JP2002043534A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2002043534A
JP2002043534A JP2000228808A JP2000228808A JP2002043534A JP 2002043534 A JP2002043534 A JP 2002043534A JP 2000228808 A JP2000228808 A JP 2000228808A JP 2000228808 A JP2000228808 A JP 2000228808A JP 2002043534 A JP2002043534 A JP 2002043534A
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well
trench
impurity
region
type
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JP2000228808A
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Japanese (ja)
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Toshihiro Kamimura
智弘 上村
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the PN-separation-oriented withstanding voltage of a semiconductor device without increasing largely the separation width of its trench, without altering the doses of its ion implantations, and without increasing the number of its manufacturing processes. SOLUTION: In the semiconductor device, a P-well region 20 having on its surface a P+-diffusion-layer region 26 and an N-well region 12 having on its surface an N+-diffusion-layer region 25 are separated from each other by a trench oxide film 6. Also, on the sides of the P-well and N-well regions 20, 12, there are provided respectively P-type and N-type heavily doped regions 22b, 14b which are formed equally on the bottom surface of the trench oxide film 6. Further, the impurity concentrations of the P+-diffusion-layer region 26 and the P-type heavily doped region 22b are made higher than the one of the P-well region 20. Moreover, the impurity concentrations of the N+-diffusion- layer region 25 and the N-type heavily doped region 14b are made higher than the one of the N-well region 12.

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、PウェルとNウェ
ルとがトレンチ分離された構造を有する半導体装置、及
びその製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device having a structure in which a P-well and an N-well are trench-isolated, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のトレンチ分離を用いたCMOS半
導体装置の製造方法について、図12乃至図16に示す
工程断面図に基づき説明する。
2. Description of the Related Art A conventional method for fabricating a CMOS semiconductor device using trench isolation will be described with reference to sectional views shown in FIGS.

【0003】まず、図12(A)に示すように、半導体
基板1上にシリコン酸化膜2及びシリコン窒化膜3を形
成し、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術に
より素子分離領域のシリコン窒化膜3、シリコン酸化膜
2及び半導体基板1を除去し、トレンチ溝4を形成す
る。ここで、半導体基板1はトレンチ分離に必要な所望
の深さを削りとる必要がある。続いて、図12(B)に
示すように、半導体基板1の表面上を酸化し、全面に化
学気相成長法(CVD法)により酸化膜5を形成する。
First, as shown in FIG. 12A, a silicon oxide film 2 and a silicon nitride film 3 are formed on a semiconductor substrate 1, and a silicon nitride film 3 and a silicon nitride film 3 in an element isolation region are formed by photolithography and etching. The oxide film 2 and the semiconductor substrate 1 are removed, and a trench 4 is formed. Here, the semiconductor substrate 1 needs to have a desired depth required for trench isolation. Subsequently, as shown in FIG. 12B, the surface of the semiconductor substrate 1 is oxidized, and an oxide film 5 is formed on the entire surface by chemical vapor deposition (CVD).

【0004】続いて、図13(C)に示すように、シリ
コン窒化膜3をストッパーとして、トレンチ溝4にトレ
ンチ酸化膜6を残すようにCMPにより酸化膜5の研磨
を行い、シリコン窒化膜3及びシリコン酸化膜2を除去
したあと、シリコン酸化膜2aを形成する。続いて、図
13(D)に示すように、フォトリソグラフィー技術に
より、Nウェル領域を形成するためレジスト7を半導体
基板1上にパターニングする。
Subsequently, as shown in FIG. 13C, the oxide film 5 is polished by CMP using the silicon nitride film 3 as a stopper so as to leave the trench oxide film 6 in the trench groove 4. After removing the silicon oxide film 2, a silicon oxide film 2a is formed. Subsequently, as shown in FIG. 13D, a resist 7 is patterned on the semiconductor substrate 1 by photolithography to form an N-well region.

【0005】続いて、図14(E)に示すように、イオ
ン注入法によりリンイオン8を注入して、Nウェル領域
12を形成する。リンイオン8の注入条件は、300〜
700[keV]の高エネルギーで基板表面より0.4
〜0.8[μm]の深さに1×1017[cm−3]〜
3×1017[cm−3]程度のリン濃度になるように
注入するものである。そのため、基板表面の直下には不
純物層が形成されず、基板表面から深い領域にリンイオ
ン8による不純物層が形成される。また、トレンチ酸化
膜6下部にも、高エネルギー注入条件のため、Nウェル
領域12となる不純物層が形成される。続いて、図14
(F)に示すように、表面チャネル部のVt(しきい電
圧)制御用にヒ素イオン13を、5×1017[cm
−3]〜1×1018[cm−3]程度の濃度になるよ
うに、基板表面に注入する。これにより、基板表面直下
のみに、高濃度のヒ素不純物層であるN型高濃度不純物
領域14が形成される。もちろん、トレンチ酸化膜6下
部には、N型高濃度不純物領域14は形成されない。
Subsequently, as shown in FIG. 14E, an N well region 12 is formed by implanting phosphorus ions 8 by ion implantation. The implantation condition of phosphorus ions 8 is 300 to
0.4 [V] from the substrate surface with high energy of 700 [keV]
1 × 10 17 [cm −3 ] to a depth of 0.8 μm
The implantation is performed so that the phosphorus concentration becomes about 3 × 10 17 [cm −3 ]. Therefore, no impurity layer is formed immediately below the substrate surface, and an impurity layer of phosphorus ions 8 is formed in a region deep from the substrate surface. Also, an impurity layer serving as the N well region 12 is formed below the trench oxide film 6 due to high energy implantation conditions. Subsequently, FIG.
As shown in (F), arsenic ions 13 for controlling Vt (threshold voltage) in the surface channel portion are 5 × 10 17 [cm].
−3 ] to 1 × 10 18 [cm −3 ]. As a result, an N-type high-concentration impurity region 14 that is a high-concentration arsenic impurity layer is formed only immediately below the substrate surface. Of course, the N-type high concentration impurity region 14 is not formed below the trench oxide film 6.

【0006】続いて、図15(G)に示すように、半導
体基板1上にPウェル領域を形成するために、フォトリ
ソグラフィー技術によりレジスト15をパターニングす
る。続いて、図15(H)に示すように、ボロンイオン
16を注入することによりPウェル領域20を形成す
る。ボロンイオン16は、150[keV]〜300
[keV]のエネルギーで、基板表面から0.4〜0.
8[μm]の深さに、1×1017[cm−3]〜3×
1017[cm−3]程度のボロン濃度になるように注
入する。そのため、基板表面の直下には不純物層が形成
されずに、基板表面から深い領域にボロンイオン16に
よる不純物層が形成される。また、トレンチ酸化膜6下
部にも、高エネルギー注入条件であるため、Pウェル領
域20となる不純物層が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 15G, a resist 15 is patterned by photolithography in order to form a P-well region on the semiconductor substrate 1. Subsequently, as shown in FIG. 15H, a P-well region 20 is formed by implanting boron ions 16. Boron ions 16 are in the range of 150 [keV] to 300.
With an energy of [keV], 0.4 to 0.1 mm from the substrate surface.
1 × 10 17 [cm −3 ] to 3 × at a depth of 8 [μm]
The boron is implanted so as to have a boron concentration of about 10 17 [cm −3 ]. Therefore, an impurity layer is formed by boron ions 16 in a region deep from the substrate surface without forming an impurity layer immediately below the substrate surface. Further, an impurity layer serving as the P well region 20 is also formed below the trench oxide film 6 because of the high energy implantation condition.

【0007】続いて、図16(I)に示すように、表面
チャネル部のVt制御用に、基板表面に低エネルギーの
ボロンイオン21を注入する。ボロンイオン21は、5
×1017[cm−3]〜1×1018[cm−3]程
度のボロン濃度になるように注入する。そのため、トレ
ンチ酸化膜6直下には、ボロンの不純物層は形成されず
に、基板表面直下のみ高濃度のボロン不純物層であるP
型高濃度不純物領域22が形成される。続いて、図16
(J)に示すように、フォトレジストを除去する。以降
は、通常の方法で能動素子及び配線を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 16I, low energy boron ions 21 are implanted into the substrate surface for controlling Vt of the surface channel. The boron ion 21 is 5
The boron is implanted so as to have a boron concentration of about × 10 17 [cm −3 ] to 1 × 10 18 [cm −3 ]. Therefore, a boron impurity layer is not formed immediately below the trench oxide film 6, but is a P-concentration boron impurity layer having a high concentration only directly under the substrate surface.
Form high concentration impurity region 22 is formed. Subsequently, FIG.
As shown in (J), the photoresist is removed. Thereafter, active elements and wirings are formed by a usual method.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術では、以下の問題が発生していた。
However, the above-mentioned prior art has the following problems.

【0009】近年、主にSRAMを搭載したLSIにお
いては、0.50[μm]以下の最小トレンチ分離幅を
有するものが出現してきたため、このトレンチ分離幅の
基準を満たす必要性が生じてきた。一方、図17に示す
ように、このサイズのトレンチ分離幅になると、トレン
チによって分離されたNウェルとPウェルにおけるPN
分離特性の低下が顕著になってきた。すなわち、Nウェ
ル領域12とPウェル内のP拡散層領域26との耐
圧、及びPウェル領域20とNウェル内のN拡散層領
域25との耐圧が十分とは言えないため、PN分離特性
が低下する。その結果、素子間リーク電流が発生するこ
とにより、歩留りが低下したり、信頼性の向上が妨げら
れたりしていた。
In recent years, in LSIs mainly equipped with SRAMs, those having a minimum trench isolation width of 0.50 [μm] or less have emerged, and it has become necessary to satisfy the criteria of the trench isolation width. On the other hand, as shown in FIG. 17, when the trench isolation width of this size is reached, the PN in the N well and the P well separated by the trench are reduced.
The separation characteristics have been significantly reduced. That is, the breakdown voltage between the N well region 12 and the P + diffusion layer region 26 in the P well and the breakdown voltage between the P well region 20 and the N + diffusion layer region 25 in the N well cannot be said to be sufficient. The characteristics deteriorate. As a result, the occurrence of inter-element leakage current has reduced the yield and prevented improvement in reliability.

【0010】このような問題を生じないようにするため
に、例えば分離特性改善を目的として、ウェルドーズ量
やVt制御用ドーズ量を変更するなど、イオン注入のド
ーズ量を変更することが考えられる。しかし、イオン注
入のドーズ量を変更すると、Tr特性やデバイス特性が
変化してしまう、という別の問題が生じる。また、トレ
ンチ分離幅を大きくすると、チップ面積が大きくなって
しまう、という別の問題が生じる。
In order to prevent such a problem from occurring, it is conceivable to change the ion implantation dose, for example, by changing the well dose or the Vt control dose for the purpose of improving the isolation characteristics. However, if the dose of the ion implantation is changed, another problem arises that the Tr characteristics and device characteristics change. Another problem arises in that increasing the trench isolation width increases the chip area.

【0011】[0011]

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、トレンチ分離
幅を大きくすることなく、またイオン注入ドーズ量を変
えることなく、かつ工程数を増加させることなくPN分
離耐圧を向上できる半導体装置、及びその製造方法を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving the PN isolation breakdown voltage without increasing the trench isolation width, changing the ion implantation dose, and increasing the number of steps. It is to provide a manufacturing method thereof.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、第一のP型不純物層を表面に有するPウェルと第一
のN型不純物層を表面に有するNウェルとがトレンチ絶
縁膜によって分離され、このトレンチ絶縁膜の底面のP
ウェル側に第二のP型不純物層が設けられ、トレンチ絶
縁膜の底面のNウェル側に第二のN型不純物層が設けら
れ、第一及び第二のP型不純物層の不純物濃度が前記P
ウェルよりも高く、第一及び第二のN型不純物層の不純
物濃度が前記Nウェルよりも高い、というものである。
また、第一のP型不純物層及び第一のN型不純物層は、
それぞれの不純物濃度によりトランジスタのしきい電圧
を設定するためのものである、としてもよい。更に、P
ウェルにはnチャネルMOSトランジスタが形成され、
NウェルにはpチャネルMOSトランジスタが形成され
た、ものとしてもよい。
In a semiconductor device according to the present invention, a P-well having a first P-type impurity layer on its surface and an N-well having a first N-type impurity layer on its surface are formed by a trench insulating film. Separated from the bottom surface of the trench insulating film.
A second P-type impurity layer is provided on the well side, a second N-type impurity layer is provided on the N-well side of the bottom surface of the trench insulating film, and the impurity concentration of the first and second P-type impurity layers is P
Higher than the well, and the impurity concentration of the first and second N-type impurity layers is higher than that of the N well.
Further, the first P-type impurity layer and the first N-type impurity layer
The threshold voltage of the transistor may be set according to the respective impurity concentrations. Further, P
An n-channel MOS transistor is formed in the well,
A p-channel MOS transistor may be formed in the N-well.

【0013】Pウェル表面の第一のP型不純物層からN
ウェルへ流れようとするホールにとって、トレンチ絶縁
膜の底面に形成された第二のP型不純物層が障壁にな
る。一方、Nウェル表面の第一のN型不純物層からPウ
ェルへ流れようとする電子にとって、トレンチ絶縁膜の
底面に形成された第二のN型不純物層が障壁になる。つ
まり、第二のP型不純物層及び第二のN型不純物層の厚
さだけトレンチ絶縁膜が深くなったと言えるので、トレ
ンチ分離幅を大きくすることなく、かつイオン注入ドー
ズ量を変えることなく、PN分離耐圧が向上する。
From the first P-type impurity layer on the P-well surface, N
The second P-type impurity layer formed on the bottom surface of the trench insulating film acts as a barrier for the holes that are going to flow into the well. On the other hand, the second N-type impurity layer formed on the bottom surface of the trench insulating film serves as a barrier for electrons flowing from the first N-type impurity layer on the N-well surface to the P-well. In other words, it can be said that the trench insulating film is deepened by the thickness of the second P-type impurity layer and the second N-type impurity layer. Therefore, without increasing the trench isolation width and without changing the ion implantation dose. The PN separation withstand voltage is improved.

【0014】本発明に係る製造方法は、本発明に係る半
導体装置を製造する方法であり、次の工程を備えてい
る。半導体基板上にトレンチ溝を形成する工程。このト
レンチ溝の底面を二つに分けた一方及び当該一方の周囲
の半導体基板上に、第一のレジストをパターニングする
工程。この第一のレジストをマスクとしてイオン注入を
行うことにより、トレンチ溝の底面を二つに分けた他方
及び当該他方の周囲の半導体基板上に、第一の導電型か
らなる第一のウェルを形成する工程。第一のレジストを
マスクとしてイオン注入を行うことにより、第一のウェ
ルの表面及びトレンチ溝の底面に、当該第一のウェルよ
りも高不純物濃度の第一の導電型からなる第一の不純物
層を形成する工程。第一のレジストを除去する工程。ト
レンチ溝の底面を二つに分けた他方及び当該他方の周囲
の半導体基板上に、第二のレジストをパターニングする
工程。この第二のレジストをマスクとしてイオン注入を
行うことにより、トレンチ溝の底面を二つに分けた一方
及び当該一方の周囲の前記半導体基板上に、第一の導電
型と反対導電型の第二の導電型からなる第二のウェルを
形成する工程。第二のレジストをマスクとしてイオン注
入を行うことにより、第二のウェルの表面及びトレンチ
溝の底面に、当該第二のウェルよりも高不純物濃度の第
二の導電型からなる第二の不純物層を形成する工程。第
二のレジストを除去する工程。トレンチ溝内に絶縁膜を
埋め込んでトレンチ素子分離領域を形成する工程。ま
た、トレンチ溝の周囲の半導体基板上に形成された第一
及び第二の不純物層は、それぞれの不純物濃度によりト
ランジスタのしきい電圧を設定するためのものである、
としてもよい。
A manufacturing method according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and includes the following steps. Forming a trench on the semiconductor substrate; A step of patterning a first resist on one of the two divided bottom surfaces of the trench groove and on the semiconductor substrate around the one; By performing ion implantation using the first resist as a mask, a first well of the first conductivity type is formed on the other half of the trench having the bottom surface and the semiconductor substrate around the other half. Process. By performing ion implantation using the first resist as a mask, a first impurity layer of a first conductivity type having a higher impurity concentration than the first well is formed on the surface of the first well and the bottom of the trench groove. Forming a. Removing the first resist; Patterning a second resist on the other half of the bottom of the trench groove and the semiconductor substrate around the other half; By performing ion implantation using the second resist as a mask, the bottom surface of the trench is divided into two portions and the semiconductor substrate around the one of the two portions is provided with a second conductive type opposite to the first conductive type. Forming a second well having the conductivity type of By performing ion implantation using the second resist as a mask, a second impurity layer of a second conductivity type having a higher impurity concentration than the second well is formed on the surface of the second well and the bottom of the trench. Forming a. Removing the second resist; Forming a trench isolation region by burying an insulating film in the trench. Further, the first and second impurity layers formed on the semiconductor substrate around the trench groove are for setting a threshold voltage of the transistor according to the respective impurity concentrations.
It may be.

【0015】第一のレジストをマスクとしてイオン注入
を行うことにより、第一のウェル表面及びトレンチ溝の
底面に第一の不純物層を形成する。ここで第一の導電型
をP型とすれば、本発明に係る半導体装置におけるPウ
ェル表面の第一のP型不純物層とトレンチ溝底面の第二
のP型不純物層とを同時に形成できる。同様に、第二の
レジストをマスクとしてイオン注入を行うことにより、
第二のウェル表面及びトレンチ溝の底面に第二の不純物
層を形成する。ここで第二の導電型をN型とすれば、本
発明に係る半導体装置におけるNウェル表面の第一のN
型不純物層とトレンチ溝底面の第二のN型不純物層とを
同時に形成できる。したがって、既存の第一のP型不純
物層及び第一のN型不純物層を形成する時に、新規の第
二のP型不純物層及び第二のN型不純物層も形成できる
ので、工程数が増加しない。
By performing ion implantation using the first resist as a mask, a first impurity layer is formed on the surface of the first well and the bottom of the trench. Here, if the first conductivity type is P-type, the first P-type impurity layer on the surface of the P-well and the second P-type impurity layer on the bottom surface of the trench can be simultaneously formed in the semiconductor device according to the present invention. Similarly, by performing ion implantation using the second resist as a mask,
A second impurity layer is formed on the surface of the second well and the bottom of the trench. Here, if the second conductivity type is N-type, the first N-type surface of the N-well in the semiconductor device according to the present invention will be described.
The impurity layer and the second N-type impurity layer on the bottom of the trench can be simultaneously formed. Therefore, when forming the existing first P-type impurity layer and first N-type impurity layer, a new second P-type impurity layer and a second N-type impurity layer can be formed, so that the number of steps is increased. do not do.

【0016】更に、トレンチ溝の周囲の半導体基板上に
形成された第一及び第二の不純物層に、第一及び第二の
不純物層と反対導電型のイオン注入を更に行うことによ
りしきい電圧を設定する工程を備えた、ものとしてもよ
い。この場合は、トレンチ溝底面の第一及び第二の不純
物層の不純物濃度を変えることなく、すなわちPN分離
耐圧を向上させたまま、第一及び第二の不純物層の不純
物濃度を低くできる。
Furthermore, the threshold voltage is further increased by further performing ion implantation of the opposite conductivity type to the first and second impurity layers into the first and second impurity layers formed on the semiconductor substrate around the trench groove. May be provided. In this case, the impurity concentrations of the first and second impurity layers can be reduced without changing the impurity concentrations of the first and second impurity layers on the bottom surface of the trench groove, that is, while improving the PN isolation breakdown voltage.

【0017】換言すると、本発明においては、トレンチ
素子分離領域を形成するために基板表面をエッチングす
る工程と、ウェル領域を形成するためにトレンチ底部を
分離するようにレジストをパターニングする工程と、ウ
ェル形成用のイオンを注入する工程と、Vt制御のため
のイオンを注入する工程と、トレンチ溝部に酸化膜を埋
め込む工程とを有することを特徴とする。
In other words, in the present invention, a step of etching a substrate surface to form a trench isolation region, a step of patterning a resist so as to separate a trench bottom to form a well region, The method includes a step of implanting ions for formation, a step of implanting ions for Vt control, and a step of burying an oxide film in a trench.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る半導体装置
の第一実施形態を示す断面図である。以下、この図面に
基づき説明する。ただし、請求項1乃至3における第一
のP型不純物層、Pウェル、第一のN型不純物層、Nウ
ェル、トレンチ絶縁膜、第二のP型不純物層、及び第二
のN型不純物層は、それぞれP拡散層領域、Pウェル
領域、N拡散層領域、Nウェル領域、トレンチ酸化
膜、P型高濃度不純物領域、及びN型高濃度不純物領域
と具体的に言い換えるものとする。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention. Hereinafter, description will be made based on this drawing. However, the first P-type impurity layer, the P-well, the first N-type impurity layer, the N-well, the trench insulating film, the second P-type impurity layer, and the second N-type impurity layer according to Claims 1 to 3 Are specifically referred to as a P + diffusion layer region, a P well region, an N + diffusion layer region, an N well region, a trench oxide film, a P-type high concentration impurity region, and an N-type high concentration impurity region, respectively.

【0019】本実施形態の半導体装置は、トレンチ分離
を用いたCMOS半導体装置であって、P拡散層領域
26を表面に有するPウェル領域20とN拡散層領域
25を表面に有するNウェル領域12とがトレンチ酸化
膜6によって分離され、トレンチ絶縁膜6の底面のPウ
ェル領域20側にP型高濃度不純物領域22bが設けら
れ、トレンチ酸化膜6の底面のNウェル領域12側にN
型高濃度不純物領域14bが設けられ、P拡散層領域
26及びP型高濃度不純物領域22bの不純物濃度がP
ウェル領域20よりも高く、N拡散層領域25及びN
型高濃度不純物領域14bの不純物濃度がNウェル領域
12よりも高い。
The semiconductor device of the present embodiment is a CMOS semiconductor device using trench isolation, and has a P well region 20 having a P + diffusion layer region 26 on its surface and an N well having an N + diffusion layer region 25 on its surface. Region 12 is separated by trench oxide film 6, a P-type high-concentration impurity region 22 b is provided on the bottom of trench insulating film 6 on the side of P-well region 20, and N-type is formed on the bottom of trench oxide film 6 on the side of N-well region 12.
High concentration impurity region 14b is provided, and the impurity concentration of P + diffusion layer region 26 and P type high concentration impurity region 22b is
N + diffusion layer region 25 and N +
The impurity concentration of the high-concentration impurity region 14 b is higher than that of the N-well region 12.

【0020】また、P拡散層領域26及びN拡散層
領域25は、それぞれの不純物濃度によりトランジスタ
のしきい電圧を設定するためのものである。更に、Pウ
ェル領域20にはnチャネルMOSトランジスタ(図示
せず)が形成され、Nウェル領域12にはpチャネルM
OSトランジスタ(図示せず)が形成される。
The P + diffusion layer region 26 and the N + diffusion layer region 25 are for setting the threshold voltage of the transistor according to the respective impurity concentrations. Further, an n-channel MOS transistor (not shown) is formed in P-well region 20, and a p-channel MOS transistor is formed in N-well region 12.
An OS transistor (not shown) is formed.

【0021】Pウェル領域20表面のP拡散層領域2
6からNウェル領域12へ流れようとするホールにとっ
て、トレンチ酸化膜6の底面に形成されたP型高濃度不
純物領域22bが障壁になる。一方、Nウェル領域12
表面のN拡散層領域25からPウェル領域20へ流れ
ようとする電子にとって、トレンチ酸化膜6の底面に形
成されたN型高濃度不純物領域14bが障壁になる。つ
まり、P型高濃度不純物領域22b及びN型高濃度不純
物領域14bの厚さだけトレンチ酸化膜6が深くなった
と言えるので、トレンチ分離幅を大きくすることなく、
かつイオン注入ドーズ量を変えることなく、PN分離耐
圧が向上する。
P + diffusion layer region 2 on the surface of P well region 20
The P-type high-concentration impurity region 22b formed on the bottom surface of the trench oxide film 6 serves as a barrier for holes that are to flow from the N-type well 6 to the N-well region 12. On the other hand, the N well region 12
The N-type high-concentration impurity region 14b formed on the bottom surface of the trench oxide film 6 serves as a barrier against electrons flowing from the surface N + diffusion layer region 25 to the P well region 20. In other words, it can be said that the trench oxide film 6 is deepened by the thickness of the P-type high-concentration impurity region 22b and the N-type high-concentration impurity region 14b, so that the trench isolation width is not increased.
In addition, the PN isolation breakdown voltage is improved without changing the ion implantation dose.

【0022】図2乃至図5は、本発明に係る製造方法の
第一実施形態を示す断面図である。以下、これらの図面
に基づき説明する。本実施形態の製造方法は、第一実施
形態の半導体装置を製造する方法である。ただし、請求
項4乃至6における第一の導電型、第一のウェル、第一
の不純物層、第二の導電型、第二のウェル、及び第二の
不純物層を、P型、Pウェル領域、P型高濃度不純物領
域、N型、Nウェル領域、及びN型高濃度不純物領域と
具体的に言い換えるものとする。
2 to 5 are sectional views showing a first embodiment of the manufacturing method according to the present invention. Hereinafter, description will be made based on these drawings. The manufacturing method according to the present embodiment is a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. However, the first conductivity type, the first well, the first impurity layer, the second conductivity type, the second well, and the second impurity layer according to claims 4 to 6 are P-type and P-well regions. , P-type high-concentration impurity regions, N-type and N-well regions, and N-type high-concentration impurity regions.

【0023】まず、図2(A)に示すように、半導体基
板1上にシリコン酸化膜2及びシリコン窒化膜3を各々
10[nm]、150[nm]の厚さで形成し、フォト
リソグラフィー技術及びエッチング技術により素子分離
領域のシリコン窒化膜3、シリコン酸化膜2及び基板表
面を除去することにより、トレンチ溝4を350[n
m]の深さにて形成する。続いて、図2(B)に示すよ
うに、シリコン窒化膜3を除去し、フォトリソグラフィ
ー技術により、半導体基板1上のNウェル領域を形成す
るため、レジスト7をパターニングする。このとき、N
ウェル領域とPウェル領域とはトレンチの下部で分離さ
れるため、レジストによりトレンチ溝4の底部を分離す
るようなパターニングをすることとなる。続いて、図2
(C)に示すように、イオン注入法によりリンイオン8
を注入し、Nウェル領域12を形成する。このとき、リ
ンイオン8の注入条件は、例えば300[keV]〜7
00[keV]の高エネルギーで、0.4〜0.8[μ
m]の深さに、1×1017[cm−3]〜3×10
17[cm−3]程度のリン濃度になるように注入す
る。リンイオンによる不純物層は、シリコン基板から裏
面に向かって深い領域に形成される。また、リンイオン
による不純物層は、素子形成部及びトレンチ溝4底部の
下部に形成される不純物層であり、トレンチ溝4底部の
下部に形成される不純物層の方が、素子形成部に形成さ
れる不純物層より、トレンチ深さ分だけ深く形成され
る。
First, as shown in FIG. 2A, a silicon oxide film 2 and a silicon nitride film 3 are formed on a semiconductor substrate 1 to a thickness of 10 nm and 150 nm, respectively. By removing the silicon nitride film 3, the silicon oxide film 2 and the substrate surface in the element isolation region by the etching technique, the trench groove 4 is formed at 350 [n].
m]. Subsequently, as shown in FIG. 2B, the silicon nitride film 3 is removed, and the resist 7 is patterned by photolithography to form an N-well region on the semiconductor substrate 1. At this time, N
Since the well region and the P well region are separated from each other at the lower portion of the trench, patterning is performed so that the bottom of the trench groove 4 is separated by the resist. Subsequently, FIG.
As shown in (C), phosphorus ions 8 were obtained by ion implantation.
Is implanted to form an N well region 12. At this time, the implantation conditions of the phosphorus ions 8 are, for example, 300 keV to 7 keV.
With a high energy of 00 [keV], 0.4 to 0.8 [μ
m] at a depth of 1 × 10 17 [cm −3 ] to 3 × 10
It is implanted so as to have a phosphorus concentration of about 17 [cm −3 ]. The impurity layer of phosphorus ions is formed in a region deep from the silicon substrate toward the back surface. The impurity layer of phosphorus ions is an impurity layer formed below the element forming portion and the bottom of the trench groove 4, and the impurity layer formed below the bottom of the trench groove 4 is formed in the element forming portion. It is formed deeper than the impurity layer by the depth of the trench.

【0024】続いて、図3(D)に示すように、表面チ
ャネル部のVt制御用にヒ素イオン13を5×1017
[cm−3]〜1×1018[cm−3]程度の濃度に
なるように注入することにより、基板表面1直下及びト
レンチ溝4底部直下にヒ素イオン13の高濃度不純物領
域であるN型高濃度不純物領域14a,14bを形成す
る。N型高濃度不純物拡散層14a,14bは、上述し
たNウェル領域12と同じパタ―ンに注入されるもので
あるが、基板の奥深くまで注入されずに各々基板表面直
下とトレンチ底部直下に注入される。このことにより、
トレンチ溝4直下には、Nウェル領域12を形成するた
めに注入したリンイオン8による不純物層よりも、高濃
度であるN型不純物領域(N型高濃度不純物領域14
b)を形成することができる。続いて、図3(E)に示
すように、レジスト除去後、半導体基板1上のPウェル
領域を形成するために、リソグラフィー技術によりレジ
スト15をパターニングする。このとき、Nウェル領域
パターニング時と同様に、Nウェル領域とPウェル領域
とはトレンチの下部で分離されるため、レジストにより
トレンチ底部を分離するようなパターニングをすること
となる。
Subsequently, as shown in FIG. 3D, 5 × 10 17 arsenic ions 13 are used for controlling Vt in the surface channel.
By implanting so as to have a concentration of about [cm −3 ] to 1 × 10 18 [cm −3 ], an N-type impurity region, which is a high-concentration impurity region of arsenic ions 13, is provided directly below the substrate surface 1 and directly below the bottom of the trench 4. The high concentration impurity regions 14a and 14b are formed. The N-type high-concentration impurity diffusion layers 14a and 14b are implanted in the same pattern as the above-described N well region 12, but are implanted immediately below the substrate surface and immediately below the trench bottom, respectively, without being implanted deep into the substrate. Is done. This allows
Immediately below the trench 4, an N-type impurity region (N-type high-concentration impurity region 14) having a higher concentration than the impurity layer formed by the phosphorus ions 8 implanted to form the N-well region 12.
b) can be formed. Subsequently, as shown in FIG. 3E, after removing the resist, the resist 15 is patterned by lithography to form a P-well region on the semiconductor substrate 1. At this time, as in the case of patterning the N-well region, the N-well region and the P-well region are separated at the lower part of the trench, so that the resist is patterned so as to separate the bottom of the trench.

【0025】続いて、図4(F)に示すように、ボロン
イオン16を注入し、Pウェル領域20を形成する。こ
のとき、ボロンイオン16の注入条件は、例えば150
〜300[keV]のエネルギー条件で、0.4〜0.
8[μm]の深さに、1×1017[cm−3]〜3×
1017[cm−3]程度のボロン濃度になるように注
入する。ボロンイオン16による不純物層は、基板表面
から裏面に向かって深い領域に形成される。また、ボロ
ンイオンによる不純物層は、素子形成部及びトレンチ溝
4底部の下部に形成される不純物層であり、トレンチ溝
4底部の下部に形成される不純物層の方が、素子形成部
に形成される不純物層より、トレンチ深さ分だけ深く形
成される。続いて、図4(G)に示すように、表面チャ
ネル部のVt制御用に低エネルギーのボロンイオン21
を5×1017[cm−3]〜1×1018[c
−3]程度の濃度になるように注入し、半導体基板1
表面直下及びトレンチ溝4底部直下に、ボロンイオン2
1による高濃度不純物領域であるP型高濃度不純物領域
22a,22bを形成する。P型高濃度不純物領域22
a,22bは、上述したPウェル領域20を形成するた
めのレジストパターンと同じパタ―ンに注入されるもの
であるが、低エネルギー注入条件であるため、半導体基
板1の奥深くまで注入されず、各々基板表面直下とトレ
ンチ底部直下に注入される。このことにより、トレンチ
溝4直下には、Pウェル領域20を形成するために注入
したボロンイオン16による不純物層よりも高濃度であ
る、P型不純物領域(P型高濃度不純物領域22b)を
形成することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 4F, boron ions 16 are implanted to form a P-well region 20. At this time, the implantation condition of the boron ions 16 is, for example, 150
Under an energy condition of ~ 300 [keV], 0.4 ~ 0.
1 × 10 17 [cm −3 ] to 3 × at a depth of 8 [μm]
The boron is implanted so as to have a boron concentration of about 10 17 [cm −3 ]. The impurity layer of boron ions 16 is formed in a region deeper from the front surface to the back surface of the substrate. Further, the impurity layer of boron ions is an impurity layer formed below the element forming portion and the bottom of the trench groove 4, and the impurity layer formed below the bottom of the trench groove 4 is formed in the element forming portion. Formed by the depth of the trench. Subsequently, as shown in FIG. 4 (G), low energy boron ions 21 for controlling Vt in the surface channel portion.
From 5 × 10 17 [cm −3 ] to 1 × 10 18 [c
m −3 ], and the semiconductor substrate 1
Boron ions 2 just below the surface and directly below the bottom of the trench 4
1 to form P-type high-concentration impurity regions 22a and 22b, which are high-concentration impurity regions. P type high concentration impurity region 22
a and 22b are implanted in the same pattern as the resist pattern for forming the P well region 20 described above, but are not implanted deep into the semiconductor substrate 1 because of the low energy implantation condition. They are respectively implanted just below the substrate surface and just below the trench bottom. Thus, a P-type impurity region (P-type high-concentration impurity region 22b) having a higher concentration than the impurity layer formed by the boron ions 16 implanted to form the P-well region 20 is formed immediately below the trench 4. can do.

【0026】続いて、図5(H)に示すように、レジス
ト14を除去後、半導体基板1上の全面に化学気相成長
法(CVD法)により酸化膜5を形成する。続いて、図
5(I)に示すように、トレンチ溝4にトレンチ酸化膜
6を形成するように、CMPにより前記酸化膜5の研磨
を行う。続いて、シリコン酸化膜2を除去して酸化膜2
aを全面に形成する。以降は、通常の方法でゲート素子
等の能動素子及び配線を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 5H, after removing the resist 14, an oxide film 5 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by a chemical vapor deposition method (CVD method). Subsequently, the oxide film 5 is polished by CMP so as to form a trench oxide film 6 in the trench 4 as shown in FIG. Subsequently, the silicon oxide film 2 is removed and the oxide film 2 is removed.
a is formed on the entire surface. Thereafter, an active element such as a gate element and a wiring are formed by a usual method.

【0027】本実施形態においては、図1に示すよう
に、トレンチ底部直下にVt制御用のヒ素イオンやボロ
ンイオンを注入し、N型高濃度不純物領域14b及びP
型高濃度不純物領域22bを形成している。このとき、
図2に示すように、Vt制御用のヒ素イオンやボロンイ
オンの不純物濃度はNウェル領域のリン濃度やPウェル
領域のボロン濃度より高いため、トレンチ底部直下の不
純物濃度は従来技術より高く設定できる。したがって、
図1に示すように、Nウェル領域12とPウェル内のP
拡散層領域26との間の耐圧、及びPウェル領域20
とNウェル内のN 拡散層領域25との間の耐圧を向上
できるので、リーク電流を低減できる。
In this embodiment, as shown in FIG.
In addition, arsenic ions and boron for Vt control are located just below the trench bottom.
Ions are implanted, and the N-type high-concentration impurity regions 14b and P
Formed high-concentration impurity regions 22b are formed. At this time,
As shown in FIG. 2, arsenic ions and boron ions for Vt control are used.
The impurity concentration of ON is determined by the phosphorus concentration in the N well region or the P well.
Higher than the boron concentration in the region,
The pure concentration can be set higher than in the prior art. Therefore,
As shown in FIG. 1, N well region 12 and P
+Breakdown voltage between diffusion layer region 26 and P well region 20
And N in N-well +Improves breakdown voltage between diffusion layer region 25
Therefore, leakage current can be reduced.

【0028】図7乃至図11は、本発明に係る製造方法
の第二実施形態を示す断面図である。以下、これらの図
面に基づき説明する。本実施形態は、基板表面の不純物
濃度が低いトランジスタと基板表面の不純物濃度が高い
トランジスタとが混載するCMOS型半導体装置の製造
方法を示したものである。なお、本実施形態において、
イオン注入条件等について特に記載のないものは、第一
実施形態で示した条件と同一である。
7 to 11 are sectional views showing a second embodiment of the manufacturing method according to the present invention. Hereinafter, description will be made based on these drawings. This embodiment shows a method for manufacturing a CMOS semiconductor device in which a transistor having a low impurity concentration on the substrate surface and a transistor having a high impurity concentration on the substrate surface are mixed. In the present embodiment,
Unless otherwise described, conditions for ion implantation are the same as those described in the first embodiment.

【0029】本実施形態の図7(A)〜図9(F)まで
の工程は、第一実施形態と同じである。本実施形態で
は、図10(G)以降に示すように、表面不純物濃度の
低いトランジスタを形成するために、基板表面上に形成
されたN型高濃度不純物領域14a及びP型高濃度不純
物領域22aに逆導電型のイオンを注入することを特徴
としている。
The steps from FIG. 7A to FIG. 9F in this embodiment are the same as those in the first embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 10G and thereafter, in order to form a transistor having a low surface impurity concentration, the N-type high-concentration impurity region 14a and the P-type high-concentration impurity region 22a formed on the substrate surface are formed. And ion implantation of the opposite conductivity type is performed.

【0030】まず、図10(G)に示すように、Pウェ
ル領域上に表面不純物濃度の低いトランジスタを形成す
るために、フォトリソグラフィー技術によりレジスト7
bをパターニングする。続いて、イオン注入法によりヒ
素イオン13aをP型高濃度不純物領域22aに注入
し、Pウェル領域上の基板表面に第2P型高濃度不純物
領域22cを形成する。ヒ素イオン13aは、P型高濃
度不純物領域22a内のイオン不純物に対して、逆導電
型のイオンである。したがって、第2P型高濃度不純物
領域22cは、P型高濃度不純物領域22aよりP型不
純物濃度が低くなる。続いて、レジスト剥離後、図10
(H)に示すように、Nウェル領域上に表面不純物濃度
の低いトランジスタを形成するために、フォトリソグラ
フィー技術によりレジスト15bをパターニングする。
続いて、イオン注入法によりボロンイオン21aをN型
高濃度不純物領域14aに注入する。ボロンイオン21
aの注入により、Nウェル領域上の基板表面に第2N型
高濃度不純物領域14cが形成される。ボロンイオン2
1aは、N型高濃度不純物領域14a内のイオン不純物
に対し、逆導電型のイオンである。したがって、第2N
型高濃度不純物領域14cは、N型高濃度不純物領域1
4aよりN型不純物濃度が低くなる。
First, as shown in FIG. 10G, in order to form a transistor having a low surface impurity concentration on the P well region, a resist 7 is formed by photolithography.
b is patterned. Subsequently, arsenic ions 13a are implanted into the P-type high-concentration impurity region 22a by an ion implantation method, and a second P-type high-concentration impurity region 22c is formed on the substrate surface on the P-well region. The arsenic ions 13a are ions of the opposite conductivity type to the ionic impurities in the P-type high-concentration impurity region 22a. Therefore, the P-type high-concentration impurity region 22c has a lower P-type impurity concentration than the P-type high-concentration impurity region 22a. Subsequently, after the resist is stripped, FIG.
As shown in (H), in order to form a transistor having a low surface impurity concentration on the N-well region, the resist 15b is patterned by a photolithography technique.
Subsequently, boron ions 21a are implanted into the N-type high concentration impurity region 14a by an ion implantation method. Boron ion 21
By implantation of a, a second N-type high-concentration impurity region 14c is formed on the substrate surface above the N-well region. Boron ion 2
1a is an ion of the opposite conductivity type to the ionic impurities in the N-type high concentration impurity region 14a. Therefore, the second N
N-type high-concentration impurity region 14c
N-type impurity concentration is lower than 4a.

【0031】続いて、図11(I)に示すように、レジ
スト15bを除去する。以降は、通常の方法でゲート素
子等の能動素子及び配線を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 11I, the resist 15b is removed. Thereafter, an active element such as a gate element and a wiring are formed by a usual method.

【0032】本実施形態は、図10(G)〜図10
(H)に示すように、第2P型高濃度不純物拡散層22
c及び第2N型高濃度不純物拡散層14cの表面不純物
濃度が低い場合である。例えば、Nウェル領域内のトレ
ンチ下層部に表面不純物濃度の低いN型不純物拡散層を
形成すると、Nウェル内のN拡散層領域とPウェル領
域との間の耐圧が低下してしまう。本実施形態では、N
ウェル領域内の基板表面上に形成したN型不純物領域に
のみ、逆導電型のイオン(ボロンイオン)を注入するこ
とで、表面不純物濃度の低いN型不純物領域が形成でき
る。Pウェル内のP 拡散層領域とNウェル領域との間
の耐圧に関しても同様であり、Pウェル領域内の基板表
面上に形成したP型不純物領域にのみ逆導電型のイオン
(ヒ素イオン)を注入することで、表面不純物濃度の低
いP型不純物領域が形成できる。したがって、表面不純
物濃度が高いトランジスタと、表面不純物濃度が低いト
ランジスタとについて、分離耐圧を低下させることなく
混載することができる。
In the present embodiment, FIGS.
As shown in (H), the second P-type high concentration impurity diffusion layer 22 is formed.
c and surface impurities of the second N-type high concentration impurity diffusion layer 14c
This is the case when the concentration is low. For example, a train in the N-well area
N-type impurity diffusion layer with low surface impurity concentration
When formed, N in the N well+Diffusion layer area and P-well area
The withstand voltage between these regions is reduced. In the present embodiment, N
N-type impurity region formed on the substrate surface in the well region
Only implant ions of the opposite conductivity type (boron ions).
Thus, an N-type impurity region having a low surface impurity concentration can be formed.
You. P in P well +Between the diffusion layer region and the N-well region
The same applies to the breakdown voltage of the substrate.
Ion of opposite conductivity type only in P-type impurity region formed on surface
(Arsenic ions) to lower the surface impurity concentration
P-type impurity regions can be formed. Therefore, surface impure
Transistor with high impurity concentration and transistor with low surface impurity concentration
With the transistor, without lowering the separation withstand voltage
Can be mixed.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明に係る半導体装置によれば、第一
のP型不純物層を表面に有するPウェルと第一のN型不
純物層を表面に有するNウェルとがトレンチ絶縁膜によ
って分離され、このトレンチ絶縁膜の底面のPウェル側
に第二のP型不純物層が設けられ、トレンチ絶縁膜の底
面のNウェル側に第二のN型不純物層が設けられている
ので、トレンチ分離幅を大きくすることなく、かつイオ
ン注入ドーズ量を変えることなく、PN分離耐圧を向上
できる。その理由は、Pウェル表面の第一のP型不純物
層からNウェルへ流れようとするホールにとって、トレ
ンチ絶縁膜の底面に形成された第二のP型不純物層が障
壁になるとともに、Nウェル表面の第一のN型不純物層
からPウェルへ流れようとする電子にとって、トレンチ
絶縁膜の底面に形成された第二のN型不純物層が障壁に
なることにより、第二のP型不純物層及び第二のN型不
純物層の厚さだけトレンチ絶縁膜が深くなったと言える
からである。
According to the semiconductor device of the present invention, the P-well having the first P-type impurity layer on the surface and the N-well having the first N-type impurity layer on the surface are separated by the trench insulating film. The second P-type impurity layer is provided on the P-well side of the bottom surface of the trench insulating film, and the second N-type impurity layer is provided on the N-well side of the bottom surface of the trench insulating film. PN separation voltage can be improved without increasing the ion implantation dose and without changing the ion implantation dose. The reason for this is that the second P-type impurity layer formed on the bottom surface of the trench insulating film acts as a barrier for holes that are going to flow from the first P-type impurity layer on the P-well surface to the N-well, The second N-type impurity layer formed on the bottom surface of the trench insulating film acts as a barrier against electrons flowing from the first N-type impurity layer on the surface to the P-well, thereby forming a second P-type impurity layer. This is because it can be said that the trench insulating film is deepened by the thickness of the second N-type impurity layer.

【0034】換言すると、Nウェル領域内のトレンチ底
部直下にN型高濃度不純物領域を形成し、Pウェル領域
内のトレンチ底部直下にP型高濃度不純物領域を形成し
ている。このためPウェル領域とNウェル内のN拡散
層領域との分離耐圧及びNウェル領域とPウェル内のP
拡散層領域との分離耐圧が向上する効果がある。した
がって、Nウェル領域とPウェル内のN拡散層領域と
の間の耐圧、及びPウェル領域とNウェル内のP拡散
層領域との間の耐圧が保つことができ、素子間リーク電
流を低減でき、信頼性のある半導体装置を提供できる。
In other words, an N-type high-concentration impurity region is formed immediately below the trench bottom in the N-well region, and a P-type high-concentration impurity region is formed immediately below the trench bottom in the P-well region. For this reason, the separation withstand voltage between the P well region and the N + diffusion layer region in the N well, and the P breakdown voltage in the N well region and the P well
This has the effect of improving the withstand voltage for separation from the + diffusion layer region. Therefore, the breakdown voltage between the N well region and the N + diffusion layer region in the P well and the breakdown voltage between the P well region and the P + diffusion layer region in the N well can be maintained. And a reliable semiconductor device can be provided.

【0035】本発明に係る製造方法によれば、第一のレ
ジストをマスクとして第一のウェル表面及びトレンチ溝
の底面に第一の不純物層を形成するとともに、第二のレ
ジストをマスクとして第二のウェル表面及びトレンチ溝
の底面に第二の不純物層を形成することにより、Pウェ
ル表面の第一のP型不純物層とトレンチ溝底面の第二の
P型不純物層とを同時に形成できるとともに、Nウェル
表面の第一のN型不純物層とトレンチ溝底面の第二のN
型不純物層とを同時に形成できるので、工程数を増加さ
せることなくPN分離耐圧を向上できる。
According to the manufacturing method of the present invention, the first impurity layer is formed on the surface of the first well and the bottom of the trench by using the first resist as a mask, and the second impurity is formed by using the second resist as a mask. Forming the second impurity layer on the well surface and the bottom surface of the trench groove, the first P-type impurity layer on the P-well surface and the second P-type impurity layer on the trench groove bottom surface can be formed simultaneously, A first N-type impurity layer on the surface of the N-well and a second N-type impurity layer on the bottom surface of the trench;
Since it can be formed simultaneously with the mold impurity layer, the PN isolation breakdown voltage can be improved without increasing the number of steps.

【0036】また、トレンチ溝周囲の半導体基板上に形
成された第一及び第二の不純物層に、反対導電型のイオ
ン注入を行うことにより、トレンチ溝底面の第一及び第
二の不純物層の不純物濃度を変えることなく、すなわち
PN分離耐圧を向上させたまま、第一及び第二の不純物
層の不純物濃度を低くできる。
In addition, by implanting opposite conductivity type ions into the first and second impurity layers formed on the semiconductor substrate around the trench groove, the first and second impurity layers on the bottom surface of the trench groove are implanted. The impurity concentration of the first and second impurity layers can be reduced without changing the impurity concentration, that is, while improving the PN isolation breakdown voltage.

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

【図1】本発明に係る半導体装置の第一実施形態を示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

【図2】本発明に係る製造方法の第一実施形態を示す断
面図であり、図2(A)〜図2(C)の順に工程が進行
する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a manufacturing method according to the present invention, and the process proceeds in the order of FIGS. 2 (A) to 2 (C).

【図3】本発明に係る製造方法の第一実施形態を示す断
面図であり、図3(D)〜図3(E)の順に工程が進行
する。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a manufacturing method according to the present invention, and the process proceeds in the order of FIGS. 3 (D) to 3 (E).

【図4】本発明に係る製造方法の第一実施形態を示す断
面図であり、図4(F)〜図4(G)の順に工程が進行
する。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the first embodiment of the manufacturing method according to the present invention, and the process proceeds in the order of FIGS. 4 (F) to 4 (G).

【図5】本発明に係る製造方法の第一実施形態を示す断
面図であり、図5(H)〜図5(I)の順に工程が進行
する。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a manufacturing method according to the present invention, and the process proceeds in the order of FIGS. 5 (H) to 5 (I).

【図6】第一実施形態の半導体装置における、トレンチ
下部の不純物プロファイルを示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing an impurity profile below a trench in the semiconductor device of the first embodiment.

【図7】本発明に係る製造方法の第二実施形態を示す断
面図であり、図7(A)〜図7(B)の順に工程が進行
する。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the manufacturing method according to the present invention, and the process proceeds in the order of FIGS. 7 (A) and 7 (B).

【図8】本発明に係る製造方法の第二実施形態を示す断
面図であり、図8(C)〜図8(D)の順に工程が進行
する。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a second embodiment of the manufacturing method according to the present invention, and the process proceeds in the order of FIGS. 8 (C) to 8 (D).

【図9】本発明に係る製造方法の第二実施形態を示す断
面図であり、図9(E)〜図9(F)の順に工程が進行
する。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a second embodiment of the manufacturing method according to the present invention, and the process proceeds in the order of FIGS. 9 (E) to 9 (F).

【図10】本発明に係る製造方法の第二実施形態を示す
断面図であり、図10(G)〜図10(H)の順に工程
が進行する。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the manufacturing method according to the present invention, and the process proceeds in the order of FIGS. 10 (G) to 10 (H).

【図11】本発明に係る製造方法の第二実施形態を示す
断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing a second embodiment of the manufacturing method according to the present invention.

【図12】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図で
あり、図12(A)〜図12(B)の順に工程が進行す
る。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device, and the process proceeds in the order of FIGS.

【図13】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図で
あり、図13(C)〜図13(D)の順に工程が進行す
る。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device, and the process proceeds in the order of FIGS. 13 (C) to 13 (D).

【図14】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図で
あり、図14(E)〜図14(F)の順に工程が進行す
る。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device, and the process proceeds in the order of FIGS. 14 (E) to 14 (F).

【図15】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図で
あり、図15(G)〜図15(H)の順に工程が進行す
る。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device, and the process proceeds in the order of FIGS. 15 (G) to 15 (H).

【図16】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図で
あり、図16(I)〜図16(J)の順に工程が進行す
る。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device, and the process proceeds in the order of FIGS. 16 (I) to 16 (J).

【図17】従来の半導体装置を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2,2a シリコン酸化膜 3 シリコン窒化膜 4 トレンチ溝 5 酸化膜 6 トレンチ酸化膜 7,7a,7b レジスト 8 リンイオン 12 Nウェル領域 13,13a ヒ素イオン 14,14a,14b,14c N型高濃度不純物領域 15,15a,15b レジスト 16 ボロンイオン 20 Pウェル領域 21,21a ボロンイオン 22,22a,22b,22c P型高濃度不純物領域 25 N拡散層領域 26 P拡散層領域Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2, 2a silicon oxide film 3 silicon nitride film 4 trench groove 5 oxide film 6 trench oxide film 7, 7a, 7b resist 8 phosphorus ion 12 N well region 13, 13a arsenic ion 14, 14a, 14b, 14c N type high Concentration impurity region 15, 15a, 15b Resist 16 Boron ion 20 P well region 21, 21a Boron ion 22, 22a, 22b, 22c P-type high concentration impurity region 25 N + diffusion layer region 26 P + diffusion layer region

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第一のP型不純物層を表面に有するPウ
ェルと第一のN型不純物層を表面に有するNウェルとが
トレンチ絶縁膜によって分離され、 このトレンチ絶縁膜の底面の前記Pウェル側に第二のP
型不純物層が設けられ、前記トレンチ絶縁膜の底面の前
記Nウェル側に第二のN型不純物層が設けられ、 前記第一及び第二のP型不純物層の不純物濃度が前記P
ウェルよりも高く、前記第一及び第二のN型不純物層の
不純物濃度が前記Nウェルよりも高い、 半導体装置。
An N-well having a first P-type impurity layer on a surface thereof and an N-well having a first N-type impurity layer on a surface thereof are separated by a trench insulating film; The second P on the well side
A second N-type impurity layer is provided on the bottom surface of the trench insulating film on the N-well side, and the first and second P-type impurity layers have an impurity concentration of the P-type impurity layer.
A semiconductor device, wherein the impurity concentration of the first and second N-type impurity layers is higher than that of the well and higher than that of the N well.
【請求項2】 前記第一のP型不純物層及び前記第一の
N型不純物層は、それぞれの不純物濃度によりトランジ
スタのしきい電圧を設定するためのものである、 請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first P-type impurity layer and said first N-type impurity layer are for setting a threshold voltage of a transistor according to respective impurity concentrations. .
【請求項3】 前記PウェルにはnチャネルMOSトラ
ンジスタが形成され、前記NウェルにはpチャネルMO
Sトランジスタが形成された、 請求項2記載の半導体装置。
3. An n-channel MOS transistor is formed in the P well, and a p-channel MOS transistor is formed in the N well.
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein an S transistor is formed.
【請求項4】 半導体基板上にトレンチ溝を形成する工
程と、 このトレンチ溝の底面を二つに分けた一方及び当該一方
の周囲の前記半導体基板上に、第一のレジストをパター
ニングする工程と、 この第一のレジストをマスクとしてイオン注入を行うこ
とにより、前記トレンチ溝の底面を二つに分けた他方及
び当該他方の周囲の前記半導体基板上に、第一の導電型
からなる第一のウェルを形成する工程と、 前記第一のレジストをマスクとしてイオン注入を行うこ
とにより、前記第一のウェルの表面及び前記トレンチ溝
の底面に、当該第一のウェルよりも高不純物濃度の前記
第一の導電型からなる第一の不純物層を形成する工程
と、 前記第一のレジストを除去する工程と、 前記トレンチ溝の底面を二つに分けた他方及び当該他方
の周囲の前記半導体基板上に、第二のレジストをパター
ニングする工程と、 この第二のレジストをマスクとしてイオン注入を行うこ
とにより、前記トレンチ溝の底面を二つに分けた一方及
び当該一方の周囲の前記半導体基板上に、前記第一の導
電型と反対導電型の第二の導電型からなる第二のウェル
を形成する工程と、 前記第二のレジストをマスクとしてイオン注入を行うこ
とにより、前記第二のウェルの表面及び前記トレンチ溝
の底面に、当該第二のウェルよりも高不純物濃度の前記
第二の導電型からなる第二の不純物層を形成する工程
と、 前記第二のレジストを除去する工程と、 前記トレンチ溝内に絶縁膜を埋め込んでトレンチ素子分
離領域を形成する工程と、 を備えた半導体装置の製造方法。
4. A step of forming a trench on the semiconductor substrate, and a step of patterning a first resist on one of the two divided bottom surfaces of the trench and on the semiconductor substrate around the other of the two. By performing ion implantation using the first resist as a mask, a first conductive type of the first conductivity type is formed on the other half of the bottom surface of the trench groove and on the semiconductor substrate around the other half. Forming a well, and performing ion implantation using the first resist as a mask, so that the surface of the first well and the bottom of the trench have a higher impurity concentration than the first well. Forming a first impurity layer of one conductivity type; removing the first resist; dividing the bottom surface of the trench groove into two parts; A step of patterning a second resist on the body substrate, and performing ion implantation using the second resist as a mask, thereby dividing the bottom surface of the trench groove into two parts and the semiconductor around the one part. Forming a second well of a second conductivity type opposite to the first conductivity type on the substrate, and performing ion implantation using the second resist as a mask, thereby forming the second well. Forming a second impurity layer of the second conductivity type having a higher impurity concentration than the second well on the surface of the well and the bottom surface of the trench, and removing the second resist. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a trench element isolation region by burying an insulating film in the trench.
【請求項5】 前記トレンチ溝の周囲の前記半導体基板
上に形成された前記第一及び第二の不純物層は、それぞ
れの不純物濃度によりトランジスタのしきい電圧を設定
するためのものである、 請求項4記載の半導体装置の製造方法。
5. The first and second impurity layers formed on the semiconductor substrate around the trench groove are for setting a threshold voltage of a transistor according to respective impurity concentrations. Item 5. The method for manufacturing a semiconductor device according to Item 4.
【請求項6】 前記トレンチ溝の周囲の前記半導体基板
上に形成された前記第一及び第二の不純物層に、当該第
一及び第二の不純物層と反対導電型のイオン注入を更に
行うことにより前記しきい電圧を設定する工程を備え
た、 請求項5記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 1, further comprising performing ion implantation of a conductivity type opposite to that of the first and second impurity layers into the first and second impurity layers formed on the semiconductor substrate around the trench groove. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising a step of setting the threshold voltage according to the following.
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