JPH0115148B2 - - Google Patents

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JPH0115148B2
JPH0115148B2 JP56115068A JP11506881A JPH0115148B2 JP H0115148 B2 JPH0115148 B2 JP H0115148B2 JP 56115068 A JP56115068 A JP 56115068A JP 11506881 A JP11506881 A JP 11506881A JP H0115148 B2 JPH0115148 B2 JP H0115148B2
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    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は相補型絶縁ゲート電界効果半導体装置
等の半導体装置、例えばインバータ、NANDゲ
ート回路用として好適なCMOS(comple―
mentary MOS)の製造方法に関するものであ
る。
この種のCMOSを製造するには一般に、P型
ウエルを決めるSiO2マスクをフオトエツチング
によつてN型シリコン基板の表面に形成し、しか
る後に上記SiO2マスクの存在しない領域にボロ
ンを導入してP型ウエルを形成し、次いで能動領
域を決めるための窒化シリコン膜を被着した状態
で選択酸化を施すことによつて、P型ウエルの周
辺部からN型シリコンにかけて素子分離用のフイ
ールドSiO2膜を選択的に成長せしめている。し
かしながらこの方法では、上記窒化シリコン膜か
らなる耐酸化マスクをフオトエツチングで所定パ
ターンに加工する際、このフオトエツチングに使
用するフオトマスクの合せガイドして、P型ウエ
ルとN型シリコンとの境界域上にて上記SiO2
スクの形状に対応した段差を基板上に設ける必要
がある。例えば、P型ウエルの形成時にウエル上
に成長するSiO2膜と上記SiO2マスクとの境界域
に生じる基板の段差を利用して、基板表面の
SiO2をすべてエツチングで除去した後の表面酸
化で成長させたSiO2膜に基板の段差に対応した
段差を設け、この段差を合せガイドとして用いる
ことがある。或いは、P型ウエルの形成後に、上
記SiO2マスクをそのまま残して表面酸化を施す
ことによつて、この表面酸化で成長させたウエル
上のSiO2膜とSiO2マスクとの境界域に段差を設
けることも考えられる。
しかし、いずれにしても、合せガイドとしての
段差を設ける工程(即ち、上記したSiO2エツチ
ング及び表面酸化工程、或いは表面酸化工程)が
必要であるから、工数が増え、作業性の面で不利
であることが分つた。しかも、上記したような
SiO2自体の段差は、言い換えれば、P型ウエル
上のSiO2膜とN型シリコン上のSiO2膜との膜厚
差に基くものであるから、次の選択酸化時に成長
するフイールドSiO2膜のうち、耐酸化マスクの
周辺下に食込むバードビーク部分の食込み量がP
型ウエル上とN型シリコン上とで異なることにな
る。このために、食込み量の大きい側では、それ
だけ能動領域の実効面積が狭くなるから、予めそ
の食込み量を見越して耐酸化マスクパターンを広
めにしておく必要があり、集積度を高める上で限
界があることも分つた。
従つて、本発明の目的は、特に、Pチヤネル及
びNチヤネルの各IGFET(Insulated Gate Field
Effect Transistor)の能動領域を決めるマスク
パターンを形成する際に上記した如き段差を何ら
用いず、作業性容易にして高集積化を実現できる
方法を提供することにある。
この目的を達成するために、本発明によれば、
能動領域を決める耐酸化マスクを形成した後に、
この耐酸化マスクをウエル形成時の合せガイドと
して用い、かつウエル用の不純物の導入は耐酸化
マスクを通して行なうようにしている。
以下、本発明を図面に例示した実施例について
詳細に説明する。
まず第1図のように、N-型シリコン基板1の
一主面を酸化性雰囲気中で熱処理して薄いSiO2
膜2を均一な厚みに形成し、更にこのSiO2膜2
上に化学的気相成長技術(CVD)によつて窒化
シリコン膜3を析出させる。
次いで第2図のように、常法に従つてフオトレ
ジスト4を所定パターンに被着し、これをマスク
として下地の窒化シリンコン膜3をエツチング
し、後述のCMOSを構成する各MISFET(Metal
Insulator Semiconductor Field Effect
Transistor)の各能動領域を決める耐酸化マスク
形状にパターニングする。従つて、この耐酸化マ
スク3の除去部分5の直下領域は両MISFETを
分離するためのフイールドSiO2膜を形成すべき
領域となる。
次いで第3図のように、フオトレジスト4をエ
ツチングで除去した後にボロンのイオンビーム6
を全面に照射する。この際、イオンの打込みエネ
ルギーを選択することによつて、イオンビーム6
はSiO2膜2のみならず、窒化シリコン膜3をも
透過させ、基板1の表面領域全体にボロン打込み
領域7を例えば4×1012cm-2のドーズ量で一様に
形成する。
次いで第4図のように、常法に従つて、耐酸化
マスク3の開口5の一部を覆う如くにフオトレジ
スト8を一方の耐酸化マスク3上にかけて被着す
る。このフオトレジスト8のパターンは、後記の
N型ウエル及びP型ウエルを決めるものである
が、既に存在している耐酸化マスク3を基準(マ
スク合せガイド)としてフオトマスクを設け、フ
オトエツチングでパターニングされたものである
ことに着目すべきである。
次いで第5図のように、フオトレジスト8をマ
スクとしてリンのイオンビーム9を全面に照射す
る。このイオンビームのエネルギーは、リンイオ
ンがフオトレジスト8は透過しないがSiO2膜2
及び耐酸化マスク3を透過するように選択され
る。これによつて、フオトレジスト8で覆われて
いない領域にあるSiO2膜2及び耐酸化マスク3
の直下にリンを打込み、ドーズ量8×1012cm-2
リン打込み領域10を形成する。このリン打込み
量は上記のボロン打込み領域7より過剰で倍程度
であるから、ボロン打込み領域7のボロン濃度が
相殺(コンペンセイシヨン)されてN型化し、リ
ン打込み領域10のリン濃度は相対的に4×1012
cm-2程度となつている。
次いで第6図のように、フオトレジスト8をエ
ツチングで除去した後に熱処理を行なうことによ
つて、ボロン打込み領域7及びリン打込み領域1
0の各不純物をドライブ拡散せしめ、P型ウエル
11及びN型ウエル12を互いに隣接させて形成
する。
次いで第7図のように、酸化性雰囲気中で熱処
理を行なうことによつて、耐酸化マスク3の存在
しない領域に素子分離用のフイールドSiO2膜1
5を選択的に成長させる。この選択酸化時には、
各ウエル11及び12上のSiO2膜2の膜厚は均
一(第1図参照)となつているから、耐酸化マス
ク3下へのフイールドSiO2膜15のバードビー
ク部分15aの食込み量は両ウエル11及び12
上において互いに等しくなつている。
次いで耐酸化マスク3及び下地のSiO2膜2を
エツチングで順次除去した後、第8図のように、
酸化性雰囲気中での熱酸化でゲート酸化膜18を
各素子領域に形成し、更にCVDで全面にポリシ
リコンを成長させ、公知のリン処理後にフオトエ
ツチングでパターニングしてゲート電極形状のポ
リシリコン膜19及び20を夫々形成する。
次いで第9図のように、酸化性雰囲気中での熱
酸化で各ポリシリコン膜19及び20の表面に薄
いSiO2膜21及び22を形成した後、N型ウエ
ル12の領域上にフオトレジスト23を被着し、
全面にリン又は砒素のイオンビーム24を照射す
る。これによつて、フオトレジスト23、フイー
ルドSiO2膜15及びポリシリコン膜19を夫々
マスクとして、ゲート酸化膜18を通してイオン
を打込み、アニールを経てソース又はドレイン領
域となるN+型半導体領域25及び26をセルフ
アラインで(自己整合的に)夫々形成する。
次いで今度はP型ウエル11の領域上をフオト
レジスト(図示せず)で覆つてボロンイオンを照
射することにより、第10図のように、N型ウエ
ル12内にソース又はドレイン領域となるP+
半導体領域27及び28をやはりセルフアライン
で夫々形成する。そして、CVDによつて全面に
リンシリケートガラス膜29を析出させた後、公
知のフオトエツチングを施して各コンタクトホー
ル30,31,32,33を夫々形成する。
次いで第11図のように、例えば真空蒸着技術
でアルミニウムを全面に付着させ、公知のフオト
エツチングによつてパターニングして各アルミニ
ウム配線34,35,36を夫々形成する。これ
によつて、P型ウエル11側のNチヤネル
MISFETとN型ウエル12側のPチヤネル
MISFETとを各アルミニウム配線で相互に接続
し、ポリシリコンゲート電極19及び20に共通
の入力を与え、各拡散領域26及び27から共通
の出力を取出すようにしたCMOSインバータ、
NANDゲート等を作成する。
以上説明した本実施例の方法によれば、各
MISFETの能動領域を決める耐酸化マスク自体
を基準としてウエル形成用のフオトレジスト8を
パターニングし(第4図)、しかも特にN型ウエ
ル用のリン打込みを耐酸化マスク3を通して行な
つている(第5図)ので、上記能動領域を形成す
るのに既述した如き段差をマスク合せガイドとし
て何ら用いることを要せず、従つてそうした段差
のためのSiO2のエツチングや表面酸化は不要で
あり、工数を削減して作業性を向上させることが
できる。この場合、各ウエル11及び12は、ボ
ロンの全面打込み(第3図)後のフオトレジスト
パターン8をマスクとしたリン打込み(第5図)
によつて夫々規定されるから、常に所定位置にウ
エル領域をセルフアラインで形成できる。
また、選択酸化工程(第7図)において、耐酸
化マスク3下のSiO2膜2は第1図の工程で均一
厚さに形成した表面酸化膜からなつているので、
フイールド部に成長したSiO2膜15のバードビ
ーク部分15aの食込み量はPチヤネル及びNチ
ヤネルの両FETにおいて等しくなり、従つて、
両FETにおいて耐酸化マスク3の寸法に対応し
た各能動領域が互いにほぼ等しい面積で形成され
るから、既述したSiO2の段差を形成した方法に
比べて耐酸化マスクの面積を縮小でき、その分各
能動領域間の間隔をより小さくして高集積度の
MOSICを作成できる。
更に、まず全面にボロンを打込んだ(第3図)
後にN型ウエル用のフオトレジスト8を設け(第
4図)、これをマスクとして耐酸化マスク3をも
透過するようにリンを打込んでいる(第5図)の
で、N型ウエルを決めるためのマスク8のみを設
ければ、各ウエル12及び11をセルフアライン
で形成できる。
以上、本発明を例示したが、上述の実施例は本
発明の技術的思想に基いて更に変形が可能であ
る。例えば、第3図のボロン打込みを第1図の
SiO2膜2の形成直後に行なつてもよい。また、
第3図の工程でリンを全面に打込み、第4図のフ
オトレジスト8をN型ウエルの領域上に設けて第
5図の工程で耐酸化マスク3をも通してボロンを
打込むようにしてもよい。また、上述の各半導体
領域の導電型を逆導電型に変換することができ
る。なお、本発明は上述のCMOSICに限らず、
フイールド酸化膜で素子分離され、しかも素子領
域にウエルを有する種々のデバイスに適用可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第11図は、本発明の実施例による
CMOSの製造方法を工程順に示す各断面図であ
る。 なお、図面に用いられている符号において、2
はSiO2膜、3は耐酸化マスク、4及び8はフオ
トレジスト、7はボロン打込み領域、10はリン
打込み領域、11はP型ウエル、12はN型ウエ
ル、15はフイールドSiO2膜、19及び20は
ポリシリコンゲート電極、25〜28はソース又
はドレイン領域である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板の主表面部に形成されたウエル領
    域の主表面部に能動素子を有し、この能動素子の
    周囲であつて前記ウエル領域の主表面上に素子分
    離用フイールド絶縁膜を有する半導体装置の製造
    方法において、第1導電型の第1ウエル領域の形
    成領域の能動素子形成領域、第2導電型の第2ウ
    エル領域の形成領域の能動素子形成領域の夫々で
    ある半導体基板の主表面上に耐酸化マスクを形成
    する工程と、この耐酸化マスクを通して、若しく
    は前記耐酸化マスクの形成前に、半導体基板の主
    表面部の全面に第1導電型の不純物を導入し、一
    方、前記第2ウエル領域の形成領域である前記半
    導体基板の主表面部に前記耐酸化マスクを通して
    第2導電型の不純物を導入することによつて、前
    記第2導電型不純物が導入されない領域でかつ前
    記第1導電型の不純物が導入された領域に第1ウ
    エル領域を形成し、一方、前記第1及び第2導電
    型の不純物が導入される領域に第2ウエル領域を
    形成する工程と、前記耐酸化マスクを用いて熱酸
    化処理を施し、前記第1、第2ウエル領域の能動
    素子形成領域以外の主表面上に素子分離用フイー
    ルド絶縁膜を形成する工程とを備えたことを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
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JPS57107066A (en) * 1980-12-25 1982-07-03 Toshiba Corp Complementary semiconductor device and manufacture thereof

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