JP4989074B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明はMOS構造の電界効果型半導体装置とその製造方法に関し、特に携帯機器等の電源電圧管理用に用いられるボルテージレギュレータ、スィチングレギュ
レータ、ボルテージデテクター等の半導体集積回路を構成する半導体装置とその
製造方法に関する。また、複数の電圧が入出力される半導体集積回路装置とその
製造方法に関する。
The present invention relates to a MOS structure field effect semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device constituting a semiconductor integrated circuit such as a voltage regulator, a switching regulator, a voltage detector, etc. It relates to a manufacturing method. In addition, the present invention relates to a semiconductor integrated circuit device through which a plurality of voltages are input and output and a manufacturing method thereof.
従来から、ひとつの半導体装置に複数の電源電圧を印可したり、複数の出力電
圧が出力させることが行われてきている。これは、異なるプロセスを有する別の
半導体装置を同一基板上に作成する必要となる。そのために半導体装置のテ゛ハ゛イス
構成、プロセスフローは複雑となり、管理要素数と工程数が増大し、生産TAT
(Turn Around Time)の増大、生産コストの増大等の弊害が生じていた。
Conventionally, a plurality of power supply voltages have been applied to a single semiconductor device or a plurality of output voltages have been output. This requires that another semiconductor device having a different process be formed on the same substrate. This complicates the device configuration and process flow of semiconductor devices, increases the number of management elements and processes, and increases production TAT.
(Turn Around Time) increased and production costs increased.
こうした、弊害を解消するために、Dual Gate化、チャネルストッパーの高電
圧素子への応用化等の製造方法を用いることが良く知られている。
In order to eliminate such harmful effects, it is well known to use a manufacturing method such as dual gate and application of a channel stopper to a high voltage element.
この製造方法を以下に図面にもとずいて説明する。 This manufacturing method will be described below with reference to the drawings.
図9から図11に従来の半導体装置の製造方法の製造工程順概略断面図を記し
た。
9 to 11 are schematic sectional views in order of manufacturing steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
P型半導体基板1(以下Psub1と記す)表面付近にPwell2とNwell16をフォト
工程、イオン注入工程、熱拡散工程を用いて形成した後、素子分離用厚い酸化膜
19とN型チャネルストッパー15とP型チャネルストッパー14をLOCOS
法、イオン注入工程、フォト工程等を用いて形成し、酸化膜20を熱酸化を用いて
形成し、将来高電圧駆動素子となる領域のチャネル領域上にフォトレジスト5を形
成し、ウエットエツチングでその他の領域の薄い酸化膜を除去する。こうして図
9の構造を得る。
続いて、フォトレジスト5を除去した後、高電圧用厚いゲート酸化膜22と低電圧
用薄いゲート酸化膜23を再度熱酸化を用いて形成する。こうして図10の構造
を得る。
Pwell 2 and Nwell 16 are formed in the vicinity of the surface of P-type semiconductor substrate 1 (hereinafter referred to as Psub1) using a photo process, an ion implantation process, and a thermal diffusion process, and then a
The
Subsequently, after removing the
ここで、ゲート酸化膜の膜厚は、ゲート酸化膜に印可される電界が4MV/cm
を越えないように設定する。
Here, the thickness of the gate oxide film is such that the electric field applied to the gate oxide film is 4 MV / cm.
Set so as not to exceed.
次に、Poly-Siゲート3をCVD工程、フォト工程、エッチング工程、等を用いて
形成し、各要素にそれぞれ、N+ソース11、N+ドレイン10、P+ソース1
8、P+ドレイン17をフォト工程、イオン注入工程、等を用いて形成する。こう
して、図11の構造を得る。
Next, a Poly-
8. P +
その後は図示しないが、層間絶縁膜、コンタクトホール、メタル配線、外部接
続用PAD、保護膜を通常の半導体製造工程を用いて形成する。こして従来の半
導体装置が完成する。
Thereafter, although not shown, an interlayer insulating film, a contact hole, a metal wiring, an external connection PAD, and a protective film are formed using a normal semiconductor manufacturing process. Thus, the conventional semiconductor device is completed.
さらに、Dual Gateフ゜ロセスを用いる半導体装置として、シングルポリ構造の不
揮発性メモリー素子がある。
Further, as a semiconductor device using a dual gate process, there is a non-volatile memory element having a single poly structure.
この製造方法を以下に説明する。 This manufacturing method will be described below.
図18に従来の半導体装置の概略断面図を記した。 FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of a conventional semiconductor device.
半導体基板201表面付近にPwell202をフォト工程、イオン注入工程、熱拡
散工程を用いて形成した後、素子分離用酸化膜205とチャネルストッパー20
9をLOCOS法、イオン注入工程、フォト工程等を用いて形成し、トンネルドレ
イン領域204をフォト工程、イオン注入工程を用いて形成し、ゲート酸化膜20
6を熱酸化を用いて形成し、将来トンネル酸化膜207となる領域以外のチャネ
ル領域上にフォトレジストを形成し、ウエットエツチングで将来トンネル酸化膜2
07となる領域のゲート酸化膜を除去する。続いて、フォトレジストを除去した後
、トンネル酸化膜207を再度熱酸化を用いて形成する。次に、セレクトゲート
電極213とフローティングゲート電極208をCVD工程、フォト工程、エッチ
ング工程、等を用いて形成し、セレクトゲート電極213とフローティングゲー
ト電極208にそれぞれ、N+領域203をセルフアライメント的にイオン注入
工程、等を用いて形成する。こうして、図18の構造を得る。
After the Pwell 202 is formed near the surface of the semiconductor substrate 201 using a photo process, an ion implantation process, and a thermal diffusion process, the element
9 is formed using a LOCOS method, an ion implantation process, a photo process, etc., and a
6 is formed by thermal oxidation, a photoresist is formed on a channel region other than a region to be a future
The gate oxide film in the region to be 07 is removed. Subsequently, after removing the photoresist, a
その後は図示しないが、層間絶縁膜、コンタクトホール、メタル配線、外部接
続用PAD、保護膜を通常の半導体製造工程を用いて形成する。こして従来の半
導体装置が完成する。
Thereafter, although not shown, an interlayer insulating film, a contact hole, a metal wiring, an external connection PAD, and a protective film are formed using a normal semiconductor manufacturing process. Thus, the conventional semiconductor device is completed.
しかしながら、厚い素子分離用酸化膜がゲート電極の両端に配置されたソース・ドレイン構造を有する従来の半導体装置では、高電圧用素子は、LOCOS法とイオン注入工程で形成したチャネルストッパーをソース、ドレインに用いているため、以下のような構造上の課題を有していた。 However, in a conventional semiconductor device having a source / drain structure in which a thick element isolation oxide film is arranged at both ends of a gate electrode , a high voltage element uses a channel stopper formed by a LOCOS method and an ion implantation process as a source and drain. Therefore, it has the following structural problems.
高電圧用素子23、24は、図9から図11に記したように、LOCOS法と
イオン注入工程で形成されたソース、ト゛レインを用いているため、構造上素子サイ
ズが大きくなるという欠点を有していた。
As shown in FIGS. 9 to 11, the high-voltage elements 23 and 24 use the source and drain formed by the LOCOS method and the ion implantation process, and thus have a drawback that the element size is structurally increased. Was.
ここで、LOCOS法とイオン注入工程について説明する。一般的にLOCOS法とは、耐熱酸化マスク性の高い窒化膜を将来能動領域となる領域にフォト工程とエッチング工程を用いて形成し、将来N型チャネルストッパー、P型チャネルストッパーとなる領域にN型、P型それぞれの不純物領域をフォト工程とイオン注入工程を用いて形成した後、素子分離用厚い酸化膜とN型チャネルストッパー、P型チャネルストッパーを熱酸化と熱拡散(例えば、1100度、3時間程度の熱酸化拡散工程)を用いて形成し、素子分離領域と能動領域とを窒化膜と能動領域上の酸化膜を除去することにより形成する製造方法のことである。 Here, the LOCOS method and the ion implantation process will be described. In general, in the LOCOS method, a nitride film having a high heat-resistant oxidation masking property is formed in a region that will become an active region in the future by using a photo process and an etching process, and an N-type channel stopper and a P-type channel stopper in the future. After forming the impurity regions of the p-type and p-type using the photo process and the ion implantation process, the element isolation thick oxide film and the n-type channel stopper and the p-type channel stopper are thermally oxidized and thermally diffused (for example, 1100 degrees, using about 3 hours thermal oxidation diffusion process) is formed, is that the manufacturing method of forming by removing the oxide film on the element isolation region and the active region and a nitrided layer and the active region.
先に述べたように、こうしたLOCOS法等で形成されたN型チャネルストッ
パー、P型チャネルストッパーを高電圧用素子のソース、ドレインにも用いると
その素子構造上小型化が困難となる。図11に示したように、高電圧用厚いゲー
ト酸化膜22の両側に素子分離領域を兼用した厚い酸化膜19が必要となり、チ
ャネル領域とソース、ドレイン領域を含めた素子サイズが大型化することを抑制
することが困難であった。
As described above, when the N-type channel stopper and the P-type channel stopper formed by such a LOCOS method or the like are also used for the source and drain of a high-voltage element, it is difficult to reduce the size of the element structure. As shown in FIG. 11, a
また、従来の半導体装置および半導体装置の製造方法では、ゲート酸化膜が印
可電圧に応じて、2種類必要となり、以下のような製造上の課題を有していた。
Further, in the conventional semiconductor device and the manufacturing method of the semiconductor device, two types of gate oxide films are required according to the applied voltage, and the following manufacturing problems are involved.
高電圧用厚いゲート酸化膜22は、図9から図11に記したように、2回の熱
酸化工程で形成されるため、その膜厚バラツキが大きくなる。これは、2回目の
熱酸化工程の前洗浄工程でアンモニアを含む過酸化水素水が一般的には用いられ
、この洗浄液は、酸化膜表面を洗浄する際、酸化膜表面を一部エッチング除去してしまうため、このエッチング量が洗浄液の状態によってエッチング量が異なり
、2回目の熱酸化前の下地酸化膜厚がばらつき、結果として、高電圧用厚いゲー
ト酸化膜22の膜厚バラツキが大きくなるということである。こうしたバラツキ
は、高電圧用素子のしきい値電圧、駆動電流値をばらつかせることとなり、半導
体集積回路装置の特性を低下させるものであり、半導体集積回路装置の特性の高
精度化を困難にさせるものであった。
Since the high-voltage thick gate oxide film 22 is formed by two thermal oxidation processes, as shown in FIGS. 9 to 11, the variation in film thickness increases. This is because hydrogen peroxide containing ammonia is generally used in the pre-cleaning step of the second thermal oxidation step, and this cleaning solution partially etches and removes the oxide film surface when cleaning the oxide film surface. Therefore, the etching amount varies depending on the state of the cleaning solution, and the underlying oxide film thickness before the second thermal oxidation varies. As a result, the film thickness variation of the high-voltage thick gate oxide film 22 increases. That is. Such a variation causes the threshold voltage and drive current value of the high-voltage element to vary, degrading the characteristics of the semiconductor integrated circuit device, making it difficult to improve the accuracy of the characteristics of the semiconductor integrated circuit device. It was something to be made.
また、不揮発性メモリー素子においても、トンネル酸化膜とゲート酸化膜の異
なる膜厚を有する構造のため、厚い膜厚のゲート酸化膜において、膜厚の制御性
が悪いという問題点を有していた。
In addition, the nonvolatile memory element has a problem that the controllability of the film thickness is poor in the thick gate oxide film because of the structure in which the tunnel oxide film and the gate oxide film have different thicknesses. .
そこで本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を用いた。
P型半導体基板表面付近にゲート絶縁膜を介して多結晶シリコンゲートを形成す
る第1の工程と、
前記多結晶シリコンゲートとP型半導体基板表面付近に酸素イオンをイオン注入
し酸素イオン注入領域を形成する第2の工程と、
前記酸素イオン注入領域を高温アニールすることにより酸化膜を形成する第3の
工程と、
前記ゲート電極に対してセルフアライメント的にN型不純物を導入しN型不純物
領域を形成する第4の工程と
前記ゲート電極と間隔を空けてN型不純物を導入し高濃度N型不純物領域を形成
する第5の工程と
を用いて絶縁ゲート型半導体装置を形成した。
Therefore, the present invention uses the following means in order to solve the above problems.
A first step of forming a polycrystalline silicon gate near the surface of the P-type semiconductor substrate via a gate insulating film;
A second step of implanting oxygen ions in the vicinity of the surface of the polycrystalline silicon gate and the P-type semiconductor substrate to form an oxygen ion implanted region;
A third step of forming an oxide film by annealing the oxygen ion implantation region at a high temperature;
A fourth step of introducing N-type impurities into the gate electrode in a self-aligned manner to form an N-type impurity region and an N-type impurity introduced at a distance from the gate electrode to form a high-concentration N-type impurity region An insulated gate semiconductor device was formed using the fifth step.
前記の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法の第1の工程において、
多結晶シリコンゲート上にタングステンシリサイドと酸化膜を順に形成する工程
と、
前記多結晶シリコンゲートと前記タングステンシリサイドと前記酸化膜を同一マ
スクでパターンニングし前記ゲート電極を形成する工程と、
を用いて絶縁ゲート型半導体装置を形成した。
In the first step of the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device,
A step of sequentially forming a tungsten silicide and an oxide film on the polycrystalline silicon gate;
Patterning the polycrystalline silicon gate, the tungsten silicide, and the oxide film with the same mask to form the gate electrode;
An insulated gate semiconductor device was formed using
前記の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法の第2の工程において、
前記酸素イオン注入領域を前記多結晶シリコンゲート中の前記ゲート酸化膜近傍
に形成する工程を用いて絶縁ゲート型半導体装置を形成した。
In the second step of the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device,
An insulated gate semiconductor device was formed using a step of forming the oxygen ion implantation region in the vicinity of the gate oxide film in the polycrystalline silicon gate.
前記の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法の第2の工程において、
前記P型半導体基板表面付近の前記酸素イオン注入領域深さが前記N型不純物領
域の接合位置の深さよりも同程度以下で形成する工程を
用いて絶縁ゲート型半導体装置を形成した。
In the second step of the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device,
An insulated gate semiconductor device was formed using a process in which the depth of the oxygen ion implantation region near the surface of the P-type semiconductor substrate was formed to be approximately equal to or less than the depth of the junction position of the N-type impurity region.
また次に、P型半導体基板表面付近にゲート絶縁膜を介して多結晶シリコンゲ
ートを形成する第1の工程と、
多結晶シリコンゲート下方のP型半導体基板中と前記多結晶シリコンゲートの外
側のP型半導体基板中に酸素イオンをイオン注入し酸素イオン注入領域を形成す
る第2の工程と、
前記酸素イオン注入領域を高温アニールすることにより酸化膜を形成する第3の
工程と、
前記ゲート電極に対してセルフアライメント的にN型不純物を導入しN型不純物
領域を形成する第4の工程と前記ゲート電極と間隔を空けてN型不純物を導入し高濃度N型不純物領域を形成
する第5の工程と
を用いて絶縁ゲート型半導体装置を形成した。
Next, a first step of forming a polycrystalline silicon gate near the surface of the P-type semiconductor substrate via a gate insulating film;
A second step of ion-implanting oxygen ions into a P-type semiconductor substrate below the polysilicon gate and into a P-type semiconductor substrate outside the polysilicon gate to form an oxygen ion implantation region;
A third step of forming an oxide film by annealing the oxygen ion implantation region at a high temperature;
A fourth step of introducing N-type impurities into the gate electrode in a self-aligned manner to form an N-type impurity region and an N-type impurity introduced at a distance from the gate electrode to form a high-concentration N-type impurity region An insulated gate semiconductor device was formed using the fifth step.
前記の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法の第1の工程において、
多結晶シリコンゲート上にタングステンシリサイドと酸化膜を順に形成する工程
と、
前記多結晶シリコンゲートと前記タングステンシリサイドと前記酸化膜を同一マ
スクでパターンニングし前記ゲート電極を形成する工程と、
を用いて絶縁ゲート型半導体装置を形成した。
In the first step of the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device,
A step of sequentially forming a tungsten silicide and an oxide film on the polycrystalline silicon gate;
Patterning the polycrystalline silicon gate, the tungsten silicide, and the oxide film with the same mask to form the gate electrode;
An insulated gate semiconductor device was formed using
前記の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法の第2の工程において、
前記酸素イオン注入領域を前記P型半導体基板中の前記ゲート酸化膜近傍に形成
する工程を有すること
を用いて絶縁ゲート型半導体装置を形成した。
In the second step of the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device,
An insulated gate semiconductor device was formed using the step of forming the oxygen ion implantation region in the vicinity of the gate oxide film in the P-type semiconductor substrate.
前記の絶縁ゲート型半導体装置の製造方法の第2の工程において、
前記P型半導体基板表面付近の前記酸素イオン注入領域深さが前記N型不純物領
域の接合位置の深さよりも同程度以下で形成する工程を
を用いて絶縁ゲート型半導体装置を形成した。
In the second step of the manufacturing method of the insulated gate semiconductor device,
An insulated gate semiconductor device was formed using a process in which the depth of the oxygen ion implantation region near the surface of the P-type semiconductor substrate was formed to be equal to or less than the depth of the junction position of the N-type impurity region.
また、複数の電源電圧を駆動する半導体集積回路装置を構成する複数のゲート
酸化膜を有するMOS型FETにおいて、厚いゲート酸化膜を介して設けられた
多結晶シリコンゲートと、多結晶シリコンゲートの両外側のP型半導体基板中に
設けられた酸化膜と、酸化膜上に設けられたN型不純物領域と、薄いゲート酸化
膜を介して設けられた多結晶シリコンゲートと、多結晶シリコンゲートの両外側
のP型半導体基板表面付近に設けられたN型不純物領域とを有する絶縁ゲート型
半導体装置を形成した。
Further, in a MOS FET having a plurality of gate oxide films constituting a semiconductor integrated circuit device for driving a plurality of power supply voltages, both a polycrystalline silicon gate provided through a thick gate oxide film and a polycrystalline silicon gate are provided. Both an oxide film provided in the outer P-type semiconductor substrate, an N-type impurity region provided on the oxide film, a polycrystalline silicon gate provided via a thin gate oxide film, and a polycrystalline silicon gate An insulated gate semiconductor device having an N-type impurity region provided in the vicinity of the outer P-type semiconductor substrate surface was formed.
MOSFETにおいて、P型半導体基板表面付近に前記P型半導体基板方向に
凸に設けられた前記厚いゲート酸化膜を有する絶縁ゲート型半導体装置を形成し
た。
In the MOSFET, an insulated gate semiconductor device having the thick gate oxide film provided in the vicinity of the surface of the P type semiconductor substrate so as to protrude toward the P type semiconductor substrate was formed.
また、P型半導体基板表面付近に酸化膜を介して選択的に酸素イオン注入領域
を形成する第1の工程と、酸素イオン注入領域を高温アニールすることにより素
子分離用酸化膜を形成する第2の工程とを用いて絶縁ゲート型半導体装置を形成
した。
Also, a first step of selectively forming an oxygen ion implantation region in the vicinity of the surface of the P-type semiconductor substrate via an oxide film, and a second step of forming an oxide film for element isolation by annealing the oxygen ion implantation region at a high temperature. An insulated gate semiconductor device was formed using these steps.
半導体集積回路装置を構成する複数の導電型を有するMOS型FETにおいて
、半導体基板表面付近にゲート酸化膜を介してPwell表面付近とNwell
表面付近それぞれに設けられたゲート電極と、P型半導体基板中からP型半導体
基板表面付近までの素子分離領域に設けられた素子分離用酸化膜と、Pwell
表面付近にゲート電極と素子分離用酸化膜に対してセルフアライメント的に設け
られたN型不純物領域と、Nwell表面付近にゲート電極と素子分離用酸化膜
に対してセルフアライメント的に設けられたP型不純物領域とを有する半導体装
置を形成した。
In a MOS type FET having a plurality of conductivity types constituting a semiconductor integrated circuit device, the vicinity of the Pwell surface and the Nwell are formed near the surface of the semiconductor substrate via a gate oxide film.
A gate electrode provided near each surface, an element isolation oxide film provided in an element isolation region from the P-type semiconductor substrate to the vicinity of the P-type semiconductor substrate surface, and Pwell
An N-type impurity region provided in a self-alignment manner with respect to the gate electrode and the element isolation oxide film near the surface, and a P provided in a self-alignment manner with respect to the gate electrode and the element isolation oxide film in the vicinity of the Nwell surface. A semiconductor device having a type impurity region was formed.
本発明によって、コストパフォーマンスに優れたMOSFETを作製すること
が可能となった。特に本発明は、今後進展すると考えられる使用電圧電圧の多様
化、高電圧駆動化、素子分離領域の小型化、平坦化、不揮発性メモリー素子の高
精度化等に対して有効な方法である。
According to the present invention, it is possible to fabricate a MOSFET with excellent cost performance. In particular, the present invention is an effective method for diversifying operating voltage voltages, high voltage driving, miniaturization and flattening of element isolation regions, high accuracy of nonvolatile memory elements, etc.
本発明は主としてシリコン系の半導体装置について述べたが、ゲルマニウムや
炭化珪素、砒化ガリウム等の他の材料を使用する半導体装置にも本発明が適用さ
れうることは明白である。さらに、本発明では、ゲート電極の低抵抗化も重要な
役割を果たすが、本発明で主として記述したシリコンゲート以外にも、酸素イオ
ン注入とアニールによって酸化膜化できる物質等をゲート電極として用いてもよ
い。また、実施例ではP型半導体基板上のNMOSFETの作製工程について記
述したが、石英やサファイヤ等の絶縁性基板上に形成された多結晶あるいは単結
晶半導体被膜を利用した薄膜トランジスタ(TFT)の作製にも本発明が適用さ
れうることも明らかであろう。
Although the present invention has been described mainly with respect to silicon-based semiconductor devices, it is obvious that the present invention can also be applied to semiconductor devices using other materials such as germanium, silicon carbide, and gallium arsenide. Furthermore, in the present invention, reducing the resistance of the gate electrode also plays an important role. In addition to the silicon gate mainly described in the present invention, a material that can be oxidized by oxygen ion implantation and annealing is used as the gate electrode. Also good. In the embodiment, the manufacturing process of an NMOSFET on a P-type semiconductor substrate has been described. However, for manufacturing a thin film transistor (TFT) using a polycrystalline or single crystal semiconductor film formed on an insulating substrate such as quartz or sapphire. It will also be apparent that the present invention can be applied.
ここまでに説明してきたように、本発明では、酸素イオン注入工程とアニール
工程を半導体装置の製造方法に応用したため、高電圧用素子の小型化、高精度化を促進させたものである。
As described so far, in the present invention, the oxygen ion implantation process and the annealing process are applied to the method of manufacturing a semiconductor device, and therefore, the miniaturization and high accuracy of the high voltage element are promoted.
以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
この実施例では同一半導体基板上に形成した高電圧用N型MOSFET装置と
低電圧用N型MOSFET装置に本発明を用いた場合を示す。本実施例の製造方
法を図1に示す。まず、図1から図4に示すように、Psub1上に、従来の集積
回路作製方法を使用して、Pwell2、素子分離用厚い酸化膜19、多結晶シリコ
ンのゲート電極3が設けられている。
This embodiment shows a case where the present invention is applied to a high-voltage N-type MOSFET device and a low-voltage N-type MOSFET device formed on the same semiconductor substrate. The manufacturing method of this example is shown in FIG. First, as shown in FIGS. 1 to 4, a
その詳細な作製方法は以下の通りである。Psub1表面付近にボロンイオンを
注入し、1000〜1175℃で3〜20時間アニールして、ボロンイオンを拡
散、再分布させ、不純物濃度1E16cm-3程度のPwell2を形成する。引き続
き、窒化膜等でパターンニングされた領域にB+イオンを打ち込み、LOCOS
法によって、P型チャネルストッパー14とフィールド絶縁膜26を形成する。
The detailed manufacturing method is as follows. Boron ions are implanted near the surface of Psub1 and annealed at 1000 to 1175 ° C. for 3 to 20 hours to diffuse and redistribute boron ions, thereby forming
The P-
その後、所望のチャネル領域へのしきい値電圧制御用のイオン注入と、熱酸化
法による厚さ10〜30nmのゲート酸化膜4形成と、減圧CVD法等による厚
さ100〜500nmのポリシリコン膜形成と、イオン打ち込みに等よるポリシ
リコン膜形成をおこなう。ここで、ポリシリコン膜上へのスパッタ法等による厚
さ100〜200nm程度のタングステンシリサイド膜の形成と、タングステン
シリサイド膜上への、減圧CVD法等による厚さ100〜300nm程度の酸化
膜形成を行う場合もある。そして、ポリシリコン膜をパターニングしてPoly-Si
ゲート3の形成をおこなう。ここで、熱酸化法あるいは減圧CVD法等を用いて
ゲート電極3の上部、側壁部、半導体基板表面部等に酸化膜を10〜50nm程
度形成する場合もある。ここまでの工程で図1の構造が得られる。
Thereafter, ion implantation for controlling the threshold voltage into a desired channel region, formation of a gate oxide film 4 having a thickness of 10 to 30 nm by a thermal oxidation method, and a polysilicon film having a thickness of 100 to 500 nm by a low pressure CVD method or the like. A polysilicon film is formed by forming and ion implantation. Here, a tungsten silicide film having a thickness of about 100 to 200 nm is formed on the polysilicon film by sputtering or the like, and an oxide film having a thickness of about 100 to 300 nm is formed on the tungsten silicide film by low pressure CVD or the like. Sometimes it is done. Polysilicon film is then patterned to form Poly-Si
The
この後、図2に記したように、酸素イオン注入を将来高電圧用素子となる領域
内のPoly-Siゲート3のゲート酸化膜4近傍の領域とPoly-Siゲート3の両側端部
の外側のPwell2中に、フォトレジスト5を用いて選択的に、酸素イオンをイオン注
入してOイオン注入領域21を形成する。ここでの酸素イオン注入の加速エネル
ギーは、Poly-Siゲート3のゲート酸化膜4近傍の領域に酸素イオン濃度ピーク
が生じるように設定する。さらに、Poly-Siゲート3の膜厚は、Pwell2中のOイ
オン注入領域21のPwell2表面付近からの深さが、将来形成するN−領域6のP
well2表面付近からの接合深さと同程度以下に形成されるように設定されること
が望ましい。
Thereafter, as shown in FIG. 2, oxygen ion implantation is performed in the region near the gate oxide film 4 of the Poly-
It is desirable that the depth is set to be equal to or less than the junction depth from the vicinity of the
この後、高温でのアニール工程を行う。この時、Poly-Siゲート3中のOイオ
ン注入領域21とゲート酸化膜4とがアニール処理で同一の酸化膜となり厚い酸
化膜20が形成され、Pwell2中のOイオン注入領域21が酸化膜となりPwell2
に埋め込まれた酸化膜7が形成される。
Thereafter, an annealing process at a high temperature is performed. At this time, the O
Oxide film 7 buried in is formed.
一方、酸素イオン注入されていない低電圧用素子領域には酸化膜は新たには形
成されない。
On the other hand, an oxide film is not newly formed in the low voltage element region where oxygen ions are not implanted.
そして、N型不純物をPoly-Siゲート3に対してセルフアライメント的にイオ
ン注入することによりN−領域6を酸化膜7の深さよりも浅く形成する。また、
低電圧用素子領域にもN−領域6を同時に形成する。ただし、別マスクを用いて
N−領域6濃度を高電圧用素子と低電圧用素子とで別にすることも可能である。
こうして図3の構造が得られる。
Then, N-
An N−
Thus, the structure of FIG. 3 is obtained.
次に、N+領域8をN型不純物を高濃度にイオン注入することにより形成する
。N+領域8は高電圧用素子と低電圧用素子との両方に同時に形成する。いずれ
の不純物領域も不純物濃度は1E21cm-3程度とする。こうして、図4の構造
が得られる。
Next, the N +
最後に、図示しないが、従来の集積回路の作製の場合と同様に層間絶縁物とし
て、リンガラス層を形成する。リンガラス層の形成には、例えば、減圧CVD法
を用いればよい。材料ガスとしては、モノシランSiH4と酸素O2とホスフィン
PH3を用い、450℃で反応させて得られる。
Finally, although not shown, a phosphorus glass layer is formed as an interlayer insulator as in the case of manufacturing a conventional integrated circuit. For example, a low pressure CVD method may be used to form the phosphorus glass layer. As the material gas, monosilane SiH4, oxygen O2 and phosphine PH3 are used and reacted at 450 ° C.
その後、層間絶縁膜に電極形成用の穴を開け、アルミ電極を形成する。こうし
て、同一半導体基板上に高電圧用N型MOSFET装置と低電圧用N型MOSF
ET装置が完成する。
Thereafter, a hole for forming an electrode is formed in the interlayer insulating film to form an aluminum electrode. Thus, the high-voltage N-type MOSFET device and the low-voltage N-type MOSF are formed on the same semiconductor substrate.
The ET device is completed.
こうして得られた半導体装置(図4)は、高電圧用素子のN−領域6の下側に
酸化膜7が埋め込まれているため、ドレインとして用いられるN−領域6はドレ
インに高電圧が印可されても下方に空乏層が広がらないためトランジスタの短チ
ャネル化や高電圧駆動化の妨げとなる短チャネル効果が抑制され、小型の高電圧
駆動素子が実現できる。
In the semiconductor device thus obtained (FIG. 4), since the oxide film 7 is buried under the N−
さらに、酸素イオン注入工程を高精度化するとDual Gateを用いた場合でも膜
厚バラツキの少ない厚いゲート酸化膜が形成でき、半導体装置の高精度化が実現
できる。
Furthermore, if the oxygen ion implantation process is made highly precise, a thick gate oxide film with little variation in film thickness can be formed even when a dual gate is used, and high precision of the semiconductor device can be realized.
また、図6から図8に酸素イオン注入位置をPwell2のゲート酸化膜4近傍に
設定した場合の半導体装置の製造工程順断面図を記した。
Further, FIGS. 6 to 8 show sectional views in order of the manufacturing process of the semiconductor device when the oxygen ion implantation position is set in the vicinity of the gate oxide film 4 of the
この場合は、図1から図4の説明で述べてきた工程と同様の工程を用いて本発
明の半導体装置が形成できる。ただし、酸素イオン注入エネルギーの設定に関し
ては、酸素イオン濃度ピークをPwell2中のゲート酸化膜4近傍に設定する必要
がある。
In this case, the semiconductor device of the present invention can be formed using a process similar to the process described in the description of FIGS. However, regarding the setting of the oxygen ion implantation energy, it is necessary to set the oxygen ion concentration peak in the vicinity of the gate oxide film 4 in the
ここまでは、N型MOSFET装置について記述したが、P型MOSFET装
置についても導電型を反対にした同様な製造方法で形成できる。
Up to this point, an N-type MOSFET device has been described, but a P-type MOSFET device can also be formed by a similar manufacturing method with the conductivity type reversed.
さらに、相補型MOSFET装置(CMOS装置)についても、N型MOSF
ET装置の製造方法とP型MOSFET装置の製造方法とを合わせることで形成
できる。
Furthermore, for complementary MOSFET devices (CMOS devices), N-type MOSF
It can be formed by combining the manufacturing method of the ET device and the manufacturing method of the P-type MOSFET device.
本発明では、酸素イオン注入工程とアニール工程を半導体装置の製造方法に応
用したものであり、ここまでは、高電圧用素子の小型化、高精度化について説明
してきた。この後は、素子分離に関して本発明を応用した実施例について説明す
る。
In the present invention, the oxygen ion implantation process and the annealing process are applied to a method of manufacturing a semiconductor device. So far, the downsizing and high accuracy of the high voltage element have been described. After that, an embodiment in which the present invention is applied to element isolation will be described.
以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
この実施例では同一半導体基板上に形成したN型MOSFET装置とP型MO
SFET装置とそれぞれを分離する素子分離素子に本発明を用いた場合を示す。
本実施例の製造方法を図12から14に示す。まず、図12に示すように、P型半導体基板100上に、従来の集積回路作製方法を使用して、Pwell101、N
well 102、が設けられている。
In this embodiment, an N-type MOSFET device and a P-type MO formed on the same semiconductor substrate.
The case where this invention is used for the element isolation element which isolate | separates each from an SFET apparatus is shown.
The manufacturing method of this example is shown in FIGS. First, as shown in FIG. 12,
Well 102 is provided.
その詳細な作製方法は以下の通りである。P型半導体基板100表面付近に選
択的にボロンイオンとリンイオンを注入し、1000〜1175℃で3〜20時
間アニールして、ボロンイオン、リンイオンを拡散、再分布させ、不純物濃度1
E16cm-3程度のPwell101とNwell102を形成する。さらに、半導
体基板100表面付近にインフ゜ラ酸化膜113を形成する。
The detailed manufacturing method is as follows. Boron ions and phosphorus ions are selectively implanted in the vicinity of the surface of the P-type semiconductor substrate 100 and annealed at 1000 to 1175 ° C. for 3 to 20 hours to diffuse and redistribute boron ions and phosphorus ions.
この後、酸素イオン注入を将来素子分離用酸化膜111となるPwell101中
とNwell102中の表面付近に、フォトレジスト109を用いて選択的に、酸
素イオンをイオン注入してOイオン注入領域110を形成する。ここでの酸素イ
オン注入の加速エネルギーは、Pwell101、Nwell102表面近傍の領域に
酸素イオン濃度ピークが生じるように設定する。ここで、Oイオン注入領域11
0は、Pwell101、Nwell102中に大半(3シグマ程度)のOイオンが
存在するように設定されることが望ましい。
Thereafter, oxygen ions are implanted into the
0 is preferably set so that most (about 3 sigma) O ions are present in the
この後、図13に示したように、高温でのアニール工程を行う。この時、Pw
ell101、Nwell102中のOイオン注入領域110とインフ゜ラ酸化膜1
13とがアニール処理で同一の酸化膜となり、Pwell101、Nwell102
中のOイオン注入領域110が酸化膜となりPwell101、Nwell102表
面に埋め込まれた素子分離用酸化膜111が形成される。
一方、酸素イオン注入されていないフォトレジスト109で覆われていた領域に
は酸化膜は新たには形成されない。
Thereafter, an annealing process at a high temperature is performed as shown in FIG. At this time, Pw
O
13 and the same oxide film by annealing,
The O
On the other hand, no new oxide film is formed in the region covered with the
その後、図14に示したように、所望のチャネル領域へのしきい値電圧制御用
のイオン注入と、インプラ酸化膜113除去した後の熱酸化法による厚さ10〜
30nmのゲート酸化膜112形成と、減圧CVD法等による厚さ100〜50
0nmのポリシリコン膜形成と、イオン打ち込み等よる高不純物濃度ポリシリコ
ン膜形成をおこなう。ここで、高不純物濃度ポリシリコン膜上へのスパッタ法等
による厚さ100〜200nm程度のタングステンシリサイド膜の形成と、タン
グステンシリサイド膜上への、減圧CVD法等による厚さ100〜300nm程
度の酸化膜形成を行う場合もある。そして、ポリシリコン膜をパターニングして
ゲート電極106の形成をおこなう。ここで、熱酸化法あるいは減圧CVD法等
を用いてゲート電極106の上部、側壁部、半導体基板表面部等に酸化膜を10
〜50nm程度形成する場合もある。この後、ゲート電極106と素子分離用酸
化膜111とフォトレジストに対して、セルフアライメント的にイオン注入をそ
れぞれ実施し、P+ソース領域105、P+ドレイン領域104、P+チャネル
ストッパー107及びN+ソース領域103,N+ドレイン領域114、N+チ
ャネルストッパー108、を選択的に形成する。ここまでの工程で図14の構造
が得られる。
After that, as shown in FIG. 14, the
Formation of 30 nm gate oxide film 112 and a thickness of 100 to 50 by low pressure CVD or the like
A 0 nm polysilicon film is formed and a high impurity concentration polysilicon film is formed by ion implantation or the like. Here, the formation of a tungsten silicide film having a thickness of about 100 to 200 nm by sputtering or the like on the high impurity concentration polysilicon film, and the oxidation of about 100 to 300 nm by the reduced pressure CVD method or the like on the tungsten silicide film. In some cases, a film is formed. Then, the gate electrode 106 is formed by patterning the polysilicon film. Here, an oxide film is formed on the upper portion of the gate electrode 106, the side wall portion, the semiconductor substrate surface portion, etc. by using a thermal oxidation method or a low pressure CVD method.
In some cases, the thickness is about 50 nm. Thereafter, ion implantation is performed in a self-alignment manner on the gate electrode 106, the element isolation oxide film 111, and the photoresist, respectively, so that the P + source region 105, the P +
こうして、同一半導体基板上に形成されたN型MOSFET装置とP型MOS
FET装置とそれぞれを分離する素子分離素子とで構成される半導体装置は、従
来から一般的に用いられているLOCOS法による素子分離を行わないため、素
子分離領域の小型化が容易に実現できる。
Thus, an N-type MOSFET device and a P-type MOS formed on the same semiconductor substrate
Since a semiconductor device composed of an FET device and an element isolation element that separates each of them does not perform element isolation by a LOCOS method that has been generally used, the element isolation region can be easily reduced in size.
LOCOS法は、下地酸化膜上に耐酸化性の優れたSi3N4等の膜を選択的
に形成し、1000℃〜1100℃程度の高温で熱酸化した後、耐酸化膜を除去
して、素子分離用酸化膜領域と能動領域を形成する製造方法であるが、この場合、素子分離用酸化膜端部が酸素の回り込みによりバーズビークと呼ばれる滑らか
に膜厚が薄くなっている領域が形成されてしまい、素子分離領域の小型化への弊
害となっていた。
In the LOCOS method, a film such as Si3N4 having excellent oxidation resistance is selectively formed on a base oxide film, thermally oxidized at a high temperature of about 1000 ° C. to 1100 ° C., and then the oxide resistance film is removed to separate elements. This is a manufacturing method for forming an oxide region for an active region and an active region, but in this case, an end portion of the oxide film for element isolation is formed as a smoothly thinned region called a bird's beak due to oxygen wraparound, This has been an adverse effect on the miniaturization of the element isolation region.
しかしながら、本発明は、イオン注入により将来素子分離用酸化膜となるため
の酸素を供給できるため、酸素の回り込みによる能動領域の酸化が生じない。こ
のため、能動領域と素子分離領域が急峻に分割されており、素子分離領域の小型
化が容易である。
However, according to the present invention, oxygen for supplying an oxide film for element isolation in the future can be supplied by ion implantation, so that the active region is not oxidized by the oxygen wraparound. For this reason, the active region and the element isolation region are steeply divided, and the element isolation region can be easily downsized.
さらに、急峻な段差は、その後に形成される配線層や層間膜の平坦化に、本来
不具合を生じさせるものであるが、本発明では、急峻な段差を半導体基板中に埋
め込んでいるため、その後の工程に弊害となる段差が上部に生じない。このため
、その後の工程で平坦化のための工程増をもたらさない。
Furthermore, the steep step originally causes a problem in the flattening of the wiring layer and interlayer film to be formed thereafter, but in the present invention, since the steep step is embedded in the semiconductor substrate, There is no step at the top that would be harmful to this process. For this reason, the process increase for planarization is not brought about in the subsequent process.
図14以降の工程は図示しないが、表面部分に層間膜を形成し、コンタクト領
域を形成し、メタル配線を形成した後、保護膜を形成し、電気的接続用の窓開け
を行い、本発明の半導体装置は完成する。
Although the steps after FIG. 14 are not shown, an interlayer film is formed on the surface portion, a contact region is formed, a metal wiring is formed, a protective film is then formed, and a window for electrical connection is opened. The semiconductor device is completed.
ここからの説明は、酸素イオン注入工程とアニール工程を不揮発性メモリー型
半導体装置の製造方法に応用したため、不揮発性メモリー素子の小型化、高精度
化を促進させたものである。
In the following description, since the oxygen ion implantation process and the annealing process are applied to the method for manufacturing a nonvolatile memory type semiconductor device, the nonvolatile memory element is promoted to be downsized and highly accurate.
以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
この実施例では同一半導体基板上に形成したアナログ、デジタル信号制御用M
OSFET装置と不揮発性メモリー用MOSFET装置に本発明を用いた場合を
示す。本実施例の製造方法を図15から図17に示す。まず、図15に示すよう
に、半導体基板201上に、従来の集積回路作製方法を使用して、Pwell202
、素子分離用酸化膜205、チャネルストッパー209、トンネル酸化膜207、セ
レクトゲート電極213、フローティングゲート電極208、トンネルドレイン
204、Oイオン注入用のフォトレジスト210、酸素イオン注入領域211が
設けられている。
In this embodiment, analog and digital signal control M formed on the same semiconductor substrate.
A case where the present invention is used for an OSFET device and a nonvolatile memory MOSFET device will be described. The manufacturing method of the present embodiment is shown in FIGS. First, as shown in FIG. 15,
, An
その詳細な作製方法は以下の通りである。半導体基板201表面付近にボロン
イオンを注入し、1000〜1175℃で3〜20時間アニールして、ボロンイ
オンを拡散、再分布させ、不純物濃度1E16cm-3程度のPwell202を形成
する。引き続き、窒化膜等でパターンニングされた領域にB+イオンを打ち込み
、LOCOS法によって、チャネルストッパー209と素子分離用酸化膜205
を形成する。
The detailed manufacturing method is as follows. Boron ions are implanted in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate 201 and annealed at 1000 to 1175 ° C. for 3 to 20 hours to diffuse and redistribute boron ions, thereby forming a
Form.
その後、所望の領域へのトンネルドレイン形成用のリンまたは砒素イオン注入
と、熱酸化法(希釈ウエット)による厚さ5〜12nmのトンネル酸化膜207
形成と、減圧CVD法等による厚さ100〜500nmのポリシリコン膜形成と
、イオン打ち込みに等よる導電性を有するポリシリコン膜形成をおこなう。ここ
で、ポリシリコン膜上へのスパッタ法等による厚さ100〜200nm程度のタ
ングステンシリサイド膜の形成と、タングステンシリサイド膜上への、減圧CV
D法等による厚さ100〜300nm程度の酸化膜形成を行う場合もある。そし
て、ポリシリコン膜をパターニングしてセレクトゲート電極213、フローティ
ングゲート電極208の形成をおこなう。ここで、熱酸化法あるいは減圧CVD
法等を用いてセレクトゲート電極213およびフローティングゲート電極208の上部、側壁部、半導体基板表面部等に酸化膜を10〜50nm程度形成する場
合もある。この後、酸素イオン注入を将来、トンネル酸化膜が不要となる領域(
トンネル電流を流さない領域)のセレクトゲート電極213、フローティングゲ
ート電極208中のトンネル酸化膜207近傍の領域と、セレクトゲート電極2
13、フローティングゲート電極208の両側端部の外側のPwe ll202中に、
フォトレジスト210を用いて選択的に、酸素イオンをイオン注入してOイオン注
入領域211を形成する。ここでの酸素イオン注入の加速エネルギーは、セレク
トゲート電極213、フローティングゲート電極208のトンネル酸化膜207
近傍の領域に酸素イオン濃度ピークが生じるように設定する。さらに、セレクト
ゲート電極213、フローティングゲート電極208の膜厚は、Pwell202中
のOイオン注入領域211のPwell202表面付近からの深さが、将来形成する
N+領域203のPwell202表面付近からの接合深さと同程度以下に形成され
るように設定されることが望ましい。ここまでの工程で図1の構造が得られる。
Thereafter, a
A polysilicon film having a thickness of 100 to 500 nm by a low pressure CVD method or the like, and a polysilicon film having conductivity by ion implantation or the like are formed. Here, a tungsten silicide film having a thickness of about 100 to 200 nm is formed on the polysilicon film by sputtering or the like, and a reduced pressure CV is applied to the tungsten silicide film.
In some cases, an oxide film having a thickness of about 100 to 300 nm is formed by the D method or the like. Then, the select gate electrode 213 and the floating gate electrode 208 are formed by patterning the polysilicon film. Here, thermal oxidation method or low pressure CVD
In some cases, an oxide film is formed to a thickness of about 10 to 50 nm on the select gate electrode 213 and the floating gate electrode 208, on the side walls, on the semiconductor substrate surface, and the like. After this, oxygen ion implantation will be performed in the area where tunnel oxide film will be unnecessary (
A region where no tunnel current flows), a region in the vicinity of the
13. In the
O
It is set so that an oxygen ion concentration peak occurs in a nearby region. Further, the thickness of the select gate electrode 213 and the floating gate electrode 208 is such that the depth from the surface of the P well 202 of the O
この後、図16に記したように、高温でのアニール工程を行う。この時、セレ
クトゲート電極213、フローティングゲート電極208中のOイオン注入領域
211とトンネル酸化膜207とがアニール処理で同一の酸化膜となり酸化膜2
12が形成され、またPwell202中のOイオン注入領域211が酸化膜となりP
well202に埋め込まれた酸化膜212が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 16, an annealing process at a high temperature is performed. At this time, the O
12 is formed, and the O
An
一方、酸素イオン注入されていないトンネル酸化膜207領域には酸化膜は新
たには形成されない。そして、N型不純物をセレクトゲート電極213、フロー
ティングゲート電極208に対してセルフアライメント的にイオン注入すること
によりN+領域203を酸化膜212の深さよりも浅く形成する。ここで、N+
領域203はアナログ、デジタル信号制御用MOSFET装置(ここでは図示し
ていない)と不揮発性メモリー用MOSFET装置用素子との両方に同時に形成
する。こうして図16の構造が得られる。
On the other hand, no new oxide film is formed in the
The
次に、図17に記したように、N+領域203は高電圧用素子と低電圧用素子
との両方に同時に形成する。いずれの不純物領域も不純物濃度は1E21cm-3
程度とする。こうして、図17の構造が得られる。
Next, as described in FIG. 17, the N +
To the extent. Thus, the structure of FIG. 17 is obtained.
最後に、図示しないが、従来の集積回路の作製の場合と同様に層間絶縁物とし
て、リンガラス層を形成する。リンガラス層の形成には、例えば、減圧CVD法
を用いればよい。材料ガスとしては、モノシランSiH4と酸素O2とホスフィン
PH3を用い、450℃で反応させて得られる。
Finally, although not shown, a phosphorus glass layer is formed as an interlayer insulator as in the case of manufacturing a conventional integrated circuit. For example, a low pressure CVD method may be used to form the phosphorus glass layer. As the material gas, monosilane SiH4, oxygen O2 and phosphine PH3 are used and reacted at 450 ° C.
その後、層間絶縁膜に電極形成用の穴を開け、アルミ電極を形成する。こうし
て、同一半導体基板上にアナログ、デジタル信号制御用MOSFET装置と不揮
発性メモリー用MOSFET装置が完成する。
Thereafter, a hole for forming an electrode is formed in the interlayer insulating film to form an aluminum electrode. Thus, analog and digital signal control MOSFET devices and nonvolatile memory MOSFET devices are completed on the same semiconductor substrate.
こうして得られたメモリー素子(図17)は、従来の不揮発性メモリセル(図
18)に比べ、トンネル電流を流す領域214とフローティングゲート電極20
8とトンネルドレイン204の間の領域(コントロールゲート用トンネル酸化膜
216)以外のセレクトゲート電極213、フローティングゲート電極208下
側に酸化膜212が埋め込まれているため、トンネルドレイン204に電圧が印
可されても酸化膜212が十分に厚くトンネル電流が生じないため小型の不揮発
性メモリー素子が実現できる。
The memory element (FIG. 17) thus obtained has a region 214 through which a tunnel current flows and a floating
Since the
さらに、酸素イオン注入工程を高精度化するとDual Gateフ゜ロセスをメモリー素子に用いた場合でも膜厚バラツキの少ない厚いゲート酸化膜が形成でき、また、
酸素インプラされないトンネル酸化膜は高品質が維持されるため、半導体装置の
高精度化が実現できる。
Furthermore, if the oxygen ion implantation process is made more precise, a thick gate oxide film with little variation in film thickness can be formed even when the Dual Gate process is used as a memory element.
Since the tunnel oxide film that is not oxygen-implanted maintains high quality, high accuracy of the semiconductor device can be realized.
1 Psub
2 Pwell
3 Poly-Siゲート
4 ゲート酸化膜
5 フォトレジスト
6 N-領域
7 酸化膜
8 N+領域
9 空乏層
10 N+ドレイン
11 N+ソース
12 N−ドレイン
13 N−ソース
14 P型チャネルストッパー
15 N型チャネルストッパー
16 Nwell
17 P+ドレイン
18 P+ソース
19 厚い酸化膜
20 酸化膜
21 Oイオン注入領域
22 高電圧用厚いゲート酸化膜
23 低電圧用薄いゲート酸化膜
24 高電圧用素子
25 低電圧用素子
26 フィールド絶縁膜
27 ゲート酸化膜(酸化珪素)
100 P型半導体基板
101 Pwell
102 Nwell
103 N+ソース領域
104 P+ドレイン領域
105 P+ソース領域
106 ゲート電極
107 P+チャネルストッパー
108 N+チャネルストッパー
109 フォトレジスト
110 0イオン注入領域
111 素子分離用酸化膜
112 ゲート酸化膜
113 インプラ酸化膜
114 N+ドレイン領域
201 半導体基板
202 Pwell
203 N+領域
204 トンネルドレイン
205 素子分離用酸化膜
206 ゲート酸化膜
207 トンネル酸化膜
208 フローティングゲート
209 チャネルストッパー
210 フォトレジスト
211 酸素イオン注入領域
212 酸化膜
213 セレクトゲート
214 トンネル電流を流す領域
215 コントロールゲート用トンネル酸化膜
1 Psub
2 Pwell
3 Poly-Si gate 4
17 P + drain 18 P +
100 P-
102 Nwell
103 N + source region 104 P + drain region 105 P + source region 106 Gate electrode 107 P + channel stopper 108 N +
203 N +
Claims (1)
前記高電圧用N型MOSFETは、
ポリシリコンからなる第1のゲート電極と、
前記第1のゲート電極の下方に配置された、前記第1のゲート電極をイオン注入された酸素イオンによって酸化した、膜厚が均一であり、チャネル領域上で前記第1のゲート電極と同じ大きさを有する第1の酸化膜と、前記第1の酸化膜の下に配置された前記半導体基板を酸化した第2の酸化膜とからなる第1のゲート酸化膜と、
前記第1のゲート電極の直下の前記半導体基板の表面近傍である第1のチャネル領域と、
前記第1のゲート電極の両側の下方に位置する前記半導体基板の表面近傍に、前記第1のゲート電極からはそれぞれ一定の距離を置いて離れて配置された第1の高濃度ソース領域および第1の高濃度ドレイン領域と、
前記第1のゲート電極の両側の直下に位置する前記半導体基板の表面近傍に、前記第1のチャネル領域と前記第1の高濃度ソース領域とに挟まれて配置された第1の低濃度ソース領域と、前記第1のチャネル領域と前記第1の高濃度ドレイン領域とに挟まれて配置された第1の低濃度ドレイン領域と、
前記半導体基板内部の、前記第1の低濃度ソース領域および前記第1の低濃度ドレイン領域の下側のみにそれぞれ配置された埋め込まれた酸化膜と、
を有し、
前記低電圧用N型MOSFETは、
ポリシリコンからなる第2のゲート電極と、
前記第2のゲート電極の下方に配置された、前記半導体基板を酸化した前記第2の酸化膜からなる第2のゲート酸化膜と、
前記第2のゲート電極の直下の前記半導体基板の表面近傍である第2のチャネル領域と、
前記第2のゲート電極の両側の下方に位置する前記半導体基板の表面近傍に、前記第2のゲート電極からはそれぞれ一定の距離を置いて離れて配置された第2の高濃度ソース領域および第2の高濃度ドレイン領域と、
前記第2のゲート電極の両側の直下に位置する前記半導体基板の表面近傍に、前記第2のチャネル領域と前記第2の高濃度ソース領域とに挟まれて配置された第2の低濃度ソース領域と、前記第2のチャネル領域と前記第2の高濃度ドレイン領域とに挟まれて配置された第2の低濃度ドレイン領域と、
を有する半導体装置。 A semiconductor device having a high-voltage N-type MOSFET and a low-voltage N-type MOSFET on a semiconductor substrate,
The high-voltage N-type MOSFET is
A first gate electrode made of polysilicon;
The first gate electrode, which is disposed below the first gate electrode, is oxidized by ion-implanted oxygen ions, has a uniform film thickness, and is as large as the first gate electrode on the channel region. A first gate oxide film comprising: a first oxide film having a thickness; and a second oxide film formed by oxidizing the semiconductor substrate disposed under the first oxide film;
A first channel region in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate immediately below the first gate electrode;
A first high-concentration source region and a first high-concentration source region disposed in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate located below both sides of the first gate electrode and spaced apart from the first gate electrode by a certain distance, respectively; 1 high-concentration drain region;
A first low-concentration source disposed between the first channel region and the first high-concentration source region in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate located immediately below both sides of the first gate electrode A first low-concentration drain region disposed between the region, the first channel region and the first high-concentration drain region;
Embedded oxide films respectively disposed only under the first low-concentration source region and the first low-concentration drain region inside the semiconductor substrate;
Have
The low-voltage N-type MOSFET is
A second gate electrode made of polysilicon;
A second gate oxide film made of the second oxide film, which is disposed under the second gate electrode and oxidizes the semiconductor substrate;
A second channel region in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate immediately below the second gate electrode;
A second high-concentration source region and a second high-concentration source region disposed in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate located below both sides of the second gate electrode and spaced apart from the second gate electrode by a certain distance, respectively; Two high concentration drain regions;
A second low-concentration source disposed between the second channel region and the second high-concentration source region in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate located immediately below both sides of the second gate electrode A region, a second lightly doped drain region disposed between the second channel region and the second heavily doped drain region,
A semiconductor device.
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