膜をマスクとして行なう。このような方法でゲート電極を有しないESD保護素子を形成する。
【0075】
図11、図12を参照して、第3の参考例に係るESD保護素子の製造方法について説明する。
【0076】
先ず、図11(a)に示すように、半導体基板71内に素子分離領域72、73が形成される。半導体基板71内において、Nチャネルトランジスタの形成領域70aにはP型ウェル領域74が形成され、例えばPチャネルトランジスタからなるESD保護素子の形成領域70c、及びPチャネルトランジスタの形成領域70bには、N型ウェル領域75、76が形成される。さらに、半導体基板71上にゲート絶縁膜77を介して、例えばポリシリコンからなる複数のゲート電極78が形成される。この際、ESD保護素子の形成領域70cには、ゲート電極が形成されない。
【0077】
次に、図11(b)に示すように、ゲート電極78をマスクとして、半導体基板71内に不純物が注入される。これにより、P型ウェル領域74内にN型のエクステンション拡散層79が形成され、N型ウェル領域76内にP型のエクステンション拡散層80が形成される。この際、図示せぬパターニングされたレジスト膜を用いて、イオン注入時にESD保護素子部分には不純物が注入されないようにする。すなわち、N型のエクステンション拡散層79を形成する場合、ESD保護素子の形成領域70cとPチャネルトランジスタの形成領域70bがレジスト膜により覆われる。また、P型エクステンション拡散層80を形成する場合、ESD保護素子の形成領域70cとNチャネルトランジスタの形成領域70aがレジスト膜により覆われる。これにより、図11(b)に示すように、ESD保護素子のみにエクステンション拡散層が存在しない構造を形成できる。
【0078】
次に、図11(c)に示すように、ゲート電極78の側面に、例えばシリコン窒化膜からなる側壁絶縁膜81がそれぞれ形成される。
【0079】
この後、N型のソース/ドレイン領域、及びP型のソース/ドレイン領域が形成される。
【0080】
図12(a)はP型のソース/ドレイン領域を形成する場合を示している。この場合、Pチャネルトランジスタの形成領域70bについては、前記側壁絶縁膜81をマスクとしてP型の不純物がイオン注入される。また、ESD保護素子の形成領域70cについては、ゲート電極の形成位置に対応してパターニングされたレジスト膜86が形成され、このレジスト膜86をマスクとしてP型の不純物イオンが注入される。さらに、Nチャネルトランジスタの形成領域70aはレジスト膜86により覆われている。このようにして、N型ウェル76内にP型のソース/ドレイン領域83が形成され、N型ウェル75内にP型のソース/ドレイン領域84が形成される。
【0081】
図12(a)は、PチャネルトランジスタからなるESD保護素子を形成する場合を示している。しかし、NチャネルトランジスタからなるESD保護素子を形成する場合は、ESD保護素子の形成領域におけるゲート電極位置とPチャネルトランジスタの形成領域70bを覆うようにパターニングされたレジスト膜を形成し、このレジスト膜をマスクとしてN型の不純物イオンを注入すればよい。これにより、P型ウェル領域74内にN型のソース/ドレイン領域82が形成され、NチャネルトランジスタからなるESD保護素子の形成領域に図示せぬN型のソース/ドレイン領域が形成される。
【0082】
この際、ESD保護素子の形成領域に設けられるレジスト膜の幅は、ウェルの不純物濃度を考慮してESD保護動作に最適な条件となるように調整する必要がある。具体的には通常の使用条件において、ESD保護素子がオフし、ESD保護素子のドレイン領域に内部回路の素子を破壊するような高電圧が印加された際、速やかにパンチスルーして電荷を接地に逃がすことが必要である。このため、このような動作を可能とするレジスト膜の幅が必要である。
【0083】
最後に、図12(b)に示すように、レジスト膜86が除去される。
【0084】
上記のようにして形成されたPチャネルトランジスタからなるESD保護素子85のドレイン領域には第1の実施例と同様に入力パッドが接続され、ソース領域は接地される。さらに、ESD保護素子85の上部は、内部回路と同様に絶縁膜により覆われる。
【0085】
上記第3の参考例によれば、ESD保護素子85はゲート電極を持たず、且つウェル75とは逆導電型のソース/ドレイン領域84を有している。このため、ゲート電極とドレイン領域のオーバーラップを回避することができ、ドレイン領域に高電圧が印加された際、ESD保護素子の破壊を防止することができる。
【0086】
また、この参考例の製造方法の場合、ESD保護素子の形成領域にゲート電極を形成しないため、第2の参考例のように、ESD保護素子のゲート電極を除去する必要がない。したがって、製造工程を削減できる利点を有している。
【0087】
尚、上記参考例において、ESD保護素子の形成領域に対するイオン注入は、ソース/ドレイン領域の形成時に行った。しかし、これに限定されるものではなく、エクステンション領域を形成する際にESD保護素子の形成領域にレジストでマスクを形成し、イオン注入を行ってもよい。
【0088】
(第4の参考例)
図13は、本発明の第4の参考例を示すものであり、第3の参考例と同一部分には同一符号を付す。この参考例は、サリサイドブロック膜を用いてESD保護素子の形成領域に不純物イオンを注入することを特徴としている。
【0089】
図13を参照して、第4の参考例に係るESD保護素子の製造方法について説明する。この参考例において、エクステンション拡散層を形成するまでの工程は、第3の参考例と同様である。
【0090】
すなわち、図13(a)に示すように、半導体基板71内に素子分離領域72、73が形成される。半導体基板71内において、Nチャネルトランジスタの形成領域70aにはP型ウェル領域74が形成され、例えばPチャネルトランジスタからなるESD保護素子の形成領域70c、及びPチャネルトランジスタの形成領域70bには、N型ウェル領域75、76が形成される。さらに、半導体基板71上にゲート絶縁膜77を介して、例えばポリシリコンからなる複数のゲート電極78が形成される。この際、ESD保護素子の形成領域70cには、ゲート電極が形成されない。
【0091】
次に、図13(b)に示すように、ゲート電極78をマスクとして、半導体基板71内に不純物が注入される。これにより、P型ウェル領域74内にN型のエクステンション拡散層79が形成され、N型ウェル領域76内にP型のエクステンション拡散層80が形成される。
【0092】
次に、図13(c)に示すように、ゲート電極78の側面に、例えばシリコン窒化膜からなる側壁絶縁膜81がそれぞれ形成される。この際、ESD保護素子の形成領域70cには、ゲート電極の形成位置に対応して、側壁絶縁膜をパターニングすることにより得られたゲート電極と同様の形状からなるサリサイド形成阻止層としての絶縁膜90が形成される。
【0093】
すなわち、例えば半導体基板71の全面にシリコン窒化膜を堆積した後、ESD保護素子の形成領域70cで、ゲート電極の形成位置に対応してパターニングされたレジスト膜が形成される。このレジスト膜をマスクとして例えばRIEによりエッチングすることにより、図13(c)に示す絶縁膜90が形成される。
【0094】
このサリサイド形成阻止層としての絶縁膜90は、例えばソース/ドレイン領域及びゲート電極上にセルフアラインでシリサイド層を形成する際に、ESD保護素子の形成領域70cで、ゲート電極の形成位置にシリサイド層が形成されることを防止するものである。この実施例では側壁絶縁膜81の形成と絶縁膜90の形成を同一工程で行ったが、別々の工程で行ってもよい。例えばポリシリコンにより抵抗を形成した後、この抵抗上にシリサイド層が形成されることを阻止する際に、前記絶縁膜90を形成しても良い。
【0095】
この後、N型のソース/ドレイン領域、及びP型のソース/ドレイン領域が形成される。このとき、ESD保護素子の形成領域70cにおいては、絶縁膜90をマスクとして不純物イオンが注入される。このようにして、P型ウェル74内にN型のソース/ドレイン領域82が形成される。また、N型ウェル76内にP型のソース/ドレイン領域83が形成され、N型ウェル75内にP型のソース/ドレイン領域84が形成される。
【0096】
上記第4の参考例によれば、ESD保護素子85はゲート電極を持たずに、サリサイドブロック層からなる絶縁膜90を有し、且つウェル75とは逆導電型のソース/ドレイン領域84を有している。このため、ゲート電極とドレイン領域のオーバーラップを回避することができ、ドレイン領域に高電圧が印加された際、ESD保護素子の破壊を防止することができる。
【0097】
また、ESD保護素子85は、内部回路を構成するMOSFETの製造プロセスと同等若しくは最小限の変更のみにより形成できる利点を有している。
【0098】
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を変えない範囲で種々変形実施可能なことは勿論である。
【0099】
【発明の効果】
以上、詳述したようにこの発明によれば、製造工程の増加を抑えて内部回路領域のトランジスタとESD保護素子としてのトランジスタを形成することが可能な半導体装置とその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体装置の一実施例を示す断面図。
【図2】 図1に示すESD保護素子の動作を示す図。
【図3】 図3(a)(b)は、図1に示す半導体装置の製造工程を示す断面図。
【図4】 図4(a)(b)は、図3(b)に続く製造工程を示す断面図。
【図5】 図5(a)(b)は、図4(b)に続く製造工程を示す断面図。
【図6】 図6(a)(b)は、図5(b)に続く製造工程を示す断面図。
【図7】 図1の変形例を示す断面図。
【図8】 図8(a)乃至図8(d)は、本発明の第1の参考例を示すものであり、製造工程順に示す断面図。
【図9】 図9(a)乃至図9(d)は、本発明の第2の参考例を示すものであり、製造工程順に示す断面図。
【図10】 図9(d)に続く製造工程を示す断面図。
【図11】 図11(a)乃至図11(c)は、本発明の第3の参考例を示すものであり、製造工程順に示す断面図。
【図12】 図12(a)(b)は、図11(c)に続く製造工程を示す断面図。
【図13】 図13(a)乃至図13(d)は、本発明の第4の参考例を示すものであり、製造工程順に示す断面図。
【図14】 従来の半導体装置の一例を示す断面図。
【符号の説明】
20…半導体基板、
21…P型ウェル領域、
22、23、24、25、26…フィールド酸化膜、
27…内部回路領域、
28…入力回路領域、
31、32…P型ウェル領域、
34、35…N型ウェル領域、
37〜40…ゲート電極、
-、p-…LDD領域、
+、p+…ソース/ドレイン領域、
41…側壁絶縁膜、
42…コバルトシリサイド層、
43…入力パッド
N1、N2…NチャネルMOSトランジスタ、
P1、P2…PチャネルMOSトランジスタ
71…半導体基板、
74…P型ウェル領域、
75、76…N型ウェル領域、
78…ゲート電極、
79…N型のエクステンション拡散層、
80、80a、80b…P型のエクステンション拡散層、
81…側壁絶縁膜、
82…N型のソース/ドレイン領域、
83、84…P型のソース/ドレイン領域、
85…ESD保護素子、
86…レジスト膜、
90…サリサイドブロック層からなる絶縁膜。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device having an ESD (Electro-Static Discharge) protection element for protecting a semiconductor element from electrostatic breakdown, for example, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
For example, an ESD protection element is provided in the input portion of the semiconductor device, and even when high static electricity is applied to the input pad, the ESD protection element prevents the elements in the chip from being destroyed. As an ESD protection element of this type, when a high voltage is applied between the source region and the drain region recently, a depletion layer formed between the drain region and the channel reaches the source region, and a punch-through current flows. The type that works is developed.
[0003]
FIG. 14 shows a semiconductor device having a conventional punch-through type ESD protection element. For example, a plurality of element isolation regions 2, 3, 4, 5, 6 are formed in the surface region of the P-type semiconductor substrate 1. An N channel MOS transistor 9 and a P channel MOS transistor 10 having an LDD (Lightly Doped Drain Region) structure are formed in the internal circuit region 7 of the semiconductor substrate 1. In the input circuit region 8, an N channel MOS transistor 11 and a P channel MOS transistor 12 are formed as ESD protection elements. These transistors 11 and 12 have not a LDD structure but a single drain structure. The input pad 13 is connected to the drain regions of the transistors 11 and 12, and is connected to the transistors in the internal circuit region 7 through, for example, the inverter circuit 14. Further, the gate electrodes and the source regions of the transistors 11 and 12 are grounded.
[0004]
In the above configuration, when a high voltage is applied to the input pad 13, for example, a depletion layer formed between the drain region and the channel of the transistor 11 reaches the source region, and a punch-through current flows. For this reason, a current path is formed between the input pad 13, the drain region of the transistor 11, the source region, and the ground, and a current associated with the high voltage applied to the input pad 13 flows through this path.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional semiconductor device, the transistors 9 and 10 in the internal circuit region 7 have an LDD structure, and the transistors 11 and 12 constituting the ESD protection element in the input circuit region 8 are formed by a single drain structure transistor. . For this reason, it is difficult to form the transistors 9 and 10 and the transistors 11 and 12 as ESD protection elements by the same manufacturing process, which increases the manufacturing process.
[0006]
Further, the impurities implanted in the source region and drain region of the transistors 11 and 12 diffuse in the annealing process, and part of them reach the lower portion of the gate electrode and overlap the gate electrode. For this reason, when a high voltage is applied to the drain region, a high electric field is applied between the gate electrode and the drain region, and this overlap portion has a problem of dielectric breakdown.
[0007]
  The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to form an internal circuit region transistor and a transistor as an ESD protection element while suppressing an increase in manufacturing steps.Is possibleIt is an object to provide a functional semiconductor device and a method for manufacturing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  An aspect of the semiconductor device of the present invention is as follows.Formed in the input circuit area of the boardA first N-channel transistor having a drain connected to the input pad and a gate and a source grounded, and a first P-channel transistor;Formed in the internal circuit area of the substrateA second N-channel transistor having a LDD structure, and a second P-channel transistor, wherein the first N-channel transistor and the first P-channel transistor have an LDD structure, and the impurity concentration of the channel region is Set lower than the impurity concentration of the second N-channel transistor and the second P-channel transistor;The impurity concentration of the source / drain regions of the LDD structure of the first N-channel transistor and the first P-channel transistor depends on the source / drain of the LDD structure of the second N-channel transistor and the second P-channel transistor. It is characterized by being equal to the impurity concentration of the region.
[0010]
  Manufacturing method of semiconductor device of the present inventionThe first aspect ofForming a plurality of element isolation regions in a surface region of the first conductivity type semiconductor substrate, a first conductivity type first well region, and a second conductivity type second in the internal circuit region of the semiconductor substrate. 2 well regions are formed and formed in the input circuit region of the semiconductor substrate.Impurity concentration is lower than that of the first well region and the second well region.Forming a third well region of the first conductivity type and a fourth well region of the second conductivity type; forming a gate insulating film on the semiconductor substrate; and forming a polysilicon film on the gate insulating film The polysilicon film and the gate insulating film are etched to form first, second, third, and fourth gate electrodes on the first, second, third, and fourth well regions. And forming a second conductivity type first impurity diffusion region by introducing a second conductivity type impurity into the first and third well regions using the first and third gate electrodes as a mask. And a step of introducing a first conductivity type impurity into the second and fourth well regions using the second and fourth gate electrodes as a mask to form a first conductivity type first impurity diffusion region. And forming a sidewall insulating film on the side surfaces of the first to fourth gate electrodes The second conductivity type impurity is introduced into the first and third well regions using the side wall insulating film as a mask, and the second conductivity type impurity having a concentration higher than that of the first impurity diffusion region of the second conductivity type is introduced. The second impurity diffusion region is formed, and the first conductivity type impurity having a concentration higher than that of the first impurity diffusion region of the first conductivity type is formed in the second and fourth well regions using the sidewall insulating film as a mask. And forming a second impurity diffusion region of the first conductivity type,The second conductivity type first and second impurity diffusion regions formed in the third well region forming the source / drain regions of the LDD structure and the fourth well region, respectively. Of the first and second impurity diffusion regions of the first conductivity type, the drain region formed in the third and fourth well regions is connected to an input pad, and the third and fourth gate electrodes and Grounding the source region formed in the third and fourth well regions;TheIt is characterized by comprising.
[0011]
  According to a second aspect of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, there is provided a step of forming a plurality of element isolation regions in a surface region of a first conductivity type semiconductor substrate, and a first conductivity type in an internal circuit region of the semiconductor substrate. A first well region and a second well type second well region are formed, and a first impurity region having an impurity concentration lower than that of the first well region and the second well region in the input circuit region of the semiconductor substrate. Forming a conductive type third well region and a second conductive type fourth well region, forming a gate insulating film on the semiconductor substrate, and forming a polysilicon film on the gate insulating film; And etching the polysilicon film and the gate insulating film to form first, second, third, and fourth gate electrodes on the first, second, third, and fourth well regions. And the first and third gate electrodes as a mask Then, a second conductivity type impurity is introduced into the first and third well regions to form a second conductivity type first impurity diffusion region, and the second and fourth gate electrodes are used as a mask. Introducing a first conductivity type impurity into the second and fourth well regions to form a first impurity diffusion region of the first conductivity type; and sidewalls on the side surfaces of the first to fourth gate electrodes. A step of forming an insulating film; and introducing a second conductivity type impurity having a higher concentration than the first impurity diffusion region of the second conductivity type into the first well region using the sidewall insulating film as a mask, A second conductivity type impurity diffusion region is formed, and a first conductivity type impurity having a concentration higher than that of the first conductivity type first impurity diffusion region is introduced into the second well region using the sidewall insulating film as a mask. Forming the first conductivity type second impurity diffusion region, and A first impurity diffusion region of the second conductivity type formed in the third well region for forming a source / drain region as a DD region, and the first conductivity type formed in the fourth well region Of the first impurity diffusion regions, the drain regions formed in the third and fourth well regions are connected to an input pad, and the third and fourth gate electrodes and the third and fourth gate electrodes are connected. And grounding the source region formed in the well region.
  The third aspect of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is:Forming a plurality of element isolation regions in a surface region of a first conductivity type semiconductor substrate; a formation region of a second conductivity type transistor in an internal circuit region of the semiconductor substrate; and a first conductivity type transistor in an input circuit region First conductivity type impurities are introduced into the formation region to form first conductivity type first and second well regions, and the first conductivity type transistor formation region in the internal circuit region of the semiconductor substrate is formed in the first conductivity type. By introducing a second conductivity type impurity, a second conductivity type third well region is formed, and by introducing a second conductivity type impurity into the second well region, the third well region is formed. A step of forming a second well region of a second conductivity type having a lower impurity concentration, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor substrate, a polysilicon film on the gate insulating film, Silicon film and front Etching the gate insulating film to form first, second, third, and fourth gate electrodes on the first, third, and fourth well regions and on the semiconductor substrate; and Using the fourth gate electrode as a mask, a second conductivity type impurity is introduced into the first well region and the semiconductor substrate to form a second conductivity type first impurity diffusion region, and the second, Using the third gate electrode as a mask, introducing a first conductivity type impurity into the third and fourth well regions to form a first conductivity type first impurity diffusion region; and A step of forming a sidewall insulating film on a side surface of the fourth gate electrode, and a first impurity diffusion region of the second conductivity type in the first well region and the semiconductor substrate using the sidewall insulating film as a mask. The second conductivity type is introduced by introducing a second conductivity type impurity having a high concentration. Forming a second impurity diffusion region, and using the sidewall insulating film as a mask, the first conductivity type impurity having a concentration higher than that of the first impurity diffusion region of the first conductivity type in the third and fourth well regions; And forming a second impurity diffusion region of the first conductivity type, and a first and second of the second conductivity type formed in the semiconductor substrate respectively forming the source / drain regions of the LDD structure. Of the first conductivity type first and second impurity diffusion regions formed in the second well diffusion region and the fourth well region, and formed in the semiconductor substrate and the fourth well region. Connecting the drain region to an input pad, and grounding the source region formed in the third and fourth gate electrodes, the semiconductor substrate and the fourth well region.
  According to a fourth aspect of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a surface region of a semiconductor substrate of the first conductivity type is formed. A step of forming a plurality of element isolation regions; a first conductivity type impurity in a formation region of a second conductivity type transistor in an internal circuit region of the semiconductor substrate and a formation region of a first conductivity type transistor in an input circuit region; Introducing and forming first and second well regions of the first conductivity type, and introducing a second conductivity type impurity into the formation region of the first conductivity type transistor in the internal circuit region of the semiconductor substrate, A second conductivity type third well region is formed, and a second conductivity type impurity is introduced into the second well region, whereby a second conductivity type second well having a lower impurity concentration than the third well region is formed. Forming a well region, forming a gate insulating film on the semiconductor substrate, forming a polysilicon film on the gate insulating film, etching the polysilicon film and the gate insulating film, Above Forming the first, second, third, and fourth gate electrodes on the first, third, and fourth well regions and the semiconductor substrate; and using the first and fourth gate electrodes as a mask, A second conductivity type impurity is introduced into the first well region and the semiconductor substrate to form a second conductivity type first impurity diffusion region, and the second and third gate electrodes are used as a mask. Introducing a first conductivity type impurity into the third and fourth well regions to form a first impurity diffusion region of the first conductivity type; and sidewalls on the side surfaces of the first to fourth gate electrodes. A step of forming an insulating film; and introducing a second conductivity type impurity having a higher concentration than the first impurity diffusion region of the second conductivity type into the first well region using the sidewall insulating film as a mask, A conductive type second impurity diffusion region is formed, and the sidewall insulating film is used as a mask. Introducing a first conductivity type impurity having a concentration higher than that of the first conductivity type first impurity diffusion region into the third well region to form a first conductivity type second impurity diffusion region; A first impurity diffusion region of the second conductivity type formed in the semiconductor substrate for forming a source / drain region as an LDD region, and a first first of the first conductivity type formed in the fourth well region. Of the impurity diffusion regions, the drain region formed in the semiconductor substrate and the fourth well region is connected to an input pad, and the third and fourth gate electrodes, the semiconductor substrate and the fourth well region are connected to the input pad. And grounding the formed source region.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
(First embodiment)
First, the structure of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, for example, a P-type well region 21 is formed in a P-type semiconductor substrate 20, and field oxide films 22, 23, 24, 25, 26 as element isolation regions are formed on the surface region of the P-type well region 21. Is formed. An LDD-structured N-channel MOS transistor N1 and an LDD-structured P-channel MOS transistor P1 are formed in the internal circuit region 27 of the semiconductor substrate 20, and an input circuit region 28 includes an N-channel MOS transistor N2 as an ESD protection element and A P-channel MOS transistor P2 is formed. These transistors N2 and P2 also have an LDD structure like the transistors N1 and P1.
[0027]
The transistor N1 includes a gate electrode 37 and a low impurity concentration LDD region n formed in the P-type well region 31.-And high impurity concentration source / drain regions n+It is comprised by. The transistor P1 includes a gate electrode 38 and an LDD region p formed in the N-type well region 34.-, And source / drain regions p+It is comprised by. Further, the transistor P2 includes a gate electrode 39 and an LDD region p formed in an N well region 35 formed by ion implantation of an N-type impurity into the P well region 32, for example.-, And source / drain regions p+It is comprised by. The transistor N2 includes a gate electrode 40 and an LDD region n formed in the P well region 21.-And source / drain regions n+It is comprised by.
[0028]
Side wall insulating films 41 are respectively formed on the side surfaces of the gate electrodes 37, 38, 39, and 40. For example, a cobalt silicide layer is formed on the upper surfaces of the gate electrodes 37, 38, 39, and 40 and the upper surfaces of the source / drain regions. 42 is formed.
[0029]
The input pad 43 is connected to the drains of the transistors N2 and P2 constituting the ESD protection element, and is connected to the transistor in the internal circuit region 27 via the inverter circuit 44. Further, the gate electrodes and sources of the transistors N2 and P2 are grounded.
[0030]
FIG. 2 shows the operation of the ESD protection element shown in FIG. 1, and the same parts as those in FIG. When, for example, a positive high voltage is applied to the input pad 43 by electrostatic discharge, the depletion layer DL formed between the drain region and the channel of the N-channel MOS transistor N2 reaches the source region, and a punch-through current flows. For this reason, a current path is formed between the input pad 43, the drain region of the transistor N2, the source region, and the ground, and a discharge current associated with the high voltage applied to the input pad 43 flows through this path. Therefore, the transistor formed in the internal circuit region is protected.
[0031]
Next, a method for manufacturing the semiconductor device having the above configuration will be described with reference to FIGS.
[0032]
As shown in FIG. 3A, for example, a P-type well region 21 is formed in a P-type semiconductor substrate 20, and field oxide films 22 and 23 as element isolation regions are formed on the surface region of the P-type well region 21. , 24, 25, 26 are formed. Thereafter, a silicon oxide film 27 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 20. Next, a resist film 30 is formed on the entire surface, and this resist film 30 covers the formation region of the P channel MOS transistor P1 in the internal circuit region 28 and the formation region of the N channel transistor N2 as an ESD protection element. Is patterned. For example, boron is ion-implanted in order to form the P-type well region 31 in the formation region of the N-channel MOS transistor N1 and the P-channel MOS transistor P2 using this resist pattern as a mask. The boron dose is, for example, 5 × 10.12cm-2It is.
[0033]
Thereafter, as shown in FIG. 3B, the resist film 30 is removed, and a resist film 33 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 20. The resist film 33 is patterned so as to cover the formation region of the N channel MOS transistor N1 in the internal circuit region 28 and the formation region of the N channel transistor N2 as an ESD protection element. For example, phosphorus is ion-implanted in order to form the N-type well regions 34 and 35 in the formation region of the P-channel MOS transistors P1 and P2 using the resist pattern as a mask. The phosphorus dose is, for example, 7 × 10.12cm-2It is.
[0034]
Here, in the formation region of the P-channel MOS transistor P2 constituting the ESD protection element, both the P-type impurity and the N-type impurity are ion-implanted, and the formation region of the N-channel MOS transistor N2 constituting the ESD protection element is Neither P-type impurities nor N-type impurities are implanted.
[0035]
Next, as shown in FIG. 4A, after the resist film 33 and the silicon oxide film 27 are removed, a silicon oxide film 27a as a gate insulating film is formed. A polysilicon film 36 is formed on the silicon oxide film 27a by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. At this time, the implanted ions are annealed to form P-type well regions 31 and 32 and N-type well regions 34 and 35 shallower than the P-type well regions 31 and 32. The boron concentration in the P-type well regions 31 and 32 is about 5 × 10 6 in the channel region of the N-channel MOS transistor.17cm-3The phosphorus concentration in the N-type well region 34 is about 7 × 10 6 in the channel region of the P-channel MOS transistor.17cm-3It is.
[0036]
The phosphorus concentration in the N-type well region 35 where the P-channel MOS transistor P2 as the ESD protection element is formed is about 2 × 10 6 in the channel region.17cm-3Thus, the concentration is lower than the phosphorus concentration in the N-type well region 34. Further, boron and phosphorus are not ion-implanted in the region where the N-channel MOS transistor N2 as the ESD protection element is formed. For this reason, the impurity concentration of the channel region in which the transistor N2 is formed is about 1 × 10 5 that is the boron concentration of the P-type well region 21.17cm-3It is said that.
[0037]
The polysilicon film 36 and the silicon oxide film 27a are etched by, for example, RIE (Reactive Ion Etching) using a resist film (not shown) patterned corresponding to the gate electrode as a mask, as shown in FIG. 4B. Gate electrodes 37, 38, 39, and 40 are formed. Here, the gate lengths of the gate electrodes 39 and 40 of the transistors P2 and N2 constituting the ESD protection element are set longer than the gate lengths of the gate electrodes 37 and 38 of the transistors N1 and P1 formed in the internal circuit region. When the gate lengths of the gate electrodes 37 and 38 of the transistors N1 and P1 are 0.25 μm, for example, the gate length of the gate electrode 39 of the transistor P2 is set to 0.3 μm, for example, and the gate length of the gate electrode 40 of the transistor N2 is For example, it is set to 0.35 μm. That is, the gate lengths of the gate electrodes 39 and 40 of the transistors P2 and N2 are set so that a discharge current accompanying a high voltage applied to the input pad at a desired voltage flows by the punch-through current. In this embodiment, by setting the gate length, desired characteristics satisfying the MIL standard and the EIAJ standard could be obtained.
[0038]
Next, as shown in FIG. 5A, N-type impurities such as phosphorus are ion-implanted into the P-well regions 31 and 21 using the gate electrodes 37 and 40 as masks, so that the LDD region n-Is formed. Also, a P-type impurity such as boron is ion-implanted into the N well regions 34 and 35 using the gate electrodes 38 and 39 as a mask, so that the LDD region p-Is formed. As is well known, the ion non-implanted region is covered with a resist film, for example. LDD region n-The impurity concentration of, for example, 5 × 1019cm-3And the LDD region p-The impurity concentration of, for example, 5 × 1019cm-3It is said that.
[0039]
Next, for example, a silicon oxide film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 20 by, for example, a CVD method. The silicon oxide film is selectively etched, and sidewall oxide films 41 are formed on the side surfaces of the gate electrodes 37, 38, 39, and 40 as shown in FIG.
[0040]
Thereafter, as shown in FIG. 6A, N-type impurities such as phosphorus are ion-implanted into the P well regions 31 and 21 using the side wall oxide film 41 as a mask, so that the source / drain regions n+Is formed. Further, a P-type impurity, for example, boron is ion-implanted into the N well regions 34 and 35 using the sidewall oxide film 41 as a mask, and the source / drain regions p+Is formed. As is well known, the ion non-implanted region is covered with a resist film, for example. Source / drain region n+The impurity concentration of, for example, 5 × 1020cm-3And the source / drain region p+The impurity concentration of, for example, 5 × 1020cm-3It is said that.
[0041]
Next, for example, a cobalt film is formed on the entire surface to a thickness of, for example, 15 nm by sputtering, and a cobalt silicide film 42 is formed on the surface of the source / drain region of each transistor and the upper surface of the gate electrode of each transistor by a known salicide process. Is formed. The thickness of the cobalt silicide film 42 is, for example, 50 nm, and the sheet resistance of the cobalt silicide film 42 on the gate electrode is, for example, 5Ω / sq. Set to
[0042]
Thereafter, wiring is formed by a well-known process. As shown in FIG. 1, the drains of the transistors N2 and P2 constituting the ESD protection element are connected to the input pad 43 and connected to the internal via the inverter circuit 44. It is connected to the transistor in the circuit area 27. Furthermore, the gate electrodes and sources of the transistors N2 and P2 are grounded.
[0043]
According to the first embodiment, the transistors N2 and P2 as the ESD protection elements have the same LDD structure as the transistors N1 and P1 formed in the internal circuit region 27. Therefore, the transistors N2 and P2 as the ESD protection elements can be manufactured by the same manufacturing process as the transistors N1 and P1 formed in the internal circuit region 27. Therefore, the manufacturing process can be simplified as compared with the conventional case where only the transistor as the ESD protection element is formed with a single drain structure.
[0044]
In addition, since the transistors N2 and P2 as the ESD protection elements have an LDD structure, the electric field between the drain / gate of these transistors N2 and P2 can be relaxed, and the reliability of the gate insulating film can be improved.
[0045]
Note that, in the region where the P-channel MOS transistor P2 as the ESD protection element is formed, both the P-type impurity and the N-type impurity are ion-implanted. However, the present invention is not limited to this. May be ion-implanted. In this case, the gate length of the gate electrode 39 may be set sufficiently short according to the N-type impurity concentration.
[0046]
In addition, the transistors N2 and P2 as ESD protection elements have high concentration source / drain regions n, similarly to the transistors N1 and P1 formed in the internal circuit region.+, P+However, the present invention is not limited to this. For example, the transistors N2 and P2 serving as ESD protection elements include high-concentration source / drain regions n.+, P+Without forming a low concentration region n-, P-It is good also as a structure of only. In such a configuration, the low concentration source / drain region n-, P-And the capacity of the substrate can be reduced. Therefore, the parasitic capacitance of the ESD protection element can be reduced, the ESD protection element can be prevented from being a bypass of the high frequency signal, and a semiconductor device capable of high speed operation can be configured.
[0047]
In the above manufacturing process, the manufacturing process of the N-channel MOS transistor and the P-channel MOS transistor can be interchanged.
[0048]
FIG. 7 shows a modification of the first embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described. In FIG. 1, the N-channel MOS transistor N <b> 2 as the ESD protection element is formed in the P-type well region 21. In contrast, in this example, a P-type well region 32a is further formed in the P-type well region 21, and an N-channel MOS transistor N2 is formed in the P-type well region 32a.
[0049]
In FIG. 1, a P channel MOS transistor P <b> 2 as an ESD protection element is formed in an N type well region 35 formed in a P type well region 32. On the other hand, in this example, a P-channel MOS transistor P2 is formed in the N-type well region 35a.
[0050]
The impurity concentration of the P-type well region 32a is set lower than the impurity concentration of the P-type well region 31, and the impurity concentration of the N-type well region 35a is set lower than the impurity concentration of the N-type well region 34. .
[0051]
Thus, by forming the N-channel MOS transistor N2 and the P-channel MOS transistor P2 as ESD protection elements in the dedicated well region, the impurity concentration of the P-type well region 32a and the N-type well region 35a can be easily increased. Can be set.
[0052]
(No.1 referenceExample)
  FIG. 8 shows the first aspect of the present invention.1 referenceAn example is shown.
[0053]
  First1 referenceThe example solves the problem that the insulating film is broken at the portion where the gate electrode and the drain region overlap. Specifically, by not forming an extension region (LDD region) in the ESD protection element, formation of an overlap portion between the gate electrode and the drain region is prevented, and thereby insulation between the gate electrode and the drain region of the ESD protection element is achieved. This prevents electrostatic breakdown of the film.
[0054]
  Referring to FIG.1 referenceA method for manufacturing a semiconductor device according to an example will be described.
[0055]
First, as shown in FIG. 8A, element isolation regions 72 and 73 are formed in the semiconductor substrate 71. In the semiconductor substrate 71, a P-type well region 74 is formed in an N-channel transistor formation region 70a in the internal circuit region. For example, an ESD protection element formation region 70c made of a P-channel transistor in the input circuit region, and an internal circuit region N-type well regions 75 and 76 are formed in the P-channel transistor formation region 70b. Further, a plurality of gate electrodes 78 made of, for example, polysilicon are formed on the semiconductor substrate 71 via the gate insulating film 77.
[0056]
Although the case where the ESD protection element is constituted by a P-channel transistor will be described, the N-channel transistor is also formed by the same method as that for the P-channel transistor.
[0057]
Next, as shown in FIG. 8B, impurities are implanted into the semiconductor substrate 71 using the gate electrode 78 as a mask. As a result, an N-type extension diffusion layer 79 as a shallow junction is formed in the P-type well region 74, and a P-type extension diffusion layer 80 is formed in the N-type well region 76. At this time, a patterned resist film (not shown) is used to prevent impurities from being implanted into the ESD protection element formation region 70c during ion implantation. That is, when the N-type extension diffusion layer 79 is formed, the ESD protection element formation region 70c and the P-channel transistor formation region are covered with the resist film. When the P-type extension diffusion layer 80 is formed, the ESD protection element formation region 70c and the N-channel transistor formation region are covered with a resist film. As a result, as shown in FIG. 8B, a structure can be formed in which no extension diffusion layer exists only in the ESD protection element formation region 70c. The impurity concentration of the N-type extension diffusion layer 79 and the P-type extension diffusion layer 80 is set lower than the impurity concentration of the source / drain regions described later.
[0058]
Next, as shown in FIG. 8C, sidewall insulating films 81 made of, for example, a silicon nitride film are formed on the side surfaces of the gate electrode 78, respectively. The sidewall insulating film 81 is not limited to a silicon nitride film, and a silicon oxide film or the like can also be used.
[0059]
Thereafter, as shown in FIG. 8D, N-type impurities and P-type impurities are sequentially ion-implanted into the semiconductor substrate 71 using the sidewall insulating film 81 as a mask to form deep source / drain regions. The That is, an N-type source / drain region 82 is formed in the P-type well region 74, and a P-type source / drain region 83 is formed in the N-type well region 76. Further, a P-type source / drain region 84 is formed in the N-type well region 75. The ESD protection element 85 made of a P-channel transistor formed in this way does not have an extension diffusion layer. Similarly, an ESD protection element made of an N-channel transistor (not shown) formed in the same manner does not have an extension diffusion layer. As in the first embodiment, an input pad is connected to the drain region of the ESD protection element, and the source region and the gate electrode are grounded.
[0060]
  Above1 referenceAccording to the example, the transistor forming the internal circuit has the extension diffusion layer, whereas the transistor forming the ESD protection element 85 does not have the extension diffusion layer. For this reason, the source / drain region 84 of the ESD protection element 85 is located outside the boundary between the gate electrode and the sidewall insulating film, and does not have a portion overlapping the gate electrode. Therefore, even when a high voltage is applied to the drain region, it is possible to prevent a high electric field from being generated between the gate electrode and the drain as in the conventional case. Therefore, destruction of the ESD protection element 85 can be prevented.
[0061]
Further, the ESD protection element 85 has an advantage that it can be formed only by a change equivalent to or minimal in the manufacturing process of the MOSFET constituting the internal circuit.
[0062]
(No.Reference of 2Example)
  9 and 10 show the first aspect of the present invention.Reference of 2An example is given1 referenceThe same parts as those in the example are denoted by the same reference numerals.
[0063]
  FirstReference of 2The example ESD protection element prevents the overlap portion between the gate electrode and the drain region from being formed by removing the gate electrode from the MOSFET type ESD protection element.
[0064]
  Referring to FIG. 9 and FIG.Reference of 2The manufacturing method of the ESD protection element according to the example will be described.
[0065]
First, as shown in FIG. 9A, element isolation regions 72 and 73 are formed in the semiconductor substrate 71. In the semiconductor substrate 71, a P-type well region 74 is formed in an N-channel transistor formation region 70a. For example, an ESD protection element formation region 70c composed of a P-channel transistor and an N-channel transistor formation region 70b include an N-type transistor region 70a. Mold well regions 75 and 76 are formed. Further, a plurality of gate electrodes 78 made of, for example, polysilicon are formed on the semiconductor substrate 71 via the gate insulating film 77.
[0066]
Next, as shown in FIG. 9B, impurities are implanted into the semiconductor substrate 71 using the gate electrode 78 as a mask. As a result, an N-type extension diffusion layer 79 is formed in the P-type well region 74, and P-type extension diffusion layers 80 a and 80 b are formed in the N-type well regions 75 and 76.
[0067]
Next, as shown in FIG. 9C, a sidewall insulating film 81 made of, for example, a silicon nitride film is formed on the side surface of the gate electrode 78 in the same manner as in the first embodiment.
[0068]
Thereafter, as shown in FIG. 9D, N-type impurities and P-type impurities are sequentially ion-implanted into the semiconductor substrate 71 using the sidewall insulating film 81 as a mask. As a result, an N-type source / drain region 82 is formed in the P-type well region 74, and a P-type source / drain region 83 is formed in the N-type well region 76. Further, a P-type source / drain region 84 is formed in the N-type well region 75.
[0069]
Next, the N channel transistor formation region 70a and the P channel transistor formation region 70b are covered with a resist film (not shown), and the ESD protection element formation region 70c is exposed. In this state, the gate electrode 78 and the sidewall insulating film 81 in the ESD protection element formation region 70c are removed by etching.
[0070]
That is, as shown in FIG. 10, the ESD protection element 85 formed as described above has an extension region and a source / drain region like the transistor in the internal circuit part, and does not have a gate electrode. It is configured.
[0071]
  AboveReference of 2According to an example, the ESD protection element 85 does not have a gate electrode. For this reason, since there is no overlap part of a gate electrode and a source / drain region, it can prevent that a high electric field concentrates on the ESD protection element 85, and can prevent destruction of an ESD protection element.
[0072]
Further, the ESD protection element 85 has an advantage that it can be formed only by a change equivalent to or minimal in the manufacturing process of the MOSFET constituting the internal circuit.
[0073]
(No.3 referencesExample)
  11 and 12 show the first embodiment of the present invention.3 referencesAn example is shown1 referenceThe same parts as those in the example are denoted by the same reference numerals.
[0074]
  First3 referencesIn the ESD protection element shown in the example, ion implantation into the formation region of the ESD protection element is performed using a resist film as a mask instead of the gate electrode. An ESD protection element having no gate electrode is formed by such a method.
[0075]
  Referring to FIG. 11 and FIG.3 referencesThe manufacturing method of the ESD protection element which concerns on an example is demonstrated.
[0076]
First, as shown in FIG. 11A, element isolation regions 72 and 73 are formed in the semiconductor substrate 71. In the semiconductor substrate 71, a P-type well region 74 is formed in an N-channel transistor formation region 70a. For example, an ESD protection element formation region 70c composed of a P-channel transistor and an N-channel transistor formation region 70b include an N-type transistor region 70a. Mold well regions 75 and 76 are formed. Further, a plurality of gate electrodes 78 made of, for example, polysilicon are formed on the semiconductor substrate 71 via the gate insulating film 77. At this time, no gate electrode is formed in the ESD protection element formation region 70c.
[0077]
Next, as shown in FIG. 11B, impurities are implanted into the semiconductor substrate 71 using the gate electrode 78 as a mask. As a result, an N-type extension diffusion layer 79 is formed in the P-type well region 74, and a P-type extension diffusion layer 80 is formed in the N-type well region 76. At this time, a patterned resist film (not shown) is used so that impurities are not implanted into the ESD protection element portion during ion implantation. That is, when the N-type extension diffusion layer 79 is formed, the ESD protection element formation region 70c and the P-channel transistor formation region 70b are covered with a resist film. When the P-type extension diffusion layer 80 is formed, the ESD protection element formation region 70c and the N-channel transistor formation region 70a are covered with a resist film. As a result, as shown in FIG. 11B, it is possible to form a structure in which no extension diffusion layer exists only in the ESD protection element.
[0078]
Next, as shown in FIG. 11C, sidewall insulating films 81 made of, for example, a silicon nitride film are formed on the side surfaces of the gate electrode 78, respectively.
[0079]
Thereafter, an N-type source / drain region and a P-type source / drain region are formed.
[0080]
FIG. 12A shows a case where a P-type source / drain region is formed. In this case, a P-type impurity is ion-implanted into the P-channel transistor formation region 70b using the sidewall insulating film 81 as a mask. In addition, in the ESD protection element formation region 70c, a resist film 86 patterned corresponding to the formation position of the gate electrode is formed, and P-type impurity ions are implanted using the resist film 86 as a mask. Further, the N channel transistor formation region 70 a is covered with a resist film 86. In this manner, a P-type source / drain region 83 is formed in the N-type well 76, and a P-type source / drain region 84 is formed in the N-type well 75.
[0081]
FIG. 12A shows a case where an ESD protection element made of a P-channel transistor is formed. However, in the case of forming an ESD protection element composed of an N-channel transistor, a resist film patterned so as to cover the gate electrode position in the ESD protection element formation region and the P-channel transistor formation region 70b is formed. N-type impurity ions may be implanted using as a mask. As a result, an N-type source / drain region 82 is formed in the P-type well region 74, and an N-type source / drain region (not shown) is formed in the formation region of the ESD protection element composed of an N-channel transistor.
[0082]
At this time, the width of the resist film provided in the formation region of the ESD protection element needs to be adjusted so as to be the optimum condition for the ESD protection operation in consideration of the impurity concentration of the well. Specifically, under normal operating conditions, when the ESD protection element is turned off and a high voltage is applied to the drain region of the ESD protection element to destroy the elements of the internal circuit, the punch is quickly punched through and the charge is grounded. It is necessary to escape. For this reason, the width | variety of the resist film which enables such operation | movement is required.
[0083]
Finally, as shown in FIG. 12B, the resist film 86 is removed.
[0084]
As in the first embodiment, the input pad is connected to the drain region of the ESD protection element 85 formed of the P-channel transistor formed as described above, and the source region is grounded. Further, the upper portion of the ESD protection element 85 is covered with an insulating film in the same manner as the internal circuit.
[0085]
  Above3 referencesAccording to the example, the ESD protection element 85 does not have a gate electrode and has a source / drain region 84 having a conductivity type opposite to that of the well 75. For this reason, it is possible to avoid overlap between the gate electrode and the drain region, and it is possible to prevent the ESD protection element from being destroyed when a high voltage is applied to the drain region.
[0086]
  Also thisreferenceIn the case of the example manufacturing method, the gate electrode is not formed in the formation region of the ESD protection element.Reference of 2As in the example, it is not necessary to remove the gate electrode of the ESD protection element. Therefore, there is an advantage that the manufacturing process can be reduced.
[0087]
  The abovereferenceIn the example, the ion implantation into the formation region of the ESD protection element was performed when the source / drain region was formed. However, the present invention is not limited to this, and when forming the extension region, a mask may be formed with a resist in the formation region of the ESD protection element, and ion implantation may be performed.
[0088]
(No.4 referencesExample)
  FIG. 13 shows the first aspect of the present invention.4 referencesAn example is given3 referencesThe same parts as those in the example are denoted by the same reference numerals. thisreferenceThe example is characterized in that impurity ions are implanted into the formation region of the ESD protection element using a salicide block film.
[0089]
  Referring to FIG.4 referencesThe manufacturing method of the ESD protection element which concerns on an example is demonstrated. thisreferenceIn the example, the process until the extension diffusion layer is formed is3 referencesSimilar to the example.
[0090]
That is, element isolation regions 72 and 73 are formed in a semiconductor substrate 71 as shown in FIG. In the semiconductor substrate 71, a P-type well region 74 is formed in an N-channel transistor formation region 70a. For example, an ESD protection element formation region 70c composed of a P-channel transistor and an N-channel transistor formation region 70b include an N-type transistor region 70a. Mold well regions 75 and 76 are formed. Further, a plurality of gate electrodes 78 made of, for example, polysilicon are formed on the semiconductor substrate 71 via the gate insulating film 77. At this time, no gate electrode is formed in the ESD protection element formation region 70c.
[0091]
Next, as shown in FIG. 13B, impurities are implanted into the semiconductor substrate 71 using the gate electrode 78 as a mask. As a result, an N-type extension diffusion layer 79 is formed in the P-type well region 74, and a P-type extension diffusion layer 80 is formed in the N-type well region 76.
[0092]
Next, as shown in FIG. 13C, sidewall insulating films 81 made of, for example, a silicon nitride film are formed on the side surfaces of the gate electrode 78, respectively. At this time, in the formation region 70c of the ESD protection element, an insulating film as a salicide formation blocking layer having the same shape as the gate electrode obtained by patterning the sidewall insulating film corresponding to the formation position of the gate electrode 90 is formed.
[0093]
That is, for example, after a silicon nitride film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 71, a resist film patterned corresponding to the formation position of the gate electrode is formed in the ESD protection element formation region 70c. The insulating film 90 shown in FIG. 13C is formed by etching, for example, by RIE using this resist film as a mask.
[0094]
The insulating film 90 as the salicide formation blocking layer is formed, for example, when the silicide layer is formed on the source / drain regions and the gate electrode by self-alignment in the ESD protection element formation region 70c at the gate electrode formation position. Is prevented from being formed. In this embodiment, the side wall insulating film 81 and the insulating film 90 are formed in the same process, but may be performed in separate processes. For example, after the resistor is formed of polysilicon, the insulating film 90 may be formed when preventing a silicide layer from being formed on the resistor.
[0095]
Thereafter, an N-type source / drain region and a P-type source / drain region are formed. At this time, impurity ions are implanted in the ESD protection element formation region 70c using the insulating film 90 as a mask. In this way, N-type source / drain regions 82 are formed in the P-type well 74. A P-type source / drain region 83 is formed in the N-type well 76, and a P-type source / drain region 84 is formed in the N-type well 75.
[0096]
  Above4 referencesAccording to the example, the ESD protection element 85 does not have a gate electrode, has an insulating film 90 made of a salicide block layer, and has a source / drain region 84 having a conductivity type opposite to that of the well 75. For this reason, it is possible to avoid overlap between the gate electrode and the drain region, and it is possible to prevent the ESD protection element from being destroyed when a high voltage is applied to the drain region.
[0097]
Further, the ESD protection element 85 has an advantage that it can be formed only by a change equivalent to or minimal in the manufacturing process of the MOSFET constituting the internal circuit.
[0098]
In addition, this invention is not limited to the said Example, Of course, various deformation | transformation implementation is possible in the range which does not change the summary of invention.
[0099]
【The invention's effect】
  As described above in detail, according to the present invention, an increase in the number of manufacturing steps can be suppressed and a transistor in an internal circuit region and a transistor as an ESD protection element can be formed.Is possibleCapable semiconductor devices and manufacturing methods thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a semiconductor device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an operation of the ESD protection element shown in FIG.
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views showing manufacturing steps of the semiconductor device shown in FIG.
4 (a) and 4 (b) are cross-sectional views showing manufacturing steps subsequent to FIG. 3 (b).
FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views showing manufacturing steps subsequent to FIG.
6 (a) and 6 (b) are cross-sectional views showing manufacturing steps subsequent to FIG. 5 (b).
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modification of FIG.
FIG. 8 (a) to FIG. 8 (d) show the first of the present invention.1 referenceSectional drawing which shows an example and shows in order of a manufacturing process.
FIG. 9 (a) to FIG. 9 (d) show the first of the present invention.Reference of 2Sectional drawing which shows an example and shows in order of a manufacturing process.
10 is a cross-sectional view showing a manufacturing step that follows FIG. 9 (d). FIG.
FIG. 11 (a) to FIG. 11 (c) show the first of the present invention.3 referencesSectional drawing which shows an example and shows in order of a manufacturing process.
12 (a) and 12 (b) are cross-sectional views showing manufacturing steps subsequent to FIG. 11 (c).
FIG. 13 (a) to FIG. 13 (d) show the first of the present invention.4 referencesSectional drawing which shows an example and shows in order of a manufacturing process.
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional semiconductor device.
[Explanation of symbols]
    20 ... Semiconductor substrate,
    21 ... P-type well region,
    22, 23, 24, 25, 26 ... field oxide film,
    27. Internal circuit area,
    28: Input circuit area,
    31, 32 ... P-type well region,
    34, 35 ... N-type well region,
    37-40 ... gate electrode,
    n-, P-... LDD region,
    n+, P+... source / drain regions,
    41 ... sidewall insulating film,
    42 ... cobalt silicide layer,
    43 ... Input pad,
    N1, N2 ... N channel MOS transistors,
    P1, P2 ... P-channel MOS transistors,
    71 ... Semiconductor substrate,
    74: P-type well region,
    75, 76 ... N-type well region,
    78 ... Gate electrode,
    79 ... N-type extension diffusion layer,
    80, 80a, 80b ... P-type extension diffusion layer,
    81 ... sidewall insulating film,
    82 ... N-type source / drain regions,
    83, 84... P-type source / drain regions,
    85 ... ESD protection element,
    86: Resist film,
    90: An insulating film made of a salicide block layer.

Claims (6)

基板の入力回路領域に形成されたドレインが入力パッドに接続され、ゲート及びソースが接地された第1のNチャネルトランジスタ、及び第1のPチャネルトランジスタと、
前記基板の内部回路領域に形成されたLDD構造を有する第2のNチャネルトランジスタ、及び第2のPチャネルトランジスタとを有し、
前記第1のNチャネルトランジスタ及び第1のPチャネルトランジスタはLDD構造とされ、チャネル領域の不純物濃度が前記第2のNチャネルトランジスタ及び第2のPチャネルトランジスタの不純物濃度より低く設定され、前記第1のNチャネルトランジスタ、及び第1のPチャネルトランジスタのLDD構造のソース・ドレイン領域の不純物濃度は、前記第2のNチャネルトランジスタ、及び第2のPチャネルトランジスタのLDD構造のソース・ドレイン領域の不純物濃度と等しいことを特徴とする半導体装置。
A first N-channel transistor having a drain formed in an input circuit region of the substrate connected to an input pad, a gate and a source grounded, and a first P-channel transistor;
A second N-channel transistor having an LDD structure formed in an internal circuit region of the substrate, and a second P-channel transistor;
The first N-channel transistor and the first P-channel transistor have an LDD structure, and the impurity concentration of the channel region is set lower than the impurity concentration of the second N-channel transistor and the second P-channel transistor. The impurity concentration of the source / drain regions of the LDD structure of the first N-channel transistor and the first P-channel transistor is the same as that of the source / drain regions of the LDD structure of the second N-channel transistor and the second P-channel transistor. A semiconductor device characterized by being equal in impurity concentration.
前記第1のNチャネルトランジスタ及び第1のPチャネルトランジスタのゲート長は、前記第2のNチャネルトランジスタ及び第2のPチャネルトランジスタのゲート長より長く設定されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。  2. The gate lengths of the first N-channel transistor and the first P-channel transistor are set to be longer than the gate lengths of the second N-channel transistor and the second P-channel transistor. The semiconductor device described. 第1導電型の半導体基板の表面領域に複数の素子分離領域を形成する工程と、
前記半導体基板の内部回路領域に第1導電型の第1のウェル領域、及び第2導電型の第2のウェル領域を形成し、前記半導体基板の入力回路領域に前記第1のウェル領域、及び前記第2のウェル領域より不純物濃度が低い第1導電型の第3のウェル領域及び第2導電型の第4のウェル領域を形成する工程と、
前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜及び前記ゲート絶縁膜をエッチングし、前記第1、第2、第3、第4のウェル領域上に第1、第2、第3、第4のゲート電極を形成する工程と、
前記第1、第3のゲート電極をマスクとして前記第1、第3のウェル領域に第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第1の不純物拡散領域を形成し、前記第2、第4のゲート電極をマスクとして前記第2、第4のウェル領域に第1導電型の不純物を導入して、第1導電型の第1の不純物拡散領域を形成する工程と、
前記第1乃至第4のゲート電極の側面に側壁絶縁膜を形成する工程と、
前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第1、第3のウェル領域内に前記第2導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第2の不純物拡散領域を形成し、前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第2、第4のウェル領域に前記第1導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第1導電型の不純物を導入し、第1導電型の第2の不純物拡散領域を形成する工程と、
それぞれLDD構造のソース・ドレイン領域を形成する前記第3のウェル領域に形成された前記第2導電型の第1、第2の不純物拡散領域、及び前記第4のウェル領域に形成された前記第1導電型の第1、第2の不純物拡散領域のうち、前記第3、第4のウェル領域に形成された前記ドレイン領域を入力パッドに接続し、前記第3、第4のゲート電極及び前記第3、第4のウェル領域に形成された前記ソース領域を接地する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a plurality of element isolation regions in a surface region of a first conductivity type semiconductor substrate;
Forming a first well region of a first conductivity type and a second well region of a second conductivity type in an internal circuit region of the semiconductor substrate; and forming the first well region in an input circuit region of the semiconductor substrate; and Forming a first conductivity type third well region and a second conductivity type fourth well region having an impurity concentration lower than that of the second well region;
Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
A polysilicon film is formed on the gate insulating film, the polysilicon film and the gate insulating film are etched, and first, second, and second well regions are formed on the first, second, third, and fourth well regions. 3, forming a fourth gate electrode;
Using the first and third gate electrodes as a mask, a second conductivity type impurity is introduced into the first and third well regions to form a second conductivity type first impurity diffusion region, and the first A step of introducing a first conductivity type impurity into the second and fourth well regions using the second gate electrode as a mask and forming a first conductivity type first impurity diffusion region;
Forming a sidewall insulating film on a side surface of the first to fourth gate electrodes;
Using the side wall insulating film as a mask, a second conductivity type impurity having a higher concentration than the first impurity diffusion region of the second conductivity type is introduced into the first and third well regions. A second impurity diffusion region is formed, and the first conductivity type impurity having a higher concentration than the first impurity diffusion region of the first conductivity type is applied to the second and fourth well regions using the sidewall insulating film as a mask. Introducing and forming a second impurity diffusion region of the first conductivity type;
The second conductivity type first and second impurity diffusion regions formed in the third well region forming the source / drain regions of the LDD structure, respectively, and the first well region formed in the fourth well region. Of the first and second impurity diffusion regions of one conductivity type, the drain region formed in the third and fourth well regions is connected to an input pad, and the third and fourth gate electrodes and And grounding the source region formed in the third and fourth well regions. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
第1導電型の半導体基板の表面領域に複数の素子分離領域を形成する工程と、
前記半導体基板の内部回路領域に第1導電型の第1のウェル領域、及び第2導電型の第2のウェル領域を形成し、前記半導体基板の入力回路領域に前記第1のウェル領域、及び前記第2のウェル領域より不純物濃度が低い第1導電型の第3のウェル領域及び第2導電型の第4のウェル領域を形成する工程と、
前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜及び前記ゲート絶縁膜をエッチングし、前記第1、第2、第3、第4のウェル領域上に第1、第2、第3、第4のゲート電極を形成する工程と、
前記第1、第3のゲート電極をマスクとして前記第1、第3のウェル領域に第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第1の不純物拡散領域を形成し、前記第2、第4のゲート電極をマスクとして前記第2、第4のウェル領域に第1導電型の不純物を導入して、第1導電型の第1の不純物拡散領域を形成する工程と、
前記第1乃至第4のゲート電極の側面に側壁絶縁膜を形成する工程と、
前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第1のウェル領域に第2導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第2の不純物拡散領域を形成し、前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第2のウェル領域に第1導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第1導電型の不純物を導入し、第1導電型の第2の不純物拡散領域を形成する工程と、
それぞれLDD領域としてのソース・ドレイン領域を形成する前記第3のウェル領域に形成された前記第2導電型の第1の不純物拡散領域、及び前記第4のウェル領域に形成された前記第1導電型の第1の不純物拡散領域のうち、前記第3、第4のウェル領域に形成された前記ドレイン領域を入力パッドに接続し、前記第3、第4のゲート電極及び前記第3、第4のウェル領域に形成された前記ソース領域を接地する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a plurality of element isolation regions in a surface region of a first conductivity type semiconductor substrate;
Forming a first well region of a first conductivity type and a second well region of a second conductivity type in an internal circuit region of the semiconductor substrate; and forming the first well region in an input circuit region of the semiconductor substrate; and Forming a first conductivity type third well region and a second conductivity type fourth well region having an impurity concentration lower than that of the second well region;
Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
A polysilicon film is formed on the gate insulating film, the polysilicon film and the gate insulating film are etched, and first, second, and second well regions are formed on the first, second, third, and fourth well regions. 3, forming a fourth gate electrode;
Using the first and third gate electrodes as a mask, a second conductivity type impurity is introduced into the first and third well regions to form a second conductivity type first impurity diffusion region, and the first A step of introducing a first conductivity type impurity into the second and fourth well regions using the second gate electrode as a mask and forming a first conductivity type first impurity diffusion region;
Forming a sidewall insulating film on a side surface of the first to fourth gate electrodes;
Using the sidewall insulating film as a mask, a second conductivity type impurity having a concentration higher than that of the first conductivity diffusion region of the second conductivity type is introduced into the first well region, and the second impurity diffusion of the second conductivity type is introduced. A first conductivity type impurity having a concentration higher than that of the first impurity diffusion region of the first conductivity type is introduced into the second well region using the sidewall insulating film as a mask. A step of forming two impurity diffusion regions;
A first impurity diffusion region of the second conductivity type formed in the third well region forming a source / drain region as an LDD region, respectively, and the first conductivity formed in the fourth well region. Of the first impurity diffusion region of the mold, the drain region formed in the third and fourth well regions is connected to an input pad, and the third and fourth gate electrodes and the third and fourth gate electrodes are connected. And a step of grounding the source region formed in the well region of the semiconductor device.
第1導電型の半導体基板の表面領域に複数の素子分離領域を形成する工程と、Forming a plurality of element isolation regions in a surface region of a first conductivity type semiconductor substrate;
前記半導体基板の内部回路領域の第2導電型のトランジスタの形成領域と入力回路領域の第1導電型のトランジスタの形成領域に第1導電型の不純物を導入して第1導電型の第1、第2のウェル領域を形成し、前記半導体基板の内部回路領域の第1導電型のトランジスタの形成領域に第2導電型の不純物を導入することにより、第2導電型の第3のウェル領域を形成し、前記第2のウェル領域に第2導電型の不純物を導入することにより、前記第3のウェル領域より不純物濃度が低い第2導電型の第4のウェル領域を形成する工程と、Impurities of the first conductivity type are introduced by introducing a first conductivity type impurity into the formation region of the second conductivity type transistor in the internal circuit region of the semiconductor substrate and the formation region of the first conductivity type transistor in the input circuit region. A second well region is formed, and a second conductivity type impurity is introduced into the formation region of the first conductivity type transistor in the internal circuit region of the semiconductor substrate, thereby forming a second well type third well region. Forming a second conductivity type fourth well region having an impurity concentration lower than that of the third well region by introducing and introducing a second conductivity type impurity into the second well region;
前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
前記ゲート絶縁膜上にポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜及び前記ゲート絶縁膜をエッチングし、前記第1、第3、第4のウェル領域上及び前記半導体基板上に第1、第2、第3、第4のゲート電極を形成する工程と、A polysilicon film is formed on the gate insulating film, the polysilicon film and the gate insulating film are etched, and the first and second well regions are formed on the first, third, and fourth well regions and on the semiconductor substrate. Forming the third and fourth gate electrodes;
前記第1、第4のゲート電極をマスクとして前記第1のウェル領域及び前記半導体基板内に第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第1の不純物拡散領域を形成し、前記第2、第3のゲート電極をマスクとして前記第3、第4のウェル領域内に第1導電型の不純物を導入して、第1導電型の第1の不純物拡散領域を形成する工程と、A second conductivity type first impurity diffusion region is formed by introducing a second conductivity type impurity into the first well region and the semiconductor substrate using the first and fourth gate electrodes as a mask; Introducing a first conductivity type impurity into the third and fourth well regions using the second and third gate electrodes as a mask to form a first conductivity type first impurity diffusion region; ,
前記第1乃至第4のゲート電極の側面に側壁絶縁膜を形成する工程と、Forming a sidewall insulating film on a side surface of the first to fourth gate electrodes;
前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第1のウェル領域及び前記半導体基板内に前記第2導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第2の不純物拡散領域を形成し、前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第3、第4のウェル領域内に前記第1導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第1導電型の不純物を導入し、第1導電型の第2の不純物拡散領域を形成する工程と、Using the sidewall insulating film as a mask, a second conductivity type impurity having a concentration higher than that of the first impurity diffusion region of the second conductivity type is introduced into the first well region and the semiconductor substrate, thereby providing a second conductivity type. The second impurity diffusion region is formed, and the first conductivity type having a higher concentration than the first impurity diffusion region of the first conductivity type is formed in the third and fourth well regions using the sidewall insulating film as a mask. Introducing an impurity to form a second impurity diffusion region of the first conductivity type;
それぞれLDD構造のソース・ドレイン領域を形成する前記半導体基板内に形成された前記第2導電型の第1、第2の不純物拡散領域、及び前記第4のウェル領域に形成された前記第1導電型の第1、第2の不純物拡散領域のうち、前記半導体基板及び前記第4のウェル領域に形成された前記ドレイン領域を入力パッドに接続し、前記第3、第4のゲート電極、前記半導体基板及び前記第4のウェル領域に形成された前記ソース領域を接地する工程とThe first conductivity formed in the first and second impurity diffusion regions of the second conductivity type and the fourth well region formed in the semiconductor substrate respectively forming the source / drain regions of the LDD structure. Of the first and second impurity diffusion regions of the mold, the drain region formed in the semiconductor substrate and the fourth well region is connected to an input pad, the third and fourth gate electrodes, and the semiconductor Grounding the substrate and the source region formed in the fourth well region;
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
第1導電型の半導体基板の表面領域に複数の素子分離領域を形成する工程と、Forming a plurality of element isolation regions in a surface region of a first conductivity type semiconductor substrate;
前記半導体基板の内部回路領域の第2導電型のトランジスタの形成領域と入力回路領域Second conductive transistor formation region and input circuit region in the internal circuit region of the semiconductor substrate の第1導電型のトランジスタの形成領域に第1導電型の不純物を導入して第1導電型の第1、第2のウェル領域を形成し、前記半導体基板の内部回路領域の第1導電型のトランジスタの形成領域に第2導電型の不純物を導入することにより、第2導電型の第3のウェル領域を形成し、前記第2のウェル領域に第2導電型の不純物を導入することにより、前記第3のウェル領域より不純物濃度が低い第2導電型の第4のウェル領域を形成する工程と、First conductivity type impurities are introduced into the first conductivity type transistor formation region to form first conductivity type first and second well regions, and the first conductivity type in the internal circuit region of the semiconductor substrate is formed. By introducing a second conductivity type impurity into the transistor formation region, a second conductivity type third well region is formed, and by introducing the second conductivity type impurity into the second well region. Forming a second conductivity type fourth well region having an impurity concentration lower than that of the third well region;
前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
前記ゲート絶縁膜上にポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜及び前記ゲート絶縁膜をエッチングし、前記第1、第3、第4のウェル領域上及び前記半導体基板上に第1、第2、第3、第4のゲート電極を形成する工程と、A polysilicon film is formed on the gate insulating film, the polysilicon film and the gate insulating film are etched, and the first and second well regions are formed on the first, third, and fourth well regions and on the semiconductor substrate. Forming the third and fourth gate electrodes;
前記第1、第4のゲート電極をマスクとして前記第1のウェル領域及び前記半導体基板内に第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第1の不純物拡散領域を形成し、前記第2、第3のゲート電極をマスクとして前記第3、第4のウェル領域に第1導電型の不純物を導入して、第1導電型の第1の不純物拡散領域を形成する工程と、A second conductivity type first impurity diffusion region is formed by introducing a second conductivity type impurity into the first well region and the semiconductor substrate using the first and fourth gate electrodes as a mask; Introducing a first conductivity type impurity into the third and fourth well regions using the second and third gate electrodes as a mask to form a first conductivity type first impurity diffusion region;
前記第1乃至第4のゲート電極の側面に側壁絶縁膜を形成する工程と、Forming a sidewall insulating film on a side surface of the first to fourth gate electrodes;
前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第1のウェル領域に第2導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第2導電型の不純物を導入して、第2導電型の第2の不純物拡散領域を形成し、前記側壁絶縁膜をマスクとして前記第3のウェル領域に第1導電型の第1の不純物拡散領域より濃度が高い第1導電型の不純物を導入し、第1導電型の第2の不純物拡散領域を形成する工程と、Using the sidewall insulating film as a mask, a second conductivity type impurity having a concentration higher than that of the first conductivity diffusion region of the second conductivity type is introduced into the first well region, and the second impurity diffusion of the second conductivity type is introduced. A first conductivity type impurity having a concentration higher than that of the first conductivity type first impurity diffusion region is introduced into the third well region using the sidewall insulating film as a mask. A step of forming two impurity diffusion regions;
それぞれLDD領域としてのソース・ドレイン領域を形成する前記半導体基板に形成された前記第2導電型の第1の不純物拡散領域、及び前記第4のウェル領域に形成された前記第1導電型の第1の不純物拡散領域のうち、前記半導体基板及び第4のウェル領域に形成された前記ドレイン領域を入力パッドに接続し、前記第3、第4のゲート電極、前記半導体基板及び第4のウェル領域に形成された前記ソース領域を接地する工程とA first impurity diffusion region of the second conductivity type formed in the semiconductor substrate, which respectively forms a source / drain region as an LDD region, and a first conductivity type of the first conductivity type formed in the fourth well region. Of the one impurity diffusion region, the drain region formed in the semiconductor substrate and the fourth well region is connected to an input pad, and the third and fourth gate electrodes, the semiconductor substrate, and the fourth well region are connected. Grounding the source region formed in
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
JP2000090065A 1999-07-01 2000-03-29 Semiconductor device and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP3926964B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000090065A JP3926964B2 (en) 1999-07-01 2000-03-29 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18797399 1999-07-01
JP11-187973 1999-07-01
JP2000090065A JP3926964B2 (en) 1999-07-01 2000-03-29 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006300690A Division JP4921925B2 (en) 1999-07-01 2006-11-06 Manufacturing method of semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001077211A JP2001077211A (en) 2001-03-23
JP3926964B2 true JP3926964B2 (en) 2007-06-06

Family

ID=26504677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000090065A Expired - Fee Related JP3926964B2 (en) 1999-07-01 2000-03-29 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3926964B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100917055B1 (en) 2002-12-24 2009-09-10 매그나칩 반도체 유한회사 Semiconductor device for ESD protection
JP5217180B2 (en) 2007-02-20 2013-06-19 富士通セミコンダクター株式会社 Method for manufacturing electrostatic discharge protection device
JP2011071325A (en) * 2009-09-25 2011-04-07 Seiko Instruments Inc Semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001077211A (en) 2001-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100994436B1 (en) Manufacturing method of electrostatic discharge protection device, semiconductor device and electrostatic discharge protection device
US6524893B2 (en) Electrostatic discharge protection device for semiconductor integrated circuit, method for producing the same, and electrostatic discharge protection circuit using the same
US5516717A (en) Method for manufacturing electrostatic discharge devices
KR101144025B1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
US6518623B1 (en) Semiconductor device having a buried-channel MOS structure
US7374982B2 (en) High voltage MOS transistor with gate extension
US5554544A (en) Field edge manufacture of a T-gate LDD pocket device
US5529941A (en) Method for making an integrated circuit structure
US7964457B2 (en) Semiconductor integrated circuit device and a manufacturing method for the same
US6022782A (en) Method for forming integrated circuit transistors using sacrificial spacer
KR100550173B1 (en) Esd protection device and manufacturing method thereof
JP2643904B2 (en) Electrostatic protection element
JP3252790B2 (en) Semiconductor integrated circuit
US6225166B1 (en) Method of manufacturing electrostatic discharge protective circuit
JP3926964B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6232638B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method for same
KR100429520B1 (en) Using lightly doped resistor for output stage electrostatic discharge protection
JP4921925B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100290900B1 (en) Manufacturing method of transistor for electrostatic protection
JPH1098186A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6878581B1 (en) Electrostatic discharge protection structure and a method for forming the same
KR100245814B1 (en) Static electricity protection transistor and manufacturing method of semiconductor device having same
JPH08250726A (en) Insulated gate type field effect transistor and manufacturing method thereof
JPH09134968A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH0936365A (en) Semiconductor integrated circuit and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040810

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060905

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070109

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070131

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070301

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100309

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees