JP3141446B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
関し、特にイオン注入によるチャネルストッパの形成方
法に関する。
度化に伴なう微細化が進むと共に、高機能化・多様化も
目立つ状況となって来ている。この両方を考えてみる
と、MOSトランジスタの製造という面からは、前者は
チャネル長縮小・後者は、例えば、様々な機能を実現す
るためのいろいろなタイプのトランジスタの実現という
ように言い換えられるかもしれない。
ちの1つに、特開平1−320805号公報に開示され
ているトランジスタがある。即ち、駆動トランジスタと
負荷トランジスタとで構成される増幅回路の電圧増幅率
を高くするために、チップ面積を増やさずに実現するた
めの手段として、負荷トランジスタに直列にチャネル幅
の狭いトランジスタ(狭チャネルトランジスタ)を接続
する方法が示されている。このトランジスタも今まで
は、製造上は普通のMOSトランジスタと変わらない製
造方法で作られて来た。これについて、素子分離用酸化
膜(フィールド酸化膜)とチャネルストッパ形成に焦点
をあててnMOSの製造方法について説明する。
型シリコン基板1にNウェル2を形成したのち、素子分
離絶縁膜を形成するため窒化シリコン膜(耐酸化性膜)
4を形成し、第1のフォトレジスト膜5を塗布し、素子
分離対応のマスクで露光を行なう、このとき、素子分離
絶縁膜を形成すべき部分のフォトレジスト膜は除去さ
れ、続いてフォトレジスト膜5−1,5−2,5−3を
マスクとするプラズマエッチにより、窒化シリコン膜3
を除去して耐酸化性マスクを形成する。次に、図4
(b)に示すように、第2のフォトレジスト膜6を塗布
し、チャンネルストッパ対応のマスクで露光し、Nウェ
ル2とその近傍上にのみ第2のフォトレジスト膜6を残
す。ここで、第1,第2のフォトレジスト膜5,6をマ
スクとしてP型不純物をイオン注入し、P型イオン注入
層7を形成する。次に、図4(c),図5に示すよう
に、第1,第2のフォトレジスト膜5,6を除去したの
ち熱酸化を行ないフィールド酸化膜8(素子分離絶縁
膜)を選択的に形成する。次いで、窒化シリコン膜4を
除去する。
されたpMOSトランジスタ形成領域10,nMOSト
ランジスタ形成領域11,狭チャネルMOSトランジス
タ形成領域が得られる。なお、同時に、P+ 型のチャネ
ルストッパ9は、フィールド酸化膜8の下ほぼ全面に形
成されることになる。以上はLOCOS法の場合につい
て説明したが、LOPOS法の場合は、窒化シリコンの
下に多結晶シリコン膜を成長させる工程が追加されるの
みで他は変わらない。
る。ただし、参考のため狭チャネルnMOSトランジス
タ部にのみゲート電極13を一点鎖線で示してある。ま
たチャネルストッパには平行斜線を附した。
はほぼ同形になるとはいえ、イオン注入条件や熱酸化条
件によっては、図示のように、チャネルストッパ9がn
MOSトランジスタ形成領域11,12内へ食込んで形
成されることになる。
半導体装置の製造方法で、狭チャネルトランジスタを作
成した場合、チャネル幅が小さい事と、チャネルストッ
パが様々な要因によって広がり得る事を考えると、実効
のチャネル幅が減少し、最悪の場合には、ほぼなくなっ
てしまう恐れがある。最も簡単な解決方法は狭チャネル
MOSトランジスタ形成領域の幅を大きくする事であ
る。その場合に、チャネルストッパによるチャネル幅の
減少を予め見込んでその分だけ狭チャネルMOSトラン
ジスタ形成領域の幅を大きくする方法と、前述のチャネ
ル幅の減少が問題にならない程度のチャネル幅のトラン
ジスタを設計する方法とが考えられよう。しかし、前者
の方法は工程上のばらつきにより狭チャネルトランジス
タの特性がばらつくし、後者の方法では、狭チャネルト
ランジスタの占有面積が増大してしまう。
造方法は、第1チャネルの通常チャネルMOSトランジ
スタと、通常チャネルMOSトランジスタのチャネル領
域よりも狭いチャネル領域を備える第1チャネルの狭チ
ャネルMOSトランジスタと、第2チャネルのMOSト
ランジスタとを含んでなる半導体装置の製造方法におい
て、半導体基板の第1導電型の通常チャネルMOSトラ
ンジスタ形成領域、第1導電型の狭チャネルMOSトラ
ンジスタ形成領域、及び第2導電型の第2チャネルMO
S形成領域の表面にわたって耐酸化性マスク膜を形成す
る工程と、選択的に通常チャネルMOSトランジスタ形
成領域の耐酸化性マスク膜の上面、前狭チャネルMOS
トランジスタ形成領域の耐酸化性マスク膜の上面、及び
第2チャネルMOSトランジスタ形成領域の耐酸化性マ
スク膜の上面に夫々第1のフィールド形成用マスク膜、
第2のフィールド形成用マスク膜、及び第3のフィール
ド形成用マスク膜を形成する工程と、第1乃至3のフィ
ールド形成用マスク膜を用いて耐酸化性マスク膜を選択
的に除去する工程と、半導体基板の全面にフォトレジス
トを製膜しフォトレジストを選択的に除去することによ
り、第1のイオン注入用マスク膜を、狭チャネルMOS
トランジスタ形成領域の第2のフィールド形成用マスク
膜から半導体基板の半導体領域の一部に延在させて狭チ
ャネルMOSトランジスタ形成領域の耐酸化性マスク
膜、第2のフィールド形成用マスク膜及び半導体基板の
半導体領域の一部を覆うように形成し、第2のイオン注
入用マスク膜を、第2チャネルMOSトランジスタ形成
領域の記第3のフィールド形成用マスク膜から半導体基
板の半導体領域の一部に延在させて第2チャネルMOS
トランジスタ形成領域の耐酸化性マスク膜、第3のフィ
ールド形成用マスク膜及び半導体基板の半導体領域の一
部を覆うように形成する工程と、第1及び第2のイオン
注入用マスク膜、並びに第1のフィールド形成用マスク
膜に覆われてない領域に自己整合的に第1導電型の不純
物イオンを注入する工程と、第1及び第2のイオン注入
用マスク膜並びに第1乃至第3のフィールド形成用マス
ク膜を除去する工程と、耐酸化性マスク膜と自己整合的
に熱酸化処理を行って、通常チャネルMOSトランジス
タ形成領域と狭チャネルMOSトランジスタ形成領域の
間に第1のフィールド酸化膜を形成し、通常チャネルM
OSトランジスタ形 成領域と第2チャネルMOSトラン
ジスタ形成領域の間に第2のフィールド酸化膜を形成
し、イオン注入に基づくチャネルストッパを夫々第1及
び第2のフィールド酸化膜下に形成する工程を備えるこ
とにより、少なくとも狭チャネルMOSトランジスタ形
成領域と狭チャネルMOSトランジスタ形成領域に近接
するチャネルストッパの距離が通常MOSトランジスタ
形成領域と通常MOSトランジスタ形成領域に近接する
チャネルストッパの距離よりも大きいことを特徴とす
る。
説明する。
説明に使用する工程順断面図である。また図2は図1
(c)に対応する平面図であるが、参考のため、狭チャ
ネルnMOSトランジスタ形成領域部のみに第2のフォ
トレジスト膜6aとゲート電極13の位置をそれぞれ1
点鎖線および2点鎖線で示してある。
1のフォトレジスト膜5−1,5−2,5−3(フィー
ルド形成用マスク膜)を形成するまでの工程は前述の通
りである。
ォトレジスト膜を塗布し、露光し、現像することによ
て、第1のフォトレジスト膜5−1,5−3上に第2の
フォトレジスト膜6a,6(イオン注入用マスク膜)と
して残す。第1のフォトレジスト膜5−1は狭チャネル
nMOSトランジスタ形成領域(図2の12)を形成す
るためのエッチングマスクであるが、平面形状は長方形
である。第2のフォトレジスト膜6a(イオン注入用マ
スク膜)はこの長方形の両端部を除き、第1のフォトレ
ジスト膜5−1とその下の窒化シリコン膜4の側面を覆
っている。次に、ボロンを注入してP型イオン注入層7
を形成し、第1,第2のフォトレジスト膜を除去し、熱
酸化を行うと図1(c),図2に示すようにフィールド
酸化膜8,チャネルストッパ9aが形成され、pMOS
トランジスタ形成領域10,nMOSトランジスタ形成
領域11,狭チャネルnMOSトランジスタ形成領域1
2が区画される。
分では簡単のため図示していない)を形成するが、ゲー
ト電極13下の狭チャネルnMOSトランジスタ形成領
域12(チャネル領域)から一定寸法離れてチャネルス
トッパ9aが存在するよう、第2のフォトレジスト膜6
aの寸法、形状を定めるのである。第2のフォトレジス
ト膜6a形成時の目合せずれや熱処理によるばらつきを
考慮して第2のフォトレジスト膜6aの寸法を設計する
ことにより、チャネルストッパ9aが食込むことは防止
できる。
工程を追加することなく、ばらつきの少ない狭チャネル
MOSトランジスタを占有面積の増大を伴なわずに形成
できる。
側にチャネルストッパを形成したが、図3に示すように
狭チャネルMOSトランジスタ形成領域12の外側にチ
ャネルストッパ9bを形成してもよい。すなわち、フィ
ールド形成用マスク膜より大きく、かつこれを内包する
イオン注入用マスク膜を形成すればよい。
マスク形成用のレジスト膜上にこれとゲート電極成形予
定領域との重なり部分より大きく、かつこれを内包する
イオン注入用マスク膜を形成してイオン注入を行なうこ
とにより、少なくとも狭チャネルMOSトランジスタの
チャネル領域の外側にチャネルストッパを形成すること
ができるので、チャネルストッパの拡散層の食込みによ
る狭チャネルMOSトランジスタのチャネル幅の減少を
防止できる。
〜(c)に分図して示す工程順断面図である。
(c)に分図して示す工程順断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 第1チャネルの通常チャネルMOSトラ
ンジスタと、前記通常チャネルMOSトランジスタのチ
ャネル領域よりも狭いチャネル領域を備える前記第1チ
ャネルの狭チャネルMOSトランジスタと、第2チャネ
ルのMOSトランジスタとを含んでなる半導体装置の製
造方法において、 半導体基板の第1導電型の通常チャネルMOSトランジ
スタ形成領域、前記第1導電型の狭チャネルMOSトラ
ンジスタ形成領域、及び第2導電型の第2チャネルMO
S形成領域の表面にわたって耐酸化性マスク膜を形成す
る工程と、 選択的に前記通常チャネルMOSトランジスタ形成領域
の前記耐酸化性マスク膜の上面、前狭チャネルMOSト
ランジスタ形成領域の前記耐酸化性マスク膜の上面、及
び前記第2チャネルMOSトランジスタ形成領域の前記
耐酸化性マスク膜の上面に夫々第1のフィールド形成用
マスク膜、第2のフィールド形成用マスク膜、及び第3
のフィールド形成用マスク膜を形成する工程と、 前記第1乃至3のフィールド形成用マスク膜を用いて前
記耐酸化性マスク膜を選択的に除去する工程と、 前記半導体基板の全面にフォトレジストを製膜し前記フ
ォトレジストを選択的に除去することにより、第1のイ
オン注入用マスク膜を、前記狭チャネルMOSトランジ
スタ形成領域の前記第2のフィールド形成用マスク膜か
ら前記半導体基板の前記半導体領域の一部に延在させて
前記狭チャネルMOSトランジスタ形成領域の前記耐酸
化性マスク膜、前記第2のフィールド形成用マスク膜及
び前記半導体基板の前記半導体領域の一部を覆うように
形成し、第2のイオン注入用マスク膜を、前記第2チャ
ネルMOSトランジスタ形成領域の記第3のフィールド
形成用マスク膜から前記半導体基板の前記半導体領域の
一部に延在させて前記第2チャネルMOSトランジスタ
形成領域の前記耐酸化性マスク膜、前記第3のフィール
ド形成用マスク膜及び前記半導体基板の前記半導体領域
の一部を覆うように形成する工程と、 前記第1及び第2のイオン注入用マスク膜、並びに前記
第1のフィールド形成用マスク膜に覆われてない領域に
自己整合的に前記第1導電型の不純物イオンを注入する
工程と、 前記第1及び第2のイオン注入用マスク膜並びに前記第
1乃至第3のフィールド形成用マスク膜を除去する工程
と、 前記耐酸化性マスク膜と自己整合的に熱酸化処理を行っ
て、前記通常チャネルMOSトランジスタ形成領域と前
記狭チャネルMOSトランジスタ形成領域の間に第1の
フィールド酸化膜を形成し、前記通常チャネルMOSト
ランジスタ形成領域と前記第2チャネルMOSトランジ
スタ形成領域の間に第2のフィールド酸化膜を形成し、
前記イオン注入に基づくチャネルストッパを夫々前記第
1及び第2のフィールド酸化膜下に形成する工程を備え
ることにより、少なくとも前記狭チャネルMOSトラン
ジスタ形成領域と前記狭チャネルMOSトランジスタ形
成領域に近接する前記チャネルストッパの距離が前記通
常MOSトランジスタ形成領域と前記通常MOSトラン
ジスタ形成領域に近接する前記チャネルストッパの距離
よりも大きい ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記耐酸化性マスク膜は窒化シリコン膜
であり、前記第1乃至第3のフィールド形成用マスク膜
と前記第1及び第2のイオン注入用マスク膜とはレジス
ト膜である請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記第1チャネルはN型チャネル、前記
第2チャネルはP型チャネルであることを特徴とする請
求項1又は2記載の半導体層装置の製造方法。 - 【請求項4】 第1導電型はP型であり、前記第2導電
型はN型であることを特徴とする請求項1又は2記載の
半導体層装置の製造方法。
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