DE4440109A1 - Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit MOSFET - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung a) Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver­ fahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, besonders einer Halbleitervorrichtung mit MOSFETs.

b) Beschreibung der verwandten Technik

Ein MOSFET wird im allgemeinen durch Bilden einer Gateelektrode auf einem Gateoxidfilm über einer Halbleiter­ zone mit einem Leitfähigkeitstyp und durch Bilden von Drain- und Sourcezonen mit einem anderen Leitfähigkeitstyp, der zu dem einen Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, in der Halbleiterzone auf gegenüberliegenden Seiten der Gateelek­ trode hergestellt.

Eine Gatespannung (Schwellenspannung), die zum Inver­ tieren des Leitfähigkeitstyps der Halbleiterzone (Kanalzone) unter der Gateelektrode erforderlich ist, hängt von der Verunreinigungskonzentration der Kanalzone ab. Um eine geeignete Schwellenspannung ohne Erhöhung der Verunreini­ gungskonzentration der gesamten Halbleiterzone zu erhalten, wird eine Kanaldotierung vorgenommen, durch die Verunreini­ gungen in die Oberflächenzone dotiert werden, die die Kanalzone definiert.

Eine elektrische Isolierung zwischen Halbleiterelemen­ ten erfolgt im allgemeinen durch Bilden eines dicken Feld­ oxidfilms. Falls jedoch die Konzentration von Verunreinigun­ gen, besonders von p-Typ-Verunreinigungen, niedrig ist, kann die Oberfläche der p-Typ-Halbleiterzone, die den dicken Feldoxidfilm kontaktiert, durch positive Ladungen in dem Oxidfilm in einen n-Typ invertiert werden, woraus ein unerwünschter Kanal resultiert. Um die Bildung solch eines Kanals zu vermeiden, wird unter dem Oxidfilm eine Kanal­ stoppzone mit einer erhöhten Verunreinigungskonzentration gebildet.

In einer integrierten CMOS-Schaltung sind n-Typ-Zonen in einer p-Typ-Mulde gebildet und p-Typ-Zonen in einer n- Typ-Mulde gebildet. Eine pnpn-Struktur ist längs des Grenz­ bereichs zwischen den p- und n-Typ-Mulden gebildet, woraus eine Latch-up-Gefahr resultiert. Eine Muldenstruktur mit abnehmender Dotierungskonzentration ist als effektive Muldenstruktur zum Verhindern eines Latch-up bekannt.

Eine Mulde mit abnehmender Dotierungskonzentration hat eine Verunreinigungskonzentrationsverteilung, die in der Zone, die von der Oberfläche des Halbleitersubstrats ent­ fernter ist, eine höhere Verunreinigungskonzentration aufweist. Solch eine Verunreinigungskonzentrationsverteilung ist zum Verringern der Effekte von parasitären Elementen effektiv.

Eine Mulde mit abnehmender Dotierungskonzentration wird im allgemeinen durch die folgenden Verfahren gebildet. Nach dem elektrischen Isolieren von Halbleiterelementzonen durch LOCOS-Oxydation werden zuerst unter Verwendung einer Resist­ maske als Ionenimplantationsmaske, die dicker als eine gewöhnliche Maske ist, Verunreinigungen zum Bilden einer Mulde mit hoher Energie implantiert. Als nächstes werden unter Verwendung derselben Maske Verunreinigungen zum Bilden einer Kanalstoppzone und einer Schwellenspannungssteuerzone implantiert.

Verunreinigungen, die mit hoher Energie implantiert werden, weisen in gewisser Tiefe von der Halbleitersubstrat­ oberfläche ein Verteilungsmaximum auf. Deshalb nimmt die Verunreinigungskonzentration von der Maximalposition hin zu der Oberfläche ab.

Verunreinigungen für einen Kanalstopp müssen unter den dicken Feldoxidfilm implantiert werden, der zur Isolierung von Elementen verwendet wird. Kanalstoppverunreinigungen werden deshalb mit relativ hoher Energie implantiert, und Verunreinigungen werden an einer relativ tiefen Position auch in die Elementbildungszone implantiert. Die Verunreini­ gungskonzentration an der Oberflächenzone nimmt ab, wodurch es schwierig ist, einen gewünschten Schwellenwert zu reali­ sieren. Um optimale Verunreinigungskonzentrationen sowohl in der Kanalstoppzone als auch in der Schwellenspannungssteuer­ zone zu erhalten, wird es nötig, Verunreinigungsionen mit unterschiedlicher Beschleunigungsenergie zu implantieren.

Fig. 5A bis 5C sind schematische Diagramme, die die Struktur eines herkömmlichen MOSFET in einer integrierten CMOS-Schaltung erläutern.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5A wird ein dicker Feld­ oxidfilm 63 auf der Oberfläche eines n-Typ-Si-Substrats 51 gebildet. Der Feldoxidfilm 63 umgibt eine Elementbildungs­ zone, in der eine tiefe p-Typ-Mulde 52 gebildet ist. Die p- Typ-Mulde 52 ist eine Mulde mit abnehmender Dotierungskon­ zentration.

Eine p-Typ-Kanalstoppzone 53 mit hoher Verunreinigungs­ konzentration wird gebildet, so daß sie unter dem Feld­ oxidfilm 63 angeordnet ist. Da die Kanalstoppzone 53 unter Verwendung derselben Maske gebildet wird, wie sie zum Bilden der Mulde mit abnehmender Dotierungskonzentration 52 ver­ wendet wird, ist die seitliche Form der Kanalstoppzone dieselbe wie die der Mulde mit abnehmender Dotierungskonzen­ tration 52.

Unter Verwendung derselben Maske wird eine Schwellen­ spannungssteuerzone 54 an einer flacherliegenden Position gebildet. Die p-Typ-Mulde 52, Kanalstoppzone 53 und Schwel­ lenspannungssteuerzone 54 werden gebildet, indem Ionen mit verschiedenen Beschleunigungsspannungen implantiert werden.

Zum Beispiel wird die Muldenzone 52 durch Implantieren von Bor mit einer Beschleunigungsspannung von 400 keV und einer Dosis von 4 × 10¹³ cm^-2 gebildet, wird die Kanalstopp­ zone 53 durch Implantieren von Bor mit einer Beschleuni­ gungsspannung von 80 keV und einer Dosis von 2 × 10¹² cm^-2 gebildet und wird die Schwellenspannungssteuerzone 54 durch Implantieren von Bor mit einer Beschleunigungsspannung von 30 keV und einer Dosis von 4 × 10¹² cm^-2 gebildet. Die Dicke des Feldoxidfilms 63 beträgt zum Beispiel 250 nm.

Eine polykristalline Si-Gateelektrode 57 wird über der Kanalzone gebildet, wobei ein Gateoxidfilm 56 zwischen ihnen angeordnet ist. Eine leicht dotierte n-Typ-Zone 59, die eine LDD-(leicht dotierte Drain-)-Struktur bildet, wird durch Ionenimplantation gebildet.

Danach wird eine Seitenwandoxidzone 58 an den Seiten­ wänden der Gateelektrode 58 durch Abscheidung eines Oxid­ films gebildet, dem sich ein reaktives Ionenätzen (RIE) anschließt, und dann werden n-Typ-Verunreinigungsionen implantiert, um Source-/Drainzonen 60 zu bilden.

Fig. 5B und 5C zeigen Verunreinigungskonzentrations­ verteilungen, die durch dreimaliges Implantieren von Ionen zum Bilden der Muldenzone 52, der Kanalstoppzone 53 und der Schwellenspannungssteuerzone 54 erhalten wurden. Fig. 5B zeigt die Verunreinigungskonzentrationsverteilung in der Kanalzone.

In der Kanalzone wird die Ionenimplantation dreimal ausgeführt. Als Resultat wird die Zone mit einer hohen Verunreinigungskonzentration in einer gewissen breiten Tiefenzone nahe der Oberfläche der Mulde mit abnehmender Dotierungskonzentration 52 gebildet.

Die Source-/Drainzonen 60 in der Elementbildungszone sind in dieser Zone mit einer relativ hohen Verunreinigungs­ konzentration gebildet, wie in Fig. 5B gezeigt. Als Resultat wird eine parasitäre Kapazität in den Source-/Drainzonen groß.

Fig. 5C zeigt die Verunreinigungskonzentrations­ verteilung unter dem Feldoxidfilm 63. Es ist erforderlich, die Kanalstoppzone 53 mit einer hohen Verunreinigungskonzen­ tration genau unter dem Feldoxidfilm 63 zu bilden. Die Kanalstoppzone 53 wird durch Implantieren von Ionen mit einer Beschleunigungsenergie gebildet, die ausreicht, damit Ionen durch den Feldoxidfilm 63 hindurchgelangen können, und mit einer Dosis, die zum Vorsehen einer nötigen Verunreini­ gungskonzentration ausreicht.

Implantierte Verunreinigungsionen werden durch den Feldoxidfilm 63 verlangsamt. Deshalb wird an einer Position, die flacherliegend als jene in Fig. 5B gezeigte ist, ein Tal der Verunreinigungskonzentrationsverteilung gebildet.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung vor­ zusehen, wodurch eine Kanalstoppzone und eine Schwellen­ spannungssteuerzone durch einen einzelnen Ionenimplanta­ tionsvorgang gebildet werden können.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung vorzusehen, wodurch eine parasitäre Kapazität eines MOSFET verringert werden kann.

Ein Antioxydationsfilm wird auf der Elementbildungszone eines Halbleitersubstrats gebildet, und ein dicker Oxidfilm zum Isolieren von Elementen wird in Zonen gebildet, die außerhalb des Antioxydationsfilms exponiert sind.

Als nächstes werden ohne Entfernung des Antioxydations­ films Verunreinigungen mit einer Beschleunigungsenergie implantiert, die es gestattet, daß die Verunreinigungen durch den Antioxydationsfilm und den Oxidfilm hindurch­ gelangen. Durch geeignetes Festlegen der Filmdicken des Elemente isolierenden (Feld-)Oxidfilms und des Antioxyda­ tionsfilms und der Verunreinigungsimplantationsenergie können Verunreinigungskonzentrationsverteilungen gebildet werden, die für die Zonen unter dem Feldoxidfilm und die Elementbildungszone geeignet sind.

Eine Ionenimplantation zum Bilden einer Kanalstoppzone wird unter der Bedingung ausgeführt, daß die Elementbil­ dungszone mit dem Antioxydationsfilm bedeckt ist. Deshalb wird die Energie von Ionen, die durch den Antioxydationsfilm in die Elementbildungszone implantiert werden, verringert, so daß Verunreinigungsionen in die flach Zone implantiert werden.

Durch geeignetes Auswählen der Dicke des Elemente isolierenden Feldoxidfilms, des Materials und der Dicke des Antioxydationsfilms und der Beschleunigungsenergie der Ionenimplantation wird es möglich, die Kanalstoppzone und Schwellenspannungssteuerzone durch einen einzelnen Ionen­ implantationsvorgang zu bilden.

Verunreinigungsionen werden nicht in eine tiefe Posi­ tion in der Elementbildungszone implantiert, so daß eine parasitäre Kapazität der Source-/Drainzonen niedrig gehalten werden kann.

Es ist möglich, sowohl die Kanalstoppzone unter dem Feldoxidfilm als auch die Schwellenspannungssteuerzone in der Kanalzone durch einen einzelnen Ionenimplantationsvor­ gang zu bilden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A bis 1I sind Querschnittsansichten eines Halb­ leitersubstrats, die ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen.

Fig. 2 ist eine grafische Darstellung, die die Reich­ weiten von Borionen in einem Oxidfilm und in einem Nitrid­ film zeigt.

Fig. 3A und 3B sind grafische Darstellungen, die Verunreinigungskonzentrationsverteilungen in der Halbleiter­ vorrichtung der Ausführungsform in Fig. 1A bis 1I zeigen.

Fig. 4A bis 4D sind Querschnittsansichten eines Halb­ leitersubstrats, die ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigen.

Fig. 5A bis 5C sind eine Querschnittsansicht von einem Halbleitersubstrat, die ein herkömmliches Verfahren zum Bilden einer Halbleitervorrichtung zeigt, und grafische Darstellungen, die Verunreinigungskonzentrationsverteilungen in dem Halbleitersubstrat zeigen.

Eingehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 1A bis 1I zeigen schematisch ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten CMOS-Halbleiterschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Wie in Fig. 1A gezeigt, wird ein p-Typ-Siliziumwafer mit einem spezifischen Widerstand von 10 Ωcm hergestellt. Dieser Siliziumwafer wird in einer Oxydationsatmosphäre bei einer Temperatur von 850°C thermisch oxydiert, um auf der Waferoberfläche einen thermischen Oxidfilm 2 mit einer Dicke von 3 nm zu bilden.

Als nächstes wird auf dem thermischen Oxidfilm 2 ein polykristalliner Siliziumfilm 3 mit einer Dicke von etwa 50 nm durch CVD abgeschieden. In dieser Beschreibung soll der Ausdruck "polykristallines Silizium" auch amorphes Silizium umfassen. Unter Verwendung von amorphem Silizium anstelle von polykristallinem Silizium können im wesentlichen ähn­ liche Funktionen und Effekte erhalten werden.

Als nächstes wird auf dem polykristallinen Siliziumfilm 3 ein Si₃N₄-Film 4 mit einer Dicke von etwa 150 nm durch CVD gebildet.

Wie in Fig. 1B gezeigt, wird dem Si₃N₄-Film ein Foto­ resistfilm aufgeschleudert, selektiv mit ultraviolettem Licht belichtet und in einer Entwicklersubstanz entwickelt, um ein Resistmuster 5 zu bilden, das eine Elementbildungs­ zone bedeckt.

Unter Verwendung dieses Resistmusters 5 als Ätzmaske wird der Si₃N₄-Film zum Beispiel in heißer Phosphorsäure geätzt. Als nächstes wird das Resistmuster 5 durch eine verdünnte HF-Lösung entfernt. Das auf obige Weise gebildete Si₃N₄-Filmmuster dient als Antioxydationsfilm, der das Passieren von Sauerstoffatomen oder von sauerstoffhaltigen Molekülen verhindert oder verzögert.

Wie in Fig. 1C gezeigt, wird der Siliziumwafer einer Feuchtoxydationsatmosphäre (O₂ + H₂O) mit einer Temperatur von 900°C ausgesetzt, um den polykristallinen Siliziumfilm 3 und die Oberfläche des Siliziumwafers 1 durch Feucht­ oxydation zu oxydieren, um dadurch einen SiO₂-Film (Feld­ oxidfilm) 7 mit einer Dicke von etwa 200 nm auf der Silizi­ umoberfläche zu bilden, die nicht mit dem Si₃N₄-Film bedeckt ist. Polykristallines Silizium oxydiert wahrscheinlich schneller als Einkristallsilizium. Deshalb kann leicht ein dicker Oxidfilm mit einem kleinen Vogelkopf gebildet werden.

Als nächstes wird, wie in Fig. 1D gezeigt, ein Resist­ film auf der Siliziumwaferoberfläche aufgetragen, belichtet und entwickelt, um ein Resistmuster 8 mit einer Öffnung an dem Bereich zu bilden, der nur einer p-Typ-Muldenbildungs­ zone entspricht. Dieses Resistmuster hat zum Beispiel eine Dicke von 2,5 µm.

Unter Verwendung dieses Resistmusters als Ionenimplan­ tationsmaske werden Borionen 9 mit einer Beschleunigungs­ energie von 450 keV und einer Dosis von 4 × 10¹³ cm^-2 im­ plantiert. Diese Borimplantation mit hoher Beschleunigungs­ energie bildet eine p-Typ-Mulde 11, die in dem Siliziumwafer eine tiefe Position erreicht.

Als nächstes werden, wie in Fig. 1E gezeigt, unter Verwendung desselben Resistmusters als Ionenimplantations­ maske Borionen 9 mit einer Beschleunigungsenergie von 40 keV und einer Dosis von 4 × 10¹³ cm^-2 implantiert. Diese Ionen­ implantation bildet als einzelne Ionenimplantationszone 12 eine Kanalstoppzone 12a mit einer erhöhten p-Typ-Verunreini­ gungskonzentration in der p-Typ-Mulde 11 unter dem Feld­ oxidfilm 7 bzw. eine Schwellenspannungssteuerzone 12b in der Elementbildungszone.

Da die Elementbildungszone mit dem Si₃N₄-Film 4 bedeckt ist, wird Bor mit der Beschleunigungsenergie von 40 keV an flachliegender Position implantiert.

Fig. 2 ist eine grafische Darstellung, die die Reich­ weite von Borionen, die durch einen Oxidfilm und einen Nitridfilm hindurchgelangen, als Funktion einer Beschleuni­ gungsenergie zeigt. Wie aus der grafischen Darstellung ersichtlich ist, hat der Siliziumnitridfilm ein höheres Abfangvermögen von Borionen als der Siliziumoxidfilm.

Eine Implantationstiefe von Borionen mit der Beschleu­ nigungsenergie von 40 keV in dem Siliziumnitridfilm beträgt etwa 0,10 µm und jene in dem Siliziumoxidfilm etwa 0,13 µm.

Die Menge an Borionen, die den Feldoxidfilm 7 mit einer Dicke von 200 nm durchlaufen haben, ist deshalb im allgemei­ nen gleich der Menge an Borionen, die den Si₃N₄-Film mit einer Dicke von 150 nm durchlaufen haben.

Da der polykristalline Siliziumfilm 3 mit einer Dicke von 50 nm unter dem Si₃N₄-Film gebildet ist, ist die Ver­ teilung von implantierten Borionen auch in dem polykristal­ linen Film 3 verringert, hat an der Oberfläche der Schwel­ lenspannungssteuerzone 12b eine niedrigere Borkonzentration als in der Kanalstoppzone 12a und nimmt mit zunehmender Tiefe schnell ab. Mit anderen Worten, die Kanalstoppzone 12a hat eine höhere Oberflächenverunreinigungskonzentration als jene der Kanalzone 12b.

Auf die obige Weise ist es möglich, sowohl die Kanal­ stoppzone 12a mit einer ausreichenden Borkonzentration als auch die Schwellenspannungssteuerzone 12b mit gewünschten Borkonzentrationen durch eine einzelne Ionenimplantation zu bilden. Die Ionenimplantation in die p-Typ-Mulde wird auf obige Weise vollendet. Danach wird die Resistmaske 8 ent­ fernt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 1F gezeigt, ein Resist­ film über dem Siliziumwafer aufgetragen, belichtet und entwickelt, um ein Resistmuster 13 mit einer Öffnung an dem Bereich zu bilden, der nur einer n-Typ-Muldenbildungszone entspricht.

Unter Verwendung dieses Resistmusters 13 als Ionen­ implantationsmaske werden Phosphor-(P)-Ionen mit einer Beschleunigungsenergie von 800 keV und mit einer Dosis von 4 × 10¹³ cm^-2 implantiert, um eine n-Typ-Mulde 15 mit im allgemeinen derselben Tiefe wie die p-Typ-Mulde 11 zu bilden. Die p-Typ- und n-Typ-Mulden 11 und 15 können anein­ andergrenzen, wie in der Figur gezeigt.

Als nächstes werden, wie in Fig. 1G gezeigt, unter Verwendung desselben Resistmusters 13 als Ionenimplanta­ tionsmaske Phosphor-(P)-Ionen mit einer Beschleunigungs­ energie von 100 keV und einer Dosis von 7 × 10¹³ cm^-2 im­ plantiert. Diese Ionenimplantation bildet als einzelne Ionenimplantationszone 16 eine Kanalstoppzone 16a unter dem Feldoxidfilm 7 bzw. eine Schwellenspannungssteuerzone 16b in der Elementbildungszone.

Danach werden das Resistmuster 13, der Si₃N₄-Film 4 und der polykristalline Siliziumfilm 3 entfernt, wodurch die in Fig. 1H gezeigte Struktur realisiert wird.

Der dicke Oxidfilm 7 zum Isolieren von Elementen ist auf der Oberfläche des Siliziumwafers 1 gebildet, und die tiefen p- und n-Typ-Mulden 11 und 15 sind gebildet, so daß sie von dem dicken Oxidfilm 7 umgeben sind. Die Kanalstopp­ zonen 12a und 16a und Schwellenspannungssteuerzonen 12b und 16b sind unter dem Feldoxidfilm 7 und in der Oberflächenzone der Elementbildungszonen gebildet. Ein NMOS-Transistor wird in der p-Typ-Mulde 11 gebildet, und ein PMOS-Transistor wird in der n-Typ-Mulde 15 gebildet, um eine integrierte CMOS- Schaltung zu bilden.

Fig. 1I zeigt ein Beispiel der Struktur eines MOSFET, der durch die oben beschriebenen Verfahren hergestellt wird. Eine polykristalline Siliziumgateelektrode 22 wird auf der Oberfläche der p-Typ-Mulde 11 gebildet, wobei ein dünner Gateoxidfilm 21 dazwischen liegt.

Die Seitenwände des polykristallinen Siliziumgates 22 werden mit Seitenwandoxidzonen 23 bedeckt. Source-/Drain­ zonen 24 und 25 mit niedriger n-Typ-Verunreinigungskonzen­ tration mit einer LDD-Struktur werden unter den Seitenwand­ oxidzonen 23 gebildet.

Source-/Drainzonen 27 und 28 mit hoher Verunreinigungs­ konzentration werden außerhalb der Seitenwandoxidzonen 23 gebildet. Die Böden der Source-/Drainzonen 27 und 28 erstrecken sich tiefer als die Schwellenspannungssteuerzone 12b und erreichen die Muldenzone, die eine niedrige Ver­ unreinigungskonzentration hat. Als Resultat ist die parasi­ täre Kapazität der Source-/Drainzonen 27 und 28 klein.

In dem in Fig. 1I gezeigten Beispiel ist die Struktur eines NMOS-Transistors gezeigt, der in der p-Typ-Mulde 11 gebildet ist. Ein PMOS-Transistor ist mit derselben Struktur in der n-Typ-Mulde 15 gebildet. Der Leitfähigkeitstyp in der n-Typ-Mulde 15 ist zu jenem in der p-Typ-Mulde 11 entgegen­ gesetzt.

Fig. 3A und 3B sind grafische Darstellungen, die Verunreinigungskonzentrationsverteilungen in der p-Typ-Mulde der in Fig. 1A bis 1I gezeigten Ausführungsform zeigen. Fig. 3A ist eine grafische Darstellung, die eine Verunreinigungs­ konzentrationsverteilung in der Kanalzone als Funktion der Tiefe zeigt, und Fig. 3B ist eine grafische Darstellung, die eine Verunreinigungskonzentrationsverteilung unter dem Feldoxidfilm zeigt. Die Abszisse verkörpert eine Tiefe in linearer Größe, und die Ordinate verkörpert eine verunreini­ gungskonzentration in logarithmischer Größe.

Obwohl in der Kanalzone die Verunreinigungskonzen­ tration an ihrer Oberfläche etwas hoch ist, nimmt sie mit zunehmender Tiefe schnell ab. Dann steigt sie mit weiter zunehmender Tiefe allmählich an. Falls die Böden der Source-/Drain­ zonen auf das Tal der Verunreinigungskonzentrations­ verteilung festgelegt sind, wird die parasitäre Kapazität der Source-/Drainzonen klein.

Die tieferen Zonen als die Source-/Drainzonen bilden eine Mulde mit abnehmender Dotierungskonzentration, in der eine Verunreinigungskonzentration allmählich ansteigt. Als Resultat kann ein Transistor mit einem hohen Latch-up- Widerstand gebildet werden.

In der Zone unter dem Feldoxidfilm ist die Verunreini­ gungskonzentration an dem Grenzbereich mit dem Feldoxidfilm ausreichend hoch festgelegt, wodurch die Bildung eines invertierten Kanals effektiv verhindert wird.

In der obigen Ausführungsform ist eine polykristalline Siliziumschicht auf der Oberfläche eines Siliziumwafers gebildet, und ein Si₃N₄-Film als Antioxydationsfilm wird auf der polykristallinen Siliziumschicht gebildet. Ein polykri­ stalliner Siliziumfilm hat eine höhere Oxydationsgeschwin­ digkeit als Einkristallsilizium, so daß es leicht ist, einen dicken Oxidfilm zu bilden, wobei ein Vogelkopf unterdrückt wird. Der polykristalline Siliziumfilm in dieser Ausfüh­ rungsform muß nicht immer verwendet werden.

Fig. 4A bis 4D sind Querschnittsansichten eines anderen Halbleitersubstrats, die eine vereinfachte Ausführungsform zeigen.

Wie in Fig. 4A gezeigt, ist ein thermischer Oxidfilm 32 auf der Oberfläche eines n-Typ-Siliziumwafers 31 gebildet, und ein Si₃N₄-Film 34 ist auf dem thermischen Oxidfilm 32 abgeschieden.

Wie in Fig. 4B gezeigt, wird ein Fotoresistfilm auf dem Si₃N₄-Film abgeschieden, belichtet und entwickelt, um ein Resistmuster 35 zu bilden, das eine Elementbildungszone bedeckt. Unter Verwendung dieses Resistmusters 35 als Ätzmaske wird der darunterliegende Si₃N₄-Film 34 geätzt. Danach wird das Resistmuster 35 entfernt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 4C gezeigt, unter Verwendung des Si₃N₄-Films 34 als Oxydationsmaske die Ober­ fläche des Siliziumwafers 31 zu einer gewünschten Dicke thermisch oxydiert, um einen Feldoxidfilm 37 zu bilden.

Danach wird, wie in Fig. 4D gezeigt, ein Resistmuster 38 mit einer Öffnung an dem Bereich gebildet, der einer p- Typ-Muldenzone entspricht, und Ionen werden implantiert.

Um eine p-Typ-Muldenzone 41 zu bilden, werden Borionen mit einer hohen Beschleunigungsenergie und dann mit einer relativ niedrigen Beschleunigungsenergie implantiert, um dadurch eine einzelne Ionenimplantationszone 42 zu bilden, die sowohl eine Kanalstoppzone 42a als auch eine Schwellen­ spannungssteuerzone 42b verkörpert.

Durch geeignetes Steuern der Dicken des Si₃N₄-Films 34 und des Feldoxidfilms 37 und der Beschleunigungsenergie der Ionenimplantation ist es möglich, sowohl die Kanalstoppzone 42a als auch die Schwellenspannungssteuerzone 42b mit gewünschten Verunreinigungskonzentrationen zur gleichen Zeit durch eine einzelne Ionenimplantation zu bilden.

In den obigen Ausführungsformen ist eine Antioxyda­ tionsmaske über der Elementbildungszone eine laminierte Schicht aus einem polykristallinen Siliziumfilm und einem Nitridfilm oder nur ein Nitridfilm. Die Antioxydationsmaske kann eine andere Struktur haben, vorausgesetzt, daß sie als Maske gegen eine Oxydationsreaktion dient.

Die vorliegende Erfindung ist in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden. Die Erfindung ist nicht nur auf die obigen Ausführungsformen begrenzt. Für Fachleute ist offensichtlich, daß verschiedene Abwandlungen, Verbesserungen, Kombinationen und dergleichen vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der bei­ gefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims (14)

1. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervor­ richtung mit den Schritten:
Bilden eines Antioxydationsfilmmusters über einer Elementbildungszone eines Halbleitersubstrats;
selektives Oxydieren einer Zone auf dem genannten Halbleitersubstrat, die nicht mit dem genannten Anti­ oxydationsfilmmuster bedeckt ist, um einen Isolationsoxid­ film zu bilden; und
Implantieren von ersten Verunreinigungsionen durch den genannten Isolationsoxidfilm und den genannten Anti­ oxydationsfilm in das genannte Halbleitersubstrat mit einer ersten Beschleunigungsenergie, um eine Schwellenspannungs­ steuerzone unter dem genannten Antioxydationsfilm und eine Kanalstoppzone unter dem genannten Isolationsoxidfilm zu bilden.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Verunreinigungskonzentration an der Oberfläche der genannten Kanalstoppzone höher als eine Verunreinigungskonzentration an der Oberfläche der genannten Schwellenspannungssteuerzone ist.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das genannte Halbleitersubstrat eine Oberflächenschicht hat, die aus einer polykristallinen Halbleiterschicht gebildet ist, das genannte Antioxydationsfilmmuster auf der genannten polykristallinen Halbleiterschicht gebildet wird und der genannte Isolationsoxidfilmbildungsschritt die genannte polykristalline Schicht oxydiert, die nicht mit dem genann­ ten Antioxydationsfilmmuster bedeckt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner vor dem genannten Schritt zum Implantieren von Ionen, um die genannte Schwellenspannungssteuerzone und die ge­ nannte Kanalstoppzone zu bilden, den Schritt umfaßt zum Implantieren von zweiten Verunreinigungsionen desselben Leitfähigkeitstyps wie die genannten Verunreinigungen durch den genannten Isolationsoxidfilm und den genannten Antiox­ ydationsfilm in das Halbleitersubstrat mit einer höheren Beschleunigungsenergie als die genannte erste Beschleuni­ gungsenergie, um eine Mulde zu bilden.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die genann­ te Mulde eine abgestufte Verunreinigungskonzentrations­ verteilung hat, die mit abnehmender Tiefe von einer Tiefen­ position hin zu der genannten Schwellenspannungssteuerzone abnimmt.

6. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das genannte Halbleitersubstrat eine Oberflächen­ schicht hat, die aus einer polykristallinen Halbleiter­ schicht gebildet ist, das genannte Antioxydationsfilmmuster auf der genannten polykristallinen Halbleiterschicht gebil­ det wird und der genannte Isolationsoxidfilmbildungsschritt die genannte polykristalline Schicht oxydiert, die nicht mit dem genannten Antioxydationsfilmmuster bedeckt ist.

7. Ein Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das genann­ te Halbleitersubstrat eine Oberflächenschicht hat, die aus einer polykristallinen Halbleiterschicht gebildet ist, das genannte Antioxydationsfilmmuster auf der genannten polykri­ stallinen Halbleiterschicht gebildet wird und der genannte Isolationsoxidfilmbildungsschritt die genannte polykristal­ line Schicht oxydiert, die nicht mit dem genannten Anti­ oxydationsfilmmuster bedeckt ist.

8. Ein Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die genann­ te Mulde eine abgestufte Verunreinigungskonzentrations­ verteilung hat, die mit abnehmender Tiefe von einer Tiefen­ position hin zu der genannten Schwellenspannungssteuerzone abnimmt.

9. Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das genannte Halbleitersubstrat eine Oberflächenschicht hat, die aus einem Oxidfilm gebildet ist, und das genannte Antioxydationsfilmmuster auf dem genannten Oxidfilm gebildet wird.

10. Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das genannte Halbleitersubstrat ein Oberflächenlaminat hat, das aus einem Oxidfilm und einer polykristallinen Halbleiterschicht gebildet ist, und das genannte Antioxydationsfilmmuster auf dem genannten Ober­ flächenlaminat gebildet wird.

11. Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die genannten Verunreinigungsionen bei dem genannten Verunreinigungsionenimplantationsschritt einen zweiten Leitfähigkeitstyp haben und das, nach dem genannten Isolationsoxidfilmbildungsschritt, ferner die Schritte umfaßt:
Bilden einer ersten Resistmaske mit einer Öffnung, die eine Muldenzone des zweiten Leitfähigkeitstyps defi­ niert, und
Implantieren von Ionen des zweiten Leitfähigkeits­ typs unter Verwendung der genannten ersten Resistmaske durch das genannte Antioxydationsfilmmuster und den genannten Isolationsoxidfilm in das genannte Halbleitersubstrat, um eine Mulde des zweiten Leitfähigkeitstyps zu bilden.

12. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die genannten Verunreinigungsionen bei dem genannten Verunreinigungsionenimplantationsschritt einen zweiten Leitfähigkeitstyp haben und das nach dem genannten Isola­ tionsoxidfilmbildungsschritt ferner die Schritte umfaßt:
Bilden einer ersten Resistmaske mit einer Öffnung, die eine Zone zum Bilden eines Transistors des ersten Leitfähigkeitstyps definiert, welcher erste Leitfähigkeits­ typ zu dem genannten zweiten Leitfähigkeitstyp entgegen­ gesetzt ist; und
Implantieren von Ionen des zweiten Leitfähigkeits­ typs unter Verwendung der genannten ersten Resistmaske mit einer hohen Beschleunigungsenergie, um eine Mulde des zweiten Leitfähigkeitstyps in der genannten Transistor­ bildungszone des ersten Leitfähigkeitstyps zu bilden,
bei dem der genannte Schritt zum Implantieren von Ionen unter Verwendung der genannten ersten Resistmaske als Maske, um die genannte Schwellenspannungssteuerzone und die genannte Kanalstoppzone zu bilden, Ionen des genannten zweiten Leitfähigkeitstyps mit einer relativ niedrigen Beschleunigungsenergie in das genannte Halbleitersubstrat implantiert.

13. Ein Verfahren nach Anspruch 12, das ferner die Schritte umfaßt:
Entfernen der genannten ersten Resistmaske;
Bilden einer zweiten Resistmaske mit einer Öff­ nung, die eine Zone zum Bilden eines Transistors des zweiten Leitfähigkeitstyps definiert; und
Implantieren von Ionen des ersten Leitfähigkeits­ typs unter Verwendung der genannten zweiten Resistmaske als Maske mit einer hohen Beschleunigungsenergie in das genannte Halbleitersubstrat, um eine Mulde des ersten Leitfähigkeits­ typs in der genannten Transistorbildungszone des zweiten Leitfähigkeitstyps zu bilden.

14. Ein Verfahren nach Anspruch 13, das ferner unter Verwendung derselben zweiten Resistmaske als Maske den Schritt umfaßt zum Implantieren von Ionen des genannten ersten Leitfähigkeitstyps durch den genannten Isolations­ oxidfilm und den genannten Antioxydationsfilm in die genann­ te Transistorbildungszone des zweiten Leitfähigkeitstyps mit einer relativ niedrigen Beschleunigungsenergie, um eine Schwellenspannungssteuerzone unter dem genannten Anti­ oxydationsfilm und eine Kanalstoppzone unter dem genannten Isolationsoxidfilm zu bilden.