JP3279827B2 - Mos型半導体装置の製造方法 - Google Patents

Mos型半導体装置の製造方法

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JP3279827B2 JP18836194A JP18836194A JP3279827B2 JP 3279827 B2 JP3279827 B2 JP 3279827B2 JP 18836194 A JP18836194 A JP 18836194A JP 18836194 A JP18836194 A JP 18836194A JP 3279827 B2 JP3279827 B2 JP 3279827B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、MOS型半導体装置
の製造方法、特に高耐圧MOS型半導体装置の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】MOS型半導体装置の製造方法として
は、以下の方法がある。
【0003】先ず、N型の半導体基板表面にPウエル層
を形成し、次いで薄い酸化膜を半導体基板表面全面に形
成した後、素子形成予定領域に選択的に窒化膜を形成す
る。次に、この窒化膜の周囲にイオンを注入、拡散し、
チャンネルストッパ層を形成する。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明の製造方法によ
れば、半導体基板上の素子形成予定領域の周囲に、所定
の幅の第1の膜を形成し、一部が第1の膜に重なるよう
素子形成予定領域に第2の膜を形成した後、これら第
1、第2の膜をマスクとして不純物を注入し、その後、
第1の膜を除去した後、該半導体基板を酸化し、フィー
ルド酸化膜を形成することによってMOS素子を製造す
ることを特徴とする。
【0005】次に素子領域上に新たに酸化膜を熱酸化に
より形成し、この酸化膜上にポリシリコンのゲート電極
を形成する。このゲ−ト電極とフィールド酸化膜をマス
クに、不必要なところをレジストでおおった状態で、N
型拡散層とP型拡散層を各々イオン注入し、アニールを
行なうことでCMOSトランジスタを形成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の製
造方法で製造したMOSトランジスタでは、チャンネル
ストッパ層とNMOSトランジスタのドレインが接して
いるため、ドレイン耐圧が低くなるという問題点があっ
た。この点を以下に図4を用いて説明する。
【0007】図4は、NMOSトランジスタのドレイン
部分の拡大断面図である。図4のドレイン405に電圧
をかけた場合、チャンネルストッパ層404がない場合
は、ドレイン405から空乏層401がPウエル406
中に均等に伸びる。しかし、高濃度のドレイン405と
高濃度のチャンネルストッパ層404が接している場
合、この場所は空乏層401が十分伸びることができな
くなる為、電界集中を起こしてしまいドレイン耐圧が劣
化する。チャンネルストッパ層404の濃度を低下させ
ればこの部分のドレイン耐圧は向上するが、その際、フ
ィールド酸化膜402上に配線が形成されている場合、
この配線403に電圧をかけるとチャンネルストッパ層
404がN型に反転してしまい隣り合う素子同志のリー
ク電流を発生させ問題となる。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の製造方法によ
れば、半導体基板上の素子形成予定領域の周囲に、所定
の幅の第1の膜を形成し、素子形成予定領域に第2の膜
を形成した後、これら第1、第2の膜をマスクとして不
純物を注入し、その後、第1の膜を除去した後、該半導
体基板を酸化し、フィールド酸化膜を形成することによ
ってMOS素子を製造することを特徴とする。
【0009】
【作用】この発明の製造方法によれば、第1の膜はチャ
ンネルストッパ層と素子形成領域との間にスペースを形
成する作用をする。また、第2の膜を形成するときに合
わせずれを考慮して大きめの第2の膜を形成したとして
も第1の膜の上に被さるため、第1の膜の幅のスペース
を正確に形成することができる。
【0010】
【実施例】以下、この発明の第1の実施例を図1〜図3
を用いて説明する。いずれの図も半導体基板をMOSト
ランジスタのゲート長方向に相当する方向に沿って切っ
た概略的な断面図によって示してある。また、必要なも
のには半導体基板の上面から見た上面図を断面図の下に
付け加えた。
【0011】まず、半導体基板としての比抵抗が5〜1
0Ω・cmのN型の(100)シリコン基板101表面
に、Pウエル102をPウエル表面濃度3×1016cmー3
にて形成後、この半導体基板に対し1000℃の温度で
のウエット酸化を10分程度行いパッド酸化膜としての
シリコン酸化膜103を300Å形成する(図1
(A))。
【0012】次に、このシリコン酸化膜103全面上
に、ポリシリコン104を1000Å形成する(図1
(B))。次に、このポリシリコン104上にNMOS
及びPMOS素子形成予定領域を約2.5μmの幅で取
り囲む領域上にレジスト105を形成する(図1
(C))。
【0013】次に、レジスト105をマスクに公知の異
方性エッチングを用いてポリシリコン104をエッチン
グした後レジスト105を除去し、パターニングされた
ポリシリコン106を得る(図1(D))。このポリシ
リコンに囲まれた領域が素子形成予定領域107とな
る。また、このパターニングされたポリシリコン106
が、チャンネルストッパ層と、素子形成予定領域との間
に設けるスペースを確保するためのマスクとなる。
【0014】次に、このポリシリコン106の形成され
た半導体基板101全面上に窒化膜108を2000Å
形成する(図2(A))。
【0015】次に、公知のホトリソ・エッチング技術を
用いて、NMOS及びPMOS素子形成予定領域107
およびポリシリコン106上の一部に窒化膜109を残
す。尚、この窒化膜109は、マスクの合わせずれを考
慮し、素子形成予定領域よりも周囲を1.2μmずつ広
くし、ポリシリコン106の素子形成予定領域側の端部
にかかるように形成する(図2(B))。これにより、
窒化膜109を形成する際のマスクの合わせずれが、
1.2μm以内であれば窒化膜109が素子形成予定領
域107から外れることはない。つまり、窒化膜を形成
する際に1.2μmの合わせ余裕があるということであ
る。
【0016】次に、ポリシリコン106と窒化膜109
をマスクにして、ボロンをドーズ量を5×1013cmー2
した条件でイオン注入し、チャンネルストッパ層110
を形成する(図2(C))。
【0017】次に、公知のエッチング技術を用いて、ポ
リシリコン106のみをウエットエッチング除去する
(図2(D))。このとき窒化膜109下部の素子形成
予定領域107とチャンネルストッパ層110との間に
は、除去したポリシリコンの幅のスペースが形成されて
いる。
【0018】次に、窒化膜109をマスクとして100
0℃の温度でのウエット酸化を行いフィールド酸化膜1
11を8000Å形成する(図3(A))。ここで、フ
ィールド酸化膜111の下に、除去したポリシリコンの
スペースだけ素子領域と離れて形成されたチャンネルス
トッパ層112を得る。
【0019】次に、窒化膜109と、素子形成予定領域
107上の酸化膜をエッチング除去する(図3
(B))。
【0020】次に、新たにゲート酸化膜113を素子形
成予定領域上に700Å形成し、その後ゲート電極とな
る部分にポリシリコン114を形成する。その後、公知
のイオン注入技術を用いて、N+層115、P+層116
を順に形成する(図3(C))。
【0021】次に、図示しないPSG膜を半導体基板上
全面に5000Å形成後、公知のコンタクトホール形成
技術及び配線形成技術を用いて配線を完成させ、所望の
CMOSトランジスタを得る。
【0022】次に、この発明の第2の実施例を図5
(A)および図5(B)を用いて説明する。また、図5
(A)には、半導体基板の上面から見た図を断面図の下
に示した。図5(A)は、第1の実施例の(図1
(D))の工程に対応する工程であり、ポリシリコンを
素子形成予定領域の半分を取り囲む形に形成してある。
また、図5(B)は、第1実施例の(図3(C))に対
応する工程図であり、第2の実施例により形成されたM
OSトランジスタの構造を示している。尚、図面中の符
号は、第1の実施例と同一の構造および機能の部分には
第1の実施例と同一の符号を付してある。
【0023】第1の実施例では、素子形成予定領域の周
囲全てからチャンネルストッパ層を離した。しかし、中
でも特に耐圧が問題になるのは、ドレイン領域である。
従ってドレイン領域の周囲のみからチャンネルストッパ
層を離すだけでも同じ効果が得られる。
【0024】この場合は、第1の実施例では図1(D)
の工程でポリシリコン106を素子形成予定領域107
の周囲全てに形成したが、第2の実施例では、素子形成
予定領域501の周囲のうちのドレイン形成予定領域と
なる領域の周囲のみにポリシリコン502を形成する
(図5(A))。この後、第1の実施例の(図2
(A))〜(図3(C))と同じ工程を経てCMOSト
ランジスタを形成すると図5(B)に示すようにNMO
Sトランジスタのドレイン503およびPMOSトラン
ジスタのドレイン504のみチャンネルストッパ層50
5と離れているCMOSトランジスタを得ることができ
る。第2の実施例の製造方法で形成したCMOSトラン
ジスタでは、ソース領域の周囲にスペースを形成しない
分だけ、より小型化したCMOSトランジスタを形成で
きる。
【0025】次に、この発明の第3の実施例を図6
(A)および図6(B)を用いて説明する。図6(A)
は、第1の実施例の(図2(D))の工程に続く工程図
である。また、図6(B)は、第1の実施例の(図3
(C))に対応する工程図であり、第3の実施例により
製造されたMOSトランジスタの構造を示している。
尚、図面中の符号は、第1の実施例と同一の構造および
機能の部分には第1の実施例と同一の符号を付してあ
る。
【0026】第1の実施例では、チャンネルストッパ層
とドレイン領域との間にスペースを設けてある。このス
ペース部分はPウエル層であり、低濃度の領域である。
このために、ゲートに電圧をかけた際、この低濃度の領
域にリーク電流が流れてしまうという不良が起こること
がある。
【0027】このような場合には、第1の実施例の(図
2(D))の工程でポリシリコン106を除去した後、
窒化膜をマスクとしてPウエル層102よりは高濃度
で、チャンネルストッパ層110よりは低濃度の不純物
を、例えば、ボロンをドーズ量を7×1012cmー2とした
条件で、イオン注入することにより拡散層601を形成
する(図6(A))。
【0028】この後、第1の実施例の(図3(A))〜
(図3(C))と同じ工程を経てCMOSトランジスタ
を形成する(図6(B))。この第3の実施例により形
成したMOSトランジスタは、チャンネルストッパ層1
12とNMOSトランジスタのソース領域およびドレイ
ン領域との間にPウエル層よりは高濃度で、チャンネル
ストッパ層よりは低濃度の拡散層602を有している。
これにより、チャンネルストッパ層とドレイン領域との
間のスペースにリーク電流の発生することのないCMO
Sトランジスタを得ることができる。
【0029】
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明によるMOS素子の製造方法では、チャンネルス
トッパ層とアクティブ領域の間のスペースを形成する
際、耐圧を向上させるために必要なスペースを正確に形
成できる。このため、この発明により形成したMOSト
ランジスタは、チャンネルストッパー層とアクティブ領
域、特にドレインの部分とが離れているので、この部分
の電界集中による耐圧の低下が起こらず高耐圧、高集積
化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の製造方法の説明に供す
る工程図である。
【図2】本発明の第1の実施例の製造方法の説明に供す
る図1に続く工程図である。
【図3】本発明の第1の実施例の製造方法の説明に供す
る図2に続く工程図である。
【図4】従来技術の問題点の説明に供する図である。
【図5】本発明の第2の実施例の製造方法の説明に供す
る工程図である。
【図6】本発明の第3の実施例の製造方法の説明に供す
る工程図である。
【符号の説明】
101:Nシリコン基板 102:Pウエル 103:シリコン酸化膜 104:ポリシリコン 105:レジスト膜 106:パターニングされたポリシリコン 107:素子形成予定領域 108:窒化膜 109:パターニングされた窒化膜 110:チャンネルストッパ層 111:フィールド酸化膜 112:チャンネルストッパ層 113:ゲート酸化膜 114:ゲート電極ポリシリコン 115:ソース・ドレイン領域(NMOS用) 116:ソース・ドレイン領域(PMOS用)
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−29383(JP,A) 特開 平2−226743(JP,A) 特開 昭52−147982(JP,A) 特開 平6−53316(JP,A) 特開 昭55−22856(JP,A) 特開 昭54−115086(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/76 H01L 21/8238 H01L 27/092 H01L 29/78 H01L 21/31 - 21/316

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板表面の素子形成予定領域であ
    る第1の領域に隣接していて、かつ、少なくとも前記第
    1の領域の一部を取り囲む第2の領域上に第1の膜を形
    成後、一部が前記第1の膜に重なるように前記第1の領
    域上に第2の膜を形成する工程と、 前記第1の膜と前記第2の膜をマスクとして、前記半導
    体基板に高濃度の不純物を注入する工程と、 前記第1の膜を除去後、前記第2の膜をマスクとして、
    前記半導体基板を酸化する工程とを含むことを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板表面の素子形成予定領域であ
    る第1の領域に隣接していて、かつ、少なくとも前記第
    1の領域の一部を取り囲む第2の領域上に第1の膜を形
    成後、一部が前記第1の膜に重なるように前記第1の領
    域上に第2の膜を形成する工程と、 前記第1の膜と前記第2の膜をマスクとして、前記半導
    体基板に高濃度の不純物を注入する工程と、 前記第1の膜を除去後、前記第2の膜をマスクとして、
    前記半導体基板に低濃度の不純物を注入する工程と、 前記第2の膜をマスクとして、前記半導体基板を酸化す
    る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
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