JP2978467B2 - 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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JP2978467B2 JP10065115A JP6511598A JP2978467B2 JP 2978467 B2 JP2978467 B2 JP 2978467B2 JP 10065115 A JP10065115 A JP 10065115A JP 6511598 A JP6511598 A JP 6511598A JP 2978467 B2 JP2978467 B2 JP 2978467B2
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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
置の製造技術に関し、特に、半導体基板に形成されたウ
エル(半導体領域)を半導体基板とは電気的に分離する
ために、そのウエルを取り囲むようにその底部および側
部側に他のウエルを設けるウエル分離技術に適用して有
効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ウエル分離技術は、半導体基板に形成さ
れた第1ウエルをその周囲に形成された第2ウエルで電
気的に分離することで、半導体基板に印加される電圧と
は異なる所望の電圧を第1ウエルに印加することが可能
な技術である。
【0003】この技術は、例えば第1ウエルにメモリセ
ルを形成し、このメモリセルのMIS・FET(Metal
Insulator Semiconductor Field Effect Transistor )
にバックバイアス電圧を印加するDRAM(Dynamic Ran
dom Access Memory)や第1ウエルに負電圧を印加するフ
ラッシュメモリ(EEPROM;Electrically Erasabl
e Programmable ROM)等のような種々の半導体集積回路
装置に適用されている。
【0004】ところで、本発明者が検討したウエル分離
構造を有する半導体集積回路装置は、例えば次の通りで
ある。
【0005】すなわち、半導体基板においてウエル分離
領域では、第1導電型の深いウエルと、その深いウエル
の領域内に形成された第2導電型の浅いウエルとが設け
られている。この深いウエルは、半導体基板の主面から
半導体基板の深い位置まで不純物が拡散されて形成され
ており、浅いウエルの外周を取り囲み浅いウエルと半導
体基板とを電気的に分離している。これにより、浅いウ
エルには半導体基板に印加する電圧とは異なる電圧を印
加することが可能となっている。
【0006】また、この半導体基板において他の領域に
は、通常の第1導電型のウエルおよび通常の第2導電型
のウエルがそれぞれ形成されている。この第1導電型の
ウエルおよび第2導電型のウエルは、半導体基板の主面
から半導体基板の所定の位置まで不純物が拡散されて形
成されている。
【0007】特開平8−97378号公報には、上述の
ようなウエルの構造を2枚のマスクで形成する技術が開
示されている。この技術では、第1導電型の深いウエル
および通常の第1導電型のウエルを形成するための不純
物導入工程に際して同じマスクを用い、また、第2導電
型の浅いウエルおよび通常の第2導電型のウエルを形成
するための不純物導入工程に際して同じマスクを用いる
ことで、2枚のマスクで上述のようなウエル構造を実現
している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した2
つのウエルを1つのマスクで形成する技術においては、
以下の課題があることを本発明者は見出した。
【0009】すなわち、第1の問題は、第2導電型の浅
いウエルを第2導電型の不純物と第1導電型の不純物と
の補償で形成するため、実効の第2導電型の不純物濃度
がウエル分離を行わない通常の第2導電型のウエルにお
ける第2導電型の不純物濃度の約2倍に増加するため、
半導体基板の主面に形成されるトランジスタの特性、特
にしきい電圧が大きく異なってしまう。このしきい電圧
を調整するためには新たなマスクが必要となってしま
う。
【0010】第2の問題は、第2導電型の浅いウエルの
トータルの不純物濃度がウエル分離を行わない第2導電
型の通常のウエルの不純物濃度に比較し、ほぼ3倍に増
加する点である。このため半導体基板の主面領域のキャ
リアの移動度が低下するので、その主面に形成されるト
ランジスタの特性、特にドレイン電流が低下する。
【0011】上記した2つの問題点は、トランジスタの
微細化とともにウエル濃度が益々増加する傾向にあっ
て、トランジスタの高性能化を大きく阻害する要因とし
て顕著な問題となる。
【0012】本発明の目的は、半導体集積回路装置にお
いて、製造工程の増加を招くことなく、ウエル分離領域
におけるウエルおよび通常のウエルの不純物濃度を最適
化することのできる技術を提供することにある。
【0013】本発明の他の目的は、半導体集積回路装置
において、製造工程の増加を招くことなく、ウエル分離
領域におけるウエルおよび通常のウエルに形成される素
子特性を向上させることのできる技術を提供することに
ある。
【0014】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0015】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【0016】本発明は、半導体集積回路装置の製造方法
であって、 (a)第1ウエル領域および第1ウエル領域から離間す
る位置に形成される第2ウエル領域が露出する第1マス
クを半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 (b)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
て、前記半導体基板の深い位置に第1導電型の埋め込み
ウエルを形成するために、前記第1マスクを不純物導入
マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程と、 (c)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
て、前記第1導電型の埋め込みウエル上に第2導電型の
浅いウエルを形成するために、前記第1マスクを不純物
導入マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程
と、 (d)前記第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエ
ルと第2導電型の浅いウエルとの外周を取り囲む第3ウ
エル領域および前記第1ウエル領域から離間する位置に
形成される第4ウエル領域が露出し、かつ、前記第1マ
スクより薄い第2マスクを前記半導体基板の主面上にパ
ターン形成する工程と、 (e)前記第3ウエル領域において、前記第1ウエル領
域の第2導電型の浅いウエルの外周を取り囲み、第1ウ
エル領域の第1導電型の埋め込みウエルよりも浅く、か
つ、埋め込みウエルと電気的に接続される第1導電型の
浅いウエルを形成し、かつ、前記第4ウエル領域におい
て第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエルよりも
浅い第1導電型の浅いウエルを形成するために、前記第
2マスクを不純物導入マスクとして不純物を半導体基板
に導入する工程とを含み、前記第1ウエル領域におい
て、その第1ウエル領域における第2導電型の浅いウエ
ルが前記第3ウエル領域に形成された第1導電型の浅い
ウエルおよび第1ウエル領域における第1導電型の埋め
込みウエルに取り囲まれ半導体基板から電気的に分離さ
れ、前記第2ウエル領域において、前記第2導電型の浅
いウエルが前記半導体基板と電気的に接続されるもので
ある。
【0017】また、本発明は、前記第3ウエル領域にお
ける第1導電型の浅いウエルの少なくとも一部の不純物
濃度は、前記第1ウエル領域における第2導電型の浅い
ウエルの不純物濃度よりも高くなるように、前記工程
(e)の不純物導入が行われるものである。
【0018】また、本発明は、前記第1ウエル領域から
離間する位置に形成される第5ウエル領域が露出する第
3マスクを半導体基板の主面上にパターン形成する工程
と、前記第5ウエル領域に第1導電型の浅いウエルを形
成するために、前記第3マスクを不純物導入マスクとし
て不純物を半導体基板に導入する工程と、前記第5ウエ
ル領域に平面的に取り囲まれて形成される第6ウエル領
域が露出する第4マスクを半導体基板の主面上にパター
ン形成する工程と、前記第6ウエル領域に第2導電型の
浅いウエルを形成するために、前記第4マスクを不純物
導入マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程
と、前記第5ウエル領域、第6ウエル領域および第5ウ
エル領域を取り囲む素子分離領域の一部が露出し、開口
端が素子分離領域上に配置される第5マスクを半導体基
板の主面上にパターン形成する工程と、前記第5ウエル
領域の第1導電型の浅いウエルおよび第6ウエル領域に
おける第2導電型の浅いウエル下に、前記第5ウエル領
域および第6ウエル領域の第1導電型の浅いウエルに電
気的に接続され、かつ、前記第5ウエル領域を取り囲む
素子分離領域下の一部にかかるように第1導電型の埋め
込みウエルを形成するために、前記第5マスクを不純物
導入マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程と
を含み、前記第6ウエル領域において、その第6ウエル
領域における第2導電型の浅いウエルが、前記第5ウエ
ル領域の第1導電型の浅いウエルと第5ウエル領域およ
び第6ウエル領域の前記第1導電型の埋め込みウエルと
によって取り囲まれ半導体基板から電気的に分離される
ものである。
【0019】本発明は、半導体集積回路装置の製造方法
であって、 (a)第1ウエル領域および第1ウエル領域から離間す
る位置に形成される第2ウエル領域が露出する第1マス
クを半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 (b)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
て、前記半導体基板の深い位置に第1導電型の埋め込み
ウエルを形成するために、前記第1マスクを不純物導入
マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程と、 (c)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
て、前記第1導電型の埋め込みウエル上に第2導電型の
浅いウエルを形成するために、前記第1マスクを不純物
導入マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程
と、 (d)前記第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエ
ルと第2導電型の浅いウエルとの外周を取り囲む第3ウ
エル領域および前記第1ウエル領域から離間する位置に
形成される第4ウエル領域が露出する第2マスクを前記
半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 (e)前記第3ウエル領域において、前記第1ウエル領
域の第2導電型の浅いウエルの外周を取り囲み、かつ、
第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエルと電気的
に接続される第1導電型の浅いウエルを形成し、かつ、
前記第4ウエル領域において第1導電型の浅いウエルを
形成するために、前記第2マスクを不純物導入マスクと
して不純物を半導体基板に導入する工程とを含み、前記
第1ウエル領域において、その第1ウエル領域における
第2導電型の浅いウエルが前記第3ウエル領域に形成さ
れた第1導電型の浅いウエルおよび第1ウエル領域にお
ける第1導電型の埋め込みウエルに取り囲まれ半導体基
板から電気的に分離され、前記第2ウエル領域におい
て、前記第2導電型の浅いウエルが前記半導体基板と電
気的に接続され、さらに、 (f)前記第1ウエル領域において、第導電型の浅い
ウエルの形成領域の一部が露出するような第6マスクを
半導体基板の主面上に形成する工程と、 (g)前記第1ウエル領域における第2導電型の浅いウ
エルの導電型が打ち消され前記第1ウエル領域に第1導
電型の浅いウエルを形成するために、前記第6マスクを
不純物導入マスクとして不純物を前記第1ウエル領域に
導入する工程とを含み、前記第1ウエル領域において、
第1導電型の浅いウエルと第2導電型の浅いウエルとを
形成し、その第2導電型の浅いウエルがその第1導電型
の浅いウエル、前記第3ウエル領域に形成された第1導
電型の浅いウエルおよび第1ウエル領域における第1導
電型の埋め込みウエルに取り囲まれ半導体基板から電気
的に分離されるものである。
【0020】本発明は、半導体集積回路装置の製造方法
であって、 (a)第1ウエル領域および第1ウエル領域から離間す
る位置に形成される第2ウエル領域が露出する第1マス
クを半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 (b)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
て、前記半導体基板の深い位置に第1導電型の埋め込み
ウエルを形成するために、前記第1マスクを不純物導入
マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程と、 (c)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
て、前記第1導電型の埋め込みウエル上に第2導電型の
浅いウエルを形成するために、前記第1マスクを不純物
導入マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程
と、 (d)前記第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエ
ルと第2導電型の浅いウエルとの外周を取り囲む第3ウ
エル領域および前記第1ウエル領域から離間する位置に
形成される第4ウエル領域が露出し、かつ、前記第1マ
スクより薄い第2マスクを前記半導体基板の主面上にパ
ターン形成する工程と、 (e)前記第3ウエル領域において、前記第1ウエル領
域の第2導電型の浅いウエルの外周を取り囲み、第1ウ
エル領域の第1導電型の埋め込みウエルよりも浅く、か
つ、埋め込みウエルと電気的に接続される第1導電型の
浅いウエルを形成し、かつ、前記第4ウエル領域におい
て第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエルよりも
浅い第1導電型の浅いウエルを形成するために、前記第
2マスクを不純物導入マスクとして不純物を半導体基板
に導入する工程と、 (f)前記半導体基板に高耐圧のMISトランジスタを
形成する場合には、その高耐圧のMISトランジスタが
形成される高耐圧用の浅いウエル以外の浅いウエルに、
不純物濃度を高くするために不純物を追加導入する工程
とを含み、前記第1ウエル領域において、その第1ウエ
ル領域における第2導電型の浅いウエルが前記第3ウエ
ル領域に形成された第1導電型の浅いウエルおよび第1
ウエル領域における第1導電型の埋め込みウエルに取り
囲まれ半導体基板から電気的に分離され、前記第2ウエ
ル領域において、前記第2導電型の浅いウエルが前記半
導体基板と電気的に接続されるものである。
【0021】また、本発明は、半導体集積回路装置の製
造方法であって、 (a)第1ウエル領域および第1ウエル領域から離間す
る位置に形成される第2ウエル領域が露出する第1マス
クを半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 (b)前記第1ウエル領域において、前記半導体基板の
深い位置に第1導電型の埋め込みウエルを形成するため
に、前記第1マスクを不純物導入マスクとして不純物を
半導体基板に導入する工程と、 (c)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
て、前記第1導電型の埋め込みウエル上に第2導電型の
浅いウエルを形成するために、前記第1マスクを不純物
導入マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程
と、 (d)前記第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエ
ルと第2導電型の浅いウエルとの外周を取り囲む第3ウ
エル領域および前記第1ウエル領域から離間する位置に
形成される第4ウエル領域が露出する第2マスクを前記
半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 (e)前記第3ウエル領域において、前記第1ウエル領
域の第2導電型の浅いウエルの外周を取り囲み、かつ、
第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエルと電気的
に接続される第1導電型の浅いウエルを形成し、かつ、
前記第4ウエル領域において第1導電型の浅いウエルを
形成するために、前記第2マスクを不純物導入マスクと
して不純物を半導体基板に導入する工程と、前記半導体
基板に高耐圧のMISトランジスタを形成する場合に
は、その高耐圧のMISトランジスタが形成される浅い
ウエル以外の他の浅いウエルに、他の浅いウエルの導電
型と同じ導電型の不純物を追加導入する工程とを含み、
前記第1ウエル領域において、その第1ウエル領域にお
ける第2導電型の浅いウエルが前記第3ウエル領域に形
成された第1導電型の浅いウエルおよび第1ウエル領域
における第1導電型の埋め込みウエルに取り囲まれ半導
体基板から電気的に分離され、前記第2ウエル領域にお
いて、前記第2導電型のウエルが前記半導体基板と電気
的に接続されるものである。
【0022】また、その他の手段における代表的な概要
を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【0023】すなわち、半導体基板の第1ウエル領域お
よび第1ウエル領域から離間する位置に形成された第2
ウエル領域において、前記半導体基板の主面から離れた
深い位置に形成された第1導電型の埋め込みウエルと、
前記第1ウエル領域および第2ウエル領域において、前
記第1導電型の埋め込みウエル上に、その第1導電型の
埋め込みウエルに対して自己整合に、かつ、不純物濃度
が前記第1導電型の埋め込みウエルとは独立して設定さ
れて形成された第2導電型の浅いウエルと、前記第1ウ
エル領域の外周に形成された第3ウエル領域において、
前記第1ウエル領域の第2導電型の浅いウエルを取り囲
み、かつ、第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエ
ルに電気的に接続された第1導電型の浅いウエルと、前
記第1ウエル領域、第2ウエル領域および第3ウエル領
域のいずれからも離間した位置に形成された第4ウエル
領域において形成された第1導電型の浅いウエルとを有
し、前記第1ウエル領域の第2導電型の浅いウエルは前
記第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエルおよび
第3ウエル領域の第1導電型の浅いウエルによって取り
囲まれ半導体基板から電気的に分離され、前記第2ウエ
ル領域の第2動電型の浅いウエルが半導体基板と電気的
に接続されたものである。
【0024】また、他の手段は、半導体基板の第1ウエ
ル領域および第1ウエル領域から離間する位置に形成さ
れた第2ウエル領域において、前記半導体基板の主面か
ら離れた深い位置に形成された第1導電型の埋め込みウ
エルと、前記第1ウエル領域および第2ウエル領域にお
いて、前記第1導電型の埋め込みウエル上に、その第1
導電型の埋め込みウエルに対して自己整合に、かつ、不
純物濃度が前記第1導電型の埋め込みウエルとは独立し
て設定されて形成された第2導電型の浅いウエルと、前
記第1ウエル領域の外周に形成された第3ウエル領域に
おいて、前記第1ウエル領域の第2導電型の浅いウエル
を取り囲み、かつ、第1ウエル領域の第1導電型の埋め
込みウエルに電気的に接続された第1導電型の浅いウエ
ルとを有し、前記第1ウエル領域の第2導電型の浅いウ
エルは前記第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエ
ルおよび第3ウエル領域の第1導電型の浅いウエルによ
って取り囲まれ半導体基板から電気的に分離され、前記
第2ウエル領域の第2動電型の浅いウエルが半導体基板
と電気的に接続されたものである。
【0025】本発明は、半導体集積回路装置の製造方法
であって、 (a)第1ウエル領域および第1ウエル領域から離間す
る位置に形成される第2ウエル領域が露出する第1マス
クを半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 (b)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
て、前記半導体基板内に第1導電型の埋め込みウエルを
形成するために、前記第1マスクを不純物導入マスクと
して不純物を半導体基板に導入する工程と、 (c)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
て、前記第1導電型の埋め込みウエル上に第2導電型の
ウエルを形成するために、前記第1マスクを不純物導入
マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程と、 (d)前記第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエ
ルと第2導電型のウエルとの外周を取り囲む第3ウエル
領域が露出し、かつ、前記第1マスクより薄い第2マス
クを前記半導体基板の主面上にパターン形成する工程
と、 (e)前記第3ウエル領域において、前記第1ウエル領
域の第2導電型のウエルの外周を取り囲み、第1ウエル
領域の第1導電型の埋め込みウエルよりも浅く、かつ、
埋め込みウエルと電気的に接続される第1導電型のウエ
ルを形成するために、前記第2マスクを不純物導入マス
クとして不純物を半導体基板に導入する工程とを含み、
前記第1ウエル領域において、第1ウエル領域における
第2導電型のウエルが前記第3ウエル領域に形成された
第1導電型のウエルおよび第1ウエル領域における第1
導電型の埋め込みウエルに取り囲まれて半導体基板から
電気的に分離され、前記第2ウエル領域においては、前
記第2導電型のウエルが前記半導体基板と電気的に接続
されるものである。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する(なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、その繰り返しの説明は省略する)。
【0027】(実施の形態1)図1は本発明の技術思想
を説明するための半導体集積回路装置の要部断面図、図
2(a), (b)および図3は図1の各部の不純物濃度
分布の説明図、図4および図6は図1の半導体集積回路
装置の製造工程中における要部断面図、図5および図7
は図1の半導体集積回路装置の製造工程中に用いるマス
クのレイアウト平面図、図8〜図14は本発明の一実施
の形態である半導体集積回路装置の製造工程中における
要部断面図、図15は図14の半導体集積回路装置にお
けるメモリセルの回路図、図54および図55は本発明
者が検討したウエル分離構造を有する半導体集積回路装
置の部分断面図、図56は図55の各部の不純物濃度分
布を説明するための説明図である。
【0028】まず、本実施の形態1の説明に先立って本
発明者が検討したウエル分離技術について説明する。
【0029】図54は、本発明者が検討した3重ウエル
によるウエル分離構造を示している。半導体基板50
は、例えばp型のシリコン単結晶からなり、その主面の
素子分離領域にはフィールド絶縁膜51が形成されてい
る。
【0030】深いnウエル52は、半導体基板50の主
面から深い位置までn型の不純物分布が広がって形成さ
れている。浅いnウエル53は、半導体基板50の主面
から深いnウエル52よりは浅い位置までn型の不純物
分布が広がって形成されている。
【0031】また、通常のpウエル54は、フィールド
絶縁膜51に囲まれた領域に形成されており、半導体基
板50の主面からp型不純物分布が広がって形成されて
いる。さらに、pウエル55は、その周囲(底部および
側部)が深いnウエル52に囲まれるように形成されて
いる。
【0032】ここで、通常の動作では、半導体基板50
は接地電位であるため上記通常のPウエル54には0V
以外の電位は印加できないが、上記pウエル55は深い
nウエル52で囲まれ半導体基板50と電気的に分離さ
れており負電圧等、半導体基板50に印加される電圧と
は異なる所望の電圧を印加することが可能となる。
【0033】上述のようなウエルの構造を2枚のマスク
で形成する技術の問題点について説明する。図55はウ
エルの断面構造を示しており、p型の半導体基板56に
は、nウエル57a, 57bとこのnウエル57a, 5
7bよりも浅いpウエル58a, 58bが形成されてい
る。
【0034】浅いpウエル58bは、その周囲(底部お
よび側部)がnウエル57aで取り囲まれており、半導
体基板56から電気的に分離されている。したがって、
pウエル58bには、負電圧等、半導体基板56に印加
される電圧とは異なる所望の電圧を印加することが可能
となっている。
【0035】この技術では、nウエル57a, 57bを
形成するための不純物導入工程に際して同じマスクを用
い、また、pウエル58a, 58bを形成するための不
純物導入工程に際して同じマスクを用いることで2枚の
マスクで上述のようなウエル構造を実現している。
【0036】ところで、図55中において符号A,B,
Cで示した位置での深さ方向の不純物濃度分布を図56
(a), (b)に示す。位置Aでのnウエル57a内に
おけるリン(P)の濃度分布は、図56の(a)に示す
ように、位置Bでのpウエル58a内におけるホウ素
(B)の濃度分布に比較すると、表面付近ではリン濃度
が低く、表面から深い場所では逆にリン濃度が高く設定
されねばならない。
【0037】その理由は、pウエル58a, 58bを形
成するための不純物導入工程に際して同じマスクで形成
する関係上、位置B, Cの双方において最適な不純物分
布となるようにしなければならないからである。すなわ
ち、位置Cで示したp型ウエルの領域では、図56
(b)に示すように、ホウ素濃度からリン濃度を差し引
いた実効のpウエル58bが表面付近に形成されねばな
らず、また表面から深い場所では実効のnウエル57b
を形成する必要があることを考慮しなければならないた
めである。
【0038】しかし、この技術には、以下のような問題
があることを本発明者は見出した。第1の問題は、pウ
エル58bはホウ素とリンとの補償で形成するため、実
効のp型不純物濃度が通常pウエル58aのホウ素濃度
の半分に減少する点である。このため、半導体基板の主
面に形成されるトランジスタの特性、特にしきい電圧が
大きく異なってしまう。このしきい電圧を調整するため
には新たなマスクが必要となってしまう。
【0039】第2の問題は、pウエル58bのトータル
の不純物濃度が通常pウエル58aに比較して、ほぼ3
倍に増加する点である。このため、半導体基板の主面領
域のキャリアの移動度が低下するので、その主面に形成
されるトランジスタの特性、特にドレイン電流が低下す
る。
【0040】上記した2つの問題点は、トランジスタの
微細化とともにウエル濃度が益々増加する傾向にあっ
て、トランジスタの高性能化を大きく阻害する要因とし
て顕著な問題となる。
【0041】そこで、マスク枚数を増加させることな
く、各ウエルの不純物濃度を独立に設定可能なウエル構
造を提案する。図1は、本発明の技術思想を示す半導体
基板1の要部断面図を示している。
【0042】半導体基板1は、例えばホウ素が含有され
たp型のシリコン(Si)単結晶からなり、その主面に
は溝型の素子分離領域2が形成されている。この分離領
域2は、半導体基板1の主面に掘られた溝2a内に分離
膜2bが埋め込まれて形成されている。この分離膜2b
は、例えばシリコン酸化膜等からなり、その上面は半導
体基板1の主面とほぼ一致するように平坦化の処理がさ
れている。
【0043】この互いに隣接する分離領域2に挟まれた
領域には、ウエル分離領域(第1ウエル領域)、第2ウ
エル領域および第4ウエル領域が示されている。
【0044】ウエル分離領域には、埋め込みnウエル
(第1導電型の埋め込みウエル)3aと、その上に自己
整合的に形成された浅いpウエル(第2導電型の浅いウ
エル)4aと、その浅いpウエル4aの周辺部を取り囲
むように形成された浅いnウエル(第1導電型の浅いウ
エル)5aとが設けられている。
【0045】この埋め込みnウエル3aと浅いpウエル
4aとは、その各々を形成するための不純物を共通のマ
スクをイオン打ち込み用マスクとして用いたイオン打ち
込みにより、半導体基板1に導入することで形成され
る。したがって、埋め込みnウエル3aと浅いpウエル
4aとは平面的に同じ位置に、かつ、同じ平面領域で形
成されている。
【0046】なお、特に限定されないが、埋め込みnウ
エル3aには、例えばリンが含有されている。また、浅
いpウエル4aには、例えばホウ素が含有されている。
【0047】また、浅いnウエル5aは、浅いpウエル
4aの側部と半導体基板1との境界領域を跨ぐように形
成され、かつ、分離領域2の底部から埋め込みnウエル
3aに重なるように広がって形成されている。したがっ
て、浅いpウエル4aは、その外周が浅いnウエル5a
および埋め込みnウエル3aで完全に取り囲まれてお
り、半導体基板1とは電気的に分離されている。この浅
いnウエル5aには、例えばリンが含有されている。
【0048】第2ウエル領域には、半導体基板1の主面
から深い位置に形成された埋め込みnウエル(第1導電
型の埋め込みウエル)3bと、その上に自己整合的に形
成された浅いpウエル(第2導電型の浅いウエル)4b
とが設けられている。
【0049】この埋め込みnウエル3bと浅いpウエル
4bとは、その各々を形成するための不純物を共通のマ
スクをイオン打ち込み用マスクとして用いたイオン打ち
込みにより、半導体基板1に導入することで形成され
る。したがって、埋め込みnウエル3bと浅いpウエル
4bとは平面的に同じ位置に、かつ、同じ平面領域で形
成されている。
【0050】また、埋め込みnウエル3bの不純物と、
上記したウエル分離領域の埋め込みnウエル3aの不純
物とは、同じマスクをイオン打ち込みマスクとして用い
たイオン打ち込みにより、同時に半導体基板1に導入さ
れる。したがって、埋め込みnウエル3bの不純物およ
び深さ方向の不純物分布(深さおよび領域等)は、埋め
込みnウエル3aの不純物および深さ方向の不純物分布
(深さおよび領域等)と同じである。
【0051】また、浅いpウエル4bの不純物と、上記
したウエル分離領域の浅いpウエル4aの不純物とは、
同じマスクをイオン打ち込みマスクとして用いたイオン
打ち込みにより、同時に半導体基板1に導入される。し
たがって、浅いpウエル4bの不純物および深さ方向の
不純物分布(深さおよび領域等)は、浅いpウエル4a
の不純物および深さ方向の不純物分布(深さおよび領域
等)と同じである。
【0052】第4ウエル領域には浅いnウエル(第1導
電型の浅いウエル)5bが形成されている。この浅いn
ウエル5bの不純物と、上記したウエル分離領域の浅い
nウエル5aの不純物とは、同じマスクをイオン打ち込
みマスクとして用いたイオン打ち込みにより同時に半導
体基板1に導入される。
【0053】この図1中の符号D、E、F、Gで示した
位置での不純物濃度分布を図2の(a), (b)に示
す。
【0054】第4ウエル領域(位置D)の浅いnウエル
5bの不純物濃度分布は、図2の(a)に示すように、
半導体基板1の主面から所定深さまで広がって形成され
ており、その主面に形成されるpチャネル型のトランジ
スタの性能を最適化する濃度となっている。
【0055】第2ウエル領域(位置E)の不純物濃度分
布は、主面付近は浅いpウエル4bの分布があり、主面
から離れた半導体基板内部では埋め込みnウエル3bの
分布がある。半導体基板の主面付近における分布は、そ
の主面に形成されるnチャネル型のトランジスタの性能
を最適化する濃度に設定されている。また、半導体基板
内部の分布は、半導体基板と主面付近の浅いpウエルを
電気的に分離するのに充分な分布に設定されている。
【0056】また、ウエル分離領域(位置F)での不純
物濃度分布は、上記した第2ウエル領域(位置E)のそ
れと全く同一なので説明を省略する。ただし、ウエル分
離領域において浅いpウエルの外周部には、図1に示し
たように、浅いnウエル5aが設けられているので、そ
の領域(位置G)での不純物濃度分布は第2ウエル領域
の不純物濃度分布とは異なる。図1中の符号Gで示した
位置での不純物濃度分布を図3に示す。
【0057】この領域では、浅いp型ウエル4aとn型
ウエル5aとが重なって形成されいるが、n型ウエル5
aの不純物濃度分布が浅いp型ウエル領域4aの不純物
濃度分布より深く設定されているため(図1および図3
参照)、図3中のn型分離長で示すように、浅いpウエ
ル4aと半導体基板1とは充分に電気的分離が可能とな
っている。
【0058】なお、本実施の形態の全てにおいて、例え
ば各ウエルあるいは所定のウエルには半導体基板の主面
上に形成された配線を通じて所定の電圧を印加可能な構
造となっている。
【0059】次に、図1の半導体集積回路装置の製造工
程を図4〜図7により説明する。
【0060】図4は図1の半導体集積回路装置の製造工
程中における要部断面図を示している。まず、半導体基
板1の主面に溝2aを掘った後、半導体基板1の主面
に、例えばシリコン酸化膜からなる絶縁膜をCVD法等
によって堆積し、さらに、その絶縁膜をCMP(Chemic
al Mechanical Polishing )法等で研摩して平坦化し、
溝2a内のみに絶縁膜を埋め込むことで分離膜2bを形
成して素子分離領域2を形成する。
【0061】続いて、半導体基板1に対して酸化処理を
施すことにより、半導体基板1の主面の露出領域に、例
えばシリコン酸化膜等からなる絶縁膜6を形成した後、
半導体基板1の主面上に、ウエル分離領域および第2ウ
エル領域が露出し、かつ、他の領域が被覆されるような
フォトレジストパターン(第1マスク)7aを形成す
る。なお、フォトレジストパターン7aの開口端部は分
離領域2の上に配置されている。
【0062】このフォトレジストパターン7aの平面レ
イアウト図の一例を図5に示す。図5には2つの矩形パ
ターン7a1,7a2 が示されている。矩形パターン7a
1 はウエル分離領域側のウエル形成用のマスクパターン
であり、このパターンの内側が半導体基板1の露出領域
を示している。また、矩形パターン7a2 は第2ウエル
領域側のウエル形成用のマスクパターンであり、このパ
ターンの内側が半導体基板1の露出領域を示している。
【0063】その後、図4に示すように、埋め込みnウ
エル3a, 3bを半導体基板1の深い位置に形成するた
めに、フォトレジストパターン7aをマスクとして、例
えばリンをイオン打ち込みする。この際、埋め込みnウ
エル3a, 3bに最適な不純物濃度に設定できる。
【0064】その後、その埋め込みnウエル3a, 3b
の上に浅いpウエル4a, 4bを自己整合的に形成する
ために、同じフォトレジストパターン7aをマスクとし
て、例えばホウ素をイオン打ち込みする。
【0065】この際、本発明の技術思想では浅いpウエ
ル4a, 4bの不純物濃度を埋め込みnウエル3a, 3
bの不純物濃度との差で設定するのではなく、埋め込み
nウエル3a, 3bとは独立して最適な不純物濃度に設
定できる。したがって、この浅いpウエル4a, 4b領
域内に形成される素子の特性、後述するように例えば素
子がMOS・FET(Metal-Oxide-Semiconductor )で
あれば、そのしきい電圧やドレイン電流等を向上させる
ことが可能となる。
【0066】しかも、埋め込みnウエル3a, 3bおよ
び浅いpウエル4a, 4bを各々別々のフォトレジスト
パターンを用いて形成せず、1つのフォトレジストパタ
ーン7aを用いて形成するので、各ウエルを別々のフォ
トレジストパターンを用いて形成する場合に比べて製造
コストを大幅に低減できる。また、異物による不良発生
率を低減できるので、半導体集積回路装置の歩留まりお
よび信頼性を向上させることができる。
【0067】なお、埋め込みnウエル3a, 3b用の不
純物と、浅いpウエル4a, 4b用の不純物との導入順
序は逆でも良い。
【0068】次いで、図4に示したフォトレジストパタ
ーン7aを除去した後、図6に示すように、半導体基板
1の主面上に、ウエル分離領域の外周領域(第3ウエル
領域)および第4ウエル領域が露出し、かつ、他の領域
が被覆されるようなフォトレジストパターン(第2マス
ク)7bを形成する。なお、フォトレジストパターン7
bの開口端部も分離領域2上に配置されている。
【0069】このフォトレジストパターン7bの平面レ
イアウト図の一例を図7に示す。図7には、枠形パター
ン7b1 と矩形パターン7b2 とが示されている。な
お、図7にはフォトレジストパターン7a(図4および
図5参照)との相対的な位置関係がわかるようにするた
めにフォトレジストパターン7aの矩形パターン7a1,
7a2 を破線で示す。
【0070】枠形パターン7b1 はウエル分離領域側の
nウエル形成用のパターンであり、その枠内が半導体基
板1の露出領域を示している。また、矩形パターン7b
2 は第4ウエル領域のnウエル形成用のパターンであ
り、その内側が半導体基板1の露出領域を示している。
【0071】その後、図6に示すように、浅いnウエル
5a, 5bを半導体基板1に形成するために、フォトレ
ジストパターン7bをマスクとして、例えばリンをイオ
ン打ち込みする。この際、浅いnウエル5a, 5bに最
適な不純物濃度に設定できる。したがって、この浅いn
ウエル5b領域内に形成される素子の特性、後述するよ
うに例えば素子がMIS・FETであれば、そのしきい
電圧やドレイン電流等を向上させることが可能となる。
【0072】このように本発明の技術思想では浅いpウ
エル4a, 4bおよび浅いnウエル5bの不純物濃度を
それぞれに最適な値に独立して設定できるのでそのウエ
ル4a, 4bおよび浅いnウエル5bの領域内に形成さ
れる素子の特性、例えば素子がMOS・FETの場合は
しきい電圧やドレイン電流等を常に最適化できる。
【0073】しかも、埋め込みnウエル3a, 3b、浅
いpウエル4a, 4bおよび浅いnウエル5a, 5bを
2つのフォトレジストパターン7a, 7bのみで形成す
ることができるので、各ウエル毎にフォトレジストパタ
ーンを形成する技術に比べてフォトレジストパターンの
形成工程を削減できる。すなわち、1つのフォトレジス
トパターンを形成するのに必要なフォトレジスト膜の塗
布、露光、現像および洗浄・乾燥の一連の処理を削減す
ることができる。このため、半導体集積回路装置の製造
コストを低減できる。また、異物による不良発生率を低
減できるので半導体集積回路装置の歩留まりを向上させ
ることができる。
【0074】また、浅いnウエル5aの少なくとも一部
であって埋め込みnウエル3aの近傍(すなわち、図6
の下部)の不純物濃度が、浅いpウエル4aの一部であ
って埋め込みnウエル3aの近傍で、かつ、浅いnウエ
ル5aの近傍(すなわち、図6の下方角部)の不純物濃
度よりも高くなるように不純物導入が行われている。
【0075】これにより、浅いウエル5aを形成するた
めの不純物導入工程に際して、その浅いウエル5aの形
成位置が平面的にずれても、そのpn接合を浅いpウエ
ル4aから遠ざけることができるので、浅いウエル5a
の耐圧を確保することができ、ウエル分離領域における
浅いウエル4aと半導体基板1との電気的な分離能力を
確保することが可能となる。
【0076】これらにより、信頼性の高い半導体集積回
路装置を低コストで提供することができるので、半導体
産業に与える効果は非常に大である。
【0077】次に、本発明の技術思想を、例えばDRA
M(Dynamic Random Access Memory)に適用した場合を
図8〜図14を用いて説明する。
【0078】図8はDRAMの製造工程中におけるメモ
リセル領域(第1ウエル領域、第3ウエル領域)および
その周辺回路領域(第2ウエル領域、第4ウエル領域)
の断面図を示している。
【0079】まず、例えば抵抗率10Ωcmのp型シリ
コン(Si)単結晶からなる半導体基板1の主面に、例
えば厚さ20nmのシリコン酸化膜等からなるパッド膜
8を熱酸化法等により成長させた後、そのパッド膜8上
に、例えば厚さ200nmのシリコン窒化膜等からなる
絶縁膜9を化学気層成長法(CVD法)により堆積す
る。
【0080】続いて、その絶縁膜9上に、素子分離領域
が露出し、かつ、素子形成領域が覆われるようなフォト
レジストパターンを形成した後、これをエッチングマス
クとして下層の絶縁膜9をドライエッチング法によって
パターニングする。
【0081】その後、その絶縁膜9のパターンをエッチ
ングマスクとして、半導体基板1に分離領域となる溝2
aをドライエッチング法によって形成した後、半導体基
板1の素子分離領域にチャネルストッパ層10を形成す
べく、ホウ素等を、例えば加速エネルギー50keV、
ドーズ量5×1012/cm2 の条件で、半導体基板1の
溝2aの表面に注入する。
【0082】次いで、図9に示すように、溝2aの表面
を含む半導体基板1の主面上に、例えば厚さ400nm
のシリコン酸化膜等をCVD法等で堆積した後、これを
溝2a内のみに残るようにCMP法等によって平坦化す
ることにより、溝2a内に分離膜2bを形成して素子分
離領域2を形成する。この素子分離領域2により活性領
域が規定される。
【0083】続いて、図10に示すように、半導体基板
1の主面上に、メモリセル領域および周辺回路領域等の
nチャネル形のMIS・FETの形成領域が露出し、そ
れ以外の領域が覆われるような厚さ5μm程度のフォト
レジストパターン(第1マスク)7cを形成する。
【0084】このフォトレジストパターン7cの平面レ
イアウト図を図11に示す。図11には2つの矩形パタ
ーン7c1,7c2 が示されている。矩形パターン7c1
はメモリセル領域側のウエル形成用のマスクパターンで
あり、このパターンの内側が半導体基板1の露出領域を
示している。また、矩形パターン7c2 は周辺回路領域
側のウエル形成用のマスクパターンであり、このパター
ンの内側が半導体基板1の露出領域を示している。
【0085】その後、図10に示すように、埋め込みn
ウエル3a, 3bを形成するために、当該フォトレジス
トパターン7cをマスクとして、リン等を、例えば加速
エネルギー2500keV、ドーズ量1×1013/cm
2 の条件で、半導体基板1の深い位置にイオン打ち込み
する。この際、埋め込みnウエル3a, 3bに最適な不
純物濃度に設定できる。
【0086】その後、浅いpウエル4a, 4bを埋め込
みnウエル3a, 3bの上に自己整合的に形成するため
に、同じフォトレジストパターン7cをマスクとして、
ホウ素を、例えば加速エネルギ500keV、ドーズ量
7×1012/cm2 の条件、加速エネルギ150ke
V、ドーズ量5×1012/cm2 の条件および加速エネ
ルギー50keV、ドーズ量1 ×1012/cm2 の条件
の3つの条件でイオン打ち込みする。
【0087】この際、本実施の形態においては、浅いp
ウエル4a, 4bの不純物濃度を埋め込みnウエル3
a, 3bの不純物濃度との差で設定するのではなく、埋
め込みnウエル3a, 3bとは独立して最適な不純物濃
度に設定できる。したがって、この浅いpウエル4a,
4b領域内に形成される素子の特性、例えば素子がMI
S・FETであれば、そのしきい電圧やドレイン電流等
を向上させることが可能となる。
【0088】しかも、埋め込みnウエル3a, 3bおよ
び浅いpウエル4a, 4bを各々別々のフォトレジスト
パターンを用いて形成せず、1つのフォトレジストパタ
ーン7cを用いて形成するので、各ウエルを別々のフォ
トレジストパターンを用いて形成する場合に比べて製造
コストを大幅に低減できる。また、異物による不良発生
率を低減できるので、DRAMの歩留まりおよび信頼性
を向上させることができる。
【0089】なお、埋め込みnウエル3a, 3b用の不
純物と、浅いpウエル4a, 4b用の不純物との導入順
序は逆でも良い。
【0090】次いで、図10に示したフォトレジストパ
ターン7cを除去した後、図12に示すように、半導体
基板1の主面上に、メモリセル領域の外周領域および周
辺回路領域のpチャネル形のMIS・FETの形成領域
が露出し、かつ、他の領域が被覆されるような厚さ3μ
m程度のフォトレジストパターン(第2マスク)7dを
形成する。
【0091】このフォトレジストパターン7dの平面レ
イアウト図を図13に示す。図13には、枠形パターン
7d1 と矩形パターン7d2 とが示されている。なお、
図13にはフォトレジストパターン7c(図10および
図11参照)との相対的な位置関係がわかるようにする
ためにフォトレジストパターン7cの矩形パターン7c
1,7c2 も破線で示す。
【0092】枠形パターン7d1 はメモリセル領域側の
nウエル形成用のパターンであり、その枠内が半導体基
板1の露出領域を示している。また、矩形パターン7d
2 は周辺回路領域のnウエル形成用のパターンであり、
その内側が半導体基板1の露出領域を示している。
【0093】その後、図12に示すように、浅いnウエ
ル5a, 5bを半導体基板1に形成するために、フォト
レジストパターン7dをマスクとして、リン等を、例え
ば加速エネルギー1100keV、ドーズ量1.5×10
13/cm2 の条件、加速エネルギ500keV、ドーズ
量3×1012/cm2 の条件および加速エネルギ180
keV、ドーズ量5×1011/cm2 の条件の3つの条
件でイオン打ち込みした後、2フッ化ホウ素(BF2
を、例えば加速エネルギー70keV、ドーズ量2×1
12/cm2 の条件でイオン打ち込みする。なお、ここ
でのBF2 のイオン打ち込みは、周辺回路領域に形成さ
れるpチャネル型のMIS・FETのしきい電圧を設定
するために打ち込まれている。
【0094】この際、本実施の形態では、浅いnウエル
5a, 5bに最適な不純物濃度に設定できる。したがっ
て、この浅いnウエル5b領域内に形成される素子の特
性、例えば素子がMIS・FETであれば、そのしきい
電圧やドレイン電流等を向上させることが可能となる。
【0095】このように本実施の形態では、浅いpウエ
ル4a, 4bおよび浅いnウエル5bの不純物濃度をそ
れぞれに最適な値に独立して設定できるので、そのウエ
ル4a, 4bおよび浅いnウエル5bの領域内に形成さ
れる素子の特性、例えば素子がMIS・FETの場合は
しきい電圧やドレイン電流等を常に最適化できる。
【0096】しかも、埋め込みnウエル3a, 3b、浅
いpウエル4a, 4bおよび浅いnウエル5a, 5bを
2つのフォトレジストパターン7a, 7bのみで形成す
ることができるので、各ウエル毎にフォトレジストパタ
ーンを形成する技術に比べてフォトレジストパターンの
形成工程を削減できる。すなわち、1つのフォトレジス
トパターンを形成するのに必要なフォトレジスト膜の塗
布、露光、現像および洗浄・乾燥の一連の処理を削減す
ることができる。このため、DRAMの製造コストを低
減できる。また、異物による不良発生率を低減できるの
でDRAMの歩留まりを向上させることができる。
【0097】これらにより、信頼性の高いDRAMを低
コストで提供することができるので、半導体産業に与え
る効果は非常に大である。
【0098】次いで、図14に示すように、メモリセル
領域にメモリセル選択用MIS・FETQを形成し、周
辺回路領域にpチャネル型のMIS・FETQpおよび
nチャネル型のMIS・FETQnを形成する。
【0099】メモリセル選択用MIS・FETQは、主
に浅いpウエル4aの上部に互いに離間して形成された
一対のn型半導体領域11a, 11bと、半導体基板1
の活性領域上に形成されたゲート絶縁膜11iと、その
上に形成されたゲート電極11gとを有している。な
お、メモリセル選択用MIS・FETQのしきい電圧
は、例えば1Vまたはその前後である。
【0100】このメモリセル選択用MIS・FETQが
形成される浅いpウエル4aは、埋め込みnウエル3a
および浅いnウエル5aによって完全に囲まれ、半導体
基板1と電気的に分離されている。したがって、浅いp
ウエル4aには、半導体基板1に印加される電圧とは異
なる電圧を印加することが可能となっている。なお、浅
いpウエル4aへの電圧供給は、浅いpウエル4aの上
面に接続された配線を通じて行われる構造になってい
る。浅いnウエル5a等もウエル給電に関し同様の構造
となっている。
【0101】半導体領域11a, 11bは、メモリセル
選択用MIS・FETQのソース・ドレインを形成する
ための領域であり、この領域には、例えばヒ素(As)
が導入されている。この半導体領域11a, 11bの間
においてゲート電極11gの直下にはメモリセル選択用
MIS・FETQのチャネル領域が形成される。
【0102】また、ゲート電極11gは、ワード線WL
の一部によって形成されており、例えばn形の低抵抗ポ
リシリコン膜、窒化チタンおよびタングステン膜が下層
から順に堆積されて形成されている。
【0103】このゲート電極11gにおける窒化チタン
膜は、低抵抗ポリシリコン膜上にタングステン膜を直接
積み重ねた場合に、その接触部に製造プロセス中の熱処
理によりシリサイドが形成されてしまう等を防止するた
めのバリア金属膜である。
【0104】このバリア金属膜としては、窒化チタンに
限定されるものではなく種々変更可能である。例えば窒
化タングステン等もバリア金属膜として用いるのに優れ
た材料である。
【0105】メモリセル選択用MIS・FETQのゲー
ト電極11gにおけるタングステン膜は、配線抵抗を下
げる機能を有しており、これを設けたことにより、ゲー
ト電極11g(すなわち、ワード線WL)のシート抵抗
を2〜2.5Ω/□程度にまで低減できる。これは、タン
グステンシリサイドの比抵抗15〜10μΩcmの約1
/10にできる。
【0106】これにより、DRAMのアクセス速度を向
上させることが可能となっている。また、1本のワード
線WLに配置可能なメモリセルの数を増加させることが
できるので、メモリ領域全体の占有面積を縮小すること
ができ、半導体チップのサイズを縮小することができ
る。
【0107】例えば本実施の形態ではワード線WLに5
12個のメモリセルを配置できる。これは、ワード線W
Lに256個のメモリセルを配置可能な場合に比べて半
導体チップのサイズを約6%縮小することができ、さら
に微細なクラスの半導体チップでは、10%弱の半導体
チップのサイズの低減効果が得られる。したがって、1
回の製造プロセスで製造される半導体チップの個数を増
加させることができるので、DRAMのコスト低減を推
進することが可能となる。また、半導体チップのサイズ
を変えないならば素子集積度の向上が図れる。
【0108】ゲート絶縁膜11iは、例えばシリコン酸
化膜からなり、その厚さは、例えば7nm程度に設定さ
れている。また、このゲート絶縁膜11iを酸窒化膜
(SiON膜)によって形成しても良い。これにより、
ゲート絶縁膜中における界面準位の発生を抑制すること
ができ、また、同時にゲート絶縁膜中の電子トラップも
低減することができるので、ゲート絶縁膜11iにおけ
るホットキャリア耐性を向上させることが可能となる。
したがって、極薄のゲート絶縁膜11iの信頼性を向上
させることが可能となる。
【0109】このようなゲート絶縁膜11iの酸窒化方
法としては、例えばゲート絶縁膜11iを酸化処理によ
って成膜する際にNH3 ガス雰囲気やNO2 ガス雰囲気
中において高温熱処理を施すことによりゲート絶縁膜1
1i中に窒素を導入する方法、シリコン酸化膜等からな
るゲート絶縁膜11iを形成した後、その上面に窒化膜
を形成する方法、半導体基板の主面に窒素をイオン注入
した後にゲート絶縁膜11iの形成のための酸化処理を
施す方法またはゲート電極形成用のポリシリコン膜に窒
素をイオン注入した後、熱処理を施して窒素をゲート絶
縁膜に析出させる方法等がある。
【0110】また、周辺回路領域におけるpチャネル型
のMIS・FETQpは、主に浅いnウエル5bの上部
に互いに離間して形成された一対のp型半導体領域12
a,12bと、半導体基板1上に形成されたゲート絶縁
膜12iと、その上に形成されたゲート電極12gとを
有している。なお、このMIS・FETQpにおけるし
きい電圧は、例えば0.3Vまたはその前後である。
【0111】半導体領域12a, 12bは、pチャネル
形のMIS・FETQpのソース・ドレインを形成する
ための領域であり、この半導体領域12a, 12bの間
においてゲート電極12gの直下にpチャネル形のMI
S・FETQpのチャネル領域が形成される。
【0112】この半導体領域12a, 12bはLDD
(Lightly Doped Drain )構造としても良い。すなわ
ち、半導体領域12a, 12bは、それぞれ相対的に不
純物濃度の低い低濃度領域(P- )と、相対的に不純物
濃度の高い高濃度領域(P+ )とを設けても良い。この
低濃度領域は、チャネル領域側に形成されており、高濃
度領域はその外側に配置されている。すなわち、低濃度
領域は、チャネル領域と高濃度領域との間に形成され
る。
【0113】ゲート電極12gは、上記したメモリセル
領域のゲート電極11g(ワード線WL)と同時にパタ
ーニングされ、例えばn形の低抵抗ポリシリコン膜、窒
化チタン膜およびタングステン膜が下層から順に堆積さ
れて形成されている。
【0114】ゲート絶縁膜12iは、上記したメモリセ
ル領域のゲート絶縁膜11iと同時に形成されており、
例えばシリコン酸化膜からなり、その厚さは、例えば7
nm程度に設定されている。また、このゲート絶縁膜1
2iを酸窒化膜(SiON膜)によって形成しても良
い。これにより、極薄のゲート絶縁膜12iのホットキ
ャリア耐性を向上させることが可能となっている。
【0115】一方、周辺回路領域(図14の右側)にお
ける浅いpウエル4bにはnチャネル形のMIS・FE
TQnが形成されている。なお、nチャネル型のMIS
・FETQnが形成された浅いpウエル4bの直下には
埋め込みnウエル3bが形成されているが、浅いpウエ
ル4bの下方側部はn型半導体領域で取り囲まれること
もなく半導体基板1と電気的に接続されているので、半
導体基板1から浅いpウエル4bに対しての電位の供給
を阻害することはない。
【0116】nチャネル形のMIS・FETQnは、主
に浅いpウエル4bの上部に互いに離間して形成された
一対のn型半導体領域13a, 13bと、半導体基板1
上に形成されたゲート絶縁膜13iと、その上に形成さ
れたゲート電極13gとを有している。なお、このMI
S・FETQnにおけるしきい電圧は、例えば0.3Vま
たはその前後である。
【0117】半導体領域13a, 13bは、nチャネル
形のMIS・FETQnのソース・ドレインを形成する
ための領域であり、この半導体領域13a, 13bの間
においてゲート電極13gの直下にnチャネル形のMI
S・FETQnのチャネル領域が形成される。
【0118】この半導体領域13a, 13bはLDD
(Lightly Doped Drain )構造としても良い。すなわ
ち、半導体領域13a, 13bは、それぞれ相対的に不
純物濃度の低い低濃度領域と、相対的に不純物濃度の高
い高濃度領域とを設けても良い。この低濃度領域は、チ
ャネル領域側に形成されており、高濃度領域は、その外
側に配置されている。すなわち、低濃度領域は、チャネ
ル領域と高濃度領域との間に形成される。
【0119】また、ゲート電極13gは、上記したメモ
リセル領域のゲート電極11g(ワード線WL)および
周辺回路領域のゲート電極12gと同時に形成されてお
り、例えばn形の低抵抗ポリシリコン膜、窒化チタン膜
およびタングステン膜が下層から順に堆積されてなる。
【0120】ゲート絶縁膜13iは、上記したメモリセ
ル領域のゲート絶縁膜11iおよび周辺回路領域のゲー
ト絶縁膜12iと同時に形成されており、例えばシリコ
ン酸化膜からなり、その厚さは、例えば7nm程度に設
定されている。また、このゲート絶縁膜13iを酸窒化
膜(SiON膜)によって形成しても良い。これによ
り、上記したように極薄のゲート絶縁膜13iのホット
キャリア耐性を向上させることが可能となっている。
【0121】このような半導体基1の主面上に、メモリ
セル選択用MIS・FETQ、pチャネル型のMIS・
FETQpおよびnチャネル型のMIS・FETQnを
被覆するように、例えばシリコン酸化膜等からなる層間
絶縁膜14aを堆積した後、その所定箇所に半導体基板
1の主面が露出するような接続孔15aをフォトリソグ
ラフィ技術およびドライエッチング技術によって穿孔す
る。
【0122】続いて、メモリセル領域における接続孔1
5a内に導体膜を埋め込みプラグ16を形成した後、層
間絶縁膜14a上に、例えばアルミニウム−シリコン−
銅合金からなる導体膜を堆積した後、それをフォトリソ
グラフィ技術およびドライエッチング技術によってパタ
ーニングすることにより、第1層配線17aおよびビッ
ト線BLを形成する。
【0123】その後、層間絶縁膜14a上に、第1層配
線17aおよびビット線BLを被覆するように、例えば
シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜14bを堆積した
後、その所定箇所にプラグ16の上面が露出するような
接続孔15bをフォトリソグラフィ技術およびドライエ
ッチング技術によって穿孔する。
【0124】次いで、メモリセル領域における接続孔1
5b内に導体膜を埋め込みプラグ18を形成した後、層
間絶縁膜14b上に、例えばクラウン形の情報蓄積容量
用のキャパシタ19を形成する。このキャパシタ19
は、蓄積電極19aと、その表面に形成された容量絶縁
膜と、その表面に形成されたプレート電極19bとを有
しており、図15に示すように、上記したメモリセル選
択用MIS・FETQとでメモリセルを構成している。
【0125】続いて、図14に示すように、層間絶縁膜
14b上に、キャパシタ19を被覆するように、例えば
シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜14cを堆積した
後、層間絶縁膜14c, 14bに第1層配線17aが露
出するような接続孔15cを穿孔する。
【0126】その後、層間絶縁膜14c上に、例えばア
ルミニウム−シリコン−銅合金からなる導体膜を堆積し
た後、それをフォトリソグラフィ技術およびドライエッ
チング技術によってパターニングすることにより、第2
層配線17bを形成する。
【0127】これ以降、通常の配線形成工程、表面保護
膜の形成工程等を経てDRAMを製造する。なお、この
ようにして製造された半導体集積回路装置において、そ
の動作時においては、半導体基板1には、例えば0Vが
印加され、メモリセル領域の浅いpウエル4aには、例
えば−1〜−3.3V程度が印加される。
【0128】このような本実施の形態1においては、以
下の効果を得ることが可能である。
【0129】(1).浅いpウエル4a, 4bおよび浅いn
ウエル5bの不純物濃度をそれぞれに最適な値に独立し
て設定できるので、そのウエル4a, 4bおよび浅いn
ウエル5bの領域内に形成されるMIS・FETQ, Q
n, Qpのしきい電圧やドレイン電流等の電気的特性を
常に最適化することが可能となる。
【0130】(2).埋め込みnウエル3a, 3b、浅いp
ウエル4a, 4bおよび浅いnウエル5a, 5bを2つ
のフォトレジストパターン7a, 7bのみで形成するこ
とができるので、各ウエル毎にフォトレジストパターン
を形成する技術に比べてフォトレジストパターンの形成
工程を削減することが可能となる。
【0131】(3).上記(2) により、半導体集積回路装置
の製造コストを低減することが可能となる。
【0132】(4).上記(2) により、フォトレジストパタ
ーンの形成工程が減った分、異物による不良発生率を低
減できるので半導体集積回路装置の歩留まりを向上させ
ることが可能となる。
【0133】(5).浅いnウエル5bの少なくとも一部
(下部)の不純物濃度を浅いpウエル4aの少なくとも
一部(下方角部)の不純物濃度よりも高くすることによ
り、浅いウエル5bを形成するための不純物打ち込み工
程に際して、その浅いウエル5bの形成位置が平面的に
ずれても、浅いウエル5bの耐圧を確保することができ
るので、ウエル分離領域における浅いウエル4aと半導
体基板1との電気的な分離能力を確保することが可能と
なる。
【0134】(6).上記(3) 、(4) 、(5) により、動作信
頼性の高い半導体集積回路装置を低コストで提供するこ
とが可能となる。
【0135】(実施の形態2)図16は本発明の他の実
施の形態である半導体集積回路装置を構成する半導体チ
ップの平面図、図17から図23は図16の半導体集積
回路装置の製造工程中における要部断面図である。
【0136】本実施の形態2においては、例えばゲート
長が0.25μmのCMIS(Complimentary MIS )ロジ
ック回路に適用した場合について説明する。
【0137】図16は本実施の形態2の半導体集積回路
装置の半導体チップ1Cの平面図を示している。半導体
チップ1Cは、例えば矩形状に形成されたp型のシリコ
ン単結晶の小片からなり、その主面には、例えば電源電
圧3.3V等、電源電圧が1.8Vよりも大きな電圧で駆動
する素子の配置領域D1 と、電源電圧が1.8Vで駆動す
る素子の配置領域D2 とが配置されている。
【0138】この配置領域D1 には、入出力回路I/
O、複数ブロックのロジック回路20A、フェーズロッ
クドループ回路PLLおよびクロックパルスジェネレー
タCPGが配置されている。また、配置領域D2 にはロ
ジック回路20Bが配置されている。
【0139】次に、本実施の形態2の半導体集積回路装
置の製造方法を図17〜図23によって説明する。
【0140】まず、図17に示すように、前記実施の形
態1と同様にして半導体基板1の主面に、パッド膜8を
熱酸化法等により成長させた後、分離領域2を形成し、
続いて、半導体基板1の主面上に、例えば電源電圧3.3
Vで駆動するnチャネル形のMIS・FETの形成領域
(第1ウエル領域および第2ウエル領域)が露出し、か
つ、それ以外の領域が覆われるような厚さ5μm程度の
フォトレジストパターン(第1マスク)7eを形成す
る。
【0141】続いて、埋め込みnウエル3a, 3bを形
成するために、当該フォトレジストパターン7eをマス
クとして、リン等を、例えば加速エネルギー2300k
eV、ドーズ量1×1013/cm2 の条件で、半導体基
板1の深い位置にイオン打ち込みする。この際、埋め込
みnウエル3a, 3bに最適な不純物濃度に設定でき
る。
【0142】その後、浅いpウエル4a, 4bを埋め込
みnウエル3a, 3bの上に自己整合的に形成するため
に、同じフォトレジストパターン7eをマスクとして、
ホウ素を、例えば加速エネルギ450keV、ドーズ量
1×1013/cm2 の条件、加速エネルギ200ke
V、ドーズ量3×1012/cm2 の条件および加速エネ
ルギー50keV、ドーズ量1.2×1012/cm2 の条
件の3つの条件でイオン打ち込みする。
【0143】この際、本実施の形態2においては、浅い
pウエル4a, 4bの不純物濃度を埋め込みnウエル3
a, 3bの不純物濃度との差で設定するのではなく、埋
め込みnウエル3a, 3bとは独立して最適な不純物濃
度に設定できる。したがって、この浅いpウエル4a,
4b領域内に形成されるMIS・FETのしきい電圧や
ドレイン電流等のような電気的特性を向上させることが
可能となっている。
【0144】しかも、埋め込みnウエル3a, 3bおよ
び浅いpウエル4a, 4bを各々別々のフォトレジスト
パターンを用いて形成せず、1つのフォトレジストパタ
ーン7eを用いて形成するので、各ウエルを別々のフォ
トレジストパターンを用いて形成する場合に比べて製造
コストを大幅に低減できる。また、異物による不良発生
率を低減できるので、半導体集積回路装置の歩留まりお
よび信頼性を向上させることができる。
【0145】なお、埋め込みnウエル3a, 3b用の不
純物と、浅いpウエル4a, 4b用の不純物との導入順
序は逆でも良い。
【0146】次いで、図17に示したフォトレジストパ
ターン7eを除去した後、図18に示すように、半導体
基板1の主面上に、例えば電源電圧3.3Vで駆動するn
チャネル型のMIS・FETの形成領域の外周に位置す
る領域(第3ウエル領域および第4ウエル領域)が露出
し、かつ、他の領域が被覆されるような厚さ4μm程度
のフォトレジストパターン(第2マスク)7fを形成す
る。
【0147】続いて、浅いnウエル5c, 5dを半導体
基板1に形成するために、フォトレジストパターン7f
をマスクとして、リン等を、例えば加速エネルギー13
00keV、ドーズ量1×1013/cm2 の条件、加速
エネルギー600keV、ドーズ量5×1012/cm2
の条件および加速エネルギー200keV、ドーズ量5
×1011/cm2 の条件の3つの条件でイオン打ち込み
した後、2フッ化ホウ素(BF2 )を、例えば加速エネ
ルギー70keV、ドーズ量2×1012/cm2 の条件
でイオン打ち込みする。なお、ここでのBF2 のイオン
打ち込みは、電源電圧3.3Vで駆動するpチャネル型の
MIS・FETのしきい電圧を設定するために打ち込ま
れている。
【0148】この浅いnウエル5c, 5dは、浅いpウ
エル4aの側面を取り囲むように形成され、その下部は
埋め込みnウエル3aの上部に重なり電気的に接続され
ている。すなわち、浅いpウエル4aは、浅いnウエル
5c, 5dおよび埋め込みnウエル3aによって囲まれ
ており半導体基板1とは電気的に分離されている。した
がって、浅いpウエル4aには、半導体基板1に印加さ
れる電圧とは異なる電圧を印加することが可能となって
いる。浅いnウエル5c,5dには、3.3Vが印加さ
れ、半導体基板1はOV(GND)にされる。
【0149】このような本実施の形態2では、浅いpウ
エル4a, 4bおよび浅いnウエル5dの不純物濃度を
それぞれに最適な値に独立して設定できるので、そのウ
エル4a, 4bおよび浅いnウエル5dの領域内に形成
されるMIS・FETのしきい電圧やドレイン電流等の
電気的特性を常に最適化できる。
【0150】しかも、埋め込みnウエル3a, 3b、浅
いpウエル4a, 4bおよび浅いnウエル5c, 5dを
2つのフォトレジストパターン7e, 7fのみで形成す
ることができるので、各ウエル毎にフォトレジストパタ
ーンを形成する技術に比べてフォトレジストパターンの
形成工程を削減できる。このため、前記実施の形態1と
同様に、半導体集積回路装置の製造コストを低減でき、
また、半導体集積回路装置の歩留まりを向上させること
ができる。
【0151】また、浅いnウエル5c,5dの少なくと
も一部であって埋め込みnウエル3aの近傍(すなわ
ち、図18の下方隣接角部)の不純物濃度が、浅いpウ
エル4aの一部であって埋め込みnウエル3aの近傍
で、かつ、浅いnウエル5c,5dの近傍(すなわち、
図18の下方角部)の不純物濃度よりも高くなるように
不純物導入が行われている。これにより、前記実施の形
態1で説明したように、ウエル分離領域における浅いウ
エル4aと半導体基板1との電気的な分離能力を確保す
ることが可能となる。
【0152】これらにより、CMIS(Complimentary
MIS )ロジック回路を有する半導体集積回路装置を高い
信頼性で、しかも低コストで提供することができるの
で、半導体産業に与える効果は非常に大である。
【0153】次いで、図18に示したフォトレジストパ
ターン7fを除去した後、図19に示すように、半導体
基板1の主面上に、例えば電源電圧1.8Vで駆動するp
チャネル型のMIS・FETの形成領域およびnウエル
給電領域が露出し、かつ、他の領域が被覆されるような
厚さ1.5μm程度のフォトレジストパターン(第3マス
ク)7gを形成する。
【0154】続いて、半導体基板1に、1.8Vが印加さ
れる1.8V系の浅いnウエル5e,5fを形成するため
に、フォトレジストパターン7gをマスクとして、リン
等を、例えば加速エネルギー400keV、ドーズ量1.
5×1013/cm2 の条件および加速エネルー200k
eV、ドーズ量1×1012/cm2 の条件でイオン打ち
込みした後、例えばフッ化ボロン(BF2 )等を、例え
ば加速エネルー70keV、ドーズ量1×1012/cm
2 の条件で重ねてイオン打ち込みする。
【0155】この際、本実施の形態2では、浅いnウエ
ル5e, 5fの不純物濃度をそれぞれに最適な値に独立
して設定できるので、その浅いnウエル5e, 5fの領
域内に形成されるMIS・FETのしきい電圧やドレイ
ン電流等の電気的特性を常に最適化できる。
【0156】その後、図19に示したフォトレジストパ
ターン7gを除去した後、図20に示すように、半導体
基板1の主面上に、例えば電源電圧1.8Vで駆動するn
チャネル型のMIS・FETの形成領域および所定の分
離領域が露出し、かつ、他の領域が被覆されるような厚
さ1.5μm程度のフォトレジストパターン7hを形成す
る。
【0157】次いで、半導体基板1に、1.8V系の浅い
pウエル4cおよびチャネルストッパ層10aを形成す
るために、フォトレジストパターン(第4マスク)7h
をマスクとして、ホウ素等を、例えば加速エネルギー2
00keV、ドーズ量1.5×1013/cm2 および加速
エネルー60keV、ドーズ量1×1012/cm2 の条
件でイオン打ち込みした後、例えば2フッ化ホウ素(B
2 )等を、例えば加速エネルー40keV、ドーズ量
3×1012/cm2 の条件で重ねてイオン打ち込みす
る。
【0158】この際、本実施の形態2では、浅いpウエ
ル4cの不純物濃度をそれに最適な値に独立して設定で
きるので、その浅いpウエル4cの領域内に形成される
MIS・FETのしきい電圧やドレイン電流等の電気的
特性を常に最適化できる。
【0159】また、本実施の形態2においては、1つの
フォトレジストパターン7hを用いてnウエル4cおよ
びチャネルストッパ層10aを同時に形成するので、そ
れらを別々のフォトレジストパターンを用いて形成する
場合に比べて製造コストを大幅に低減できる。また、異
物による不良発生率を低減できるので、CMOSロジッ
ク回路の歩留まりおよび信頼性を向上させることができ
る。
【0160】この浅いpウエル4cの側面は、その側面
側に設けられた浅いnウエル5e,5fによって取り囲
まれている。なお、このチャネルストッパ層10aは、
上記した浅いnウエル5dと浅いnウエル5eとが近接
する場合があるので、その場合であっても双方の浅いn
ウエル5d, 5eの電気的分離が良好に行われるよう
にするために設けられている。
【0161】続いて、図20に示したフォトレジストパ
ターン7hを除去した後、半導体基板1の主面上のパッ
ド膜8を除去する。その後、半導体基板に対して熱酸化
処理を施すことにより、図21に示すように、半導体基
板1の主面上に、例えば厚さ8nm程度のゲート絶縁膜
21iを形成する。なお、このゲート絶縁膜21iは、
電源電圧3.3Vで駆動するMIS・FETのゲート絶縁
膜となる。
【0162】その後、半導体基板1の主面上に、例えば
電源電圧1.8Vで駆動するMIS・FETの形成領域お
よびウエル給電領域が露出し、かつ、他の領域が被覆さ
れるような厚さ2.5μm程度のフォトレジストパターン
(第5マスク)7iを形成する。なお、フォトレジスト
パターン7iは、その開口端部が分離領域2上に配置さ
れるように形成されている。
【0163】次いで、半導体基板1に、1.8V系の埋め
込みnウエル3cを形成するために、フォトレジストパ
ターン7iをマスクとして、リン等を、例えば加速エネ
ルギー1000keV、ドーズ量1×1013/cm2
条件でイオン打ち込みする。
【0164】この埋め込みnウエル3cは、浅いnウエ
ル5e, 5fおよび浅いpウエル4cの直下において1.
8V系のMIS・FET形成領域の全領域に広がって形
成されている。埋め込みnウエル3cの上部は浅いnウ
エル5e, 5fの下部に重なり、浅いnウエル5e, 5
fと電気的に接続されている。これにより、浅いpウエ
ル4cは、浅いnウエル5e, 5fおよび埋め込みnウ
エル3cによって囲まれており、半導体基板1とは電気
的に分離されている。したがって、浅いpウエル4cに
は、半導体基板1に印加される電圧とは異なる電圧を印
加することが可能となっている。
【0165】続いて、ウエル形成時にマスクとして用い
たフォトレジストパターン7iをエッチングマスクとし
て、半導体基板1に対してウエットエッチング処理を施
すことにより、電源電圧1.8Vで駆動するMIS・FE
Tの形成領域におけるゲート絶縁膜21iを図22に示
すように除去する。
【0166】すなわち、本実施の形態2においては、ウ
エル形成用に用いたフォトレジストパターン7iをエッ
チングマスクとしてゲート絶縁膜21iを除去するの
で、それらの処理に際して別々のフォトレジストパター
ンを用いる場合に比べて製造コストを大幅に低減でき
る。また、異物による不良発生率を低減できるので、半
導体集積回路装置の歩留まりおよび信頼性を向上させる
ことができる。
【0167】その後、フォトレジストパターン7iを除
去した後、図23に示すように、電源電圧1.8Vで駆動
するMIS・FETの形成領域に、例えばシリコン酸化
膜等からなるゲート絶縁膜22iを形成する。ただし、
この領域では、駆動電圧が低いので、ゲート絶縁膜22
iの厚さは、上記したゲート絶縁膜21iよりも薄く、
例えば厚さ5nm程度である。
【0168】次いで、半導体基板1上に、所定の導体膜
を堆積した後、これをフォトリソグラフィ技術およびド
ライエッチング技術によってパターニングすることによ
り、ゲート絶縁膜21i, 22i上にゲート電極12
g, 13gを形成する。
【0169】続いて、pチャネル型のMIS・FETQ
pおよびnチャネル型のMIS・FETQnのソース・
ドレイン用の半導体領域12a, 12b, 13a, 13
bおよびウエル給電用の半導体領域23a, 23bを通
常のイオン注入法等を用いて形成する。なお、ウエル給
電用の半導体領域23a, 23bには、例えばリンが浅
いnウエル5d, 5eの不純物濃度よりも高くなるよう
に含有されている。
【0170】このようにしてpチャネル型のMIS・F
ETQpおよびnチャネル型のMIS・FETQnを形
成する。なお、電源電圧3.3Vで駆動するnチャネル型
のMIS・FETQnが形成された浅いpウエル4bの
直下には埋め込みnウエル3bが形成されているが、浅
いpウエル4bの側部はn型半導体領域で取り囲まれる
こともなく半導体基板1と電気的に接続されているの
で、半導体基板1から浅いpウエル4bに対しての電位
の供給を阻害することはない。
【0171】このMIS・FETのうち、電源電圧3.3
Vで駆動するpチャネル型のMIS・FETQpおよび
nチャネル型のMIS・FETQnは、図16の配置領
域D1 内の回路を構成し、電源電圧1.8Vで駆動するp
チャネル型のMIS・FETQpおよびnチャネル型の
MIS・FETQnは、図16の配置領域D2 内の回路
を構成している。
【0172】その後、半導体基板1の主面上に、pチャ
ネル型のMIS・FETQpおよびnチャネル型のMI
S・FETQnを被覆するように、例えばシリコン酸化
膜等からなる層間絶縁膜14aを形成した後、その所定
箇所に半導体基板1の主面が露出するような接続孔15
aをフォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技
術によって穿孔する。
【0173】次いで、層間絶縁膜14a上に、例えばア
ルミニウム−シリコン−銅合金からなる導体膜を堆積し
た後、それをフォトリソグラフィ技術およびドライエッ
チング技術によってパターニングすることにより、第1
層配線17aを形成する。
【0174】その後、層間絶縁膜14a上に、第1層配
線17aを被覆するように、例えばシリコン酸化膜から
なる層間絶縁膜14bを堆積し、通常の配線形成工程、
表面保護膜の形成工程等を経てCMOSロジック回路を
有する半導体集積回路装置を製造する。
【0175】このような本実施の形態2においては、前
記実施の形態1で得られた効果の他に、以下の効果を得
ることが可能である。
【0176】(1).3.3Vが印加される3.3V系の浅いn
ウエル5c, 5dで囲われた3.3V系の浅いpウエル4
aにのみバックバイアスとして−1〜−3.3Vを印加
し、1.8Vが印加される1.8V系の浅いnウエル5e,
5fで囲われた1.8V系の浅いpウエル4cにのみバッ
クバイアスとして−0.5〜−1.8Vを印加し、それぞれ
の電源電圧のMIS・FETのしきい電圧およびオフリ
ーク電流を良好に制御することができる。なお、バック
バイアスは例えばスタンバイ時に印加され、リーク電流
を低減できる。MIS・FETの動作時には、例えばp
ウエル4a,4cにOVが印加され、高速動作を行うこ
とができる。
【0177】(2).ウエル形成用に用いたフォトレジスト
パターン7iをエッチングマスクとしてゲート絶縁膜2
1iを除去することにより、それらの処理に際して別々
のフォトレジストパターンを用いる場合に比べて製造コ
ストを低減することが可能となる。
【0178】(3).ウエル形成用に用いたフォトレジスト
パターン7iをエッチングマスクとしてゲート絶縁膜2
1iを除去することにより、異物による不良発生率を低
減できるので、半導体集積回路装置の歩留まりおよび信
頼性を向上させることが可能となる。
【0179】(実施の形態3)図24は本発明の他の実
施の形態である半導体集積回路装置を構成する半導体チ
ップの平面図、図25から図31は図24の半導体集積
回路装置の製造工程中における要部断面図である。
【0180】本実施の形態3においては、例えば64M
ビットDRAMとゲート長が0.25μmの高速ロジック
回路とを同一半導体チップ内に有する半導体集積回路装
置に適用した場合について説明する。
【0181】図24は本実施の形態3の半導体集積回路
装置の半導体チップ1Cの平面図を示している。半導体
チップ1Cは、例えば矩形状に形成されたp型のシリコ
ン単結晶の小片からなり、その主面には、例えば電源電
圧2.5V等、電源電圧が1.8Vよりも大きな電圧で駆動
する素子の配置領域D1 と、電源電圧が1.8Vで駆動す
る素子の配置領域D2 とが配置されている。
【0182】この配置領域D1 には、入出力回路I/
O、複数ブロックのロジック回路20A、DRAM、フ
ェーズロックドループ回路PLLおよびクロックパルス
ジェネレータCPGが配置されている。また、配置領域
D2 にはロジック回路20Bが配置されている。
【0183】次に、本実施の形態3の半導体集積回路装
置の製造方法を図25〜図31によって説明する。
【0184】まず、図25に示すように、前記実施の形
態1,2と同様にして、半導体基板1の主面に、パッド
膜8を熱酸化法等により成長させた後、分離領域2を形
成し、続いて、半導体基板1の主面上に、例えば電源電
圧2.5Vで駆動するnチャネル形のMIS・FETの形
成領域が露出し、かつ、それ以外の領域が覆われるよう
な厚さ5μm程度のフォトレジストパターン7eを形成
する。
【0185】その後、埋め込みnウエル3a, 3bを形
成するために、当該フォトレジストパターン7eをマス
クとして、リン等を、前記実施の形態2と同じドーズ
量、打ち込みエネルギー等で、半導体基板1の深い位置
にイオン打ち込みする。この際、埋め込みnウエル3
a, 3bに最適な不純物濃度に設定できる。
【0186】次いで、浅いpウエル4a, 4bを埋め込
みnウエル3a, 3b上に自己整合的に形成するため
に、同じフォトレジストパターン7eをマスクとして、
ホウ素を、前記実施の形態1と同じドーズ量、打込みエ
ネルギーでイオン打ち込みする。
【0187】この際、本実施の形態3においても、前記
実施の形態1,2と同様の理由から浅いpウエル4a,
4b領域内に形成されるMIS・FETのしきい電圧や
ドレイン電流等のような電気的特性を向上させることが
可能となる。また、前記実施の形態1,2と同様に複数
のウエル形成を1つのフォトレジストパターン7eを用
いて形成するので、製造コストを大幅に低減でき、ま
た、半導体集積回路装置の歩留まりおよび信頼性を向上
させることができる。
【0188】次いで、図25に示したフォトレジストパ
ターン7eを除去した後、図26に示すように、半導体
基板1の主面上に、前記実施の形態2と同様のフォトレ
ジストパターン7fを形成した後、浅いnウエル5c,
5dを形成すべく、フォトレジストパターン7fをマス
クとして、前記実施の形態2と同じドーズ量、打込みエ
ネルギーでイオン打ち込みした後、2フッ化ホウ素(B
2 )を、前記実施の形態2と同じドーズ量、打込みエ
ネルギーでイオン打ち込みする。なお、ここでのBF2
のイオン打ち込みは、電源電圧2.5Vで駆動するpチャ
ネル型のMIS・FETのしきい電圧を設定するために
打ち込まれている。この浅いnウエル5c,5dには2.
5Vが印加される。
【0189】このようにして、64MビットDRAMと
ゲート長が0.25μmの高速ロジック回路とを同一半導
体チップ内に有する半導体集積回路装置を高い信頼性
で、しかも低コストで提供することができるので、半導
体産業に与える効果は非常に大である。
【0190】次いで、図26に示したフォトレジストパ
ターン7fを除去した後、図27に示すように、前記実
施の形態2で説明したフォトレジストパターン7gを、
厚さ2.5μm程度の厚さで形成する。
【0191】続いて、浅いウエル5e,5fを形成すべ
く、フォトレジストパターン7gをマスクとして、リン
等を、前記実施の形態2と同じドーズ量、打込みエネル
ギーでイオン打ち込みした後、例えばフッ化ホウ素(B
2 )等を、前記実施の形態2と同じドーズ量、打込み
エネルギーでイオン打ち込みする。したがって、前記実
施の形態2と同様に浅いnウエル5e, 5fの領域内に
形成されるMIS・FETのしきい電圧やドレイン電流
等の電気的特性を常に最適化できる。
【0192】その後、図27に示したフォトレジストパ
ターン7gを除去した後、図28に示すように、前記実
施の形態2と同様に、フォトレジストパターン7hを厚
さ2.5μm程度で形成する。
【0193】次いで、チャネルストッパ領域10aおよ
び浅いウエル4cを形成すべく、フォトレジストパター
ン7hをマスクとして、ホウ素等を、前記実施の形態2
と同じくイオン打ち込みした後、例えば2フッ化ホウ素
(BF2 )等を前記実施の形態2と同じドーズ量、打込
みエネルギーでイオン打ち込みする。
【0194】この際、本実施の形態3でも、前記実施の
形態2と同じ理由でその浅いpウエル4cの領域内に形
成されるMIS・FETのしきい電圧やドレイン電流等
の電気的特性を常に最適化できる。また、1つのフォト
レジストパターン7hを用いてnウエル4cおよびチャ
ネルストッパ層10aを同時に形成するので、製造コス
トを大幅に低減でき、半導体集積回路装置の歩留まりお
よび信頼性を向上させることができる。
【0195】続いて、図28に示したフォトレジストパ
ターン7hを除去した後、前記実施の形態2と同様に、
パッド膜8を除去し、半導体基板に対して熱酸化処理を
施して、図29に示すように、半導体基板1の主面上
に、例えば厚さ7nm程度のゲート絶縁膜21iを形成
する。なお、このゲート絶縁膜21iは、電源電圧2.5
Vで駆動するMIS・FETのゲート絶縁膜となる。
【0196】その後、半導体基板1の主面上に、前記実
施の形態2と同様のフォトレジストパターン7iを形成
した後、埋め込みウエル3cを形成すべく、フォトレジ
ストパターン7iをマスクとして、リン等を、前記実施
の形態2と同じドーズ量、打込みエネルギーでイオン打
ち込みする。
【0197】続いて、前記実施の形態2と同様に、フォ
トレジストパターン7iをエッチングマスクとして、ウ
エットエッチング処理を施し、電源電圧1.8Vで駆動す
るMIS・FETの形成領域のゲート絶縁膜21iを図
30に示すように除去する。したがって、本実施の形態
3においても、製造コストを大幅に低減でき、また、半
導体集積回路装置の歩留まりおよび信頼性を向上させる
ことができる。
【0198】その後、フォトレジストパターン7iを除
去した後、図31に示すように、電源電圧1.8Vで駆動
するMIS・FETの形成領域に、例えばシリコン酸化
膜等からなる厚さ5nm程度の薄いゲート絶縁膜22i
を形成した後、前記実施の形態2と同様にしてゲート絶
縁膜21i, 22i上にゲート電極12g, 13gを形
成する。
【0199】続いて、pチャネル型のMIS・FETQ
pおよびnチャネル型のMIS・FETQnのソース・
ドレイン用の半導体領域11a, 11b, 12a, 12
b,13a, 13bおよびウエル給電用の半導体領域2
3a, 23bを通常のイオン注入法等を用いて形成して
メモリセル選択用MIS・FETQ、pチャネル型のM
IS・FETQpおよびnチャネル型のMIS・FET
Qnを形成する。
【0200】なお、電源電圧2.5Vで駆動するnチャネ
ル型のMIS・FETQnが形成された浅いpウエル4
b下には埋め込みnウエル3bが形成されているが、浅
いpウエル4bの側部はn型半導体領域で取り囲まれる
こともなく半導体基板1と電気的に接続されているの
で、半導体基板1から浅いpウエル4bに対しての電位
の供給を阻害することはない。
【0201】このMIS・FETのうち、電源電圧2.5
Vで駆動するメモリセル選択用MIS・FETQ、pチ
ャネル型のMIS・FETQpおよびnチャネル型のM
IS・FETQnは、図24の配置領域D1 内の回路を
構成し、電源電圧1.8Vで駆動するpチャネル型のMI
S・FETQpおよびnチャネル型のMIS・FETQ
nは、図24の配置領域D2 内の回路を構成している。
【0202】これ以降は、前記実施の形態1と同じ処理
工程を経て半導体集積回路装置を製造する。
【0203】このような本実施の形態3においては、前
記実施の形態1で得られた効果の他に、以下の効果を得
ることが可能である。
【0204】(1).半導体基板1に0Vを印加し、2.5V
が印加される2.5V系の浅いnウエル5c, 5dで囲わ
れた2.5V系の浅いpウエル4aにのみバックバイアス
として−1〜−3.3Vを印加し、1.8Vが印加される1.
8V系の浅いnウエル5e, 5fで囲われた1.8V系の
浅いpウエル4cにのみバックバイアスとして−0.5〜
−1.8Vを印加し、それぞれの電源電圧のMIS・FE
Tのしきい電圧およびオフリーク電流を良好に制御する
ことができた。そして、DRAMのメモリセルのオン電
流は、通常の2.5V系のpウエル内に形成した場合と全
く同一の値を示した。なお、バックバイアスは、例えば
スタンバイ時に印加され、リーク電流を低減できる。M
IS・FETの動作時には、例えばOVが印加され、高
速動作を行うことができる。
【0205】(2).ウエル形成用に用いたフォトレジスト
パターン7iをエッチングマスクとしてゲート絶縁膜2
1iを除去することにより、それらの処理に際して別々
のフォトレジストパターンを用いる場合に比べて製造コ
ストを大幅に低減することが可能となる。
【0206】(3).ウエル形成用に用いたフォトレジスト
パターン7iをエッチングマスクとしてゲート絶縁膜2
1iを除去することにより、異物による不良発生率を低
減できるので、半導体集積回路装置の歩留まりおよび信
頼性を向上させることが可能となる。
【0207】(実施の形態4)図32は本発明の他の実
施の形態である半導体集積回路装置を構成する半導体チ
ップの平面図、図33から図39は図32の半導体集積
回路装置の製造工程中における要部断面図、図40はフ
ラッシュメモリ(EEPROM)のメモリセルの回路図
である。
【0208】本実施の形態4においては、例えば8Mビ
ットフラッシュメモリ(EEPROM)とゲート長が0.
25μmの高速ロジック回路とを同一半導体チップ内に
設けた半導体集積回路装置に適用した場合について説明
する。
【0209】図32は本実施の形態4の半導体集積回路
装置の半導体チップ1Cの平面図を示している。半導体
チップ1Cは、例えば矩形状に形成されたp型のシリコ
ン単結晶の小片からなり、その主面には、例えば電源電
圧が1.8Vよりも大きな電圧で駆動する素子の配置領域
D1 と、電源電圧が1.8Vで駆動する素子の配置領域D
2 とが配置されている。
【0210】この配置領域D1 には、入出力回路I/
O、複数ブロックのロジック回路20A、フラッシュメ
モリ(EEPROM)、フェーズロックドループ回路P
LLおよびクロックパルスジェネレータCPGが配置さ
れている。また、配置領域D2にはロジック回路20B
が配置されている。
【0211】次に、本実施の形態4の半導体集積回路装
置の製造方法を図33〜図40によって説明する。
【0212】まず、図33に示すように、前記実施の形
態1,2,3と同様に、半導体基板1の主面に、パッド
膜8を熱酸化法等により成長させた後、分離領域2を形
成し、続いて、半導体基板1の主面上に、メモリセル領
域および電源電圧10Vで駆動するnチャネル形のMI
S・FETの形成領域が露出し、かつ、それ以外の領域
が覆われる厚さ5μm程度のフォトレジストパターン7
eを形成する。
【0213】その後、高耐圧系の埋め込みnウエル3
a, 3bを形成すべく、当該フォトレジストパターン7
eをマスクとして、リン等を、前記実施の形態2,3と
同じドーズ量、打ち込みエネルギーで半導体基板1の深
い位置にイオン打ち込みする。この際、埋め込みnウエ
ル3a, 3bに最適な不純物濃度に設定できる。
【0214】次いで、高耐圧系の浅いpウエル4a, 4
bを埋め込みnウエル3a, 3b上に自己整合的に形成
すべく、同じフォトレジストパターン7eをマスクとし
て、ホウ素を、前記実施の形態2,3と同じドーズ量、
打込みエネルギーでイオン打ち込みする。
【0215】この際、本実施の形態4においては、高耐
圧系の浅いpウエル4a, 4bの不純物濃度を、高耐圧
系の埋め込みnウエル3a, 3bとは独立して最適な不
純物濃度に設定できるので、この浅いpウエル4a, 4
b領域内に形成されるMIS・FETのしきい電圧やド
レイン電流等のような電気的特性を向上させることが可
能となる。しかも、埋め込みnウエル3a, 3bおよび
浅いpウエル4a, 4bを1つのフォトレジストパター
ン7eを用いて形成するので、製造コストを大幅に低減
でき、また、半導体集積回路装置の歩留まりおよび信頼
性を向上させることができる。
【0216】次いで、図33に示したフォトレジストパ
ターン7eを除去した後、図34に示すように、半導体
基板1の主面上に、例えば電源電圧10Vで駆動するn
チャネル型のMIS・FETの形成領域の外周領域が露
出し、かつ、他の領域が被覆されるような厚さ4μm程
度のフォトレジストパターン7fを形成する。
【0217】続いて、高耐圧系の浅いnウエル5c, 5
dを半導体基板1に形成するために、フォトレジストパ
ターン7fをマスクとして、リン等を、前記実施の形態
2,3と同じドーズ量、打込みエネルギーでイオン打ち
込みした後、2フッ化ホウ素(BF2 )を、前記実施の
形態2,3と同じドーズ量、打込みエネルギーでイオン
打ち込みする。なお、ここでのBF2 のイオン打ち込み
は、電源電圧10Vで駆動するpチャネル型のMIS・
FETのしきい電圧を設定のためである。
【0218】このような本実施の形態4でも、前記実施
の形態2,3と同様の理由から浅いpウエル4a, 4b
および浅いnウエル5c, 5dの領域内に形成されるM
IS・FETのしきい電圧やドレイン電流等の電気的特
性を常に最適化できる。
【0219】しかも、埋め込みnウエル3a, 3b、浅
いpウエル4a, 4bおよび浅いnウエル5c, 5dを
2つのフォトレジストパターン7e, 7fのみで形成で
きるので、フォトレジストパターンの形成工程を削減で
きる。このため、半導体集積回路装置の製造コストを低
減でき、また、半導体集積回路装置の歩留まりを向上さ
せることができる。
【0220】また、本実施の形態4でも、前記実施の形
態2,3と同じ理由から浅いウエル5aの耐圧を確保す
ることができ、ウエル分離領域における浅いウエル4a
と半導体基板1との電気的な分離能力を確保することが
可能となる。
【0221】次いで、図34に示したフォトレジストパ
ターン7fを除去した後、図35に示すように、半導体
基板1の主面上に、前記実施の形態2と同様のフォトレ
ジストパターン7gを形成し、続いて、半導体基板1
に、1.8Vが印加される1.8V系の浅いnウエル5e,
5fを形成すべく、フォトレジストパターン7gをマス
クとして、リン等を、前記実施の形態2,3と同じドー
ズ量、打込みエネルギーでイオン打ち込みした後、例え
ば2フッ化ホウ素(BF2 )等を、前記実施の形態2,
3と同じドーズ量、打込みエネルギーでイオン打ち込み
する。
【0222】その後、図35に示したフォトレジストパ
ターン7gを除去した後、図36に示すように、半導体
基板1の主面上に、前記実施の形態2のフォトレジスト
パターン7hを形成し、チャネルストッパ領域10a、
浅いnウエル4cを形成すべく、さらにそれをマスクと
して、ホウ素等を、前記実施の形態2,3と同じドーズ
量、打込みエネルギーでイオン打ち込みした後、例えば
2フッ化ホウ素(BF2 )等を、前記実施の形態2,3
と同じドーズ量、打込みエネルギーでイオン打ち込みす
る。
【0223】続いて、図36に示したフォトレジストパ
ターン7hを除去した後、半導体基板1の主面上のパッ
ド膜8を除去し、半導体基板に対して熱酸化処理を施す
ことにより、図37に示すように、半導体基板1の主面
上に、例えば厚さ20nm程度のゲート絶縁膜24iを
形成する。なお、このゲート絶縁膜24iは、電源電圧
10Vで駆動する高耐圧系のMIS・FETのゲート絶
縁膜となる。
【0224】その後、半導体基板1の主面上に、前記実
施の形態2と同様のフォトレジストパターン7iを形成
した後、埋め込みウエル3cを形成すべく、リン等を、
前記実施の形態2,3と同じドーズ量、打込みエネルギ
ーでイオン打ち込みする。
【0225】続いて、ウエル形成時にマスクとして用い
たフォトレジストパターン7iをエッチングマスクとし
て、半導体基板1に対してウエットエッチング処理を施
すことにより、電源電圧1.8Vで駆動するMIS・FE
Tの形成領域におけるゲート絶縁膜24iを図38に示
すように除去する。したがって、本実施の形態4におい
ても、製造コストを大幅に低減でき、半導体集積回路装
置の歩留まりおよび信頼性を向上させることができる。
【0226】その後、フォトレジストパターン7iを除
去した後、図39に示すように、前記実施の形態2,3
と同様に電源電圧1.8Vで駆動するMIS・FETの形
成領域に厚さ5nm程度の薄いゲート絶縁膜22iを形
成する。
【0227】次いで、メモリセル領域のゲート絶縁膜2
4iをエッチング処理によって除去した後、メモリセル
形成領域に、例えば厚さ11nm程度のシリコン酸化膜
等からなるトンネル絶縁膜25iを形成する。
【0228】続いて、半導体基板1上に、所定の導体膜
を堆積した後、これをフォトリソグラフィ技術およびド
ライエッチング技術によってパターニングすることによ
り、ゲート絶縁膜21i, 22i上にゲート電極12
g, 13gを形成し、トンネル絶縁膜25i上にフロー
ティングゲート電極25fgを形成する。
【0229】続いて、メモリセル領域における半導体領
域25a, 25b、pチャネル型のMIS・FETQp
およびnチャネル型のMIS・FETQnのソース・ド
レイン用の半導体領域12a, 12b, 13a, 13b
およびウエル給電用の半導体領域23a, 23bを通常
のイオン注入法等を用いて形成する。
【0230】その後、フローティングゲート電極25f
g上に層間膜25Liを形成した後、その上にコントロ
ールゲート電極25cgを形成してフラッシュメモリ
(EEPROM)の2層ゲート構造のメモリセルMCを
形成する。なお、このメモリセルMCの回路図を図40
に示す。メモリセルMCはビット線BLとワード線WL
との交点近傍に配置されている。メモリセルMCのコン
トロールゲート電極はワード線WLに電気的に接続さ
れ、ドレイン領域はビット線BLと電気的に接続され、
ソース領域はソース線SLと電気的に接続されている。
【0231】これによりメモリセル、pチャネル型のM
IS・FETQpおよびnチャネル型のMIS・FET
Qnを形成する。なお、電源電圧10Vで駆動するnチ
ャネル型のMIS・FETQnが形成された浅いpウエ
ル4b下には埋め込みnウエル3bが形成されている
が、浅いpエウル4bは半導体基板1と電気的に接続さ
れており、浅いpウエル4bへは半導体基板1からの電
位の供給が可能である。
【0232】このMIS・FET等のうち、メモリセ
ル、電源電圧10Vで駆動するpチャネル型のMIS・
FETQpおよびnチャネル型のMIS・FETQn
は、図32の配置領域D1 内の回路を構成し、電源電圧
1.8Vで駆動するpチャネル型のMIS・FETQpお
よびnチャネル型のMIS・FETQnは、図32の配
置領域D2 内の回路を構成している。
【0233】その後、フラッシュメモリ(EEPRO
M)を含む半導体集積回路装置の通常の配線形成工程、
表面保護膜形成工程を経て半導体集積回路装置を製造す
る。
【0234】このような本実施の形態4においては、前
記実施の形態1で得られた効果の他に、以下の効果を得
ることが可能である。
【0235】(1).高耐圧系の浅いnウエル5c, 5dで
囲われた高耐圧系の浅いpウエル4aにのみバックバイ
アスとして−13Vを印加し、1.8V系の浅いnウエル
5e,5fで囲われた1.8V系の浅いpウエル4cにの
みバックバイアスとして−1.8Vを印加したが、ウエル
耐圧はいずれも問題が生じなかった。
【0236】(2).ウエル形成用に用いたフォトレジスト
パターン7iをエッチングマスクとしてゲート絶縁膜2
1iを除去することにより、それらの処理に際して別々
のフォトレジストパターンを用いる場合に比べて製造コ
ストを低減することが可能となる。
【0237】(3).ウエル形成用に用いたフォトレジスト
パターン7iをエッチングマスクとしてゲート絶縁膜2
1iを除去することにより、異物による不良発生率を低
減できるので、半導体集積回路装置の歩留まりおよび信
頼性を向上させることが可能となる。
【0238】(実施の形態5)図41〜図45は本発明
の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造工程中
における要部断面図、図46は本実施の形態5の半導体
集積回路装置のキャッシュメモリにおける素子レイアウ
ト平面図、図47はキャッシュメモリのメモリセルの回
路図、図57および図58は本発明者が検討した半導体
集積回路装置の問題点を説明するための半導体基板の部
分断面図である。
【0239】まず、本実施の形態5の説明に先立って本
発明者が見出したウエル形成技術の問題点について説明
する。
【0240】図57は本発明者が検討した半導体集積回
路装置の製造工程中における部分断面図を模式的に示し
ている。半導体基板60は、例えばp型のシリコン単結
晶からなり、その主面の素子分離領域には溝型の分離領
域61が形成されている。なお、これは溝型の分離領域
61に限定されず、フィールド絶縁膜による分離領域に
あっても同じである。
【0241】図57において分離領域61の左側はpチ
ャネル型のMIS・FETの形成領域であり、分離領域
61の右側はnチャネル型のMIS・FETの形成領域
であるとする。
【0242】この場合に、前記実施の形態1等で説明し
た本発明を適用して半導体基板1において、nチャネル
型のMIS・FETの形成領域にpウエルおよび埋め込
みnウエルを形成するために、この半導体基板60の主
面上には、nチャネル型のMIS・FETの形成領域を
露出させ、かつ、pチャネル型のMIS・FETの形成
領域を覆うフォトレジストパターン62が形成されてい
る。なお、この図57ではフォトレジストパターン62
の端部が分離領域61上に位置するように図示されてい
る。
【0243】ところで、そのフォトレジストパターン6
2の端部の側面には、図57に示すように、テーパ(図
57では逆テーパ)が形成される場合がある。この状態
は、例えば不純物を半導体基板60の深い位置まで打ち
込むべく、フォトレジストパターン62を厚くするにつ
れて特に顕著となる。
【0244】このような場合に、ウエル形成用の不純物
をフォトレジストパターン62をマスクとして半導体基
板60にイオン打ち込みすると、図58に示すように、
nチャネル型のMIS・FET形成領域において、pウ
エル63や埋め込みnウエル64の分離領域61側の下
方端部における不純物分布が設計通りにいかず、特に、
埋め込みnウエル64の端部が半導体基板60の主面側
にせり上がるような不純物分布となる。この結果、当該
ウエルにおいて耐圧不良やリークの問題が生じてしま
う。この問題は、特に、pチャネル型のMIS・FET
とnチャネル型のMIS・FETとの境界領域にあたる
分離領域61の幅が狭くなるにつれて顕著となる。
【0245】また、フォトレジストパターン62が順テ
ーパで形成された場合も同様の問題が生じる。すなわ
ち、pウエル63形成のために導入される不純物がpチ
ャネル型のMIS・FET形成領域に導入されるため分
離領域61の下部のpチャネル型のMIS・FET形成
領域の不純物分布が設計通りにいかないからである。
【0246】そこで、そのような場合、本実施の形態5
においては、nチャネル型のMIS・FETの形成領域
およびpチャネル型のMIS・FETの形成領域の境界
領域に位置する分離領域2上にフォトレジストパターン
の端部が配置されないように、nチャネル型のMIS・
FETの形成領域およびpチャネル型のMIS・FET
の形成領域の両方が露出するようなフォトレジストパタ
ーンを設け、nチャネル型のMIS・FETの形成領域
およびpチャネル型のMIS・FETの形成領域の両方
にpウエルや埋め込みnウエルを形成するための不純物
をイオン注入し、さらに、pチャネル型のMIS・FE
Tの形成領域には後からn型不純物を打ち込むことでn
ウエルを形成する。
【0247】次に、その具体例を説明する。本実施の形
態5では、本発明の技術思想を、例えばキャッシュメモ
リを有する半導体集積回路装置に適用した場合について
説明する。
【0248】図41は本実施の形態5の半導体集積回路
装置の製造工程中における要部断面図を示している。な
お、図41にはキャッシュメモリ領域、埋め込みウエル
が不要な電源電圧3.3Vで駆動するMIS・FET形成
領域および埋め込みウエルが必要な電源電圧1.8Vまた
は3.3Vで駆動するMIS・FET形成領域が示されて
いる。
【0249】まず、前記実施の形態1〜4と同様に、半
導体基板1の主面に、例えば厚さ20nmのシリコン酸
化膜等からなるパッド膜8を熱酸化法等により成長させ
た後、分離領域2を形成する。
【0250】この分離領域2のうち、キャッシュメモリ
の形成領域において、pチャネル型のMIS・FETの
形成領域とnチャネル型のMIS・FETの形成領域と
の境界に位置する分離領域2は、キャッシュメモリの占
有面積を小さくする関係上、分離領域2の幅も、他の領
域の分離領域2の幅よりも狭く、その幅は、例えば0.9
μm〜1.5μm程度である。
【0251】続いて、図42に示すように、半導体基板
1の主面上に、キャッシュメモリ領域(第1ウエル領
域)およびnチャネル形のMIS・FETの形成領域
(第2ウエル領域)が露出し、かつ、それ以外の領域が
覆われるような厚さ5μm程度のフォトレジストパター
ン(第1マスク)7jを形成する。
【0252】ここで、本実施の形態5においては、キャ
ッシュメモリの形成領域におけるpチャネル型のMIS
・FETの形成領域もフォトレジストパターン7jで覆
われず露出されるようにしている。これは、キャッシュ
メモリの形成領域におけるpチャネル型のMIS・FE
T形成領域とnチャネル型のMIS・FET形成領域と
の境界領域における分離領域2は、上述のように幅が狭
いので、ここにpチャネルMIS・FET形成領域を覆
うようにフォトレジストパターン7jの端部を配置する
と、上記した問題が生じるのでそれを防止するためであ
る。
【0253】その後、埋め込みnウエル3a, 3bを形
成するために、当該フォトレジストパターン7jをマス
クとして、リン等を、例えば加速エネルギー2300k
eV、ドーズ量1×1013/cm2 の条件で、半導体基
板1の深い位置にイオン打ち込みする。この際、埋め込
みnウエル3a, 3bに最適な不純物濃度に設定でき
る。
【0254】次いで、浅いpウエル4a, 4bを埋め込
みnウエル3a, 3b上に自己整合的に形成するため
に、同じフォトレジストパターン7jをマスクとして、
ホウ素を、例えば加速エネルギ450keV、ドーズ量
1×1013/cm2 の条件、加速エネルギ200ke
V、ドーズ量3×1012/cm2 の条件および加速エネ
ルギー50keV、ドーズ量1.2×1012/cm2 の条
件の3つの条件でイオン打ち込みする。
【0255】この際、本実施の形態5においても、浅い
pウエル4a, 4bの不純物濃度を埋め込みnウエル3
a, 3bとは独立して最適な不純物濃度に設定できるの
で、この浅いpウエル4a, 4b領域内に形成されるM
IS・FETのしきい電圧やドレイン電流等のような電
気的特性を向上させることが可能となる。
【0256】しかも、埋め込みnウエル3a, 3bおよ
び浅いpウエル4a, 4bを各々別々のフォトレジスト
パターンを用いて形成せず、1つのフォトレジストパタ
ーン7jを用いて形成するので、製造コストを大幅に低
減でき、また、半導体集積回路装置の歩留まりおよび信
頼性を向上させることができる。
【0257】この段階では、キャッシュメモリのpチャ
ネル型のMIS・FET形成領域にも浅いpウエル4a
が形成される。したがって、nチャネル型のMIS・F
ETの形成領域の浅いpウエル4aに、上記した不純物
濃度分布の問題が生じるのを防止することが可能となっ
ている。
【0258】次いで、図42に示したフォトレジストパ
ターン7jを除去した後、図43に示すように、半導体
基板1の主面上に、例えばキャッシュメモリにおけるp
チャネル型のMIS・FET形成領域、キャッシュメモ
リにおける浅いpウエル4aの外周領域(第3ウエル領
域)、埋め込みウエルが必要な領域における浅いpウエ
ル4aの外周領域(第3ウエル領域)および埋め込みウ
エルが必要な領域におけるpチャネル型のMIS・FE
Tの形成領域(第4ウエル領域)が露出し、かつ、他の
領域が被覆されるような厚さ4μm程度のフォトレジス
トパターン(第2マスク)7kを形成する。
【0259】続いて、浅いnウエル5g〜5kを半導体
基板1に形成するために、フォトレジストパターン7k
をマスクとして、リン等を、例えば加速エネルギー36
0keV、ドーズ量1.3×1013/cm2 の条件およ
び加速エネルギー70keV、ドーズ量1×1012/c
2 の条件の2つの条件でイオン打ち込みした後、2フ
ッ化ホウ素(BF2 )を、例えば加速エネルギー70k
eV、ドーズ量2×1012/cm2 の条件でイオン打ち
込みする。なお、ここでのBF2 のイオン打ち込みは、
pチャネル型のMIS・FETのしきい電圧を設定する
ために打ち込まれている。
【0260】この際のイオン打ち込みエネルギーは、浅
いウエル5kの下部が埋め込みnウエル3aに達する程
度に設定する。これにより、キャッシュメモリの形成領
域に浅いnウエル5kおよび浅いpウエル4aを形成で
きる。そして、この浅いpウエル4aは、浅いnウエル
5k,5gおよび埋め込みnウエル3aによって囲まれ
ており半導体基板1とは電気的に分離されている。しが
がって、この浅いpウエル4aには、半導体基板1に印
加される電圧とは異なる電圧を印加できる。この浅いp
ウエル4aには、例えば0〜1.8Vの電圧が印加され
る。
【0261】また、埋め込みnウエル3aおよび浅いn
ウエル5gは、浅いnウエル5kとは電気的に分離され
ているため、別々の電位供給が可能である。すなわち、
ぁさいnウエル5gには、例えば3.3V程度の電圧を
印加でき、埋め込みnウエル3aおよび浅いnウエル5
gには、例えば1.8V程度の電圧を印加できる。
【0262】この浅いnウエル5gは、キャッシュメモ
リの形成領域における浅いpウエル4aの側面を取り囲
むように形成され、その下部は埋め込みnウエル3aの
上部に重なり電気的に接続されている。この浅いnウエ
ル5gの幅は、特に限定されないが、例えば4μm程度
である。
【0263】また、この浅いnウエル5i, 5jは、埋
め込みウエルが必要なMIS・FET形成領域における
浅いpウエル4aの側面を取り囲むように形成され、そ
の下部は埋め込みnウエル3aの上部に重なり電気的に
接続されている。すなわち、この浅いpウエル4aは、
浅いnウエル5gおよび埋め込みnウエル3aによって
囲まれており半導体基板1とは電気的に分離されてい
る。ただし、この浅いpウエル4aには、半導体基板1
と同じく、例えば0V(GND)電圧が印加されてい
る。浅いpウエル4aの供給電圧は半導体基板1への供
給電圧と同じであるが、浅いpウエル4aは半導体基板
1とは電気的に分離されているので、半導体基板1から
のノイズを受けることがない。したがって、浅いpウエ
ル4aに形成される素子の動作信頼性を向上させること
が可能となる。
【0264】また、浅いnウエル5kには、キャッシュ
メモリのpチャネル型のMIS・FETが形成される。
すなわち、キャッシュメモリのpチャネル型のMIS・
FET形成領域においては、他の浅いnウエル5g〜5
jを形成する際に、浅いpウエル4aの導電型が反転さ
れて、浅いnウエル5kを形成することができる。
【0265】このような本実施の形態5でも、前記実施
の形態1〜4と同じ理由により、浅いpウエル4a, 4
bおよび浅いnウエル5g〜5kの領域内に形成される
MIS・FETのしきい電圧やドレイン電流等の電気的
特性を常に最適化できる。
【0266】しかも、埋め込みnウエル3a, 3b、浅
いpウエル4a, 4bおよび浅いnウエル5g〜5kを
2つのフォトレジストパターン7j, 7kのみで形成で
きるので、前記実施の形態1〜4と同様に、半導体集積
回路装置の製造コストを低減でき、また、半導体集積回
路装置の歩留まりを向上させることができる。
【0267】次いで、次の工程を入れると、キャッシュ
メモリにおけるnウエル5kの不純物濃度の設定をさら
に向上させることが可能となる。すなわち、図43に示
したフォトレジストパターン7kを除去した後、図44
に示すように、キャッシュメモリのpチャネル型のMI
S・FET形成領域が露出され、かつ、その他の領域が
覆われるようなフォトレジストパターン7mを形成す
る。
【0268】そして、半導体基板1に、浅いnウエル5
kを形成するために、フォトレジストパターン7mをマ
スクとして、リン等を、イオン打ち込みする。ここでの
不純物イオンのドーズ量は、導電型が良好になるように
設定する。また、イオン打ち込みエネルギーは、浅いn
ウエル5kの下部が埋め込みnウエル3aに達する程度
に設定する。これにより、キャッシュメモリの形成領域
に浅いnウエル5kおよび浅いpウエル4aを形成する
ことができる。
【0269】その後、図43に示したフォトレジストパ
ターン7kまたは図44に示したフォトレジストパター
ン7mを除去した後、図45に示すように、ゲート絶縁
膜12i, 13iを同時形成し、浅いpウエル4a, 4
bの領域内にnチャネル型のMIS・FETQn, Qn
dを形成し、浅いnウエル5h〜5kの領域内にpチャ
ネル型のMIS・FETQp, Qprを形成する。
【0270】その後、キャッシュメモリを含む半導体集
積回路装置の通常の配線形成工程、表面保護膜形成工程
を経て半導体集積回路装置を製造する。
【0271】このようにして製造された半導体集積回路
装置のキャッシュメモリにおけるメモリセルの素子レイ
アウト平面図を図46に示す。また、このメモリセルの
回路図を図47に示す。
【0272】nチャネル型のMIS・FETQndは、
メモリセルの駆動用MIS・FETとして機能してい
る。また、pチャネル型のMIS・FETQprは、負
荷用のMIS・FETとして機能している。このMIS
・FETQndとMIS・FETQprのゲート電極1
3g, 12gは、同じ導体膜で一体的にパターニングさ
れている。
【0273】図46の左側のMIS・FETQndのゲ
ート電極13gは、右側のMIS・FETQndの半導
体領域13aに電気的に接続され、図46の右側のMI
S・FETQndのゲート電極13gは負荷用のMIS
・FETQprの半導体領域12aと電気的に接続され
ている。
【0274】また、MIS・FETQndの半導体領域
13aは、転送用のnチャネル型のMIS・FETQt
の一方の半導体領域を兼ねており、MIS・FETQt
を介してビット線BL1,BL2 と電気的に接続されてい
る。なお、MIS・FETQtのゲート電極はワード線
WLの一部で構成されている。また、ビット線BL1,B
L2 には互いに反転した信号が伝送されるようになって
いる。
【0275】このような本実施の形態5においては、前
記実施の形態1で得られた効果の他に、以下の効果を得
ることが可能である。
【0276】(1).キャッシュメモリの形成領域のnチャ
ネル型のMIS・FET形成領域とpチャネル型のMI
S・FET形成領域との境界領域において、浅いpウエ
ル4aおよび埋め込みnウエル3aの不純物濃度分布が
半導体基板1の主面側にせり上がるのを防止することが
できるので、そのせり上がりに起因するウエル耐圧不良
やリークの問題を回避することが可能となる。
【0277】(実施の形態6)図48〜図53は本発明
の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造工程中
における要部断面図である。
【0278】本実施の形態6では、本発明の技術思想
を、例えばキャッシュメモリと高耐圧系のMIS・FE
Tとを同一半導体チップ内に有する半導体集積回路装置
に適用した場合について説明する。
【0279】図48は本実施の形態6の半導体集積回路
装置の製造工程中における要部断面図を示している。な
お、図48には、キャッシュメモリの形成領域、埋め込
みウエルが不要な電源電圧3.3Vで駆動するMIS・F
ET形成領域、埋め込みウエルが必要な電源電圧1.8V
または3.3Vで駆動するMIS・FET形成領域、埋め
込みウエルが必要な電源電圧12Vで駆動する高耐圧系
のMIS・FET形成領域および上記したフラッシュメ
モリ(EEPROM)またはDRAM等が形成されるメ
モリセル領域が示されている。
【0280】まず、前記実施の形態1〜5と同様に、半
導体基板1の主面に、パッド膜8を熱酸化法等により成
長させた後、分離領域2を形成する。この分離領域2の
うち、キャッシュメモリの形成領域において、pチャネ
ル型のMIS・FETの形成領域とnチャネル型のMI
S・FETの形成領域との境界に位置する分離領域2
は、前記実施の形態5と同様に、その幅が、他の領域の
分離領域2の幅よりも狭く、例えば0.9μm〜1.5μm
程度である。
【0281】続いて、図49に示すように、半導体基板
1の主面上に、フォトレジストパターン7jを形成す
る。本実施の形態6においても、キャッシュメモリの形
成領域におけるpチャネル型のMIS・FETの形成領
域もフォトレジストパターン7jで覆われず露出される
ようにしている。
【0282】その後、埋め込みnウエル3a, 3bを形
成するために、当該フォトレジストパターン7jをマス
クとして、リン等を、前記実施の形態5と同じドーズ
量、打込みエネルギーで、半導体基板1の深い位置にイ
オン打ち込みする。この際、埋め込みnウエル3a, 3
bに最適な不純物濃度に設定できる。
【0283】次いで、浅いpウエル4a, 4bを埋め込
みnウエル3a, 3b上に自己整合的に形成するため
に、同じフォトレジストパターン7jをマスクとして、
ホウ素を、前記実施の形態5と同じドーズ量、打込みエ
ネルギーでイオン打ち込みする。
【0284】この際、本実施の形態6においては、前記
実施の形態5と同様に浅いpウエル4a, 4bの不純物
濃度を埋め込みnウエル3a, 3bとは独立して最適な
不純物濃度に設定でき、この浅いpウエル4a, 4b領
域内のMIS・FETの電気的特性を向上できる。
【0285】しかも、埋め込みnウエル3a, 3bおよ
び浅いpウエル4a, 4bを1つのフォトレジストパタ
ーン7jで形成するので、前記実施の形態5と同様に製
造コストを大幅に低減でき、また、半導体集積回路装置
の歩留まりおよび信頼性を向上できる。
【0286】次いで、図49に示したフォトレジストパ
ターン7jを除去した後、図50に示すように、半導体
基板1の主面上に、フォトレジストパターン7kを形成
する。このフォトレジストパターン7kは、例えばキャ
ッシュメモリにおける浅いpウエル4aのpチャネル型
MIS・FET形成領域、その浅いpウエル4aの外周
領域、埋め込みウエルが不要な3.3V系のpチャネル型
のMIS・FET形成領域、埋め込みウエルが必要な1.
8Vまたは3.3V系のpチャネル型のMIS・FET形
成領域、埋め込みウエルが必要な1.8Vまたは3.3V系
の浅いpウエル4aの外周領域、高耐圧系のMIS・F
ET形成領域におけるpチャネル型のMIS・FET形
成領域、高耐圧系のMIS・FET形成領域における浅
いpウエル4aの外周領域およびメモリセル領域におけ
る浅いpウエル4aの外周領域が露出し、かつ、他の領
域が被覆されるように形成されている。
【0287】続いて、浅いnウエル5g〜5j, 5m,
5n, 5p, 5qおよび浅いウエル5k1 を半導体基板
1に形成するために、フォトレジストパターン7kをマ
スクとして、リン等を、例えば加速エネルギー1300
keV、ドーズ量1×1013/cm2 の条件、加速エネ
ルギー600keV、ドーズ量5×1011/cm2 の条
件および加速エネルギー200keV、ドーズ量5×1
11/cm2 の条件の3つの条件でイオン打ち込みした
後、2フッ化ホウ素(BF2 )を、例えば加速エネルギ
ー70keV、ドーズ量2×1012/cm2 の条件でイ
オン打ち込みする。なお、ここでのBF2 のイオン打ち
込みは、pチャネル型のMIS・FETのしきい電圧を
設定するために打ち込まれている。
【0288】この浅いnウエル5i, 5jは、埋め込み
ウエルが必要なMIS・FET形成領域における浅いp
ウエル4aの側面を取り囲むように形成され、その下部
は埋め込みnウエル3aの上部に重なり電気的に接続さ
れている。すなわち、この浅いpウエル4aは、浅いn
ウエル5i, 5jおよび埋め込みnウエル3aによって
囲まれており半導体基板1とは電気的に分離されてい
る。したがって、この浅いpウエル4aには、半導体基
板1に印加される電圧とは異なる電圧を印加することが
可能となっている。なお、この浅いpウエル4aには、
例えば0〜−3.3Vの電圧が印加される。
【0289】また、この浅いnウエル5n, 5mは、高
耐圧系のMIS・FET形成領域における浅いpウエル
4aの側面を取り囲むように形成され、その下部は埋め
込みnウエル3aの上部に重なり電気的に接続されてお
り、浅いpウエル4aは、浅いnウエル5n, 5mおよ
び埋め込みnウエル3aによって囲まれ半導体基板1と
は電気的に分離されている。したがって、この浅いpウ
エル4aには、半導体基板1に印加される電圧とは異な
る電圧を印加することが可能となっている。なお、この
浅いpウエル4aには、例えば0〜−12Vの電圧が印
加される。
【0290】また、この浅いnウエル5p, 5qは、メ
モリセル形成領域における浅いpウエル4aの側面を取
り囲むように形成され、その下部は埋め込みnウエル3
aの上部に重なり電気的に接続されており、浅いpウエ
ル4aは、浅いnウエル5p, 5qおよび埋め込みnウ
エル3aによって囲まれ半導体基板1とは電気的に分離
されている。したがって、この浅いpウエル4aには、
半導体基板1に印加される電圧とは異なる電圧を印加す
ることが可能となっている。なお、この浅いpウエル4
aには、例えば0〜−12Vの電圧が印加される。
【0291】さらに、浅いウエル5k1には、キャッシ
ュメモリのpチャネル型のMIS・FETが形成される
ようになっている。ただし、本実施の形態6では、導電
型を完全に反転させるような充分な不純物導入は行われ
ていない。もちろん、前記実施の形態5と同様に、この
段階で、充分な不純物導入を行っても良い。
【0292】このような本実施の形態6では、各々の浅
いpウエル4a, 4b、浅いnウエル5g〜5j, 5
m, 5n, 5p, 5qおよび浅いウエル5k1 の不純物
濃度をそれぞれに最適な値に独立して設定できるので、
そのウエル4a, 4bおよび浅いnウエル5g〜5j,
5m, 5n, 5p, 5qの領域内に形成されるMIS・
FETのしきい電圧やドレイン電流等の電気的特性を常
に最適化できる。
【0293】しかも、埋め込みnウエル3a, 3b、浅
いpウエル4a, 4bおよび浅いnウエル5g〜5j,
5m, 5n, 5p, 5qを2つのフォトレジストパター
ン7j, 7kのみで形成することができるので、前記実
施の形態1〜5と同様に半導体集積回路装置の製造コス
トを低減でき、また、半導体集積回路装置の歩留まりを
向上させることができる。
【0294】これらにより、キャッシュメモリおよび高
耐圧MIS・FETを有する半導体集積回路装置を高い
信頼性で、しかも低コストで提供することができるの
で、半導体産業に与える効果は非常に大である。
【0295】次いで、図50に示したフォトレジストパ
ターン7kを除去した後、図51に示すように、キャッ
シュメモリのpチャネル型のMIS・FET形成領域、
埋め込みウエル画布用な3. 3V系のpチャネル型のM
IS・FET形成領域および埋め込みウエルが必要な
1. 8V/3. 3V系のpチャネル型のMIS・FET
形成領域が露出され、かつ、その他の領域が覆われるよ
うなフォトレジストパターン7mを形成する。
【0296】続いて、半導体基板1に、浅いnウエル5
k1 、浅いnウエル5h, 5iの不純物濃度あるいは導
電型の最適化を図るために半導体領域26aを形成すべ
く、フォトレジストパターン7mをマスクとして、リン
等を、例えば加速エネルギー360keV、ドーズ量
1.3×1013/cm2 の条件でイオン打ち込みする。
【0297】ここでの不純物イオンのドーズ量は、キャ
ッシュメモリのpMIS・FET形成領域では、半導体
基板1の導電型がp型(浅いpウエル4a)からn型に
反転する程度に設定する。また、浅いnウエル5h, 5
iの不純物濃度が最適になるように設定する。
【0298】これにより、キャッシュメモリの形成領域
に浅いnウエル5kおよび浅いpウエル4aを形成する
ことができる。この場合の浅いnウエル5kは、浅いウ
エル5k1 と半導体領域26aとの和で形成されてい
る。この浅いnウエル5k,5gに囲まれた浅いpウエ
ル4aは、半導体基板1とは電気的に分離されており、
半導体基板1に印加される電圧とは異なる電圧を印加す
ることが可能となっている。なお、この浅いpウエル4
aには、例えば0〜−1.8Vの電圧が印加される。
【0299】また、高耐圧MIS・FETを設ける関係
上、後の段階で必要な他のウエルへの不純物導入と同時
に、キャッシュメモリのpチャネル型のMIS・FET
領域の浅いウエル5kの導電型設定のための不純物導入
工程を行うので、マスクの増加を防止でき、また、異物
発生率を低減でき歩留まり向上を図れる。
【0300】その後、図51に示したフォトレジストパ
ターン7mを除去した後、図52に示すように、不純物
濃度の最適化を図るべく浅いpウエル4a, 4bにp型
の半導体領域26bをフォトリソグラフィ技術およびイ
オン導入技術によって形成する。半導体領域26bに
は、例えばホウ素を導入する。
【0301】このような半導体領域26a, 26bを形
成する理由は、3.3V系のMIS・FET、1.8V系の
MIS・FETおよびキャッシュメモリにおけるMIS
・FETのウエルの不純物濃度はほぼ同一だが、そのウ
エルの不純物濃度は、高耐圧系のMIS・FETのウエ
ルの不純物濃度とは異なり、高耐圧系のウエルの不純物
濃度よりも高くする必要があるからである。
【0302】その後、図53に示すように、半導体基板
1の主面上に、ゲート絶縁膜12i, 13i, 21iを
同時形成した後、浅いpウエル4a, 4bの領域内にn
チャネル型のMIS・FETQn, Qnd, Qを形成
し、浅いnウエル5h〜5kの領域内にpチャネル型の
MIS・FETQp, Qprを形成する。
【0303】なお、埋め込みウエルが不要な領域のnチ
ャネル型のMIS・FETQnが形成された浅いpウエ
ル4b下には埋め込みnウエル3bが形成されている
が、前記実施の形態1〜5と同様に、ここは、半導体基
板1と電気的に接続されているので、半導体基板1から
電位の供給が可能となっている。
【0304】その後、通常の配線形成工程、表面保護膜
形成工程を経て半導体集積回路装置を製造する。なお、
キャッシュメモリにおけるメモリセルの素子レイアウト
平面図およびメモリセルの回路図は前記実施の形態5と
同じなので説明を省略する。また、DRAMにおけるキ
ャパシタ19を含む断面構造についても前記実施の形態
1等と同じなので説明を省略する。
【0305】このような本実施の形態6においては、前
記実施の形態1で得られた効果の他に、以下の効果を得
ることが可能である。
【0306】(1).高耐圧系のMIS・FETを有する半
導体集積回路装置の製造方法に、本発明の技術思想を適
用した場合に、高耐圧系のMIS・FET以外のMIS
・FETにおけるウエルにn型またはp型の半導体領域
26a, 26bを形成することにより、そのウエルの不
純物濃度の不足分を補うことが可能となる。
【0307】(2).キャッシュメモリ、高耐圧系MIS・
FET、通常のMIS・FETおよび他のメモリセルを
同一半導体チップに形成する場合に、不具合を生じるこ
となく、かつ、所定のプロセスを異なる複数の領域で同
時に行うことで製造工程を簡略化し、その各々の素子形
成領域の形成プロセスを1つの半導体集積回路装置の製
造プロセスとして融合させて半導体集積回路装置を製造
することが可能となる。
【0308】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態1〜6に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
【0309】例えば前記実施の形態1〜6においては、
分離領域を溝型とした場合について説明したが、これに
限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば選
択酸化法等で形成したフィールド絶縁膜による分離構造
としても良い。
【0310】また、半導体基板には、半導体基板にエピ
タキシャル層を形成してなる、いわゆるエピタキシャル
ウエハも含むものである。この場合、例えば所定導電型
のシリコン単結晶からなる半導体基板の表面には、例え
ばシリコン単結晶からなるエピタキシャル層がエピタキ
シャル法によって形成されている。このエピタキシャル
層の厚さは、特に限定されないが、5μm以下が好まし
い。
【0311】また、前記実施の形態1, 3, 6において
はDRAMの情報蓄積用のキャパシタをクラウン型とし
た場合について説明したが、これに限定されるものでは
なく種々変更可能であり、例えばフィン型としても良
い。
【0312】また、前記実施の形態1, 3, 6において
はDRAMの情報蓄積用のキャパシタの容量絶縁膜を通
常の絶縁膜とした場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、例えば情報蓄積用のキャパシタの
容量絶縁膜の材料としてPZT等のような強誘電体材料
を用いることで強誘電体メモリを構成するようにしても
良い。
【0313】また、前記実施の形態2, 3, 4の変形例
として次のようにしても良い。まず、図16等において
ロジック回路領域における1.8V系のMIS・FET領
域(バックバイアス有り)が露出するフォトレジストパ
ターン(図22等のフォトレジストパターン7iに相
当)を形成した後、これをマスクとしてリン等を半導体
基板にイオン打ち込みする。ここでは、半導体基板の主
面から深い位置にまで広がる深いnウエルが形成される
条件でイオン打ち込みする。続いて、そのフォトレジス
トパターンを除去した後、ロジック回路領域における1.
8V系のMIS・FET領域(バックバイアス有り)の
nチャネル型のMIS・FET領域が露出するフォトレ
ジストパターン(図20等のフォトレジストパターン2
0に相当)を形成した後、これをマスクとしてホウ素等
を半導体基板にイオン打ち込みする。ここでは、半導体
基板の主面から浅い位置まで広がり、かつ、深いnウエ
ルの導電型が反転して浅いpウエルが形成される条件で
イオン打ち込みし、上記した深いnウエルに囲まれる浅
いpウエルを形成する。この浅いpウエルは、深いnウ
エルによって取り囲まれ半導体基板とは電気的に分離さ
れる。これ以降の素子形成工程については前記実施の形
態2, 3, 4と同じである。
【0314】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【0315】(1).本発明によれば、第1ウエル領域、第
2ウエル領域、第3ウエル領域および第4ウエル領域の
不純物濃度をそれぞれに最適な値に独立して設定できる
ので、そのウエルの領域内に形成されるMISトランジ
スタのしきい電圧やドレイン電流等の電気的特性を常に
最適化することが可能となる。
【0316】(2).本発明によれば、第1ウエル領域およ
び第2ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエル、第1
ウエル領域の第2導電型の浅いウエル、第3ウエル領域
の第1導電型の浅いウエルおよび第4ウエル領域の第1
導電型の浅いウエルを2つのマスクのみで形成すること
ができるので、各ウエル毎にマスクを形成する技術に比
べてマスクの形成工程を削減することが可能となる。
【0317】(3).上記(1) および(2) により、ウエル分
離構造を有する半導体集積回路装置において、製造工程
の増加を招くことなく、ウエル分離領域におけるウエル
および通常のウエルの不純物濃度を最適化することが可
能となる。
【0318】(4).上記(1) および(2) により、ウエル分
離構造を有する半導体集積回路装置において、製造工程
の増加を招くことなく、ウエル分離領域におけるウエル
および通常のウエルに形成される素子の電気的特性を向
上させることが可能となる。
【0319】(5).上記(2) により、半導体集積回路装置
の製造コストを低減することが可能となる。
【0320】(6).上記(2) により、マスクの形成工程が
減った分、異物による不良発生率を低減できるので半導
体集積回路装置の歩留まりを向上させることが可能とな
る。
【0321】(7).上記(1) 、(2) 、(3) 、(4) および
(5) により、動作信頼性の高い半導体集積回路装置を低
コストで提供することが可能となる。
【0322】(8).本発明によれば、第3ウエル領域にお
ける第1導電型の浅いウエルの少なくとも一部の不純物
濃度を、第1ウエル領域における第2導電型の浅いウエ
ルの不純物濃度よりも高くすることにより、第2導電型
の浅いウエルと半導体基板との接合部を遠ざけることが
できるので、それらの間の電気的な分離能力を向上させ
ることが可能となる。特に、第3ウエル領域における第
1導電型の浅いウエルを形成するための不純物導入工程
に際して、その浅いウエルの形成位置が平面的に位置ず
れしたとしても、第3ウエル領域における第1導電型の
浅いウエルの耐圧を確保することができるので、第1ウ
エル領域の第2導電型の浅いウエルと半導体基板との電
気的な分離能力を確保することが可能となる。
【0323】(9).上記(8) により、半導体集積回路装置
の歩留まりおよび信頼性を向上させることが可能とな
る。
【0324】(10). 本発明によれば、第5ウエル領域お
よび第6ウエル領域の不純物濃度をそれぞれに最適な値
に独立して設定できるので、そのウエルの領域内に形成
されるMISトランジスタのしきい電圧やドレイン電流
等の電気的特性を常に最適化することが可能となる。
【0325】(11). 本発明によれば、第5ウエル領域お
よび第6ウエル領域の直下に第1導電型の埋め込みウエ
ルを形成する際に用いた第5マスクをエッチングマスク
として、その第5マスクから露出するゲート絶縁膜を除
去することにより、それらを別々のマスクで行う場合に
比べて、マスクの形成工程を削減することが可能とな
る。
【0326】(12). 上記(11)により、半導体集積回路装
置の製造コストを低減することが可能となる。
【0327】(13). 上記(11)により、マスクの形成工程
が減った分、異物による不良発生率を低減できるので半
導体集積回路装置の歩留まりを向上させることが可能と
なる。
【0328】(14). 上記(10)、(11)、(12)および(13)に
より、動作信頼性の高い半導体集積回路装置を低コスト
で提供することが可能となる。
【0329】(15). 本発明によれば、第1導電型の不純
物を、第1ウエル領域に形成される第1導電型の浅いウ
エルの形成領域が露出するような第6マスクを不純物導
入マスクとして、前記第1ウエル領域における第2導電
型の浅いウエルの導電型が打ち消されるように導入する
ことで、前記第1ウエル領域に第1導電型の浅いウエル
を形成することにより、第1ウエル領域に第2導電型の
浅いウエルを形成するための不純物導入工程の段階にお
いて、第1ウエル領域内における第1導電型の浅いウエ
ルと第2導電型の浅いウエルとの境界領域において、第
2導電型の浅いウエルの不純物濃度分布が半導体基板の
主面側にせり上がるのを防止することができるので、そ
のせり上がりに起因するウエル耐圧不良やリークの問題
を回避することが可能となる。
【0330】(16). 本発明によれば、高耐圧系のMIS
トランジスタを有する半導体集積回路装置の製造方法
に、本発明の技術思想を適用した場合に、高耐圧系のM
ISトランジスタ以外のMISトランジスタにおけるウ
エルに、そのウエルと同じ導電型の不純物を追加導入す
ることにより、そのウエルの不純物濃度の不足分を補う
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の技術思想を説明するための半導体集積
回路装置の要部断面図である。
【図2】(a), (b)は図1の各部の不純物濃度分布
の説明図である。
【図3】図1の各部の不純物濃度分布の説明図である。
【図4】図1の半導体集積回路装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。
【図5】図1の半導体集積回路装置の製造工程中に用い
るマスクのレイアウト平面図である。
【図6】図1の半導体集積回路装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。
【図7】図1の半導体集積回路装置の製造工程中に用い
るマスクのレイアウト平面図である。
【図8】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造工程中における要部断面図である。
【図9】図8に続く半導体集積回路装置の製造工程中に
おける要部断面図である。
【図10】図9に続く半導体集積回路装置の製造工程中
における要部断面図である。
【図11】図10に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図12】図11に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図13】図12に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図14】図13に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図15】図14の半導体集積回路装置におけるメモリ
セルの回路図である。
【図16】本発明の他の実施の形態である半導体集積回
路装置を構成する半導体チップの平面図である、
【図17】図16の半導体集積回路装置の製造工程中に
おける要部断面図である。
【図18】図17に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図19】図18に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図20】図19に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図21】図20に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図22】図21に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図23】図22に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図24】本発明の他の実施の形態である半導体集積回
路装置を構成する半導体チップの平面図である。
【図25】図24の半導体集積回路装置の製造工程中に
おける要部断面図である。
【図26】図25に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図27】図26に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図28】図27に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図29】図28に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図30】図29に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図31】図30に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図32】本発明の他の実施の形態である半導体集積回
路装置を構成する半導体チップの平面図である。
【図33】図32の半導体集積回路装置の製造工程中に
おける要部断面図である。
【図34】図33に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図35】図33に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図36】図33に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図37】図33に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図38】図33に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図39】図33に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図40】フラッシュメモリ(EEPROM)のメモリ
セルの回路図である。
【図41】本発明の一実施の形態である半導体集積回路
装置の製造工程中における要部断面図である。
【図42】図41に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図43】図42に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図44】図43に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図45】図44に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図46】実施の形態5の半導体集積回路装置のキャッ
シュメモリにおける素子レイアウト平面図である。
【図47】実施の形態5のキャッシュメモリにおけるメ
モリセルの回路図である。
【図48】本発明の一実施の形態である半導体集積回路
装置の製造工程中における要部断面図である。
【図49】図48に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図50】図48に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図51】図48に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図52】図48に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図53】図48に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
【図54】本発明者が検討したウエル分離構造を有する
半導体集積回路装置の部分断面図である。
【図55】本発明者が検討したウエル分離構造を有する
半導体集積回路装置の部分断面図である。
【図56】図55の各部の不純物濃度分布を説明するた
めの説明図である。
【図57】本発明者が検討した半導体集積回路装置の問
題点を説明するための半導体基板の部分断面図である。
【図58】本発明者が検討した半導体集積回路装置の問
題点を説明するための半導体基板の部分断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 1C 半導体チップ 2 分離領域 2a 溝 2b 分離膜 3a 埋め込みnウエル 3b 埋め込みnウエル 3c 埋め込みnウエル 4a 浅いpウエル 4b 浅いpウエル 4c 浅いpウエル 5a nウエル 5b nウエル 5c nウエル 5d nウエル 5e nウエル 5f nウエル 6 絶縁膜 7a フォトレジストパターン(第1マスク) 7a1,7a2 矩形パターン 7b フォトレジストパターン(第2マスク) 7b1 枠形パターン 7b2 矩形パターン 7c フォトレジストパターン(第1マスク) 7c1,7c2 矩形パターン 7d フォトレジストパターン(第2マスク) 7d1 枠形パターン 7d2 矩形パターン 7e フォトレジストパターン(第1マスク) 7f フォトレジストパターン(第2マスク) 7g フォトレジストパターン(第3マスク) 7h フォトレジストパターン(第4マスク) 7i フォトレジストパターン(第5マスク) 7j フォトレジストパターン 7k フォトレジストパターン 7m フォトレジストパターン 8 パッド膜 9 絶縁膜 10a チャネルストッパ層 11a, 11b 半導体領域 11i ゲート絶縁膜 11g ゲート電極 12a, 12b 半導体領域 12i ゲート絶縁膜 12g ゲート電極 13a, 13b 半導体領域 13i ゲート絶縁膜 13g ゲート電極 14a〜14c 層間絶縁膜 15a〜15c 接続孔 16 プラグ 17a 第1層配線 17b 第2層配線 18 プラグ 19 キャパシタ 19a 蓄積電極 19b プレート電極 20A, 20B ロジック回路 21i ゲート絶縁膜 22i ゲート絶縁膜 23a, 23b ウエル給電用の半導体領域 24i ゲート絶縁膜 25i トンネル絶縁膜 25fg フローティングゲート電極 25cg コントロールゲート電極 26a n型の半導体領域 26b p型の半導体領域 Q メモリセル選択用MIS・FET C キャパシタ Qp pチャネル型のMIS・FET Qn nチャネル型のMIS・FET 50 半導体基板 51 フィールド絶縁膜 52 深いnウエル 53 浅いnウエル 54 通常のpウエル 55 pウエル 56 半導体基板 57a, 57b nウエル 58a, 58b pウエル 60 半導体基板 61 分離領域 62 フォトレジストパターン 63 pウエル 64 埋め込みnウエル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/8247 H01L 27/10 681F 27/088 29/78 371 27/108 27/115 29/788 29/792 (72)発明者 池田 修二 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株式会社日立製作所 半導体事業部内 (72)発明者 橋本 孝司 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株式会社日立製作所 半導体事業部内 (56)参考文献 特開 平9−312348(JP,A) 特開 平8−236639(JP,A) 特開 平8−204025(JP,A) 特開 平9−293788(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/10 H01L 21/761 H01L 21/8234 H01L 21/8242 H01L 21/8247 H01L 27/088 H01L 27/108 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (34)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体集積回路装置の製造方法であっ
    て、 (a)第1ウエル領域および第1ウエル領域から離間す
    る位置に形成される第2ウエル領域が露出する第1マス
    クを半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 (b)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
    て、前記半導体基板の深い位置に第1導電型の埋め込み
    ウエルを形成するために、前記第1マスクを不純物導入
    マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程と、 (c)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
    て、前記第1導電型の埋め込みウエル上に第2導電型の
    浅いウエルを形成するために、前記第1マスクを不純物
    導入マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程
    と、 (d)前記第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエ
    ルと第2導電型の浅いウエルとの外周を取り囲む第3ウ
    エル領域および前記第1ウエル領域から離間する位置に
    形成される第4ウエル領域が露出し、かつ、前記第1マ
    スクより薄い第2マスクを前記半導体基板の主面上にパ
    ターン形成する工程と、 (e)前記第3ウエル領域において、前記第1ウエル領
    域の第2導電型の浅いウエルの外周を取り囲み、第1ウ
    エル領域の第1導電型の埋め込みウエルよりも浅く、か
    つ、埋め込みウエルと電気的に接続される第1導電型の
    浅いウエルを形成し、かつ、前記第4ウエル領域におい
    第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエルよりも
    浅い第1導電型の浅いウエルを形成するために、前記第
    2マスクを不純物導入マスクとして不純物を半導体基板
    に導入する工程とを含み、 前記第1ウエル領域において、その第1ウエル領域にお
    ける第2導電型の浅いウエルが前記第3ウエル領域に形
    成された第1導電型の浅いウエルおよび第1ウエル領域
    における第1導電型の埋め込みウエルに取り囲まれ半導
    体基板から電気的に分離され、 前記第2ウエル領域において、前記第2導電型の浅いウ
    エルが前記半導体基板と電気的に接続されることを特徴
    とする半導体集積回路装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置の製
    造方法において、前記第1ウエル領域における第1導電
    型の埋め込みウエルの不純物濃度のピーク領域が、前記
    第1ウエル領域および第2ウエル領域における第2導電
    型の浅いウエルの不純物濃度のピーク領域よりも深くな
    るように不純物を導入することを特徴とする半導体集積
    回路装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体集積回路装置の製
    造方法において、前記第3ウエル領域における第1導電
    型の浅いウエルの領域にMISトランジスタを形成する
    工程を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の半導体集積回路装置の製
    造方法において、さらに、 前記半導体基板の主面上にゲート絶縁膜を形成する工程
    と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして半導体基板に所定の不純
    物を導入する工程とを含み、前記第1ウエル領域および
    第2ウエル領域における第2導電型の浅いウエル、前記
    第3ウエル領域および第4ウエル領域における第1導電
    型の浅いウエルの各々の領域にMISトランジスタを形
    成することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の半導体集積回路装置の製
    造方法において、前記第3ウエル領域における第1導電
    型の浅いウエルの少なくとも一部の不純物濃度は、前記
    第1ウエル領域における第2導電型の浅いウエルの不純
    物濃度よりも高くなるように、前記工程(e)の不純物
    導入が行われることを特徴とする半導体集積回路装置の
    製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の半導体集積回路装置の製
    造方法において、前記第3ウエル領域における第1導電
    型の浅いウエルにおいて前記埋め込みウエルの近傍の不
    純物濃度が、前記第1ウエル領域における第2導電型の
    浅いウエルにおいて前記埋め込みウエルの近傍で、か
    つ、前記第1導電型の浅いウエル近傍の不純物濃度より
    高くなるように、前記工程(e)の不純物導入が行われ
    ることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の半導体集積回路装置の製
    造方法において、さらに、 前記半導体基板の主面に素子分離領域を形成する工程を
    有し、 前記第1ウエル領域において、前記第2導電型の浅いウ
    エルの活性領域は前記素子分離領域で規定され、前記第
    3ウエル領域における第1導電型の浅いウエルの少なく
    とも一部が前記素子分離領域下に延在するように構成さ
    れることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の半導体集積回路装置の製
    造方法において、前記素子分離領域下に第2導電型のチ
    ャネルストッパ領域を延在させてなる工程を有すること
    を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項8記載の半導体集積回路装置の製
    造方法において、前記第3ウエル領域の素子分離領域下
    において、前記第1導電型の浅いウエルの不純物濃度
    は、前記チャネルストッパ領域の不純物濃度よりも高い
    ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項7記載の半導体集積回路装置の
    製造方法において、前記素子分離領域は、前記半導体基
    板に分離溝を形成した後、その分離溝内に分離膜を埋め
    込むことで形成することを特徴とする半導体集積回路装
    置の製造方法。
  11. 【請求項11】 請求項1記載の半導体集積回路装置の
    製造方法において、さらに、 前記第1ウエル領域から離間する位置に形成される第5
    ウエル領域が露出する第3マスクを半導体基板の主面上
    にパターン形成する工程と、 前記第5ウエル領域に第1導電型の浅いウエルを形成す
    るために、前記第3マスクを不純物導入マスクとして不
    純物を半導体基板に導入する工程と、 前記第5ウエル領域に平面的に取り囲まれて形成される
    第6ウエル領域が露出する第4マスクを半導体基板の主
    面上にパターン形成する工程と、 前記第6ウエル領域に第2導電型の浅いウエルを形成す
    るために、前記第4マスクを不純物導入マスクとして不
    純物を半導体基板に導入する工程とを有することを特徴
    とする半導体集積回路装置の製造方法。
  12. 【請求項12】 請求項11記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、さらに、 前記第5ウエル領域、第6ウエル領域および第5ウエル
    領域を取り囲む素子分離領域の一部が露出し、開口端が
    素子分離領域上に配置される第5マスクを半導体基板の
    主面上にパターン形成する工程と、 前記第5ウエル領域の第1導電型の浅いウエルおよび第
    6ウエル領域における第2導電型の浅いウエル下に、前
    記第5ウエル領域および第6ウエル領域の第1導電型の
    浅いウエルに電気的に接続され、かつ、前記第5ウエル
    領域を取り囲む素子分離領域下の一部にかかるように第
    1導電型の埋め込みウエルを形成するために、前記第5
    マスクを不純物導入マスクとして不純物を半導体基板に
    導入する工程とを含み、 前記第6ウエル領域において、その第6ウエル領域にお
    ける第2導電型の浅いウエルが、前記第5ウエル領域の
    第1導電型の浅いウエルと第5ウエル領域および第6ウ
    エル領域の前記第1導電型の埋め込みウエルとによって
    取り囲まれ半導体基板から電気的に分離されることを特
    徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  13. 【請求項13】 請求項12記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記第5マスクをエッチングマス
    クとして、前記第5マスクから露出する半導体基板の主
    面上のゲート絶縁膜を除去する工程と、 前記第5マスクを除去した後、前記第5マスクから露出
    する半導体基板の主面上に、他の領域のゲート絶縁膜と
    は厚さの異なるゲート絶縁膜を形成する工程とを有する
    ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  14. 【請求項14】 請求項13記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記厚さの異なるゲート絶縁膜を
    有するMISトランジスタの駆動電圧は、他の領域のゲ
    ート絶縁膜を有するMISトランジスタの駆動電圧より
    も低いことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
    法。
  15. 【請求項15】 請求項1記載の半導体集積回路装置の
    製造方法において、さらに、 前記第1ウエル領域から離間する位置に形成される第5
    ウエル領域および素子分離領域の一部が露出する第3マ
    スクを半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 前記第5ウエル領域に第1導電型の浅いウエルを形成す
    るために、前記第3マスクを不純物導入マスクとして不
    純物を半導体基板に導入する工程と、 前記第5ウエル領域に取り囲まれて形成される第6ウエ
    ル領域および素子分離領域の一部が露出する第4マスク
    を半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 前記第6ウエル領域に第2導電型の浅いウエルを形成
    し、かつ、前記素子分離領域の下に第2導電型のチャネ
    ルストッパ領域を形成するために、前記第4マスクを不
    純物導入マスクとして不純物を半導体基板に導入する工
    程と、 前記第5ウエル領域、第6ウエル領域および第5ウエル
    領域を取り囲む素子分離領域の一部が露出し、開口端が
    素子分離領域上に配置される第5マスクを半導体基板の
    主面上にパターン形成する工程と、 前記第5ウエル領域の第1導電型の浅いウエルおよび第
    6ウエル領域における第2導電型の浅いウエル下に、前
    記第5ウエル領域の第1導電型の浅いウエルに電気的に
    接続され、かつ、前記第5ウエル領域を取り囲む素子分
    離領域下の一部にかかるように第1導電型の埋め込みウ
    エルを形成するために、前記第5マスクを不純物導入マ
    スクとして不純物を半導体基板に導入する工程とを含
    み、 前記第6ウエル領域において、その第6ウエル領域にお
    ける第2導電型の浅いウエルが、前記第5ウエル領域の
    第1導電型の浅いウエルと第5ウエル領域および第6ウ
    エル領域の前記第1導電型の埋め込みウエルとによって
    取り囲まれ半導体基板から電気的に分離されることを特
    徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  16. 【請求項16】 半導体集積回路装置の製造方法であっ
    て、 (a)第1ウエル領域および第1ウエル領域から離間す
    る位置に形成される第2ウエル領域が露出する第1マス
    クを半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 (b)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
    て、前記半導体基板の深い位置に第1導電型の埋め込み
    ウエルを形成するために、前記第1マスクを不純物導入
    マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程と、 (c)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
    て、前記第1導電型の埋め込みウエル上に第2導電型の
    浅いウエルを形成するために、前記第1マスクを 不純物
    導入マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程
    と、 (d)前記第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエ
    ルと第2導電型の浅いウエルとの外周を取り囲む第3ウ
    エル領域および前記第1ウエル領域から離間する位置に
    形成される第4ウエル領域が露出する第2マスクを前記
    半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 (e)前記第3ウエル領域において、前記第1ウエル領
    域の第2導電型の浅いウエルの外周を取り囲み、かつ、
    第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエルと電気的
    に接続される第1導電型の浅いウエルを形成し、かつ、
    前記第4ウエル領域において第1導電型の浅いウエルを
    形成するために、前記第2マスクを不純物導入マスクと
    して不純物を半導体基板に導入する工程とを含み、 前記第1ウエル領域において、その第1ウエル領域にお
    ける第2導電型の浅いウエルが前記第3ウエル領域に形
    成された第1導電型の浅いウエルおよび第1ウエル領域
    における第1導電型の埋め込みウエルに取り囲まれ半導
    体基板から電気的に分離され、 前記第2ウエル領域において、前記第2導電型の浅いウ
    エルが前記半導体基板と電気的に接続され、 さらに、(f) 前記第1ウエル領域において、第導電型の浅い
    ウエルの形成領域の一部が露出するような第6マスクを
    半導体基板の主面上に形成する工程と、(g) 前記第1ウエル領域における第2導電型の浅いウ
    エルの導電型が打ち消され前記第1ウエル領域に第1導
    電型の浅いウエルを形成するために、前記第6マスクを
    不純物導入マスクとして不純物を前記第1ウエル領域に
    導入する工程とを含み、 前記第1ウエル領域において、第1導電型の浅いウエル
    と第2導電型の浅いウエルとを形成し、その第2導電型
    の浅いウエルがその第1導電型の浅いウエル、前記第3
    ウエル領域に形成された第1導電型の浅いウエルおよび
    第1ウエル領域における第1導電型の埋め込みウエルに
    取り囲まれ半導体基板から電気的に分離されることを特
    徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  17. 【請求項17】 請求項16記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記第1ウエル領域における第1
    導電型の浅いウエルと第2導電型の浅いウエルとの間に
    設けられた素子分離領域が、他の領域の素子分離領域よ
    りも幅が狭いことを特徴とする半導体集積回路装置の製
    造方法。
  18. 【請求項18】 請求項16記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記第1ウエル領域における第1
    導電型の浅いウエルおよび第2導電型の浅いウエルにM
    ISトランジスタを形成することを特徴とする半導体集
    積回路装置の製造方法。
  19. 【請求項19】 請求項1記載の半導体集積回路装置の
    製造方法において、前記半導体基板に高耐圧のMISト
    ランジスタを形成する場合には、その高耐圧のMISト
    ランジスタが形成される高耐圧用の浅いウエル以外の浅
    いウエルに、不純物濃度を高くするために不純物を追加
    導入することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
    法。
  20. 【請求項20】 請求項1記載の半導体集積回路装置の
    製造方法において、さらに、 第7ウエル領域が露出する第7マスクを半導体基板の主
    面上にパターン形成する工程と、 前記第7ウエル領域において、前記半導体基板の主面か
    ら深い位置まで延びる第1導電型の深いウエルを形成す
    るために、前記第7マスクを不純物導入マスクとして不
    純物を前記第7ウエル領域に導入する工程と、 前記第7マスクをエッチングマスクとして、前記第7マ
    スクから露出する半導体基板の主面上のゲート絶縁膜を
    除去する工程と、 前記第7マスクを除去した後、前記第7マスクから露出
    する半導体基板の主面上に、他の領域のゲート絶縁膜と
    は厚さの異なるゲート絶縁膜を形成する工程とを有する
    ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  21. 【請求項21】 請求項20記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、さらに、 前記第7ウエル領域に囲まれる領域内における第8ウエ
    ル領域が露出する第8マスクを半導体基板の主面上にパ
    ターン形成する工程と、 前記第8ウエル領域に、前記深いウエルに外周が取り囲
    まれる第2導電型の浅いウエルを形成するために、前記
    第8マスクを不純物導入マスクとして不純物を、前記深
    いウエルの導電型が打ち消されるようにして半導体基板
    に導入する工程と、 前記第8ウエル領域において、その第2導電型の浅いウ
    エルが第1導電型の深いウエルに取り囲まれ半導体基板
    から電気的に分離されることを特徴とする半導体集積回
    路装置の製造方法。
  22. 【請求項22】 請求項20記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記厚さの異なるゲート絶縁膜を
    有するMISトランジスタの駆動電圧は、他の領域のゲ
    ート絶縁膜を有するMISトランジスタの駆動電圧より
    も低いことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
    法。
  23. 【請求項23】 請求項20記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記第7マスクの端部は素子分離
    領域上に配置され、前記第7ウエル領域における深いウ
    エルは、その端部が素子分離領域下で終端するように形
    成することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
    法。
  24. 【請求項24】 請求項20記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記素子分離領域下に第2導電型
    のチャネルストッパ領域を形成する工程を有することを
    特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  25. 【請求項25】 半導体集積回路装置の製造方法であっ
    て、 (a)第1ウエル領域および第1ウエル領域から離間す
    る位置に形成される第2ウエル領域が露出する第1マス
    クを半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 (b)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
    て、前記半導体基板内に第1導電型の埋め込みウエルを
    形成するために、前記第1マスクを不純物導入マスクと
    して不純物を半導体基板に導入する工程と、 (c)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
    て、前記第1導電型の埋め込みウエル上に第2導電型の
    ウエルを形成するために、前記第1マスクを不純物導入
    マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程と、 (d)前記第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエ
    ルと第2導電型のウエルとの外周を取り囲む第3ウエル
    領域が露出し、かつ、前記第1マスクより薄い第2マス
    クを前記半導体基板の主面上にパターン形成する工程
    と、 (e)前記第3ウエル領域において、前記第1ウエル領
    域の第2導電型のウエルの外周を取り囲み、第1ウエル
    領域の第1導電型の埋め込みウエルよりも浅く、かつ
    め込みウエルと電気的に接続される第1導電型のウエ
    ルを形成するために、前記第2マスクを不純物導入マス
    クとして不純物を半導体基板に導入する工程とを含み、 前記第1ウエル領域において、第1ウエル領域における
    第2導電型のウエルが前記第3ウエル領域に形成された
    第1導電型のウエルおよび第1ウエル領域における第1
    導電型の埋め込みウエルに取り囲まれて半導体基板から
    電気的に分離され、 前記第2ウエル領域においては、前記第2導電型のウエ
    ルが前記半導体基板と電気的に接続されることを特徴と
    する半導体集積回路装置の製造方法。
  26. 【請求項26】 請求項25記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記第1ウエル領域における第1
    導電型の埋め込みウエルの不純物濃度のピーク領域が、
    前記第1ウエル領域および第2ウエル領域における第2
    導電型のウエルの不純物濃度のピーク領域よりも深くな
    るように不純物を導入することを特徴とする半導体集積
    回路装置の製造方法。
  27. 【請求項27】 請求項25記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記第3ウエル領域における第1
    導電型のウエルの領域にMISトランジスタを形成する
    工程を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製
    造方法。
  28. 【請求項28】 請求項25記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、さらに、 前記半導体基板の主面上にゲート絶縁膜を形成する工程
    と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして半導体基板に所定の不純
    物を導入する工程とを含み、 前記第1ウエル領域および第2ウエル領域における第2
    導電型のウエル、前記第3ウエル領域における第1導電
    型のウエルの各々の領域にMISトランジスタが形成さ
    れることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  29. 【請求項29】 請求項25記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記第3ウエル領域における第1
    導電型のウエルの少なくとも一部の不純物濃度は、前記
    第1ウエル領域における第2導電型のウエルの不純物濃
    度よりも高くなるように、前記工程(e)の不純物導入
    が行われることを特徴とする半導体集積回路装置の製造
    方法。
  30. 【請求項30】 請求項25記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記第3ウエル領域における第1
    導電型のウエルにおいて前記埋め込みウエルの近傍の不
    純物濃度が、前記第2導電型のウエルにおいて前記埋め
    込みウエルの近傍で、かつ、前記第1の導電型のウエル
    近傍の不純物濃度よりも高くなるように、前記工程
    (e)の不純物導入が行われることを特徴とする半導体
    集積回路装置の製造方法。
  31. 【請求項31】 半導体集積回路装置の製造方法であっ
    て、 (a)第1ウエル領域および第1ウエル領域から離間す
    る位置に形成される第2ウエル領域が露出する第1マス
    クを半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 (b)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
    て、前記半導体基板内に第1導電型の埋め込みウエルを
    形成するために、前記第1マスクを不純物導入マスクと
    して不純物を半導体基板に導入する工程と、 (c)前記第1ウエル領域および第2ウエル領域におい
    て、前記第1導電型の埋め込みウエル上に第2導電型の
    ウエルを形成するために、前記第1マスクを不純物導入
    マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程と、 (d)前記第1ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエ
    ルと第2導電型のウエルとの外周を取り囲む第3ウエル
    領域が露出する第2マスクを前記半導体基板の主面上に
    パターン形成する工程と、 (e)前記第3ウエル領域において、前記第1ウエル領
    域の第2導電型のウエルの外周を取り囲み、かつ、第1
    ウエル領域の第1導電型の埋め込みウエルと電気的に接
    続される第1導電型の浅いウエルを形成するために、前
    記第2マスクを不純物導入マスクとして不純物を半導体
    基板に導入する工程とを含み、 前記第1ウエル領域において、第1ウエル領域における
    第2導電型のウエルが前記第3ウエル領域に形成された
    第1導電型のウエルおよび第1ウエル領域における第1
    導電型の埋め込みウエルに取り囲まれて半導体基板から
    電気的に分離され、 前記第2ウエル領域においては、前記第2導電型のウエ
    ルが前記半導体基板と電気的に接続され、 さらに、(f) 前記第1ウエル領域において、第導電型のウエ
    ルの形成領域の一部が露出するような第6マスクを半導
    体基板の主面上に形成する工程と、(g) 前記第1ウエル領域における第2導電型のウエル
    の導電型が打ち消され前記第1ウエル領域に第1導電型
    のウエルを形成するために、前記第6マスクを不純物導
    入マスクとして不純物を前記第1ウエル領域に導入する
    工程とを含み、 前記第1ウエル領域において、第1導電型のウエルと第
    2導電型のウエルとを形成し、第2導電型のウエルが第
    1導電型のウエル、前記第3ウエル領域に形成された第
    1導電型のウエルおよび第1ウエル領域における第1導
    電型の埋め込みウエルに取り囲まれ半導体基板から電気
    的に分離されることを特徴とする半導体集積回路装置の
    製造方法。
  32. 【請求項32】 請求項31記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記第1ウエル領域における第1
    導電型のウエルと第2導電型のウエルとの間に設けられ
    た素子分離領域が、他の領域の素子分離領域よりも幅が
    狭いことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  33. 【請求項33】 請求項31記載の半導体集積回路装置
    の製造方法において、前記第1ウエル領域における第1
    導電型のウエルおよび第2導電型のウエルにMISトラ
    ンジスタを形成することを特徴とする半導体集積回路装
    置の製造方法。
  34. 【請求項34】 半導体集積回路装置の製造方法であっ
    て、 (a)第1半導体領域および第1半導体領域から離間す
    る位置に形成される第2半導体領域が露出する第1マス
    クを半導体基板の主面上にパターン形成する工程と、 (b)前記第1半導体領域および第2半導体領域におい
    て、前記半導体基板の深い位置に第1導電型の埋め込み
    半導体領域を形成するために、前記第1マスクを不純物
    導入マスクとして不純物を半導体基板に導入する工程
    と、 (c)前記第1半導体領域および第2半導体領域におい
    て、前記第1導電型の埋め込み半導体領域の上に第2導
    電型の浅い半導体領域を形成するために、前記第1マス
    クを不純物導入マスクとして不純物を半導体基板に導入
    する工程と、 (d)前記第1半導体領域の第1導電型の埋め込み半導
    体領域と第2導電型の浅い半導体領域との外周を取り囲
    む第3半導体領域および前記第1半導体領域から離間す
    る位置に形成される第4半導体領域が露出し、かつ、前
    記第1マスクより薄い第2マスクを前記半導体基板の主
    面上にパターン形成する工程と、 (e)前記第3半導体領域において、前記第1半導体領
    域の第2導電型の浅い半導体領域の外周を取り囲み、
    1半導体領域の第1導電型の埋め込みウエルよりも浅
    く、かつ、埋め込み半導体領域と電気的に接続される第
    1導電型の浅い半導体領域を形成し、かつ、前記第4半
    導体領域において第1半導体領域の第1導電型の埋め込
    みウエルよりも浅い第1導電型の浅い半導体領域を形成
    するために、前記第2マスクを不純物導入マスクとして
    不純物を半導体基板に導入する工程とを含み、 前記第1半導体領域においては、その第1半導体領域に
    おける第2導電型の浅い半導体領域が前記第3半導体領
    域に形成された第1導電型の浅い半導体領域および第1
    半導領域における第1導電型の埋め込み半導体領域に
    取り囲まれ半導体基板から電気的に分離され、 前記第2半導体領域において、前記第2導電型の浅い半
    導体領域が前記半導体基板と電気的に接続されることを
    特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
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