(57)【要約】【課題】ゲート絶縁膜の端部にトラップされるホットキャリアの数を抑制し、且つ、面積拡大を抑制しつつ高耐圧のＭＯＳトランジスタを作製する。【解決手段】第１導電型の半導体基板１上に形成したマスクパターン９をマスクとして、第２導電型の一対の第１低濃度拡散領域４と、第１低濃度拡散領域４よりも深くかつ高濃度の第２導電型の一対の第２低濃度拡散領域３と、を形成する。そして、一対の第１低濃度拡散領域４のうちの一方の第１低濃度拡散領域４上から他方の第１低濃度拡散領域４上に亘ってゲート絶縁膜５を形成し、このゲート絶縁膜５上にゲート電極６を形成する。そして、ゲート電極６をマスクとして、第２低濃度拡散領域３よりも高濃度の第２導電型の一対の高濃度拡散領域８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】
第１導電型の半導体基板上に形成したマスクパターンをマスクとして、第２導電型の一対の第１低濃度拡散領域と、前記第１低濃度拡散領域よりも深くかつ高濃度の第２導電型の一対の第２低濃度拡散領域と、を形成する工程と、
前記一対の第１低濃度拡散領域のうちの一方の第１低濃度拡散領域上から他方の第１低濃度拡散領域上に亘ってゲート絶縁膜を形成し、このゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとして、前記第２低濃度拡散領域よりも高濃度の第２導電型の一対の高濃度拡散領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１及び第２低濃度拡散領域を形成する工程では、前記半導体基板に対するイオンビームの傾斜角度を０度にしてイオン注入を行うことを特徴とする請求項１に記載の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、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁ゲート型のＭＯＳトランジスタでは、ゲート絶縁膜の端部にホットキャリア（ホットエレクトロン）がトラップされることにより生じる素子特性の劣化が問題となっている。この問題は、Ｎチャンネルトランジスタで特に顕著となる。
【０００３】
絶縁ゲート型のＭＯＳトランジスタの製造方法としては、特許文献１に記載のものがある。
特許文献１の製造方法は、以下のように行う。先ず、第１導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する。次に、ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する。次に、ゲート電極をマスクとして、第１のイオンビーム傾斜角にて、第２導電型不純物を半導体基板に深くイオン注入し、第１の低濃度ドレイン層を形成する。次に、ゲート電極をマスクとして、第１のイオンビーム傾斜角よりも小さい第２のイオンビーム傾斜角にて、第２導電型不純物を半導体基板に浅くイオン注入し、第１の低濃度ドレイン層の表面濃度を高くする。
【０００４】
しかし、特許文献１の製造方法では、イオンビームを斜めに注入する影響により、上述した工程だけだと、同文献の図３（ｂ）に示されるように、半導体基板の最表面に沿った不純物濃度のプロファイルに窪みが生じてしまう。この窪みは、ゲート絶縁膜の端部へのホットキャリアの注入を促し、飽和電流が変動する要因となる。
【０００５】
このため、特許文献１の製造方法では、更に、ゲート電極をマスクとして、第３のイオンビーム傾斜角にて、第２導電型不純物（砒素）を半導体基板にイオン注入し、第１の低濃度ドレイン層よりも浅く、低不純物濃度を有した第２の低濃度ドレイン層を形成する。特許文献１には、このように第２の低濃度ドレイン層を形成することにより、半導体基板の最表面に沿った不純物濃度のプロファイルを同文献の図３（ａ）に示すようになだらかにできる旨の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１６８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、ゲート電極をマスクにしてイオンビームを斜めに注入することによって低濃度拡散領域を形成する、すなわち、ゲート絶縁膜の形成後のイオン注入によって低濃度拡散領域を形成する。このため、イオン注入によりゲート絶縁膜が損傷するので、表示ドライバ等で求められるような高耐圧のＭＯＳトランジスタを作製する事は困難である。従って、高耐圧のＭＯＳトランジスタを作成しようとする場合、ゲート電極の端部から高濃度拡散領域までの間の電界緩和を十分に確保するために、ゲート電極の端部から十分離して高濃度拡散領域を形成する必要がある。その結果、ＭＯＳトランジスタの面積が大きくなってしまう。
【０００８】
このように、ゲート絶縁膜の端部にトラップされるホットキャリアの数を抑制し、且つ、面積拡大を抑制しつつ高耐圧のＭＯＳトランジスタを作製することは困難だった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第１導電型の半導体基板上に形成したマスクパターンをマスクとして、第２導電型の一対の第１低濃度拡散領域と、前記第１低濃度拡散領域よりも深くかつ高濃度の第２導電型の一対の第２低濃度拡散領域と、を形成する工程と、
前記一対の第１低濃度拡散領域のうちの一方の第１低濃度拡散領域上から他方の第１低濃度拡散領域上に亘ってゲート絶縁膜を形成し、このゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとして、前記第２低濃度拡散領域よりも高濃度の第２導電型の一対の高濃度拡散領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【００１０】
この半導体装置の製造方法によれば、第１低濃度拡散領域よりも深くかつ高濃度の第２低濃度拡散領域を形成するので、第１及び第２低濃度拡散領域を含む低濃度拡散領域の深部が低抵抗になる。その結果、電流は主に低濃度拡散領域の深部を流れることになり、ゲート絶縁膜に注入されるホットキャリアの数が抑制される。しかも、ゲート絶縁膜の下側にも存在するように低濃度拡散領域を形成するので、高濃度拡散領域をゲート電極の端部から十分離して形成しなくても（ＭＯＳトランジスタの面積を大きくしなくても）表示ドライバ等で求められる高耐圧のＭＯＳトランジスタを作製することが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ゲート絶縁膜の端部にトラップされるホットキャリアの数を抑制し、且つ、面積拡大を抑制しつつ高耐圧のＭＯＳトランジスタを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図２】実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図３】実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の構成を示す断面図である。
【図４】実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の半導体基板の最表面に沿った不純物濃度のプロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１４】
図１及び図２は実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【００１５】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、以下の工程を行う。先ず、第１導電型の半導体基板１上に形成したマスクパターン９をマスクとして、第２導電型の一対の第１低濃度拡散領域４と、第１低濃度拡散領域４よりも深くかつ高濃度の第２導電型の一対の第２低濃度拡散領域３と、を形成する。次に、一対の第１低濃度拡散領域４のうちの一方の第１低濃度拡散領域４上から他方の第１低濃度拡散領域４上に亘ってゲート絶縁膜５を形成し、このゲート絶縁膜５上にゲート電極６を形成する。次に、ゲート電極６をマスクとして、第２低濃度拡散領域３よりも高濃度の第２導電型の一対の高濃度拡散領域８を形成する。以下、詳細に説明する。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、第１導電型（例えば、Ｐ型）の半導体基板１（以下、基板１）の表層に素子分離領域２を形成し、素子形成領域１０を他の領域と分離させる。このためには、先ず、基板１上において素子分離領域２の形成箇所以外の部分の上にマスクパターン（図示略）を形成する。次に、このマスクパターンをマスクとして基板１の表層をエッチングする。これにより、基板１の表層を選択的に除去し、素子分離領域２の形成用の溝２ａを形成する。次に、溝２ａを埋め込むように基板１の表面上に酸化膜（ＳｉＯ２）を形成する。次に、基板１の表面を研磨して、この酸化膜を溝２ａ内に残留させる一方で溝２ａ以外の基板１上からは除去することにより、素子分離領域２を形成する。
【００１７】
次に、図１（ａ）に示すように、基板１上にマスクパターン９を形成する。次に、このマスクパターン９をマスクとして、基板１に対するイオンビームの傾斜角を０度に設定して第２導電型（例えば、Ｎ型）の不純物（例えば、リン）をイオン注入する。これにより、素子形成領域１０に一対の第２低濃度拡散領域３を形成する。
【００１８】
次に、図１（ｂ）に示すように、第２低濃度拡散領域３の形成時に用いたのと同じマスクパターン９をマスクとして、基板１に対するイオンビームの傾斜角を０度に設定して第２導電型（例えば、Ｎ型）の不純物（例えば、リン）をイオン注入する。これにより、第２低濃度拡散領域３のそれぞれの上部に第１低濃度拡散領域４を形成する。つまり、素子形成領域１０に一対の第１低濃度拡散領域４を形成する。ここで、第１低濃度拡散領域４は、第２低濃度拡散領域３よりも低濃度かつ浅くなるように形成する。次に、マスクパターン９を除去する。
【００１９】
次に、図１（ｃ）に示すように、一対の第１低濃度拡散領域４のうちの一方の第１低濃度拡散領域４上から他方の第１低濃度拡散領域４上に亘ってゲート絶縁膜５を形成し、このゲート絶縁膜５上にゲート電極６を形成する。このためには、例えば、先ず、熱酸化或いはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により基板１上に酸化膜（図示略）を形成する。次に、この酸化膜上にポリシリコン膜（図示略）を形成する。次に、ポリシリコン膜においてゲート電極６となる部位の上にマスクパターン（図示略）を形成する。次に、このマスクパターンをマスクとしてポリシリコン膜をエッチングすることにより、ポリシリコン膜をゲート電極６の形状に加工する。次に、このマスクパターンをマスクとして酸化膜をエッチングすることにより、酸化膜をゲート絶縁膜５の形状に加工する。次に、このマスクパターンを除去する。
【００２０】
次に、図２（ａ）に示すように、酸化膜を例えばＣＶＤで全面に形成した後でエッチバックすることにより、ゲート電極６の側面及びゲート絶縁膜５の側面にサイドウォール７を形成する。
【００２１】
次に、図２（ｂ）に示すように、ゲート電極６及びサイドウォール７をマスクとして、第２導電型（例えば、Ｎ型）の不純物（例えば、リン）をイオン注入することにより、第１及び第２低濃度拡散領域３、４よりも高濃度の高濃度拡散領域８を形成する。
こうして、半導体装置１００を製造することができる。
【００２２】
次に、動作を説明する。
【００２３】
一方の高濃度拡散領域８をソース電位に接続し、他方の高濃度拡散領域８をドレイン電位に接続した状態で、ゲート電極６にゲート電圧を印加すると、ゲート電極６の下側の基板１を介して、一方の高濃度拡散領域８から他方の高濃度拡散領域８へと電流が流れる。
【００２４】
図３は実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造される半導体装置１００の構成を示す断面図である。図３に示すように、基板１におけるゲート電極６の下側の部分から高濃度拡散領域８までの部分は、等価的に、第１及び第２抵抗Ｒ１、Ｒ２を並列接続した回路となる。すなわち、基板１におけるゲート電極６の下側の部分から第１低濃度拡散領域４を経由して高濃度拡散領域８に至る部分が第１抵抗Ｒ１となり、基板１におけるゲート電極６の下側の部分から第２低濃度拡散領域３を経由して高濃度拡散領域８に至る部分が第２抵抗Ｒ２となる。低濃度拡散領域１１の第１及び第２低濃度拡散領域４、３のうち、深い方の第２低濃度拡散領域４の方が不純物濃度が高いので、低濃度拡散領域１１は上部よりも下部の方が低抵抗となる。すなわち、第１抵抗Ｒ１よりも第２抵抗Ｒ２の方が低抵抗となる。このため、電流は主に低濃度拡散領域１１の下部を流れることになり、ゲート絶縁膜５に注入されるホットキャリアの数が抑制される。
【００２５】
図４は半導体装置１００の基板１の最表面に沿った不純物濃度のプロファイルを示す図である。本実施形態では、イオンビームの傾斜角を０度にしている。このため、イオンは基板１に対して一様に注入されることから、図４に示すプロファイルには、特許文献１の図３（ａ）のような窪みも見られない。よって、砒素イオンを追加注入することなくホットキャリアによる素子特性の劣化を抑制することができる。
【００２６】
更に、ゲート絶縁膜５の形成前にイオンビームの傾斜角を０度に設定して低濃度拡散領域１１を形成することにより、ゲート絶縁膜５の下側にまで広がった低濃度拡散領域１１を形成することができる。よって、ゲート電極６の端部から高濃度拡散領域８までの電界が十分に緩和されることから、高濃度拡散領域８をゲート電極６の端部から十分離して形成しなくても（ＭＯＳトランジスタの面積を大きくしなくても）、表示ドライバ等で求められる高耐圧のＭＯＳトランジスタの作製が可能になる。
【００２７】
以上のような実施形態によれば、第１低濃度拡散領域４よりも深くかつ高濃度の第２低濃度拡散領域３を形成するので、第１及び第２低濃度拡散領域３、４を含む低濃度拡散領域１１の下部が低抵抗になる。その結果、電流は主に低濃度拡散領域１１の下部を流れることになり、ゲート絶縁膜５に注入されるホットキャリアの数が抑制される。しかも、ゲート絶縁膜５の下側にも存在するように低濃度拡散領域１１を形成するので、高濃度拡散領域８をゲート電極６の端部から十分離して形成しなくても（ＭＯＳトランジスタの面積を大きくしなくても）表示ドライバ等で求められる高耐圧のＭＯＳトランジスタを作製することが可能になる。
【００２８】
また、ゲート絶縁膜５の形成前に低濃度拡散領域１１を形成するので、イオンビームの傾斜角を０度にしてもゲート絶縁膜５の下側にまで広がった低濃度拡散領域１１を形成することが可能となる。その結果、不純物濃度プロファイルを滑らかにしてホットキャリアによる素子特性の劣化を抑制することができるとともに、ＭＯＳトランジスタの面積を増大させることなく耐圧を上昇させることができる。また、低濃度拡散領域１１の形成用のイオンビームによるゲート絶縁膜５の損傷を回避することができる。
【００２９】
また、イオンビームの傾斜角を０度にして低濃度拡散領域１１を形成するので、基板１に対して一様に低濃度拡散領域１１を形成することができる。よって、砒素イオンを追加注入しなくても、図４で示されるように不純物濃度のプロファイルは滑らかになる。また、このように不純物濃度のプロファイルが滑らかになることにより、ゲート絶縁膜５の端部へのホットキャリアの集中を制御できるため、素子特性の劣化を抑制できる。
【符号の説明】
【００３０】
１ 半導体基板
２ 素子分離領域
２ａ 溝
３ 第２低濃度拡散領域
４ 第１低濃度拡散領域
５ ゲート絶縁膜
６ ゲート電極
７ サイドウォール
８ 高濃度拡散領域
９ マスクパターン
１０ 素子形成領域
１１ 低濃度拡散領域
１００ 半導体装置
Ｒ１ 第１抵抗
Ｒ２ 第２抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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