JP2000357794A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2000357794A
JP2000357794A JP11170718A JP17071899A JP2000357794A JP 2000357794 A JP2000357794 A JP 2000357794A JP 11170718 A JP11170718 A JP 11170718A JP 17071899 A JP17071899 A JP 17071899A JP 2000357794 A JP2000357794 A JP 2000357794A
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JP
Japan
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diffusion layer
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element isolation
well region
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JP11170718A
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English (en)
Inventor
Mitsuhiro Sugiyama
光弘 杉山
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望の高耐圧NチャンネルMOSトランジス
タの特性を維持して、N型反転によるソース、ドレイン
(N+拡散層3)の短絡を防ぐことが出来るNチャンネ
ルMOSトランジスタを提供する。 【解決手段】 素子分離領域の一部の側面に接して、P
型拡散層4を形成し、このP型拡散層4を、MOSトラ
ンジスタのソース、ドレインであるN+拡散層3と距離
Xだけ離して形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、NチャンネルMO
Sトランジスタとして用いられる半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に大規模集積回路(LSI)に使わ
れるCMOS型のNch及びPchトランジスタは、年
々低電圧動作化が進んでおり、消費電力も低減されて来
ている。
【0003】ところが、近年、応用範囲が広がってい
る、フラッシュメモリーデバイスにおいては、メモリー
セル内への電荷の書き込み/消去に高電圧が必要とな
る。この書き込み/消去電圧は、MOSトランジスタの
スケーリング則に従わず、単に、書き込み/消去時の電
荷が通り抜けるトンネル酸化膜厚と、書き込み/消去時
間によって決定される。従って、メモリーセルへの書き
込み/消去方式によっては、±20V程度の高電圧が必
要になる。
【0004】この高電圧を発生、又は、メモリーセルへ
印加させる回路は、当然のことながら、この高電圧に耐
える、接合耐圧、絶縁耐圧を持ったMOSトランジスタ
が要求される。この高耐圧のトランジスタは、基本的構
造において、低電圧のトランジスタと同じであるが、低
電圧用と高電圧用のMOSトランジスタが同じLSIチ
ップ内に混載された場合、大きさや、拡散層不純物分布
が異なってくる。
【0005】図7は、従来のNチャンネルMOS高耐圧
トランジスタの上面図、図8及び図9は図7の方向が異
なる断面図を示したものであるが、構造上は一般的なM
OSトランジスタである。ただし、負の高電圧も扱える
ように、P型ウェル領域2の下にN型ウェル領域7があ
り、最下層がP型シリコン基板8である。各々の領域の
接合耐圧は、LSIでの使用方法によって異なるが、例
えば、N+拡散層3とP型ウェル領域2の間のPN接合
耐圧20V程度を得たい場合は、P型ウェル領域2の不
純物濃度を1E17cm3以内にしなければならない。
さらに、この状態で、P型ウェル領域2の下にN型ウェ
ル領域7を形成する場合、その不純物濃度は、一般的な
P型シリコン基板8の不純物濃度1E16cm3以上で
なければならないから、N型ウェル領域7の不純物濃度
は、P型ウェル領域2とP型シリコン基板8との間の不
純物濃度である必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図8、図9
において、素子分離領域5の作製法には、一般に、シリ
コン基板を選択的に酸化するロコス分離法又は溝を掘っ
て絶縁物を埋める溝分離法があるが、どちらもシリコン
との界面は酸化膜であり、LSIプロセス中の様々な酸
化処理などで、この分離領域界面の酸化膜にP型不純物
のボロンが偏析によって吸われるという現象が避けられ
ない。この場合、図8、図9の太い線で示したP型ウェ
ル領域2と素子分離領域5との界面付近はボロンが吸わ
れるために、P型不純物濃度が低くなり、N型ウェル領
域7形成のためのN型不純物濃度(リンなど)の方が高
くなって、N型反転を起こしてしまう場合がある。図1
0に図8の素子分離領域直下でN型反転をおこした場合
の断面不純物分布を示す。
【0007】このようなN型反転は、NチャンネルMO
SトランジスタのドレインとソースであるN+拡散層3
を短絡してしまう(図7の太線部分)ので、P型ウェル
領域2のボロン濃度を上げるか、又は、N型ウェル領域
7の不純物濃度を下げればよいが、高耐圧トランジスタ
であるから限度があり、必要耐圧やプロセスによって
は、N型反転の危険性がある。ただし、素子分離領域の
底面部分は、イオン注入によってボロンを追加すること
はよく知られたことであるが、素子分離領域の側面でも
同様にN型反転によるドレインとソースの短絡は起こる
ため、素子分離領域底面部のみのボロンイオン注入で
は、問題は解決されず、依然として、P型ウェル領域の
N型反転は高耐圧NチャンネルMOSトランジスタの課
題である。
【0008】本発明は、前述した事情に鑑みてなされた
もので、所望の高耐圧NチャンネルMOSトランジスタ
の特性を維持して、N型反転によるソース、ドレインの
短絡を防ぐことが可能な半導体装置を提供することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、下記(1)〜(4)の半導体装置を提供す
る。
【0010】(1)NチャンネルMOSトランジスタの
P型ウェルの一部に、素子分離領域とP型ウェルの界面
に接してP型不純物を導入し、このP型不純物を導入し
た領域を、NチャンネルMOSトランジスタのN型ソー
ス、ドレイン領域から離して配置した構造を有すること
を特徴とする半導体装置。
【0011】(2)素子分離領域の側面の上下方向全面
に接するように、前記P型不純物を導入した領域が形成
されている(1)の半導体装置。
【0012】(3)素子分離領域の底面に、ボロン補償
P型領域が形成されている(1)、(2)の半導体装
置。
【0013】(4)P型拡散層とN型ソース、ドレイン
領域とが、距離X=0.5um以上離れて形成されてい
る(1)〜(3)の半導体装置。
【0014】すなわち、本発明の特徴は、Nチャンネル
MOSトランジスタにおいて、素子分離領域の一部の側
面に接して、P型拡散層を形成し、このP型拡散層を、
MOSトランジスタのソース、ドレインであるN+拡散
層と離して形成したことにある。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。図1、図2、図3
を使って、実施例の構成を説明する。図2、図3におい
て、素子分離領域5の側面部分でのN型反転によるソー
スとドレイン(N+拡散層3)の短絡を防止するため、
図1のようにP型ウェル領域2におけるMOSトランジ
スタのチャネル側面の2辺に、素子分離領域に接するよ
うにP型拡散層4を形成する。このとき、図3のように
素子分離領域5の側面の上下方向全面に接するようにP
型拡散層4が形成されている。この部分はボロンの濃度
が濃くなっているから、酸化工程などにより、素子分離
領域のシリコン酸化膜へボロンが吸われてもN型反転し
にくくなっている。また、このP型拡散層4とN+拡散
層3は、距離Xだけ離れて形成される。また、図2、図
3のように、素子分離領域5の底面には、やはりN型反
転を防止するためのボロン補償P型領域9が形成されて
いる。
【0016】次に、図4、図5を使って本発明の第1実
施例の製造工程を説明する。図4は図1のa−a’断面
に相当する工程断面図、図5は図1のb−b’断面に相
当する工程断面図である。図4の(a)〜(c)、図5
の(a)〜(c)は、各々同一工程での断面である。
【0017】まず、図4(a)、図5(a)のような不
純物層を得るために、P型シリコン基板8にN型ウェル
領域7を不純物気相拡散又はイオン注入法と熱処理で形
成する。続いて、P型ウェル領域2を同様に形成する。
LSIでは通常P型シリコン基板をアース(0V)に固
定するので、負電圧を扱う高耐圧トランジスタの場合、
N型ウェル領域7を基板とP型ウェル領域の間に挿入し
て、0Vもしくは+電位にしておかないと、P型ウェル
領域を負電位とした、負電圧動作のNチャンネルMOS
トランジスタが動作しなくなる。次に、NチャンネルM
OSトランジスタのソース、ドレインとなるN+拡散層
3を形成する。最近の一般的なMOSトランジスタは、
ゲート電極のパターン形成後に、自己整合的にソース、
ドレインの拡散層を形成するが、本発明では、先に形成
する。
【0018】次に、図4(b)、図5(b)のように、
素子分離領域5を形成する。最近は溝を掘った後に、シ
リコン酸化膜系の絶縁物を埋設平坦化する、いわゆるS
TI(Shallow Trench Isolation)構造が使われるよう
になってきている。その際、図4、図5にあるボロン補
償P型領域9を、溝を掘った直後、N型ウェル領域に選
択的にボロンをイオン注入することによって形成する。
これにより、素子分離領域5へのボロンの吸われによる
N型反転を、素子分離領域5の底面で防止できる。さら
に、図5(b)のように、素子分離領域5に接するよう
にP型拡散層4を図1に示した部分にのみボロンを導入
することで選択的に形成する。このときP型拡散層4の
深さは、素子分離領域5の深さ以上にして、素子分離領
域の側面が深さ方向に完全にP型拡散層で覆われること
が重要である。また、このP型拡散層領域のボロン濃度
は、素子分離領域5へのボロン吸われ量にもよるが、そ
れを上回るドーズ量が必要である。
【0019】次に、図4(c)、図5(c)のように、
ゲート酸化膜6、多結晶シリコンゲート1を、通常のM
OSトランジスタプロセスに準じて形成すればよい。以
上の工程により、図1〜図3に示した本発明の構造がす
べて形成される。
【0020】図1、図2、図3を使って、本発明の効果
について説明する。本発明で課題としている素子分離領
域側面のN型反転は、図7を参照すると、P型ウェル領
域2で区画された部分の素子分離領域5の四側面(図
8、図9)で起こり得るが、図1に示すように、MOS
トランジスタのチャネル側二側面に、P型拡散層4を形
成することで、N型反転が起こった場合のソース、ドレ
インとなるN+拡散層3の短絡経路が、P型拡散層4の
存在により遮断される。
【0021】ここで、重要なことは、このP型拡散層4
とN+拡散層3を図1のXだけ離して配置することにあ
る。これが離れていないと、P型ウェル領域2より不純
物濃度の高いP型拡散層4がN+拡散層に接触し、この
部分で接合耐圧が低下してしまい、本来の高耐圧トラン
ジスタの特性が得られない。そこで、図1のように、X
の距離だけ離す必要がある。
【0022】上記Xの値は、次のように決定する。すな
わち、Xの部分では、図10の不純物分布図から、N型
反転した場合のN型不純物濃度はもともとのN型ウェル
領域の表面部分の濃度以下である(図10ではリンで示
してある)。このN型濃度は、前述したように、P型シ
リコン基板8の濃度以上、P型ウェル領域2の濃度未
満、すなわち、20V耐圧の素子が必要な場合、1E1
7cm3以内で1E16cm3以上となる。この濃度であ
れば、P型拡散層4と接しても、20V程度の接合耐圧
は十分にとれる。ただし、Xの距離が短い場合、P型拡
散層4との接合からN型反転部分に延びる空乏層がN+
拡散層に到達して、実効的に空乏層幅が短くなることに
よる接合耐圧低下を起こす。そこで、N型反転濃度が最
悪1E17cm3程度になった時、20Vの電圧での空
乏層幅を計算すると、約0.5umとなる。したがっ
て、X=0.5um以上にすれば空乏層が十分に延び、
P型拡散層4の存在による接合耐圧低下は起こらず、所
望の高耐圧MOSトランジスタの特性を維持して、N型
反転によるソース、ドレイン(N+拡散層3)の短絡を
防ぐことが出来る。
【0023】次に、図6を使って本発明の第2実施例の
製造工程を説明する。図6(a)〜(c)は、図1のb
−b’断面に相当する工程断面図である。この実施例の
場合、第1実施例とはP型拡散層を形成する工程の位置
が異なる。すなわち、第1実施例では、P型拡散層4を
素子分離領域5を形成した後に形成したが、第2実施例
では、素子分離領域形成前に形成する。
【0024】まず、図6(a)に示すP型シリコン基板
8上に、N型ウェル領域7、P型ウェル領域2を形成す
る。ここまでは、第1実施例と同じである。続いて、P
型拡散層4を、将来素子分離領域が出来る部分に合わせ
て、図6(a)のように選択的に形成する。このときの
P型拡散層の形成部分は、図1に示したP型拡散層4の
領域よりも、少しだけ素子分離領域側(図1ではP型ウ
ェル領域の外側)に余裕をもたせて、大きめに形成して
もかまわない。その後、第1実施例と同様に素子分離領
域5、ボロン補償P型領域を形成し(図6(b))、最
後に第1実施例と同様にゲート酸化膜6、多結晶シリコ
ンゲート1を、通常のMOSトランジスタプロセスに準
じて形成すればよい。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置によ
れば、所望の高耐圧NチャンネルMOSトランジスタの
特性を維持して、N型反転によるソース、ドレイン(N
+拡散層3)の短絡を防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体装置の上面図
である。
【図2】図1の半導体装置のa−a’断面図である。
【図3】図1の半導体装置のb−b’断面図である。
【図4】本発明の第1実施例の製造工程を示す、図1の
a−a’断面に相当する工程断面図である。
【図5】本発明の第1実施例の製造工程を示す、図1の
b−b’断面に相当する工程断面図である。
【図6】本発明の第2実施例の製造工程を示す、図1の
b−b’断面に相当する工程断面図である。
【図7】従来の半導体装置の一例を示す上面図である。
【図8】図7の半導体装置のa−a’断面図である。
【図9】図7の半導体装置のb−b’断面図である。
【図10】従来例の課題を説明するための不純物分布図
である。
【符号の説明】
1 多結晶シリコンゲート 2 P型ウェル領域 3 N+拡散層 4 P型拡散層 5 素子分離領域 6 ゲート酸化膜 7 N型ウェル領域 8 P型シリコン基板 9 ボロン補償P型領域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 NチャンネルMOSトランジスタのP型
    ウェルの一部に、素子分離領域とP型ウェルの界面に接
    してP型不純物を導入し、このP型不純物を導入した領
    域を、NチャンネルMOSトランジスタのN型ソース、
    ドレイン領域から離して配置した構造を有することを特
    徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 素子分離領域の側面の上下方向全面に接
    するように、前記P型不純物を導入した領域が形成され
    ている請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 素子分離領域の底面に、ボロン補償P型
    領域が形成されている請求項1又は2に記載の半導体装
    置。
  4. 【請求項4】 P型拡散層とN型ソース、ドレイン領域
    とが、距離X=0.5um以上離れて形成されている請
    求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。
JP11170718A 1999-06-17 1999-06-17 半導体装置 Pending JP2000357794A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011035412A (ja) * 2010-10-08 2011-02-17 Renesas Electronics Corp 半導体装置
JP2013247300A (ja) * 2012-05-28 2013-12-09 Canon Inc 半導体装置、半導体装置の製造方法及び液体吐出装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011035412A (ja) * 2010-10-08 2011-02-17 Renesas Electronics Corp 半導体装置
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