半导体装置的制造方法及半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种在同一衬底上高效率地形成高压晶体管与低压晶体管，同时又可以减小对各晶体管特性损坏的技术。首先，形成绝缘膜。高压晶体管的漏极－源极形成区上的绝缘膜比低压晶体管的漏极－源极形成区上的绝缘膜厚。随后，在绝缘膜上形成栅极。接着，在低压晶体管的栅极侧面形成侧壁，在各晶体管的漏极－源极形成区的绝缘膜处形成开口部分。在高压晶体管的漏极－源极形成区上的较厚的绝缘膜处形成开口部分时，采用的蚀刻不使低压晶体管的栅极侧面形成的侧壁的宽度变小。然后，通过开口部分导入杂质元素，形成各晶体管的漏极－源极区。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在同一衬底上形成高压晶体管和低压晶体管的技术。
技术介绍
在用于驱动摄像装置、液晶显示装置(LCD)、以及印刷磁头等的驱动装置中，都具有驱动部分和控制驱动部分的逻辑电路部分。通常，驱动部分包括漏极-源极间耐压(也可简称为“漏极耐压”) 能力较强的高压晶体管，而控制部分包括耐压能力较低的低压晶体管。例如，高压晶体管在10伏左右或以上的电源电压下工作，而低压晶体管在5伏左右或以下的电源电压下工作。对于上述类型的驱动装置，理想的情况是将高压晶体管和低压晶体管在同一衬底上形成。现有的做法是，为了高效率地在同一衬底上形成耐压能力不同的晶体管，将制造各晶体管的部分工艺通用化。在这种情况下，经常会使至少一种晶体管的特性受到损害。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种高效率地将高压晶体管和低压晶体管在同一衬底上形成，同时又可以减小对各晶体管特性损坏的技术和方法。本专利技术制造半导体装置的方法至少部分实现了上述目的和其他相关目的。在半导体装置中，漏极-源极间耐压不同的绝缘栅极型高压晶体管与低压晶体管处于同一半导体衬底，每个晶体管形成于该衬底的一个元件形成区，每个元件形成区包括一个源极形成区和一个漏极形成区。该半导体装置的制造方法包括以下步骤(a)在该各元件形成区内，形成包括作为栅极绝缘膜区域的绝缘膜，在高压晶体管的漏极-源极区上形成的绝缘膜比在低压晶体管的漏极-源极区上形成的绝缘膜厚；(b)在各晶体管的栅极绝缘膜上形成栅极；(c)至少在低压晶体管的栅极侧面形成侧壁，通过蚀刻，在各晶体管的漏极-源极形成区的绝缘膜处预留开口部分，在高压晶体管的漏极-源极形成区上的较厚的绝缘膜处预留开口部分时，采用的蚀刻不使低压晶体管的栅极侧面形成的侧壁的宽度变小；以及(d)借助绝缘膜处预留的开口部分，通过向各晶体管的漏极-源极形成区内注入杂质元素，形成各晶体管的漏极-源极区。此种方法在高压晶体管的漏极-源极形成区上的较厚的绝缘膜处预留开口部分时，采用的蚀刻不使低压晶体管的栅极侧面形成的侧壁的宽度变小。因此，可以使低压晶体管的漏极-源极区之间的距离保持较高的精度，由此可以减小漏极-源极间耐压(漏极耐压)能力的损坏。即通过采用此方法，既能高效地将高压晶体管和低压晶体管同时在同一衬底上形成，又能够减少对各晶体管特性的损坏。在优选实施例中，步骤(c)可包括(c1)至少在低压晶体管的元件形成区，利用与绝缘膜不同的绝缘材料形成材料膜；(c2)对绝缘膜不进行蚀刻，通过有选择地对材料膜进行蚀刻，至少在低压晶体管栅极的侧面形成侧壁；以及(c3)对材料膜不进行蚀刻，通过有选择地对绝缘膜实行蚀刻，在各晶体管的漏极-源极形成区上的绝缘膜处形成开口部分。这样，由于能够有选择地对材料膜与绝缘膜进行蚀刻，从而对高压晶体管的漏极-源极形成区的绝缘膜进行蚀刻时，不会使低压晶体管的栅极侧面形成的侧壁宽度变小。在上述方法中该半导体衬底为硅衬底；该绝缘膜为氧化硅膜；材料膜为氮化硅膜。在上述方法中，优选的是在步骤(b)包括用多晶硅形成各晶体管的栅极的步骤；在步骤(c)包括，在侧壁形成前，在由多晶硅形成的栅极侧面形成氧化硅膜的步骤；以及在步骤(d)包括在栅极中注入杂质元素的步骤。这样，晶体管的栅极可不用金属材料，而使用加入了杂质元素的多晶硅形成。另外，利用上述方法，可在多晶硅形成的栅极与氮化硅形成的侧壁之间形成氧化硅膜。由于插入了氧化硅膜，可使形成氮化硅膜产生的应力得到缓和，其结果是可能减少膜脱落及裂缝的发生。在另一优选实施例中，步骤(c)可包括(c1)至少在低耐压晶体管的元件形成区，利用与绝缘膜相同的材料形成材料膜；(c2)通过对材料膜进行蚀刻，至少在低压晶体管的栅极的侧面形成侧壁；继续蚀刻，在低压晶体管的漏极-源极形成区上的比较薄的绝缘膜处形成开口部分；(c3)形成保护低压晶体管的元件形成区的抗蚀膜；以及(c4)通过进一步蚀刻绝缘膜，在高压晶体管的漏极-源极形成区残存的比较厚的绝缘膜处形成开口部分。这样，在高压晶体管的漏极-源极形成区残存的比较厚的绝缘膜处形成开口部分时，由于低压晶体管的栅极侧面形成的侧壁没有被蚀刻，因此对高压晶体管的漏极-源极形成区的绝缘膜进行蚀刻时，不会使该侧壁宽度变小。上述方法中，该半导体衬底为硅衬底；该绝缘膜及该材料膜也可以为氧化硅膜。另外，上述方法中，优选的是该半导体衬底为硅衬底；该绝缘膜为硅氧化膜；步骤(b)包括用多晶硅形成各晶体管的栅极；以及步骤(d)包括在栅极中注入杂质元素的步骤。这样，晶体管的栅极可不用金属材料，而由加入了杂质元素的多晶硅形成。上述方法中，步骤(b)可包括在栅极绝缘膜上的中间部分形成高压晶体管的栅极的步骤；步骤(d)可包括以下步骤至少在高压晶体管的栅极绝缘膜的周边部分形成抗蚀膜；以及通过离子注入向各晶体管的漏极-源极区内注入杂质元素。在高压晶体管的栅极-源极形成区的比较厚的绝缘膜处形成开口部分时，高压晶体管的栅极绝缘膜的周边部分会变得比较薄。高压晶体管的栅极绝缘膜的周边部分变薄后，杂质有时会注入栅极绝缘膜的周边部分的下层区域。这时，漏极-源极区之间的距离变小，导致漏极耐压能力降低。但是，如果使用上述方法，可以抑制杂质注入高压晶体管的栅极绝缘膜下层区域，从而可以减小对漏极耐压能力的损坏。上述方法中，步骤(b)可包括在栅极绝缘膜上的中间部分形成高压晶体管的栅极的步骤；上述方法还可包括以下步骤(e)至少在高压晶体管的栅极绝缘膜的中间部分上形成保护膜；以及(f)至少在各晶体管的漏极-源极区形成金属层，使漏极-源极区的表层与金属层化合，以形成用于连接金属配线的接触层。在高压晶体管的漏极-源极形成区的比较厚的绝缘膜处形成开口部分时，高压晶体管的栅极绝缘膜的周边部分会变得比较薄。高压晶体管的栅极绝缘膜的周边部分变薄后，在栅极绝缘膜的周边部分的下层区域会与金属层化合。这时，漏极区接触层与源极区的接触层间的距离变小，导致漏极耐压能力降低。但是，如果使用上述方法，可以抑制高压晶体管的栅极绝缘膜下层区域和金属层的化合，从而能够减小漏极耐压能力的降低。上述方法中，该半导体衬底为硅衬底，该绝缘膜为氧化硅膜，步骤(b)可包括用多晶硅形成各晶体管的栅极的步骤；步骤(d)可包括在栅极中注入杂质元素的步骤；步骤(f)可包括在各晶体管的栅极上形成金属层，使栅极的表层与金属层化合，从而形成接触层的步骤。如上所述，用多晶硅构成栅极时，最好是在栅极的表层形成接触层。另外，硅与金属的化合物称为硅化物。本专利技术还致力于形成一种半导体装置，其中包括半导体衬底；以及在半导体衬底上形成的漏极-源极间耐压能力不同的绝缘栅极型高压晶体管和低压晶体管。该低压晶体管包括第一栅极绝缘膜；在第一栅极绝缘膜上形成的第一栅极；以及在第一栅极侧面形成的、用与第一栅极绝缘膜不同的绝缘材料构成的第一侧壁。当使用本专利技术的方法时，将制造出具有如上所述特性的半导体装置。从以下结合附图对优选实施例的详细描述中，本专利技术的上述及其他目的、特征、优点等会变得明显。附图说明图1是半导体装置制造工艺流程示意图；图2是形成元件分割区的半导体衬底的剖面示意图； 图3和图4是形成高压pMOS晶体管的n势阱工艺的剖面示意图；图5和图6是形成高压nMOS晶体管的p势阱工艺的剖面示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置制造方法，其特征为具备所述半导体装置的漏极－源极间耐压能力不同的绝缘栅极型高压晶体管与低压晶体管处于同一半导体衬底，每个晶体管形成于所述衬底的一个元件形成区内，每个元件形成区包括一个源极区和一个漏极区，所述制造方法包括以下步骤： （ａ）在所述的各元件形成区内形成包括作为栅极绝缘膜部分的绝缘膜，所述高压晶体管的漏极－源极区上形成的所述绝缘膜比所述低压晶体管的漏极－源极区上形成的所述绝缘膜厚； （ｂ）在所述各晶体管的所述栅极绝缘膜上形成栅极； （ｃ）至少在所述低压晶体管的所述栅极侧面形成侧壁，通过蚀刻在所述各晶体管的所述漏极－源极形成区上的所述绝缘膜部分形成开口部分，其中，在所述高压晶体管的所述漏极－源极形成区上的较厚的所述绝缘膜处形成开口部分时，所实施的蚀刻不使所述低压晶体管的所述栅极侧面形成的所述侧壁的宽度变小；以及 （ｄ）通过所述绝缘膜处形成的开口部分，向所述各晶体管的所述漏极－源极形成区内导入杂质元素，以形成所述各晶体管的漏极区和源极区。

【技术特征摘要】
JP 2001-10-18 2001-3210621.一种半导体装置制造方法，其特征为具备所述半导体装置的漏极-源极间耐压能力不同的绝缘栅极型高压晶体管与低压晶体管处于同一半导体衬底，每个晶体管形成于所述衬底的一个元件形成区内，每个元件形成区包括一个源极区和一个漏极区，所述制造方法包括以下步骤(a)在所述的各元件形成区内形成包括作为栅极绝缘膜部分的绝缘膜，所述高压晶体管的漏极-源极区上形成的所述绝缘膜比所述低压晶体管的漏极-源极区上形成的所述绝缘膜厚；(b)在所述各晶体管的所述栅极绝缘膜上形成栅极；(c)至少在所述低压晶体管的所述栅极侧面形成侧壁，通过蚀刻在所述各晶体管的所述漏极-源极形成区上的所述绝缘膜部分形成开口部分，其中，在所述高压晶体管的所述漏极-源极形成区上的较厚的所述绝缘膜处形成开口部分时，所实施的蚀刻不使所述低压晶体管的所述栅极侧面形成的所述侧壁的宽度变小；以及(d)通过所述绝缘膜处形成的开口部分，向所述各晶体管的所述漏极-源极形成区内导入杂质元素，以形成所述各晶体管的漏极区和源极区。2.根据权利要求1所述的半导体装置制造方法，其中，所述的步骤(c)包括以下步骤(c1)至少在所述低压晶体管的所述元件形成区，利用与所述绝缘膜不同的绝缘材料形成材料膜；(c2)不对所述绝缘膜进行蚀刻，通过有选择地对材料膜进行蚀刻，以至少在所述低压晶体管的所述栅极的侧面形成所述的侧壁；以及(c3)不对所述材料膜进行蚀刻，通过有选择地对绝缘膜进行蚀刻，以在所述存在于各晶体管的漏极-源极形成区上的所述绝缘膜部分形成开口部分。3.根据权利要求2所述的半导体装置制造方法，其中，所述半导体衬底为硅衬底；所述绝缘膜为氧化硅膜；以及所述材料膜为氮化硅膜。4.根据权利要求3所述的半导体装置制造方法，其中，所述步骤(b)包括利用多晶硅形成所述各晶体管的所述栅极的步骤；所述步骤(c)包括在所述侧壁形成前，在由多晶硅形成的所述栅极侧面形成氧化硅膜的步骤；以及所述步骤(d)包括在所述栅极中导入杂质元素的步骤。5.根据权利要求1所述的半导体装置制造方法，其中，所述步骤(c)包括(c1)至少在所述低压晶体管的所述元件形成区，利用与所述绝缘膜相同的材料形成材料膜；(c2)通过对所述材料膜进行蚀刻，至少在所述低压晶体管的所述栅极的侧面形成所述的侧壁，继续所述的蚀刻，在所述低压晶体管的所述漏极-源极形成区的比较薄的所述绝缘膜处形成开口部分；(c3)形成对所述低压晶体管的所述元件形成区实行保护的抗蚀膜；以及(c4)通过进一步蚀刻所述绝缘膜，在所述高压晶体管的所述漏极-源极形成区上残存的所述比较厚的绝缘膜处形成开口部分。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：神田敦之，芳贺泰，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]