JP3850965B2 - 半導体装置のウェル形成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の基板にウェルを形成させる方法に係り、特に工程を単純化し、セルと周辺部との段差を小さくすることができる半導体装置のウェル形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の動作特性を向上させるために、半導体基板に素子を直接に形成せず、基板内に基板と反対導電型の不純物イオンを注入してウェルを形成した後に素子を形成するのが一般的になっている。このようなウェルは、その形成方法に基づいて様々な種類に分けられる。まず、素子隔離工程を行うのに先立って基板の全面又は部分的にイオン注入及び拡散工程を行って単一ウェル又はツインウェル又はトリプルウェルを形成する拡散ウェルがあり、素子隔離工程を施した後にイオン注入エネルギーの大きさを調節してそれぞれ異なる導電型のウェルを形成するリトログレードウェルがあり、またBILLI(Buried Implanted Layer for Lateral Isolation)構造のリトログレードウェルがある。
【0003】
上記拡散ウェル中、単一ウェルやツインウェルは不純物イオンを注入後所望の深さまで拡散によって形成する。しかし、このような拡散は方向に無関係にいずれの方向にも進むため、ウェルの形状を調節するのが難しく、且つ工程マージンも少ない。そのため、最近では、単一ウェルやツインウェルよりはトリプルウェルを形成して使用することが多くなっている。しかし、トリプルウェルを形成するためには、工程が複雑であって生産性が低下するという短所がある。したがって、現在、工程を単純化して生産性を高めうるトリプルウェル工程に対する研究が行われている。
【0004】
以下、図1、2に基づいて従来の半導体装置のウェル形成方法を説明する。
まず、図1aに示すように、半導体基板1にCVD法で第1酸化膜2と第1窒化膜3を堆積する。
図1bに示すように、半導体基板1に感光膜4を塗布した後、露光及び現像工程で所定領域、すなわちセル領域を選択的に除去する。その感光膜4をマスクに用いて感光膜を除去した部分の第1窒化膜3を除去する。そして、Pイオンを500KeVの高エネルギーで注入して半導体基板1の所定の深さの位置にNシールド領域5を形成する。この感光膜4は、高エネルギーのPイオンが半導体基板1に注入されるのを防止できるように、4μm程度の厚さに塗布する。
【0005】
感光膜4を除去し、図1cに示すように、半導体基板1に熱工程で第2酸化膜6を形成する。この第2酸化膜6はセル領域と周辺領域とを区分するためのアラインキーとして使われる。
第1窒化膜3、第1酸化膜2、第2酸化膜6を除去した後、図1dに示すように、半導体基板1にCVD法で第3酸化膜7と第2窒化膜8を堆積する。第2酸化膜6は厚く形成されているので、それが除去された半導体基板1の部分には段差が発生する。すなわち、セル領域と周辺領域との境になる箇所に段差が形成される。
【0006】
図2eに示すように、半導体基板1に感光膜9を塗布した後、露光及び現像工程でセル領域ではNシールド領域5の先端部付近にそのNシールド領域の上側に重なるように、また周辺領域ではNシールド領域の先端から離れた箇所、すなわちNウェルを形成するための領域を選択的に除去してパターニングする。そのパターニングされた感光膜9をマスクに用いて露出された部分の第2窒化膜8と第3酸化膜7を除去する。この後、この部分に低エネルギーにてPイオンを注入して第1Nウェル10aと第2Nウェル10bを形成する。ここで、第1、第2Nウェル10a、10bは前記Nシールド領域5より浅い深さとなるように形成する。第1Nウェル10aはNシール領域5の上側にオーバラップするように形成され、第2Nウェル10bはNシールド領域の形成されていない周辺領域に形成する。
【0007】
図2fに示すように、同じ感光膜9をマスクに用いて、半導体基板1の表面が露出した部分に第4酸化膜11を厚く形成する。そして、第2窒化膜8と感光膜9を除去した後、P型のボロンを含有したBまたはBF2 イオンを注入して、セルフアライン工程で厚く第4酸化膜が形成された部分以外の箇所に第1Pウェル12aと第2Pウェル12bを形成する。このとき、第1、第2Pウェル12a、12bは、前記第1、第2Nウェル10a、10bと同じ深さを有するように形成する。従って、図示のように、基板の表面部近くに第1Pウェル12a、第1Nウェル10a、第2Pウェル12b、第2Nウェル10bが並んだ状態に形成される。その際、第1Pウェル12aと第1Nウェル10aはNシールド領域5の上側にあり、第2Pウェル12bと第2Nウェル10bとはNシールド領域外、すなわち周辺領域に形成される。
【0008】
図2gに示すように、第4酸化膜11を除去し、全てのウェルをドライブインで拡散させる。それによって、第1Pウェル12aはNシールド領域5まで拡散され、第1Nウェル10aはNシールド領域5まで拡散されて一体化する。また、第2Nウェル10bは第1Nウェル10aと同じ深さに拡散される。そして、第2Pウェル12bは第1Nウェル10aと第2Nウェル10bとの間に同じ深さに拡散されて形成される。このように形成することにより、セル領域の第1Pウェル12aと周辺領域の第2Pウェル12bとが隔離される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように製造された従来の半導体装置のウェル形成方法においては、以下の問題点があった。
第1に、CVD法で様々な物質を何度も積層させる必要があるので、工程が複雑になって生産性が低下する。
第2に、CVD法でセル領域と周辺領域とを区分するとき、セル領域の第1Nウェルと周辺領域の第2Pウェルとの間に段差が生じるようになる。
【0010】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、工程を単純化し、セル領域と周辺領域との間の段差を小さくすることができる半導体装置のウェル形成方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の半導体装置のウェル形成方法は、半導体基板に複数のフィールド絶縁膜を形成する工程と、半導体基板の所定の深さの位置に第1導電型の第1不純物領域を形成する工程と、半導体基板の各フィールド絶縁膜の間の表面部に第2導電型の第1不純物領域を形成する工程と、第1導電型の第1不純物領域の内の隣接するある2つのフィールド絶縁膜の間にある部分に第2導電型の第2不純物領域を形成する工程と、第2導電型の第1不純物領域の内の前記第2導電型の第2不純物領域を形成させたフィールド絶縁膜の間の両側のフィールド絶縁膜の間の部分に第1導電型の第2不純物領域を形成する工程と、各不純物領域をドライブインで拡散して、第1導電型のシールド領域、その上側に形成させた第2導電型の第1ウェル、前記第1導電型のシールド領域とその上の第2導電型の第1ウェルとの積層体に隣接した第1導電型の第1ウェル、さらにその隣の第2導電型の第2ウェル、及びさらにその隣の第1導電型の第2ウェルを形成する工程とを備える
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき半導体装置のウェル形成方法を実施形態をもとに説明する。
図3〜図4は、本実施形態のウェル形成方法を示す工程断面図である。
本ウェル形成方法は、図3aに示すように、半導体基板31に複数のフィールド酸化膜32をある間隔を置いて形成する。
半導体基板31にバッファ酸化膜33を堆積した後、図3bに示すように、マスクを使用せず、500KeVの高エネルギーで半導体基板31内の所定の深さの位置にNシールド領域34を形成する。
【0013】
図3cに示すように、マスクを使用せず、半導体基板31に低エネルギーにてBまたはBF2 を注入して第1Pウェル35を形成する。この第1Pウェル35は低エネルギーで注入されるので、半導体基板の表面部にとどまり、その底部はフィールド酸化膜32のほぼ底の位置にある。
半導体基板31に感光膜36を塗布して露光及び現像工程で、図4dに示すように、選択的に所定の領域をパターニングする。この所定の領域は周辺領域の一部であるフィールド酸化膜の間の位置である。そして、パターニングされた感光膜36をマスクに用いて、その所定の領域に高エネルギーでBまたはBF2 をNシールド領域34にまでカウンタ注入して、Nシールド領域を切断するように第2Pウェル37を形成する。この第2Pウェル37は高濃度で注入する。その後、感光膜36を除去する。
【0014】
図4eに示すように、半導体基板31に新たに感光膜38を塗布した後、露光及び現像工程で第2Pウェル37を形成させたフィールド酸化膜の間の両隣のフィールド酸化膜の間の半導体基板31が露出されるように選択的に感光膜38をパターニングする。そのパターニングされた感光膜38をマスクに用いて、第1Pウェル35が形成されている部分にN型不純物カウンタイオン注入して第1Nウェル39aと第2Nウェル39bを形成する。
【0015】
図4fに示すように、全てのウェルをドライブイン工程で拡散させる。このよ拡散工程により、半導体基板31内に所定の深さに形成されているNシールド領域34の上に第1Pウェル35が形成され、第1Pウェル35とNシールド34の積層体の一側面に第1Nウェル39aが形成され、その隣に第2Pウェル37が、さらにその隣に第2Nウェル39bが形成される。これにより、セル領域に形成される第1Pウェル35と、周辺領域に形成される第2Pウェル37とを隔離させるためのトリプルウェルが形成される。これにより、本発明の半導体装置のウェル形成工程を完了する。
【0016】
【発明の効果】
上述したように、本発明の半導体装置のウェル形成方法は、CVD法を一切使用しないので、工程時間が短縮できて生産性を向上させることができる。
また、基板表面にフィールド酸化膜を形成させる以外、表面を加工することがないので、セル領域と周辺領域との間に段差が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 半導体装置の従来のウェル形成方法を示す工程断面図。
【図2】 半導体装置の従来のウェル形成方法を示す工程断面図。
【図3】 本発明実施形態のウェル形成方法を示す工程断面図。
【図4】 本発明実施形態のウェル形成方法を示す工程断面図。
【符号の説明】
31 半導体基板
32 フィールド酸化膜
33 バッファ酸化膜
34 Nシールド領域
35 第1Pウェル
36、38 感光膜
37 第2Pウェル
39a 第1Nウェル
39b 第2Nウェル
Claims (5)
- 半導体基板に複数のフィールド絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体基板にマスクを使用せず、第1エネルギで第1導電型の第1不純物領域を形成する工程と、
前記フィールド絶縁膜の間の前記半導体基板にマスクを使用せず、前記第1エネルギより低い第2エネルギで第2導電型の第1不純物領域を形成する工程と、
第1マスクパタンーを利用したイオン注入工程で、前記第1導電型の前記第1不純物領域の一部分を、第2導電型の第2不純物領域に形成する工程と、
第2マスクパタンーを利用したイオン注入工程で、前記第2導電型の第2不純物領域と隣り合う前記第2導電型の前記第1不純物領域の一部分を第1導電型の第2不純物領域に形成する工程と、
前記第1導電型の第1不純物領域と前記第1導電型の第2不純物領域を各々連結し、前記第1導電型の第1及び第2ウェルを各々形成し、前記第1導電型の第1不純物領域上部の前記第2導電型の前記第1不純物領域に、第2導電型の第1ウェルを形成し、前記第2導電型の第1不純物領域と前記第2導電型の第2不純物領域を連結して第2導電型の第2ウェルを形成するために前記不純物領域を拡散させるドライブイン工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置のウェル形成方法。 - 前記第1導電型の第1不純物領域は高エネルギーにてマスクを使用せずリンをイオン注入して形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置のウェル形成方法。
- 前記第2導電型の第1不純物領域はマスクを使用せず低エネルギーにてボロンイオンを含有したイオン注入して形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置のウェル形成方法。
- 前記第2導電型の第2不純物領域は高エネルギーにて前記第1導電型の第1不純物領域より高い濃度のイオンを注入して形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置のウェル形成方法。
- 前記第1導電型の第2不純物領域は低エネルギーにて前記第2導電型の第1不純物領域より高濃度のリンをイオン注入して形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置のウェル形成方法。
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