JP2000195816A - 半導体素子の三重ウェル形成方法 - Google Patents

半導体素子の三重ウェル形成方法

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JP2000195816A
JP2000195816A JP11288626A JP28862699A JP2000195816A JP 2000195816 A JP2000195816 A JP 2000195816A JP 11288626 A JP11288626 A JP 11288626A JP 28862699 A JP28862699 A JP 28862699A JP 2000195816 A JP2000195816 A JP 2000195816A
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forming
semiconductor substrate
mask
photosensitive film
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JP11288626A
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Teikun Ri
廷燻 李
Honsei Gu
本晟 具
Innan Kin
允南 金
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SK Hynix Inc
Original Assignee
Hyundai Electronics Industries Co Ltd
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
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    • H01L21/265Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/266Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation using masks

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、各ウェルの濃度を容易に調節する
ことができるよう4個のウェル・マスクを利用して三重
ウェルを形成することにより、半導体素子の特性及び信
頼性を向上させることができる半導体素子の三重ウェル
形成方法を提供することにその目的がある。 【解決手段】 本発明の半導体素子の三重ウェル形成方
法では、半導体基板11に深い第1Nウェル17を形成
し、その上側に第1Pウェル21を浅く形成した後、前
記第1Nウェル17に第2Nウェル23、即ちRウェル
を浅く形成して、前記第1Nウェル17と隣接する第2
Pウェル27を浅く形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の三重
ウェル形成方法に関し、特に、高いエネルギーを利用し
たインプラント工程を含むレトログレード・ウェル・プ
ロセス(retrograde well process)で半導体素子の
三重ウェルを形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術に係るレトログレード・ウェル
・プロセスでは、2回のマスク工程で二重ウェルを形成
したり三重ウェルを形成したりしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような2回のマス
ク工程で三重ウェルを形成する場合には、Nウェル・イ
ンプラントとPウェル・インプラントとが同時に進めら
れる領域を設けてから、新しいウェルをさらにもう一つ
作ることになるため、このように形成されたウェルの不
純物の濃度は、NウェルとPウェルの濃度に依存するこ
とになる。従って、Eウェル、即ちRウェル(R−wel
l)に形成されたトランジスタの特性は、NモスとPモ
スの特性に依存することになる。
【0004】さらに、前記レトログレード・ウェル・プ
ロセスは、熱工程の温度が低いため、結晶欠陥をゲッタ
リング(gettering)するためのプロセスのデザインが
困難である。
【0005】本発明は、前記従来技術の諸問題点を解決
するため発明されたものであり、各ウェルの濃度を容易
に調節することができるよう4個のウェル・マスクを利
用して三重ウェルを形成することにより、半導体素子の
特性及び信頼性を向上させることができる半導体素子の
三重ウェル形成方法を提供することにその目的がある。
【0006】また、本発明の目的は、Nウェル、Pウェ
ル及びRウェルの濃度を個別的に調節し、閾電圧調節イ
ンプラント・マスクなしにトランジスタの閾電圧をチュ
ーニングできるようにすることにより、トランジスタの
特性を向上させて接合特性の最適化が容易である技術を
開発することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の請求項1に記載の半導体素子の三重ウェル
形成方法は、P形半導体基板を提供する工程と、前記半
導体基板上に、一部分を露出させる第1感光膜パターン
を形成する工程と、前記第1感光膜パターンをマスクに
利用し、前記半導体基板の露出した部分にイオン注入を
行い、前記半導体基板内に第1Nウェルを形成する工程
と、前記半導体基板を熱処理して第1感光膜パターンを
除去する工程と、前記半導体基板上に、前記第1Nウェ
ルの一部分を露出させる第2感光膜パターンを形成する
工程と、前記第2感光膜パターンを介し、前記半導体基
板にイオン注入を行い、前記第1Nウェルまで分布する
第1Pウェルを形成する工程と、前記第2感光膜パター
ンを除去し、前記半導体基板上に、前記第1Nウェルの
他の部分を露出させる第3感光膜パターンを形成する工
程と、前記第3感光膜パターンをマスクに利用し、前記
半導体基板にイオン注入を行い、前記第1Nウェルの他
の部分にまで分布する第2Nウェルを形成する工程と、
前記第3感光膜パターンを除去し、前記半導体基板上
に、前記第1Nウェル上側を除外した他の部分を露出さ
せる第4感光膜パターンを形成する工程と、前記第4感
光膜パターンをマスクに利用し、前記第1Nウェルと隣
接する半導体基板部分にイオン注入を行い、第2Pウェ
ルを形成する工程とを含んでなることを特徴とする。
【0008】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
半導体素子の三重ウェル形成方法において、前記第1N
ウェルは、100keV〜1MeVのエネルギーでインプラン
トされ深く形成されることを特徴とする。
【0009】請求項3に記載の発明は、請求項1記載の
半導体素子の三重ウェル形成方法において、前記第2N
ウェル、第1Pウェル及び第2Pウェルは、1〜300
keVのエネルギーでインプラントされ形成されることを
特徴とする。
【0010】請求項4に記載の発明は、請求項1記載の
半導体素子の三重ウェル形成方法において、前記第1、
2、3、4感光膜パターンを、マスクに利用したインプ
ラント工程時に、閾電圧調節インプラント工程をさらに
含むことを特徴とする。
【0011】請求項5に記載の発明は、請求項1記載の
半導体素子の三重ウェル形成方法において、前記熱処理
工程は、ファーネス・アニリング又はRTPアニリング
工程で行うことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】前記目的を達成するための本発明
の原理は、4個のマスクを利用して3個のウェル濃度を
個別的に調節することができる工程で、深いNウェル・
インプラントを除いては中間のエネルギーでインプラン
トができるようデザインして欠陥形成を最大限抑制する
ことである。
【0013】さらに、ウェル・マスク段階でウェル濃度
を個別的に調節することができるようにし、別途の閾電
圧をインプラント・マスクなしに閾電圧を調節すること
ができるようデザインすることである。
【0014】以下、半導体素子の三重ウェル形成方法
を、添付された図面を参照して詳しく説明する。図1〜
図4は、本発明の実施例に係る半導体素子の三重ウェル
形成方法を示した断面図である。
【0015】本発明に係る半導体素子の三重ウェル形成
方法では、図1に示されるように、P形半導体基板11
上側に、活性領域の範囲を決定する素子分離膜13を形
成する。
【0016】その次に、前述の全体構造の上部に、第1
感光膜パターン15を形成する。このとき、前記第1感
光膜パターン15は、深いNウェルとPウェルが同時に
設けられる第1Nウェル領域を形成するための第1Nウ
ェル・マスク(図示せず)を利用した露光、及び現像工
程によって形成される。
【0017】次いで、前記第1感光膜パターン15をマ
スクにし、前記半導体基板11に、燐を1.0MeV以下の
エネルギーでイオン注入して、深いNウェルである第1
Nウェル17を形成する。
【0018】その次に、ファーネス(furnace)の利用
や、RTP(rapid thermal processing)方法によっ
て、ウェル・アニリング(well annealing)工程を行
う。
【0019】次いで、図2に示されるように、前記第1
感光膜パターン15を除去し、前記半導体基板11上部
に第2感光膜パターン19を形成する。このとき、前記
第2感光膜パターン19は、前記第1Nウェル17上側
にPウェルを形成するための、前記第1Nウェル17の
一部を露出させる第1Pウェル・マスク(図示せず)を
利用した露光、及び現像工程によって形成される。
【0020】その次に、前記第2感光膜パターン19を
マスクにし、前記半導体基板11にボロンをイオン注入
して、前記第1Nウェル17内まで第1Pウェル21を
形成する。このとき、前記イオン注入工程においてボロ
ンを300keVのイオンエネルギーで注入して第1Pウ
ェル21を形成するとともに、N−チャンネル第1フィ
ールド・ストップ・インプラント、及びN−チャンネル
第1閾電圧インプラントする。そして、前記第1Pウェ
ル21は前記第1Nウェル17内にまで形成される。
【0021】次いで、図3に示されるように、前記第2
感光膜パターン19を除去し、前記第1Pウェル21が
形成されていない前記第1Nウェル17部分に後続工程
で形成される、第2Nウェル形成部分を露出させる第2
Nウェル・マスク(図示せず)を利用した露光、及び現
像工程によって、第3感光膜パターン22を形成する。
このとき、前記第2Nウェル・マスクは、埋め込みチャ
ンネルP形電界効果トランジスタ(buried channel
P−MOSFET)の閾電圧インプラントを行うために
用いることもある。
【0022】その次に、前記第3感光膜パターン22を
マスクにし、第1Nウェル17上側にボロンを注入し
て、前記第1Nウェル17内に第2Nウェル23を形成
する。このとき、イオン注入工程においてボロンを25
0keVのエネルギーでイオン注入して第2Nウェル23
を形成するとともに、フィールド・ストップ・インプラ
ントとパンチ・ストップ・インプラント、及びP−チャ
ンネル閾電圧インプラントをそれぞれ行う。
【0023】次いで、図4に示されるように、前記第3
感光膜パターン22を除去し、前記半導体基板11上部
に第4感光膜パターン25を形成する。このとき、前記
第4感光膜パターン25は、前記第1Nウェル17と隣
接する部分にPウェルを形成するための露光マスク(図
示せず)を利用した露光、及び現像工程によって形成さ
れる。
【0024】その次に、前記第4感光膜パターン25を
マスクにし、前記半導体基板11にボロンを300keV
以下のエネルギーで不純物インプラントして、第2Pウ
ェル27を形成する。このとき、前記インプラント工程
は、N―チャンネル第2フィールド・ストップ・インプ
ラント、及びN―チャンネル第2閾電圧インプラントを
伴う。
【0025】次いで、図面には示していないが、後続工
程で前記第4感光膜パターン25を除去し、前記半導体
基板11表面に半導体素子を形成する。
【0026】以上のように、本発明に係る半導体素子の
三重ウェル形成方法においては、深い第1導電型第1ウ
ェルを形成し、その上側に第2導電型第1ウェルを浅く
形成した後、前記第1導電型第1ウェルに第1導電型第
2ウェル、即ちRウェルを浅く形成して、前記第1導電
型第1ウェルと隣接する第2導電型第2ウェルを浅く形
成する。
【0027】一方、本発明の他の実施例では、半導体基
板がN形である場合、不純物の種類を変更して適用す
る。
【0028】なお、第1Nウェル17の形成において、
1.0MeV以下のエネルギーで燐をイオン注入するものと
したが、これに限らず、イオン注入のエネルギー範囲が
100keV〜1MeVであればよい。
【0029】また、第1Pウェル21、第2Nウェル2
3の形成において、それぞれ300keV、250keVのエ
ネルギーでボロンをイオン注入するものとしたが、これ
らに限らず、イオン注入のエネルギー範囲が1〜300
keVであればよい。
【0030】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明に係る半
導体素子の三重ウェル形成方法においては次のような効
果がある。
【0031】本発明に係る半導体素子の三重ウェル形成
方法においては、4個のマスク工程によって、互いに分
離された三重ウェルを形成することができる。
【0032】さらに、Nウェル、Pウェル及びRウェル
濃度を個別的に調整し、閾電圧インプラント用マスクが
なくてもそれぞれトランジスタの閾電圧チューニング
(tuning)ができるようにすることにより、従来の工程
に比べ、用いられるマスクの数を減少させることができ
る。
【0033】さらに、ウェル濃度を独立的に決定するこ
とができるため、トランジスタと接合特性の最適化が可
能である、という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る半導体素子の三重ウェル
形成方法を示すものであり、その断面図である。
【図2】同、断面図である。
【図3】同、断面図である。
【図4】同、断面図である。
【符号の説明】
11 半導体基板 13 素子分離膜 15 第1感光膜パターン 17 第1Nウェル 19 第2感光膜パターン 21 第1Pウェル 22 第3感光膜パターン 23 第2Nウェル 25 第4感光膜パターン 27 第2Pウェル
フロントページの続き (72)発明者 金 允南 大韓民国京畿道利川市夫鉢邑牙美里山136 −1 現代電子産業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P形半導体基板を提供する工程と、 前記半導体基板上に、一部分を露出させる第1感光膜パ
    ターンを形成する工程と、 前記第1感光膜パターンをマスクに利用し、前記半導体
    基板の露出した部分にイオン注入を行い、前記半導体基
    板内に第1Nウェルを形成する工程と、 前記半導体基板を熱処理して第1感光膜パターンを除去
    する工程と、 前記半導体基板上に、前記第1Nウェルの一部分を露出
    させる第2感光膜パターンを形成する工程と、 前記第2感光膜パターンを介し、前記半導体基板にイオ
    ン注入を行い、前記第1Nウェルまで分布する第1Pウ
    ェルを形成する工程と、 前記第2感光膜パターンを除去し、前記半導体基板上
    に、前記第1Nウェルの他の部分を露出させる第3感光
    膜パターンを形成する工程と、 前記第3感光膜パターンをマスクに利用し、前記半導体
    基板にイオン注入を行い、前記第1Nウェルの他の部分
    にまで分布する第2Nウェルを形成する工程と、 前記第3感光膜パターンを除去し、前記半導体基板上
    に、前記第1Nウェル上側を除外した他の部分を露出さ
    せる第4感光膜パターンを形成する工程と、 前記第4感光膜パターンをマスクに利用し、前記第1N
    ウェルと隣接する半導体基板部分にイオン注入を行い、
    第2Pウェルを形成する工程とを含んでなることを特徴
    とする半導体素子の三重ウェル形成方法。
  2. 【請求項2】 前記第1Nウェルは、100keV〜1MeV
    のエネルギーでインプラントされ深く形成されることを
    特徴とする請求項1記載の半導体素子の三重ウェル形成
    方法。
  3. 【請求項3】 前記第2Nウェル、第1Pウェル及び第
    2Pウェルは、1〜300keVのエネルギーでインプラ
    ントされ形成されることを特徴とする請求項1記載の半
    導体素子の三重ウェル形成方法。
  4. 【請求項4】 前記第1、2、3、4感光膜パターン
    を、マスクに利用したインプラント工程時に、閾電圧調
    節インプラント工程をさらに含むことを特徴とする請求
    項1記載の半導体素子の三重ウェル形成方法。
  5. 【請求項5】 前記熱処理工程は、ファーネス・アニリ
    ング又はRTPアニリング工程で行うことを特徴とする
    請求項1記載の半導体素子の三重ウェル形成方法。
JP11288626A 1998-12-30 1999-10-08 半導体素子の三重ウェル形成方法 Pending JP2000195816A (ja)

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KR1019980061899A KR100345366B1 (ko) 1998-12-30 1998-12-30 반도체소자의 삼중 웰 형성방법_
KR1998P-61899 1998-12-30

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6806133B2 (en) 2002-05-16 2004-10-19 Hynix Semiconductor Inc. Method for fabricating semiconductor device with triple well structure
JP2010080779A (ja) * 2008-09-26 2010-04-08 Nec Electronics Corp 半導体装置の製造方法及び半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6806133B2 (en) 2002-05-16 2004-10-19 Hynix Semiconductor Inc. Method for fabricating semiconductor device with triple well structure
JP2010080779A (ja) * 2008-09-26 2010-04-08 Nec Electronics Corp 半導体装置の製造方法及び半導体装置

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TW432499B (en) 2001-05-01

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