专利名称：半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及其中采用耗尽型金属-氧化物-半导体(MOS )晶体管和增强型MOS晶体管的半导体器件。
背景技术：
近年来，随着技术上的进步以用于减小集成电路(IC)的芯片尺
寸，技术水平已得到提高。在目前技术状况中保持优势的一个方法是创造具有优秀特性的高附加值产品。
上文提及的特性可以是各种类型，并且包括温度特性和灵敏度。
首先IC的温度特性作为例子说明。为了改善IC的温度特性，主要要求存在于IC中的基准电压对温度的稳定性。
对于基准电压生成电路，已经根据制造工艺或IC中的布图考虑
各种类型的电路。最普遍采用的具有便利性的电路中的一个可以是耗
尽型MOS晶体管和增强型MOS晶体管的组合。
关于其中采用耗尽型MOS晶体管和增强型MOS晶体管的基准电压电路，用于通过对电路创造性的方法改善温度特性的许多想法已经在文献中说明(参见，例如，JP 05-289760 A和JP 11-134051 A)
接着，从灵敏度方面来说，在电压调节器的情况下，输出电压相对于输入电压应该是稳定的。在这个情况下，基准电压或其他^^拟电路特性要求是稳定的并且不依赖输入电压而变化。同样在这个情况下，通过对电路创造性的方法，通常尝试抑制基准电压的波动及其类似物。
然而，在上文提及的方法中，对电路创造性的方法本身使电路结构复杂化并且增加IC的面积。目前，IC的成本日益减少，并且IC的
5小型化也是重要问题。因此，由提供用于增加价值的电路导致的IC面积的增加不是可行的。
此外，在现有产品的生产被转移到另一个工厂制造的情况中，当产品显示不同的特性时显著的工作量被强加以用于重做电路设计或布图。
发明内容
鉴于上文，本发明具有通过不是关于电路而是关于器件的创造性
的方法来增强集成电路(IC)的温度特性或模拟特性而不增加IC的
面积的目的。
为了实现上文提及的目的，本发明采用下列方法。
(1 )在包括增强型金属-氧化物-半导体(MOS )晶体管和耗尽型MOS晶体管的半导体器件中，增强型MOS晶体管的阱的浓度不同于耗尽型MOS晶体管的阱的浓度。
(2)在包括基准电压生成电路(包括增强型MOS晶体管和耗尽型MOS晶体管)的半导体器件中，增强型MOS晶体管的阱的浓度不同于耗尽型MOS晶体管的阱的浓度。
(3 )在根据项目(1)和项目(2)的包括增强型MOS晶体管和耗尽型MOS晶体管的半导体器件中，津€尽型MOS晶体管的阱的一部分在浓度方面有变化。
(4 )在才艮据项目(1 )和项目(2 )的包括增强型MOS晶体管和耗尽型MOS晶体管的半导体器件中，增强型MOS晶体管的阱的一部分在浓度方面有变化。
(5 )在才艮据项目(1)和项目(2 )的包括增强型MOS晶体管和耗尽型MOS晶体管的半导体器件中，耗尽型MOS晶体管的阱的一部分和增强型MOS晶体管的阱的一部分各在浓度方面有变化。
(6 )在才艮据项目(1 )和项目(2 )的包括增强型MOS晶体管和耗尽型MOS晶体管的半导体器件中，耗尽型MOS晶体管包括各在阱的全部或一部分中具有不同的浓度的多个耗尽型MOS晶体管以通过例如微调(trimming)来选择该多个耗尽型MOS晶体管的最佳耗尽型MOS晶体管。
(7 )在根据项目(1 )和项目(2 )的包括增强型MOS晶体管和耗尽型MOS晶体管的半导体器件中，增强型MOS晶体管包括各在阱的全部或一部分中具有不同的浓度的多个增强型MOS晶体管以通过例如微调来选择该多个增强型MOS晶体管的最佳增强型MOS晶体管。
(8 )在根据项目(1 )和项目(2 )的包括增强型MOS晶体管和耗尽型MOS晶体管的半导体器件中，耗尽型MOS晶体管包括各在阱的全部或一部分中具有不同的浓度的多个耗尽型MOS晶体管以通过例如微调来选择该多个耗尽型MOS晶体管的最佳耗尽型MOS晶体管，并且增强型MOS晶体管包括各在阱的全部或一部分中具有不同的浓度的多个增强型MOS晶体管以通过例如微调来选择该多个增强型MOS晶体管的最佳增强型MOS晶体管。
根据上文说明的本发明，IC的温度特性或模拟特性可增强而不增加IC的面积。
此外，例如，当现有产品被转移到另一个工厂制造时，如果此产品具有不同的温度特性或不同的模拟特性，IC的温度特性或模拟特性可调整而不需要重做电路设计或布图。
在附图中
图1是示出耗尽型MOS晶体管和增强型MOS晶体管的横截面视图，其是本发明的主要部分；
图2是示出最简单的ED型的基准电压生成电路的图，其中采用耗尽型MOS晶体管和增强型MOS晶体管；
图3A至3H是各示出根据本发明的第一实施例的制造增强型MOS晶体管和耗尽型MOS晶体管的方法的横截面视图4A至4C是各示出根据本发明第二实施例的制造增强型MOS
晶体管和耗尽型MOS晶体管的方法的横截面视图5是示出根据本发明第三实施例的其中耗尽型MOS晶体管的
阱的一部分在浓度方面有变化的情况的横截面视图6是示出根据本发明的第四实施例的其中形成在阱浓度方面变
化的多个增强型MOS晶体管和多个耗尽型MOS晶体管的情况的平面图。
具体实施例方式
物-半导体(MOS)晶体管和增强型MOS晶体管的半导体器件，并 且改变耗尽型MOS晶体管和增强型MOS晶体管的阱的浓度以改善主 电路特性，由此增强半导体器件的特性。 在下文中，说明本发明的原理和实施例。
图1示出根据本发明的耗尽型MOS晶体管和增强型MOS晶体管 的横截面结构。在图1中，标号IOI表示半导体硅衬底，并且阱区103 (其是耗尽型MOS晶体管的低浓度第二导电类型杂质区)和阱区104 (其具有与耗尽型MOS晶体管的阱区103的浓度不同的浓度并且是 增强型MOS晶体管的低浓度第二导电类型杂质区)在硅村底101中 形成。耗尽型MOS晶体管和增强型MOS晶体管分别在阱区103和阱 区104中形成。
耗尽型MOS晶体管和增强型MOS晶体管通过场绝缘膜105与其 他部件电绝缘，并且这些晶体管的栅电极108通过栅极绝缘膜107形 成。沟道区106 (其是低浓度第一导电类型杂质区)在耗尽型MOS 晶体管的栅电极108的下面形成，并且与高浓度第 一导电类型源区109 和高浓度第一导电类型漏区UO接触。
在虚线内的区111指示当施加略高于耗尽型MOS晶体管的阔值电压的栅极偏压时用栅极形成的第二耗尽层。在虚线内的区112指示
由第一导电类型沟道区106、第一导电类型源区109和第一导电类型漏区IIO和第二导电类型阱区103之间的结形成的第一耗尽层。
接着，本发明的原理用当作主电路的例子的基准电压生成电路说明，在该主电路中采用耗尽型MOS晶体管和增强型MOS晶体管。这里，基准电压生成电路作为最简单的增强-耗尽(ED)型说明。
图2是示出 一般的ED型基准电压生成电路200的电路图。ED型基准电压生成电路200的工作原理如下。
首先，与输入电压无关的恒定电流由具有互相连接的栅电极和源电极的耗尽型MOS晶体管生成。然后，生成的恒定电流被使得在以饱和的方式连接的增强型MOS晶体管中流动。因此，在由图2的黑点參指示的部分处的电势上升以最终达到与输入电压无关的恒定电压。
这里，导出基准电压的理论方程。
首先，当耗尽型MOS晶体管的栅极电压、阔值电压和K值分别由VGD、 VTD和KD表示时，由耗尽型MOS晶体管生成的恒定电流ID由下列方程1表示。 膨=:IQD(FGD - FH))2
这里，耗尽型MOS晶体管的栅电极与其的源电极连接，并且VGD等于0V。因此，通过用OV取代方程1的VGD得到下列方程2。 :腦=脂(O麵= M)《隱》2
接着，当增强型MOS晶体管的栅极电压、阈值电压和K值分别由VGE、 VTE和KE表示时，在增强型MOS晶体管中流动的电流IE由下列方程3表示。 花=竭隨-,》2
这里，相同的电流在耗尽型MOS晶体管和增强型MOS晶体管中流动，并且因此方程2等于方程3。然后，建立下列方程4。下列方程5通过变换方程4得到。
<formula>formula see original document page 10</formula>
这里，增强型MOS晶体管以饱和方式连接，并且因此其的栅极电压和漏极电压两者都成为基准电压。因此，由Vref代表的基准电压由下列方程6表示。
<formula>formula see original document page 10</formula>[方程6] V￡
因此，基准电压由增强型MOS晶体管的阈值电压VTE、耗尽型MOS晶体管的阈值电压VTD和增强型MOS晶体管的K值和耗尽型MOS晶体管的K值的比率《KD/KE) 1/2构成。
这里，考虑基准电压的温度特性。
基于上文示出的结果，基准电压的温度特性类似地由VTE、 VTD和《KD/KE)1/2的温度特性确定。
当载流子在栅极绝缘膜的下面的沟道区中感生(induce)并且电流由于沟道区的反转而开始流动时，增强型MOS晶体管的阈值电压VTE对应于栅极电压。在半导体的温度变化的情况下，少数载流子的数量随着热能的变化而变化，其改变杂质原子的有效浓度。有效浓度关于温度的变化依赖于浓度水平而受到不同的影响。因此，当阱的浓度变化时，有效浓度关于沟道区的温度的变化量变化，其结果是引起沟道区中反转的电压的变化量变化。也就是说，VTE的温度特性变化。
当第一导电类型沟道区的一部分被由第一导电类型沟道区和第二导电类型阱区之间的pn结形成的第一耗尽层和被由施加在衬底表面侧上的栅极电压形成的第二耗尽层扼流时，耗尽型MOS晶体管的阈值电压VTD对应于栅极电压，从而切断电连接。
因此，耗尽型MOS晶体管的阈值电压VTD的温度变化受到由第一导电类型沟道区和第二导电类型阱区之间的pn结形成的第一耗尽层的温度变化所影响。为了改变在pn结处的耗尽层的温度特性，可改变p型杂质浓度和n型杂质浓度之间的浓度差。当阱的浓度变化时，由第一导电类型沟道区和第二导电类型阱区之间的pn结形成的第一耗尽层的温度特性变化。因此，用于通过第一耗尽层和第二耗尽层扼流沟道区的一部分的电压变化量变化。也就是说，VTD的温度特性变化。
这样，如在本发明中说明的，关于筹毛尽型MOS晶体管和增强型MOS晶体管两者，当阱的浓度变化时，基准电压生成电路的温度特性或主电路的温度特性变化，而且，半导体器件的温度特性变化。
接着，考虑基准电压或其他模拟电路特性对输入电压的依赖性。
当输入电压升高以增加源极和漏才及之间或栅极和漏极之间的电场时，碰撞离子的产生或沟道长度调制的效应变得显著，产生不能获得优秀的模拟特性的问题。该问题可通过改变阱的浓度以减轻电场集中而改善。如上文说明的，当采用改变阱的浓度的方法时，半导体器件的特性可增强而不增加器件面积。另外，对于半导体器件的制造，在现有半导体器件在另一个工厂制造的情况下，半导体器件的特性可调节到期望的特性而不用在布图或器件面积方面做出强烈变化。
在下文中，参考图3A至3H，用当作例子的n型MOS晶体管说明本发明的第一实施例。
在图3A中，在p型或n型硅衬底101中，通过离子注入与光阻剂102的使用使杂质掺杂进入耗尽型MOS晶体管的p型阱区103。
在图3B中，耗尽型MOS晶体管的p型阱区103用光阻剂102覆盖，并且通过离子注入使杂质掺杂进入增强型MOS晶体管的p型阱区104。
在图3C中，耗尽型MOS晶体管的p型阱区103和增强型MOS晶体管的p型阱区104由于热扩散而延伸。
在图3D中，具有大约100至500nm的膜厚度的场绝缘膜105使用硅的局部氧化(LOCOS)工艺形成。
在图3E中，例如砷等的n型杂质通过离子注入掺杂大约lx10。cm量，以由此形成低浓度n型沟道区106。
在图3F中，具有大约10至100nm膜厚度的硅氧化膜形成作为栅极绝缘膜107。
在图3G中，充当栅电极的多晶硅层108被沉积到大约200至300nm的膜厚度并且被蚀刻。
在图3H中，例如砷等的高浓度n型杂质通过离子注入掺杂，其中形成的栅电极108和形成的场绝缘膜105被用作掩模，以从而形成源区109和漏区110。 一4殳而言，源区109和漏区110的浓度大约在5 x 10"cm-3和1 x 10"cm-3之间。随后，层间绝缘膜(没有示出)被沉积以电连接源区109和漏区110到栅电极108。
图4A至4C示出本发明的第二实施例。
在图4A中，在p型或n型硅衬底101中，杂质通过离子注入掺杂进入待成为耗尽型MOS晶体管或增强型MOS晶体管的p型阱区的区113。
在图4B中，耗尽型MOS晶体管的p型阱区103用光阻剂102覆盖，并且杂质通过离子注入掺杂进入增强型MOS晶体管的p型阱区104。
在图4C中，耗尽型MOS晶体管的p型阱区103和增强型MOS晶体管的p型阱区104由于热扩散而变化。
随后的步骤与上文说明的第 一 实施例的步骤相同。
图5示出本发明的第三实施例。在图5中，阱115在耗尽型MOS晶体管的第二导电类型部的一部分中形成。阱115的浓度与耗尽型MOS晶体管的第二导电类型阱114的浓度不同。在这个情况下，耗尽型MOS晶体管的第二导电类型阱114的浓度可与增强型MOS晶体管的第二导电类型阱104的浓度相同。
图6示出本发明的第四实施例。在温度特性需要准确地调节的情况下，准备有充当半导体器件的主电路并且在阱浓度方面变化的多个
增强型MOS晶体管和多个耗尽型MOS晶体管。最佳的增强型MOS晶体管和最佳的耗尽型MOS晶体管通过例如微调来选择。因此，可制造具有期望的特性的半导体装置。
权利要求
1.一种半导体器件，包括基准电压生成电路，所述基准电压生成电路包括在具有第一杂质浓度的第一阱中形成的增强型金属-氧化物-半导体(MOS)晶体管；和在具有与所述第一阱的所述第一杂质浓度不同的第二杂质浓度的第二阱中形成的耗尽型MOS晶体管。
2. —种半导体器件，包括在具有第一杂质浓度的第一阱中形成的增强型MOS晶体管；和 在具有与所述第一阱的所述第一杂质浓度不同的第二杂质浓度的第二阱中形成的耗尽型MOS晶体管。
3. 如权利要求1所述的半导体器件；其中所述耗尽型MOS晶体管的所述第二阱的一部分在浓度方面 有变化。
4. 如权利要求1所述的半导体器件；其中所述增强型MOS晶体管的所述第一阱的一部分在浓度方面 有变化。
5. 如权利要求1所述的半导体器件；其中所述耗尽型MOS晶体管的所述第二阱的一部分和所述增强 型MOS晶体管的所述第一阱的一部分各在浓度方面有变化。
6. 如权利要求1所述的半导体器件；其中所述耗尽型MOS晶体管包括各在第二阱的全部或部分中具 有不同的浓度的多个耗尽型MOS晶体管以通过包含微调的过程选择 所述多个耗尽型MOS晶体管的最佳耗尽型MOS晶体管。
7. 如权利要求1所述的半导体器件；其中所述增强型MOS晶体管包括各在第一阱的全部或部分中具 有不同的浓度的多个增强型MOS晶体管以通过包含微调的过程选择所述多个增强型MOS晶体管的最佳增强型MOS晶体管。
8. 如权利要求1所述的半导体器件；其中所述耗尽型MOS晶体管包括各在第二阱的全部或部分中具 有不同的浓度的多个耗尽型MOS晶体管以通过包含微调的过程选择 所述多个耗尽型MOS晶体管的最佳耗尽型MOS晶体管，并且其中所述增强型MOS晶体管包括各在第一阱的全部或部分中具 有不同的浓度的多个增强型MOS晶体管以通过包含微调的过程选择 所述多个增强型MOS晶体管的最佳增强型MOS晶体管。
9. 如权利要求2所述的半导体器件；其中所述耗尽型MOS晶体管的第二阱的一部分在浓度方面有变化。
10. 如权利要求2所述的半导体器件；其中所述增强型MOS晶体管的第一阱的一部分在浓度方面有变化。
11. 如权利要求2所述的半导体器件；其中所述耗尽型MOS晶体管的第二阱的一部分和所述增强型 MOS晶体管的第一阱的一部分各在浓度方面有变化。
12，如权利要求2所述的半导体器件；其中所述耗尽型MOS晶体管包括各在第二阱的全部或部分中具 有不同的浓度的多个耗尽型MOS晶体管以通过包含微调的过程选择 所述多个耗尽型MOS晶体管的最佳耗尽型MOS晶体管。
13. 如权利要求2所述的半导体器件；其中所述增强型MOS晶体管包括各在第一阱的全部或部分中具 有不同的浓度的多个增强型MOS晶体管以通过包含微调的过程选择 所述多个增强型MOS晶体管的最佳增强型MOS晶体管。
14. 如权利要求2所述的半导体器件；其中所述耗尽型MOS晶体管包括各在第二阱的全部或部分中具 有不同的浓度的多个耗尽型MOS晶体管以通过包含微调的过程选择所述多个耗尽型MOS晶体管的最佳耗尽型MOS晶体管，并且其中所述增强型MOS晶体管包括各在第一阱的全部或部分中具 有不同的浓度的多个增强型MOS晶体管以通过包含微调的过程选择 所述多个增强型MOS晶体管的最佳增强型MOS晶体管。
全文摘要
提供的是包括耗尽型MOS晶体管和增强型MOS晶体管的半导体器件。在半导体器件中，为了提供具有增强的温度特性或模拟特性而没有通过电路的添加而增加半导体器件面积的基准电压生成电路，形成具有彼此不同浓度的耗尽型MOS晶体管和增强型MOS晶体管的阱区。
文档编号H01L29/36GK101673743SQ20091017635
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月10日 优先权日2008年9月10日
发明者原田博文, 吉野英生, 小山内润 申请人:精工电子有限公司