JP2748896B2 - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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JP2748896B2 JP7228569A JP22856995A JP2748896B2 JP 2748896 B2 JP2748896 B2 JP 2748896B2 JP 7228569 A JP7228569 A JP 7228569A JP 22856995 A JP22856995 A JP 22856995A JP 2748896 B2 JP2748896 B2 JP 2748896B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路装置
の製造方法に関し、特に半導体集積回路に形成するウェ
ル、MOSトランジスタのLDD領域、MOSトランジ
スタのソース・ドレイン領域等を形成する際のイオン注
入技術を改善してその工程数を削減可能にした製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路装置に形成される
MOS型トランジスタの製造方法の一例を説明する。ま
ず、図8(a)のように、P型Si(シリコン)基板1
01表面にシリコン酸化膜102を形成し、その上に窒
化膜102Aを形成した後、フォトリソグラフィ技術を
用い、フォトレジスト103のP型チャネルMOSトラ
ンジスタを形成するNウェル領域を開口し、窒化膜10
2Aのエッチングを行い、Nウェル形成用の不純物(リ
ン)を選択的にイオン注入する。次に、図8(b)のよ
うに、P型チャネルMOSトランジスタを形成する領域
を開口したフォトレジスト103を除去し、イオン注入
された不純物(リン)をP型Si基板101内に押し込
みNウェル104を形成する。次いで、図8(c)のよ
うに、窒化膜102Aのパターニングによりむき出しに
されたシリコン酸化膜102の部分を窒化膜をマスクと
して高温で酸化してNウェル104の直上のシリコン酸
化膜102を厚く成長させる。
【0003】続いて、図9(a)のように、マスクとな
った窒化膜102Aを除去した後、Pウェル形成用の不
純物(ボロン)を選択的にイオン注入し、イオン注入さ
れた不純物(ボロン)をP型Si基板101内に押し込
み、Pウェル105を形成する。この時、図9(b)の
ように、Nウェル104にイオン注入された不純物(リ
ン)もさらに押し込まれる。その後、図9(c)のよう
に、全面酸化膜除去を行い、シリコン酸化膜102を除
去する。
【0004】さらに、図10(a)のように、P型Si
基板101にLOCOS酸化膜106を形成し、フォト
リソグラフィ技術を用いて、フォトレジスト107のN
チャネル領域108a形成部分を開口し、選択的にVT
調節用の不純物(ボロン)をイオン注入する。続いて、
図10(b)のように、フォトレジスト107を除去し
た後、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト
109のPチャネル領域108b形成部分を開口し、選
択的にVT 調節用の不純物(ボロン)をイオン注入し、
さらに図10(c)のように、フォトレジスト109を
除去する。
【0005】次に、図11(a)のように、Nウェル1
04とPウェル105上にゲート酸化膜110Aとゲー
ト電極110を形成し、フォトリソグラフィ技術を用い
てフォトレジスト111のN型LDD領域112a形成
部分を開口し、選択的に不純物(リン)をイオン注入す
る。続いて、図11(b)のように、フォトレジスト1
11を除去した後、フォトリソグラフィ技術を用いてフ
ォトレジスト113のP型LDD領域112b形成部分
を開口し、選択的に不純物(ボロン)をイオン注入す
る。そして、熱処理を行うことで、図11(c)のよう
にN型LDD領域112aとP型LDD領域112bを
形成する。
【0006】次に、図12(a)のように、フォトリソ
グラフィ技術を用いてフォトレジスト114のN型ソー
ス・ドレイン領域115a形成部分を開口し、選択的に
不純物(ヒ素)をイオン注入する。続いて、図12
(b)のように、フォトレジスト114を除去した後、
フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト116
のP型ソース・ドレイン領域115b形成部分を開口
し、選択的に不純物(ボロン)をイオン注入する。その
後、熱処理することにより、図12(c)のようにN型
ソース・ドレイン領域115aとP型ソース・ドレイン
領域115bを形成し、CMOSトランジスタを完成す
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体集積
回路装置の製造方法では、N型MOSトランジスタとP
型MOSトランジスタの形成に際してのイオン注入時、
すなわちVT 調整、LDD領域、ソース・ドレイン領域
の形成時にそれぞれ異なるフォトレジストを用いて2回
のフォトリソグラフィ工程が必要とされているために、
工程が多くなり製造コストが増大するという問題があ
る。
【0008】また、これはNウェルとPウェルの製造に
際しても同じであるが、前記した例では、フォトリソグ
ラフィ工程を削減するために1回のフォトリソグラフィ
工程で行っているが、Nウェル領域を形成した後、LO
COS酸化膜を形成し、セルファラインでPウェル領域
を形成しているため、ウェル間の段差(LOCOS段
差)が生じ、この段差によりゲート電極形成時等のフォ
トリソグラフィ工程における寸法のバラツキが生じる等
の問題が生じてしまうことになる。本発明の目的は、フ
ォトリソグラフィ工程を低減するとともに、寸法上のバ
ラツキが生じることなく高精度の素子の形成が可能な半
導体集積回路装置の製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法では、
半導体基板の表面上にイオン注入のマスク材を形成し、
かつこのマスク材には異なる平面領域のそれぞれに平面
方向に互いに交差する方向に延長される第1のスリット
と第2のスリットを形成する工程と、前記半導体基板に
対して前記第1のスリットの延長方向から基板表面に対
して斜め方向に第1の不純物をイオン注入する工程と、
前記半導体基板に対して前記第2のスリットの延長方向
から基板表面に対して斜め方向に第2の不純物をイオン
注入する工程とを含むことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。まず、図1(a),(b)に断面図
と平面図を示すように、P型Si(シリコン)基板1の
表面にSiO2 膜2を形成し、かつその上にフォトレジ
ストを塗布したのち、フォトリソグラフィ技術を用いて
フォトレジスト3のNウェルイオン注入領域及びPウェ
ルイオン注入領域をスリット3A,3B(例えばスリッ
ト幅1.0μm、間隔0.5μm、レジスト膜厚1.2
μm)として開口する。このとき、各ウェルイオン注入
領域ではスリット方向が互いに直交するように形成す
る。また、各スリットはレジスト膜厚に比較してスリッ
ト幅を極めて小さくする。
【0011】しかる上で、同図にAで示すように、Nウ
ェルイオン注入領域におけるレジストのスリット方向に
沿って基板表面に対し45°の角度でウェル形成用の不
純物(リン)を全面に斜めイオン注入する。これによ
り、Pウェルイオン注入領域では、フォトレジスト3の
壁に直角方向からイオン注入が行われることになるた
め、フォトレジスト3が障壁となって基板にイオン注入
されることはない。一方、Nウェルイオン注入領域では
スリットの延長方向にイオン注入が行われるため、フォ
トレジスト3が障壁となるのは端部の極僅かであり、殆
どの領域においてスリットに沿ってイオン注入され、こ
の結果、図1(c)のように、Nウェルイオン注入領域
4Aが形成される。
【0012】次いで、図2(a),(b)に示すよう
に、今度はBのように基板に対して90°水平回転させ
た方向、すなわちPウェルイオン注入領域のフォトレジ
スト3のスリット方向に沿って基板に対し45°の角度
でPウェル形成用の不純物(ボロン)を全面に斜めイオ
ン注入する。これにより、Nウェルイオン注入領域で
は、フォトレジスト3が障壁となって基板にイオン注入
されることがなく、Pウェルイオン注入領域のみでスリ
ットに沿ってイオン注入され、この結果図2(c)のよ
うに、Pウェルイオン注入領域5Aが形成される。
【0013】次に、図3(a)のように、スリット状に
開口されたフォトレジスト3を除去し、注入された不純
物(リン及びボロン)をP型Si基板1内に押し込み、
Nウェル4、Pウェル5を形成する。その後、図3
(b)のように、全面酸化膜除去を行い、SiO2 膜2
を除去する。
【0014】次いで、図4(a)のように、P型Si基
板1にロコス酸化膜6を形成する。次いで、図4(b)
の様にフォトレジスト7を全面に形成し、かつPウェル
5とNウェル4とで互いに直交する方向に延びるスリッ
ト7A,7B(例えばスリット幅0.8μm、間隔0.
3μm、膜厚1.2μm)としてパターニングする。こ
の場合も、フォトレジスト膜厚に対してスリット幅を極
めて小さくする。
【0015】しかる上で、図4(b)及び(c)のよう
に、Nウェル領域のVT調整用の不純物(ボロン)をA
方向から、すなわちPウェル領域のスリット7Aに沿う
方向から基板表面に対し、50°の角度で全面に斜めイ
オン注入し、Nチャネル領域8aを形成する。また、基
板を水平方向に90°回転させて、Pチャネル領域のV
T調整用の不純物(ボロン)をB方向から、すなわちN
ウェル領域のスリット7Bに沿う方向から基板表面に対
して50°の角度で全面に斜めイオン注入し、Pチャネ
ル領域8bを形成する。その後、図示は省略するが、基
板に対して熱処理を施すことによりVT調整されたチャ
ネル領域を形成する。
【0016】さらに、図5(a)のように、基板の表面
にゲート酸化膜9Aを形成した後、多結晶シリコン等の
選択形成により各チャネル領域上にそれぞれゲート電極
9を形成する。続いて、図5(b)のように、フォトレ
ジスト10を形成し、かつPチャネル領域とNチャネル
領域とで互いに直交する方向に延びるスリット10A,
10B(例えばスリット幅0.8μm、間隔0.3μ
m、膜厚1.2μm)としてパターニングする。このと
きも、フォトレジスト膜厚に対してスリット幅を極めて
小さくする。
【0017】そして、図5(b)のように、N型LDD
領域形成用の不純物(リン)をNチャネル領域のスリッ
ト方向であるA方向から基板表面に対し、50°の角度
で全面に斜めイオン注入する。また、基板を水平方向に
90°回転させてP型LDD領域形成用の不純物(ボロ
ン)をPチャネル領域のスリット方向であるB方向から
基板表面に対して50°の角度で全面に斜めイオン注入
する。そして、図5(c)のように、フォトレジスト1
0を除去した後、熱処理によりN型LDD領域11a及
びP型LDD領域11bを形成する。
【0018】さらに、図6(a)のように、全面に絶縁
膜を形成し、かつこれを異方性エッチングすることでゲ
ート電極の側面に側壁12を形成する。しかる上で、図
6(b)のように、全面にフォトレジスト13を形成
し、N型LDD領域とP型LDD領域とで互いに直交す
る方向に延びるスリット13A,13Bを形成する。こ
のスリットもフォトレジスト膜厚に対してスリット幅を
極めて小さくする。そして、N型ソース・ドレイン形成
用の不純物(ヒ素)をA方向から前工程と同様に斜めイ
オン注入し、基板を水平方向に90°回転させてP型ソ
ース・ドレイン領域形成用の不純物(ボロン)をB方向
から前工程と同様に斜めイオン注入する。そして、図6
(c)のように、フォトレジスト13を除去した後、熱
処理により、N型ソース・ドレイン領域14a、P型ソ
ース・ドレイン領域14bを形成する。
【0019】以上の工程により、図7のように、CMO
Sトランジスタが形成されるが、この一連の工程におい
て、Nウェル4とPウェル5の形成、Nチャネル領域8
aとPチャネル領域8bのVT調整、N型LDD領域1
1aとP型LDD領域11bの形成、N型ソース・ドレ
イン領域14aとP型ソース・ドレイン領域14bの形
成のそれぞれにおいて同一のフォトレジストをマスクに
した形成が可能となる。このため、従来方法のように、
P型及びN型のそれぞれを個別のフォトレジストで形成
していた場合に比較してフォトレジスト工程を1/2に
削減できる。また、Nウェル4とPウェル5の形成に際
しては、両ウェルの形成工程の途中で酸化工程が不要と
されるため、両ウェルの間に段差が生じることもない。
【0020】ここで、フォトレジストに設けたスリット
を利用した各イオン注入領域に対するイオン注入の選択
性を確保するためには、マクス材としてのフォトレジス
トの膜厚(T)、スリット幅(W)、スリット間隔
(S)、及び斜めイオン注入の基板表面に対する角度
(θ)との間に、W≦T/tanθ,S≦2μmの関係
があることが必要である。すなわち、前記した各実施形
態のスリットの構成では、基板表面に対し20°〜80
°の角度でイオン注入を行うようにする。また、前記各
実施形態では第1のスリットと第2のスリットの延長方
向のなす平面上の角度が90°の例を示しているが、こ
の角度は45°〜90°の間に設定することが可能であ
る。
【0021】
【発明の効果】以上説明した様に本発明はマスク材に交
差する方向にそれぞれスリットを形成し、このスリット
の延長方向に沿う斜め方向からそれぞれイオン注入を行
うことで、1つのマスクで異なるイオン注入を行うこと
が可能となる。これにより、Nウェル,Pウェルの形
成、あるいはN型,P型の各チャネル領域、LDD領
域、ソース・ドレイン領域をそれぞれ1度のフォトリソ
グラフィ工程で形成することが可能となり、工程が短縮
されTATの改善とコスト低減を図ることができる。ま
た、NウェルやPウェルの形成においても、その途中に
酸化工程が不要とされるため、LOCOS酸化膜による
ウェル間段差が無くなり、ゲート電極形成時等のフォト
リソグラフィ工程における寸法バラツキが低減され、よ
り高精度なCMOSトランジスタが形成可能となり、一
層の微細化が実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の製造方法を工程順に示す
図のその1である。
【図2】本発明の一実施形態の製造方法を工程順に示す
図のその2である。
【図3】本発明の一実施形態の製造方法を工程順に示す
図のその3である。
【図4】本発明の一実施形態の製造方法を工程順に示す
図のその4である。
【図5】本発明の一実施形態の製造方法を工程順に示す
図のその5である。
【図6】本発明の一実施形態の製造方法を工程順に示す
図のその6である。
【図7】本発明の一実施形態の製造方法を工程順に示す
図のその7である。
【図8】従来の製造方法の一例を工程順に示す図のその
1である。
【図9】従来の製造方法の一例を工程順に示す図のその
2である。
【図10】従来の製造方法の一例を工程順に示す図のそ
の3である。
【図11】従来の製造方法の一例を工程順に示す図のそ
の4である。
【図12】従来の製造方法の一例を工程順に示す図のそ
の5である。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 3 フォトレジスト 3A,3B スリット 4 Nウェル 5 Pウェル 7 フォトレジスト 7A,7B スリット 8a,8b チャネル領域 9 ゲート電極 10 フォトレジスト 10A,10B スリット 11a,11b LDD領域 13 フォトレジスト 13A,13B スリット 14a,14b ソース・ドレイン領域

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板に対してイオン注入を行って
    不純物領域を形成する工程を含む半導体集積回路装置の
    製造方法において、前記半導体基板の表面上にイオン注
    入のマスク材を形成し、かつこのマスク材には異なる平
    面領域のそれぞれに平面方向に互いに交差する方向に延
    長される第1のスリットと第2のスリットを形成する工
    程と、前記半導体基板に対して前記第1のスリットの延
    長方向から基板表面に対して斜め方向に第1の不純物を
    イオン注入する工程と、前記半導体基板に対して前記第
    2のスリットの延長方向から基板表面に対して斜め方向
    に第2の不純物をイオン注入する工程とを含むことを特
    徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 スリットは形成する不純物領域にわたっ
    て複数本を並列配置する請求項1の半導体集積回路装置
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 マクス材の膜厚(T)、マスク材のスリ
    ット幅(W)、マスク材のスリット間隔(S)、及び斜
    めイオン注入の基板表面に対する角度(θ)がW≦T/
    tanθ,S≦2μmの関係にある請求項2の半導体集
    積回路装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 基板表面に対し20°〜80°の角度で
    イオン注入をする請求項1または2の半導体集積回路装
    置の製造方法。
  5. 【請求項5】 第1のスリットと第2のスリットの延長
    方向のなす平面上の角度が45°〜90°の間である請
    求項1ないし3のいずれかの半導体集積回路装置の製造
    方法。
  6. 【請求項6】 第1の不純物と第2の不純物とが同一導
    電型あるいは異なる導電型のいずれかである請求項1な
    いし5の半導体集積回路装置の製造方法。
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