JP2730650B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置の製造方法に関するもので、特
に微細寸法を有し高集積化か可能な、MIS(金属絶縁膜
半導体)、MOS(金属酸化膜半導体)の半導体装置の製
造方法に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a MIS (Metal Insulating Film Semiconductor) and a MOS (Metal Oxide) having fine dimensions and capable of being highly integrated. Film semiconductor).
従来の技術 DRAM(ダイナミック ランダムアクセス メモリー)
に代表されるMOS(金属酸化膜半導体)型半導体素子
は、次々と微細化、高集積化されて素子寸法が1μm以
下で100万個以上が集積化されたチップが開発されてい
る。しかしこのような微細化、高集積化は簡単に実現さ
れたわけではなく、製造方法の工夫や半導体素子構造の
最適化、新たな製造装置の開発が必要であった。Conventional technology DRAM (Dynamic Random Access Memory)
As for MOS (metal oxide semiconductor) type semiconductor elements represented by the above, chips are successively miniaturized and highly integrated, and chips having an element size of 1 μm or less and one million or more integrated chips have been developed. However, such miniaturization and high integration were not easily realized, and it was necessary to devise a manufacturing method, optimize a semiconductor element structure, and develop a new manufacturing apparatus.
例えばトランジスタ間を分離するフィールド酸化膜の
形成方法としては、従来LOCOS法(選択酸化法)が一般
的で、2〜3μm程度の分離幅では、フィールド酸化膜
段差部に傾きができ、自己整合的にフィールド酸化膜下
にチャネルストッパー層が形成できる優れた方法であ
る。しかし本来活性領域(トランジスタなどの素子形成
領域)になるところにまでフィールド酸化膜(バーズビ
ーク)やチャネルストッパー層が形成され、トランジス
タが形成できなくなるという問題がある。For example, as a method of forming a field oxide film for separating transistors, a conventional LOCOS method (selective oxidation method) is generally used. With a separation width of about 2 to 3 μm, a step can be formed at a step portion of the field oxide film and a self-alignment method can be used. This is an excellent method for forming a channel stopper layer below the field oxide film. However, there is a problem that a field oxide film (bird's beak) and a channel stopper layer are formed up to the active region (region for forming an element such as a transistor) and a transistor cannot be formed.
この問題を解決すべくいくつかの改良LOCOS法が検討
され提案されている(月刊Semiconductor World 1985年
5月号0.5μm時代の素子分離技術P.99〜104)。In order to solve this problem, several improved LOCOS methods have been studied and proposed (Semiconductor World, May 1985, element isolation technology in the 0.5 μm era, pp. 99-104).
まずフィールド酸化膜の横方向の広がりに対しては、 (1) 浅く基板を蝕刻し、シリコン窒化膜のサイドウ
ォール(側壁)を形成して酸化膜の横広がりを防止す
る。First, the lateral spread of the field oxide film is as follows: (1) The substrate is etched shallowly to form a side wall (side wall) of a silicon nitride film to prevent the lateral spread of the oxide film.
(2) 酸化の際にシリコン窒化膜が酸化膜の成長によ
って持ち上がらないように、シリコン窒化膜の上に別の
膜をあらかじめ堆積しておく。(2) Another film is previously deposited on the silicon nitride film so that the silicon nitride film is not lifted by the growth of the oxide film during oxidation.
(3) シリコン窒化膜下に多結晶シリコンを形成して
おき酸化時のシリコン窒化膜の持ち上がりを防止する。(3) Polycrystalline silicon is formed under the silicon nitride film to prevent the silicon nitride film from lifting during oxidation.
(4) シリコン窒化膜の組成をシリコンに近い組成か
ら窒化膜まで段階的に変化させて基板に直接シリコン窒
化膜を成長させる。(4) The silicon nitride film is grown directly on the substrate by gradually changing the composition of the silicon nitride film from a composition close to silicon to a nitride film.
(5) シリコン窒化膜ではなく、シリコン酸化窒化膜
を用いる。(5) Use a silicon oxynitride film instead of a silicon nitride film.
等がある。Etc.
一方フィールド酸化膜の横広がりではなく、チャネル
ストッパー層の浸み出しに対しては、フィールド酸化膜
形成後にチャネルストッパーを注入して熱拡散を少なく
し、浸み出しを防止する方法が知られている。On the other hand, for the leaching of the channel stopper layer instead of the lateral spread of the field oxide film, a method is known in which a channel stopper is injected after the formation of the field oxide film to reduce thermal diffusion and prevent leaching. I have.
これらの改良法により、ウエルを形成した後にフィー
ルド酸化膜を形成するのではなく、順番を逆にして、フ
ィールド酸化膜をさきに形成し、その後でウエルを形成
する方法が有望視されている。According to these improved methods, a method of forming a field oxide film in the reverse order, instead of forming a field oxide film after forming a well, and then forming a well is promising.
以下に従来の半導体装置に関し、その製造方法を第3
図に沿って説明する。第3図は、フィールド酸化膜を形
成した後ウエル形成,チャネルストッパー形成,チャネ
ルドープ(拡散)を同時に行う方法を説明するための工
程図である。第3図(a)は、半導体基板1上にシリコ
ン酸化膜2,シリコン窒化膜3を順次成長させた後所定の
パターンに従ってシリコン窒化膜3をエッチングした状
態を示している。次に第3図(b)に示すように、シリ
コン窒化膜3のない領域にフィールド酸化膜4をLOCOS
により成長させる。The method of manufacturing the conventional semiconductor device will be described below in the third.
Description will be made with reference to the drawings. FIG. 3 is a process chart for explaining a method of simultaneously performing well formation, channel stopper formation, and channel doping (diffusion) after forming a field oxide film. FIG. 3A shows a state in which a silicon oxide film 2 and a silicon nitride film 3 are sequentially grown on a semiconductor substrate 1 and then the silicon nitride film 3 is etched according to a predetermined pattern. Next, as shown in FIG. 3 (b), a field oxide film 4 is
Grow by.
その後マスクに用いたシリコン窒化膜3を除去する。
次に第3図(c)に示すように、第1のウエルレジスト
マスク5を形成後、イオン注入によって第1のウエル注
入層6(およそ0.5〜1.5μm深さ)とチャネルストッパ
ー注入層7(およそ0.3〜0.8μm深さ)、チャネルドー
プ注入層8(およそ0.1〜0.3μm深さ)を同時に形成す
る。次に第3図(d)に示すように、第1のウエルレジ
ストマスク5を除去し、第3図(c)でイオン注入した
領域を覆って第2のウエルレジストマスク9を形成後、
イオン注入によって第2のウエル注入層10(およそ0.5
〜1.5μm深さ)とチャネルストッパー注入層11(およ
そ0.3〜0.8μm深さ)、チャネルドープ注入層12(およ
そ0.1〜0.3μm深さ)を同時に形成する。以上でウエル
および素子分離工程が終了する。ここで第1のウエル注
入層6と第2のウエル注入層10とは異なる導伝型を与え
る不純物で形成される。なお第1のウエル注入層6ある
いは第2のウエル注入層10のいずれか一方は半導体基板
1と同じ導伝型であれば必ずしも必要ではなく省略でき
る。Thereafter, the silicon nitride film 3 used as the mask is removed.
Next, as shown in FIG. 3C, after the first well resist mask 5 is formed, the first well implantation layer 6 (approximately 0.5 to 1.5 μm depth) and the channel stopper implantation layer 7 ( A channel dope injection layer 8 (approximately 0.1 to 0.3 μm deep) is formed simultaneously. Next, as shown in FIG. 3D, the first well resist mask 5 is removed, and a second well resist mask 9 is formed to cover the ion-implanted region in FIG. 3C.
The second well implantation layer 10 (about 0.5
Simultaneously, a channel stopper injection layer 11 (approximately 0.3 to 0.8 μm depth) and a channel dope injection layer 12 (approximately 0.1 to 0.3 μm depth) are formed. This completes the well and element isolation steps. Here, the first well injection layer 6 and the second well injection layer 10 are formed of impurities giving different conductivity types. Either the first well injection layer 6 or the second well injection layer 10 is not necessarily required and can be omitted if it is the same conductivity type as the semiconductor substrate 1.
発明が解決しようとする課題 しかし上記の従来の構成では、フィールド酸化膜形成
後にウエル注入層を形成する方法により微細化が可能で
あり、浅いウエル注入層を形成できるが、ウエル注入層
が浅いためにウエル注入層のシート抵抗が増大するとい
う課題を有していた。すなわち、ウエル注入層シート抵
抗が増大するとウエルの電位が不安定になりやすく、誤
動作、リーク電流の増大、ラッチアップの発生等が起こ
り易い。SUMMARY OF THE INVENTION However, in the above-described conventional configuration, miniaturization is possible by a method of forming a well injection layer after forming a field oxide film, and a shallow well injection layer can be formed. However, since the well injection layer is shallow, Another problem is that the sheet resistance of the well injection layer increases. That is, when the sheet resistance of the well injection layer increases, the potential of the well tends to become unstable, and malfunction, increase in leak current, occurrence of latch-up, and the like are likely to occur.
ウエルのシート抵抗の増大を防止する方法としては、 (a) 半導体基板に埋め込み層を形成後エピタキシャ
ル成長を行う(バイポーラトランジスタの製造方法と同
じ)。As a method for preventing an increase in the sheet resistance of a well, (a) epitaxial growth is performed after forming a buried layer in a semiconductor substrate (the same as the method for manufacturing a bipolar transistor).
(b) 比抵抗の低い基板上に比抵抗の高いエピタキシ
ャル層を成長させる(MOSトランジスタではよく使われ
る方法)。(B) An epitaxial layer having a high specific resistance is grown on a substrate having a low specific resistance (a method often used for MOS transistors).
(c) 高加速イオン注入により比較的深い位置に不純
物イオンを打ち込む(加速エネルギーはおよそ1MeV程
度)。(C) Impurity ions are implanted into relatively deep positions by high-acceleration ion implantation (acceleration energy is about 1 MeV).
等の方法がある。しかしながら(a),(b)はいずれ
もエピタキシャル成長を用いるため製造コストが著しく
上昇してしまう。また(c)は、高エネルギーで不純物
を打ち込むため、素子特性に重要な影響を及ぼす表面付
近にダメージ層が形成されて回復しにくい。And so on. However, both (a) and (b) use epitaxial growth, so that the manufacturing cost is significantly increased. In (c), since impurities are implanted with high energy, a damaged layer is formed near the surface, which has a significant effect on device characteristics, and it is difficult to recover.
本発明は上記従来の課題を解決するもので、ウエルの
シート抵抗を下げ、接合リーク電流を防止し、誤動作、
リーク、ラッチアップを防止でき、高集積化しても所定
の特性を得るための構造設計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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems, reduces the sheet resistance of a well, prevents junction leakage current, malfunctions,
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of preventing a leak and a latch-up and designing a structure for obtaining predetermined characteristics even with high integration.
課題を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の半導体装置は、半
導体基板あるいは浅いウエル注入層のシート抵抗を下げ
るために、浅いウエル注入層を形成する領域の深い位置
に高加速イオン注入層(以下深いウエル注入層と称す
る)を有し、さらに浅いウエル注入層の上方にチャネル
ストッパー層を形成するものである。この注入層は上に
できる浅いウエル注入層の不純物分布にあまり影響しな
いように打ち込む必要がある。すなわち高加速イオン注
入による不純物の導入を設計通りの深さと領域に施し、
ダメージを低減し、素子特性を劣化させないためにイオ
ン注入の順番とそのエネルギー、注入量、注入後の熱処
理を最適化させる必要がある。Means for Solving the Problems In order to achieve this object, a semiconductor device of the present invention is designed to reduce the sheet resistance of a semiconductor substrate or a shallow well injection layer by using high acceleration at a deep position in a region where a shallow well injection layer is formed. It has an ion implanted layer (hereinafter referred to as a deep well implanted layer) and forms a channel stopper layer above the shallow well implanted layer. This implantation layer needs to be implanted so as not to significantly affect the impurity distribution of the shallow well implantation layer formed thereon. That is, the introduction of impurities by high-acceleration ion implantation is performed at the designed depth and region,
In order to reduce damage and prevent deterioration of device characteristics, it is necessary to optimize the order of ion implantation, its energy, implantation amount, and heat treatment after implantation.
イオン注入の加速エネルギーが高くなると、物理的な
スパッタリング(エッチング)が顕著になってくるの
で、レジストマスクの変形や膜減りを防止するために
は、注入イオンのエネルギーをおよそ900eV以下にする
必要がある。この値はイオンの到達深さで換算して、ほ
う素でおよそ1.5μm、りんでおよそ1.0μmの深さに相
当する。一方、本発明で必要とするウエル注入層の深さ
は、浅いウエル注入層で0.5〜1.5μm、深いウエル注入
層で1.0〜3.0μmである。深いウエル注入層の注入を行
うために高エネルギーにするとレジストマスクの変形や
膜減りが発生するため、注入の順番と基板表面の状態、
レジスト材料とそのパターン形状に注意しなければなら
ない。If the acceleration energy of ion implantation increases, physical sputtering (etching) becomes prominent, so the energy of the implanted ions must be about 900 eV or less to prevent deformation of the resist mask and decrease in film thickness. is there. This value corresponds to a depth of about 1.5 μm for boron and about 1.0 μm for phosphorus in terms of the ion arrival depth. On the other hand, the depth of the well injection layer required in the present invention is 0.5 to 1.5 μm for a shallow well injection layer and 1.0 to 3.0 μm for a deep well injection layer. If the energy is increased to perform deep well injection, the resist mask will be deformed and the film will be reduced.
Care must be taken with the resist material and its pattern shape.
本発明では、深いウエル注入層の注入をLOCOS後のシ
リコン窒化膜を除去する前に行う。このようにすること
で半導体基板表面はシリコン窒化膜とシリコン酸化膜が
あるために新たな工程を追加することなく半導体基板の
スパッタリングの抑制効果を十分持たせることができ
る。また深いウエル注入層の注入ではレジストマスクの
膜減りや表面の形状の変化が顕著にならないように、加
速エネルギーは3MeV以下に、注入量は3×1013cm2以下
に抑える必要がある。In the present invention, the deep well implantation layer is implanted before removing the silicon nitride film after LOCOS. In this manner, since the surface of the semiconductor substrate includes the silicon nitride film and the silicon oxide film, the effect of suppressing the sputtering of the semiconductor substrate can be sufficiently provided without adding a new process. In addition, in order to prevent the reduction of the thickness of the resist mask and the change of the surface shape when the deep well injection layer is implanted, it is necessary to suppress the acceleration energy to 3 MeV or less and the implantation amount to 3 × 10 13 cm 2 or less.
深いウエル注入層の注入の後は、LOCOSのマスクに使
ったシリコン窒化膜とシリコン酸化膜を除去したあと、
アニールと次の注入に対する保護膜としての酸化膜形成
を行う。After the deep well injection layer implantation, after removing the silicon nitride film and silicon oxide film used for the mask of LOCOS,
Annealing and formation of an oxide film as a protective film for the next implantation are performed.
この工程は、半導体基板表面付近のダメージ層の回復
をはかるためにも好都合である。深いウエル注入層の注
入工程と深いウエル注入層の注入工程との間に900℃30
分以上の熱処理を行う方が接合のリークの発生が少な
い。This step is also convenient for recovering the damaged layer near the surface of the semiconductor substrate. 900 ° C. 30 between the deep well injection layer implantation step and the deep well injection layer implantation step.
When the heat treatment is performed for more than one minute, the occurrence of leakage at the junction is reduced.
以上の理由により工程の順番は、深いウエル注入層形
成のための注入、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜
除去、熱処理(900℃30分以上)、レジストパターニン
グ、浅い第1のウエル注入層形成のための注入(同時に
チャネルドープ注入、チャネルストップ注入を行う)、
レジストパターニング、浅い第2のウエル注入層形成の
ための注入(同時にチャネルドープ注入、チャネルスト
ップ注入を行う)、熱処理(900℃30分以上)となる。
なお浅い第1または第2のウエル注入層のいずれかが半
導体基板と同じ導伝型であれば必ずしも必要ではなく省
略できる。For the above reasons, the order of the steps is implantation for forming a deep well injection layer, removal of a silicon nitride film and a silicon oxide film, heat treatment (at 900 ° C. for 30 minutes or more), resist patterning, and formation of a shallow first well injection layer. Implantation (simultaneous channel doping implantation and channel stop implantation),
The resist patterning, implantation for forming a shallow second well implantation layer (simultaneous channel doping implantation and channel stop implantation), and heat treatment (at 900 ° C. for 30 minutes or more) are performed.
If either the shallow first or second well injection layer is of the same conductivity type as the semiconductor substrate, it is not always necessary and can be omitted.
次の表に半導体基板、深いウエル注入層、浅いウエル
注入層の導伝型の組合せの適合性を示した。表において
◎印は良い組合せ、×は良くない組合せを示す。The following table shows the compatibility of the conduction type combination of the semiconductor substrate, the deep well injection layer, and the shallow well injection layer. In the table, ◎ indicates a good combination and X indicates a bad combination.
表のうち、半導体基板と深いウエル注入層の導伝型が
同じであれば、基板濃度が上がったのと同じであるか
ら、深いウエル注入層のシート抵抗が下げられる(表の
◎印)。半導体基板と異なる導伝型の深いウエル注入層
を作ると半導体基板と深いウエル注入層がPN接合で分離
され、深いウエル注入層の電位が不安定になる。この問
題を解決するために、半導体基板と同じ導伝型の浅いウ
エル注入層と半導体基板とを接続する必要があり、半導
体基板と異なる導伝型の深いウエル注入層を半導体基板
と同じ導伝型の浅いウエル注入層の下に形成しないよう
にする必要がある(表の×印)。この場合にはさきに説
明したように深いウエル注入層の注入と浅いウエル注入
層の注入の間に熱処理を入れる必要があるので、シリコ
ン窒化膜除去前と除去後にレジストパターンを2回形成
する必要がある。 In the table, if the conductivity type of the semiconductor substrate is the same as that of the deep well injection layer, the sheet resistance of the deep well injection layer is reduced because the substrate concentration is increased (marked by 基板 in the table). When a conductive deep well injection layer different from a semiconductor substrate is formed, the semiconductor substrate and the deep well injection layer are separated by a PN junction, and the potential of the deep well injection layer becomes unstable. In order to solve this problem, it is necessary to connect the semiconductor substrate with a shallow well injection layer of the same conductivity type as the semiconductor substrate, and to connect a deep well injection layer of a conductivity type different from the semiconductor substrate to the same conductivity type as the semiconductor substrate. It must be prevented from forming under the shallow well injection layer (x in the table). In this case, as described above, it is necessary to perform a heat treatment between the implantation of the deep well implantation layer and the implantation of the shallow well implantation layer. Therefore, it is necessary to form a resist pattern twice before and after removing the silicon nitride film. There is.
作用 この構成によって、二重の高加速イオン注入を用い、
エピタキシャル成長をすることなしに浅いウエル注入層
のシート抵抗を下げることができる。また高加速イオン
注入による半導体基板表面のスパッタリングの影響を防
止しつつ所定の領域と深さに正確にイオン注入を行うこ
とができ、さらにイオン注入によるダメージの発生を少
なくすることができる。その結果製造コストの上昇を抑
え、誤動作,リーク,ラッチアップの発生を防止でき
る。また、二重の高加速イオン注入によるウエル形成と
は別の工程でウエル形成領域にチャネルストッパー注入
が行われるので、半導体装置を高集積化しても所定の特
性を得るためのウエル構造設計自由度が増すという利点
が生じる。Operation With this configuration, using double accelerated ion implantation,
The sheet resistance of a shallow well injection layer can be reduced without performing epitaxial growth. In addition, it is possible to accurately perform ion implantation to a predetermined region and a predetermined depth while preventing the effect of sputtering on the surface of the semiconductor substrate due to high-acceleration ion implantation, and to further reduce damage caused by ion implantation. As a result, an increase in manufacturing cost can be suppressed, and malfunction, leakage, and latch-up can be prevented. In addition, since the channel stopper is implanted into the well formation region in a step different from the well formation by the double high-acceleration ion implantation, the degree of freedom in the well structure design for obtaining predetermined characteristics even when the semiconductor device is highly integrated. This has the advantage of increasing
実施例 以下に本発明の一実施例における半導体装置に関し、
その製造方法を第1図に沿って説明する。The following relates to a semiconductor device according to an embodiment of the present invention,
The manufacturing method will be described with reference to FIG.
第1図は、基板と同じ導伝型の深いウエル注入層を形
成した後、それぞれの浅いウエル注入層形成、チャネル
ストッパー注入層形成、チャネルドープ注入層形成を同
一マスクを用いて行う方法を図示したものである。第1
図(a)は、半導体基板1上に酸化膜2、シリコン窒化
膜3を順次成長させた後所定のパターンに従ってシリコ
ン窒化膜3をエッチングした状態である。次に第1図
(b)に示すように、シリコン窒化膜3のない領域にLO
COSによりフィールド酸化膜4を成長させる。その後イ
オン注入を行い、全面に深いウエル注入層13(およそ1.
0〜3.0μm深さ)を形成する。このウエル注入層13は、
一般的に知られているように高エネルギーでイオン注入
したときの不純物分布のうち、不純物濃度が高い部分を
示している。マスクに用いたシリコン窒化膜3、シリコ
ン酸化膜2を除去し、熱処理(900℃30分)の後次のイ
オン注入用の酸化膜(図では省略)を形成する。次に第
1図(c)に示すように、第1のウエルレジストマスク
5を形成後、イオン注入によって第1のウエル注入層6
(およそ0.5〜1.5μm深さ)、チャネルストッパー注入
層7(およそ0.3〜0.8μm深さ)、チャネルドープ注入
層8(およそ0.1〜0.3μm深さ)を同時に形成する。次
に第1図(d)に示すように、第2のウエルレジストマ
スク9を形成後、同じくイオン注入によって第2のウエ
ル注入層10(およそ0.5〜1.5μm深さ)、チャネルスト
ッパー注入層11(およそ0.3〜0.8μm深さ)、チャネル
ドープ注入層12(およそ0.1〜0.3μm深さ)を同時に形
成する。以上でウエルおよび素子分離工程が終了する。FIG. 1 illustrates a method of forming a shallow well injection layer, a channel stopper injection layer, and a channel dope injection layer using the same mask after forming a deep well injection layer of the same conductivity type as the substrate. It was done. First
FIG. 1A shows a state in which an oxide film 2 and a silicon nitride film 3 are sequentially grown on a semiconductor substrate 1 and then the silicon nitride film 3 is etched according to a predetermined pattern. Next, as shown in FIG.
The field oxide film 4 is grown by COS. Thereafter, ion implantation is performed, and a deep well implantation layer 13 (about 1.
0-3.0 μm depth). This well injection layer 13
As is generally known, a portion having a high impurity concentration in an impurity distribution when ions are implanted with high energy is shown. The silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 2 used for the mask are removed, and after the heat treatment (at 900 ° C. for 30 minutes), an oxide film for ion implantation (not shown) is formed. Next, as shown in FIG. 1 (c), after forming a first well resist mask 5, a first well injection layer 6 is formed by ion implantation.
(Approximately 0.5 to 1.5 μm depth), a channel stopper injection layer 7 (approximately 0.3 to 0.8 μm depth), and a channel dope injection layer 8 (approximately 0.1 to 0.3 μm depth). Next, as shown in FIG. 1 (d), after forming a second well resist mask 9, a second well implantation layer 10 (about 0.5 to 1.5 μm deep) and a channel stopper implantation layer 11 are also formed by ion implantation. (At a depth of about 0.3 to 0.8 μm) and a channel dope injection layer 12 (at a depth of about 0.1 to 0.3 μm) are simultaneously formed. This completes the well and element isolation steps.
ここで第1のウエル注入層6と第2のウエル注入層10
とは異なる導伝型を与える不純物で形成される。なお第
1のウエル注入層6あるいは第2のウエル注入層10のい
ずれか一方は半導体基板1と同じ導伝型であれば必ずし
も必要ではなく省略できる。Here, the first well injection layer 6 and the second well injection layer 10
It is formed of an impurity giving a conductivity type different from that of. Either the first well injection layer 6 or the second well injection layer 10 is not necessarily required and can be omitted if it is the same conductivity type as the semiconductor substrate 1.
第2図は基板と異なる導伝型の深いウエル注入層を形
成する方法を図示したものである。第2図(a)は、半
導体基板1上のシリコン酸化膜2、シリコン窒化膜3を
順次成長させた後所定のパターンに従ってシリコン酸化
膜3をエッチングした状態である。FIG. 2 illustrates a method of forming a conductive deep well injection layer different from the substrate. FIG. 2A shows a state where the silicon oxide film 2 and the silicon nitride film 3 on the semiconductor substrate 1 are sequentially grown and then the silicon oxide film 3 is etched according to a predetermined pattern.
次に第2図(b)に示すように、シリコン窒化膜3の
ない領域にLOCOSによりフィールド酸化膜4を成長させ
る。その後所定のレジストパターン14を形成してイオン
注入を行い、半導体基板1の一部に深いウエル注入層13
(およそ1.0〜3.0μm深さ)を形成する。マスクに用い
たシリコン窒化膜3、シリコン酸化膜2を除去し、熱処
理(900℃30分)の後次のイオン注入用の酸化膜(図で
は省略)を形成する。Next, as shown in FIG. 2B, a field oxide film 4 is grown by LOCOS in a region where the silicon nitride film 3 is not present. Thereafter, a predetermined resist pattern 14 is formed and ion implantation is performed, and a deep well implantation layer 13 is formed in a part of the semiconductor substrate 1.
(Approximately 1.0-3.0 μm depth). The silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 2 used for the mask are removed, and after the heat treatment (at 900 ° C. for 30 minutes), an oxide film for ion implantation (not shown) is formed.
次に第2図(c)に示すように、第1のウエルレジス
トマスク5を形成後、イオン注入によって第1のウエル
注入層6(およそ0.5〜1.5μm深さ)、深いウエル注入
層13(およそ1.0〜3.0μm深さ)を形成する。深いウエ
ル注入層13、第1のウエル注入層6は半導体基板1と異
なる導伝型である。同時にチャネルストッパー注入層7
(およそ0.3〜0.8μm深さ)、チャネルドープ注入層8
(およそ0.1〜0.3μm深さ)を同時に形成する。次に第
2図(d)に示すように、第2のウエルレジストマスク
9を形成後、同じくイオン注入によって第2のウエル注
入層10(およそ0.5〜1.5μm深さ)、チャネルストッパ
ー注入層11(およそ0.3〜0.8μm深さ)、チャネルドー
プ注入層12(およそ0.1〜0.3μm深さ)を同時に形成す
る。以上でウエル注入層および素子分離工程が終了す
る。Next, as shown in FIG. 2C, after the first well resist mask 5 is formed, the first well injection layer 6 (about 0.5 to 1.5 μm deep) and the deep well injection layer 13 (about 0.5 to 1.5 μm deep) are formed by ion implantation. (Depth of about 1.0 to 3.0 μm). The deep well injection layer 13 and the first well injection layer 6 are of a conductivity type different from that of the semiconductor substrate 1. At the same time, the channel stopper injection layer 7
(Approximately 0.3-0.8 μm depth), channel dope injection layer 8
(Approximately 0.1-0.3 μm deep) at the same time. Next, as shown in FIG. 2D, after a second well resist mask 9 is formed, a second well implantation layer 10 (approximately 0.5 to 1.5 μm depth) and a channel stopper implantation layer 11 are similarly formed by ion implantation. (At a depth of about 0.3 to 0.8 μm) and a channel dope injection layer 12 (at a depth of about 0.1 to 0.3 μm) are simultaneously formed. Thus, the well injection layer and the element isolation process are completed.
ここで第1のウエル注入層6と第2のウエル注入層10
とは異なる導伝型を与える不純物で形成される。なお、
第2のウエル注入層10は半導体基板1と同じ導伝型であ
れば必ずしも必要ではなく省略できる。また第2のウエ
ル注入層6と第2のウエル注入層10の工程順番は逆であ
ってもよい。またこの実施例では、深いウエル注入層13
と浅い第1のウエル注入層6を同じマスクを用いてイオ
ン注入しているが異なるパターンのマスクを用いること
も可能である。その時は半導体基板1と、半導体基板1
と同じ導伝型の浅い第2のウエル注入層10が分断されな
いパターンであればよい。Here, the first well injection layer 6 and the second well injection layer 10
It is formed of an impurity giving a conductivity type different from that of. In addition,
The second well injection layer 10 is not necessarily required and can be omitted if it is the same conductivity type as the semiconductor substrate 1. The order of the steps of the second well injection layer 6 and the second well injection layer 10 may be reversed. Further, in this embodiment, the deep well injection layer 13 is formed.
Although the first well implanted layer 6 is shallowly ion-implanted using the same mask, it is also possible to use a mask having a different pattern. At that time, the semiconductor substrate 1 and the semiconductor substrate 1
Any pattern may be used as long as the pattern is such that the shallow second well injection layer 10 of the same conductivity type as that described above is not divided.
なおチャネルストッパー注入層7または11は必ずウエ
ル注入層6または10と同じ導伝型であるが、チャネルド
ープ注入層8または12は、ゲート電極となる材料の仕事
関数によって導伝型が異なる。The channel stopper injection layer 7 or 11 always has the same conductivity type as the well injection layer 6 or 10, but the channel dope injection layer 8 or 12 has a different conductivity type depending on the work function of the material to be the gate electrode.
発明の効果 以上のように本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、高加速イオン注入による基板表面のスパッタリング
やダメージの発生を防止でき、ウエル注入層のシート抵
抗を下げることができる。その結果、接合リーク電流の
発生を防止し、素子の性能を維持し、誤動作,ラッチア
ップの発生を防止できる。Effects of the Invention As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of sputtering or damage on the substrate surface due to high-acceleration ion implantation, and to reduce the sheet resistance of the well-implanted layer. As a result, the occurrence of junction leak current can be prevented, the performance of the element can be maintained, and malfunction and latch-up can be prevented.
第1図(a)〜(d)は本発明の一実施例における半導
体装置の製造方法を説明するための工程断面図、第2図
(a)〜(d)は本発明の他の実施例を説明するための
工程断面図、第3図(a)〜(d)は従来の半導体装置
およびその製造方法を説明するための工程断面図であ
る。 1……半導体基板、6……第1のウエル注入層(浅いウ
エル)、13……深いウエル注入層(深いウエル)。1 (a) to 1 (d) are process cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) to 2 (d) are other embodiments of the present invention. 3 (a) to 3 (d) are process cross-sectional views for explaining a conventional semiconductor device and a method for manufacturing the same. 1 ... semiconductor substrate, 6 ... first well injection layer (shallow well), 13 ... deep well injection layer (deep well).
Claims (3)
スクを形成する工程と、前記耐酸化性マスクで覆われて
いない前記半導体基板の領域に素子分離酸化膜を選択成
長させる工程と、前記耐酸化性マスクおよび前記素子分
離酸化膜を通してイオン注入を行い、深い第1のウェル
を形成する工程と、前記第1のウェルより上に第2のウ
ェルを形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。A step of forming an oxidation-resistant mask in an element formation region on a semiconductor substrate; and a step of selectively growing an element isolation oxide film in a region of the semiconductor substrate that is not covered with the oxidation-resistant mask. A semiconductor device including a step of forming a deep first well by performing ion implantation through the oxidation resistant mask and the element isolation oxide film, and a step of forming a second well above the first well; Production method.
スクを形成する工程と、前記耐酸化性マスクで覆われて
いない前記半導体基板の領域に素子分離酸化膜を選択成
長させる工程と、前記耐酸化性マスクおよび前記素子分
離酸化膜を通してイオン注入を行い、深い第1のウェル
を形成する工程と、前記耐酸化性マスクを除去した後、
熱処理する工程と、前記第1のウェルより上に第2のウ
ェルを形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。A step of forming an oxidation-resistant mask in an element formation region on the semiconductor substrate; and a step of selectively growing an element isolation oxide film in a region of the semiconductor substrate which is not covered with the oxidation-resistant mask. Performing ion implantation through the oxidation-resistant mask and the element isolation oxide film to form a deep first well; and removing the oxidation-resistant mask.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of performing a heat treatment; and a step of forming a second well above the first well.
スクを形成する工程と、前記耐酸化性マスクで覆われて
いない前記半導体基板の領域に素子分離酸化膜を選択成
長させる工程と、前記耐酸化性マスクおよび前記素子分
離酸化膜を通して全面にイオン注入を行い、深いイオン
注入層を形成する工程と、前記半導体基板の所定領域で
かつ前記イオン注入層より上にウェルを形成する工程と
を含む半導体装置の製造方法。A step of forming an oxidation-resistant mask in an element formation region on the semiconductor substrate; and a step of selectively growing an element isolation oxide film in a region of the semiconductor substrate that is not covered with the oxidation-resistant mask. Ion-implanting the entire surface through the oxidation-resistant mask and the element isolation oxide film to form a deep ion-implanted layer; and forming a well in a predetermined region of the semiconductor substrate and above the ion-implanted layer. A method for manufacturing a semiconductor device including:
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