JP2585110B2 - 相補型電界効果素子の製造方法 - Google Patents
相補型電界効果素子の製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
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- H01L27/088—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
- H01L27/092—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
- H01L27/0921—Means for preventing a bipolar, e.g. thyristor, action between the different transistor regions, e.g. Latchup prevention
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、相補型電界効果素子の製造方法に関し、
特に、第１導電型半導体基板の主表面上に第１導電型の
不純物層と第２導電型の不純物層とが隣接して形成され
る相補型電界効果素子の製造方法に関する。
特に、第１導電型半導体基板の主表面上に第１導電型の
不純物層と第２導電型の不純物層とが隣接して形成され
る相補型電界効果素子の製造方法に関する。
［従来の技術］ 従来、CMOS回路において、寄生のバイポーラトランジ
スタが導通状態となりCMOS回路の電源端子間などに大電
流が流れるラッチアップが問題となっている。このラッ
チアップが起こると、回路動作が阻害されたりIC自体が
破壊される現象を招くという不都合が生じる。したがっ
て、ラッチアップを防止するために従来種々の方法が考
えられている。
スタが導通状態となりCMOS回路の電源端子間などに大電
流が流れるラッチアップが問題となっている。このラッ
チアップが起こると、回路動作が阻害されたりIC自体が
破壊される現象を招くという不都合が生じる。したがっ
て、ラッチアップを防止するために従来種々の方法が考
えられている。
第3A図ないし第3M図は、従来のラッチアップ対策を施
したCMOSの製造プロセスを説明するための断面構造図で
ある。第3A図ないし第3M図を参照して、従来のラッチア
ップ対策を施したCMOSの製造プロセスについて説明す
る。まず、第3A図に示すように、Ｐ型シリコン基板１上
に、SiO2からなる酸化膜21を形成する。酸化膜21上にSi
3N4からなる窒化膜22を形成する。窒化膜22上からボロ
ンB+をイオン注入法によって高エネルギで注入する。こ
れにより、ラッチアップを防止するためのp+埋込層15を
形成する。次に、第3B図に示すように、窒化膜22上にレ
ジスト23をパターニングして形成する。レジスト23をマ
スクとして窒化膜22をエッチングする。次に、第3C図に
示すように、レジスト23を除去する。窒化膜22をマスク
として熱酸化を行う。これによって、フィールド酸化膜
14の形成によるLOCOS（Local Oxidation of Silico
n）分離を行なうとともにp+埋込層15の活性化を行な
う。その後、窒化膜22を除去する。次に、第3D図に示す
ように、レジスト25を形成する。レジスト25をマスクと
してリンP+をイオン注入法により高エネルギで注入す
る。これによりＮウェルが形成される。同時に低エネル
ギでリンP+を注入する。これによりVTH制御用の注入が
行なわれてVTH制御用注入領域26が形成される。次に、
第3E図に示すように、Ｐウェル２を形成すべき領域以外
の部分にレジストをパターニングする。レジスト27をマ
スクとしてボロンB+を高エネルギで注入する。これによ
りＰウェル２が形成される。同時にボロンB+を低エネル
ギで注入することによりVTH制御用注入領域28を形成す
る。次に、第3F図に示すように、レジスト27を除去す
る。これにより、CMOSのウェル領域が形成されたことに
なる。次に、第3G図に示すように、酸化膜21を除去す
る。第3H図に示すように、酸化膜21を除去した領域にゲ
ート酸化膜30を形成する。第3I図に示すようにゲート酸
化膜30上にゲート電極となるポリシリコン膜31を形成す
る。次に、第3J図に示すように、最終的にゲート酸化膜
10,12およびゲート電極11,13が形成される領域以外に形
成されたゲート酸化膜30およびポリシリコン膜31を写真
製版技術を用いてエッチングする。第3K図に示すよう
に、Ｐウェル２のソース，ドレインとなるn+拡散層4,5
とＮウェル３のウェル電位を固定するためのn+拡散層９
とが形成される領域以外にレジスト32を形成する。レジ
スト32をマスクとして、As+を注入する。これにより、
Ｐウェル２のn+拡散層4,5およびｎウェル３のn+拡散層
９が形成される。次に、第3L図に示すように、レジスト
32を除去する。Ｎウェル３のソース，ドレインとなるp+
拡散層7,8とＰウェル２のウェル電位を固定するためのp
+拡散層６とが形成される領域以外の領域にレジスト33
を形成する。レジスト33をマスクとしてボロンB+をイオ
ン注入する。これにより、Ｎウェル３のp+拡散層7,8お
よびＰウェル２のp+拡散層６が形成される。最後に、第
3M図に示すように、レジスト33を除去してソース／ドレ
インドライブを行ない不純物を活性化する。これと同時
に、Ｎウェル３およびＰウェル２も活性化する。このよ
うにして、従来のラッチアップ対策を施したCMOS回路が
形成される。
したCMOSの製造プロセスを説明するための断面構造図で
ある。第3A図ないし第3M図を参照して、従来のラッチア
ップ対策を施したCMOSの製造プロセスについて説明す
る。まず、第3A図に示すように、Ｐ型シリコン基板１上
に、SiO2からなる酸化膜21を形成する。酸化膜21上にSi
3N4からなる窒化膜22を形成する。窒化膜22上からボロ
ンB+をイオン注入法によって高エネルギで注入する。こ
れにより、ラッチアップを防止するためのp+埋込層15を
形成する。次に、第3B図に示すように、窒化膜22上にレ
ジスト23をパターニングして形成する。レジスト23をマ
スクとして窒化膜22をエッチングする。次に、第3C図に
示すように、レジスト23を除去する。窒化膜22をマスク
として熱酸化を行う。これによって、フィールド酸化膜
14の形成によるLOCOS（Local Oxidation of Silico
n）分離を行なうとともにp+埋込層15の活性化を行な
う。その後、窒化膜22を除去する。次に、第3D図に示す
ように、レジスト25を形成する。レジスト25をマスクと
してリンP+をイオン注入法により高エネルギで注入す
る。これによりＮウェルが形成される。同時に低エネル
ギでリンP+を注入する。これによりVTH制御用の注入が
行なわれてVTH制御用注入領域26が形成される。次に、
第3E図に示すように、Ｐウェル２を形成すべき領域以外
の部分にレジストをパターニングする。レジスト27をマ
スクとしてボロンB+を高エネルギで注入する。これによ
りＰウェル２が形成される。同時にボロンB+を低エネル
ギで注入することによりVTH制御用注入領域28を形成す
る。次に、第3F図に示すように、レジスト27を除去す
る。これにより、CMOSのウェル領域が形成されたことに
なる。次に、第3G図に示すように、酸化膜21を除去す
る。第3H図に示すように、酸化膜21を除去した領域にゲ
ート酸化膜30を形成する。第3I図に示すようにゲート酸
化膜30上にゲート電極となるポリシリコン膜31を形成す
る。次に、第3J図に示すように、最終的にゲート酸化膜
10,12およびゲート電極11,13が形成される領域以外に形
成されたゲート酸化膜30およびポリシリコン膜31を写真
製版技術を用いてエッチングする。第3K図に示すよう
に、Ｐウェル２のソース，ドレインとなるn+拡散層4,5
とＮウェル３のウェル電位を固定するためのn+拡散層９
とが形成される領域以外にレジスト32を形成する。レジ
スト32をマスクとして、As+を注入する。これにより、
Ｐウェル２のn+拡散層4,5およびｎウェル３のn+拡散層
９が形成される。次に、第3L図に示すように、レジスト
32を除去する。Ｎウェル３のソース，ドレインとなるp+
拡散層7,8とＰウェル２のウェル電位を固定するためのp
+拡散層６とが形成される領域以外の領域にレジスト33
を形成する。レジスト33をマスクとしてボロンB+をイオ
ン注入する。これにより、Ｎウェル３のp+拡散層7,8お
よびＰウェル２のp+拡散層６が形成される。最後に、第
3M図に示すように、レジスト33を除去してソース／ドレ
インドライブを行ない不純物を活性化する。これと同時
に、Ｎウェル３およびＰウェル２も活性化する。このよ
うにして、従来のラッチアップ対策を施したCMOS回路が
形成される。
第４図は第3M図に示したCMOS回路の寄生バイポーラト
ランジスタおよび抵抗成分の構成を説明するための概略
図である。第４図を参照して、従来のラッチアップ対策
について説明する。まず、ラッチアップが起る動作を説
明する。たとえば、Ｐウェル２中にホットキャリアとし
てホールが発生する場合がある。このホールがＰウェル
２内のn+拡散層4,5に流れるとNPNトランジスタ103,104
のベース電流が流れたことになりそのベース電流の電流
増幅率倍のコレクタ電流が流れる。すなわち、Ｎウェル
３からＰウェル２内のn+拡散層4,5へ電流が流れる。こ
のときＮウェル３内のp+拡散層7,8からはＮウェル３と
の拡散電位により電流が流れにくい。Ｎウェル３内でn+
拡散層９からＰウェル２に向かって電流が流れると、抵
抗201に電流が流れる。この電流により、抵抗201の両端
に発生した電圧は、PNPトランジスタ101,102のベース電
位を上昇させてPNPトランジスタ101,102をONさせる。PN
Pトランジスタ101,102がON状態になるとPNPトランジス
タ101,102のコレクタであるＰ型シリコン基板１に電流
が流れ最終的にＰウェル２内のp+拡散層６に流れる。こ
の電流が抵抗202に流れるので抵抗202の両端に電圧が発
生する。この電圧は、NPNトランジスタ103,104のベース
電位を上昇させるのでNPNトランジスタ103,104のコレク
タ電流が増加する。この結果、抵抗201に流れる電流が
ますます増加することになる。このようにして、正帰還
が加わった状態では、初めにトリガとなったホットキャ
リアとしてのホールによる電流は無関係にVDDとVSSの間
に大電流が流れたままの状態になる。このようにしてラ
ッチアップが起こるのである。またラッチアップは上記
のように最初にキャリアが発生しなくても、たとえば外
部からのノイズによって、Ｐウェル２内のn+拡散層５の
電圧がVSSより低くなったりＮウェル３内のp+拡散層８
の電圧がVDDより高くなるといった場合でも起こる。
ランジスタおよび抵抗成分の構成を説明するための概略
図である。第４図を参照して、従来のラッチアップ対策
について説明する。まず、ラッチアップが起る動作を説
明する。たとえば、Ｐウェル２中にホットキャリアとし
てホールが発生する場合がある。このホールがＰウェル
２内のn+拡散層4,5に流れるとNPNトランジスタ103,104
のベース電流が流れたことになりそのベース電流の電流
増幅率倍のコレクタ電流が流れる。すなわち、Ｎウェル
３からＰウェル２内のn+拡散層4,5へ電流が流れる。こ
のときＮウェル３内のp+拡散層7,8からはＮウェル３と
の拡散電位により電流が流れにくい。Ｎウェル３内でn+
拡散層９からＰウェル２に向かって電流が流れると、抵
抗201に電流が流れる。この電流により、抵抗201の両端
に発生した電圧は、PNPトランジスタ101,102のベース電
位を上昇させてPNPトランジスタ101,102をONさせる。PN
Pトランジスタ101,102がON状態になるとPNPトランジス
タ101,102のコレクタであるＰ型シリコン基板１に電流
が流れ最終的にＰウェル２内のp+拡散層６に流れる。こ
の電流が抵抗202に流れるので抵抗202の両端に電圧が発
生する。この電圧は、NPNトランジスタ103,104のベース
電位を上昇させるのでNPNトランジスタ103,104のコレク
タ電流が増加する。この結果、抵抗201に流れる電流が
ますます増加することになる。このようにして、正帰還
が加わった状態では、初めにトリガとなったホットキャ
リアとしてのホールによる電流は無関係にVDDとVSSの間
に大電流が流れたままの状態になる。このようにしてラ
ッチアップが起こるのである。またラッチアップは上記
のように最初にキャリアが発生しなくても、たとえば外
部からのノイズによって、Ｐウェル２内のn+拡散層５の
電圧がVSSより低くなったりＮウェル３内のp+拡散層８
の電圧がVDDより高くなるといった場合でも起こる。
このようなラッチアップを防止するために、従来は第
3M図に示したp+埋込層15を形成している。これにより、
抵抗202の抵抗値を下げることができる。したがって、
Ｎウェル３中のp+拡散層８からｐ型シリコン基板１を通
ってＰウェル２内のp+拡散層６に従来と同じ電流が流れ
ても抵抗202の両端に発生する電圧が小さくなる。この
結果、NPNトランジスタ103,104がONしにくくなるという
効果がある。また、p+埋込層15はNPNトランジスタ103,1
04のベースに相当する領域に形成されているのでNPNト
ランジスタ103,104のゲインを低下させる効果もある。
このように、従来では、半導体基板１のＰウェル２とＮ
ウェル３より深い領域にp+埋込層を形成することによ
り、NPNトランジスタ103,104のベース電位を上昇させて
ONさせる原因となる抵抗202の抵抗値を低下させるとと
もにNPNトランジスタ103,104のゲインを低下させてラッ
チアップを防止していた。
3M図に示したp+埋込層15を形成している。これにより、
抵抗202の抵抗値を下げることができる。したがって、
Ｎウェル３中のp+拡散層８からｐ型シリコン基板１を通
ってＰウェル２内のp+拡散層６に従来と同じ電流が流れ
ても抵抗202の両端に発生する電圧が小さくなる。この
結果、NPNトランジスタ103,104がONしにくくなるという
効果がある。また、p+埋込層15はNPNトランジスタ103,1
04のベースに相当する領域に形成されているのでNPNト
ランジスタ103,104のゲインを低下させる効果もある。
このように、従来では、半導体基板１のＰウェル２とＮ
ウェル３より深い領域にp+埋込層を形成することによ
り、NPNトランジスタ103,104のベース電位を上昇させて
ONさせる原因となる抵抗202の抵抗値を低下させるとと
もにNPNトランジスタ103,104のゲインを低下させてラッ
チアップを防止していた。
［発明が解決しようとする課題］ 前述のように、従来のCMOS回路においては、Ｐ型半導
体基板１のＰウェル２およびＮウェル３が形成される領
域より深い領域にp+埋込層15を形成してNPNトランジス
タ103,104をバイアスする抵抗202の抵抗値を低下させて
NPNトランジスタ103,104をONしにくくするとともにNPN
トランジスタ103,104のゲインを低下させてラッチアッ
プを防止していた。しかし、CMOS回路が微細化されＮウ
ェル３のp+拡散層７とＰウェル２のn+拡散層４との間隔
が小さくなるとPNPトランジスタ101および102を流れる
キャリアはp+埋込層15を通るよりもＮウェル３とＰウェ
ル２との壁面を通る方が容易になる。この結果、p+埋込
層15による効果が著しく薄れるという不都合が生じる。
すなわち、PNPトランジスタ101,102のコレクタ電流はp+
埋込層15を通ることなくＮウェル３とＰウェル２との間
の壁面を通り抜けてＰウェル２に達し最終的にＰウェル
２内のp+拡散層６に達する。この電流経路では、Ｐウェ
ル２内の新たなバイアス抵抗（図示せず）によりNPNト
ランジスタがバイアスされてONされるのでp+埋込層15に
より抵抗202の抵抗値を下げても意味がないということ
になる。また、NPNトランジスタ103,104のベースに流れ
る電流はp+埋込層15を通らないのでNPNトランジスタ10
3,104のゲインを低下させる効果もなくNPNトランジスタ
のゲインがp+埋込層15を通ったときよりも大きくなると
いう不都合が新たに生じる。この結果、ラッチアップを
有効に防止することができなくなるという問題点があっ
た。
体基板１のＰウェル２およびＮウェル３が形成される領
域より深い領域にp+埋込層15を形成してNPNトランジス
タ103,104をバイアスする抵抗202の抵抗値を低下させて
NPNトランジスタ103,104をONしにくくするとともにNPN
トランジスタ103,104のゲインを低下させてラッチアッ
プを防止していた。しかし、CMOS回路が微細化されＮウ
ェル３のp+拡散層７とＰウェル２のn+拡散層４との間隔
が小さくなるとPNPトランジスタ101および102を流れる
キャリアはp+埋込層15を通るよりもＮウェル３とＰウェ
ル２との壁面を通る方が容易になる。この結果、p+埋込
層15による効果が著しく薄れるという不都合が生じる。
すなわち、PNPトランジスタ101,102のコレクタ電流はp+
埋込層15を通ることなくＮウェル３とＰウェル２との間
の壁面を通り抜けてＰウェル２に達し最終的にＰウェル
２内のp+拡散層６に達する。この電流経路では、Ｐウェ
ル２内の新たなバイアス抵抗（図示せず）によりNPNト
ランジスタがバイアスされてONされるのでp+埋込層15に
より抵抗202の抵抗値を下げても意味がないということ
になる。また、NPNトランジスタ103,104のベースに流れ
る電流はp+埋込層15を通らないのでNPNトランジスタ10
3,104のゲインを低下させる効果もなくNPNトランジスタ
のゲインがp+埋込層15を通ったときよりも大きくなると
いう不都合が新たに生じる。この結果、ラッチアップを
有効に防止することができなくなるという問題点があっ
た。
つまり、従来のラッチアップ対策を施したCMOS回路で
は、寄生トランジスタのエミッタ間の距離が小さくなっ
た場合にPNPトランジスタを流れる電流キャリアがp+埋
込層を通ることなくウェル側面を通るようになるのでp+
埋込層15によってはラッチアップを有効に防止すること
ができないという問題点があった。
は、寄生トランジスタのエミッタ間の距離が小さくなっ
た場合にPNPトランジスタを流れる電流キャリアがp+埋
込層を通ることなくウェル側面を通るようになるのでp+
埋込層15によってはラッチアップを有効に防止すること
ができないという問題点があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになさ
れたもので、寄生トランジスタのエミッタ間の距離が近
い場合でも、強いラッチアップ耐性が得られる相補型電
界効果素子の製造方法を提供することを目的とする。
れたもので、寄生トランジスタのエミッタ間の距離が近
い場合でも、強いラッチアップ耐性が得られる相補型電
界効果素子の製造方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 請求項１における相補型電界効果素子の製造方法は、
半導体基板の主表面に第１導電型のウェル領域と第２導
電型のウェル領域とが隣接して形成される相補型電界効
果素子の製造方法であって、以下の〜の３つのステ
ップを含む。
半導体基板の主表面に第１導電型のウェル領域と第２導
電型のウェル領域とが隣接して形成される相補型電界効
果素子の製造方法であって、以下の〜の３つのステ
ップを含む。
第１および第２導電型のウェル領域の形成前に、半
導体基板の第１導電型ウェル領域および第２導電型のウ
ェル領域が形成される領域より深い領域に半導体基板の
主表面から予め定められた所定の深さでかつ半導体基板
の主表面に沿った方向に延びた半導体基板と同じ導電型
を有する高濃度埋込層をイオン注入することによって形
成するステップ。
導体基板の第１導電型ウェル領域および第２導電型のウ
ェル領域が形成される領域より深い領域に半導体基板の
主表面から予め定められた所定の深さでかつ半導体基板
の主表面に沿った方向に延びた半導体基板と同じ導電型
を有する高濃度埋込層をイオン注入することによって形
成するステップ。
第１および第２導電型のウェル領域の形成の前また
は後に、半導体基板上の、第１導電型のウェル領域が形
成される領域内でかつ第２導電型のウェル領域が形成さ
れる領域に隣接する領域に対応する位置に所定の幅で開
口したレジストをパターニングするステップ。
は後に、半導体基板上の、第１導電型のウェル領域が形
成される領域内でかつ第２導電型のウェル領域が形成さ
れる領域に隣接する領域に対応する位置に所定の幅で開
口したレジストをパターニングするステップ。
そのレジストを用いて、第１導電型のウェル領域が
形成される領域内でかつ第２導電型のウェル領域が形成
される領域に隣接する領域に、不純物をイオン注入する
ことによって高濃度不純物層を形成するステップ。
形成される領域内でかつ第２導電型のウェル領域が形成
される領域に隣接する領域に、不純物をイオン注入する
ことによって高濃度不純物層を形成するステップ。
［作用］ 請求項１に係る相補型電界効果素子の製造方法では、
半導体基板の第１および第２導電型のウェル領域が形成
される領域より深い領域に半導体基板の主表面に沿った
方向に延びた半導体基板と同じ導電型の高濃度埋込層が
イオン注入によって形成され、半導体基板上の第１導電
型のウェル領域が形成される領域内でかつ第２導電型の
ウェル領域が形成される領域に隣接する領域に対応する
位置に所定の幅で開口したレジストをパターニングして
そのレジストを用いて第１導電型のウェル領域が形成さ
れる領域内でかつ第２導電型のウェル領域が形成される
領域に隣接する領域にイオン注入によって高濃度不純物
層が形成されるので、第１導電型のウェル領域と第２導
電型のウェル領域との境界領域を通過するキャリアに対
して寄生トランジスタのゲインを下げることが可能な相
補型電界効果素子が容易に形成される。
半導体基板の第１および第２導電型のウェル領域が形成
される領域より深い領域に半導体基板の主表面に沿った
方向に延びた半導体基板と同じ導電型の高濃度埋込層が
イオン注入によって形成され、半導体基板上の第１導電
型のウェル領域が形成される領域内でかつ第２導電型の
ウェル領域が形成される領域に隣接する領域に対応する
位置に所定の幅で開口したレジストをパターニングして
そのレジストを用いて第１導電型のウェル領域が形成さ
れる領域内でかつ第２導電型のウェル領域が形成される
領域に隣接する領域にイオン注入によって高濃度不純物
層が形成されるので、第１導電型のウェル領域と第２導
電型のウェル領域との境界領域を通過するキャリアに対
して寄生トランジスタのゲインを下げることが可能な相
補型電界効果素子が容易に形成される。
［発明の実施例］ 第1A図ないし第1M図は、本発明のラッチアップ対策を
施したCMOS回路の製造プロセスを説明するための断面構
造図である。第1A図ないし第1M図を参照して、製造プロ
セスについて説明する。まず、第1A図に示すように、Ｐ
型シリコン基板１上にSiO2からなる酸化膜21を形成す
る。酸化膜21上にSi3N4からなる窒化膜22を形成する。
その後、ボロンB+をイオン注入法により高エネルギで注
入してp+埋込層を形成する。次に、第1B図に示すよう
に、窒化膜22の素子が形成される領域以外の領域上にレ
ジスト23をパターニングする。この後、レジスト23をマ
スクとして窒化膜22をエッチングする。次に、第1C図に
示すように、レジスト23を除去する。窒化膜22をマスク
として熱酸化を行なうことによりフィールド酸化膜14を
形成してLOCOS（Local Oxidation of Silicon）分離
を行なうとともにp+埋込層15を活性化する。その後、窒
化膜22を除去する。次に、第1D図に示すように、Ｎウェ
ルが形成される領域以外の領域にレジスト25をパターニ
ングして形成する。レジスト25をマスクとしてリンP+を
高エネルギでイオン注入することによりＮウェル３を形
成する。それと同時にリンP+を低エネルギでイオン注入
することによりVTH制御用注入領域26を形成する。次
に、第1E図に示すように、レジスト25を除去した後、Ｐ
ウェルが形成される領域以外の部分にレジスト27をパタ
ーニングして形成する。レジスト27をマスクとしてボロ
ンB+を高エネルギでイオン注入することによりＰウェル
２を形成する。それと同時にボロンB+を低エネルギでイ
オン注入することによりVTH制御用注入領域28を形成す
る。次に、第1F図に示すように、レジスト27を除去し
て、Ｐウェル２内でＮウェル３に隣接する部分を開口し
たレジスト29をパターニングして形成する。レジスト29
をマスクとして、少なくとも１回以上ボロンB+を高エネ
ルギ（たとえば200KeV〜10MeV）でイオン注入してp+高
濃度層16を形成する。次に、第1G図に示すように、レジ
スト29を除去した後、酸化膜21を除去する。第1H図に示
すように、酸化膜21を除去した領域にゲート酸化膜30を
形成する。第1I図に示すようにゲート酸化膜30およびフ
ィールド酸化膜14上にゲート電極となるポリシリコン膜
31を形成する。この後、第1J図に示すように、最終的に
ゲート酸化膜10,12およびゲート電極11,13となる領域以
外のゲート酸化膜30およびポリシリコン膜31を写真製版
技術を用いてエッチングすることにより除去する。次
に、第1K図に示すように、Ｐウェル２内のソース，ドレ
イン領域となるn+拡散層4,5およびＮウェル３のウェル
電位を固定するためのn+拡散層９とが形成される領域以
外にレジスト32をパターニングして形成する。レジスト
32をマスクとして、As+をイオン注入する。これによ
り、Ｐウェル２のソース，ドレイン領域となるn+4,5お
よびＮウェルのウェル電位を固定するためのn+拡散層９
が形成される。次に、第1L図に示すように、Ｎウェル３
のソース，ドレイン領域となるp+拡散層7,8とＰウェル
２のウェル電位を固定するためのp+拡散層６とか形成さ
れる領域以外にレジスト33をパターニングして形成す
る。レジスト33をマスクとしてボロンB+をイオン注入す
る。これにより、Ｎウェル３のソース，ドレイン領域と
なるp+拡散層7,8およびＰウェル２のウェル電位を固定
するためのp+拡散層６が形成される。最後に、第1M図に
示すように、レジスト33を除去してソース／ドレインド
ライブを行ない不純物を活性化する。これと同時にＰウ
ェル２およびＮウェル３も活性化する。このようにし
て、本実施例のラッチアップ対策を施したCMOS回路が形
成される。
施したCMOS回路の製造プロセスを説明するための断面構
造図である。第1A図ないし第1M図を参照して、製造プロ
セスについて説明する。まず、第1A図に示すように、Ｐ
型シリコン基板１上にSiO2からなる酸化膜21を形成す
る。酸化膜21上にSi3N4からなる窒化膜22を形成する。
その後、ボロンB+をイオン注入法により高エネルギで注
入してp+埋込層を形成する。次に、第1B図に示すよう
に、窒化膜22の素子が形成される領域以外の領域上にレ
ジスト23をパターニングする。この後、レジスト23をマ
スクとして窒化膜22をエッチングする。次に、第1C図に
示すように、レジスト23を除去する。窒化膜22をマスク
として熱酸化を行なうことによりフィールド酸化膜14を
形成してLOCOS（Local Oxidation of Silicon）分離
を行なうとともにp+埋込層15を活性化する。その後、窒
化膜22を除去する。次に、第1D図に示すように、Ｎウェ
ルが形成される領域以外の領域にレジスト25をパターニ
ングして形成する。レジスト25をマスクとしてリンP+を
高エネルギでイオン注入することによりＮウェル３を形
成する。それと同時にリンP+を低エネルギでイオン注入
することによりVTH制御用注入領域26を形成する。次
に、第1E図に示すように、レジスト25を除去した後、Ｐ
ウェルが形成される領域以外の部分にレジスト27をパタ
ーニングして形成する。レジスト27をマスクとしてボロ
ンB+を高エネルギでイオン注入することによりＰウェル
２を形成する。それと同時にボロンB+を低エネルギでイ
オン注入することによりVTH制御用注入領域28を形成す
る。次に、第1F図に示すように、レジスト27を除去し
て、Ｐウェル２内でＮウェル３に隣接する部分を開口し
たレジスト29をパターニングして形成する。レジスト29
をマスクとして、少なくとも１回以上ボロンB+を高エネ
ルギ（たとえば200KeV〜10MeV）でイオン注入してp+高
濃度層16を形成する。次に、第1G図に示すように、レジ
スト29を除去した後、酸化膜21を除去する。第1H図に示
すように、酸化膜21を除去した領域にゲート酸化膜30を
形成する。第1I図に示すようにゲート酸化膜30およびフ
ィールド酸化膜14上にゲート電極となるポリシリコン膜
31を形成する。この後、第1J図に示すように、最終的に
ゲート酸化膜10,12およびゲート電極11,13となる領域以
外のゲート酸化膜30およびポリシリコン膜31を写真製版
技術を用いてエッチングすることにより除去する。次
に、第1K図に示すように、Ｐウェル２内のソース，ドレ
イン領域となるn+拡散層4,5およびＮウェル３のウェル
電位を固定するためのn+拡散層９とが形成される領域以
外にレジスト32をパターニングして形成する。レジスト
32をマスクとして、As+をイオン注入する。これによ
り、Ｐウェル２のソース，ドレイン領域となるn+4,5お
よびＮウェルのウェル電位を固定するためのn+拡散層９
が形成される。次に、第1L図に示すように、Ｎウェル３
のソース，ドレイン領域となるp+拡散層7,8とＰウェル
２のウェル電位を固定するためのp+拡散層６とか形成さ
れる領域以外にレジスト33をパターニングして形成す
る。レジスト33をマスクとしてボロンB+をイオン注入す
る。これにより、Ｎウェル３のソース，ドレイン領域と
なるp+拡散層7,8およびＰウェル２のウェル電位を固定
するためのp+拡散層６が形成される。最後に、第1M図に
示すように、レジスト33を除去してソース／ドレインド
ライブを行ない不純物を活性化する。これと同時にＰウ
ェル２およびＮウェル３も活性化する。このようにし
て、本実施例のラッチアップ対策を施したCMOS回路が形
成される。
第２図は、第1M図に示したCMOS回路の寄生トランジス
タおよび抵抗成分を説明するための概略図である。第２
図を参照して、本実施例では、Ｐウェル２のＮウェル３
に隣接する領域にp+拡散層16を形成することにより、NP
Nトランジスタ103,104のコレクタ側の濃度を上げてNPN
トランジスタ103,104のゲインを低下させている。これ
により、Ｎウェル３内のp+拡散層７とＰウェル２のn+拡
散層４との間隔が小さくなった場合に、PNPトランジス
タ101,102を流れるキャリアがp+埋込層15を通過するこ
となくＮウェル３の側面を通過してＰウェル２内のp+拡
散層６に達するような電流経路が形成されてNPNトラン
ジスタ103,104がONしたとしても、NPNトランジスタ103,
104のコレクタ電流はあまり大きくならない。この結
果、抵抗201に流れる電流も少なくなりPNPトランジスタ
101,102がONしにくくなる。
タおよび抵抗成分を説明するための概略図である。第２
図を参照して、本実施例では、Ｐウェル２のＮウェル３
に隣接する領域にp+拡散層16を形成することにより、NP
Nトランジスタ103,104のコレクタ側の濃度を上げてNPN
トランジスタ103,104のゲインを低下させている。これ
により、Ｎウェル３内のp+拡散層７とＰウェル２のn+拡
散層４との間隔が小さくなった場合に、PNPトランジス
タ101,102を流れるキャリアがp+埋込層15を通過するこ
となくＮウェル３の側面を通過してＰウェル２内のp+拡
散層６に達するような電流経路が形成されてNPNトラン
ジスタ103,104がONしたとしても、NPNトランジスタ103,
104のコレクタ電流はあまり大きくならない。この結
果、抵抗201に流れる電流も少なくなりPNPトランジスタ
101,102がONしにくくなる。
このように、本実施例では、Ｐウェル２のＮウェル３
との境界部分にp+高濃度層を形成することによりNPNト
ランジスタ103,104のゲインが低下されてPNPトランジス
タ101,102をバイアスするための抵抗201に流れる電流が
小さくされるので、PNPトランジスタがONしにくくな
る。この結果、NPNトランジスタ103,104もONしにくくな
るので、寄生トランジスタのエミッタ間が近い場合でも
有効にラッチアップを防止することができるのである。
との境界部分にp+高濃度層を形成することによりNPNト
ランジスタ103,104のゲインが低下されてPNPトランジス
タ101,102をバイアスするための抵抗201に流れる電流が
小さくされるので、PNPトランジスタがONしにくくな
る。この結果、NPNトランジスタ103,104もONしにくくな
るので、寄生トランジスタのエミッタ間が近い場合でも
有効にラッチアップを防止することができるのである。
なお、本実施例では、Ｐウェル２内のＮウェル３との
境界領域にp+高濃度層16を形成してラッチアップを防止
することとしたが、本発明はこれに限らず、Ｎウェル３
のＰウェル２との境界領域にn+高濃度層を形成してもよ
いし、またＰウェル２内にp+高濃度層16、Ｎウェル３内
にn+高濃度層の両方を形成するようにしても同様の効果
が得られる。また本実施例ではウェル境界側面のp+高濃
度層をウェル形成後に形成するようにしたが、本発明は
これに限らず、ウェル形成前に形成するようにしてもよ
い。
境界領域にp+高濃度層16を形成してラッチアップを防止
することとしたが、本発明はこれに限らず、Ｎウェル３
のＰウェル２との境界領域にn+高濃度層を形成してもよ
いし、またＰウェル２内にp+高濃度層16、Ｎウェル３内
にn+高濃度層の両方を形成するようにしても同様の効果
が得られる。また本実施例ではウェル境界側面のp+高濃
度層をウェル形成後に形成するようにしたが、本発明は
これに限らず、ウェル形成前に形成するようにしてもよ
い。
［発明の効果］ 以上のように、請求項１に記載の発明によれば、半導
体基板の第１および第２導電型のウェル領域が形成され
る領域より深い領域に半導体基板の主表面に沿った方向
に延びた半導体基板と同じ導電型の高濃度埋込層をイオ
ン注入によって形成し、第１導電型のウェル領域が形成
される領域内でかつ第２導電型のウェル領域が形成され
る領域に隣接する領域にイオン注入によって高濃度不純
物層を形成することにより、第１導電型のウェル領域と
第２導電型のウェルとの境界領域を通過するキャリアに
対して寄生トランジスタのゲインが下げられ、寄生トラ
ンジスタのエミッタ距離が近い場合でも強いラッチアッ
プ耐性を得ることが可能な相補型電界効果素子を容易に
製造することができる。
体基板の第１および第２導電型のウェル領域が形成され
る領域より深い領域に半導体基板の主表面に沿った方向
に延びた半導体基板と同じ導電型の高濃度埋込層をイオ
ン注入によって形成し、第１導電型のウェル領域が形成
される領域内でかつ第２導電型のウェル領域が形成され
る領域に隣接する領域にイオン注入によって高濃度不純
物層を形成することにより、第１導電型のウェル領域と
第２導電型のウェルとの境界領域を通過するキャリアに
対して寄生トランジスタのゲインが下げられ、寄生トラ
ンジスタのエミッタ距離が近い場合でも強いラッチアッ
プ耐性を得ることが可能な相補型電界効果素子を容易に
製造することができる。
第1A図ないし第1M図は本発明の一実施例を示したラッチ
アップ対策を施したCMOS回路の製造プロセスを説明する
ための断面構造図、第２図は第1M図に示したCMOS回路の
寄生トランジスタおよび抵抗成分を説明するための概略
図、第3A図ないし第3M図は従来のラッチアップ対策を施
したCMOS回路の製造ブロセスを説明するための断面構造
図、第４図は第3M図に示したCMOS回路の寄生トランジス
タおよび抵抗成分を説明するための概略図である。 図において、１はＰ型シリコン基板、２はＰウェル、３
はＮウェル、４はn+拡散層、５はn+拡散層、６はp+拡散
層、７はp+拡散層、８はp+拡散層、９はn+拡散層、10は
ゲート酸化膜、11はゲート電極、12はゲート酸化膜、13
はゲート電極、14はフィールド酸化膜、15はp+埋込層、
16はp+高濃度層、101はPNPトランジスタ、102はPNPトラ
ンジスタ、103はNPNトランジスタ、104はNPNトランジス
タ、201は抵抗、202は抵抗である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
アップ対策を施したCMOS回路の製造プロセスを説明する
ための断面構造図、第２図は第1M図に示したCMOS回路の
寄生トランジスタおよび抵抗成分を説明するための概略
図、第3A図ないし第3M図は従来のラッチアップ対策を施
したCMOS回路の製造ブロセスを説明するための断面構造
図、第４図は第3M図に示したCMOS回路の寄生トランジス
タおよび抵抗成分を説明するための概略図である。 図において、１はＰ型シリコン基板、２はＰウェル、３
はＮウェル、４はn+拡散層、５はn+拡散層、６はp+拡散
層、７はp+拡散層、８はp+拡散層、９はn+拡散層、10は
ゲート酸化膜、11はゲート電極、12はゲート酸化膜、13
はゲート電極、14はフィールド酸化膜、15はp+埋込層、
16はp+高濃度層、101はPNPトランジスタ、102はPNPトラ
ンジスタ、103はNPNトランジスタ、104はNPNトランジス
タ、201は抵抗、202は抵抗である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板の主表面に第１導電型のウェル
領域と第２導電型のウェル領域とが隣接して形成される
相補型電界効果素子の製造方法であって、 前記第１および第２導電型のウェル領域の形成前に、前
記半導体基板の、前記第１導電型ウェル領域および前記
第２導電型のウェル領域が形成される領域より深い領域
に、前記半導体基板の主表面から予め定められた所定の
深さで、かつ、前記半導体基板の主表面に沿った方向に
延びた前記半導体基板と同じ導電型を有する高濃度埋込
層をイオン注入することによって形成するステップと、 前記第１および第２導電型のウェル領域の形成の前また
は後に、前記半導体基板上の、前記第１導電型のウェル
領域が形成される領域内でかつ前記第２導電型のウェル
領域が形成される領域に隣接する領域に対応する位置
に、所定の幅で開口したレジストをパターニングするス
テップと、 前記レジストを用いて、前記第１導電型のウェル領域が
形成される領域内でかつ前記第２導電型のウェル領域が
形成される領域に隣接する領域に、不純物をイオン注入
することによって高濃度不純物層を形成するステップと
を含む、相補型電界効果素子の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1305923A JP2585110B2 (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 相補型電界効果素子の製造方法 |
| US07/608,050 US5138420A (en) | 1989-11-24 | 1990-10-31 | Semiconductor device having first and second type field effect transistors separated by a barrier |
| US08/086,449 US5478761A (en) | 1989-11-24 | 1993-07-06 | Method of producing semiconductor device having first and second type field effect transistors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1305923A JP2585110B2 (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 相補型電界効果素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03165554A JPH03165554A (ja) | 1991-07-17 |
| JP2585110B2 true JP2585110B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=17950927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1305923A Expired - Lifetime JP2585110B2 (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 相補型電界効果素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2585110B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0847078A4 (en) | 1996-06-24 | 2000-10-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR ARRANGEMENTS |
| KR100228331B1 (ko) * | 1996-12-30 | 1999-11-01 | 김영환 | 반도체 소자의 삼중웰 제조 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61124165A (ja) * | 1984-11-20 | 1986-06-11 | Matsushita Electronics Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS61286159A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-16 | Nec Corp | 光シリアルプリンタ |
| JP2724459B2 (ja) * | 1987-06-05 | 1998-03-09 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-11-24 JP JP1305923A patent/JP2585110B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03165554A (ja) | 1991-07-17 |
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