JP2001291678A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2001291678A
JP2001291678A JP2000104962A JP2000104962A JP2001291678A JP 2001291678 A JP2001291678 A JP 2001291678A JP 2000104962 A JP2000104962 A JP 2000104962A JP 2000104962 A JP2000104962 A JP 2000104962A JP 2001291678 A JP2001291678 A JP 2001291678A
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JP
Japan
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well
conductivity type
semiconductor device
type
type well
Prior art date
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JP2000104962A
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Japanese (ja)
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Masahiro Hayashi
正浩 林
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device, in which punch through breakdown voltage can be increased, without making the well deep. SOLUTION: The method for manufacturing a semiconductor device comprises a step for implanting N-type impurity ions into a P-type silicon substrate 1 with high acceleration energy in the order of MeV, a step for forming an N-type well by heat treating the silicon substrate 1 at a temperature of 1,100-1,200 deg.C, a step for making deeper the peak position in the impurity concentration of an N-type well 9 by performing counter dope of P-type impurities in the N-type well 9, a step for implanting P-type impurity ions into the N-type well 9, and a step for forming a P-type well 17 in the N-type well 9 by heat treating the silicon substrate 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエルを備えた半
導体装置の製造方法に関する。特には、ウエルの深さを
深くしなくてもパンチスルー耐圧を高くできる半導体装
置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a well. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device capable of increasing punch-through breakdown voltage without increasing the depth of a well.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8(a)〜(c)は、従来の半導体装
置の製造方法を示す断面図である。図8(d)は、図8
(c)に示す半導体装置における矢印C1の基板深さと
不純物濃度との関係を示すグラフである。
2. Description of the Related Art FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device. FIG. 8D shows FIG.
13 is a graph showing a relationship between the substrate depth indicated by an arrow C1 and the impurity concentration in the semiconductor device shown in FIG.

【0003】この半導体装置の製造方法はトリプルウエ
ルを形成する工程を備えており、このトリプルウエルプ
ロセスのウエル形成は、イオン注入した不純物を120
0℃以上の超高温で長時間の熱拡散(ドライブイン)に
より行っている。以下、具体的に説明する。
This method of manufacturing a semiconductor device includes a step of forming a triple well.
It is performed by heat diffusion (drive-in) for a long time at an extremely high temperature of 0 ° C. or more. Hereinafter, a specific description will be given.

【0004】まず、図8(a)に示すように、P型シリ
コン基板101の表面にシリコン酸化膜103を熱酸化
法により形成する。次に、このシリコン酸化膜103上
にシリコン窒化膜を堆積し、このシリコン窒化膜上にレ
ジスト膜(図示せず)を塗布する。次に、このレジスト
膜を露光、現像することにより、シリコン窒化膜上には
レジストパターンが形成される。この後、レジストパタ
ーンをマスクとしてシリコン窒化膜をエッチングするこ
とにより、シリコン酸化膜103上にはPウエル形成領
域上に位置する窒化膜パターン105が形成される。次
に、この窒化膜パターン105をマスクとしてP型シリ
コン基板101にN型不純物107をイオン注入する。
これにより、P型シリコン基板101のNウエル領域1
09にN型不純物イオンが導入される。この際のイオン
注入条件は、例えばN型不純物107としてはPを用
い、120KeV程度の低い加速エネルギーを用いる。
First, as shown in FIG. 8A, a silicon oxide film 103 is formed on a surface of a P-type silicon substrate 101 by a thermal oxidation method. Next, a silicon nitride film is deposited on the silicon oxide film 103, and a resist film (not shown) is applied on the silicon nitride film. Next, a resist pattern is formed on the silicon nitride film by exposing and developing the resist film. Thereafter, by etching the silicon nitride film using the resist pattern as a mask, a nitride film pattern 105 located on the P-well formation region is formed on silicon oxide film 103. Next, an N-type impurity 107 is ion-implanted into the P-type silicon substrate 101 using the nitride film pattern 105 as a mask.
Thereby, the N-well region 1 of the P-type silicon substrate 101
09 is doped with N-type impurity ions. As the ion implantation conditions at this time, for example, P is used as the N-type impurity 107, and a low acceleration energy of about 120 KeV is used.

【0005】次に、図8(b)に示すように、窒化膜パ
ターン105をマスクとしてP型シリコン基板101を
熱酸化することにより、P型シリコン基板101のNウ
エル領域109上には膜厚の厚い酸化膜103aが形成
される。この後、窒化膜パターン105を剥離し、厚い
酸化膜103aをマスクとしてP型シリコン基板101
にP型不純物111をイオン注入する。これにより、P
型シリコン基板101のPウエル領域113にP型不純
物イオンが導入される。
Next, as shown in FIG. 8B, the P-type silicon substrate 101 is thermally oxidized using the nitride film pattern 105 as a mask, thereby forming a film on the N-well region 109 of the P-type silicon substrate 101. Thick oxide film 103a is formed. Thereafter, the nitride film pattern 105 is peeled off, and the P-type silicon substrate 101 is formed using the thick oxide film 103a as a mask.
, A P-type impurity 111 is ion-implanted. This allows P
P-type impurity ions are introduced into P-well region 113 of type silicon substrate 101.

【0006】次に、図8(c)に示すように、P型シリ
コン基板101に例えば1210℃の温度で16時間程
度の熱処理(ドライブイン)を施すことにより、Nウエ
ル109及びPウエル113それぞれの中の不純物を熱
拡散させる。この後、厚い酸化膜103a及びシリコン
酸化膜103を剥離した後、P型シリコン基板101の
全面にシリコン酸化膜115を熱酸化法により形成す
る。
Next, as shown in FIG. 8C, the P-type silicon substrate 101 is subjected to a heat treatment (drive-in) at a temperature of, for example, 1210 ° C. for about 16 hours, so that the N-well 109 and the P-well 113 are respectively formed. Is thermally diffused. Thereafter, after the thick oxide film 103a and the silicon oxide film 103 are peeled off, a silicon oxide film 115 is formed on the entire surface of the P-type silicon substrate 101 by a thermal oxidation method.

【0007】次に、このシリコン酸化膜115上にレジ
スト膜を塗布し、このレジスト膜を露光、現像すること
により、シリコン酸化膜115上にはレジストパターン
(図示せず)が形成される。この後、レジストパターン
をマスクとしてP型シリコン基板101のNウエル10
9内のトリプルウエル領域117にP型不純物(図示せ
ず)をイオン注入する。
Next, a resist pattern is formed on the silicon oxide film 115 by applying a resist film on the silicon oxide film 115 and exposing and developing the resist film. Thereafter, the N-well 10 of the P-type silicon substrate 101 is formed using the resist pattern as a mask.
P-type impurities (not shown) are ion-implanted into the triple well region 117 in FIG.

【0008】次に、P型シリコン基板101に例えば1
210℃の温度で8時間程度の熱処理(ドライブイン)
を施すことにより、トリプルウエル117、Nウエル1
09及びPウエル113それぞれの中の不純物を熱拡散
させる。
Next, for example, 1
Heat treatment at 210 ° C for about 8 hours (drive-in)
, The triple well 117, N well 1
09 and P well 113 are thermally diffused.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
半導体装置の製造方法では、シリコン基板101の表面
付近に不純物イオンを導入し、それを1200℃以上の
超高温で長時間の熱処理を施すことにより、シリコン基
板101に深いNウエル109を形成している。この方
法では、ウエルが深くなるほど不純物濃度が低くなるの
で、図8(d)に示すように、トリプルウエル117の
下方のNウエル109が低濃度となる。従って、シリコ
ン基板101とトリプルウエル117間のパンチスルー
耐圧を確保するには、ウエルを形成する熱処理時間を長
くしてNウエル109の深さ方向の長さを長くしなけれ
ばならない。しかし、このような長時間の熱処理を施す
と、深さ方向だけでなく、横方向にも不純物が拡散する
ため、ウエルが横方向にも広がり、ウエルのルールが緩
くなり、半導体素子の集積度が低下する要因となる。
In the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device, impurity ions are introduced into the vicinity of the surface of the silicon substrate 101 and subjected to a heat treatment at an ultra-high temperature of 1200 ° C. or more for a long time. As a result, a deep N well 109 is formed in the silicon substrate 101. In this method, since the impurity concentration becomes lower as the well becomes deeper, as shown in FIG. 8D, the N well 109 below the triple well 117 has a lower concentration. Therefore, in order to ensure the punch-through withstand voltage between the silicon substrate 101 and the triple well 117, the heat treatment time for forming the well must be increased to increase the length of the N well 109 in the depth direction. However, when such a long-time heat treatment is performed, the impurities diffuse not only in the depth direction but also in the lateral direction, so that the wells spread in the lateral direction, the rules of the wells are loosened, and the integration density of the semiconductor element is reduced. Is a factor of decrease.

【0010】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、ウエルの深さを深くしな
くてもパンチスルー耐圧を高くできる半導体装置の製造
方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can increase punch-through breakdown voltage without increasing the depth of a well. It is in.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、半導体基板に第1導電型不純物を2.0
MeV以上5.0MeV以下の加速エネルギーでイオン
注入する第1工程と、半導体基板を1200℃未満の温
度で8時間以下の熱処理を行うことにより第1導電型ウ
エルを形成する第2工程と、この第1導電型ウエル内に
第2導電型不純物をイオン注入する第3工程と、半導体
基板を熱処理することにより第1導電型ウエル内に第2
導電型ウエルを形成する第4工程と、を具備することを
特徴とする。
According to a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a first conductivity type impurity is added to a semiconductor substrate in an amount of 2.0%.
A first step of implanting ions at an acceleration energy of MeV or more and 5.0 MeV or less, and a second step of forming a first conductivity type well by performing a heat treatment on the semiconductor substrate at a temperature of less than 1200 ° C. for 8 hours or less. A third step of ion-implanting a second conductivity type impurity into the first conductivity type well, and a second step in the first conductivity type well by heat treating the semiconductor substrate.
And a fourth step of forming a conductive well.

【0012】上記半導体装置の製造方法によれば、第1
工程で半導体基板にMeVオーダーの高加速エネルギー
で第1導電型不純物をイオン注入することにより第1導
電型ウエルを形成している。このため、第1導電型ウエ
ルは内部に不純物濃度ピークを有し、第1導電型ウエル
の不純物濃度を高くすることができる。従って、ウエル
の深さを深くしなくてもパンチスルー耐圧を高くするこ
とができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device, the first
In the process, the first conductivity type well is formed by ion-implanting the first conductivity type impurity into the semiconductor substrate at a high acceleration energy of MeV order. Therefore, the first conductivity type well has an impurity concentration peak inside, and the impurity concentration of the first conductivity type well can be increased. Therefore, the punch-through withstand voltage can be increased without increasing the depth of the well.

【0013】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
においては、第2工程と第3工程の間に、第1導電型ウ
エル内に第2導電型不純物をイオン注入することによ
り、第1導電型ウエルの不純物濃度のピーク位置を第2
工程後の第1導電型ウエルに比べて深くする工程を加え
ることが好ましい。このように第1導電型ウエルに第2
導電型不純物のカウンタードープを行うことにより、第
1導電型ウエルと第2導電型ウエルの接合部近傍におけ
る第1導電型ウエルの不純物濃度を低くすることができ
る。従って、第1導電型ウエルと第2導電型ウエルの間
に高い接合耐圧を確保することができる。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the second conductive type impurity is ion-implanted into the first conductive type well between the second and third steps. The peak position of the impurity concentration in the
It is preferable to add a step of making the well deeper than the well of the first conductivity type after the step. In this way, the second well of the first conductivity type is
By counter-doping the conductivity type impurities, the impurity concentration of the first conductivity type well in the vicinity of the junction between the first conductivity type well and the second conductivity type well can be reduced. Therefore, a high junction breakdown voltage can be secured between the first conductivity type well and the second conductivity type well.

【0014】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半
導体基板に第1導電型不純物を2.0MeV以上5.0
MeV以下の加速エネルギーでイオン注入する第1工程
と、半導体基板を1200℃未満の温度で8時間以下の
熱処理を行うことにより第1導電型ウエルを形成する第
2工程と、第1導電型ウエル内に第2導電型不純物をイ
オン注入することにより、第1導電型ウエルの不純物濃
度のピーク位置を第2工程直後の第1導電型ウエルに比
べて深くする第3工程と、を具備することを特徴とす
る。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a first conductivity type impurity is added to a semiconductor substrate at a concentration of 2.0 MeV or more and 5.0 or more.
A first step of implanting ions at an acceleration energy of MeV or less, a second step of forming a first conductivity type well by performing a heat treatment on the semiconductor substrate at a temperature of less than 1200 ° C. for 8 hours or less, and a first conductivity type well Ion implantation of a second conductivity type impurity into the well to make the impurity concentration peak position of the first conductivity type well deeper than the first conductivity type well immediately after the second step. It is characterized by.

【0015】上記半導体装置の製造方法によれば、第3
工程で第1導電型ウエルに第2導電型不純物のカウンタ
ードープを行っているため、第1導電型ウエルの不純物
濃度のピーク位置をより深くすることができる。その結
果、第1導電型ウエルと第2導電型ウエルの接合部近傍
における第1導電型ウエルの不純物濃度を低くすること
ができる。従って、第2導電型ウエルと第1導電型ウエ
ルの間に高い接合耐圧を確保することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device, the third
Since the first conductivity type well is counter-doped with the second conductivity type impurity in the process, the peak position of the impurity concentration of the first conductivity type well can be further deepened. As a result, the impurity concentration of the first conductivity type well in the vicinity of the junction between the first conductivity type well and the second conductivity type well can be reduced. Therefore, a high junction breakdown voltage can be secured between the second conductivity type well and the first conductivity type well.

【0016】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
において、第1工程でイオン注入された第1導電型不純
物は、半導体基板の表面から3μm以上の深さに濃度ピ
ークが位置することが好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the first conductivity type impurity ion-implanted in the first step has a concentration peak located at a depth of 3 μm or more from the surface of the semiconductor substrate. .

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態について説明する。図1〜図7は、本発明の
実施の形態による半導体装置の製造方法を説明するため
の図である。この半導体装置の製造方法は超高温の熱拡
散(ドライブイン)を用いない中耐圧のトリプルウエル
を形成する工程を備えている。以下、具体的に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 7 are views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. The method of manufacturing a semiconductor device includes a step of forming a medium-voltage triple well without using ultra-high temperature thermal diffusion (drive-in). Hereinafter, a specific description will be given.

【0018】まず、図1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3を熱酸化法により形成す
る。次に、このシリコン酸化膜3上にCVD(Chemical
Vapor Deposition)法によりシリコン窒化膜を堆積
し、このシリコン窒化膜上にレジスト膜(図示せず)を
塗布する。この後、このレジスト膜を露光、現像するこ
とにより、シリコン窒化膜上にはレジストパターンが形
成される。次に、レジストパターンをマスクとしてシリ
コン窒化膜をエッチングすることにより、シリコン酸化
膜3上にはPウエル形成領域上に位置する窒化膜パター
ン5が形成される。この後、この窒化膜パターン5をマ
スクとしてP型シリコン基板1にN型不純物7をイオン
注入する。これにより、P型シリコン基板1のNウエル
領域9にN型不純物イオンが導入される。この際のイオ
ン注入条件は、例えばN型不純物7としてはPを用い、
加速エネルギーを2.0〜5.0MeV(好ましくは
4.4MeV)、ドーズ量を1.0×1013〜3.0×
1013cm-2(好ましくは2.50×1013cm-2)と
する。
First, as shown in FIG. 1, a silicon oxide film 3 is formed on the surface of a P-type silicon substrate 1 by a thermal oxidation method. Next, a CVD (Chemical) is formed on the silicon oxide film 3.
A silicon nitride film is deposited by a vapor deposition method, and a resist film (not shown) is applied on the silicon nitride film. Thereafter, the resist film is exposed and developed to form a resist pattern on the silicon nitride film. Next, by etching the silicon nitride film using the resist pattern as a mask, a nitride film pattern 5 located on the P well formation region is formed on the silicon oxide film 3. Thereafter, N-type impurity 7 is ion-implanted into P-type silicon substrate 1 using nitride film pattern 5 as a mask. Thereby, N-type impurity ions are introduced into N-well region 9 of P-type silicon substrate 1. The ion implantation conditions at this time are, for example, using P as the N-type impurity 7,
The acceleration energy is 2.0 to 5.0 MeV (preferably 4.4 MeV), and the dose is 1.0 × 10 13 to 3.0 ×.
It is 10 13 cm -2 (preferably 2.50 × 10 13 cm -2 ).

【0019】次に、図2に示すように、窒化膜パターン
5をマスクとしてP型シリコン基板1に1010℃程度
の温度で1.5時間程度のウエット酸化を行うことによ
り、P型シリコン基板1のNウエル領域9上には膜厚の
厚い酸化膜3aが形成される。
Next, as shown in FIG. 2, the P-type silicon substrate 1 is subjected to wet oxidation at a temperature of about 1010 ° C. for about 1.5 hours using the nitride film pattern 5 as a mask. A thick oxide film 3a is formed on N well region 9 of FIG.

【0020】この後、図3に示すように、窒化膜パター
ン5を剥離し、厚い酸化膜3aをマスクとしてP型シリ
コン基板1にP型不純物11をイオン注入する。これに
より、P型シリコン基板1のPウエル領域13にP型不
純物イオンが導入される。この際のイオン注入条件は、
例えばP型不純物13としてはBを用い、加速エネルギ
ーを40〜60KeV、ドーズ量を1.0×1013
2.0×1013cm-2(好ましくは1.50×1013
-2)とする。
Thereafter, as shown in FIG. 3, the nitride film pattern 5 is peeled off, and P-type impurities 11 are ion-implanted into the P-type silicon substrate 1 using the thick oxide film 3a as a mask. Thereby, P-type impurity ions are introduced into P-well region 13 of P-type silicon substrate 1. The ion implantation conditions at this time are as follows:
For example, B is used as the P-type impurity 13, the acceleration energy is 40 to 60 KeV, and the dose is 1.0 × 10 13 to
2.0 × 10 13 cm −2 (preferably 1.50 × 10 13 c
m -2 ).

【0021】次に、図4(a)に示すように、P型シリ
コン基板1に例えば1200℃未満の高温(好ましくは
1100℃〜1200℃)で2.5時間程度の熱処理
(ドライブイン)を施すことにより、Nウエル9及びP
ウエル13それぞれの中の不純物を熱拡散させる。これ
により、図4(b)に示すような不純物濃度分布を有す
るNウエル9がP型シリコン基板1に形成される。つま
り、図1に示す工程において高い加速エネルギーでN型
不純物7をイオン注入(メガインプラ)しているため、
3〜4μmの基板深さにNウエル9の不純物濃度のピー
クP1を形成することができる。図4(b)は、図4
(a)に示す矢印C2に位置するシリコン基板1の基板
深さと不純物濃度との関係を示している。
Next, as shown in FIG. 4A, heat treatment (drive-in) is performed on the P-type silicon substrate 1 at a high temperature of, for example, less than 1200 ° C. (preferably 1100 ° C. to 1200 ° C.) for about 2.5 hours. By applying N well 9 and P
The impurities in each of the wells 13 are thermally diffused. Thereby, an N well 9 having an impurity concentration distribution as shown in FIG. 4B is formed on the P-type silicon substrate 1. That is, since the N-type impurity 7 is ion-implanted (mega-implanted) with high acceleration energy in the step shown in FIG.
The peak P1 of the impurity concentration of the N well 9 can be formed at a substrate depth of 3 to 4 μm. FIG.
The relationship between the impurity concentration and the substrate depth of the silicon substrate 1 located at the arrow C2 shown in FIG.

【0022】この後、厚い酸化膜3a及びシリコン酸化
膜3を剥離した後、P型シリコン基板1の全面にシリコ
ン酸化膜15を熱酸化法により形成する。
After the thick oxide film 3a and the silicon oxide film 3 are peeled off, a silicon oxide film 15 is formed on the entire surface of the P-type silicon substrate 1 by a thermal oxidation method.

【0023】次に、図5(a)に示すように、Nウエル
9とは逆導電型のP型不純物イオン16をP型シリコン
基板1の全面にカウンタードープする。この際のイオン
注入条件は、例えばP型不純物イオン16としてはBイ
オンを用い、加速エネルギーを1.0〜2.0MeV、
ドーズ量を8.0×1012〜1.0×1013cm-2(好
ましくは9.0×1012cm-2)とする。これにより、
図5(b)に示すような不純物濃度分布を有するNウエ
ル9がP型シリコン基板1に形成される。つまり、カウ
ンタードープによりNウエル9の不純物濃度のピークP
2を5〜6μmの基板深さに形成する。図5(b)は、
図5(a)に示す矢印C3に位置するシリコン基板1の
基板深さと不純物濃度との関係を示している。
Next, as shown in FIG. 5A, the entire surface of the P-type silicon substrate 1 is counter-doped with P-type impurity ions 16 having a conductivity type opposite to that of the N well 9. The ion implantation conditions at this time are, for example, B ions as the P-type impurity ions 16, an acceleration energy of 1.0 to 2.0 MeV,
The dose is set to 8.0 × 10 12 to 1.0 × 10 13 cm −2 (preferably 9.0 × 10 12 cm −2 ). This allows
An N well 9 having an impurity concentration distribution as shown in FIG. 5B is formed on the P-type silicon substrate 1. That is, the peak P of the impurity concentration of the N well 9 due to the counter doping.
2 is formed at a substrate depth of 5 to 6 μm. FIG. 5 (b)
6 shows a relationship between the substrate depth of the silicon substrate 1 located at the arrow C3 shown in FIG. 5A and the impurity concentration.

【0024】この後、図6に示すように、シリコン酸化
膜15上にレジスト膜を塗布し、このレジスト膜を露
光、現像することにより、シリコン酸化膜15上にはレ
ジストパターン18が形成される。この後、レジストパ
ターン18をマスクとしてP型シリコン基板1のNウエ
ル9内のトリプルウエル領域17にP型不純物19をイ
オン注入する。この際のイオン注入条件は、例えばP型
不純物19としてはBを用い、加速エネルギーを1.2
MeV程度、ドーズ量を1.80×1013cm-2程度と
する。
Thereafter, as shown in FIG. 6, a resist pattern is formed on the silicon oxide film 15 by coating a resist film on the silicon oxide film 15 and exposing and developing the resist film. . Thereafter, a P-type impurity 19 is ion-implanted into the triple well region 17 in the N-well 9 of the P-type silicon substrate 1 using the resist pattern 18 as a mask. The ion implantation conditions at this time include, for example, B as the P-type impurity 19 and an acceleration energy of 1.2.
The dose is about MeV and the dose is about 1.80 × 10 13 cm −2 .

【0025】次に、図7(a)に示すように、P型シリ
コン基板1に例えば1100℃〜1200℃の温度で5
時間程度の熱処理(ドライブイン)を施すことにより、
トリプルウエル17中の不純物を熱拡散させ、シリコン
基板1に中耐圧(例えば20V程度)のトリプルウエル
17を形成する。これにより、図7(b)に示すような
不純物濃度分布を有するトリプルウエル17及びNウエ
ル9がP型シリコン基板1に形成される。図7(b)
は、図7(a)に示す矢印C4に位置するシリコン基板
1の基板深さと不純物濃度との関係を示している。
Next, as shown in FIG. 7A, the P-type silicon substrate 1 is heated at a temperature of, for example, 1100 ° C. to 1200 ° C.
By performing heat treatment (drive-in) for about an hour,
The impurities in the triple well 17 are thermally diffused to form a triple well 17 having a medium withstand voltage (for example, about 20 V) on the silicon substrate 1. Thereby, the triple well 17 and the N well 9 having the impurity concentration distribution as shown in FIG. 7B are formed on the P-type silicon substrate 1. FIG. 7 (b)
Shows the relationship between the impurity concentration and the substrate depth of the silicon substrate 1 located at the arrow C4 shown in FIG.

【0026】上記実施の形態によれば、図1に示す工程
においてP型シリコン基板1にMeVオーダーの加速エ
ネルギーで不純物をイオン注入することによりNウエル
9を形成している。このため、Nウエル9は図7(b)
に示すように内部に不純物濃度ピークP3を有し、それ
により、Nウエル9の不純物濃度を高くすることができ
る。従って、ウエルの深さを深くしなくてもパンチスル
ー耐圧を高くすることができる。言い換えると、従来の
半導体装置の製造方法のようなNウエルを深く形成する
必要がないので、熱拡散を1200℃以上の高温で行う
必要もなくなり、それにより、ウエルが横方向に広がり
過ぎることがなく、半導体素子の集積度の低下を抑制す
ることができる。
According to the above-described embodiment, the N well 9 is formed by ion-implanting impurities into the P-type silicon substrate 1 with MeV-order acceleration energy in the step shown in FIG. Therefore, the N well 9 is shown in FIG.
Has an impurity concentration peak P3 inside, as a result, the impurity concentration of the N well 9 can be increased. Therefore, the punch-through withstand voltage can be increased without increasing the depth of the well. In other words, since it is not necessary to form the N-well deeply as in the conventional method of manufacturing a semiconductor device, it is not necessary to perform thermal diffusion at a high temperature of 1200 ° C. or more. In addition, a reduction in the degree of integration of the semiconductor element can be suppressed.

【0027】換言すると、図7(b)に示すようにトリ
プルウエル17とNウエル9とP型シリコン基板1のう
ちの不純物濃度ピークをNウエル9に置くといった内部
にピークを持つレトログレード分布にすることにより、
Nウエル9の深さ方向の長さを長くしなくてもパンチス
ルー耐圧を確保できる。
In other words, as shown in FIG. 7B, the retrograde distribution has an internal peak such that the impurity concentration peak of the triple well 17, the N well 9 and the P-type silicon substrate 1 is placed in the N well 9. By doing
The punch-through withstand voltage can be ensured without increasing the length of the N well 9 in the depth direction.

【0028】また、上記のようにNウエル9の不純物濃
度を高くしてレトログレード分布とすることにより、寄
生バイポーラトランジスタの増幅率を低く抑えることが
でき、ラッチアップに対する耐性を高めることができ
る。
Further, by increasing the impurity concentration of the N-well 9 to have a retrograde distribution as described above, the amplification factor of the parasitic bipolar transistor can be suppressed low, and the resistance to latch-up can be increased.

【0029】また、上記実施の形態では、図5に示す工
程でP型シリコン基板1にBのカウンタードープを行っ
ているため、図7(b)に示すようにトリプルウエル1
7とNウエル9の接合部近傍におけるNウエル9の不純
物濃度を低くすることができる。これにより、トリプル
ウエル17とNウエル9の間に高い接合耐圧を確保する
ことができる。
In the above-described embodiment, since the P-type silicon substrate 1 is counter-doped with B in the step shown in FIG. 5, the triple well 1 is formed as shown in FIG.
The impurity concentration of the N well 9 in the vicinity of the junction between the N well 9 and the N well 9 can be reduced. Thereby, a high junction breakdown voltage between the triple well 17 and the N well 9 can be secured.

【0030】尚、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々変更して実施することが可能である。例えば、
上記実施の形態による半導体装置において各々の導電型
を逆の導電型のものを用いることも可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be implemented with various modifications. For example,
In the semiconductor device according to the above-described embodiment, it is also possible to use a semiconductor device having the opposite conductivity type.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板にMeVオーダーの高加速エネルギーで第1導
電型不純物をイオン注入することにより第1導電型ウエ
ルを形成している。したがって、ウエルの深さを深くし
なくてもパンチスルー耐圧を高くできる半導体装置の製
造方法を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the first conductivity type well is formed by ion-implanting the first conductivity type impurity into the semiconductor substrate at a high acceleration energy of the order of MeV. Therefore, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of increasing punch-through breakdown voltage without increasing the depth of the well.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法を示す断面図であり、図1の次の工程を示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG.

【図3】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法を示す断面図であり、図2の次の工程を示す断面図で
ある。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG.

【図4】(a)は、本発明の実施の形態による半導体装
置の製造方法を示すものであって図3の次の工程を示す
断面図であり、(b)は、(a)に示す半導体装置にお
ける矢印C2の基板深さと不純物濃度との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, which is a step subsequent to FIG. 3, and FIG. 9 is a graph showing a relationship between a substrate depth indicated by an arrow C2 and an impurity concentration in a semiconductor device.

【図5】(a)は、本発明の実施の形態による半導体装
置の製造方法を示すものであって図4(a)の次の工程
を示す断面図であり、(b)は、(a)に示す半導体装
置における矢印C3の基板深さと不純物濃度との関係を
示すグラフである。
FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, which is a step subsequent to FIG. 4A, and FIG. 13 is a graph showing a relationship between a substrate depth indicated by an arrow C3 and an impurity concentration in the semiconductor device shown in FIG.

【図6】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法を示す断面図であり、図5(a)の次の工程を示す断
面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG.

【図7】(a)は、本発明の実施の形態による半導体装
置の製造方法を示すものであって図6の次の工程を示す
断面図であり、(b)は、(a)に示す半導体装置にお
ける矢印C4の基板深さと不純物濃度との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 7A is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, which is a step subsequent to FIG. 6, and FIG. 7B is a sectional view showing FIG. 13 is a graph showing a relationship between a substrate depth indicated by an arrow C4 and an impurity concentration in a semiconductor device.

【図8】(a)〜(c)は、従来の半導体装置の製造方
法を示す断面図であり、(d)は、(c)に示す半導体
装置における矢印C1の基板深さと不純物濃度との関係
を示すグラフである。
FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device. FIG. 8D is a graph showing the relationship between the substrate depth and the impurity concentration indicated by an arrow C1 in the semiconductor device shown in FIG. It is a graph which shows a relationship.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型シリコン基板 3 シリコン酸化膜 3a 厚い酸化膜 5 窒化膜パターン 7 N型不純物 9 Nウエル 11 P型不純物 13 Pウエル 15 シリコン酸化膜 16 P型不純物 17 トリプルウエル 18 レジストパターン 19 P型不純物 101 P型シリコン基板 103 シリコン酸化膜 103a 厚い酸化膜 105 窒化膜パターン 107 N型不純物 109 Nウエル 111 P型不純物 113 Pウエル 115 シリコン酸化膜 117 トリプルウエル P1〜P3 不純物濃度のピーク C1〜C4 矢印 Reference Signs List 1 P-type silicon substrate 3 Silicon oxide film 3 a Thick oxide film 5 Nitride film pattern 7 N-type impurity 9 N-well 11 P-type impurity 13 P-well 15 Silicon oxide film 16 P-type impurity 17 Triple well 18 Resist pattern 19 P-type impurity 101 P-type silicon substrate 103 Silicon oxide film 103a Thick oxide film 105 Nitride film pattern 107 N-type impurity 109 N-well 111 P-type impurity 113 P-well 115 Silicon oxide film 117 Triple well P1-P3 Peak impurity concentration C1-C4 Arrows

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板に第1導電型不純物を2.0
MeV以上5.0MeV以下の加速エネルギーでイオン
注入する第1工程と、 半導体基板を1200℃未満の温度で8時間以下の熱処
理を行うことにより第1導電型ウエルを形成する第2工
程と、 この第1導電型ウエル内に第2導電型不純物をイオン注
入する第3工程と、 半導体基板を熱処理することにより第1導電型ウエル内
に第2導電型ウエルを形成する第4工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A first conductivity type impurity added to the semiconductor substrate;
A first step of ion-implanting with an acceleration energy of MeV or more and 5.0 MeV or less, and a second step of forming a first conductivity type well by performing a heat treatment on the semiconductor substrate at a temperature of less than 1200 ° C. for 8 hours or less. A third step of ion-implanting a second conductivity type impurity into the first conductivity type well; and a fourth step of forming a second conductivity type well in the first conductivity type well by heat treating the semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】 第2工程と第3工程の間に、第1導電型
ウエル内に第2導電型不純物をイオン注入することによ
り、第1導電型ウエルの不純物濃度のピーク位置を第2
工程後の第1導電型ウエルに比べて深くする工程を加え
ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the second conductive type impurity is ion-implanted into the first conductive type well between the second and third steps, thereby setting the impurity concentration peak position of the first conductive type well to the second conductive type well.
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of making the well deeper than the well of the first conductivity type after the step.
【請求項3】 半導体基板に第1導電型不純物を2.0
MeV以上5.0MeV以下の加速エネルギーでイオン
注入する第1工程と、 半導体基板を1200℃未満の温度で8時間以下の熱処
理を行うことにより第1導電型ウエルを形成する第2工
程と、 第1導電型ウエル内に第2導電型不純物をイオン注入す
ることにより、第1導電型ウエルの不純物濃度のピーク
位置を第2工程直後の第1導電型ウエルに比べて深くす
る第3工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the first conductivity type impurity is added to the semiconductor substrate in an amount of 2.0%.
A first step of implanting ions with an acceleration energy of MeV or more and 5.0 MeV or less, a second step of forming a first conductivity type well by performing a heat treatment on the semiconductor substrate at a temperature of less than 1200 ° C. for 8 hours or less; A third step of ion-implanting a second conductivity type impurity into the one conductivity type well to make the impurity concentration peak position of the first conductivity type well deeper than the first conductivity type well immediately after the second step; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項4】 第1工程でイオン注入された第1導電型
不純物は、半導体基板の表面から3μm以上の深さに濃
度ピークが位置することを特徴とする請求項1〜3のう
ちいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
4. The first conductivity type impurity ion-implanted in the first step has a concentration peak located at a depth of 3 μm or more from the surface of the semiconductor substrate. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
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