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JP2008091689A - Lateral double-diffused mos transistor, its manufacturing method, and integrated circuit - Google Patents

Lateral double-diffused mos transistor, its manufacturing method, and integrated circuit Download PDF

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JP2008091689A JP2006271836A JP2006271836A JP2008091689A JP 2008091689 A JP2008091689 A JP 2008091689A JP 2006271836 A JP2006271836 A JP 2006271836A JP 2006271836 A JP2006271836 A JP 2006271836A JP 2008091689 A JP2008091689 A JP 2008091689A
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Takahiro Takimoto
貴博 瀧本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lateral double-diffused MOS transistor with high withstand voltage and low on-resistance characteristics. <P>SOLUTION: The lateral double-diffused MOS transistor includes a second conductivity type semiconductor layer 1, a first conductivity type element region 2, a second conductivity type body diffusion region 3, gate insulating films 4a and 4b, a gate electrode 5, a first conductivity type source diffusion region 6, a first conductivity type drain diffusion region 7, and a LOCOS 10 formed in a region along the drain diffusion region 7. In the lateral direction of the element region 2, the impurity concentration of a specific region 2a occupying the area from a first boundary location 15 to a second boundary location 16 is lower than that of a main region 2b occupying the area from the body diffusion region 3 to the first boundary location 15. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、横型二重拡散型MOSトランジスタおよびその製造方法に関し、特に高耐圧で低オン抵抗特性をもつ横型二重拡散型MOSトランジスタおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a lateral double diffused MOS transistor and a manufacturing method thereof, and more particularly to a lateral double diffused MOS transistor having a high breakdown voltage and a low on-resistance characteristic and a manufacturing method thereof.

また、この発明は、そのような横型二重拡散型電界効果トランジスタを備えた集積回路に関する。   The present invention also relates to an integrated circuit including such a lateral double diffusion field effect transistor.

近年、電子機器が多機能化されるのに伴い、それに使用される半導体装置は多様化し、高耐圧化、大電力化、小型化、低消費電力化が要求されている。低消費電力化を達成するためにはオン抵抗が低いトランジスタが必要である。   In recent years, as electronic devices have become multifunctional, semiconductor devices used for them have been diversified, and high withstand voltage, high power, small size, and low power consumption are required. In order to achieve low power consumption, a transistor with low on-resistance is required.

図4は、一般的な横型二重拡散型MOSトランジスタの構造を示している。この横型二重拡散型MOSトランジスタは、この例ではNチャネル型MOSトランジスタであり、P型シリコン基板101上に形成されたドリフト領域としての低濃度Nウェル拡散領域102を備えている。低濃度Nウェル拡散領域102内の表面には、チャネルを形成するためのPボディ拡散領域103が形成されている。Pボディ拡散領域103上からこの拡散領域の外側のNウェル拡散領域102上まで覆う位置に、ゲート酸化膜104を介してゲート電極105が設けられている。ゲート電極105の両側に相当するPボディ拡散領域103の表面、Nウェル拡散領域102の表面にそれぞれNソース拡散領域106、Nドレイン拡散領域107が形成されている。Pボディ拡散領域103の内、ゲート電極5の直下で、かつNソース拡散領域106とNウェル拡散領域102とで挟まれた領域がチャネルとなる。また、Pボディ拡散領域103は、Pバックゲート拡散領域108および図示しない配線を介してNソース拡散領域106と短絡しており、これにより寄生NPNが動作することを防いでいる。 FIG. 4 shows the structure of a general lateral double-diffused MOS transistor. This horizontal double diffusion type MOS transistor is an N channel type MOS transistor in this example, and includes a low concentration N well diffusion region 102 as a drift region formed on a P type silicon substrate 101. A P body diffusion region 103 for forming a channel is formed on the surface in the low concentration N well diffusion region 102. A gate electrode 105 is provided via a gate oxide film 104 at a position covering from the P body diffusion region 103 to the N well diffusion region 102 outside the diffusion region. An N + source diffusion region 106 and an N + drain diffusion region 107 are formed on the surface of the P body diffusion region 103 and the surface of the N well diffusion region 102 corresponding to both sides of the gate electrode 105, respectively. Of the P body diffusion region 103, a region immediately below the gate electrode 5 and sandwiched between the N + source diffusion region 106 and the N well diffusion region 102 is a channel. The P body diffusion region 103 is short-circuited to the N + source diffusion region 106 via the P + back gate diffusion region 108 and a wiring (not shown), thereby preventing the parasitic NPN from operating.

上記横型二重拡散型MOSトランジスタは特に高耐圧で低オン抵抗であることが要求される。耐圧は、Pボディ拡散領域103とNドレイン拡散領域107との間の横方向の距離(ドリフト領域の長さ)や、Nウェル拡散領域102の濃度により決まる。つまり、ドリフト領域が長く、かつNウェル拡散領域102の濃度が低いほど耐圧が高い(その理由は、ボディ領域103から空乏層が拡がってドレイン拡散領域107まで到達したとき、それ以上拡がれず、そこでの電界集中によりブレイクダウンするためである。)。しかし、もう一つの必要性能である低オン抵抗化のためには、ドリフト領域が短く、かつNウェル拡散領域102の濃度が高い必要がある。この結果、耐圧とオン抵抗はトレードオフの関係にある。また小型化が要求されることからも、ドリフト領域を長くして耐圧を高くする選択は受け入れがたい。 The lateral double diffused MOS transistor is required to have a particularly high breakdown voltage and a low on-resistance. The breakdown voltage is determined by the lateral distance (the length of the drift region) between the P body diffusion region 103 and the N + drain diffusion region 107 and the concentration of the N well diffusion region 102. That is, the longer the drift region and the lower the concentration of the N-well diffusion region 102, the higher the breakdown voltage. (The reason is that when the depletion layer expands from the body region 103 and reaches the drain diffusion region 107, it does not expand further. This is because breakdown occurs due to electric field concentration there.) However, in order to reduce the on-resistance, which is another necessary performance, it is necessary that the drift region is short and the concentration of the N well diffusion region 102 is high. As a result, the breakdown voltage and the on-resistance are in a trade-off relationship. Also, since downsizing is required, it is unacceptable to make the drift region longer and the breakdown voltage higher.

これに対して、同一面積でドリフト領域の長さを増やすために、図5のようにNウェル拡散領域102のうちNドレイン拡散領域107に沿った部分に、局所酸化によってロコス(局所酸化膜)110を形成した構造が知られている。これにより、ボディ領域103から拡がる空乏層がドレイン拡散領域107へ到達しにくくする効果に加えて、ゲート電極端でのゲート酸化膜破壊を防止する効果が得られる。しかし、このように単にロコス110を設けた構造では、空乏層の拡がりが不均一になり、ロコスエッジ114付近に電界が集中して、耐圧が低下する場合がある。 On the other hand, in order to increase the length of the drift region with the same area, a LOCOS (local oxide film) is formed by local oxidation in a portion along the N + drain diffusion region 107 in the N well diffusion region 102 as shown in FIG. ) 110 is known. Thereby, in addition to the effect that the depletion layer extending from the body region 103 does not easily reach the drain diffusion region 107, the effect of preventing the gate oxide film from being broken at the end of the gate electrode is obtained. However, in the structure in which the LOCOS 110 is simply provided in this way, the depletion layer spreads unevenly, the electric field concentrates in the vicinity of the LOCOS edge 114, and the breakdown voltage may decrease.

そこで、従来は、図6に示すように、すきま領域(ドリフト領域)の表面(+で示す部分)121の不純物濃度を、ロコス110の下部の基板領域よりも薄くした構造が提案されている(例えば特許文献1(特開平10−256534号公報)参照。)。これにより、この部分121における電界の集中を防止して、耐圧の低下を防いでいる。
特開平10−256534号公報 特開平3−201484号公報
Therefore, conventionally, as shown in FIG. 6, a structure has been proposed in which the impurity concentration of the surface (portion indicated by +) 121 of the gap region (drift region) is made thinner than the substrate region below LOCOS 110 ( For example, see Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-256534). Thereby, the concentration of the electric field in this portion 121 is prevented, and the breakdown voltage is prevented from decreasing.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-256534 Japanese Patent Laid-Open No. 3-201484

しかしながら、図6に示す構造では、ボディ拡散領域103とロコス110との間の、すきま領域(ドリフトドレイン領域)の全域にわたって、表面部分のN型不純物濃度を低くしているため、オン抵抗を低くできないという問題がある。   However, in the structure shown in FIG. 6, since the N-type impurity concentration in the surface portion is lowered over the entire gap region (drift drain region) between the body diffusion region 103 and the LOCOS 110, the on-resistance is reduced. There is a problem that you can not.

そこで、この発明の課題は、横型二重拡散型MOSトランジスタであって、高耐圧で、かつ低オン抵抗特性をもつものを提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lateral double diffused MOS transistor having a high breakdown voltage and a low on-resistance characteristic.

なお、ゲート電極端でのゲート酸化膜破壊を防止するためには、例えば特許文献2(特開平3−201484号公報)に記載されているように、ゲート電極端のゲート酸化膜厚を厚くすることが有効である。   In order to prevent gate oxide film breakdown at the gate electrode end, the gate oxide film thickness at the gate electrode end is increased as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-201484. It is effective.

上記課題を解決するため、この発明の横型二重拡散型MOSトランジスタは、
第2導電型の半導体層と、
上記第2導電型の半導体層上に設けられた第1導電型の素子領域と、
上記素子領域内の表面に形成された第2導電型のボディ拡散領域と、
上記ボディ拡散領域上からこの拡散領域の外側の上記素子領域上まで覆う領域に、ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
上記ゲート電極の両側に相当する上記ボディ拡散領域の表面、上記素子領域の表面にそれぞれ形成された第1導電型のソース拡散領域、第1導電型のドレイン拡散領域と、
上記ボディ拡散領域とドレイン拡散領域との間で上記ドレイン拡散領域に沿った領域に形成されたロコスとを備え、
上記素子領域のうち、上記ソース拡散領域とドレイン拡散領域とを結ぶ横方向に関して、上記ボディ拡散領域から上記ボディ拡散領域と上記ロコスとの間に定められた第1境界位置までを占める主領域の不純物濃度に比して、上記第1境界位置から上記ロコスの直下に定められた第2境界位置までを占める特定領域の不純物濃度が低いことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the lateral double diffusion MOS transistor of the present invention is
A second conductivity type semiconductor layer;
A first conductivity type element region provided on the second conductivity type semiconductor layer;
A body diffusion region of a second conductivity type formed on the surface in the element region;
A gate electrode formed through a gate insulating film on a region covering from the body diffusion region to the element region outside the diffusion region;
A surface of the body diffusion region corresponding to both sides of the gate electrode, a source diffusion region of a first conductivity type formed on a surface of the element region, a drain diffusion region of a first conductivity type,
Locos formed in a region along the drain diffusion region between the body diffusion region and the drain diffusion region,
Of the element region, a main region that occupies from the body diffusion region to a first boundary position defined between the body diffusion region and the LOCOS in the lateral direction connecting the source diffusion region and the drain diffusion region. Compared to the impurity concentration, the impurity concentration in a specific region occupying from the first boundary position to the second boundary position defined immediately below the LOCOS is low.

ここで、例えば「第1導電型」はN型、「第2導電型」はP型を指す。逆に、「第1導電型」がP型、「第2導電型」はN型であっても良い。   Here, for example, “first conductivity type” refers to N type, and “second conductivity type” refers to P type. Conversely, the “first conductivity type” may be P-type, and the “second conductivity type” may be N-type.

また、領域の「不純物濃度」とは、その領域の導電型(N型またはP型)を定める不純物の濃度を指す。   The “impurity concentration” of a region refers to the concentration of an impurity that determines the conductivity type (N type or P type) of the region.

この発明の横型二重拡散型MOSトランジスタでは、上記ボディ拡散領域とドレイン拡散領域との間で上記ドレイン拡散領域に沿った領域にロコスを形成しているので、動作時に、ボディ領域から拡がる空乏層がドレイン拡散領域へ到達しにくくする効果に加えて、ゲート電極のドレイン拡散領域側エッジでのゲート酸化膜破壊を防止する効果が得られる。しかも、上記素子領域のうち、上記主領域の不純物濃度に比して上記特定領域の不純物濃度が低いので、上記特定領域における電界の集中が防止されて、耐圧は低下しない。しかも、この発明では、ボディ拡散領域とロコスとの間のドリフトドレイン領域の全域にわたって不純物濃度を低くしているのではなく、上記特定領域の不純物濃度を低くしているだけであるため、オン抵抗を低くできる。したがって、高耐圧で、かつ低オン抵抗特性をもつ横型二重拡散型MOSトランジスタが実現される。   In the lateral double-diffused MOS transistor of the present invention, since LOCOS is formed in the region along the drain diffusion region between the body diffusion region and the drain diffusion region, a depletion layer that extends from the body region during operation In addition to the effect of making it difficult to reach the drain diffusion region, an effect of preventing the gate oxide film from being broken at the drain diffusion region side edge of the gate electrode is obtained. Moreover, since the impurity concentration of the specific region is lower than the impurity concentration of the main region in the element region, concentration of the electric field in the specific region is prevented and the breakdown voltage does not decrease. In addition, according to the present invention, the impurity concentration is not lowered over the entire drift drain region between the body diffusion region and LOCOS, but only the impurity concentration in the specific region is lowered. Can be lowered. Therefore, a lateral double diffused MOS transistor having high breakdown voltage and low on-resistance characteristics is realized.

なお、上記第2導電型の半導体層は、半導体基板であっても良いし、上記半導体基板上に形成された別の半導体層(例えばエピタキシャル層)であっても良い。   The semiconductor layer of the second conductivity type may be a semiconductor substrate or another semiconductor layer (for example, an epitaxial layer) formed on the semiconductor substrate.

一実施形態の横型二重拡散型MOSトランジスタでは、
上記ゲート絶縁膜は、上記ソース拡散領域から上記ボディ拡散領域と上記第1境界位置との間に定められた第3境界位置までの領域を覆う第1ゲート絶縁膜と、この第1ゲート絶縁膜よりも膜厚が厚く、上記第3境界位置から上記ロコスまでの領域を覆う第2ゲート絶縁膜とを含み、
上記素子領域の上記主領域のうち、上記ボディ拡散領域から上記第3境界位置までの領域の不純物濃度が少なくとも均一であることを特徴とする。
In the lateral double diffused MOS transistor of one embodiment,
The gate insulating film includes a first gate insulating film that covers a region from the source diffusion region to a third boundary position defined between the body diffusion region and the first boundary position, and the first gate insulating film. And a second gate insulating film covering a region from the third boundary position to the location,
Of the main region of the element region, the impurity concentration in the region from the body diffusion region to the third boundary position is at least uniform.

この一実施形態の横型二重拡散型MOSトランジスタによれば、上記ボディ拡散領域のうちゲート電極の直下の表面部分(チャネル領域)は、膜厚が薄い第1ゲート絶縁膜で覆われているので、相互コンダクタンス(Gm)が大きくなって、さらにオン抵抗を低くできる。   According to the lateral double diffusion MOS transistor of this embodiment, the surface portion (channel region) immediately below the gate electrode in the body diffusion region is covered with the thin first gate insulating film. The mutual conductance (Gm) is increased, and the on-resistance can be further reduced.

一実施形態の横型二重拡散型MOSトランジスタは、上記素子領域の上記主領域の不純物濃度が均一であることを特徴とする。   The lateral double diffused MOS transistor according to one embodiment is characterized in that the impurity concentration of the main region of the element region is uniform.

この一実施形態の横型二重拡散型MOSトランジスタでは、さらにオン抵抗を低くできる。   In the lateral double diffused MOS transistor of this embodiment, the on-resistance can be further reduced.

一実施形態の横型二重拡散型MOSトランジスタでは、上記ロコスのボディ拡散領域側エッジは、上記第1境界位置と第2境界位置との間の中央に位置することを特徴とする。   In one embodiment of the lateral double diffusion MOS transistor, the body diffusion region side edge of the LOCOS is located at the center between the first boundary position and the second boundary position.

上記ロコスの「ボディ拡散領域側エッジ」とは、上記ソース拡散領域とドレイン拡散領域とを結ぶチャネル方向に関して、上記ロコスの二つのエッジのうち上記ボディ拡散領域に近い方のエッジ、言い換えれば、上記ドレイン拡散領域から遠い方のエッジを指す。   The “body diffusion region side edge” of the LOCOS is the edge closer to the body diffusion region of the two LOCOS edges with respect to the channel direction connecting the source diffusion region and the drain diffusion region, in other words, An edge farther from the drain diffusion region.

この一実施形態の横型二重拡散型MOSトランジスタでは、上記ロコスのボディ拡散領域側エッジが確実に上記特定領域の範囲内となる。したがって、上記ロコスのボディ拡散領域側エッジ付近に電界が集中するのが防止されて、耐圧の低下が確実に防止される。   In the lateral double diffusion MOS transistor of this embodiment, the body diffusion region side edge of the LOCOS is surely within the range of the specific region. Therefore, the electric field is prevented from concentrating near the body diffusion region side edge of Locos, and the breakdown voltage is surely prevented from being lowered.

公知の集積回路として、同一の半導体基板上に、或るドレイン耐圧を有する第1の種類の電界効果トランジスタと、上記ドレイン耐圧よりも高いドレイン耐圧を有する第2の種類の電界効果トランジスタとを混載したものがある。そのような集積回路では、第1の種類の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚に対して、高いドレイン耐圧を実現するために、第2の種類の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚は厚く設定されている。   As a known integrated circuit, a first type field effect transistor having a certain drain breakdown voltage and a second type field effect transistor having a drain breakdown voltage higher than the drain breakdown voltage are mounted on the same semiconductor substrate. There is what I did. In such an integrated circuit, the thickness of the gate insulating film of the second type field effect transistor is realized in order to realize a high drain breakdown voltage with respect to the thickness of the gate insulating film of the first type field effect transistor. Is set thick.

そこで、この発明の集積回路は、
同一の半導体基板上に、請求項1に記載の横型二重拡散型電界効果トランジスタと、ゲート絶縁膜の膜厚がそれぞれ実質的に一定で、互いに異なるドレイン耐圧を有する第1および第2の種類の電界効果トランジスタとを少なくとも備え、
上記横型二重拡散型電界効果トランジスタの上記第1ゲート絶縁膜の膜厚は、或るドレイン耐圧を有する第1の種類の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚と実質的に同じであり、
上記横型二重拡散型電界効果トランジスタの上記第2ゲート絶縁膜の膜厚は、上記ドレイン耐圧よりも高いドレイン耐圧を有する第2の種類の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚と実質的に同じであることを特徴とする。
Therefore, the integrated circuit of the present invention is
The lateral double-diffused field effect transistor according to claim 1 and the first and second types having substantially the same film thickness and different drain breakdown voltages on the same semiconductor substrate. And at least a field effect transistor,
The film thickness of the first gate insulating film of the lateral double diffusion field effect transistor is substantially the same as the film thickness of the gate insulating film of the first type field effect transistor having a certain drain breakdown voltage,
The film thickness of the second gate insulating film of the lateral double diffusion field effect transistor is substantially equal to the film thickness of the gate insulating film of the second type field effect transistor having a drain breakdown voltage higher than the drain breakdown voltage. It is characterized by being the same.

この発明の集積回路では、上記発明の横型二重拡散型電界効果トランジスタの第1ゲート絶縁膜を上記第1の種類の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜と同時に形成でき、また、上記発明の横型二重拡散型電界効果トランジスタの第2ゲート絶縁膜を上記第2の種類の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜と同時に形成できる。したがって、製造工程を削減でき、製造コストを低減できる。   In the integrated circuit of the present invention, the first gate insulating film of the lateral double diffusion field effect transistor of the present invention can be formed simultaneously with the gate insulating film of the first type field effect transistor. The second gate insulating film of the heavy diffusion field effect transistor can be formed simultaneously with the gate insulating film of the second type field effect transistor. Therefore, the manufacturing process can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.

一実施形態の集積回路では、上記集積回路はスイッチングレギュレータ用であることを特徴とする。   In an integrated circuit according to an embodiment, the integrated circuit is for a switching regulator.

この発明の横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法は、
上記発明の横型二重拡散型MOSトランジスタを作製する横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法であって、
上記第2導電型の半導体層の表面に上記ロコスを形成する工程と、
フォトリソグラフィを行って、上記第2導電型の半導体層の表面のうち上記特定領域に相当する領域をフォトレジストで覆う工程と、
上記フォトレジストをマスクとして、上記第2導電型の半導体層の表面のうち上記特定領域の両側に相当する領域に第1導電型の不純物をイオン注入して、上記素子領域のうちの少なくとも上記主領域を形成する工程と、
上記フォトレジストを除去したのち熱処理を行って、上記特定領域の両側に相当する領域から上記第1導電型の不純物を合流するように横方向拡散させることによって上記素子領域のうちの上記特定領域を形成する工程と、
上記第1ゲート絶縁膜および上記第2ゲート絶縁膜を含む上記ゲート絶縁膜を形成する工程と、
上記ゲート電極を形成する工程と、
上記ゲート電極および上記ロコスをマスクとして第1導電型の不純物のイオン注入を行って、上記ソース拡散領域、ドレイン拡散領域を形成する工程とを含むことを特徴とする。
The manufacturing method of the lateral double diffusion MOS transistor of the present invention is as follows:
A manufacturing method of a lateral double diffusion MOS transistor for producing the lateral double diffusion MOS transistor of the invention,
Forming the locos on the surface of the second conductive type semiconductor layer;
Performing photolithography to cover a region corresponding to the specific region of the surface of the semiconductor layer of the second conductivity type with a photoresist;
Using the photoresist as a mask, a first conductivity type impurity is ion-implanted into regions corresponding to both sides of the specific region in the surface of the second conductivity type semiconductor layer, and at least the main region in the element region. Forming a region;
After removing the photoresist, heat treatment is performed, and the specific region of the element region is diffused in a lateral direction so as to merge the impurities of the first conductivity type from regions corresponding to both sides of the specific region. Forming, and
Forming the gate insulating film including the first gate insulating film and the second gate insulating film;
Forming the gate electrode;
Forming a source diffusion region and a drain diffusion region by performing ion implantation of a first conductivity type impurity using the gate electrode and the LOCOS as a mask.

この発明の横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法では、今回の発明の横型二重拡散型MOSトランジスタの構造が得られる。   In the manufacturing method of the lateral double diffusion MOS transistor of the present invention, the structure of the lateral double diffusion MOS transistor of the present invention can be obtained.

別の局面では、この発明の横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法は、
上記発明の横型二重拡散型MOSトランジスタを作製する横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法であって、
上記第2導電型の半導体層の表面に上記ロコスを形成する工程と、
上記第1ゲート絶縁膜と上記第2ゲート絶縁膜とに加えて、上記ロコスの外側に上記第1ゲート絶縁膜と同じ厚みを有する第3ゲート絶縁膜を含むように上記ゲート絶縁膜を形成する工程と、
上記ロコスおよび上記第2ゲート絶縁膜をマスクとして、上記第2導電型の半導体層の表面のうち上記第1ゲート絶縁膜および上記第3ゲート絶縁膜の直下に相当する領域に第1導電型の不純物をイオン注入して、上記素子領域のうちの少なくとも上記主領域を形成する工程と、
熱処理を行って、上記第1ゲート絶縁膜および上記第3ゲート絶縁膜の直下に相当する領域から上記第1導電型の不純物を合流するように横方向拡散させることによって上記素子領域のうちの上記特定領域を形成する工程と、
上記ゲート電極を形成する工程と、
上記ゲート電極および上記ロコスをマスクとして第1導電型の不純物のイオン注入を行って、上記ソース拡散領域、ドレイン拡散領域を形成する工程とを含むことを特徴とする。
In another aspect, a method for manufacturing a lateral double diffusion MOS transistor of the present invention includes:
A manufacturing method of a lateral double diffusion MOS transistor for producing the lateral double diffusion MOS transistor of the invention,
Forming the locos on the surface of the second conductive type semiconductor layer;
In addition to the first gate insulating film and the second gate insulating film, the gate insulating film is formed so as to include a third gate insulating film having the same thickness as the first gate insulating film outside the LOCOS. Process,
Using the LOCOS and the second gate insulating film as a mask, a region of the first conductivity type is formed in a region of the surface of the second conductivity type semiconductor layer corresponding to the region immediately below the first gate insulating film and the third gate insulating film. A step of ion-implanting impurities to form at least the main region of the element region;
By performing a heat treatment and laterally diffusing the impurities of the first conductivity type so as to merge from the region corresponding to the region immediately below the first gate insulating film and the third gate insulating film, the element in the element region Forming a specific region;
Forming the gate electrode;
Forming a source diffusion region and a drain diffusion region by performing ion implantation of a first conductivity type impurity using the gate electrode and the LOCOS as a mask.

この発明の横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法では、今回の発明の横型二重拡散型MOSトランジスタの構造が得られる。しかも、先の局面の製造方法に比して、上記特定領域に相当する領域をフォトレジストで覆う工程を有しないので、製造プロセスが簡素化される。したがって、工数および製造コストの低減が可能となる。また、上記第2のゲート酸化膜およびロコスに対して、上記主領域および特定領域を自己整合的に精度良く形成できる。   In the manufacturing method of the lateral double diffusion MOS transistor of the present invention, the structure of the lateral double diffusion MOS transistor of the present invention can be obtained. In addition, as compared with the manufacturing method of the previous aspect, the manufacturing process is simplified because there is no step of covering the region corresponding to the specific region with a photoresist. Therefore, man-hours and manufacturing costs can be reduced. In addition, the main region and the specific region can be accurately formed in a self-aligned manner with respect to the second gate oxide film and LOCOS.

一実施形態の横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法では、
上記主領域を形成するためのイオン注入のエネルギを、このイオン注入の飛程をRp、その飛程の分散をΔRp、上記第2のゲート酸化膜の膜厚をToxとしたとき、
Rp + ΔRp < Tox
なる関係を満たすように設定することを特徴とする。
In the manufacturing method of the lateral double diffusion type MOS transistor of one embodiment,
When the ion implantation energy for forming the main region is Rp, the ion implantation range is Rp, the dispersion of the range is ΔRp, and the thickness of the second gate oxide film is Tox.
Rp + ΔRp <Tox
It is characterized by setting so as to satisfy the following relationship.

この一実施形態の横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法では、上記主領域を形成するためのイオン注入の際に、上記第2のゲート酸化膜によって上記第1導電型の不純物が確実にマスクされる。したがって、横型二重拡散型MOSトランジスタが確実に製造される。   In the method of manufacturing a lateral double diffusion MOS transistor according to this embodiment, the second gate oxide film reliably masks the first conductivity type impurity during ion implantation for forming the main region. Is done. Therefore, the lateral double diffused MOS transistor is reliably manufactured.

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

なお、以下の実施形態では、第1導電型がN型、第2導電型がP型の例について説明する。   In the following embodiment, an example in which the first conductivity type is N type and the second conductivity type is P type will be described.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態となる横型二重拡散MOSトランジスタの断面構造を示している。この横型二重拡散型MOSトランジスタは、この例ではNチャネル型MOSトランジスタであり、第2導電型の半導体層としてのP型シリコン基板1と、このP型シリコン基板1上に形成された素子領域としての低濃度Nウェル拡散領域2を備えている。低濃度Nウェル拡散領域2内の表面には、チャネルを形成するためのPボディ拡散領域3が形成されている。Pボディ拡散領域3上からこの拡散領域の外側のNウェル拡散領域2上まで覆う位置に、絶縁膜としてのゲート酸化膜4を介してゲート電極5が設けられている。ゲート電極5の両側に相当するPボディ拡散領域3の表面、Nウェル拡散領域2の表面にそれぞれNソース拡散領域6、Nドレイン拡散領域7が形成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a lateral double diffused MOS transistor according to the first embodiment of the present invention. The lateral double diffusion MOS transistor is an N-channel MOS transistor in this example, and includes a P-type silicon substrate 1 as a second conductivity type semiconductor layer and an element region formed on the P-type silicon substrate 1. The low concentration N well diffusion region 2 is provided. A P body diffusion region 3 for forming a channel is formed on the surface in the low concentration N well diffusion region 2. A gate electrode 5 is provided through a gate oxide film 4 as an insulating film at a position covering from the P body diffusion region 3 to the N well diffusion region 2 outside the diffusion region. N + source diffusion region 6 and N + drain diffusion region 7 are formed on the surface of P body diffusion region 3 and the surface of N well diffusion region 2 corresponding to both sides of gate electrode 5, respectively.

上記ゲート酸化膜4は、Nソース拡散領域6からPボディ拡散領域3のパターンを越えた領域まで覆う第1ゲート酸化膜4bと、この第1ゲート酸化膜4bよりも膜厚が厚く、第1ゲート酸化膜4bが覆う領域よりもNドレイン拡散領域7に近い領域を覆う第2ゲート酸化膜4aとを含んでいる。 The gate oxide film 4 has a first gate oxide film 4b that covers from the N + source diffusion region 6 to a region beyond the pattern of the P body diffusion region 3, and a thickness greater than that of the first gate oxide film 4b. And a second gate oxide film 4a covering a region closer to the N + drain diffusion region 7 than a region covered by the one gate oxide film 4b.

Nウェル拡散領域2の表面でNドレイン拡散領域7に沿った領域に、第2ゲート酸化膜4aに連なってロコス(局所酸化膜)10が形成されている。ロコス10の膜厚は第2ゲート酸化膜4aの膜厚よりも厚くなっている。 A LOCOS (local oxide film) 10 is formed in a region along the N + drain diffusion region 7 on the surface of the N well diffusion region 2 so as to continue to the second gate oxide film 4a. The thickness of LOCOS 10 is larger than the thickness of the second gate oxide film 4a.

また、Nソース拡散領域6とNドレイン拡散領域7とを結ぶ横方向に関してPボディ拡散領域3からこのPボディ拡散領域3とロコス10との間に定められた第1境界位置15までを占める主領域2bの不純物濃度に比して、第1境界位置15からロコス10の直下に定められた第2境界位置16までを占める特定領域2aの不純物濃度が低くなっている。Nウェル拡散領域2のうち第2境界位置16に関して第1境界位置15と反対の側、つまりNドレイン拡散領域7側は、上述の主領域2bの不純物濃度と同じ不純物濃度を有する別の主領域2cとなっている。主領域2b,2cの不純物濃度は均一である。 Further, from the P body diffusion region 3 to the first boundary position 15 defined between the P body diffusion region 3 and the LOCOS 10 in the lateral direction connecting the N + source diffusion region 6 and the N + drain diffusion region 7. Compared to the impurity concentration of the occupied main region 2b, the impurity concentration of the specific region 2a occupying from the first boundary position 15 to the second boundary position 16 defined immediately below the LOCOS 10 is lower. The side opposite to the first boundary position 15 with respect to the second boundary position 16 in the N well diffusion region 2, that is, the N + drain diffusion region 7 side is another main impurity having the same impurity concentration as that of the main region 2 b described above. This is a region 2c. The impurity concentrations in the main regions 2b and 2c are uniform.

この例では、ロコス10のボディ拡散領域側エッジ14は、第1境界位置15と第2境界位置16との間の中央に位置している。また、第1ゲート酸化膜4bと第2ゲート酸化膜4aとを区切る第3境界位置13は、Pボディ拡散領域3と第1境界位置15との間に定められている。   In this example, the body diffusion region side edge 14 of the LOCOS 10 is located at the center between the first boundary position 15 and the second boundary position 16. A third boundary position 13 that divides the first gate oxide film 4b and the second gate oxide film 4a is defined between the P body diffusion region 3 and the first boundary position 15.

Pボディ拡散領域3のうち、ゲート電極5の直下の表面部分で、Nソース拡散領域6とNウェル拡散領域2とで挟まれた領域がチャネルとなる。また、Nウェル拡散領域2の表面部分がドリフトドレイン領域となる。なお、Pボディ拡散領域3はP拡散領域8を介して不図示の配線によってNソース拡散領域6と短絡されている。これにより、Pボディ拡散領域3とNソース拡散領域6とを同電位にして、寄生NPNが動作することを防いでいる。その他の配線やフィールド膜、保護膜については、簡単のため説明を省略する。 Of the P body diffusion region 3, a region sandwiched between the N + source diffusion region 6 and the N well diffusion region 2 at the surface portion immediately below the gate electrode 5 becomes a channel. Further, the surface portion of the N well diffusion region 2 becomes a drift drain region. The P body diffusion region 3 is short-circuited to the N + source diffusion region 6 by a wiring (not shown) via the P + diffusion region 8. As a result, the P body diffusion region 3 and the N + source diffusion region 6 are set to the same potential to prevent the parasitic NPN from operating. Description of other wirings, field films, and protective films is omitted for simplicity.

この横型二重拡散型MOSトランジスタは、次のようにして作製される。   This lateral double-diffused MOS transistor is manufactured as follows.

まず、図2Aに示すように、P型シリコン基板1の表面にシリコン酸化膜11を30nmの膜厚で形成し、その上にシリコン窒化膜30を160nmの膜厚で成長(被着)する。そして、フォトリソグラフィおよびエッチングを行って、シリコン窒化膜30のうちロコスを形成すべき領域(開口30w)に相当する部分を除去する。その後、開口30wを通してロコス酸化を実施して、開口30w内にロコス10を形成する。   First, as shown in FIG. 2A, a silicon oxide film 11 is formed with a thickness of 30 nm on the surface of a P-type silicon substrate 1, and a silicon nitride film 30 is grown (deposited) with a thickness of 160 nm thereon. Then, photolithography and etching are performed to remove a portion corresponding to the region (opening 30w) where the locos is to be formed in the silicon nitride film 30. Thereafter, LOCOS oxidation is performed through the opening 30w to form LOCOS 10 in the opening 30w.

次に上記シリコン窒化膜30をすべて除去し、ロコス10以外のシリコン酸化膜11も一度除去する。   Next, all the silicon nitride film 30 is removed, and the silicon oxide film 11 other than the LOCOS 10 is also removed once.

この後、図2Bに示すように、酸化を行って、ロコス10以外の領域にゲート酸化膜4を80nmの厚さで形成する。なお、スイッチングレギュレータ用集積回路を作製する場合のように、この横型二重拡散型電界効果トランジスタと、高耐圧ゲートMOSトランジスタと、低耐圧ゲートMOSトランジスタとを共通のP型シリコン基板1に形成する場合は、このゲート酸化膜4(つまり、後述する第2ゲート酸化膜4a)の形成と同時に、P型シリコン基板1上に並行して形成される図示しない高耐圧ゲートMOSトランジスタのゲート酸化膜を同じ厚さ80nmに形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 2B, oxidation is performed to form a gate oxide film 4 with a thickness of 80 nm in a region other than LOCOS 10. The lateral double diffusion field effect transistor, the high breakdown voltage gate MOS transistor, and the low breakdown voltage gate MOS transistor are formed on a common P-type silicon substrate 1 as in the case of manufacturing an integrated circuit for a switching regulator. In this case, a gate oxide film of a high voltage gate MOS transistor (not shown) formed in parallel on the P-type silicon substrate 1 is formed simultaneously with the formation of the gate oxide film 4 (that is, a second gate oxide film 4a described later). The same thickness is formed to 80 nm.

次に、図2Cに示すように、フォトリソグラフィを行って、図1中に示したNウェル拡散領域2以外の部分を覆うとともに、ロコス10とゲート酸化膜4との間の境界位置(これは図1中に示したロコス10のボディ拡散領域側エッジに相当する。)14を中心とした上記特定領域2aに相当する領域を覆うように、フォトレジスト31を設ける。そして、このフォトレジスト31をマスクとして、P型シリコン基板1のうちフォトレジスト31の開口に対応する表面部分に、N型不純物としてのリン21を約1×1013atoms/cm程度イオン注入する。この時点では、P型シリコン基板1のうち特定領域2aに相当する領域は、まだP型のままである。 Next, as shown in FIG. 2C, photolithography is performed to cover the portion other than the N well diffusion region 2 shown in FIG. 1 and the boundary position between the LOCOS 10 and the gate oxide film 4 (this is (This corresponds to the body diffusion region side edge of LOCOS 10 shown in FIG. 1.) Photoresist 31 is provided so as to cover the region corresponding to the specific region 2a with 14 as the center. Then, using this photoresist 31 as a mask, phosphorus 21 as an N-type impurity is ion-implanted to about 1 × 10 13 atoms / cm 2 into the surface portion of the P-type silicon substrate 1 corresponding to the opening of the photoresist 31. . At this time, the region corresponding to the specific region 2a in the P-type silicon substrate 1 is still P-type.

次に、フォトレジスト31を除去したのち、図2Dに示すように、熱処理としての1200℃、600分間のドライブイン処理を行う。これにより、Nウェル拡散領域2のうちの主領域2b,2cを形成すると共に、主領域2b,2cからリンを合流するように横方向拡散させることによって、Nウェル拡散領域2のうちの特定領域2aを形成する。このようにした場合、特定領域2a、すなわちロコスエッジ14を中心としたリンをイオン注入していない領域2aは一応N型になってはいるが、リンが直接イオン注入された主領域2b,2cの不純物濃度(図2D中にNで示す。)に比べて、不純物濃度が低くなっている(図2D中にN−−で示す。)。特に、ロコスエッジ14付近はリンが直接イオン注入された主領域2b,2cより最も遠いため、不純物濃度が最も低くなっている。一方、主領域2b,2cの不純物濃度は略均一になる。 Next, after removing the photoresist 31, as shown in FIG. 2D, a drive-in process is performed as a heat treatment at 1200 ° C. for 600 minutes. As a result, the main regions 2b and 2c of the N well diffusion region 2 are formed, and the specific regions of the N well diffusion region 2 are diffused by laterally diffusing phosphorus from the main regions 2b and 2c. 2a is formed. In this case, the specific region 2a, that is, the region 2a in which phosphorus is not ion-implanted around the LOCOS edge 14 is temporarily N-type, but the main regions 2b and 2c into which phosphorus is directly ion-implanted are formed. impurity concentration - than (Figure in 2D N. indicated by), the impurity concentration is lower (- shown in in Figure 2D N.). In particular, the vicinity of the LOCOS edge 14 is farthest from the main regions 2b and 2c into which phosphorus is directly ion-implanted, so that the impurity concentration is the lowest. On the other hand, the impurity concentrations in the main regions 2b and 2c are substantially uniform.

次に、図2Eに示すように、Nウェル拡散領域2の主領域2bに、公知の手法により、ボロンを約3×1013atoms/cm程度イオン注入して、チャネル領域となるP型ボディ拡散領域3を形成する。 Next, as shown in FIG. 2E, about 3 × 10 13 atoms / cm 2 of boron is ion-implanted into the main region 2b of the N-well diffusion region 2 by a known method to form a P-type body serving as a channel region. A diffusion region 3 is formed.

その後、ゲート酸化膜4の一部、すなわち、図2Eにおいて、Pボディ拡散領域3と第1境界位置15との間に定められた第3境界位置13よりも左側に相当する部分をエッチングにより一旦除去し、再酸化を行って、膜厚25nmの第1ゲート酸化膜4bを形成する。このとき、ゲート酸化膜4のうち第3境界位置13よりも右側の部分は第2ゲート酸化膜4aとして残す。なお、スイッチングレギュレータ用集積回路を作製する場合のように、この横型二重拡散型電界効果トランジスタと、高耐圧ゲートMOSトランジスタと、低耐圧ゲートMOSトランジスタとを共通のP型シリコン基板1に形成する場合は、この第1ゲート酸化膜4bの形成と同時に、P型シリコン基板1上に並行して形成される図示しない低耐圧ゲートMOSトランジスタのゲート酸化膜を同じ厚さ25nmに形成する。   Thereafter, a part of the gate oxide film 4, that is, a portion corresponding to the left side of the third boundary position 13 defined between the P body diffusion region 3 and the first boundary position 15 in FIG. 2E is once etched. Removal and re-oxidation are performed to form a first gate oxide film 4b having a thickness of 25 nm. At this time, a portion of the gate oxide film 4 on the right side of the third boundary position 13 is left as the second gate oxide film 4a. The lateral double diffusion field effect transistor, the high breakdown voltage gate MOS transistor, and the low breakdown voltage gate MOS transistor are formed on a common P-type silicon substrate 1 as in the case of manufacturing an integrated circuit for a switching regulator. In this case, simultaneously with the formation of the first gate oxide film 4b, a gate oxide film of a low breakdown voltage gate MOS transistor (not shown) formed in parallel on the P-type silicon substrate 1 is formed to the same thickness of 25 nm.

次に、この上全域にポリシリコンを形成し、図2Fに示すように、このポリシリコンをパターン加工してゲート電極5とする。このとき、ゲート電極5は、Pボディ拡散領域3からNウェル拡散領域2内のロコス10までまたがる位置に形成する。動作時には、P型ボディ拡散領域3のうちゲート電極5が重なっている部分がチャネルとなる。   Next, polysilicon is formed on the entire upper surface, and the polysilicon is patterned to form the gate electrode 5 as shown in FIG. 2F. At this time, the gate electrode 5 is formed at a position extending from the P body diffusion region 3 to the LOCOS 10 in the N well diffusion region 2. During operation, a portion of the P-type body diffusion region 3 where the gate electrode 5 overlaps becomes a channel.

次に、図1に示すように、ゲート電極5およびロコス10をマスクとして砒素を約6×1015atoms/cm程度、イオン注入する。これにより、Pボディ拡散領域3の表面に、ゲート電極5に対して自己整合的にNソース拡散領域6を形成すると共に、Nウェル拡散領域2の主領域2cの表面に、ロコス10に対して自己整合的にNドレイン拡散領域7を形成する。 Next, as shown in FIG. 1, arsenic is ion-implanted at about 6 × 10 15 atoms / cm 2 using the gate electrode 5 and the LOCOS 10 as a mask. Thus, N + source diffusion region 6 is formed on the surface of P body diffusion region 3 in a self-aligned manner with respect to gate electrode 5, and on the surface of main region 2 c of N well diffusion region 2 with respect to LOCOS 10. Thus, the N + drain diffusion region 7 is formed in a self-aligning manner.

最後に、P型ボディ拡散領域3のバックゲートを取るために、ソース拡散領域6に沿った位置にPバックゲート拡散領域8を形成し、ソース拡散領域6とPバックゲート拡散領域8とを図示しない配線にて短絡する。 Finally, in order to take the back gate of the P-type body diffusion region 3, a P + back gate diffusion region 8 is formed at a position along the source diffusion region 6, and the source diffusion region 6, the P + back gate diffusion region 8, Is short-circuited by wiring not shown.

このようにして、図1の横型二重拡散MOSトランジスタが作製される。   In this way, the lateral double diffusion MOS transistor of FIG. 1 is manufactured.

このようにして作製された横型二重拡散型MOSトランジスタでは、Pボディ拡散領域3とNドレイン拡散領域7との間で上記ドレイン拡散領域7に沿った領域にロコス10を形成しているので、動作時に、Pボディ拡散領域3から拡がる空乏層がドレイン拡散領域7へ到達しにくくする効果に加えて、ゲート電極5のドレイン拡散領域側エッジでのゲート酸化膜破壊を防止する効果が得られる。しかも、Nウェル拡散領域2のうち、主領域2b,2cの不純物濃度に比して特定領域2aの不純物濃度が低いので、上記特定領域2a、つまりロコスエッジ14における電界の集中が防止されて、耐圧は低下しない。しかも、この発明では、Pボディ拡散領域3とロコス10との間のドリフトドレイン領域の全域にわたって不純物濃度を低くしているのではなく、上記特定領域2aの不純物濃度を低くしているだけであるため、オン抵抗の増加も最小限に抑えられ、特許文献1(特開平10−256534号公報)に記載の従来例に比してオン抵抗を低くできる。 In the lateral double diffused MOS transistor thus fabricated, the LOCOS 10 is formed in a region along the drain diffusion region 7 between the P body diffusion region 3 and the N + drain diffusion region 7. In addition to the effect of preventing the depletion layer extending from the P body diffusion region 3 from reaching the drain diffusion region 7 during operation, the gate oxide film can be prevented from being destroyed at the drain diffusion region side edge of the gate electrode 5. . In addition, since the impurity concentration of the specific region 2a is lower than the impurity concentration of the main regions 2b and 2c in the N well diffusion region 2, the concentration of the electric field in the specific region 2a, that is, the LOCOS edge 14 is prevented. Will not drop. In addition, in the present invention, the impurity concentration is not lowered over the entire drift drain region between the P body diffusion region 3 and the LOCOS 10, but only the impurity concentration in the specific region 2a is lowered. Therefore, an increase in on-resistance can be suppressed to a minimum, and the on-resistance can be lowered as compared with the conventional example described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-256534).

また、Pボディ拡散領域3のうちゲート電極5の直下の表面部分(チャネル領域)は、膜厚が薄い第1ゲート絶縁膜4bで覆われているので、相互コンダクタンス(Gm)が大きくなって、さらにオン抵抗を低くできる。なお、仮に、チャネル領域が、膜厚が厚い第2ゲート絶縁膜4aで覆われていれば、相互コンダクタンス(Gm)が小さくなって、オン抵抗が高くなってしまう。   Further, since the surface portion (channel region) immediately below the gate electrode 5 in the P body diffusion region 3 is covered with the first gate insulating film 4b having a small film thickness, the mutual conductance (Gm) is increased. Furthermore, the on-resistance can be lowered. If the channel region is covered with the thick second gate insulating film 4a, the mutual conductance (Gm) decreases and the on-resistance increases.

また、第1ゲート絶縁膜4bと第2ゲート絶縁膜4aとを区切る第3の境界位置13は、Pボディ拡散領域3と第1境界位置15との間に定められている。このことは、ドリフト領域内で、第1ゲート酸化膜4bの直下の領域は必ず主領域2bが占めていること(言い換えれば、第1ゲート酸化膜4bの直下の領域内に特定領域2aがはみ出していないこと)を意味する。これは、この横型二重拡散型MOSトランジスタのオン抵抗をできる限り低くするためである。すなわち、ゲート電極5に印加される正電圧を高くしていくと、Pボディ拡散領域3のうちゲート電極5の直下の表面部分(チャネル領域)がN型反転し、さらに、もともとN型である主領域2bの表面のN型キャリア密度よりもN型キャリア密度が濃くなっていく。その程度は、ゲート酸化膜の膜厚に依存する。ゲート酸化膜の厚さが薄いほど、低いゲート電圧でN型反転が起こり、よりN型キャリア密度が濃くなっていく。したがって、第1ゲート酸化膜4bの直下の領域のN型キャリア密度が第2ゲート酸化膜4aの直下のN型キャリア密度よりも濃くなる。ここで、ドリフト領域内で、第1ゲート酸化膜4bの直下の領域は必ず主領域2bが占めていることにより、第1ゲート酸化膜4bの直下の領域のN型キャリア密度をさらに高めることができる。仮に、第1ゲート酸化膜4bの直下の領域内に特定領域2aがはみ出していれば、つまり、第1ゲート酸化膜4bの直下の領域の不純物濃度が部分的に低ければ、オン時にせっかくN型反転しても、オン抵抗に関して不利になる。   A third boundary position 13 that divides the first gate insulating film 4 b and the second gate insulating film 4 a is defined between the P body diffusion region 3 and the first boundary position 15. This is because the main region 2b always occupies the region immediately below the first gate oxide film 4b in the drift region (in other words, the specific region 2a protrudes into the region immediately below the first gate oxide film 4b. Means not). This is to make the on-resistance of the lateral double diffusion MOS transistor as low as possible. That is, when the positive voltage applied to the gate electrode 5 is increased, the surface portion (channel region) immediately below the gate electrode 5 in the P body diffusion region 3 is N-type inverted and is originally N-type. The N-type carrier density becomes higher than the N-type carrier density on the surface of the main region 2b. The degree depends on the thickness of the gate oxide film. As the gate oxide film is thinner, N-type inversion occurs at a lower gate voltage, and the N-type carrier density increases. Therefore, the N-type carrier density in the region immediately below the first gate oxide film 4b is higher than the N-type carrier density immediately below the second gate oxide film 4a. Here, in the drift region, the region immediately below the first gate oxide film 4b is always occupied by the main region 2b, so that the N-type carrier density in the region immediately below the first gate oxide film 4b can be further increased. it can. If the specific region 2a protrudes into the region immediately below the first gate oxide film 4b, that is, if the impurity concentration in the region immediately below the first gate oxide film 4b is partially low, the N-type is already turned on. Even if it reverses, it becomes disadvantageous regarding on-resistance.

また、主領域2bの不純物濃度は、既述のように略均一になっているので、さらにオン抵抗を低くできる。   Further, since the impurity concentration of the main region 2b is substantially uniform as described above, the on-resistance can be further reduced.

このように、この発明によれば、高耐圧で、かつ低オン抵抗特性をもつ横型二重拡散型MOSトランジスタが実現される。   Thus, according to the present invention, a lateral double diffusion MOS transistor having a high breakdown voltage and a low on-resistance characteristic is realized.

また、スイッチングレギュレータ用集積回路を作製する場合のように、この横型二重拡散型電界効果トランジスタと、第1の種類としての高耐圧ゲートMOSトランジスタと、第2の種類としての低耐圧ゲートMOSトランジスタとをP型シリコン基板1に形成する場合は、上述の製造方法により、それらの3種類のトランジスタを共通のP型シリコン基板1上に混載した集積回路が得られる。既述のように、上記横型二重拡散型電界効果トランジスタの第1ゲート絶縁膜4bを低耐圧電界効果トランジスタのゲート絶縁膜と同時に形成でき、また、上記横型二重拡散型電界効果トランジスタの第2ゲート絶縁膜4aを高耐圧電界効果トランジスタのゲート絶縁膜と同時に形成できる。したがって、製造工程を削減でき、製造コストを低減できる。   Further, as in the case of manufacturing an integrated circuit for a switching regulator, this lateral double diffusion field effect transistor, a high breakdown voltage gate MOS transistor as a first type, and a low breakdown voltage gate MOS transistor as a second type Are formed on the P-type silicon substrate 1, an integrated circuit in which these three types of transistors are mixedly mounted on the common P-type silicon substrate 1 can be obtained by the above-described manufacturing method. As described above, the first gate insulating film 4b of the lateral double diffusion field effect transistor can be formed simultaneously with the gate insulating film of the low breakdown voltage field effect transistor. The two-gate insulating film 4a can be formed simultaneously with the gate insulating film of the high breakdown voltage field effect transistor. Therefore, the manufacturing process can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.

(第2の実施形態)
上記横型二重拡散型MOSトランジスタは、別の製造方法によっても作製される。
(Second Embodiment)
The lateral double-diffused MOS transistor is manufactured by another manufacturing method.

この製造方法では、図2Cに示したフォトレジスト31からなるマスクに代えて、図3に示すように、ゲート絶縁膜とロコスとをマスクにしてイオン注入を行う点が異なっている。   This manufacturing method is different in that ion implantation is performed using a gate insulating film and LOCOS as a mask, as shown in FIG. 3, instead of the mask made of the photoresist 31 shown in FIG. 2C.

具体的には、図2Bに示すようにロコス10以外の領域にゲート酸化膜4を形成した後、図3に示すように、Pボディ拡散領域3と第1境界位置15との間に定められた第3境界位置13よりも左側に相当する部分と、ロコス10よりも右側に相当する部分とをエッチングにより一旦除去し、再酸化を行って、膜厚25nmの第1ゲート酸化膜4b、第3ゲート絶縁膜4cをそれぞれ形成する。このとき、ゲート酸化膜4のうち第3境界位置13からロコス10までの部分は第2ゲート酸化膜4aとして残す。   Specifically, after forming the gate oxide film 4 in a region other than the LOCOS 10 as shown in FIG. 2B, it is defined between the P body diffusion region 3 and the first boundary position 15 as shown in FIG. The portion corresponding to the left side of the third boundary position 13 and the portion corresponding to the right side of the LOCOS 10 are temporarily removed by etching, and re-oxidation is performed, so that the first gate oxide film 4b having the film thickness of 25 nm, the first Three gate insulating films 4c are formed. At this time, a portion of the gate oxide film 4 from the third boundary position 13 to the location 10 is left as the second gate oxide film 4a.

次に、ロコス10および第2ゲート絶縁膜4aをマスクとして、P型シリコン基板1の表面のうち第1ゲート絶縁膜4bおよび第3ゲート絶縁膜4cの直下に相当する領域に第1導電型の不純物としてのリン21をイオン注入する。   Next, using the LOCOS 10 and the second gate insulating film 4a as a mask, the region of the surface of the P-type silicon substrate 1 corresponding to the region immediately below the first gate insulating film 4b and the third gate insulating film 4c has the first conductivity type. Phosphorus 21 as an impurity is ion-implanted.

ここで、イオン注入のエネルギを、このイオン注入の飛程をRp、その飛程の分散をΔRp、第2のゲート酸化膜4aの膜厚をToxとしたとき、
Rp + ΔRp < Tox …(1)
なる関係を満たすように設定する。この設定により、第2のゲート酸化膜4aによってリン21が確実にマスクされる。つまり、イオン種(この例ではリン)がほとんどシリコン半導体層内に注入されないことを意味する。したがって、この段階で既述の特定領域2aをP型のままに確実に残すことができ、横型二重拡散型MOSトランジスタを確実に製造できる。
Here, when the ion implantation energy is Rp, the range of the ion implantation is ΔRp, and the thickness of the second gate oxide film 4a is Tox.
Rp + ΔRp <Tox (1)
To satisfy the relationship. With this setting, the phosphorus 21 is reliably masked by the second gate oxide film 4a. That is, it means that almost no ion species (phosphorus in this example) are implanted into the silicon semiconductor layer. Therefore, at this stage, the above-described specific region 2a can be reliably left in the P-type, and the lateral double-diffused MOS transistor can be reliably manufactured.

この後、第1の実施形態で述べたのと同様に、熱処理としての1200℃、600分間のドライブイン処理を行う。これにより、Nウェル拡散領域2のうちの主領域2b,2cを形成すると共に、主領域2b,2cからリンを合流するように横方向拡散させることによって、Nウェル拡散領域2のうちの特定領域2aを形成する。   Thereafter, as described in the first embodiment, a drive-in process is performed as a heat treatment at 1200 ° C. for 600 minutes. As a result, the main regions 2b and 2c of the N well diffusion region 2 are formed, and the specific regions of the N well diffusion region 2 are diffused by laterally diffusing phosphorus from the main regions 2b and 2c. 2a is formed.

この製造方法では、先の製造方法に比して、特定領域2aに相当する領域をフォトレジストで覆う工程を有しないので、製造プロセスが簡素化される。したがって、工程削減による工数および製造コストの低減が可能となる。   In this manufacturing method, as compared with the previous manufacturing method, there is no step of covering the region corresponding to the specific region 2a with the photoresist, so that the manufacturing process is simplified. Therefore, it is possible to reduce man-hours and manufacturing costs by reducing processes.

また、第2のゲート酸化膜4aおよびロコス10に対して、主領域2b,2cおよび特定領域2aを自己整合的に精度良く形成できる。したがって、横型二重拡散型MOSトランジスタを確実に低オン抵抗化できる。   In addition, the main regions 2b and 2c and the specific region 2a can be accurately formed in a self-aligned manner with respect to the second gate oxide film 4a and the LOCOS 10. Therefore, it is possible to reliably reduce the on-resistance of the lateral double diffused MOS transistor.

なお、上の例では、第2導電型の半導体層は、P型シリコン基板1であるものとしたが、これに限られるものではない。第2導電型の半導体層は、例えば半導体基板の表面に形成されたP型エピタキシャル層であってもよい。   In the above example, the second conductivity type semiconductor layer is the P-type silicon substrate 1, but is not limited thereto. The second conductivity type semiconductor layer may be, for example, a P-type epitaxial layer formed on the surface of a semiconductor substrate.

また、上記横型二重拡散型MOSトランジスタの各領域の導電型を逆にしても、高耐圧で、低オン抵抗という効果は同様に得られる。   Even if the conductivity type of each region of the lateral double diffusion MOS transistor is reversed, the effect of high breakdown voltage and low on-resistance can be obtained in the same manner.

また、上述の各実施形態では、半導体基板としてシリコン基板、不純物として砒素、リンを用いたが、これに限られるものではなく、半導体製造に用いられている様々な材料を使用できる。また、この発明は、化合物半導体を用いた横型二重拡散型MOSトランジスタにも広く適用できる。   In each of the above embodiments, a silicon substrate is used as a semiconductor substrate and arsenic and phosphorus are used as impurities. However, the present invention is not limited to this, and various materials used in semiconductor manufacturing can be used. The present invention can also be widely applied to a lateral double diffusion MOS transistor using a compound semiconductor.

本発明の一実施形態である横型二重拡散型MOSトランジスタを示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a lateral double diffusion MOS transistor according to an embodiment of the present invention. 上記横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法を説明する工程断面図である。It is process sectional drawing explaining the manufacturing method of the said horizontal double diffused MOS transistor. 上記横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法を説明する工程断面図である。It is process sectional drawing explaining the manufacturing method of the said horizontal double diffused MOS transistor. 上記横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法を説明する工程断面図である。It is process sectional drawing explaining the manufacturing method of the said horizontal double diffused MOS transistor. 上記横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法を説明する工程断面図である。It is process sectional drawing explaining the manufacturing method of the said horizontal double diffused MOS transistor. 上記横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法を説明する工程断面図である。It is process sectional drawing explaining the manufacturing method of the said horizontal double diffused MOS transistor. 上記横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法を説明する工程断面図である。It is process sectional drawing explaining the manufacturing method of the said horizontal double diffused MOS transistor. 上記製造方法とは別の製造方法を説明する工程断面図である。It is process sectional drawing explaining the manufacturing method different from the said manufacturing method. 従来の一般的な横型二重拡散型MOSトランジスタを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional common horizontal type | mold double diffused MOS transistor. ドレイン領域に沿ってロコスを有する横型二重拡散型MOSトランジスタを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the horizontal double diffused MOS transistor which has LOCOS along a drain region. ボディ拡散層とロコスとの間のすきま領域の全域にわたって表面部分のN型不純物濃度が低く設定されている従来の横型二重拡散型MOSトランジスタを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional horizontal type | mold double diffused MOS transistor by which the N type impurity density | concentration of the surface part is set low over the whole clearance gap area | region between a body diffused layer and LOCOS.

符号の説明Explanation of symbols

1 P型シリコン基板
2 N型ウェル拡散領域
2a 特定領域
2b,2c 主領域
3 Pボディ拡散領域
4 ゲート酸化膜
4a 第1ゲート酸化膜
4b 第2ゲート酸化膜
4c 第3ゲート酸化膜
5 ゲート電極
6 Nソース拡散領域
7 Nドレイン拡散領域
8 Pバックゲート拡散領域
1 P-type silicon substrate 2 N-type well diffusion region 2a Specific region 2b, 2c Main region 3 P body diffusion region 4 Gate oxide film 4a First gate oxide film 4b Second gate oxide film 4c Third gate oxide film 5 Gate electrode 6 N + source diffusion region 7 N + drain diffusion region 8 P + back gate diffusion region

Claims (9)

第2導電型の半導体層と、
上記第2導電型の半導体層上に設けられた第1導電型の素子領域と、
上記素子領域内の表面に形成された第2導電型のボディ拡散領域と、
上記ボディ拡散領域上からこの拡散領域の外側の上記素子領域上まで覆う領域に、ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
上記ゲート電極の両側に相当する上記ボディ拡散領域の表面、上記素子領域の表面にそれぞれ形成された第1導電型のソース拡散領域、第1導電型のドレイン拡散領域と、
上記ボディ拡散領域とドレイン拡散領域との間で上記ドレイン拡散領域に沿った領域に形成されたロコスとを備え、
上記素子領域のうち、上記ソース拡散領域とドレイン拡散領域とを結ぶ横方向に関して、上記ボディ拡散領域から上記ボディ拡散領域と上記ロコスとの間に定められた第1境界位置までを占める主領域の不純物濃度に比して、上記第1境界位置から上記ロコスの直下に定められた第2境界位置までを占める特定領域の不純物濃度が低いことを特徴とする横型二重拡散型MOSトランジスタ。
A second conductivity type semiconductor layer;
A first conductivity type element region provided on the second conductivity type semiconductor layer;
A body diffusion region of a second conductivity type formed on the surface in the element region;
A gate electrode formed through a gate insulating film on a region covering from the body diffusion region to the element region outside the diffusion region;
A surface of the body diffusion region corresponding to both sides of the gate electrode, a source diffusion region of a first conductivity type formed on a surface of the element region, a drain diffusion region of a first conductivity type,
Locos formed in a region along the drain diffusion region between the body diffusion region and the drain diffusion region,
Of the element region, a main region that occupies from the body diffusion region to a first boundary position defined between the body diffusion region and the LOCOS in the lateral direction connecting the source diffusion region and the drain diffusion region. A lateral double diffusion MOS transistor characterized in that the impurity concentration in a specific region occupying from the first boundary position to the second boundary position defined immediately below the location is lower than the impurity concentration.
請求項1に記載の横型二重拡散型MOSトランジスタにおいて、
上記ゲート絶縁膜は、上記ソース拡散領域から上記ボディ拡散領域と上記第1境界位置との間に定められた第3境界位置までの領域を覆う第1ゲート絶縁膜と、この第1ゲート絶縁膜よりも膜厚が厚く、上記第3境界位置から上記ロコスまでの領域を覆う第2ゲート絶縁膜とを含み、
上記素子領域の上記主領域のうち、上記ボディ拡散領域から上記第3境界位置までの領域の不純物濃度が少なくとも均一であることを特徴とする横型二重拡散型MOSトランジスタ。
The lateral double-diffused MOS transistor according to claim 1,
The gate insulating film includes a first gate insulating film that covers a region from the source diffusion region to a third boundary position defined between the body diffusion region and the first boundary position, and the first gate insulating film. And a second gate insulating film covering a region from the third boundary position to the location,
A lateral double diffusion MOS transistor, wherein an impurity concentration in a region from the body diffusion region to the third boundary position in the main region of the element region is at least uniform.
請求項2に記載の横型二重拡散型MOSトランジスタにおいて、
上記素子領域の上記主領域の不純物濃度が均一であることを特徴とする横型二重拡散型MOSトランジスタ。
The lateral double-diffused MOS transistor according to claim 2,
A lateral double-diffused MOS transistor characterized in that the impurity concentration of the main region of the element region is uniform.
請求項1に記載の横型二重拡散型MOSトランジスタにおいて、
上記ロコスのボディ拡散領域側エッジは、上記第1境界位置と第2境界位置との間の中央に位置することを特徴とする横型二重拡散型MOSトランジスタ。
The lateral double-diffused MOS transistor according to claim 1,
2. The lateral double diffusion type MOS transistor according to claim 1, wherein the body diffusion region side edge of the LOCOS is located at the center between the first boundary position and the second boundary position.
同一の半導体基板上に、請求項1に記載の横型二重拡散型電界効果トランジスタと、ゲート絶縁膜の膜厚がそれぞれ実質的に一定で、互いに異なるドレイン耐圧を有する第1および第2の種類の電界効果トランジスタとを少なくとも備え、
上記横型二重拡散型電界効果トランジスタの上記第1ゲート絶縁膜の膜厚は、或るドレイン耐圧を有する第1の種類の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚と実質的に同じであり、
上記横型二重拡散型電界効果トランジスタの上記第2ゲート絶縁膜の膜厚は、上記ドレイン耐圧よりも高いドレイン耐圧を有する第2の種類の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚と実質的に同じであることを特徴とする集積回路。
The lateral double-diffused field effect transistor according to claim 1 and the first and second types having substantially the same film thickness and different drain breakdown voltages on the same semiconductor substrate. And at least a field effect transistor,
The film thickness of the first gate insulating film of the lateral double diffusion field effect transistor is substantially the same as the film thickness of the gate insulating film of the first type field effect transistor having a certain drain breakdown voltage,
The film thickness of the second gate insulating film of the lateral double diffusion field effect transistor is substantially equal to the film thickness of the gate insulating film of the second type field effect transistor having a drain breakdown voltage higher than the drain breakdown voltage. An integrated circuit characterized by being the same.
請求項5に記載の集積回路において、
上記集積回路はスイッチングレギュレータ用であることを特徴とする集積回路。
The integrated circuit of claim 5, wherein
The integrated circuit is used for a switching regulator.
請求項1に記載の横型二重拡散型MOSトランジスタを作製する横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法であって、
上記第2導電型の半導体層の表面に上記ロコスを形成する工程と、
フォトリソグラフィを行って、上記第2導電型の半導体層の表面のうち上記特定領域に相当する領域をフォトレジストで覆う工程と、
上記フォトレジストをマスクとして、上記第2導電型の半導体層の表面のうち上記特定領域の両側に相当する領域に第1導電型の不純物をイオン注入して、上記素子領域のうちの少なくとも上記主領域を形成する工程と、
上記フォトレジストを除去したのち熱処理を行って、上記特定領域の両側に相当する領域から上記第1導電型の不純物を合流するように横方向拡散させることによって上記素子領域のうちの上記特定領域を形成する工程と、
上記第1ゲート絶縁膜および上記第2ゲート絶縁膜を含む上記ゲート絶縁膜を形成する工程と、
上記ゲート電極を形成する工程と、
上記ゲート電極および上記ロコスをマスクとして第1導電型の不純物のイオン注入を行って、上記ソース拡散領域、ドレイン拡散領域を形成する工程とを含むことを特徴とする横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法。
A manufacturing method of a lateral double diffusion MOS transistor for manufacturing the lateral double diffusion MOS transistor according to claim 1,
Forming the locos on the surface of the second conductive type semiconductor layer;
Performing photolithography to cover a region corresponding to the specific region of the surface of the semiconductor layer of the second conductivity type with a photoresist;
Using the photoresist as a mask, a first conductivity type impurity is ion-implanted into regions corresponding to both sides of the specific region in the surface of the second conductivity type semiconductor layer, and at least the main region in the element region. Forming a region;
After removing the photoresist, heat treatment is performed, and the specific region of the element region is diffused in a lateral direction so as to merge the impurities of the first conductivity type from regions corresponding to both sides of the specific region. Forming, and
Forming the gate insulating film including the first gate insulating film and the second gate insulating film;
Forming the gate electrode;
A step of forming a source diffusion region and a drain diffusion region by performing ion implantation of a first conductivity type impurity using the gate electrode and the LOCOS as a mask. Production method.
請求項1に記載の横型二重拡散型MOSトランジスタを作製する横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法であって、
上記第2導電型の半導体層の表面に上記ロコスを形成する工程と、
上記第1ゲート絶縁膜と上記第2ゲート絶縁膜とに加えて、上記ロコスの外側に上記第1ゲート絶縁膜と同じ厚みを有する第3ゲート絶縁膜を含むように上記ゲート絶縁膜を形成する工程と、
上記ロコスおよび上記第2ゲート絶縁膜をマスクとして、上記第2導電型の半導体層の表面のうち上記第1ゲート絶縁膜および上記第3ゲート絶縁膜の直下に相当する領域に第1導電型の不純物をイオン注入して、上記素子領域のうちの少なくとも上記主領域を形成する工程と、
熱処理を行って、上記第1ゲート絶縁膜および上記第3ゲート絶縁膜の直下に相当する領域から上記第1導電型の不純物を合流するように横方向拡散させることによって上記素子領域のうちの上記特定領域を形成する工程と、
上記ゲート電極を形成する工程と、
上記ゲート電極および上記ロコスをマスクとして第1導電型の不純物のイオン注入を行って、上記ソース拡散領域、ドレイン拡散領域を形成する工程とを含むことを特徴とする横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法。
A manufacturing method of a lateral double diffusion MOS transistor for manufacturing the lateral double diffusion MOS transistor according to claim 1,
Forming the locos on the surface of the second conductive type semiconductor layer;
In addition to the first gate insulating film and the second gate insulating film, the gate insulating film is formed so as to include a third gate insulating film having the same thickness as the first gate insulating film outside the LOCOS. Process,
Using the LOCOS and the second gate insulating film as a mask, a region of the first conductivity type is formed in a region of the surface of the second conductivity type semiconductor layer corresponding to the region immediately below the first gate insulating film and the third gate insulating film. A step of ion-implanting impurities to form at least the main region of the element region;
By performing a heat treatment and laterally diffusing the impurities of the first conductivity type so as to merge from the region corresponding to the region immediately below the first gate insulating film and the third gate insulating film, the element in the element region Forming a specific region;
Forming the gate electrode;
A step of forming a source diffusion region and a drain diffusion region by performing ion implantation of a first conductivity type impurity using the gate electrode and the LOCOS as a mask. Production method.
請求項8に記載の横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法において、
上記主領域を形成するためのイオン注入のエネルギを、このイオン注入の飛程をRp、その飛程の分散をΔRp、上記第2のゲート酸化膜の膜厚をToxとしたとき、
Rp + ΔRp < Tox
なる関係を満たすように設定することを特徴とする横型二重拡散型MOSトランジスタの製造方法。
In the manufacturing method of the horizontal double diffused MOS transistor according to claim 8,
When the ion implantation energy for forming the main region is Rp, the ion implantation range is Rp, the dispersion of the range is ΔRp, and the thickness of the second gate oxide film is Tox.
Rp + ΔRp <Tox
A method of manufacturing a lateral double-diffused MOS transistor, characterized in that it is set so as to satisfy the following relationship:
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