(57)【要約】      （修正有）【課題】高耐圧と、低オン抵抗を実現しつつ、製造工程を短縮することができる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】開口幅を変えたイオン注入マスクを使用してイオン注入を行う際、イオン注入マスクの開口幅が所定の寸法以下となると、形成される拡散領域の不純物濃度が開口幅に比例して変化することを利用し、ゲート電極側に形成される開口幅を狭くし、その開口よりドレイン領域側に形成される開口幅を広くすることで、１回のイオン注入マスクの形成と１回のイオン注入によって、傾斜した濃度プロファイルを有するドリフト層を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドレイン領域とゲート電極との間に、ドレイン領域側からゲート電極側に向かって、不純物濃度が小さくなるドリフト層を備えた半導体装置の製造方法において、
ドリフト層形成予定領域に、ドレイン領域側からゲート電極側に向かって、開口寸法が小さくなる複数の開口を備えたイオン注入マスクを形成する工程と、
前記イオン注入マスクを使用し、前記複数の開口内に露出する前記ドリフト層形成予定領域に不純物イオンを注入する工程と、
前記注入後、加熱処理を行い、ドレイン領域側の不純物濃度よりゲート電極側の不純物濃度が低い前記ドリフト層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記イオン注入マスクの開口寸法は、同一条件のイオン注入によって形成される注入領域の不純物濃度が、開口寸法が広くなるほど高くなる寸法に設定することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高耐圧の半導体装置の製造方法に関し、特に、１回のイオン注入によって高耐圧、低オン抵抗の半導体装置を形成することが可能な製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯＳ型トランジスタでは、耐圧の向上を図るためにＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を備える構造が知られている。図６は、この種の半導体装置の製造工程の説明図である。まず、半導体層１表面に低濃度のドリフト層形成予定領域を開口するように、フォトレジスト２ａをパターニングし、不純物イオンを注入し、第１のドリフト層３を形成する（図６ａ）。フォトレジスト２ａを除去した後、第１のドリフト層３中にこの第１のドリフト層３より不純物濃度の高いドリフト層形成予定領域を開口するように、別のフォトレジスト２ｂをパターニングし、不純物イオンを注入し、第２のドリフト層４を形成する（図６ｂ）。先に形成した第１のドリフト層３の一部と重なり合うように、ゲート酸化膜５を介してゲート電極６を形成する。ソース領域およびドレイン領域を形成するため、更に別のフォトレジスト２ｃをパターニングし、フォトレジスト２ｃおよびゲート電極６をイオン注入マスクとして使用して、不純物イオンを注入し、ソース領域７およびドレイン領域８を形成する（図６ｃ）。その後、ソース領域７に接続するソース電極９、ドレイン領域８に接続するドレイン電極１０を形成し、ＬＤＤ構造を備えたＭＯＳ型トランジスタが完成する（図６ｄ）。
【０００３】
このように形成されたＭＯＳ型トランジスタは、ドレイン電極１０が接続するドレイン領域８の不純物濃度が最も高く、第２のドリフト層４、第１のドリフト層３の順に不純物濃度が低くなり、ゲート電極６とドレイン電極１０との間に高電圧が印加された場合であっても、ドリフト層によって電界が緩和され、耐圧の向上を図ることができると共に、オン抵抗の低減を図ることができる構造となっている。
【０００４】
しかし、ドリフト層を形成するため、フォトレジストの形成と不純物イオンの注入を繰り返し行う必要があり、製造工程が長くなってしまうという問題点があった。そこで、例えば特許文献１には、ゲート電極をイオン注入マスクとして使用し、ドーズ量と加速エネルギーを変えて、斜め方向から複数回イオン注入することで、ＬＤＤ構造を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−１２４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで上記のような方法では、ゲート電極直下の不純物濃度のプロファイルは傾斜したプロファイルとなるが、ゲート電極から離れると、一様なプロファイルとなってしまい、耐圧を高くするためにドリフト層の不純物濃度を低くすると、トランジスタのオン抵抗が増加してしまい、逆にオン抵抗を低くするためドリフト層の不純物濃度を高くすると、耐圧が低くなってしまうという問題があった。そこで、ドリフト層の不純物濃度プロファイルを傾斜して形成しようとすると、少なくとも複数のイオン注入工程を行う必要があり、製造工程が長くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解消するため、高耐圧と、低オン抵抗を実現しつつ、製造工程を短縮することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、ドレイン領域とゲート電極との間に、ドレイン領域側からゲート電極側に向かって、不純物濃度が小さくなるドリフト層を備えた半導体装置の製造方法において、ドリフト層形成予定領域に、ドレイン領域側からゲート電極側に向かって、開口寸法が小さくなる複数の開口を備えたイオン注入マスクを形成する工程と、前記イオン注入マスクを使用し、前記複数の開口内に露出する前記ドリフト層形成予定領域に不純物イオンを注入する工程と、前記注入後、加熱処理を行い、ドレイン領域側の不純物濃度よりゲート電極側の不純物濃度が低い前記ドリフト層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
本願請求項２に係る発明は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記イオン注入マスクの開口寸法は、同時にイオン注入後加熱処理を行い注入領域を形成する際、開口寸法が広くなるほど不純物濃度が高くなる寸法に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、１回のイオン注入マスクの形成と１回のイオン注入によって、所望の濃度プロファイルを有するドリフト層を形成することができ、製造工程を短縮できるという利点がある。また、本発明により形成される半導体装置は、ドリフト層の濃度プロファイルは所望の濃度プロファイルに設定することが可能であり、高耐圧、低オン抵抗の特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法の説明図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法の説明図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法の説明図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法の説明図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法の説明図である。
【図６】従来の半導体装置の製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、開口幅を変えたイオン注入マスクを使用してイオン注入を行う際、イオン注入マスクの開口幅が所定の寸法以下となると、形成される拡散領域の不純物濃度が開口幅に比例して変化することを利用し、ゲート電極側に形成される開口幅を狭くし、その開口よりドレイン領域側に形成される開口幅を広くすることで、１回のイオン注入マスクの形成と１回のイオン注入によって、傾斜した濃度プロファイルを有するドリフト層を形成することを特徴としている。以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、図１ａに示すように半導体層１上のドリフト層形成予定領域上にフォトレジスト２をパターニングする。このパターニングは、図１ａに示すようにゲート電極側（図面左方向）の開口寸法Ａをドレイン領域側（図面右方向）の開口寸法Ｂより狭くする（Ａ＜Ｂ）。具体的には、Ａ＝０．８μｍ、Ｂ＝５．２μｍ、開口と開口の間のフォトレジスト２の寸法を１．６μｍとした場合、熱拡散後の不純物濃度は図２に実線で示すように、傾斜した濃度プロファイルを形成することができる。比較のため、図１ｂに示すように、フォトレジスト２の開口寸法Ｃを０．８μｍ、開口と開口の間のフォトレジスト２の寸法を１．４μｍとした場合、熱拡散後の不純物濃度を図２に波線で示している。なお、グラフ２の横軸「寸法」は、特定の位置からの寸法を示すものではなく、相対的な位置関係を示すものである。
【００１４】
図２に示すように、同一条件でのイオン注入にかかわらず、寸法５〜８μｍの領域で、本発明と比較例との間で、濃度プロファイルが異なる結果となっている。本発明では、この傾斜したプロファイルが形成される部分をドリフト層として使用することになる。
【００１５】
なお、この濃度プロファイルの設計は、フォトレジストの開口寸法、開口と開口の間のフォトレジストの寸法、イオン注入条件を適宜設定することで、種々変更することができる。即ち、開口寸法の狭いフォトレジストを用いて形成する低濃度の拡散領域と、開口寸法の広いフォトレジストを用いて形成する相対的に高濃度の拡散領域とが、重なり合うことによって、傾斜した濃度プロファイルのドリフト層を形成することができる。
【００１６】
たとえば、イオン注入条件として印加電圧を一定とし、ドーズ量を変化させると共に、開口寸法を変化させる一例では、ドーズ量が１．３×１０13／ｃｍ2の場合、フォトレジストの開口幅が１．０μｍで、開口内に形成される拡散領域の不純物濃度が４×１０16／ｃｍ3、開口幅５μｍで、１．５×１０17／ｃｍ3と変化する。また、ドーズ量が２．０×１０13／ｃｍ2の場合、フォトレジストの開口幅が１μｍで、開口内に形成される拡散領域の不純物濃度が１．５×１０15／ｃｍ3、０．２μｍでは６×１０15／ｃｍ3、１．０μｍでは４×１０16／ｃｍ3と変化する。
【００１７】
従って、ドリフト層の不純物濃度を所望の濃度プロファイルとなるように、フォトレジストの開口寸法やドーズ量を、さらには印加電圧を変化させればよい。なお、イオン注入マスクの開口寸法は、同一条件でイオン注入を行ったとき、開口寸法が広くなるほど不純物濃度が高くなる範囲で設定されることが必要があり、上記イオン注入条件では、フォトレジストの開口幅が１０μｍを越えると、それ以上不純物濃度は高くならないため、１０μｍ以下の範囲で設定する必要がある。
【００１８】
以下、通常の方法により、ＭＯＳ型トランジスタを形成する。まず、先に形成したドリフト領域１１の一部に重畳するようにゲート酸化膜５およびゲート電極８を形成する（図３）。その後、ソース領域、ドレイン領域を形成するため、フォトレジスト２をパターニングし、不純物イオンを注入することで、ソース領域６およびドレイン領域７を形成する（図４）。ここで、ドレイン領域７は、高濃度のイオン注入を行い形成されるため、先に形成した傾斜した濃度プロファイルのドリフト層１１が残るように、フォトレジスト２を形成する必要がある。
【００１９】
ソース領域６に接続するソース電極９、ドレイン領域７に接続するドレイン電極１０を形成し、ＬＤＤ構造を備えたＭＯＳ型トランジスタを形成することができる（図５）。
【００２０】
以上説明したように本発明では、ドリフト層１１の濃度プロファイルは、ゲート電極８側が低く、ドレイン電極１０側が高く形成されるが、そのためのイオン注入、その注入マスクの形成は、それぞれ１回のみとなり、半導体製造工程を短縮することが可能となる。
【符号の説明】
【００２１】
１：半導体層、２：フォトレジスト、３：第１のドリフト層、４：第２のドリフト層、５：ゲート酸化膜、６：ゲート電極、７：ソース領域、８：ドレイン領域、９：ソース電極、１０：ドレイン電極、１１：ドリフト層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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