JP3162937B2 - Method for manufacturing CMOS semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing CMOS semiconductor device

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JP3162937B2 JP03565495A JP3565495A JP3162937B2 JP 3162937 B2 JP3162937 B2 JP 3162937B2 JP 03565495 A JP03565495 A JP 03565495A JP 3565495 A JP3565495 A JP 3565495A JP 3162937 B2 JP3162937 B2 JP 3162937B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

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、PMOSトランジスタ
及びNMOSトランジスタを具備するCMOS半導体装
置の製造方法に関するものであり、特にイオン注入工程
の簡便化、並びにトランジスタの弱反転領域におけるリ
ーク電流の低減及びゲート酸化膜の薄膜化と基板不純物
の低濃度化によるキャリア移動度の増大に伴うトランジ
スタ駆動能力の向上を可能とするものである。ここで、
PMOSトランジスタとはPチャネル型MOSトランジ
スタで、NMOSトランジスタとはNチャネル型MOS
トランジスタの意である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a CMOS semiconductor device having a PMOS transistor and an NMOS transistor, and more particularly to a method for simplifying an ion implantation process, reducing a leakage current in a weak inversion region of a transistor, and reducing a leakage current. An object of the present invention is to make it possible to improve a transistor driving capability with an increase in carrier mobility due to a thinner gate oxide film and a lower concentration of substrate impurities. here,
The PMOS transistor is a P-channel type MOS transistor, and the NMOS transistor is an N-channel type MOS transistor.
It means transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ICカードに使用するCMOSの
マイコン等では1.2[V]程度の低電圧化が要求され
ている。従って、この程度のCMOS半導体装置では、
しきい値電圧を0.6[V]程度に下げると共にリーク
電流が低いことがスイッチング・デバイスとして必要で
ある。
2. Description of the Related Art In recent years, a CMOS microcomputer or the like used for an IC card has been required to have a low voltage of about 1.2 [V]. Therefore, in such a CMOS semiconductor device,
It is necessary for the switching device that the threshold voltage be reduced to about 0.6 [V] and the leakage current be low.

【0003】此種の従来CMOS半導体装置の製造方法
について図9乃至図15を基に説明する。先ず、図9に
示すように一導電型の半導体基板、例えばP型シリコン
基板51のPMOSトランジスタ形成領域にNウェル領
域52を形成した後、該基板51上にパッド酸化膜を介
して減圧CVD法によりシリコン窒化膜を形成し、その
上をフォトレジスト膜55で被覆し、該フォトレジスト
膜55をマスクとしてシリコン窒化膜を選択的にエッチ
ングすることにより、NMOSトランジスタ形成領域に
パッド酸化膜53A及びシリコン窒化膜54Aを積層形
成し、PMOSトランジスタ形成領域にパッド酸化膜5
3B及びシリコン窒化膜54Bを積層形成する。
A method of manufacturing such a conventional CMOS semiconductor device will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 9, after forming an N-well region 52 in a PMOS transistor formation region of a semiconductor substrate of one conductivity type, for example, a P-type silicon substrate 51, a low pressure CVD method is performed on the substrate 51 via a pad oxide film. A silicon nitride film is formed thereon, and the silicon nitride film is covered with a photoresist film 55, and the silicon nitride film is selectively etched using the photoresist film 55 as a mask. A nitride film 54A is formed by lamination, and a pad oxide film 5 is formed in the PMOS transistor formation region.
3B and a silicon nitride film 54B are laminated.

【0004】次に、前記フォトレジスト膜55を除去し
た後、図10に示すようにPMOSトランジスタ形成領
域側をフォトレジスト膜56でマスクした状態で、ボロ
ンイオン(11B+ )を基板51に注入し、該ボロンイ
オン(11B+ )がパッド酸化膜53A及びシリコン窒
化膜54Aが積層された箇所を除いた領域に注入され
る。
Next, after removing the photoresist film 55, boron ions (11B +) are implanted into the substrate 51 while the PMOS transistor forming region side is masked with the photoresist film 56 as shown in FIG. Then, the boron ions (11B +) are implanted into the region except for the portion where the pad oxide film 53A and the silicon nitride film 54A are stacked.

【0005】続いて、前記フォトレジスト膜56を除去
した後、シリコン窒化膜54A、54Bをマスクとして
熱酸化することにより、図11に示すようにLOCOS
酸化膜57を形成すると共に前記イオン注入されたボロ
ンイオン(11B+ )が基板下方へ拡散して、チャネル
ストッパ層58が形成される。次に、図12に示すよう
にフォトレジスト膜59をマスクとして、PMOSトラ
ンジスタ形成領域にボロンイオン(11B+ )を浅く注
入する。
Subsequently, after the photoresist film 56 is removed, thermal oxidation is performed using the silicon nitride films 54A and 54B as a mask, as shown in FIG.
The oxide film 57 is formed, and the ion-implanted boron ions (11B +) are diffused below the substrate to form a channel stopper layer 58. Next, as shown in FIG. 12, using the photoresist film 59 as a mask, boron ions (11B +) are implanted shallowly into the PMOS transistor formation region.

【0006】続いて、図13に示すようにフォトレジス
ト膜59を除去した後、フォトレジスト膜60をマスク
としてNMOSトランジスタ形成領域にボロンイオン
(11B+ )を深く注入する。次に、ダミー酸化膜を除
去した後に、図14に示すように熱酸化により両MOS
トランジスタ形成領域上にゲート酸化膜61を形成す
る。ここで、チャネル領域にチャネルドープ拡散層62
が形成される。このゲート酸化膜61上にそれぞれポリ
シリコン等からなるゲート電極63を形成し、そのゲー
ト電極63をマスクとして各不純物を注入することによ
り、図15に示すように両MOSトランジスタ形成領域
にそれぞれソース拡散層64、66、ドレイン拡散層6
5、67を形成していた。
Subsequently, as shown in FIG. 13, after removing the photoresist film 59, boron ions (11B +) are deeply implanted into the NMOS transistor formation region using the photoresist film 60 as a mask. Next, after removing the dummy oxide film, as shown in FIG.
A gate oxide film 61 is formed on the transistor formation region. Here, the channel doped diffusion layer 62 is formed in the channel region.
Is formed. A gate electrode 63 made of polysilicon or the like is formed on the gate oxide film 61, and each impurity is implanted using the gate electrode 63 as a mask. As shown in FIG. Layers 64 and 66, drain diffusion layer 6
5, 67 were formed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法では各MOSトランジスタ形成領域にチャネル
ドープ層を形成するために、別々に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わな
ければならず、工程数が多いという問題があった。
However, in the conventional manufacturing method, in order to form a channel dope layer in each MOS transistor formation region, a channel ion implantation step and two mask alignment steps associated therewith are separately performed. And there is a problem that the number of processes is large.

【0008】また、MOSトランジスタの弱反転領域に
おけるリーク電流が多いという問題があり、しきい値電
圧をあまり下げられなかった。
In addition, there is a problem that the leakage current is large in the weak inversion region of the MOS transistor, and the threshold voltage cannot be reduced much.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために本発明は、一導電型の半導体基板の一導電型
のMOSトランジスタ形成領域に逆導電型のウェル領域
を形成する工程と、前記基板上の一導電型及び逆導電型
のMOSトランジスタ形成領域にシリコン窒化膜を選択
的に形成する工程と、前記一導電型のMOSトランジス
タ形成領域のシリコン窒化膜上にフォトレジスト膜を選
択的に形成する工程と、前記フォトレジスト膜がマスク
として働くと共に逆導電型のMOSトランジスタ形成領
域のシリコン窒化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に注入する第1のイオン
注入工程と、該フォトレジスト膜がマスクとして働き、
かつ前記逆導電型のMOSトランジスタ形成領域のシリ
コン窒化膜を貫通する加速電圧で一導電型の不純物を前
記基板に注入する第2のイオン注入工程と、前記フォト
レジスト膜を除去した後に両シリコン窒化膜を耐酸化性
マスクとして熱酸化を行うことによりLOCOS酸化膜
を形成すると共に、前記第1及び第2のイオン注入工程
によりイオン注入した各不純物を拡散させてチャネルス
トッパ層並びにチャネルドープ層を形成する工程と、両
シリコン窒化膜を除去した後にダミー酸化を行うことに
よりダミー酸化膜を形成する工程と、該ダミー酸化膜を
除去し、熱酸化を行うことによりゲート酸化膜を形成し
た後に前記LOCOS酸化膜をマスクとして当該ゲート
酸化膜上からしきい値電圧調整用に一導電型の不純物を
前記基板の両MOSトランジスタ形成領域に注入する第
3のイオン注入工程とを有するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a step of forming a reverse conductivity type well region in a one conductivity type MOS transistor formation region of a one conductivity type semiconductor substrate. Selectively forming a silicon nitride film in the one conductivity type and the opposite conductivity type MOS transistor formation region on the substrate; and selectively forming a photoresist film on the one conductivity type MOS transistor formation region in the silicon nitride film. And implanting one conductivity type impurity into the substrate at an acceleration voltage such that the photoresist film functions as a mask and the silicon nitride film in the reverse conductivity type MOS transistor formation region functions as a mask. Ion implantation step, the photoresist film acts as a mask,
A second ion implantation step of implanting an impurity of one conductivity type into the substrate at an accelerating voltage penetrating the silicon nitride film in the MOS transistor formation region of the opposite conductivity type; and a silicon ion implantation step after removing the photoresist film. A LOCOS oxide film is formed by performing thermal oxidation using the film as an oxidation resistant mask, and a channel stopper layer and a channel dope layer are formed by diffusing each impurity ion-implanted in the first and second ion implantation steps. Forming a dummy oxide film by performing a dummy oxidation after removing both silicon nitride films; and forming the gate oxide film by removing the dummy oxide film and performing a thermal oxidation. Using the oxide film as a mask, an impurity of one conductivity type is applied from above the gate oxide film for adjusting the threshold voltage to both MOs of the substrate. And it has a third ion implantation step of implanting the transistor formation region.

【0010】また本発明は、一導電型の半導体基板の一
導電型のMOSトランジスタ形成領域に逆導電型のウェ
ル領域を形成する工程と、前記基板上の一導電型及び逆
導電型のMOSトランジスタ形成領域にシリコン窒化膜
を選択的に形成する工程と、前記一導電型のMOSトラ
ンジスタ形成領域のシリコン窒化膜上にフォトレジスト
膜を選択的に形成する工程と、前記フォトレジスト膜が
マスクとして働くと共に逆導電型のMOSトランジスタ
形成領域のシリコン窒化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に注入する第1の
イオン注入工程と、該フォトレジスト膜がマスクとして
働き、かつ前記逆導電型のMOSトランジスタ形成領域
のシリコン窒化膜を貫通する加速電圧で一導電型の不純
物を前記基板に注入する第2のイオン注入工程と、前記
フォトレジスト膜を除去した後に両シリコン窒化膜を耐
酸化性マスクとして熱酸化を行うことによりLOCOS
酸化膜を形成すると共にチャネルストッパ層並びにチャ
ネルドープ層を形成する工程と、両シリコン窒化膜を除
去した後にダミー酸化を行うことによりダミー酸化膜を
形成する工程と、該ダミー酸化膜を除去した後に熱酸化
を行うことによりゲート酸化膜を形成する工程と、前記
LOCOS酸化膜をマスクとして一導電型の不純物を前
記基板の両MOSトランジスタ形成領域に注入する第3
のイオン注入工程とを有するものである。
The present invention also provides a step of forming a well region of the opposite conductivity type in a region of forming a MOS transistor of one conductivity type of a semiconductor substrate of one conductivity type, and a MOS transistor of one conductivity type and a reverse conductivity type on the substrate. Selectively forming a silicon nitride film in the formation region, selectively forming a photoresist film on the silicon nitride film in the one conductivity type MOS transistor formation region, and using the photoresist film as a mask A first ion implantation step of implanting one conductivity type impurity into the substrate at an acceleration voltage such that the silicon nitride film in the MOS transistor formation region of the opposite conductivity type functions as a mask, and the photoresist film functions as a mask; In addition, an impurity of one conductivity type is injected into the substrate with an acceleration voltage penetrating the silicon nitride film in the MOS transistor formation region of the opposite conductivity type. Second ion implantation step, LOCOS by thermal oxidation as oxidation resistant mask both silicon nitride film after removing the photoresist film
Forming an oxide film and forming a channel stopper layer and a channel dope layer; forming a dummy oxide film by performing dummy oxidation after removing both silicon nitride films; and after removing the dummy oxide film. A step of forming a gate oxide film by performing thermal oxidation, and a third step of injecting one conductivity type impurity into both MOS transistor formation regions of the substrate using the LOCOS oxide film as a mask.
Ion implantation step.

【0011】[0011]

【作用】以上の構成から、チャネルストッパ層並びにチ
ャネルドープ拡散層を形成するための不純物を注入する
第1及び第2のイオン注入工程を1つのマスクで行うこ
とにより、マスク合わせ回数を従来に比して少なくする
ことができる。また、本発明の製造方法により製造され
るCMOS半導体装置では、ダミー酸化膜形成、ゲート
酸化膜形成及びその後のマスク合わせの不要な第3のイ
オン注入工程によりチャネル領域の表面不純物濃度が低
くなり、弱反転領域におけるリーク電流を少なくするこ
とができる。
According to the above structure, the first and second ion implantation steps for implanting impurities for forming the channel stopper layer and the channel-doped diffusion layer are performed with one mask, so that the number of times of mask alignment can be reduced as compared with the conventional case. Can be reduced. Further, in the CMOS semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the present invention, the surface impurity concentration of the channel region is reduced by the third ion implantation step in which formation of the dummy oxide film, formation of the gate oxide film, and subsequent mask alignment are unnecessary, Leakage current in the weak inversion region can be reduced.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明のCMOS半導体装置の製造方
法の一実施例について図に基づき詳述する。先ず、図1
に示すように一導電型の半導体基板、例えばP型シリコ
ン基板1のPMOSトランジスタ形成領域にNウェル領
域2を形成した後、該基板1上にパッド酸化膜を介して
減圧CVD法によりシリコン窒化膜(SiN膜)を形成
し、その上をフォトレジスト膜5で被覆し、該フォトレ
ジスト膜5をマスクとしてシリコン窒化膜を選択的にエ
ッチングすることにより、NMOSトランジスタ形成領
域にパッド酸化膜3A及びシリコン窒化膜4Aを積層形
成し、PMOSトランジスタ形成領域にパッド酸化膜3
B及びシリコン窒化膜4Bを積層形成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the method of manufacturing a CMOS semiconductor device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, FIG.
As shown in FIG. 1, after an N well region 2 is formed in a PMOS transistor formation region of a semiconductor substrate of one conductivity type, for example, a P type silicon substrate 1, a silicon nitride film is formed on the substrate 1 via a pad oxide film by a low pressure CVD method. (SiN film) is formed, a photoresist film 5 is coated thereon, and the silicon nitride film is selectively etched using the photoresist film 5 as a mask, so that the pad oxide film 3A and the silicon A nitride film 4A is formed by lamination, and a pad oxide film 3 is formed in the PMOS transistor formation region.
B and a silicon nitride film 4B are laminated.

【0013】次に、前記フォトレジスト膜5を除去した
後、図2に示すようにPMOSトランジスタ形成領域側
をフォトレジスト膜6でマスクした状態で、第1のイオ
ン注入工程で例えば注入量4E13/cm2 (4E13
は、4掛ける10の13乗の意である。以下において同
様である。)のボロンイオン(11B+ )を前記パッド
酸化膜3A及びシリコン窒化膜4Aを貫通しない条件で
あるおよそ30KeVの加速電圧で前記基板1に浅く注
入し、該ボロンイオン(11B+ )がパッド酸化膜3A
及びシリコン窒化膜4Aが積層された箇所を除いた領域
に注入されて、第1のイオン注入領域7が形成される。
Next, after the photoresist film 5 is removed, in the first ion implantation step, for example, at a dose of 4E13 / cm2 (4E13
Means 4 times 10 13. The same applies to the following. ) Is implanted shallowly into the substrate 1 at an acceleration voltage of about 30 KeV, which is a condition that does not penetrate the pad oxide film 3A and the silicon nitride film 4A, and the boron ions (11B +) 3A
Then, the first ion-implanted region 7 is formed by implanting the silicon nitride film 4A into the region excluding the portion where the silicon nitride film 4A is laminated.

【0014】続いて、第2のイオン注入工程で例えば注
入量1E12/cm2 以下のボロンイオン(11B+ )
を前記パッド酸化膜3A及びシリコン窒化膜4Aを貫通
可能な条件であるおよそ160KeVの加速電圧で前記
基板1に深く注入すると共に、該パッド酸化膜3A及び
シリコン窒化膜4Aの下方にも後述するチャネルドープ
拡散層11の形成用の第2のイオン注入領域8が形成さ
れる。
Subsequently, in a second ion implantation step, for example, boron ions (11B +) having an implantation amount of 1E12 / cm 2 or less are used.
Is deeply implanted into the substrate 1 at an acceleration voltage of about 160 KeV, which is a condition capable of penetrating the pad oxide film 3A and the silicon nitride film 4A, and a channel to be described below is also provided below the pad oxide film 3A and the silicon nitride film 4A. A second ion implantation region 8 for forming the doped diffusion layer 11 is formed.

【0015】次に、前記フォトレジスト膜6を除去した
後、シリコン窒化膜4A、4Bをマスクとして熱酸化す
ることにより、図3に示すようにLOCOS酸化膜9を
形成すると共に前記イオン注入されたボロンイオン(1
1B+ )が拡散して、チャネルストッパ層10及びチャ
ネル領域にチャネルドープ拡散層11が形成される。次
に、パッド酸化膜3A及びシリコン窒化膜4Aを除去し
た後、ダミー酸化を行い、そのダミー酸化膜を除去した
後に、熱酸化を行って図4に示すようにおよそ160Å
乃至170Å程度の膜厚のゲート酸化膜12を形成す
る。続いて、第3のイオン注入工程で例えば注入量1.
15E12/cm2 のボロンイオン(11B+ )をおよ
そ25KeVの加速電圧で前記基板全面に浅く注入す
る。これにより、図7に示すように注入量1.15E1
2/cm2 の不純物を注入することにより、0.6
[V]のしきい値電圧が設定される。
Next, after removing the photoresist film 6, thermal oxidation is performed using the silicon nitride films 4A and 4B as a mask to form a LOCOS oxide film 9 as shown in FIG. Boron ion (1
1B +) diffuses to form a channel-doped diffusion layer 11 in the channel stopper layer 10 and the channel region. Next, after removing the pad oxide film 3A and the silicon nitride film 4A, dummy oxidation is performed. After the dummy oxide film is removed, thermal oxidation is performed to remove the dummy oxide film to about 160 ° C. as shown in FIG.
A gate oxide film 12 having a thickness of about 170 ° is formed. Subsequently, in a third ion implantation step, for example, an implantation amount of 1.
Boron ions (11B @ +) of 15E12 / cm @ 2 are implanted shallowly over the entire surface of the substrate at an acceleration voltage of about 25 KeV. As a result, as shown in FIG.
By implanting 2 / cm 2 of impurity, 0.6
The threshold voltage of [V] is set.

【0016】次に、前記ゲート酸化膜12上にそれぞれ
図5に示すようにポリシリコン等からなるゲート電極1
3を形成し、そのゲート電極13をマスクとして各不純
物を注入することにより、図6に示すように両MOSト
ランジスタ形成領域にそれぞれソース拡散層14、1
6、ドレイン拡散層15、17を形成する。以上の工程
から、本実施例によれば第1及び第2のイオン注入工程
を1つのマスクにより行うようにしたため、従来に比し
てマスク合わせ工程を削減できる。
Next, a gate electrode 1 made of polysilicon or the like is formed on the gate oxide film 12 as shown in FIG.
3 are formed, and the respective impurities are implanted using the gate electrode 13 as a mask, so that the source diffusion layers 14 and 1 are formed in both MOS transistor formation regions as shown in FIG.
6, the drain diffusion layers 15 and 17 are formed. From the above steps, according to the present embodiment, the first and second ion implantation steps are performed using one mask, so that the number of mask alignment steps can be reduced as compared with the related art.

【0017】また、本発明の製造方法により製造される
CMOS半導体装置では、ダミー酸化膜形成、ゲート酸
化膜形成及びその後のしきい値電圧制御用の第3のイオ
ン注入工程によりチャネル領域の表面不純物濃度が低く
なり、弱反転領域におけるリーク電流を少なくすること
ができる。更に、図8に示すように本発明では、そのサ
ブスレッショルド電流(2)を従来(1)に比して小さ
くすることができる。
In the CMOS semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the present invention, the surface impurity of the channel region is formed by forming a dummy oxide film, forming a gate oxide film, and then performing a third ion implantation process for controlling a threshold voltage. The concentration is reduced, and the leak current in the weak inversion region can be reduced. Further, as shown in FIG. 8, in the present invention, the subthreshold current (2) can be made smaller than that of the conventional (1).

【0018】従って、本発明によればリーク電流の増加
を招くことなく、しきい値電圧を下げられるので、CM
OS半導体装置の低電圧化に対応できるものであり、特
にICカード等の携帯機器用のCMOS半導体装置への
応用に適している。更に、リーク電流を非常に嫌う携帯
機器用のCMOS半導体装置では、しきい値電圧を0.
55[V]乃至0.6[V]に設定できる。また、通常
の低電圧デバイスとしての使い方では、しきい値電圧を
0.4[V]に設定しても、CMOS半導体装置として
良好なスイッチング特性の得られることが回路設計部門
から報告されている。
Therefore, according to the present invention, the threshold voltage can be lowered without increasing the leakage current.
It can cope with a lower voltage of the OS semiconductor device, and is particularly suitable for application to a CMOS semiconductor device for a portable device such as an IC card. Furthermore, in a CMOS semiconductor device for a portable device which remarkably dislikes a leak current, the threshold voltage is set to 0.
It can be set to 55 [V] to 0.6 [V]. In addition, it has been reported from the circuit design department that in a usage as a normal low-voltage device, good switching characteristics can be obtained as a CMOS semiconductor device even when the threshold voltage is set to 0.4 [V]. .

【0019】一般に、しきい値の低電圧化による高速化
の手法の一つとして、基板バイアス発生回路が知られて
いる。基板バイアス回路は、基板バイアス効果を利用し
て、Nチャネル型MOSトランジスタのしきい値電圧を
制御することができるため、良好な弱反転特性を維持し
ながら、NMOS回路のしきい値電圧を低く設定するこ
とが可能である。
Generally, a substrate bias generation circuit is known as one of the techniques for increasing the speed by lowering the threshold voltage. Since the substrate bias circuit can control the threshold voltage of the N-channel MOS transistor by utilizing the substrate bias effect, the threshold voltage of the NMOS circuit can be reduced while maintaining good weak inversion characteristics. It is possible to set.

【0020】但し、基板バイアス回路で発生される電圧
は、通常−2[V]乃至−3[V]であるため、電源電
圧+1.2[V]といったICカード用としては利用で
きない。また、基板バイアス効果は、Nチャネル型MO
Sトランジスタだけに有効な手法で、NMOS回路では
有益であったが、Pチャネル型トランジスタには適用で
きないため、CMOS回路の高速化には基板バイアス発
生回路が無意味で、CMOSトランジスタの高速化は、
Pチャネル型MOSトランジスタのしきい値電圧で律速
されていた。
However, since the voltage generated by the substrate bias circuit is usually -2 [V] to -3 [V], it cannot be used for an IC card such as power supply voltage +1.2 [V]. In addition, the substrate bias effect is reduced by an N-channel type MO.
This method is effective only for S transistors and is useful for NMOS circuits, but cannot be applied to P-channel transistors. Therefore, a substrate bias generation circuit is meaningless for speeding up CMOS circuits. ,
The speed was controlled by the threshold voltage of the P-channel MOS transistor.

【0021】本発明では、Nチャネル型MOSトランジ
スタに留まらず、Pチャネル型MOSトランジスタの低
しきい値を実現したため、CMOS回路の高速化を達成
できた。
According to the present invention, not only the N-channel MOS transistor but also the P-channel MOS transistor has a low threshold value, so that the speed of the CMOS circuit can be increased.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上、本発明によればチャネルストッパ
層並びにチャネルドープ拡散層を形成するための不純物
を注入する第1及び第2のイオン注入工程を1つのマス
クにより行うようにしたため、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。
As described above, according to the present invention, the first and second ion implantation steps for implanting impurities for forming the channel stopper layer and the channel-doped diffusion layer are performed using one mask. The number of times can be reduced as compared with the conventional case, which can contribute to rationalization of the manufacturing process.

【0023】また、本発明の製造方法により製造される
CMOS半導体装置では、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、本発明は1.2
[V]程度の低電圧のCMOS半導体装置の製造に適し
ている。
Further, in the CMOS semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the present invention, the weak inversion characteristics of the MOS transistor can be improved. In particular, the present invention relates to 1.2
It is suitable for manufacturing a low-voltage CMOS semiconductor device of about [V].

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

【図1】本発明のCMOS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 CMOS semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明のCMOS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 CMOS semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明のCMOS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 CMOS semiconductor device according to the present invention;

【図4】本発明のCMOS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 CMOS semiconductor device according to the present invention;

【図5】本発明のCMOS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 CMOS semiconductor device of the present invention.

【図6】本発明のCMOS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 CMOS semiconductor device according to the present invention;

【図7】イオン注入量に対するしきい値電圧の関係を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a threshold voltage and an ion implantation amount.

【図8】ゲート電圧に対するサブスレッショルド電流の
関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a subthreshold current and a gate voltage.

【図9】従来の製造方法を説明するための断面図であ
る。
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a conventional manufacturing method.

【図10】従来の製造方法を説明するための断面図であ
る。
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a conventional manufacturing method.

【図11】従来の製造方法を説明するための断面図であ
る。
FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining a conventional manufacturing method.

【図12】従来の製造方法を説明するための断面図であ
る。
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a conventional manufacturing method.

【図13】従来の製造方法を説明するための断面図であ
る。
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining a conventional manufacturing method.

【図14】従来の製造方法を説明するための断面図であ
る。
FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a conventional manufacturing method.

【図15】従来の製造方法を説明するための断面図であ
る。
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a conventional manufacturing method.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8238 H01L 27/092 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/8238 H01L 27/092

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一導電型の半導体基板の一導電型のMO
Sトランジスタ形成領域に逆導電型のウェル領域を形成
する工程と、 前記基板上の一導電型及び逆導電型のMOSトランジス
タ形成領域にシリコン窒化膜を選択的に形成する工程
と、 前記一導電型のMOSトランジスタ形成領域のシリコン
窒化膜上にフォトレジスト膜を選択的に形成する工程
と、 前記フォトレジスト膜がマスクとして働くと共に逆導電
型のMOSトランジスタ形成領域のシリコン窒化膜がマ
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
記基板に注入する第1のイオン注入工程と、 該フォトレジスト膜がマスクとして働き、かつ前記逆導
電型のMOSトランジスタ形成領域のシリコン窒化膜を
貫通する加速電圧で一導電型の不純物を前記基板に注入
する第2のイオン注入工程と、 前記フォトレジスト膜を除去した後に両シリコン窒化膜
を耐酸化性マスクとして熱酸化を行うことによりLOC
OS酸化膜を形成すると共に、前記第1及び第2のイオ
ン注入工程によりイオン注入した各不純物を拡散させて
チャネルストッパ層並びにチャネルドープ層を形成する
工程と、 両シリコン窒化膜を除去した後にダミー酸化を行うこと
によりダミー酸化膜を形成する工程と、 前記ダミー酸化膜を除去し、熱酸化を行うことによりゲ
ート酸化膜を形成した後に前記LOCOS酸化膜をマス
クとして当該ゲート酸化膜上からしきい値電圧調整用に
一導電型の不純物を前記基板の両MOSトランジスタ形
成領域に注入する第3のイオン注入工程とを有すること
を特徴とするCMOS半導体装置の製造方法。
An MO of one conductivity type is provided on a semiconductor substrate of one conductivity type.
Forming a well region of the opposite conductivity type in the S transistor formation region; selectively forming a silicon nitride film in the one conductivity type and the opposite conductivity type MOS transistor formation region on the substrate; Selectively forming a photoresist film on the silicon nitride film in the MOS transistor formation region, and forming the photoresist film as a mask and the silicon nitride film in the reverse conductivity type MOS transistor formation region as a mask. A first ion implantation step of implanting an impurity of one conductivity type into the substrate at an acceleration voltage, and an acceleration voltage in which the photoresist film functions as a mask and penetrates a silicon nitride film in a region for forming the opposite conductivity type MOS transistor. A second ion implantation step of implanting an impurity of one conductivity type into the substrate, and removing the photoresist film. LOC by performing thermal oxidation of both silicon nitride film as the oxidation resistant mask after
While forming an OS oxide film, the first and second ion
Forming a channel stopper layer and a channel dope layer by diffusing each impurity ion-implanted in the ion implantation step; and forming a dummy oxide film by performing a dummy oxidation after removing both silicon nitride films. Removing the dummy oxide film, performing thermal oxidation to form a gate oxide film, and then masking the LOCOS oxide film.
A third ion implantation step of implanting one conductivity type impurity from above the gate oxide film into the both MOS transistor formation regions of the substrate for adjusting a threshold voltage. A method for manufacturing a CMOS semiconductor device.
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