JP3101516B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3101516B2
JP3101516B2 JP07007705A JP770595A JP3101516B2 JP 3101516 B2 JP3101516 B2 JP 3101516B2 JP 07007705 A JP07007705 A JP 07007705A JP 770595 A JP770595 A JP 770595A JP 3101516 B2 JP3101516 B2 JP 3101516B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関するものであり、さらに詳しく言えば、ゲート酸化膜
厚の異なるMOSトランジスタを有する半導体装置を製
造する際の工程の削減、並びにトランジスタの弱反転領
域におけるリーク電流の低減を可能とする半導体装置の
製造方法に関するものである。
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 method for manufacturing a semiconductor device having MOS transistors having different gate oxide film thicknesses, and to reduce the number of steps required for manufacturing the semiconductor device. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device capable of reducing a leak current in an inversion region.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のTFT型液晶関連製品の需要増大
に伴い、半導体業界においてもLCD駆動用LSIの開
発及び製造がきわめて活発になっている。このLCD駆
動用LSIは、21Vという高電源電圧で動作する出力
ドライバー部分と5Vの標準的な電源電圧で動作する論
理回路部分とから構成されるため、ゲート酸化膜の耐圧
面の信頼性を考慮して、出力ドライバー部分のゲート酸
化膜については論理回路部分に比して厚く形成してい
る。
2. Description of the Related Art With an increase in demand for TFT-type liquid crystal-related products in recent years, development and manufacture of LCD driving LSIs have become extremely active in the semiconductor industry. Since this LCD driving LSI is composed of an output driver part operating at a high power supply voltage of 21 V and a logic circuit part operating at a standard power supply voltage of 5 V, the reliability of the breakdown voltage surface of the gate oxide film is taken into consideration. The gate oxide film in the output driver portion is formed thicker than the logic circuit portion.

【0003】以下で、従来例に係る半導体装置の製造方
法を図11乃至図20を参照しながら説明する。なお、
従来例の半導体装置は実際にはCMOS構造であるが、
説明の簡単のためNチャネル側のみ図示した。まず、図
11において、P型のシリコン基板(1)上の全面にパ
ッド酸化膜(2)を介してSiN膜(3)を形成する。
次に、図12において、レジスト膜(4)をマスクとし
てSiN膜(3)を選択的にエッチングすることによ
り、第1のSiN膜(3A)及び第2のSiN膜(3
B)を形成する。その後、図13において、それらをマ
スクとしてボロンイオン(11B+)をシリコン基板(1)
をイオン注入する。このとき、Pチャネル側(図示せ
ず)については、レジスト膜で被覆する工程を行って上
記のイオン注入を行う。
A method of manufacturing a conventional semiconductor device will be described below with reference to FIGS. In addition,
Although the conventional semiconductor device has a CMOS structure,
For simplicity of explanation, only the N channel side is shown. First, in FIG. 11, a SiN film (3) is formed on the entire surface of a P-type silicon substrate (1) via a pad oxide film (2).
Next, in FIG. 12, by selectively etching the SiN film (3) using the resist film (4) as a mask, the first SiN film (3A) and the second SiN film (3
Form B). Thereafter, in FIG. 13, boron ions (11B +) are added to the silicon substrate (1) using them as a mask.
Is ion-implanted. At this time, on the P channel side (not shown), a step of covering with a resist film is performed, and the above-described ion implantation is performed.

【0004】そして、図14において、第1のSiN膜
(3A)及び第2のSiN膜(3B)を耐酸化性マスク
として選択酸化を行い、LOCOS酸化膜(5)を形成
する。このとき、イオン注入されたボロンが基板(1)
の下方へ拡散し、Nチャネル領域のLOCOS酸化膜
(5)の下にチャネルストッパ層(6)が形成される。
この後、SiN膜及びパッド酸化膜(2)の除去工程を
経て、図15において、犠牲酸化膜(7)を形成し、P
チャネル側(図示せず)をレジスト膜(8)で被って、
ボロンイオン(11B+)による第1回目のチャネルイオン
注入を行う。
In FIG. 14, selective oxidation is performed using the first SiN film (3A) and the second SiN film (3B) as an oxidation-resistant mask to form a LOCOS oxide film (5). At this time, the ion-implanted boron is deposited on the substrate (1).
And a channel stopper layer (6) is formed under the LOCOS oxide film (5) in the N-channel region.
Thereafter, through a step of removing the SiN film and the pad oxide film (2), a sacrificial oxide film (7) is formed in FIG.
Cover the channel side (not shown) with a resist film (8)
First channel ion implantation with boron ions (11B +) is performed.

【0005】次いで、図16のおいて、第2のMOSト
ランジスタ形成領域を露出し、かつ第1のMOSトラン
ジスタ形成領域を被覆するようにレジスト膜(9)を形
成し、そのレジスト膜(9)をマスクとして、リンイオ
ン(31P+)による第2回目のイオン注入を行う。これ
は、第2のMOSトランジスタのしきい値(Vth)を調
節するために必要とされるイオン注入工程である。
Next, in FIG. 16, a resist film (9) is formed so as to expose the second MOS transistor formation region and cover the first MOS transistor formation region, and form the resist film (9). Is used as a mask to perform a second ion implantation with phosphorus ions (31P +). This is an ion implantation step required to adjust the threshold (Vth) of the second MOS transistor.

【0006】次に、犠牲酸化膜(7)を除去し、図17
において、熱酸化により600Å程度の厚いゲート酸化
膜(10)を形成する。次いで、図18において、第1
のMOSトランジスタ形成領域上に開口を有するレジス
ト膜(11)を形成し、エッチングすることによりその
領域上のゲート酸化膜(10)を選択的に除去する。そ
して、図19において、レジスト膜(11)を除去し、
第2回目のゲート酸化工程を行い、第1のMOSトラン
ジスタ形成領域上に240Å程度の薄いゲート酸化膜
(10B)を形成するとともに、第2のMOSトランジ
スタ形成領域上のゲート酸化膜(10)の膜厚を700
Å程度まで厚くする。次に、図20において、ゲート酸
化膜(10,10B)上にそれぞれポリシリコン等から
なるゲート電極(12)を形成し、そのゲート電極(1
2)をマスクとしてシリコン基板(1)にリンイオン
(31P+)またはヒ素イオン(75As+)をイオン注入し、ソ
ース層(13)及びドレイン層(14)を形成する。
Next, the sacrificial oxide film (7) is removed, and FIG.
Then, a thick gate oxide film (10) of about 600 ° is formed by thermal oxidation. Next, in FIG.
A resist film (11) having an opening is formed on the MOS transistor formation region, and the gate oxide film (10) on the region is selectively removed by etching. Then, in FIG. 19, the resist film (11) is removed,
A second gate oxidation step is performed to form a thin gate oxide film (10B) of about 240 ° on the first MOS transistor formation region, and to form a gate oxide film (10) on the second MOS transistor formation region. 700 film thickness
Thicken to about Å. Next, in FIG. 20, a gate electrode (12) made of polysilicon or the like is formed on the gate oxide film (10, 10B), and the gate electrode (1) is formed.
Using the mask 2) as a mask, phosphorus ions (31P +) or arsenic ions (75As +) are ion-implanted into the silicon substrate (1) to form a source layer (13) and a drain layer (14).

【0007】以上の工程により、240Å程度のゲート
酸化膜(10B)を有する第1のMOSトランジスタ
と、700Å程度のゲート酸化膜(10)を有する第2
のMOSトランジスタとを形成し、前者をLCD駆動用
LSIの論理回路部分に、後者を出力ドライバー部分に
使用していた。
By the above steps, the first MOS transistor having a gate oxide film (10B) of about 240 ° and the second MOS transistor having a gate oxide film (10) of about 700 °
MOS transistors are formed, and the former is used for a logic circuit portion of an LCD driving LSI, and the latter is used for an output driver portion.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法では、ゲート酸化膜の膜厚の異なる2種類のM
OSトランジスタのしきい値を設定するために、2回の
チャネルイオン注入工程と、それに伴う2回のマスク合
わせ工程とを行なわなければならず、工程数が多いとい
う問題点があった。
However, in the conventional manufacturing method, two types of M having different gate oxide film thicknesses are used.
In order to set the threshold value of the OS transistor, two channel ion implantation steps and the accompanying two mask alignment steps have to be performed, resulting in a problem that the number of steps is large.

【0009】さらに、従来の製造方法では、異なる膜厚
のゲート酸化膜を形成するために、上記チャネルイオン
注入後に2度のゲート酸化を行っていた。このため、第
1回目に注入されたボロンの拡散により、チャネルの表
面濃度が高まり、それを補償して適正なしきい値を確保
すべく、第2回目のイオン注入においてリンイオンの注
入量を多くしなければならなかった。その結果、ゲート
酸化膜の厚い第2のMOSトランジスタの弱反転領域
(Weak Inversion Region)でのソースドレイン間リーク
電流が増加するという問題点も有していた。
Further, in the conventional manufacturing method, in order to form gate oxide films having different thicknesses, gate oxidation is performed twice after the channel ion implantation. For this reason, the diffusion of boron implanted in the first time increases the surface concentration of the channel, and the amount of phosphorus ions implanted in the second ion implantation is increased in order to compensate for this and secure an appropriate threshold value. I had to. As a result, there is also a problem that the leak current between the source and the drain in the weak inversion region (Weak Inversion Region) of the second MOS transistor having a thick gate oxide film increases.

【0010】本発明は、上記の問題点に鑑みて為された
ものであり、工程数の削減とMOSトランジスタの弱反
転特性の向上とを可能とする半導体装置の製造方法を提
供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can reduce the number of steps and improve the weak inversion characteristics of a MOS transistor. And

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、第1のMOSトランジスタと、第1のM
OSトランジスタより厚いゲート酸化膜を有する第2の
MOSトランジスタとを具備する半導体装置の製造方法
において、一導電型の半導体基板上に互いに離間された
第1及び第2のSiN膜を形成する工程と、第2のSi
N膜を被覆するようにレジスト膜を形成する工程と、第
1及び第2のSiN膜がマスクとして働くような加速電
圧で一導電型の不純物を前記基板のLOCOS酸化膜形
成領域に注入する第1のイオン注入工程と、第1のSi
N膜を貫通し、かつレジスト膜で被覆された第2のSi
N膜を貫通しない加速電圧で一導電型の不純物を第1の
MOSトランジスタ形成領域に注入する第2のイオン注
入工程と、レジスト膜を除去した後に第1及び第2のS
iN膜を耐酸化性マスクとして熱酸化を行うことにより
LOCOS酸化膜を形成する工程と、第1及び第2のS
iN膜を除去した後に厚いゲート酸化膜を形成する第1
のゲート酸化工程と、LOCOS酸化膜をマスクとして
一導電型の不純物を前記基板の第1及び第2のトランジ
スタ形成領域に注入する第3のイオン注入工程と、第1
のMOSトランジスタ形成領域上のゲート酸化膜を選択
的に除去する工程と、第1のMOSトランジスタ形成領
域上に、第2のMOSトランジスタ形成領域上より薄い
ゲート酸化膜を形成する第2のゲート酸化工程と、を有
することを特徴としている。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a first MOS transistor and a first M transistor.
Forming a first and second SiN films separated from each other on a semiconductor substrate of one conductivity type in a method of manufacturing a semiconductor device including a second MOS transistor having a gate oxide film thicker than an OS transistor; , The second Si
A step of forming a resist film so as to cover the N film, and a step of injecting one conductivity type impurity into the LOCOS oxide film forming region of the substrate at an acceleration voltage such that the first and second SiN films function as a mask. 1 ion implantation step and first Si
Second Si penetrating through the N film and coated with the resist film
A second ion implantation step of implanting an impurity of one conductivity type into the first MOS transistor formation region at an acceleration voltage that does not penetrate the N film, and a first and second S after the removal of the resist film;
forming a LOCOS oxide film by performing thermal oxidation using the iN film as an oxidation resistant mask;
forming a thick gate oxide film after removing the iN film;
A third ion implantation step of implanting an impurity of one conductivity type into the first and second transistor formation regions of the substrate using the LOCOS oxide film as a mask;
Selectively removing the gate oxide film on the MOS transistor formation region, and forming the second gate oxide film on the first MOS transistor formation region to be thinner than the second MOS transistor formation region. And a step.

【0012】[0012]

【作 用】本発明によれば、まず、上記の第2のイオン
注入工程で、第1のMOSトランジスタのみに注入を行
い、次いで、第3のイオン注入工程で、両方のトランジ
スタに注入を行うことにより、しきい値を制御してい
る。すなわち、第1のMOSトランジスタでは、第3の
イオン注入のみで制御され、一方、第2のMOSトラン
ジスタでは、第2及び第3のイオン注入を足し合わせた
注入量において、しきい値の制御がなされる。しかし
て、第2のイオン注入工程では、チャネルストッパ層形
成用の第1のイオン注入工程と同じレジスト膜を兼用し
ているので、従来に比べてマスク合わせ工程が1回少な
くて済むのである。
According to the present invention, first, in the second ion implantation step, only the first MOS transistor is implanted, and then, in the third ion implantation step, both transistors are implanted. Thus, the threshold value is controlled. That is, the first MOS transistor is controlled only by the third ion implantation, while the second MOS transistor is controlled by the threshold in the implantation amount obtained by adding the second and third ion implantations. Done. However, in the second ion implantation step, the same resist film as that in the first ion implantation step for forming the channel stopper layer is used, so that the number of mask alignment steps can be reduced by one compared with the related art.

【0013】さらに、本発明によれば、第3のイオン注
入工程の後で、1度のゲート酸化工程しかないので、従
来例に比べてチャネルイオン注入後の熱処理量を減少さ
せることができ、ボロンの拡散を極力小さくできる。し
たがって、従来のように、第2のMOSトランジスタ対
してリンイオンによるカウンター注入を必要としない。
これにより、総チャネル注入量が減り、また、表面にN
型不純物がないので、弱反転領域におけるリーク電流を
低減することができる。
Further, according to the present invention, since there is only one gate oxidation step after the third ion implantation step, the amount of heat treatment after channel ion implantation can be reduced as compared with the conventional example. The diffusion of boron can be minimized. Therefore, unlike the related art, there is no need for counter implantation of phosphorus ions into the second MOS transistor.
This reduces the total channel implant and also reduces N
Since there is no type impurity, the leak current in the weak inversion region can be reduced.

【0014】[0014]

【実施例】以下で、本発明の一実施例に係る半導体装置
の製造方法を図面を参照しながら説明する。なお、本実
施例に係る半導体装置は実際にはCMOS構造である
が、説明の簡単のためNチャネル側のみ図示している。
まず、図1において、P型のシリコン基板(11)上に
パッド酸化膜(12)を介して減圧CVD法によりSi
N膜(13)(シリコン窒化膜)を形成する。次に、図
2において、レジスト膜(14)をマスクとしてSiN
膜(13)を選択的にエッチングすることにより、第1
のSiN膜(13A)及び第2のSiN膜(13B)を
形成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Although the semiconductor device according to this embodiment has a CMOS structure in actuality, only the N-channel side is shown for simplicity of explanation.
First, in FIG. 1, Si is formed on a P-type silicon substrate (11) through a pad oxide film (12) by a low pressure CVD method.
An N film (13) (silicon nitride film) is formed. Next, in FIG. 2, the resist film (14) is used as a mask to form SiN.
By selectively etching the film (13), the first
The second SiN film (13B) and the second SiN film (13B) are formed.

【0015】次に、図3において、レジスト膜(14)
を除去した後に、再度、第2のSiN膜(13B)を被
覆するように、約1μmの膜厚のレジスト膜(15)を
形成する。このとき、Pチャネル側(図示せず)も同時
にレジスト膜で被覆しているので、従来例と比べてここ
までの工程では、マスク合わせ工程数は変わらない。本
発明の特徴は、以下に説明する2回のイオン注入工程を
行うことである。
Next, referring to FIG. 3, a resist film (14)
Then, a resist film (15) having a thickness of about 1 μm is formed again so as to cover the second SiN film (13B). At this time, since the P channel side (not shown) is also covered with the resist film at the same time, the number of mask alignment steps does not change in the steps so far as compared with the conventional example. A feature of the present invention is that two ion implantation steps described below are performed.

【0016】すなわち、第1のイオン注入工程では、第
1及び第2のSiN膜(13A,13B)がマスクとし
て働くような加速電圧、例えば40KeVでボロンイオ
ン(11B+)を前記基板(11)のLOCOS酸化膜形成
領域に注入し、第1の注入層(16)を形成する。この
イオン注入は、チャネルストッパ層(19)を形成する
ためのもので、その注入量は5E15/cm2(5E15
は、5掛ける10の15乗を表す。以下において同
じ。)である。続く第2のイオン注入工程では、第1の
SiN膜(13A)を貫通し、かつレジスト膜(15)
で被覆された第2のSiN膜(13B)を貫通しない加
速電圧、例えば140KeVでボロンイオン(11B+)を
前記基板(11)の第1のMOSトランジスタ形成領域
に注入し、第2の注入層(17)を形成する。このイオ
ン注入は、後に形成する膜厚の薄い第1のMOSトラン
ジスタのしきい値を制御するためのものであり、その注
入量は、4E12/cm2である。
That is, in the first ion implantation step, boron ions (11B +) are applied to the substrate (11) at an accelerating voltage at which the first and second SiN films (13A, 13B) function as a mask, for example, 40 KeV. A first injection layer (16) is formed by injecting into the LOCOS oxide film formation region. This ion implantation is for forming the channel stopper layer (19), and the implantation amount is 5E15 / cm 2 (5E15
Represents 5 times 10 to the 15th power. The same applies hereinafter. ). In the subsequent second ion implantation step, the first SiN film (13A) is penetrated and the resist film (15) is formed.
Boron ions (11B +) are implanted into the first MOS transistor formation region of the substrate (11) at an acceleration voltage that does not penetrate the second SiN film (13B) covered with, for example, 140 KeV, and the second implanted layer ( 17) is formed. This ion implantation is for controlling the threshold value of the first MOS transistor having a small thickness to be formed later, and the implantation amount is 4E12 / cm2.

【0017】次に、図4において、レジスト膜(15)
を除去した後に、第1及び第2のSiN膜(13A,1
3B)をマスクとして1000℃程度でウエット酸化を
行い、8000Å程度のLOCOS酸化膜(18)を形
成する。このとき、第1及び第2のイオン注入層(1
6,17)が拡散され、LOCOS酸化膜(18)の下
にチャネルストッパ層(19)と、第1のMOSトラン
ジスタのチャネル領域にチャネルドープ拡散層(20)
とが一体化されて形成される。
Next, in FIG. 4, a resist film (15)
Is removed, the first and second SiN films (13A, 1A) are removed.
Using 3B) as a mask, wet oxidation is performed at about 1000 ° C. to form a 8000 ° LOCOS oxide film (18). At this time, the first and second ion-implanted layers (1
6, 17) are diffused, a channel stopper layer (19) under the LOCOS oxide film (18) and a channel-doped diffusion layer (20) in the channel region of the first MOS transistor.
Are formed integrally.

【0018】次に、図5において、第1及び第2のSi
N膜(13A,13B)、パッド酸化膜(12)を除去
後、犠牲酸化(ダミー酸化)を行い、その犠牲酸化膜を
除去した後に、さらに950℃の熱酸化を行い、600
Å程度の厚いゲート酸化膜(21)を形成する。次い
で、図6において、Pチャネル側を被覆するレジスト膜
(22)を形成し、ボロンイオン(11B+)を前記基板
(11)の第1及び第2のMOSトランジスタ形成領域
に注入する第3のイオン注入工程を行い、第3の注入層
(23)を形成する。このイオン注入は、加速電圧14
0KeV,注入量1.5E12/cm2という条件で行
う。これにより、第2のMOSトランジスタのしきい値
は、本イオン注入によって決定され、第1のMOSトラ
ンジスタのしきい値は、本イオン注入と第2のイオン注
入との足し合わせにより決定されることになる。
Next, in FIG. 5, the first and second Si
After removing the N films (13A, 13B) and the pad oxide film (12), sacrificial oxidation (dummy oxidation) is performed. After removing the sacrificial oxide film, thermal oxidation is further performed at 950 ° C.
A thick gate oxide film (21) of about Å is formed. Next, in FIG. 6, a resist film (22) covering the P channel side is formed, and boron ions (11B +) are implanted into the first and second MOS transistor formation regions of the substrate (11). An implantation step is performed to form a third implantation layer (23). This ion implantation is performed at an accelerating voltage of 14
This is performed under the conditions of 0 KeV and an injection amount of 1.5E12 / cm2. Thus, the threshold value of the second MOS transistor is determined by the main ion implantation, and the threshold value of the first MOS transistor is determined by the sum of the main ion implantation and the second ion implantation. become.

【0019】次に、図7において、第1のMOSトラン
ジスタ形成領域上の厚いゲート酸化膜(21)を選択的
に除去する。本工程では、第1のMOSトランジスタ形
成領域上に開口(24)を有するレジスト膜(25)を
形成し、希釈HF溶液により当該ゲート酸化膜(21)
を選択的にエッチング除去している。そして、図8にい
て、レジスト膜(25)を除去した後に第2のゲート酸
化工程を行い、第1のMOSトランジスタ形成領域上
に、第2のMOSトランジスタ形成領域上に比して薄い
ゲート酸化膜(26)を形成する。このゲート酸化工程
は、900℃程度の熱酸化により、240Å程度の薄い
ゲート酸化膜(26)を形成するが、この酸化工程で厚
いゲート酸化膜(21)も700Å程度にさらに厚くな
る。したがって、最終的には、第1のMOSトランジス
タについては、240Å程度の薄いゲート酸化膜(2
6)が形成され、第2のMOSトランジスタについて
は、700Å程度の厚いゲート酸化膜(21)が形成さ
れる。
Next, in FIG. 7, the thick gate oxide film (21) on the first MOS transistor formation region is selectively removed. In this step, a resist film (25) having an opening (24) is formed on the first MOS transistor formation region, and the gate oxide film (21) is formed by a diluted HF solution.
Are selectively removed by etching. Then, as shown in FIG. 8, after removing the resist film (25), a second gate oxidation step is performed to form a thinner gate oxide on the first MOS transistor formation region than on the second MOS transistor formation region. A film (26) is formed. In this gate oxidation step, a thin gate oxide film (26) of about 240 ° is formed by thermal oxidation at about 900 ° C., and the thick gate oxide film (21) is further thickened to about 700 ° in this oxidation step. Therefore, finally, for the first MOS transistor, a thin gate oxide film (2
6) is formed, and for the second MOS transistor, a thick gate oxide film (21) of about 700 ° is formed.

【0020】その後は、図9において、常法により、ポ
リシリコン等からなるゲート電極(27)をそれぞれの
ゲート酸化膜(21,22)上に形成する。Pチャネル
側を被覆するレジスト膜(28)を形成し、このレジス
ト膜(28)及びゲート電極(27)をマスクとしてリ
ンイオン(31P+)またはヒ素イオン(75As+)をイオン注
入し、ソース層(29)及びドレイン層(30)を形成
する。
Thereafter, in FIG. 9, a gate electrode (27) made of polysilicon or the like is formed on each of the gate oxide films (21, 22) by a conventional method. A resist film (28) for covering the P channel side is formed, and phosphorus ions (31P +) or arsenic ions (75As +) are ion-implanted using the resist film (28) and the gate electrode (27) as a mask to form a source layer (29). And forming a drain layer (30).

【0021】以上の工程により、240Å程度のゲート
酸化膜(26)を有する第1のMOSトランジスタと、
700Å程度のゲート酸化膜(21)を有する第2のM
OSトランジスタとを形成し、前者をLCD駆動用LS
Iの論理回路部分に、後者を出力ドライバー部分に使用
することができる。ここで、第1及び第2のMOSトラ
ンジスタのしきい値の制御方法について、図10を参照
して説明する。図10は、しきい値とボロンイオン注入
量との関係を示す図である。第1のMOSトランジスタ
と第2のMOSトランジスタとはゲート酸化膜の膜厚が
異なるために、図に示すように、第2のMOSトランジ
スタの方が同一注入量に対してしきい値が高く、かつ注
入量に対する傾きも大きい。
By the above steps, a first MOS transistor having a gate oxide film (26) of about 240 °,
Second M having a gate oxide film (21) of about 700 °
An OS transistor is formed, and the former is an LCD driving LS
The latter can be used for the output driver part for the logic circuit part of I. Here, a method of controlling the threshold values of the first and second MOS transistors will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the threshold value and the boron ion implantation amount. Since the thickness of the gate oxide film is different between the first MOS transistor and the second MOS transistor, as shown in the figure, the threshold value of the second MOS transistor is higher for the same implantation amount, Also, the slope with respect to the injection amount is large.

【0022】そこで、本実施例では、まず、上記の第2
のイオン注入工程で、第1のMOSトランジスタのみに
4E12/cm2の注入を行い、次いで、第3のイオン注
入工程で、両方のトランジスタに1.5E12/cm2の
注入を行うことでしきい値の制御している。すなわち、
第2のMOSトランジスタでは、1.5E12/cm2と
いう注入量において、約1.0Vという所望のしきい値
が得られ、一方、第1のMOSトランジスタでは、第2
及び第3のイオン注入を足し合わせた5.5E12/cm
2という注入量において、約0.9Vというほぼ等しい
しきい値が得られる。そして、第2のイオン注入工程
は、チャネルストッパ層(19)を形成する第1のイオ
ン注入工程と同じレジスト膜(15)をそのまま利用し
ているので、従来例に比してマスク合わせ工程が1回少
なくなるのである。
Therefore, in the present embodiment, first, the second
In the ion implantation step, 4E12 / cm2 is implanted only into the first MOS transistor, and then in the third ion implantation step, 1.5E12 / cm2 is implanted into both transistors, so that the threshold voltage is reduced. Controlling. That is,
In the second MOS transistor, a desired threshold value of about 1.0 V is obtained at an implantation amount of 1.5E12 / cm 2, while in the first MOS transistor,
5.5E12 / cm that is obtained by adding the third ion implantation
At an implant dose of two, a substantially equal threshold of about 0.9 V is obtained. In the second ion implantation step, the same resist film (15) as in the first ion implantation step for forming the channel stopper layer (19) is used as it is. One less.

【0023】さらに、本実施例によれば、第3のイオン
注入工程の後は、1回のゲート酸化工程しかないので、
従来例に比べてチャネルイオン注入後の熱処理量を減少
でき、この結果従来例のように第2のMOSトランジス
タに対してリンイオンによるカウンター注入を必要とし
ないのである。なお、図10において、一点鎖線で示し
たように、従来例ではしきい値が高くなりすぎるため
に、カウンター注入を必要としていた。これにより、総
イオン注入量が減り、またチャネル表面の濃度を比較的
高く設定できるので、弱反転領域におけるリーク電流を
大幅に小さくすることができた。
Further, according to the present embodiment, after the third ion implantation step, there is only one gate oxidation step.
The amount of heat treatment after channel ion implantation can be reduced as compared with the conventional example, and as a result, unlike the conventional example, the counter implantation of phosphorus ions into the second MOS transistor is not required. In FIG. 10, as indicated by the dashed line, in the conventional example, the threshold value was too high, so that counter injection was required. As a result, the total ion implantation amount is reduced, and the concentration on the channel surface can be set relatively high, so that the leakage current in the weak inversion region can be significantly reduced.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1のMOSトランジスタと、第1のMOSトランジス
タより厚いゲート酸化膜厚を有する第2のMOSトラン
ジスタとを具備する半導体装置の製造方法において、そ
れぞれのトランジスタのしきい値を所望の値に制御する
ためのイオン注入工程において必要とされるマスク合わ
せ回数を従来に比して少なくすることができ、製造工程
の合理化に寄与することができる。また、本発明によれ
ば、第2のMOSトランジスタの弱反転特性を向上する
ことができる。特に、低電圧系と高電圧系の二電源を有
するLCD駆動用LSI等の製造に適用することによ
り、製造工程の合理化及び低消費電力化に寄与すること
ができる。
As described above, according to the present invention,
In a method of manufacturing a semiconductor device including a first MOS transistor and a second MOS transistor having a gate oxide film thickness larger than that of the first MOS transistor, a threshold value of each transistor is controlled to a desired value. The number of times of mask alignment required in the ion implantation process for the semiconductor device can be reduced as compared with the related art, which can contribute to the rationalization of the manufacturing process. Further, according to the present invention, the weak inversion characteristics of the second MOS transistor can be improved. In particular, by applying the present invention to the manufacture of an LCD driving LSI having two power supplies of a low voltage system and a high voltage system, it is possible to contribute to rationalization of the manufacturing process and lower power consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
を説明する第1の断面図である。
FIG. 1 is a first sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
を説明する第2の断面図である。
FIG. 2 is a second sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to one embodiment of the present invention;

【図3】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
を説明する第3の断面図である。
FIG. 3 is a third sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to one embodiment of the present invention;

【図4】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
を説明する第4の断面図である。
FIG. 4 is a fourth sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to one embodiment of the present invention;

【図5】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
を説明する第5の断面図である。
FIG. 5 is a fifth sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to one embodiment of the present invention;

【図6】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
を説明する第6の断面図である。
FIG. 6 is a sixth sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to one embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
を説明する第7の断面図である。
FIG. 7 is a seventh sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to one embodiment of the present invention;

【図8】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
を説明する第8の断面図である。
FIG. 8 is an eighth sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to one embodiment of the present invention;

【図9】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
を説明する第9の断面図である。
FIG. 9 is a ninth sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to one embodiment of the present invention.

【図10】MOSトランジスタのしきい値とイオン注入
量との関係を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a threshold value of a MOS transistor and an ion implantation amount.

【図11】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る第1の断面図である。
FIG. 11 is a first sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a conventional example.

【図12】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る第2の断面図である。
FIG. 12 is a second cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

【図13】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る第3の断面図である。
FIG. 13 is a third sectional view for explaining the method of manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

【図14】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る第4の断面図である。
FIG. 14 is a fourth sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

【図15】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る第5の断面図である。
FIG. 15 is a fifth sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

【図16】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る第6の断面図である。
FIG. 16 is a sixth sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

【図17】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る第7の断面図である。
FIG. 17 is a seventh sectional view illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

【図18】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る第8の断面図である。
FIG. 18 is an eighth sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

【図19】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る第9の断面図である。
FIG. 19 is a ninth cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

【図20】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る第10の断面図である。
FIG. 20 is a tenth sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/336 H01L 21/8234 H01L 27/088 H01L 29/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/336 H01L 21/8234 H01L 27/088 H01L 29/78

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1のMOSトランジスタと、第1のM
OSトランジスタより厚いゲート酸化膜を有する第2の
MOSトランジスタとを具備する半導体装置の製造方法
において、 一導電型の半導体基板上に互いに離間された第1及び第
2のSiN膜を形成する工程と、 第2のSiN膜を被覆するようにレジスト膜を形成する
工程と、 第1及び第2のSiN膜がマスクとして働くような加速
電圧で一導電型の不純物を前記基板のLOCOS酸化膜
形成領域に注入する第1のイオン注入工程と、 第1のSiN膜を貫通し、かつレジスト膜で被覆された
第2のSiN膜を貫通しない加速電圧で一導電型の不純
物を第1のMOSトランジスタ形成領域に注入する第2
のイオン注入工程と、 レジスト膜を除去した後に第1及び第2のSiN膜を耐
酸化性マスクとして熱酸化を行うことによりLOCOS
酸化膜を形成する工程と、 第1及び第2のSiN膜を除去した後に厚いゲート酸化
膜を形成する第1のゲート酸化工程と、 LOCOS酸化膜をマスクとして一導電型の不純物を前
記基板の第1及び第2のトランジスタ形成領域に注入す
る第3のイオン注入工程と、 第1のMOSトランジスタ形成領域上のゲート酸化膜を
選択的に除去する工程と、 第1のMOSトランジスタ形成領域上に、第2のMOS
トランジスタ形成領域上より薄いゲート酸化膜を形成す
る第2のゲート酸化工程と、を有することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
A first MOS transistor and a first MOS transistor;
A method of manufacturing a semiconductor device comprising a second MOS transistor having a gate oxide film thicker than an OS transistor, comprising: forming first and second SiN films separated from each other on a semiconductor substrate of one conductivity type; Forming a resist film so as to cover the second SiN film; and LOCOS oxide film forming region of the substrate by applying an impurity of one conductivity type at an acceleration voltage such that the first and second SiN films function as a mask. A first ion implantation step of implanting one conductivity type impurity at an acceleration voltage that penetrates the first SiN film and does not penetrate the second SiN film covered with the resist film The second to implant into the region
LOCOS by removing the resist film and performing thermal oxidation using the first and second SiN films as oxidation resistant masks.
Forming an oxide film, forming a thick gate oxide film after removing the first and second SiN films, forming a thick gate oxide film, and using the LOCOS oxide film as a mask to remove impurities of one conductivity type from the substrate. A third ion implantation step of implanting into the first and second transistor formation regions, a step of selectively removing a gate oxide film on the first MOS transistor formation region, and a step of: , The second MOS
A second gate oxidation step of forming a thinner gate oxide film on the transistor formation region.
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