JP2579923B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2579923B2 JP62000289A JP28987A JP2579923B2 JP 2579923 B2 JP2579923 B2 JP 2579923B2 JP 62000289 A JP62000289 A JP 62000289A JP 28987 A JP28987 A JP 28987A JP 2579923 B2 JP2579923 B2 JP 2579923B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明はCMOS構造の半導体装置の製造方法に係り、
特に素子分離領域の下に寄生チャンネル防止用の拡散層
を製造するための方法に関する。
(従来の技術) 従来のCMOS構造の半導体装置の製造方法を第2図に示
す。
第2図(a)では、まず、P型半導体基板(以下、P
型基板と記す)11上全面に熱酸化膜12が形成される。次
に、この熱酸化膜12上にレジストパターン(図示せず)
が形成され、これをマスクとしてn型不純物例えば燐の
イオン注入層(図示せず)が選択的に形成される。次
に、レジストパターンが剥離され、この状態で熱処理を
施すことによってnウェルと呼ばれるn型拡散層13が形
成される。これにより、nチャンネル領域とpチャンネ
ル領域が形成される。
次の第2図(b)では、まず、熱酸化膜12が全面剥離
される。次に、熱酸化膜14が再度基板全面に形成され
る。この後、この熱酸化膜16上には基板全面に渡ってシ
リコンナイトライド膜SiN(図示せず)が形成される。
次に、このシリコンナイトライド膜SiN上に、レジスト
パターン(図示せず)が形成され、これをマスクとして
シリコンナイトライド膜が選択的にエッチング除去され
ることにより、シリコンナイトライド膜パターン(以
下、SiNパターンと記す)15a,15bが形成される。
次の第2図(c)では、まず、pチャンネル領域を覆
うようにフォトレジスト膜16がパターニングされる。次
に、このフォトレジスト膜16及びSiNパターン15aをマス
クとしてP型不純物、例えばホウ素(B)がイオン注入
される。これにより、nチャンネル領域にp型不純物イ
オン注入層17が選択的に形成される。
次の第2図(d)では、まず、nチャンネル領域のみ
を覆うようにフォトレジスト膜18がパターニングされ
る。次に、このフォトレジスト膜18及びSiNパターン15b
をマスクとして、n型不純物、例えば燐(P)がイオン
注入されることにより、pチャンネル領域にn型不純物
イオン注入層19が選択的に形成される。
第2図(e)では、まず、第2図(d)に示すフォト
レジスト膜18が剥離される。この後熱酸化がなされ、素
子分離用酸化膜20、nチャンネル側寄生チャンネル防止
用p型拡散層21及びpチャンネル側寄生チャンネル防止
用n型拡散層22が形成される。
ところで、寄生チャンネル防止用拡散層21及び22は素
子分離領域の下の濃度を高める働きをする。これによ
り、素子分離用酸化膜20をゲート膜とし、その上の配線
材料をゲート電極とする寄生トランジスタのしきい値
(VTH)が大きくなり、また隣り合う拡散層間のパンチ
スルー電流が抑えられるので、素子間の電気的短絡が抑
制される。
なお、上述したような効果は、p型基板11の濃度、n
型拡散層13の濃度を上げることによっても得ることがで
きる。しかし、この場合は、素子分離領域の下のみなら
ず、トランジスタを形成する活性領域の基板濃度及び拡
散層濃度も高くなってしまう。その結果、基板電圧及び
拡散層電圧に対するトランジスタのしきい値電圧
(VTH)の依存性が大きくなり、電圧変動に伴うしきい
値電圧(VTH)のゆらぎ幅が大きくなるため、回路動作
が不安定となる。また、しきい値電圧(VTH)が大きく
なるため、これと所定電圧まで下げる工程が必要とな
る。すなわち、p型半導体基板11あるいはn型拡散層13
とは異なる伝導型の不純物をそれぞれ選択的に導入し、
表面近傍の実効的濃度を下げることにより、しきい値
(VTH)を小さくする必要がある。
以上従来のCMOS構造の半導体装置の製造方法を説明し
たが、この方法では、素子分離領域の下に、寄生チャン
ネル防止用の拡散層21,22を形成するために、第2図
(c)で説明したpチャンネル領域での写真露光工程と
第2図(d)で説明したnチャンネル領域14での写真露
光工程の2回の写真露光工程が必要である。しかし、写
真露光工程はフォトマスクの製作やフォトレジスト膜の
塗布、露光、現像という多くステップ及び煩雑なステッ
プが必要なため、半導体装置の製造経費が増大するとい
う問題があった。
(発明が解決しようとする問題点) 以上述べたように従来のCMOS構造の半導体装置の製造
方法においては、寄生チャンネル防止用拡散層を形成す
るのに、写真露光工程を2回必要とするため、半導体装
置の製造経費が増大するという問題があった。
そこでこの発明は、写真露光工程を用いることなく寄
生チャンネル防止用の拡散層を形成することが可能で、
半導体装置の製造経費の低減に寄与することができる半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段と作用) 上記目的を達成するためにこの発明は、第1導電型の
半導体基板上に、耐酸化性物質を含む第1の耐酸化性膜
と前記耐酸化性物質とは異なる第1の物質を含む第1の
膜とを順次積層して積層膜を形成し、この積層膜に、前
記半導体基板の第1導電型のトランジスタを形成する領
域に対応した開孔部を形成し、前記残存する積層膜をマ
スクを用いて前記半導体基板に不純物を導入し、前記半
導体基板に、第2導電型の半導体領域を形成し、前記第
1導電型の半導体基板の上方に、耐酸化性物質を含む第
2の耐酸化性膜を形成し、前記第2の耐酸化性膜に、素
子分離用絶縁膜を形成する領域に対応した開孔部を形成
し、前記第2の耐酸化性膜と前記半導体基板上に残存す
る積層膜とをマスクに用いて前記第2導電型の半導体領
域に不純物を導入し、前記第2導電型の半導体領域に、
寄生チャンネル防止領域を形成し、前記耐酸化性物質お
よび前記第1の物質とは異なる第2の物質を含む第2の
膜によって、前記積層膜に形成されている開孔部を埋め
込むとともに、前記第2の膜によって、前記第2導電型
の半導体領域上に残存する第2の耐酸化性膜を被覆し、
前記積層膜を構成している前記第1の膜上に残存する第
2の耐酸化性膜をマスクに用いて、前記第1の膜を除去
し、さらに前記積層膜を構成している第1の耐酸化性膜
上に残存する第1の膜をマスクに用いて、前記第2の耐
酸化性膜と前記第1の耐酸化性膜とを除去し、前記半導
体基板上に残存する積層膜と前記第2の膜とをマスクに
用いて前記半導体基板に不純物を導入し、前記半導体基
板に、寄生チャンネル防止領域を形成し、前記積層膜を
構成している前記第1の膜と前記第2の膜とを除去し、
前記半導体基板上に残存する第1の耐酸化性膜と前記第
2導電型の半導体領域上に残存する第2の耐酸化性膜と
を酸化障壁に用いて、前記半導体基板を酸化し、前記半
導体基板に、素子分離用絶縁膜を形成するようにしたも
のである。
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を詳細に説
明する。
第1図はこの発明の一実施例の製造方法を示す断面図
である。なお、以下の説明では、p型基板及びnウェル
構造の半導体装置の製造方法を代表として説明する。
第1図(a)では、まずp型基板31の上面全面に第1
の熱酸化膜32、シリコンナイトライド膜33、例えば気相
成長法の一種であるCVD法によって形成されたシリコン
酸化膜(以下、CVD−SiO2膜と記す)34が順次形成され
る。次に、フォトレジスト工程により、CVD−SiO2膜34
及びシリコンナイトライド膜33がnチャンネル領域のみ
に残存するように、選択的に除去される。次に、n型不
純物、例えば燐(P)をイオン注入することにより、CV
D−SiO2膜34をマスクとしてpチャンネル領域にn型不
純物イオン注入層35が形成される。
次の第1図(b)では、まず、熱処理によりn型不純
物イオン注入層36が活性化され、nウェルといわれるn
型拡散層36が形成される。次にこのn型拡散層36上の既
存の第1の熱酸化膜32が除去され、ここに、新たに第2
の熱酸化膜37が形成される。次に、基板全面に第2のシ
リコンナイトライド膜38が形成される。この場合、熱酸
化膜37及びシリコンナイトライド膜38はそれぞれ上述し
た第1の熱酸化膜32及び第1のシリコンナイトライド膜
33はほぼ同じ膜厚に設定されている。次に、フォトレジ
スト工程で所望のフォトレジストパターン39が形成され
る。
次の第1図(c)では、まず、フォトレジストパター
ン39をマスクとして第2のシリコンナイトライド膜38が
選択除去される。次に、フォトレジストパターン39が全
面的に剥離される。
次の第1図(d)では、まず、n型不純物、例えば燐
(P)が全面的にイオン注入される。この場合、nチャ
ンネル領域ではCVD−SiO2膜34が存在するため、燐が注
入されない。これに対し、pチャンネル領域では、第2
のシリコンナイトライド膜38をマスクとしてn型拡散層
36に燐が注入され、n型不純物イオン注入層40が形成さ
れる。
次の第1図(e)では、まず、全面にフォトレジスト
膜41が塗布される。この場合、nチャンネル領域とpチ
ャンネル領域との間には、nチャンネル領域が高く、p
チャンネル領域が低いという段差が存在するので、フォ
トレジスト膜41はnチャンネル領域には薄く、pチャン
ネル領域には厚く塗布される。
次の第1図(f)では、フォトレジスト膜41が全面的
にエッチングされる。この場合、例えば、nチャンネル
領域側のフォトレジスト膜41の厚み分だけエッチングす
るとすれば、nチャンネル領域とpチャンネル領域にお
けるフォトレジスト膜41の厚みの違いにより、pチャン
ネル領域には、フォトレジスト膜41が残る。これによ
り、輪郭線がシリコンナイトライド膜33とCVD−SiO2膜3
4の輪郭線に接するフォトレジスト膜41が形成される。
次の第1図(g)では、まず、nチャンネル領域にお
いて、第2のシリコンナイトライド膜38をマスクとし
て、CVD−SiO2膜34が選択的に除去される。次に、第2
のシリコンナイトライド膜38とCVD−SiO2膜34をマスク
として第1のシリコンナイトライド膜33が選択的に除去
される。このとき、同時に第2のシリコンナイトライド
膜38も除去される。
次の第1図(h)では、まず、p型不純物、例えばホ
ウ素が全面的にイオン注入される。これにより、nチャ
ンネル領域には、寄生チャンネル防止用のp型不純物イ
オン注入層42が形成される。これに対し、pチャンネル
領域ではフォトレジスト膜41のマスキング作用により、
p型不純物イオン注入層は形成されない。
次の第1図(i)では、まずCVD−SiO2膜34及びフォ
トレジスト膜41が全面剥離される。次に熱酸化により、
素子分離用酸化膜43が形成される。この後、第1,第2の
シリコンナイトライド膜33,38及び第1,第2の熱酸化膜3
2,37が除去される。以下、通常の方法により、ゲート絶
縁膜44、ゲート電極、n+拡散層46から成るnチャンネル
トランジスタ47と、ゲート絶縁膜48、ゲート電極49、p+
拡散層50から成るpチャンネルトランジスタ51が形成さ
れる。
以上詳述したようにこの実施例は、ウェル形成用のパ
ターンからイオン注入時のマスク材を自己整合的に形成
している。したがって、この実施例によれば、寄生チャ
ンネル防止用拡散層52,53を形成するためのイオン注入
時の写真露光工程が全く不要となり、半導体装置の製造
経費を大幅に低減することができる。
なお、以上の説明では、p型基板及びnウェル構造の
半導体装置を例に説明したが、この発明は、n型基板p
ウェル構造の半導体装置あるいは基板上にpウェルとn
ウェルの双方を形成するツインタブ構造の半導体装置の
製造にも適用可能なことは勿論である。
〔発明の効果〕
以上述べたようにこの発明によれば、写真露光工程を
用いることなく寄生チャンネル防止用の拡散層を形成す
ることが可能で、半導体装置の製造経費の低減に寄与す
ることができる半導体装置の製造方法を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の方法を示す断面図、第2
図は従来の半導体装置の製造方法を示す断面図である。 31……p型基板、32,37……熱酸化膜、33,38……シリコ
ンナイトライド膜、34……CVD−SiO2、35……n型不純
物イオン注入層、36……n型拡散層、39……フォトレジ
ストパターン、40……n型不純物イオン注入層、41……
フォトレジスト膜、42……p型不純物イオン注入層、43
……素子分離用酸化膜、44,48……ゲート絶縁膜、45,49
……ゲート電極、46……n+拡散層、47……nチャンネル
トランジスタ、50……p+拡散層、51……pチャンネルト
ランジスタ、52,53……寄生チャンネル防止用拡散層。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1導電型の半導体基板上に、耐酸化性物
    質を含む第1の耐酸化性膜と前記耐酸化性物質とは異な
    る第1の物質を含む第1の膜とを順次積層し、積層膜を
    形成する第1の工程と、 前記積層膜に、前記半導体基板の第1導電型のトランジ
    スタを形成する領域に対応した開孔部を形成する第2の
    工程と、 前記残存する積層膜をマスクを用いて前記半導体基板に
    不純物を導入し、前記半導体基板に、第2導電型の半導
    体領域を得る第3の工程と、 前記第1導電型の半導体基板の上方に、耐酸化性物質を
    含む第2の耐酸化性膜を形成する第4の工程と、 前記第2の耐酸化性膜に、素子分離用絶縁膜を形成する
    領域に対応した開孔部を形成する第5の工程と、 前記第2の耐酸化性膜と前記半導体基板上に残存する積
    層膜とをマスクに用いて前記第2導電型の半導体領域に
    不純物を導入し、前記第2導電型の半導体領域に、寄生
    チャンネル防止領域を得る第6の工程と、 前記耐酸化性物質および前記第1の物質とは異なる第2
    の物質を含む第2の膜によって、前記積層膜に形成され
    ている開孔部を埋め込むとともに、前記第2の膜によっ
    て、前記第2導電型の半導体領域上に残存する第2の耐
    酸化性膜を被覆する第7の工程と、 前記積層膜を構成している前記第1の膜上に残存する第
    2の耐酸化性膜をマスクに用いて、前記第1の膜を除去
    し、さらに前記積層膜を構成している第1の耐酸化性膜
    上に残存する第1の膜をマスクに用いて、前記第2の耐
    酸化性膜と前記第1の耐酸化性膜とを除去する第8の工
    程と、 前記半導体基板上に残存する積層膜と前記第2の膜とを
    マスクに用いて前記半導体基板に不純物を導入し、前記
    半導体基板に、寄生チャンネル防止領域を得る第9の工
    程と、 前記積層膜を構成している前記第1の膜と前記第2の膜
    とを除去する第10の工程と、 前記半導体基板上に残存する第1の耐酸化性膜と前記第
    2導電型の半導体領域上に残存する第2の耐酸化性膜と
    を酸化障壁に用いて、前記半導体基板を酸化し、前記半
    導体基板に、素子分離用絶縁膜を形成する第11の工程と を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記第2の膜はフォトレジスト膜であり、 前記第7の工程は、 前記半導体基板の上方にフォトレジスト膜を形成し、 前記フォトレジスト膜をエッチングし、前記積層膜およ
    び前記積層膜に形成されている開孔部における前記フォ
    トレジスト膜の厚みの違いを利用して、前記開孔部にの
    み前記フォトレジスト膜を残して、前記開孔部を埋め込
    むことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体
    装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記第1、第2の耐酸化性膜は、シリコン
    ナイトライド膜であることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】前記第1の膜は気相成長によるシリコン酸
    化膜であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】前記第2の膜はフォトレジスト膜であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置
    の製造方法。
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