(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板に第２導電型の第１ウエルが形成され、前記第１ウエル内に第１導電型の第２ウエルが形成されたトリプルウエルと、前記第２ウエル内に形成された第２導電型の高濃度拡散層を備えた半導体装置において、
前記第１ウエルの不純物プロファイルは、接合深さが深い第１不純物プロファイルと、前記第１不純物プロファイルよりも第２導電型不純物のピーク濃度が高く、かつ接合深さが浅い第２不純物プロファイルをもち、前記第１不純物プロファイルと前記第２不純物プロファイルの屈曲点の深さ位置は、前記第２ウエルの不純物プロファイルの最も深い位置よりも浅い位置に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１ウエルは拡散ウエルにより形成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記高濃度拡散層の不純物プロファイルは前記第１ウエルの前記第１不純物プロファイルと前記第２不純物プロファイルの屈曲点の深さ位置よりも浅い位置に形成されている請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
トリプルウエル内に形成されたＭＯＳトランジスタを使用する電子回路を備えた半導体装置において、
前記ＭＯＳトランジスタが請求項１から３のいずれかに記載のトリプルウエル内に形成され、
前記高濃度拡散層が前記ＭＯＳトランジスタのソース及びドレインであることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
第１導電型の半導体基板に第２導電型の第１ウエルが形成され、前記第１ウエル内に第１導電型の第２ウエルが形成されたトリプルウエルと、前記第２ウエル内に形成された第２導電型の高濃度拡散層を備えた半導体装置の製造方法において、
前記第１ウエルを形成するための、接合深さが深い第１不純物プロファイルを形成するために第２導電型不純物を導入する第１イオン注入工程及び第１熱処理工程と、前記第１不純物プロファイルよりも第２導電型不純物のピーク濃度が高く、かつ接合深さが浅い第２不純物プロファイルを形成するために第２導電型不純物を導入する第２イオン注入工程及び第２熱処理工程を含み、
前記第１不純物プロファイルと前記第２不純物プロファイルの屈曲点の深さ位置は、前記第２ウエルの不純物プロファイルの最も深い位置よりも浅い位置に形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１イオン注入工程で用いた注入マスクを残存させた状態で前記第１熱処理工程を行なった後、前記注入マスクを用いて前記第２イオン注入工程を行なう請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１イオン注入工程及び前記第１熱処理工程を行なった後、前記第２イオン注入工程、及び前記第２ウエルを形成するために第１導電型不純物を注入する第３イオン注入工程で共通の第２注入マスクを形成し、前記第２注入マスクを用いて、前記第２イオン注入工程と、前記第２イオン注入工程で注入する第２導電型不純物よりも拡散係数が大きい第１導電型不純物を用いた前記第３イオン注入工程を行なった後、前記第２熱処理工程を行なう請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特にトリプルウエルを備えた半導体装置及びその製造方法に関するものである。
本明細書において、第１導電型とはＰ型又はＮ型であり、第２導電型とは第１導電型とは逆導電型のＮ型又はＰ型である。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＰ型の半導体基板（以下、Ｐ基板という）にＮ型のウエル（以下、Ｎウエルという）を形成し、Ｎウエル内にＰ基板とは電気的に分離されたＰ型のウエル（以下、Ｐウエルという）を形成する従来技術がある。このようにウエル内にもう一つ別の逆導電型のウエルを作り込んだ状態を「トリプルウエル」又は「二重ウエル」と呼ぶ。「トリプルウエル」とは通常のＮウエル及び通常のＰウエルに並ぶ３番目のウエルという意味である。
【０００３】
トリプルウエルにおいて、通常のウエルとは区別するため、外側のウエルのことを「ディープＰウエル」又は「ディープＮウエル」と呼び、内側のウエルのことを「ＩＰウエル（アイピーウエル）」又は「ＩＮウエル（アイエヌウエル）」と呼ぶ場合が多いので、本明細書においてもこの標記で統一する。
また、通常のＮウエル及びＰウエルのみが作られている状態はＴｗｉｎウエル（ツインウエル）と呼ばれている。
【０００４】
本明細書において、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ（Ｎチャネル型ゲート絶縁型電界効果トランジスタ、以下Ｎchトランジスタという）を形成するための通常のＮウエルを通常Ｎウエルといい、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ（以下Ｐchトランジスタという）を形成するための通常のＰウエルを通常Ｐウエルという。以下、ＭＯＳトランジスタを単にトランジスタと称す。
【０００５】
図７はトリプルウエルを備えた従来の半導体装置を示す断面図である。図７を用いて従来のトリプルウエルについて説明する。
Ｐ基板１０１にディープＮウエル（ＤＮＷ）１０３が形成されている。ディープＮウエル１０３内にＰ基板１０１とは電気的に分離されたＩＰウエル（ＩＰＷ）１０５が形成されている。Ｐ基板１０１には通常Ｎウエル（ＮＷ）１０７と通常Ｐウエル（ＰＷ）１０９も形成されている。
【０００６】
図７のウエル構造にトランジスタを作り込んだ状態を図８に示す。
Ｐ基板１０１表面に、ディープＮウエル１０３、通常Ｎウエル１０７及び通常Ｐウエル１０９を互いに分離するための、ＬＯＣＯＳ（local oxidation of silicon）法により形成されたＬＯＣＯＳ酸化膜１１１が形成されている。ディープＮウエル１０３内にＩＰウエル１０５が形成されている。
【０００７】
ＩＰウエル１０５内にＮ＋拡散層からなるソース（Ｎ＋）１１３ｓとドレイン（Ｎ＋）１１３ｄが互いに間隔をもって形成され、ソース１１３ｓとドレイン１１３ｄの間のＩＰウエル１０５上にゲート酸化膜１１３ｏｘを介してポリシリコン膜からなるゲート電極１１３ｇが形成されて、ＩＰウエル１０５の形成領域にＮchトランジスタ１１３が形成されている。
【０００８】
通常Ｎウエル１０７内にＰ型の拡散層からなるソース（Ｐ＋）１１５ｓとドレイン（Ｐ＋）１１５ｄが互いに間隔をもって形成され、ソース１１５ｓとドレイン１１５ｄの間の通常Ｎウエル１０７上にゲート酸化膜１１５ｏｘを介してポリシリコン膜からなるゲート電極１１５ｇが形成されて、通常Ｎウエル１０７の形成領域にＰchトランジスタ１１５が形成されている。
【０００９】
通常Ｐウエル１０９内にＮ＋拡散層からなるソース（Ｎ＋）１１７ｓとドレイン（Ｎ＋）１１７ｄが互いに間隔をもって形成され、ソース１１７ｓとドレイン１１７ｄの間の通常Ｐウエル１０９上にゲート酸化膜１１７ｏｘを介してポリシリコン膜からなるゲート電極１１７ｇが形成されて、通常Ｐウエル１０９の形成領域にＮchトランジスタ１１７が形成されている。
【００１０】
Ｐchトランジスタ１１５及びＮchトランジスタ１１７はＣＭＯＳ（相補型ＭＯＳ）ロジック回路１１９を構成する。その構成に近年要望が高まっているトリプルウエルを混載し、Ｎchトランジスタ１１３を形成した構造が図８に示した構造である。
【００１１】
トリプルウエルを使用する長所としては以下のことが挙げられる。
１．通常ＰウエルはＰ基板と電気的に接続されているため、ゼロ電位（ＧＮＤ）しか取れない。それに対してＩＰウエルはＰ基板と分離されているので電位を独立に設定することができ、回路設計の自由度が向上する。
２．ＩＰウエルをマイナス電位に設定することもできるので、負電圧の取り扱いが可能になって負電源回路の内蔵が実現できる。
３．Ｐ基板を伝播するノイズをディープＮウエルが吸収するため、アンプ等のノイズを嫌う回路をＩＰウエル内に形成することで高精度の回路を実現できる。さらに、ノイズの問題のために従来は不可能だったＤＣ−ＤＣコンバータのオンチップ化が可能となる。
４．周辺部分で発生した電子をディープＮウエルが吸収するため、ＩＰウエル内に形成したＤＲＡＭ（ダイナミックランダムアクセスメモリー）のデータ破壊を防止できる。
【００１２】
図９（Ａ）はトリプルウエルのＩＰウエル内にＮ＋拡散層が形成された状態を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）の一点鎖線部分での不純物濃度を示す深さ方向の不純物プロファイル、（Ｃ）は（Ｂ）の不純物プロファイルを半導体の導電型に置き換えた深さ方向の構造図である。
【００１３】
（Ａ）に示すように、Ｐ基板１０１にディープＮウエル１０３が形成されている。ディープＮウエル１０３内にＩＰウエル１０５が形成されている。ＩＰウエル１０５内にＮchトランジスタのソース及びドレインを想定したＮ＋拡散層１２１が形成されている。
【００１４】
（Ｂ）において、縦軸は深さ方向を示し、横軸は不純物濃度を示す。波形１２３ｐはＰ型不純物を示し、波形１２３ｎはＮ型不純物を示す。波形１２３ｐの一部である波形部分１２５はＰ基板１の不純物プロファイルを示し、波形部分１２９はＩＰウエル５の不純物プロファイルを示す。波形１２３ｎの一部である波形部分１２７はディープＮウエル１０３の不純物プロファイルを示し、波形部分１３１はＮ＋拡散層１２１の不純物プロファイルを示す。
【００１５】
（Ｃ）に示すように、（Ｂ）の不純物プロファイルを半導体の導電型に置き換えると、トリプルウエルでは表面側からＮ型（Ｎ＋拡散層１２１）−Ｐ型（ＩＰウエル１０５）−Ｎ型（ディープＮウエル１０３）−Ｐ型（Ｐ基板１０１）の導電層が順番に形成された構造になっている。
【００１６】
トリプルウエルにおいて、それぞれの導電層は対向する同じ導電型の拡散層との間に動作電圧以上の耐圧を保持していることが要求される。このことを以下に説明する。
図１０（Ａ）に示すように、Ｎ＋拡散層１２１に正の電圧が印可された場合、対向するディープＮウエル１０３に向かって空乏層が形成される（図１０（Ｂ）参照）。ここで空乏層の幅ｘｄは式（１）で表される。
【００１７】
【数１】
0003949006.tif 000002
ただし、εs：比誘電率、ε0：真空の誘電率、Ｎａ：Ｐ型拡散層の不純物濃度、Ｎｄ：Ｎ型拡散層の不純物濃度、Ｖbi：ビルトインポテンシャル、Ｖ：印可電圧、ｑ：電荷素量である。
【００１８】
式（１）から、空乏層幅ｘｄは印可電圧Ｖが大きいほど大きくなることがわかる。印可電圧Ｖが大きくなり、空乏層の先端がディープＮウエル１０３まで到達すると、Ｎ＋拡散層１２１はディープＮウエル１０３と空乏層を介して電気的に導通する。その結果、Ｎ＋拡散層１２１の電圧が急激に低下し、回路が誤動作する。
【００１９】
同じ事情がＩＰウエル１０５とＰ基板１０１との間にも起こりうる。ＩＰＷ１０５に負の電圧が印可されると（図１０（Ｃ）参照）、ディープＮウエル１０３中に空乏層が形成され、その空乏層の先端がＰ基板１０１まで到達すると、ＩＰウエル１０５とＰ基板１０１が導通状態になる。
【００２０】
このようにトリプルウエル構造ではそれぞれの導電層が少なくとも動作電圧より大きい耐圧を確保していることが必須条件となる。そして、式（１）から、空乏層幅ｘｄは不純物濃度が大きいほど小さくなるので、不純物濃度を上げることが耐圧の向上に有効であることがわかる。
つまり、Ｎ＋拡散層１２１とディープＮウエル１０３の間の耐圧は、ＩＰウエル１０５の不純物濃度が大きいほど高くなり、ＩＰウエル１０５とＰ基板１０１の間の耐圧は、ディープＮウエル１０３の不純物濃度が大きいほど高くなる。
【００２１】
次に、各ウエルの形成方法とそれぞれの特徴について説明する。
ウエルの形成方法には大きく分けて高エネルギーイオン注入を用いた方法と、熱処理による不純物拡散を用いた方法の２種類が挙げられる。高エネルギーイオン注入を用いたウエルを「注入ウエル」と呼ぶのに対して、高エネルギーイオン注入を使わずに熱処理による不純物拡散を用いたウエルは「拡散ウエル」と呼ばれている。
【００２２】
高エネルギーイオン注入を用いると所望の深さ領域への選択的な不純物のドーピングが可能になる。高エネルギーイオン注入の条件としては、注入エネルギーは１〜１０ＭｅＶ、注入量は２×１０13ｃｍ-2が適当である。
【００２３】
図１１を参照して拡散ウエルの一般的な形成方法を説明する。この例では、注入エネルギーは１００ＫｅＶ、注入量は２×１０13ｃｍ-2の条件でリンをＰ基板１０１にイオン注入する（Ａ）。続いて１１５０℃の拡散炉で３時間熱処理を行なう（Ｂ）。注入直後はシリコン基板１０１の表面近傍にのみ存在していたリン１３３が、熱処理を行なうことでシリコン基板１０１中にドライブイン（熱拡散）され、ウエル１３５が形成される。
【００２４】
注入ウエルと拡散ウエルの不純物プロファイルを比較したものが図１２である。縦軸は深さ方向を示し、横軸は不純物濃度を示す。
注入ウエルでは注入エネルギーを設定することによって所望の深さ領域にピークをもつ拡散層の形成が可能である。この場合、不純物濃度が最も濃くなるピーク位置は表面側から深く入った領域に設定されるのが一般的である。それに対して拡散ウエルでは不純物を表面側から熱処理によってドライブインさせているため、その不純物プロファイルは表面が最も濃く、基板内部に向かって単調に減少していく曲線を描く。
【００２５】
注入ウエルは例えば特開平０９−０２７５５６号公報に示されている。特開平０９−０２７５５６号公報において注入ウエル（レトログレードウエルと表記）と拡散ウエル（フラットウエルと表記）を比較している。特開平０９−０２７５５６号公報では注入ウエルの方が基板の深い領域を選択的に濃くすることができるため耐圧の向上には優れているとしている。
【００２６】
また、特開平５−２８３６２９号公報では、ＩＰウエル直下のディープＮウエル濃度を濃くすることでＩＰウエルとＰ基板の間の耐圧を向上させる方法が開示されており、ディープＮウエル濃度を濃くするために、高エネルギーイオン注入によりディープＮウエルを形成することを提案している。
【００２７】
また、特開平１１−２９７８５３号公報では、ディープＮウエルを底面部分と側面部分を別々に形成しており、ディープＮウエルの側面部分を形成した後、底面部分を形成する際に底面部分と側面部分が確実にオーバーラップするように高エネルギーイオン注入を用いた斜めイオン注入を利用することを提案している。以上のように耐圧の向上という観点のみをとらえると、注入ウエルの方が拡散ウエルよりも優れている。
【００２８】
しかし、注入ウエルには以下の問題がある。すなわち、高エネルギーイオン注入機は装置本体が高価であり、設備を導入した際には製造コストが上昇するという問題がある。しかも安定稼動には多くのノウハウが必要であり、メンテナンスにも人手と経費が掛かるのが実情である。そこで、できるかぎり高エネルギーイオン注入を使わずに、拡散ウエルを用いてトリプルウエルを形成する方法が求められている。
【００２９】
拡散ウエルを用いた場合のトリプルウエルの不純物プロファイルは、図９（Ｂ）に示したように、散ウエルは熱処理で不純物をドライブインさせているため、各ウエルの不純物プロファイルは表面が最も濃いものとなる。
【００３０】
図１０及び式（１）を参照してすでに述べたように、Ｎ＋拡散層１２１に正の電圧を印可した場合、Ｎ＋拡散層１２１とディープＮウエル１０３の間の耐圧はその間に挟まれているＩＰウエル１０５の不純物濃度に依存する。ここでＩＰウエル１０５の実効的な不純物濃度、すなわちＩＰウエル１０５におけるＰ型不純物濃度（Ｐ基板１０１のＰ型不純物とＩＰウエル１０５を形成するために導入されたＰ型不純物の合計の濃度）からディープＮウエル１０３を形成するために導入されたＮ型不純物濃度を減じたものは図９（Ｂ）中の斜線部分の形状を呈する。つまりこの斜線部分の大きさに相当する不純物の総量が大きければ大きいほど、Ｎ＋拡散層１２１とディープＮウエル１０３の間の耐圧は高くなる。すなわち斜線部分の面積が大きい方が耐圧は高い。
【００３１】
ＩＰウエル１０５の実効的な不純物濃度を示す斜線部分の面積を大きくする最も単純な方法は前述した注入ウエルを用いることである。
図１３は、トリプルウエルのＩＰウエルとして注入ウエルを用いた場合の不純物プロファイルである。縦軸は深さ方向を示し、横軸は不純物濃度を示す。波形１３７ｐはＰ型不純物を示し、波形１３７ｎはＮ型不純物を示す。
【００３２】
図１３に示すように、高エネルギーイオン注入を用いれば所望の深さ位置でＩＰウエル１０５のＰ型不純物濃度を濃くする（斜線部分の面積を大きくする）ことが可能となる。しかし、既に説明した通り、高エネルギーイオン注入には装置価格や維持管理に問題が多い。
【００３３】
一方、拡散ウエルを用いた場合でＩＰウエル１０５の実効的な不純物濃度を示す斜線部分の面積を大きくするには以下の２通りの方法がある。
【００３４】
（方法１）ＩＰウエル濃度を濃くする
図１４は、トリプルウエルのＩＰウエル濃度を濃くした場合の不純物プロファイルである。縦軸は深さ方向を示し、横軸は不純物濃度を示す。波形１３９ｐはＰ型不純物を示し、波形１３９ｎはＮ型不純物を示す。図１４において、一点鎖線はＩＰウエル濃度を濃くする前のＰ型不純物濃度である。
【００３５】
図１４に示すように、ＩＰウエルのＰ型不純物濃度を濃くすれば斜線部分の面積は大きくなり、Ｎ＋拡散層１２１とディープＮウエル１０３の間の耐圧は向上する。
しかし、この場合には別の問題が発生する。すなわちＩＰウエル１０５のＰ型不純物濃度を濃くした分だけ、ＩＰウエル１０５中に形成するＮ＋拡散層１２１のＮ型不純物濃度を濃くする必要が生じる。これはＮ＋拡散層１２１における実効的なＮ型不純物濃度が低下することを防止するためである。Ｎ＋拡散層１２１のＮ型不純物濃度を濃くした場合、濃いＮ＋拡散層１２１と濃いＩＰウエル１０５が接している状態になる。その結果、ＰＮ接合できまるアバランシェ耐圧、すなわちＮ＋拡散層１２１の接合耐圧が低下してしまう。
【００３６】
また、ＩＰウエル１０５のＰ型不純物濃度を濃くしたことによってＩＰウエル１０５の表面濃度も連動して濃くなってしまうので、ＩＰウエル１０５中に形成するＮchトランジスタのしきい値電圧が上昇するという問題も発生する。しきい値電圧が上昇すると電源電圧が同じ場合はトランジスタに流れる電流値が小さくなるため回路の動作速度が低下してしまう。さらに動作マージンが小さくなり、回路が誤動作をおこす可能性が高くなる。
【００３７】
（方法２）ディープＮウエル濃度を薄くする
図１５は、トリプルウエルのディープＮウエル濃度を薄くした場合の不純物プロファイルである。縦軸は深さ方向を示し、横軸は不純物濃度を示す。波形１４１ｐはＰ型不純物を示し、波形１４１ｎはＮ型不純物を示す。図１５において、一点鎖線はディープＮウエル濃度を薄くする前のＮ型不純物濃度である。
【００３８】
図１５に示すように、ディープＮウエル１０３のＮ型不純物濃度を薄くすれば、ＩＰウエル１０５の実効的な不純物濃度を示す斜線部分の面積は大きくなり、Ｎ＋拡散層１２１とディープＮウエル１０３の間の耐圧は向上する。
しかし、この場合には次のような問題が発生する。すなわちディープＮウエル１０３のＮ型不純物濃度を薄くした分だけ、ＩＰウエル１０５の表面濃度（Ｐ型不純物濃度）が実効的に濃くなってしまい、ＩＰウエル１０５中に形成するＮchトランジスタのしきい値電圧が上昇してしまう。このことは上記に記したしきい値電圧が上昇した場合の問題につながり、好ましいことではない。
【００３９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、拡散ウエルにおいては耐圧を向上させる適当な方法がないのが現状であった。
そこで本発明は、トリプルウエルに形成されるＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を上昇させることなく、トリプルウエルの耐圧を向上させることができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる半導体装置は、第１導電型の半導体基板に第２導電型の第１ウエルが形成され、前記第１ウエル内に第１導電型の第２ウエルが形成されたトリプルウエルと、上記第２ウエル内に形成された第２導電型の高濃度拡散層を備えた半導体装置であって、上記第１ウエルの不純物プロファイルは、接合深さが深い第１不純物プロファイルと、上記第１不純物プロファイルよりも第２導電型不純物のピーク濃度が高く、かつ接合深さが浅い第２不純物プロファイルをもち、上記第１不純物プロファイルと上記第２不純物プロファイルの屈曲点の深さ位置は、上記第２ウエルの不純物プロファイルの最も深い位置よりも浅い位置に形成されているものである。
【００４１】
トリプルウエルにおいて、第１ウエルは、接合深さが深い第１不純物プロファイルと、第１不純物プロファイルよりも第２導電型不純物のピーク濃度が高く、かつ接合深さが浅い第２不純物プロファイルにより構成される。さらに、第１不純物プロファイルと第２不純物プロファイルの屈曲点の深さ位置は第２ウエルの不純物プロファイルの最も深い位置よりも浅い位置に形成されている。これにより、第２ウエルについて、第２ウエルの第１導電型不純物濃度を濃くすることなく、実効的な第１導電型不純物濃度を増加させることができ、第２ウエル内に形成される高濃度拡散層と第１ウエルの間の耐圧を向上させることができる。さらに、第２ウエルの表面近傍における実効的な第１導電型不純物濃度は、第１ウエルの第２不純物プロファイルにより決定されるので、第２ウエルの表面近傍における実効的な第１導電型不純物濃度が濃くなるのを防止することができ、第２ウエル内に形成されるＭＯＳトランジスタについて、しきい値電圧の上昇を防止することができる。
【００４２】
本発明の半導体装置において、上記第１ウエルは拡散ウエルにより形成されていることが好ましい。高エネルギーイオン注入により形成された注入ウエルではなく、拡散ウエルを用いることにより、製造コストの上昇を防止することができる。
【００４３】
本発明の半導体装置において、上記高濃度拡散層の不純物プロファイルは上記第１ウエルの上記第１不純物プロファイルと上記第２不純物プロファイルの屈曲点の深さ位置よりも浅い位置に形成されていることが好ましい。その結果、第２ウエルの実効的な第１導電型不純物濃度を増加させる本発明の効果を得つつ、高濃度拡散層によりＭＯＳトランジスタのソース及びドレインを形成することができる。
【００４４】
トリプルウエル内に形成されたＭＯＳトランジスタを使用する電子回路を備えた半導体装置において、上記ＭＯＳトランジスタが本発明を構成するトリプルウエル内に形成され、上記高濃度拡散層が上記ＭＯＳトランジスタのソース及びドレインであることが好ましい。その結果、トリプルウエル内に形成されたＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を上昇させることなく、トリプルウエルの耐圧を向上させることができ、電子回路の性能の向上が可能となる。
【００４５】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、第１導電型の半導体基板に第２導電型の第１ウエルが形成され、上記第１ウエル内に第１導電型の第２ウエルが形成されたトリプルウエルを備えた半導体装置の製造方法であって、上記第１ウエルを形成するための、接合深さが深い第１不純物プロファイルを形成するために第２導電型不純物を導入する第１イオン注入工程及び第１熱処理工程と、上記第１不純物プロファイルよりも第２導電型不純物のピーク濃度が高く、かつ接合深さが浅い第２不純物プロファイルを形成するために第２導電型不純物を導入する第２イオン注入工程及び第２熱処理工程を含み、上記第１不純物プロファイルと上記第２不純物プロファイルの屈曲点の深さ位置は、上記第２ウエルの不純物プロファイルの最も深い位置よりも浅い位置に形成される。
【００４６】
第１ウエルを、第１不純物プロファイルを形成するための第１イオン注入工程及び第１熱処理工程と、第２不純物プロファイルを形成するための第２イオン注入工程及び第２熱処理工程に分けて形成することにより、本発明の半導体装置を構成する第１ウエルを拡散ウエルにより形成することができ、製造コストの上昇を防止することができる。
【００４７】
本発明の半導体装置の製造方法において、上記第１イオン注入工程で用いた注入マスクを残存させた状態で上記第１熱処理工程を行なった後、上記注入マスクを用いて上記第２イオン注入工程を行なうことが好ましい。その結果、第２イオン注入工程のみで用いる注入マスクを形成するための写真製版工程を省略することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００４８】
本発明の半導体装置の製造方法において、上記第１イオン注入工程及び第１熱処理工程を行なった後、上記第２イオン注入工程、及び上記第２ウエルを形成するために第１導電型不純物を注入する第３イオン注入工程で共通の第２注入マスクを形成し、上記第２注入マスクを用いて、上記第２イオン注入工程と、上記第２イオン注入工程で注入する第２導電型不純物よりも拡散係数が大きい第１導電型不純物を用いた上記第３イオン注入工程を行なった後、上記第２熱処理工程を行なうことが好ましい。その結果、第２イオン注入工程及び第３イオン注入工程で共通の第２注入マスクを用いているので、写真製版工程を低減することができ、製造コストの低減を図ることができる。ここで、第２ウエルを形成するための第１導電型不純物として、第２イオン注入工程で注入する第２導電型不純物よりも拡散係数が大きいものを用いているので、第２ウエルの不純物プロファイルは第１ウエルの第２不純物プロファイルよりも深く形成される。
【００４９】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は半導体装置の一実施例のトリプルウエルを示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）の一点鎖線部分でのディープＮウエルの不純物濃度を示す深さ方向の不純物プロファイル、（Ｃ）は（Ａ）の一点鎖線部分での不純物濃度を示す深さ方向の不純物プロファイルである。この実施例ではＮ型不純物としてリン又はヒ素を用い、Ｐ型不純物としてボロンを用いた。
【００５０】
（Ａ）に示すように、ボロンが１×１０15ｃｍ-3程度の濃度で添加されたＰ基板１にディープＮウエル（ＤＮＷ）３が形成されている。ディープウエル３は、リンのピーク濃度が５×１０16ｃｍ-3程度、接合深さが５μｍ（マイクロメートル）程度の第１ディープＮウエル３ａと、第１ディープＮウエル３ａ内に形成された、リンのピーク濃度が１×１０17ｃｍ-3程度、接合深さが１μｍ程度の第２ディープＮウエル３ｂにより構成されている。ディープＮウエル３は本発明の第１ウエルを構成する。
【００５１】
ディープＮウエル３内にＩＰウエル（ＩＰＷ）５が形成されている。ＩＰウエル５は、ボロンのピーク濃度が３×１０17ｃｍ-3程度、接合深さが２μｍ程度である。ＩＰウエル５は本発明の第２ウエルを構成する。
ＩＰウエル５内にＮchトランジスタのソース及びドレインを想定したＮ＋拡散層（Ｎ＋）７が形成されている。Ｎ＋拡散層７は、リン及びヒ素の合計のピーク濃度が５×１０20ｃｍ-3程度、接合深さが０.５μｍ程度である。Ｎ＋拡散層７は本発明の高濃度拡散層を構成する。
【００５２】
（Ｂ）及び（Ｃ）において、縦軸は深さ方向を示し、横軸は不純物濃度を示す。（Ｃ）において、波形９ｎはＮ型不純物を示し、波形９ｐはＰ型不純物を示す。波形９ｐの一部である波形部分１１はＰ基板１の不純物プロファイルを示し、波形部分１５はＩＰウエル５の不純物プロファイルを示す。波形９ｎの一部である波形部分１３ａは第１ディープＮウエル３ａの不純物プロファイルを示し、波形部分１３ｂは第２ディープＮウエル３ｂの不純物プロファイルを示し、波形部分１７はＮ＋拡散層７の不純物プロファイルを示す。
【００５３】
（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、ディープＮウエル３の不純物プロファイルは、ピーク濃度が低くて接合深さが深い第１不純物プロファイル１３ａと第１不純物プロファイルよりもリンのピーク濃度が高くて接合深さが浅い第２不純物プロファイル１３ｂとの重ね合わせになっており、重ね合わされた最終的な不純物プロファイルが屈曲点１９（破線円で囲まれた部分参照）をもっている。
【００５４】
（Ｃ）において、屈曲点１９よりも表面側（浅い側）のＮ型不純物濃度に着目すると、不純物プロファイルが屈曲点１９をもつことにより、ディープＮウエル３の表面側のリン濃度は十分に濃い状態を保つことが可能となる。その結果、図１５を参照して説明した従来のディープＮウエル濃度を薄くする方法と比較して、ＩＰウエル５の表面濃度が濃くなることを防止できる。よってＩＰウエル５中に形成したＮchトランジスタのしきい値電圧の上昇を防止することができる。
【００５５】
次に屈曲点１９より基板側（深い側）の不純物濃度に着目すると、ディープＮウエル３のリン濃度が低くなっているので、ＩＰウエル５の実効的なボロン濃度（斜線部分参照）を濃い状態で保つことが可能となる。ＩＰウエル濃度が濃いと空乏層の延びが抑制されるので、Ｎ＋拡散層７とディープＮウエル３の間の耐圧を向上させることができる。
【００５６】
このように、ディープＮウエル３の不純物プロファイルが第１不純物プロファイル１３ａと第２不純物プロファイル１３ｂにより形成され、屈曲点１９をもつことにより、トランジスタ特性を損なうことなく、ＩＰウエル５の実効的なボロン濃度を示す斜線部分の面積を大きくすることができる。
【００５７】
また、本発明の効果を得るためには、ＩＰウエル５の接合深さが第１ディープＮウエル３ａの接合深さよりも浅く、かつ第２ディープＮウエル３ｂの接合深さよりも深い、すなわち屈曲点１９の深さ位置がＩＰウエル５の不純物プロファイル１５の最も深い位置よりも浅いことが必要である。
【００５８】
さらに、本発明の効果を最大限に得るためには、Ｎ＋拡散層７の接合深さが第２ディープＮウエル３ｂの接合深さよりも浅い、すなわち屈曲点１９の深さ位置がＮ＋拡散層７の不純物プロファイル１７よりも深いことが必要であることがわかる。
【００５９】
図２は、製造方法の一実施例を示す工程断面図である。図１及び図２を参照してこの実施例を説明する。
（１）Ｐ基板１上に注入マスク２１を形成する。注入マスク２１としては例えば下層は膜厚が２０ｎｍ（ナノメートル）のシリコン酸化膜、上層は膜厚がシリコン窒化膜５００ｎｍの積層膜が挙げられる。またこの上にさらにレジスト膜が積層されていてもよい。注入マスク２１をマスクにして第１のリン注入２３を例えば加速エネルギーは１００ＫｅＶ、注入量は２×１０13ｃｍ-2の条件でイオン注入する（第１イオン注入工程、図２（ａ）参照）。
【００６０】
（２）注入マスク２１を残した状態で、温度１１５０℃、窒素雰囲気の条件で３時間熱処理を行なう（第１熱処理工程）。これにより第１イオン注入工程で注入されたリンがドライブインされ、リンのピーク濃度が５×１０16ｃｍ-3、接合深さが５ｕｍ程度の第１ディープＮウエル３ａが形成される（図２（ｂ）参照）。
【００６１】
（３）注入マスク２１を残した状態で、注入マスク２１をマスクにして第２のリン注入２５を加速エネルギーは３０ＫｅＶ、注入量は５×１０12ｃｍ-2の条件でイオン注入する（第２イオン注入工程、図２（ｃ）参照）。
【００６２】
（４）温度１１５０℃、窒素雰囲気の条件で１時間熱処理を行なう（第２熱処理工程）。これにより第２イオン注入工程で注入されたリンがドライブインされ、リンのピーク濃度が１×１０17ｃｍ-3、接合深さが１ｕｍ程度の第２ディープＮウエル３ｂが形成される（図２（ｄ）参照）。第１ディープＮウエル３ａと第２ディープＮウエル３ｂの不純物プロファイルを重ね合せると図１（Ｂ）に示した不純物プロファイルが得られる。
【００６３】
（５）注入マスク２１を除去した後、Ｐ基板１上にＩＰウエル５の形成領域を画定するための注入マスクを形成する。その注入マスクをマスクにして、加速エネルギーは３０ＫｅＶ、注入量は３×１０13ｃｍ-2の条件でボロンをイオン注入する。温度１１５０℃、窒素雰囲気の条件で１時間熱処理を行なう。これにより、注入したボロンがドライブインされ、ボロンのピーク濃度が３×１０17ｃｍ-3、接合深さが２ｕｍ程度のＩＰウエル５が形成される。その後、注入マスクを除去する（図２（ｅ）参照）。
【００６４】
（６）Ｐ基板１上にＮ＋拡散層７の形成領域を画定するための注入マスクを形成する。その注入マスクをマスクにして、加速エネルギーは３０ＫｅＶ、注入量は６×１０15ｃｍ-2の条件でヒ素をイオン注入する。温度９００℃、窒素雰囲気の条件で１時間熱処理を行なう。これにより、注入したヒ素がドライブインされ、リン及びヒ素の合計のピーク濃度が５×１０20ｃｍ-3程度、接合深さが０.５μｍ程度のＮ＋拡散層７が形成される。その後、注入マスクを除去する（図１参照）。
【００６５】
この実施例によれば、ディープＮウエル３を、第１不純物プロファイル１３ａ（第１ディープＮウエル３ａ）を形成するための第１イオン注入工程及び第１熱処理工程と、第２不純物プロファイル１３ｂ（第２ディープＮウエル３ｂ）を形成するための第２イオン注入工程及び第２熱処理工程に分けて形成することにより、注入ウエルを用いることなく拡散ウエルを用いてディープＮウエル３を形成することができ、製造コストの上昇を防止することができる。
【００６６】
さらに、図２に示したように、第１イオン注入工程で用いた注入マスク２１を残存させた状態で第１熱処理工程を行なった後、注入マスク２１を用いて第２イオン注入工程を行なっているので、第２イオン注入工程のみで用いる注入マスクを形成するための写真製版工程を省略することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００６７】
図３は、ＭＯＳトランジスタを備えた半導体装置の一実施例を示す断面図である。
Ｐ基板１にディープＮウエル（ＤＮＷ）３が形成されている。ディープＮウエル３内にＰ基板１とは電気的に分離されたＩＰウエル（ＩＰＷ）５が形成されてトリプルウエルが形成されている。ディープＮウエル３及びＩＰウエル５は図１（Ａ）に示したものと同じであり、ディープＮウエルは第１ディープＮウエル３ａと第２ディープＮウエル３ｂにより構成されている。
【００６８】
Ｐ基板１には通常Ｎウエル（ＮＷ）２７と通常Ｐウエル（ＰＷ）２９も形成されている。Ｐ基板１表面に、ディープＮウエル３、通常Ｎウエル２７及び通常Ｐウエル２９を互いに分離するための、ＬＯＣＯＳ法により形成されたＬＯＣＯＳ酸化膜３１が形成されている。
【００６９】
ＩＰウエル５内にＮ＋拡散層からなるソース（Ｎ＋）３３ｓとドレイン（Ｎ＋）３３ｄが互いに間隔をもって形成され、ソース３３ｓとドレイン３３ｄの間のＩＰウエル５上にゲート酸化膜３３ｏｘを介してポリシリコン膜からなるゲート電極３３ｇが形成されて、ＩＰウエル５の形成領域にＮchトランジスタ３３が形成されている。
【００７０】
通常Ｎウエル２７内にＰ型の拡散層からなるソース（Ｐ＋）３５ｓとドレイン（Ｐ＋）３５ｄが互いに間隔をもって形成され、ソース３５ｓとドレイン３５ｄの間の通常Ｎウエル２７上にゲート酸化膜３５ｏｘを介してポリシリコン膜からなるゲート電極３５ｇが形成されて、通常Ｎウエル２７の形成領域にＰchトランジスタ３５が形成されている。
【００７１】
通常Ｐウエル２９内にＮ＋拡散層からなるソース（Ｎ＋）３７ｓとドレイン（Ｎ＋）３７ｄが互いに間隔をもって形成され、ソース３７ｓとドレイン３７ｄの間の通常Ｐウエル２９上にゲート酸化膜３７ｏｘを介してポリシリコン膜からなるゲート電極３７ｇが形成されて、通常Ｐウエル２９の形成領域にＮchトランジスタ３７が形成されている。
Ｐchトランジスタ３５及びＮchトランジスタ３７はＣＭＯＳロジック回路３９を構成する。
【００７２】
この実施例では、図１を参照して説明した実施例と同様に、ＩＰウエル５のボロン濃度を濃くすることなく、実効的なボロン濃度を増加させることができるので、ソース１３ｓ及びドレイン１３ｄとディープＮウエル３の間の耐圧を向上させることができる。さらに、ＩＰウエル５の表面近傍の実効的なボロン濃度は第２ディープＮウエル３ｂのリン濃度により決定されるので、ＩＰウエル５の表面近傍の実効的なボロン濃度が濃くなるのを防止することができ、Ｎchトランジスタ３３について、しきい値電圧の上昇を防止することができる。
【００７３】
図４は半導体装置の他の一実施例のトリプルウエルを示す断面図である。一点鎖線部分でのディープＮウエルの不純物濃度を示す深さ方向の不純物プロファイルは図１（Ｂ）と同じであり、一点鎖線部分での不純物濃度を示す深さ方向の不純物プロファイルは図１（Ｃ）と同じである。図１に示した実施例と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付す。
【００７４】
Ｐ基板１にディープＮウエル（ＤＮＷ）３が形成されている。ディープウエル３は、リンのピーク濃度が５×１０16ｃｍ-3程度、接合深さが５μｍ程度の第１ディープＮウエル３ａと、第１ディープＮウエル３ａ内に形成された、リンのピーク濃度が１×１０17ｃｍ-3程度、接合深さが１μｍ程度の第２ディープＮウエル３ｂにより構成されている。
【００７５】
ディープＮウエル３内にＩＰウエル（ＩＰＷ）５が形成されている。ＩＰウエル５は、ボロンのピーク濃度が３×１０17ｃｍ-3程度、接合深さが２μｍ程度である。この実施例では、ＩＰウエル５は第２ディープＮウエル３ｂを囲むように形成されている。
ＩＰウエル５内にＮ＋拡散層（Ｎ＋）７が形成されている。Ｎ＋拡散層７は、リン及びヒ素の合計のピーク濃度が５×１０20ｃｍ-3程度、接合深さが０.５μｍ程度である。
【００７６】
この実施例の一点鎖線部分での不純物プロファイルは図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示したものと同じである。したがって、図１に示した実施例と同様に、ＩＰウエル５中に形成するＮchトランジスタのしきい値電圧の上昇を防止しつつ、Ｎ＋拡散層７とディープＮウエル３の間の耐圧を向上させることができる。
【００７７】
図５は、製造方法の一実施例を示す工程断面図である。図４及び図５を参照してこの実施例を説明する。図２と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付す。
（１）Ｐ基板１上に注入マスク２１を形成する。注入マスク２１をマスクにして第１のリン注入を例えば加速エネルギーは１００ＫｅＶ、注入量は２×１０13ｃｍ-2の条件でイオン注入した後、注入マスク２１を残した状態で、温度１１５０℃、窒素雰囲気の条件で３時間熱処理を行なって第１ディープＮウエル３ａを形成する（第１イオン注入工程及び第１熱処理工程、図５（ａ）参照）。
【００７８】
（２）注入マスク２１を除去した後、Ｐ基板１上に、第２ディープＮウエル３ｂ及びＩＰウエル５の形成領域を画定するための注入マスク（第２注入マスク）４１を形成する。第２注入マスクにして、第２ディープＮウエル３ｂを形成するための第２のリン注入２５を加速エネルギーは３０ＫｅＶ、注入量は５×１０12ｃｍ-2の条件でイオン注入する（第２イオン注入工程、図５（ｂ）参照）。
【００７９】
（３）注入マスク４１を残した状態で、第２注入マスクにして、ＩＰウエル５を形成するためのボロン注入４３を加速エネルギーは３０ＫｅＶ、注入量は３×１０13ｃｍ-2の条件でイオン注入する（第３イオン注入工程、図５（ｃ）参照）。
【００８０】
（４）温度１１５０℃、窒素雰囲気の条件で１時間熱処理を行なう（第２熱処理工程）。これにより第２イオン注入工程で注入されたリンがドライブインされ、リンのピーク濃度が１×１０17ｃｍ-3、接合深さが１ｕｍ程度の第２ディープＮウエル３ｂが形成され、第３イオン注入工程で注入されたボロンがドライブインされ、ボロンのピーク濃度が３×１０17ｃｍ-3、接合深さが２ｕｍ程度のＩＰウエル５が形成される。ここで、ボロンの拡散係数はリンの拡散係数よりも大きいので、ＩＰウエル５は第２ディープＮウエル３ｂを囲むように形成される。その後、注入マスク４１を除去する（図５（ｄ）参照）。
【００８１】
（５）Ｐ基板１上にＮ＋拡散層７の形成領域を画定するための注入マスクを形成する。その注入マスクをマスクにして、加速エネルギーは３０ＫｅＶ、注入量は６×１０15ｃｍ-2の条件でヒ素をイオン注入する。温度９００℃、窒素雰囲気の条件で１時間熱処理を行なう。これにより、注入したヒ素がドライブインされ、リン及びヒ素の合計のピーク濃度が５×１０20ｃｍ-3程度、接合深さが０.５μｍ程度のＮ＋拡散層７が形成される。その後、注入マスクを除去する（図４参照）。
【００８２】
この実施例によれば、図２に示した実施例と同様に、ディープＮウエル３を、第１不純物プロファイル１３ａ（第１ディープＮウエル３ａ）を形成するための第１イオン注入工程及び第１熱処理工程と、第２不純物プロファイル１３ｂ（第２ディープＮウエル３ｂ）を形成するための第２イオン注入工程及び第２熱処理工程に分けて形成することにより、注入ウエルを用いることなく拡散ウエルを用いてディープＮウエル３を形成することができ、製造コストの上昇を防止することができる。
【００８３】
さらに、図５に示したように、第２ディープＮウエル３ｂを形成するための第２イオン注入工程及びＩＰウエル５を形成するための第３イオン注入工程で共通の注入マスク４１を用いているので、写真製版工程を低減することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００８４】
本発明は上記に示した実施例に限定されるものではなく、多様な形態で実現が可能である。
例えば、上記の実施例ではＰ基板を用いているが、Ｎ基板であっても導電型を入れ替えることで同様に適用できる。
【００８５】
また、膜厚や材質、接合深さ、不純物濃度は明瞭性を強調するためのものであって、これらに限定されるものではない。例えばウエル領域を画定するためのマスクパターンとしてシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、フォトレジストであってもよいし、酸化膜や窒化膜の単層膜であってもよい。
【００８６】
また、ウエルを形成するための不純物としてはリン、ヒ素及びボロンを用いて説明したが、ディープＮウエル及びＮ＋拡散層についてはリン又はヒ素のいずれを用いてもよいし、ＩＰウエルについてはＢＦ2を用いてもよい。
また、イオン注入条件としては加速エネルギーと注入量のみ説明したが注入角度などは特に限定せず、例えば斜めイオン注入を適用してもよい。
【００８７】
図６は、本発明の半導体装置を適用した反転型チャージポンプＤＣ／ＤＣコンバータの一実施例を示す回路図である。この回路図では便宜上、電源端子とグラウンド端子を複数示している。
【００８８】
電源端子（ＶＤＤ）２０１とグラウンド端子（ＧＮＤ）２０３の間に、順にＰchトランジスタ２０５とＮchトランジスタ２０７が設けられている。トランジスタ２０５，２０７は内蔵スイッチを構成する。
Ｐchトランジスタ２０５とＮchトランジスタ２０７の間にポンプ容量正側端子Ｃ１が接続されている。
【００８９】
グラウンド端子２０３ａと出力端子（ＮＥＧＯＵＴ）２１１の間に、順にＮchトランジスタ２１３，２１５が接続されている。Ｎchトランジスタ２１３，２１５は内蔵スイッチを構成し、本発明を構成するトリプルウエル内に形成されている。Ｎchトランジスタ２１３，２１５の間にポンプ容量負側端子２１７が接続されている。
ポンプ容量正側端子２０９とポンプ容量負側端子２１７の間には、外付け部品のコンデンサ２１９が接続されている。
【００９０】
電源端子２０１と同電位の電圧（ＶＤＤ電圧）とグラウンド端子２０３と同電位の電圧（ＧＮＤ電圧）を交互に発振するための発振回路（ＣＬＫ）２２１及びバッファ回路２２３が設けられている。バッファ回路２２３の出力端子は、Ｐchトランジスタ２０５及びＮchトランジスタ２０７のゲート電極、並びにレベルシフト回路２２５に接続されている。
【００９１】
レベルシフト回路２２５は、発振回路２２１の発振信号に基づくバッファ回路２２３の発振信号に基づいて、ＶＤＤ電圧と−ＶＤＤ電圧を交互に発振する。レベルシフト回路２２５の出力端子は、Ｎchトランジスタ２１５のゲート電極に直接接続され、Ｎchトランジスタ２１３のゲート電極にインバータ２２７を介して接続されている。インバータ２２７は本発明を構成するトリプルウエル内に形成されている。
出力端子２１１とグラウンド端子２０３ｂの間には、外付け部品のコンデンサ２２９が接続されている。
【００９２】
この反転型チャージポンプＤＣ／ＤＣコンバータは、発振回路２２１を通して４つのトランジスタ２０５，２０７，２１３，２１５のゲート電極に電圧を与えてスイッチングさせ、ポンプ容量正側端子２０９とポンプ容量負側端子２１７の間に接続されたコンデンサ２１９を充放電させることにより電流を流し、電源端子２０１から入力された入力電圧ＶＤＤの反転電圧−ＶＤＤが出力端子２１１に出力される仕組みになっている。
【００９３】
発振回路２２１からの発振信号に基づいてバッファ２２３からＧＮＤ電圧が発振されたとき、Ｐchトランジスタ２０５とＮchトランジスタ２１３がオンし、他の２つのＮchトランジスタ２０７，２１５はオフになる。このとき、ポンプ容量正側端子２０９とポンプ容量負側端子２１７の間に接続されたコンデンサ２１９に電荷がたまる。
【００９４】
発振回路２２１からの発振信号に基づいてバッファ２２３からＶＤＤ電圧が発振されたとき、Ｐchトランジスタ２０５とＮchトランジスタ２１３はオフになり、他の２つのＮchトランジスタ２０７，２１５はオンする。このとき、電荷をためたコンデンサ２１９が放電し、入力電圧ＶＤＤでたまった電荷とは反転電圧−ＶＤＤが出力端子２１１から出力される。
上記の動作が繰り返されることにより、入力電圧ＶＤＤの反転電圧−ＶＤＤで電流が流れ続ける。
【００９５】
この実施例では、ＭＯＳトランジスタ２１３，２１５を本発明の半導体装置を構成するトリプルウエル内に形成しているので、トランジスタ２１３，２１５のしきい値電圧を上昇させることなく、トリプルウエルの耐圧を向上させることができ、ＤＣ／ＤＣコンバータの性能の向上が可能となる。
【００９６】
図６に示した実施例では、本発明を構成するトリプルウエルをＤＣ／ＤＣコンバータに適用しているが、本発明が適用される半導体装置はこれに限定されるものではなく、トリプルウエル内に形成されたＭＯＳトランジスタを使用する電子回路を備えた半導体装置であれば、本発明を適用することができる。
【００９７】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００９８】
【発明の効果】
請求項１に記載の半導体装置では、第１導電型の半導体基板に第２導電型の第１ウエルが形成され、第１ウエル内に第１導電型の第２ウエルが形成されたトリプルウエルと、第２ウエル内に形成された第２導電型の高濃度拡散層を備えた半導体装置において、第１ウエルの不純物プロファイルは、接合深さが深い第１不純物プロファイルと、第１不純物プロファイルよりも第２導電型不純物のピーク濃度が高く、かつ接合深さが浅い第２不純物プロファイルをもち、第１不純物プロファイルと第２不純物プロファイルの屈曲点の深さ位置は、第２ウエルの不純物プロファイルの最も深い位置よりも浅い位置に形成されているようにしたので、第２ウエルの実効的な第１導電型不純物濃度を増加させることができ、高濃度拡散層と第１ウエルの間の耐圧を向上させることができる。さらに、第２ウエルの表面近傍における実効的な第１導電型不純物濃度が濃くなるのを防止することができ、第２ウエル内に形成されるＭＯＳトランジスタについて、しきい値電圧の上昇を防止することができる。
【００９９】
請求項２に記載の半導体装置では、第１ウエルは拡散ウエルにより形成されているようにしたので、製造コストの上昇を防止することができる。
【０１００】
請求項３に記載の半導体装置では、高濃度拡散層の不純物プロファイルは第１ウエルの第１不純物プロファイルと第２不純物プロファイルの屈曲点の深さ位置よりも浅い位置に形成されているようにしたので、第２ウエルの実効的な第１導電型不純物濃度を増加させる本発明の効果を得つつ、高濃度拡散層によりＭＯＳトランジスタのソース及びドレインを形成することができる。
【０１０１】
請求項４に記載の半導体装置では、トリプルウエル内に形成されたＭＯＳトランジスタを使用する電子回路を備えた半導体装置において、上記ＭＯＳトランジスタが本発明を構成するトリプルウエル内に形成され、上記高濃度拡散層が上記ＭＯＳトランジスタのソース及びドレインであるようにしたので、トリプルウエル内に形成されたＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を上昇させることなく、トリプルウエルの耐圧を向上させることができ、電子回路の性能の向上が可能となる。
【０１０２】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法では、第１導電型の半導体基板に第２導電型の第１ウエルが形成され、第１ウエル内に第１導電型の第２ウエルが形成されたトリプルウエルを備えた半導体装置の製造方法であって、第１ウエルを形成するための、接合深さが深い第１不純物プロファイルを形成するために第２導電型不純物を導入する第１イオン注入工程及び第１熱処理工程と、第１不純物プロファイルよりも第２導電型不純物のピーク濃度が高く、かつ接合深さが浅い第２不純物プロファイルを形成するために第２導電型不純物を導入する第２イオン注入工程及び第２熱処理工程を含み、上記第１不純物プロファイルと上記第２不純物プロファイルの屈曲点の深さ位置は、上記第２ウエルの不純物プロファイルの最も深い位置よりも浅い位置に形成されるようにしたので、本発明の半導体装置を構成する第１ウエルを拡散ウエルにより形成することができ、製造コストの上昇を防止することができる。
【０１０３】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法では、第１イオン注入工程で用いた注入マスクを残存させた状態で第１熱処理工程を行なった後、注入マスクを用いて第２イオン注入工程を行なうようにしたので、第２イオン注入工程のみで用いる注入マスクを形成するための写真製版工程を省略することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【０１０４】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法では、第１イオン注入工程及び第１熱処理工程を行なった後、第２イオン注入工程、及び第２ウエルを形成するために第１導電型不純物を注入する第３イオン注入工程で共通の第２注入マスクを形成し、第２注入マスクを用いて、第２イオン注入工程と、第２イオン注入工程で注入する第２導電型不純物よりも拡散係数が大きい第１導電型不純物を用いた第３イオン注入工程を行なった後、第２熱処理工程を行なうようにしたので、第２イオン注入工程及び第３イオン注入工程で共通の第２注入マスクを用いることにより写真製版工程を低減することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は半導体装置の一実施例のトリプルウエルを示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）の一点鎖線部分でのディープＮウエルの不純物濃度を示す深さ方向の不純物プロファイル、（Ｃ）は（Ａ）の一点鎖線部分での不純物濃度を示す深さ方向の不純物プロファイルである。
【図２】製造方法の一実施例を示す工程断面図である。
【図３】ＭＯＳトランジスタを備えた半導体装置の一実施例を示す断面図である。
【図４】半導体装置の他の実施例を示す断面図である。
【図５】製造方法の他の実施例を示す工程断面図である。
【図６】本発明の半導体装置を適用した反転型チャージポンプＤＣ／ＤＣコンバータの一実施例を示す回路図である。
【図７】トリプルウエルを備えた従来の半導体装置を示す断面図である。
【図８】図７のウエル構造にトランジスタを作り込んだ状態を示す断面図である。
【図９】（Ａ）はトリプルウエルのＩＰウエル内にＮ＋拡散層が形成された状態を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）の一点鎖線部分での不純物濃度を示す深さ方向の不純物プロファイル、（Ｃ）は（Ｂ）の不純物プロファイルを半導体の導電型に置き換えた深さ方向の構造図である。
【図１０】トリプルウエルの不純物プロファイルを半導体の導電型に置き換えた深さ方向の構造図を示し、（Ａ）はディープＮウエルとＮ＋拡散層の間に正の電圧が印可された状態、（Ｂ）はＩＰウエルに空乏層が形成された状態、（Ｃ）はＩＰウエルとＰ基板の間に負の電圧が印可された状態を示す。
【図１１】拡散ウエルの一般的な形成方法を説明するための断面図である。
【図１２】注入ウエルと拡散ウエルの不純物プロファイルを示す図である。
【図１３】トリプルウエルのＩＰウエルとして注入ウエルを用いた場合の不純物プロファイルを示す図である。
【図１４】トリプルウエルのＩＰウエル濃度を濃くした場合の不純物プロファイルを示す図である。
【図１５】トリプルウエルのディープＮウエル濃度を薄くした場合の不純物プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
１      Ｐ型の半導体基板（Ｐ基板）
３      ディープＮウエル
３ａ    第１ディープＮウエル
３ｂ    第２ディープＮウエル
５      ＩＰウエル
７      Ｎ＋拡散層
９ｎ    Ｎ型不純物の不純物プロファイル
９ｐ    Ｐ型不純物の不純物プロファイル
１１      Ｐ基板の不純物プロファイル
１３ａ    第１ディープＮウエルの不純物プロファイル
１３ｂ    第２ディープＮウエルの不純物プロファイル
１５      ＩＰウエルの不純物プロファイル
１７      Ｎ＋拡散層の不純物プロファイル
１９      屈曲点
【図１】
0003949006.tif 000003
【図２】
0003949006.tif 000004
【図３】
0003949006.tif 000005
【図４】
0003949006.tif 000006
【図５】
0003949006.tif 000007
【図６】
0003949006.tif 000008
【図７】
0003949006.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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