(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型の半導体基板上にＬＯＣＯＳ法により形成された第１のゲート酸化膜と、熱酸化法により前記第１のゲート酸化膜の一端と隣接するように形成された第２のゲート酸化膜と、
前記第１のゲート酸化膜から前記第２のゲ−ト酸化膜の一端に跨るように形成されたゲ−ト電極と、
前記第１のゲート酸化膜の一端に隣接する位置から他端を越えて広がるように形成された逆導電型の第１の低濃度ドレイン領域と、
前記第１の低濃度ドレイン領域内の極近傍に前記第１のゲート酸化膜の一端に隣接する位置から他端を越えて広がるように形成され、少なくとも当該第１の低濃度ドレイン領域の不純物濃度よりも不純物濃度が高い逆導電型の第２の低濃度ドレイン領域と、
前記第１のゲート酸化膜の他端に隣接するように前記第２の低濃度ドレイン領域内に形成された逆導電型の高濃度ドレイン領域と、
前記第２のゲート酸化膜の他端に隣接するように形成された逆導電型の高濃度ソ−ス領域と、を具備したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の低濃度のドレイン領域及び前記第２の低濃度のドレイン領域が、拡散係数の異なる２種類の逆導電型不純物の拡散係数の差を利用して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の低濃度のドレイン領域及び前記第２の低濃度のドレイン領域が、リンイオンから成る第１の不純物と、ヒ素イオンから成る第２の不純物との拡散係数の差を利用して形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項４】
一導電型の半導体基板上のドレイン形成領域上に第１の開口を有する第１のレジスト膜を形成する工程と，
当該レジスト膜をマスクにして前記基板に逆導電型の第１の不純物、及び該第１の不純物よりも不純物濃度が高い第２の不純物をイオン注入する工程と、
当該第１、第２の不純物を熱拡散させて、第１の低濃度ドレイン領域を形成すると同時に、該第１の低濃度ドレイン領域内の近傍に第２の低濃度ドレイン領域を形成する工程と、
前記基板上に形成した耐酸化性膜をマスクに選択酸化して所定領域に素子分離膜を形成すると共に、前記第２の低濃度ドレイン領域内の表面上に第１のゲ−ト酸化膜を形成する工程と、
当該素子分離膜及び第１のゲ−ト酸化膜以外の領域に熱酸化法により第２のゲ−ト酸化膜を形成する工程と、
前記第１のゲ−ト酸化膜から第２のゲ−ト酸化膜上に跨るようにゲ−ト電極を形成する工程と、
前記基板上のソ−ス形成領域上に第２の開口を有し、且つ前記第２の低濃度ドレイン領域上の前記第１のゲート酸化膜に隣接する領域に第３の開口を有する第２のレジスト膜を形成する工程と、
前記第２のレジスト膜、前記ゲ−ト電極、前記素子分離膜及び前記第１のゲ−ト酸化膜をマスクにして前記基板に逆導電型の第３の不純物をイオン注入して逆導電型の高濃度のソ−ス・ドレイン領域を形成する工程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の低濃度ドレイン領域及び第２の低濃度ドレイン領域を形成する工程が、拡散係数の異なる２種類の逆導電型不純物の拡散係数の差を利用していることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１の低濃度ドレイン領域及び第２の低濃度ドレイン領域を形成する工程が、リンイオンから成る前記第１の不純物とヒ素イオンから成る前記第２の不純物とを同時に熱処理し、それらの不純物の拡散係数の差を利用していることを特徴とする請求項４又は請求項５のいずれか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、半導体装置とその製造方法に関し、更に言えば、駆動能力の低下を抑えつつ、動作耐圧の向上を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の半導体装置を説明するための断面図である。
【０００３】
図５において、５１は一導電型、例えばＰ型の半導体基板で、当該基板５１上にゲート酸化膜５２を介してゲート電極５３が形成され、当該ゲート電極５３に隣接するように片側ＬＤＤ構造のソース・ドレイン領域が形成されている。即ち、ソース領域側には前記ゲート電極５３に隣接するように高濃度（Ｎ＋型）のソース領域５５が形成され、ドレイン領域側には前記ゲート電極５３に隣接するように低濃度（Ｎ−型）のドレイン領域５４が形成され、当該低濃度のドレイン領域５４内に高濃度（Ｎ＋型）のドレイン領域５６が形成された片側ＬＤＤ構造のソース・ドレイン領域を有する半導体装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなドレイン領域側にしか高電圧が印加されない片側ＬＤＤ構造の半導体装置において、ドレイン領域側は、電界が集中するのを緩和するために前述したように高濃度のドレイン領域５６を低濃度のドレイン領域５４で囲んでいたが、ソース領域側は高濃度のソース領域５５だけであった。
【０００５】
このような構造の半導体装置であっても静的な耐圧に関しては、特に問題にする必要はなかった。しかし、動作時には、以下に説明する問題が発生していた。
【０００６】
即ち、ソース領域（エミッタ領域）、基板（ベース領域）、そしてドレイン領域（コレクタ領域）から成るバイポーラ構造において、エミッタ領域は高濃度のソース領域５５が剥き出しのため、キャリアの注入効率が良く、少ない基板電流Ｉsubで容易にバイポーラトランジスタがオンしてしまう。
【０００７】
つまり、バイポーラトランジスタにおける電流利得βが高いため、両側ＬＤＤ構造の半導体装置に比して動作時のドレイン耐圧が低下してしまう。
【０００８】
ここで、動作時のドレイン耐圧を向上させるには、基板電流Ｉsubを低減させる必要がある。つまり、ドレイン電界を更に弱める必要がある。
【０００９】
しかし、基板電流Ｉsubを低減させるために低濃度のドレイン領域５４全体の不純物濃度を薄くすると、図６に実線で示すように基板電流Ｉsubは、電圧Ｖｇｓが増大するにつれて２つのピーク（（１）、（２））を持ったDouble hump構造となる。
【００１０】
そして、当該低濃度のドレイン領域５４がより低濃度である場合には、基板電流Ｉsubの第１のピーク（１）は低く、低Ｖｇｓ時のドレイン耐圧は向上するが、基板電流Ｉsubの第２のピーク（２）は比較的高くなるため、高Ｖｇｓ時のドレイン耐圧は低下してしまう。
【００１１】
また、逆に、低濃度のドレイン領域５４全体の不純物濃度を高くすると、図６に一点鎖線で示すように基板電流Ｉsubは、ある電圧Ｖｇｓをピークにした１つのピークができ、高Ｖｇｓ時のドレイン耐圧には有効であるが、低Ｖｇｓ時のドレイン耐圧がもたないという問題があった。
【００１２】
このように低濃度のドレイン領域５４全体の不純物濃度を一様に変動させてしまうと、低Ｖｇｓ時のドレイン耐圧と高Ｖｇｓ時のドレイン耐圧のトレードオフ関係から抜け出せない。
【００１３】
また、一般的に用いられている両側ＬＤＤ構造を採用すれば電流利得βが下がり確かに耐圧はもつが、本来、ソース側は耐圧を必要としないにもかかわらず、ソース側にも通常のＬＤＤ構造を採用することで、図５に示すようなドレイン側と同様のドリフト領域の距離（Ｌ）を持つことになり、オン抵抗が上昇し、駆動能力が低下することになる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題に鑑みて本発明の半導体装置は、一導電型の半導体基板上にゲート酸化膜を介して形成されたゲート電極と、当該ゲート電極の一端に隣接するように形成された逆導電型の第１の低濃度ドレイン領域と、当該第１の低濃度ドレイン領域内の極近傍に形成され、少なくとも当該第１の低濃度ドレイン領域の不純物濃度よりも不純物濃度が高い逆導電型の第２の低濃度ドレイン領域と、前記ゲート電極の他端に隣接するように形成された逆導電型の高濃度ソース領域と前記ゲート電極の一端から所定間隔を有するように前記低濃度ドレイン領域内に形成された逆導電型の高濃度ドレイン領域とを具備したことを特徴とする。
【００１５】
また、その製造方法は、前記基板上のドレイン形成領域上に第１の開口を有する第１のレジスト膜を形成し、当該レジスト膜をマスクにして前記基板に逆導電型の第１，第２の不純物をイオン注入した後に、当該第１，第２の不純物を拡散させて逆導電型の第１，第２の低濃度のドレイン領域を形成する。次に、前記基板上に形成した耐酸化性膜をマスクに選択酸化して所定領域に素子分離膜を形成すると共に第1のゲート酸化膜を形成した後に、当該素子分離膜及び第1のゲート酸化膜以外の領域に第２のゲート酸化膜を形成し、当該第1のゲート酸化膜から第２のゲート酸化膜上に跨るようにゲート電極を形成する。続いて、前記基板上のソース形成領域上に第２の開口を有し、前記低濃度のドレイン領域上に前記ゲート電極の他端部から離間された領域に第３の開口を有する第２のレジスト膜を形成した後に、前記第２のレジスト膜、前記ゲート電極、前記素子分離膜及び前記第1のゲート酸化膜をマスクにして前記基板に逆導電型の第３の不純物をイオン注入して逆導電型の高濃度のソース・ドレイン領域を形成する工程とを具備したことを特徴とする。
【００１６】
これにより、前記逆導電型の第１の低濃度ドレイン領域内の極近傍に当該第１の低濃度ドレイン領域の不純物濃度よりも不純物濃度が高い逆導電型の第２の低濃度ドレイン領域を形成することで、低濃度ドレイン領域内の不純物分布を一様に変化させるのではなく、当該低濃度ドレイン領域を拡散係数の異なる２種類の不純物イオンから成る２重構造とし、第１の低濃度ドレイン領域で低Ｖｇｓ耐圧をもたせ、当該第１の低濃度ドレイン領域よりも不純物濃度が高い第２の低濃度ドレイン領域で高Ｖｇｓ耐圧をもたせることができる。
【００１７】
更に、前記第１の低濃度のドレイン領域及び第２の低濃度のドレイン領域を形成する工程が、リンイオンから成る前記第１の不純物とヒ素イオンから成る前記第２の不純物とを同時に熱処理し、それらの不純物の拡散係数の差を利用していることを特徴とする。
【００１８】
このように第１の低濃度のドレイン領域及び第２の低濃度のドレイン領域を形成する際に、２種類の不純物の拡散係数の差を利用し、それらの不純物を同一拡散工程で形成しているため、第１の低濃度のドレイン領域内の極近傍に第２の低濃度のドレイン領域を正確に形成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体装置とその製造方法に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
本発明の半導体装置は、図４に示すように一導電型、例えばＰ型の半導体基板１上に第１のゲート酸化膜７Ａから第２のゲート酸化膜８に跨るようにゲート電極９が形成されている。また、前記ゲート電極９の一端（第２のゲート酸化膜８の一端部）に隣接するように高濃度（Ｎ＋型）のソース領域１０が形成されている。更に、前記ゲート電極６の他端（第１のゲート酸化膜７Ａの他端部）に隣接するように第１の低濃度（ＬＮ型）のドレイン領域５が形成され、当該第１の低濃度（ＬＮ型）のドレイン領域５内の極近傍に少なくとも当該第１の低濃度（ＬＮ型）のドレイン領域５の不純物濃度よりも不純物濃度が高い第２の低濃度（ＳＬＮ型）のドレイン領域６が形成され、当該第２の低濃度（ＳＬＮ型）のドレイン領域６内で、前記ゲート電極６から離間された領域（前記第１のゲート酸化膜７Ａの一端部に隣接するよう）に高濃度（Ｎ＋型）のドレイン領域１１が形成されている。
【００２１】
そして、このような構成を採用し、前記第１の低濃度（ＬＮ型）のドレイン領域５内の極近傍に当該第１の低濃度（ＬＮ型）のドレイン領域５の不純物濃度よりも不純物濃度が高い第２の低濃度（ＳＬＮ型）のドレイン領域６を形成することで、従来のように低濃度ドレイン領域内の不純物分布を一様に変化させるのではなく、後述するように低濃度ドレイン領域を拡散係数の異なる２種類の不純物イオンから成る２重（第１の低濃度（ＬＮ型）のドレイン領域５の不純物濃度よりも不純物濃度が高い第２の低濃度（ＳＬＮ型）のドレイン領域６を当該第１の低濃度（ＬＮ型）のドレイン領域５で薄く包み込む）構造とし、第１の低濃度（ＬＮ型）のドレイン領域５で低Ｖｇｓ耐圧をもたせ、第２の低濃度（ＳＬＮ型）のドレイン領域６で高Ｖｇｓ耐圧をもたせることができ、動作時におけるドレイン耐圧を向上させることができる。
【００２２】
このように本発明では、低濃度のドレイン領域全体の不純物濃度を一様に変化させるのではなく、当該低濃度のドレイン領域が少なくとも２種類以上の異なる不純物濃度を持つように構成したことで、低Ｖｇｓ時のドレイン耐圧と高Ｖｇｓ時のドレイン耐圧のトレードオフ関係にとらわれないで、動作時におけるドレイン耐圧を向上させることができる。
【００２３】
また、従来のようなソース・ドレイン領域とも略対称な低濃度のソース・ドレイン領域を有するＬＤＤ構造の半導体装置を採用する必要がなく、当該半導体装置に比してドリフト領域を持たないため、その駆動能力の低下を抑えることができる。
【００２４】
以下、上記半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
先ず、図１において、Ｐ型の半導体基板１上のドレイン形成領域上に開口を有するレジスト（ＰＲ）膜２を形成し、当該レジスト（ＰＲ）膜２をマスクにし、第１及び第２の不純物をイオン注入して第１及び第２の不純物注入領域を形成する。尚、このとき前記第２の不純物は、前記第１の不純物よりも拡散係数の小さいものを用いる必要があり、前記第１の不純物がリンイオンとした場合には、例えば、ヒ素イオンを使用し、リンイオンをおよそ１００ＫｅＶの加速電圧で、およそ６×１０12／ｃｍ2の注入量でイオン注入し、第１の不純物注入領域３を形成した後に、ヒ素イオンをおよそ１６０ＫｅＶの加速電圧で、およそ５×１０11／ｃｍ2の注入量でイオン注入して、第２の不純物注入領域４を形成している。
【００２６】
続いて、図２において、前記レジスト膜２を除去した後に、前記リンイオン及びヒ素イオンを熱拡散させて第１の低濃度（ＬＮ型）のドレイン領域５を形成すると共に、当該低濃度のドレイン領域５内の極近傍に少なくとも低濃度のドレイン領域５よりも不純物濃度の高い第２の低濃度（ＳＬＮ型）のドレイン領域６を形成する。このとき、本実施形態では、およそ１１００℃で、４時間の熱処理を施している。
【００２７】
そして、本工程では拡散係数の異なる２種類の不純物イオン（リンイオン、ヒ素イオン）を同一マスク（レジスト膜２）を用いてイオン注入し、これらの不純物の拡散係数の差を利用して拡散させているため、比較的不純物濃度の高い第２の低濃度（ＳＬＮ型）のドレイン領域６を薄い第１の低濃度（ＬＮ型）のドレイン領域５で適正な間隔を存して包み込むように形成することができる。
【００２８】
次に、図３において、前記基板１上に不図示のパッド酸化膜及び所定領域（第１のゲート酸化膜形成領域及び素子分離膜形成領域）に開口を有する耐酸化性膜としてのシリコン窒化膜を形成した後に、当該シリコン窒化膜をマスクにして周知なＬＯＣＯＳ法により選択酸化しておよそ１０００ｎｍの膜厚の第１のゲート酸化膜７Ａ及び素子分離膜７Ｂをそれぞれ形成する。更に、前記パッド酸化膜及びシリコン窒化膜を除去した後に、前記第１のゲート酸化膜７Ａ及び素子分離膜７Ｂが形成されていない基板１上を熱酸化しておよそ１５０ｎｍの膜厚の第２のゲート酸化膜８を形成する。そして、前記基板１上におよそ４００ｎｍの膜厚のポリシリコン膜を形成し、当該ポリシリコン膜を導電化処理した後に、不図示のレジスト膜をマスクにパターニングして前記第１のゲート酸化膜７Ａから第２のゲート酸化膜８に跨るようにゲート電極９を形成する。このとき、ゲート電極９が形成された以外の基板１上の第２のゲート酸化膜８は除去される。
【００２９】
更に、図４において、前記基板１上に形成したレジスト（ＰＲ）膜１２をマスクにして、前記ゲート電極９の一端部に隣接するようにＮ型の不純物をイオン注入し、また前記ゲート電極９の他端部から離間され、かつ前記第１のゲート酸化膜７Ａの一端部に隣接するようにＮ型の不純物をイオン注入して、前記ゲート電極の一端部に隣接するように高濃度（Ｎ＋型）のソース領域１０を形成すると共に、前記第２の低濃度のドレイン領域６内で、前記ゲート電極９の他端部から離間された領域（前記第１のゲート酸化膜７Ａの他端部に隣接するよう）に高濃度（Ｎ＋型）のドレイン領域１１を形成する。このとき、ヒ素イオンをおよそ８０ＫｅＶの加速電圧で、およそ６×１０15／ｃｍ2の注入量でイオン注入している。
【００３０】
以下図示した説明は省略するが、全面に層間絶縁膜を形成し、前記ソース・ドレイン領域にコンタクトするように当該層間絶縁膜にコンタクト孔を形成した後に、当該コンタクト孔を介してソース・ドレイン電極を形成する。
【００３１】
このように本発明の製造方法では、前述したように前記基板１表層にイオン注入しておいた拡散係数の異なる２種類の不純物（リンイオン、ヒ素イオン）を熱拡散処理することで、その拡散係数の差を利用して、２種類の不純物濃度を有する２重構造（第２の低濃度（ＳＬＮ型）のドレイン領域６（ヒ素イオンを親とする）を第１の低濃度（ＬＮ型）のドレイン領域５（リンイオンを親とする）で薄く包み込むように）低濃度のドレイン領域を形成している。そのため、従来のように低濃度のドレイン領域全体の不純物濃度を一様に変動させるものと異なり、低Ｖｇｓ時のドレイン耐圧と高Ｖｇｓ時のドレイン耐圧のトレードオフ関係にとらわれず、動作時におけるドレイン耐圧を向上させることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、低濃度のドレイン領域を２種類の異なる不純物濃度を有するように形成することで、不純物濃度の低い第１の低濃度のドレイン領域で低Ｖｇｓ耐圧をもたせ、不純物濃度の高い第２の低濃度のドレイン領域で高Ｖｇｓ耐圧をもたせることで、動作時におけるドレイン耐圧を向上させることができる。
【００３３】
また、基板表層にイオン注入しておいた拡散係数の異なる２種類の不純物を熱処理することで、その拡散係数の差を利用して第１の低濃度のドレイン領域と第２の低濃度のドレイン領域を形成しているため、第１の低濃度のドレイン領域内の極近傍に第２の低濃度のドレイン領域を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】従来の半導体装置を示す断面図である。
【図６】従来の課題を説明するための図である。
【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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