JPH0223651A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0223651A JPH0223651A JP63173184A JP17318488A JPH0223651A JP H0223651 A JPH0223651 A JP H0223651A JP 63173184 A JP63173184 A JP 63173184A JP 17318488 A JP17318488 A JP 17318488A JP H0223651 A JPH0223651 A JP H0223651A
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Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の概要〕
相補型MISプロセスによる半導体装置の製造方法に関
し、 工程を増やさずに2種類の閾値のNチャネルトランジス
タを形成可能にすることを目的とし、2種類の閾値のN
チャネルMISトランジスタを有するCMIS半導体装
置の製造方法において、高い閾値のNチャネルMISト
ランジスタに対しては、低い閾値のNチャネルMISト
ランジスタに対するP型不純物を用いた閾値調整用不純
物注入と、PチャネルMISトランジスタに対するP型
不純物を用いた閾値調整用不純物注入の両方を行なうよ
う構成する。
し、 工程を増やさずに2種類の閾値のNチャネルトランジス
タを形成可能にすることを目的とし、2種類の閾値のN
チャネルMISトランジスタを有するCMIS半導体装
置の製造方法において、高い閾値のNチャネルMISト
ランジスタに対しては、低い閾値のNチャネルMISト
ランジスタに対するP型不純物を用いた閾値調整用不純
物注入と、PチャネルMISトランジスタに対するP型
不純物を用いた閾値調整用不純物注入の両方を行なうよ
う構成する。
本発明は、相補型Misプロセスによる半導体装置の製
造方法に関する。
造方法に関する。
近年の半導体産業の発展にともない、実にさまざまな半
導体装置が広範囲に利用されており、そのうちの一部は
高度な性能を要求される。そのような場合、Nチャネル
MISトランジスタの閾値が2種類あると設計の自由度
が増え、高機能の半導体装置を実現しやすくなることが
ある。それは、−船釣に閾値の低いMI、Sトランジス
タを使用すると回路が高速動作し、閾値の高いMISト
ランジスタを使用すると内部雑音に対して強くなり、従
ってこれらのMISトランジスタを使い分けると、雑音
に強い高速回路が実現できるためである。
導体装置が広範囲に利用されており、そのうちの一部は
高度な性能を要求される。そのような場合、Nチャネル
MISトランジスタの閾値が2種類あると設計の自由度
が増え、高機能の半導体装置を実現しやすくなることが
ある。それは、−船釣に閾値の低いMI、Sトランジス
タを使用すると回路が高速動作し、閾値の高いMISト
ランジスタを使用すると内部雑音に対して強くなり、従
ってこれらのMISトランジスタを使い分けると、雑音
に強い高速回路が実現できるためである。
〔従来の技術]
MISトランジスタの閾値は、通常11 (IonI
mplantation: イオン注入)によって制御
される。
mplantation: イオン注入)によって制御
される。
MISトランジスタができるまでのプロセスを第4図で
説明すると、(1)はP型シリコン基板10にNウェル
11が形成され、表面に保護用の酸化膜(SiO□)2
1が被着している状態を示す。この酸化膜21上に窒化
膜(Si3N4) 22を全面に成長させ、同図(2)
の状態にする。次は同図(3)に示すようにフォトレジ
スト23を塗布し、図示しないマスクを通して露光し、
次いで現像して同図(4)に示すように、トランジスタ
となる領域のみにレジストが残るようにする。次はこの
パターニングしたレジスト23をマスクに窒化膜22を
エツチングし、レジストを剥離して同図(5)の状態に
する。
説明すると、(1)はP型シリコン基板10にNウェル
11が形成され、表面に保護用の酸化膜(SiO□)2
1が被着している状態を示す。この酸化膜21上に窒化
膜(Si3N4) 22を全面に成長させ、同図(2)
の状態にする。次は同図(3)に示すようにフォトレジ
スト23を塗布し、図示しないマスクを通して露光し、
次いで現像して同図(4)に示すように、トランジスタ
となる領域のみにレジストが残るようにする。次はこの
パターニングしたレジスト23をマスクに窒化膜22を
エツチングし、レジストを剥離して同図(5)の状態に
する。
次は、パターニングした窒化膜22をマスクに熱酸化し
、第4図(6)の如(SiOzを厚く成長させ(フィー
ルド酸化膜24を作り)、窒化膜22を除去する。次は
、SiO□をエツチングし、同図(力のように、トラン
ジスタ形成領域では基板表面を露出させる。次いで再度
熱酸化し、同図(8)のように露出部を酸化膜25で覆
う。その後、同図(9)の如く、フォトレジスト26を
塗布し、図示しないマスクを通して露光し、現像して、
該レジストをNチャネルトランジスタ形成部で開口し、
然るのちNチャネルトランジスタの閾値調整用のIIを
行なう。その後レジスト26は剥離する。P基板10の
不純物濃度は低いので、上記工程(9)におけるIIは
P型不純物、一般にはボロン(B)を用いて行なう。1
2はこのP型不純物をイオン注入された領域を示す。次
は同図(10)に示すように、再びフォトレジスト27
を塗布し、パターニングし、Pチャネルトランジスタの
閾値調整用のIIを行なう。このイオン注入する不純物
もP型不純物−般にはボロンであり、13はこのボロン
をIIされた領域を示す。II後、レジスト27は剥離
する。
、第4図(6)の如(SiOzを厚く成長させ(フィー
ルド酸化膜24を作り)、窒化膜22を除去する。次は
、SiO□をエツチングし、同図(力のように、トラン
ジスタ形成領域では基板表面を露出させる。次いで再度
熱酸化し、同図(8)のように露出部を酸化膜25で覆
う。その後、同図(9)の如く、フォトレジスト26を
塗布し、図示しないマスクを通して露光し、現像して、
該レジストをNチャネルトランジスタ形成部で開口し、
然るのちNチャネルトランジスタの閾値調整用のIIを
行なう。その後レジスト26は剥離する。P基板10の
不純物濃度は低いので、上記工程(9)におけるIIは
P型不純物、一般にはボロン(B)を用いて行なう。1
2はこのP型不純物をイオン注入された領域を示す。次
は同図(10)に示すように、再びフォトレジスト27
を塗布し、パターニングし、Pチャネルトランジスタの
閾値調整用のIIを行なう。このイオン注入する不純物
もP型不純物−般にはボロンであり、13はこのボロン
をIIされた領域を示す。II後、レジスト27は剥離
する。
次は第4図(11)に示すように、多結晶シリコン28
を全面に成長させ、フォトレジスト29を塗布し、パタ
ーニングする。このパターニングしたフォトレジスト2
9をマスクに多結晶シリコン28をエツチングし、同図
02)に示すようにP、Nチャネルトランジスタのゲー
ト28a、28bを作る。
を全面に成長させ、フォトレジスト29を塗布し、パタ
ーニングする。このパターニングしたフォトレジスト2
9をマスクに多結晶シリコン28をエツチングし、同図
02)に示すようにP、Nチャネルトランジスタのゲー
ト28a、28bを作る。
エツチング後レジスト29は剥離する。次に同図03)
に示すようにフォトレジスト3oを塗布し、パターニン
グし、Nチャネルトランジスタのソース、ドレイン領域
形成用のIIを行なう。このイオン注入に使用するN型
不純物はリン(P)またはヒ素(As)である。14は
このIIで形成されたN゛ソースドレイン領域を示す。
に示すようにフォトレジスト3oを塗布し、パターニン
グし、Nチャネルトランジスタのソース、ドレイン領域
形成用のIIを行なう。このイオン注入に使用するN型
不純物はリン(P)またはヒ素(As)である。14は
このIIで形成されたN゛ソースドレイン領域を示す。
II後、レジスト30を剥離する。次は同図θaに示す
ようにフォトレジスト31を塗布し、パターニングし、
Pチャネルトランジスタのソース、ドレイン領域形成用
のIIを行なう。使用するP型不純物はボロン(B)で
ある。15はこのIIで形成されたP゛ソースドレイン
領域を示す。フォトレジスト31を剥離すると同図05
)の状態になり、基板1oに閾値が例えば+0.6■の
Nチャネルトランジスタ14.28aが形成され、そし
て基板1oのNウェル11に閾値が例えば−1,0Vの
Pチャネルトランジスタ15,28bが形成される。
ようにフォトレジスト31を塗布し、パターニングし、
Pチャネルトランジスタのソース、ドレイン領域形成用
のIIを行なう。使用するP型不純物はボロン(B)で
ある。15はこのIIで形成されたP゛ソースドレイン
領域を示す。フォトレジスト31を剥離すると同図05
)の状態になり、基板1oに閾値が例えば+0.6■の
Nチャネルトランジスタ14.28aが形成され、そし
て基板1oのNウェル11に閾値が例えば−1,0Vの
Pチャネルトランジスタ15,28bが形成される。
この工程では、Nチャネルトランジスタ1428aを閾
値の異なる2種類にしようとすると、Nチャネルトラン
ジスタの閾値調整用イオン注入工程(9)を、マスクを
変えて2回行なう必要がある。
値の異なる2種類にしようとすると、Nチャネルトラン
ジスタの閾値調整用イオン注入工程(9)を、マスクを
変えて2回行なう必要がある。
従ってマスクが1枚増え、製造工程数が増え、ひいては
コストア・ンブになる。
コストア・ンブになる。
本発明ばか預る点を改善し、工程を増やさずに2種類の
閾値のNチャネルトランジスタを形成可能にすることを
目的とするものである。
閾値のNチャネルトランジスタを形成可能にすることを
目的とするものである。
第1図に示すように本発明では、2種類の閾値のNチャ
ネルMisトランジスタT2a T2bを形成する場
合、高い閾値のNチャネルMISトランジスタT2bに
対してはその閾値調整用不純物注入を、低い閾値のNチ
ャネルMISトランジスタT2aの閾値調整用不純物注
入と同時に、またPチャネルMisトランジスタT1の
閾値制御用不純物注入と同時に、従って計2度行なう。
ネルMisトランジスタT2a T2bを形成する場
合、高い閾値のNチャネルMISトランジスタT2bに
対してはその閾値調整用不純物注入を、低い閾値のNチ
ャネルMISトランジスタT2aの閾値調整用不純物注
入と同時に、またPチャネルMisトランジスタT1の
閾値制御用不純物注入と同時に、従って計2度行なう。
第1図(a)が前者、同図(b)が後者で、(a)では
T2bはT2aと共にIIされ、(ロ)ではT2bはT
1と共にIIされる(IIのマスクをそのようにパター
ニングする)。
T2bはT2aと共にIIされ、(ロ)ではT2bはT
1と共にIIされる(IIのマスクをそのようにパター
ニングする)。
全図を通してそうであるが、この第1図でも他の図と同
じ部分には同じ符号が付してあり、10はP型基板、1
1はN型ウェル、24はフィールド酸化膜、26.27
はフォトレジスト、12a。
じ部分には同じ符号が付してあり、10はP型基板、1
1はN型ウェル、24はフィールド酸化膜、26.27
はフォトレジスト、12a。
12b、13は不純物を注入した領域である。
〔作用]
この方法によれば、トランジスタT2bに対しては、同
じ型、本例ではP型の不純物の注入が2度行なわれるの
で、不純物濃度は1回目と2回目の和になり、1回目だ
けのトランジスタT2aに比べて閾値が高(なる。しか
も工程数は従来と(単一閾値のNチャネルトランジスタ
のCMOSプロセスと)変らない。
じ型、本例ではP型の不純物の注入が2度行なわれるの
で、不純物濃度は1回目と2回目の和になり、1回目だ
けのトランジスタT2aに比べて閾値が高(なる。しか
も工程数は従来と(単一閾値のNチャネルトランジスタ
のCMOSプロセスと)変らない。
第2図に本発明の実施例を示す。Pチャネルトランジス
タの閾値調整用IIのマスクパターンを除いては、第4
図と変らない。以下工程を列挙するが、■、■、・・・
・・・は第2図の(1)、 (2)、・・・・・・に対
応している。
タの閾値調整用IIのマスクパターンを除いては、第4
図と変らない。以下工程を列挙するが、■、■、・・・
・・・は第2図の(1)、 (2)、・・・・・・に対
応している。
■P型シリコン基板10に保護用の酸化膜(Si02)
21が乗っており、Nウェル11が形成されている。
21が乗っており、Nウェル11が形成されている。
■窒化シリコン(Si3N4) 22を全面に成長させ
る。
る。
■フォトレジスト23を塗布する。
■マスクによりトランジスタとなる領域のみレジスト2
3が残るように露光し、現像する。
3が残るように露光し、現像する。
■窒化シリコン22をエツチングし、レジスト23を剥
離する。
離する。
■−T−酸化シリコン24を厚く成長させ、その後窒化
シリコン22を除去する。
シリコン22を除去する。
■二酸化シリコン21をエツチングし、−度シリコン基
板10を露出させる。
板10を露出させる。
■再度酸化し、二酸化シリコン25を成長させる。
■フォトレジスト26を塗布し、マスクにより必要な領
域のみ開口し、IIを行う。その後レジスト26を剥離
する(NチャネルII)。
域のみ開口し、IIを行う。その後レジスト26を剥離
する(NチャネルII)。
[相]フォトレジスト27を塗布し、マスクにより必要
な領域のみ開口し、IIを行う。その後レジスト27を
剥離する(PチャネルII)。この工程■[相]が第1
図(a)(b)に相当し、これでトランジスタT2bの
閾値がT2aのそれより高くなる。第4図のと比べて変
っているのはフォトレジスト27のパターンであり、第
4図ではレジスト27は全てのNチャネルトランジスタ
を覆うが、第2図のレジスト27は閾値の高いNチャネ
ルトランジスタは覆わない。
な領域のみ開口し、IIを行う。その後レジスト27を
剥離する(PチャネルII)。この工程■[相]が第1
図(a)(b)に相当し、これでトランジスタT2bの
閾値がT2aのそれより高くなる。第4図のと比べて変
っているのはフォトレジスト27のパターンであり、第
4図ではレジスト27は全てのNチャネルトランジスタ
を覆うが、第2図のレジスト27は閾値の高いNチャネ
ルトランジスタは覆わない。
■ポリシリコン28を全面に成長させ、フォトレジスト
29を塗布し、ゲートとなる部分のみレジストが残るよ
うにマスクにより露光し、現像する。
29を塗布し、ゲートとなる部分のみレジストが残るよ
うにマスクにより露光し、現像する。
■ポリシリコン28をエツチングし、レジスト29を剥
離する。
離する。
■フォトレジスト30を塗布し、マスクにより必要な領
域のみ開口し、IIを行う。その後レジスト30を剥離
する(Nチャネル5DII)。
域のみ開口し、IIを行う。その後レジスト30を剥離
する(Nチャネル5DII)。
[相]フォトレジスト31を塗布し、マスクにより必要
な領域のみ開口し、IIを行う。その後レジスト31を
剥離する(Pチャネル5011)。
な領域のみ開口し、IIを行う。その後レジスト31を
剥離する(Pチャネル5011)。
[相]トランジスタの完成。たとえば低い閾値のNチャ
ネルMISトランジスタT2aの閾値が0.6■、Pチ
ャネルMISトランジスタT1の閾値が1、Vになるよ
うなIIを行うと、高い閾値のNチャネルMISトラン
ジスタT2bの閾値は1.0■程度になる。
ネルMISトランジスタT2aの閾値が0.6■、Pチ
ャネルMISトランジスタT1の閾値が1、Vになるよ
うなIIを行うと、高い閾値のNチャネルMISトラン
ジスタT2bの閾値は1.0■程度になる。
CMO5集積回路の入力バッファには、Pチャネルトラ
ンジスタTIとNチャネルトランジスタ下2を直列にし
た第3図(a)の如< CMOSインバータが使用され
ることが多い。このインバータの閾値は同図(b)に示
すように電源Vccの電圧で変る。しかしCMO5IC
ではTTLとの整合上などから入力VinのLレベルは
0.8 V以下、Hレベルは2.0■以上と定められて
おり、上記閾値の変動が起るとL入力をH入力と誤判断
する(VoutがHであるべき所がL・になってしまう
)などの問題が生じる。
ンジスタTIとNチャネルトランジスタ下2を直列にし
た第3図(a)の如< CMOSインバータが使用され
ることが多い。このインバータの閾値は同図(b)に示
すように電源Vccの電圧で変る。しかしCMO5IC
ではTTLとの整合上などから入力VinのLレベルは
0.8 V以下、Hレベルは2.0■以上と定められて
おり、上記閾値の変動が起るとL入力をH入力と誤判断
する(VoutがHであるべき所がL・になってしまう
)などの問題が生じる。
これを防ぐには電源電圧が変っても閾値が変らないよう
にするのがよく、これには負荷トランジスタT1をドラ
イバトランジスタT2より小型にする(レシオを大にす
る)のがよい。しかしレシオを大にすると、インバータ
の閾値はトランジスタT2の閾値へ近ずき、Nチャネル
トランジスタT2の閾値は通常0.6〜0.4■である
から、これではインバータ閾値が所望値以下になってし
まう。
にするのがよく、これには負荷トランジスタT1をドラ
イバトランジスタT2より小型にする(レシオを大にす
る)のがよい。しかしレシオを大にすると、インバータ
の閾値はトランジスタT2の閾値へ近ずき、Nチャネル
トランジスタT2の閾値は通常0.6〜0.4■である
から、これではインバータ閾値が所望値以下になってし
まう。
そこで閾値の高いNチャネルトランジスタが必要になり
、これを用いれば同図(C)の如く、余り変動のない、
しかも所望値の閾値にすることができる。
、これを用いれば同図(C)の如く、余り変動のない、
しかも所望値の閾値にすることができる。
IC内部回路のNチャネルトランジスタは通常通り0.
6〜0.4vの閾値でよいから、結局同一チップ上に2
種類の閾値のNチャネルトランジスタの存在が必要にな
る。
6〜0.4vの閾値でよいから、結局同一チップ上に2
種類の閾値のNチャネルトランジスタの存在が必要にな
る。
以上説明したように本発明では、NチャネルMIsトラ
ンジスタの閾値が0.6■、PチャネルMIs)ランジ
スクの閾値が−1,OVになるような半導体製造プロセ
スにおいて、NチャネルMISトランジスタの閾値制御
用不純物注入とPチャネルMISトランジスタの閾値制
御用不純物注入をあわせて行うことにより1.0■の閾
値のNチャネルMISトランジスタも形成することがで
き、しかも工程を長くすることがない。
ンジスタの閾値が0.6■、PチャネルMIs)ランジ
スクの閾値が−1,OVになるような半導体製造プロセ
スにおいて、NチャネルMISトランジスタの閾値制御
用不純物注入とPチャネルMISトランジスタの閾値制
御用不純物注入をあわせて行うことにより1.0■の閾
値のNチャネルMISトランジスタも形成することがで
き、しかも工程を長くすることがない。
第1図は本発明の原理説明図、
第2図は本発明の実施例を示す工程図、第3図はCMI
S ICの入力回路の説明図、第4図は従来のCMIS
プロセスの工程図である。 第1図でT2a、T2bは低、高閾値のNチャネルMI
Sトランジスタ、T1はPチャネルMISトランジスタ
であり、IIは不純物注入を示す。
S ICの入力回路の説明図、第4図は従来のCMIS
プロセスの工程図である。 第1図でT2a、T2bは低、高閾値のNチャネルMI
Sトランジスタ、T1はPチャネルMISトランジスタ
であり、IIは不純物注入を示す。
Claims (1)
- 1、2種類の閾値のNチャネルMISトランジスタを有
するCMIS半導体装置の製造方法において、高い閾値
のNチャネルMISトランジスタ(T2b)に対しては
、低い閾値のNチャネルMISトランジスタ(T2a)
に対するP型不純物を用いた閾値調整用不純物注入と、
PチャネルMISトランジスタ(T1)に対するP型不
純物を用いた閾値調整用不純物注入の両方を行なうこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63173184A JPH0223651A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63173184A JPH0223651A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
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JPH0223651A true JPH0223651A (ja) | 1990-01-25 |
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ID=15955652
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JP63173184A Pending JPH0223651A (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 半導体装置の製造方法 |
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JP (1) | JPH0223651A (ja) |
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1988
- 1988-07-12 JP JP63173184A patent/JPH0223651A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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