JPH02305437A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH02305437A
JPH02305437A JP1126872A JP12687289A JPH02305437A JP H02305437 A JPH02305437 A JP H02305437A JP 1126872 A JP1126872 A JP 1126872A JP 12687289 A JP12687289 A JP 12687289A JP H02305437 A JPH02305437 A JP H02305437A
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resist
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Shigeki Komori
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置の製造方法に関し、特にレトログ
レードウェルを自己整合的に製造する方法に関するもの
である。
〔従来の技術〕
MO3型トランジスタを集積した半導体装置においてN
MO3もしくはPMO3型O3ンジスタのみからなる回
路よりも、両方のトランジスタを組み合わせて構成した
CMO3型の半導体装置がその低消費電力などの利点か
ら広く求められている。CMO3構造においては同一基
板上に相対するチャネル導電型のトランジスタを製造す
る必要から、それぞれにチャネル導電型と反対の導電型
のウェルを形成する必要がある。ここで、かかるCMO
3型の構成では、必然的に寄生のバイポーラトランジス
タができ、電源ラインにノイズが乗るなどの原因によっ
て素子が破壊されるほどに大電流が流れる、いわゆるラ
ッチアップが生じるという問題があったが、これに対し
ては、その不純物プロファイルとして底部に高濃度領域
をもつレトログレードウェルがラッチアップ耐性が強く
なる利点から使用されている。
第5図にCMO3構造にするため、半導体装置に高エネ
ルギー注入によって2つの導電型のレトログレードウェ
ルを従来法に従って形成する工程を示す。
まず同図(a)に断面図を示すようにシリコン基板1に
通常のL OCOS (LOCal 0xidatio
n of 5ilicon)法によりフィールド酸化膜
2を形成する。
続いて同図(b)に示すようにレトログレードnウェル
5を形成するためにpウェル側にレジスト4をパターニ
ングし、リン(P゛)等のn型を与える不純物を600
keV等の高エネルギー、5×10′!〜5×IO+3
C11−2程度の注入量でイオン注入する。
次に同図(b)でパターニングしたレジスト4を除去し
、レトログレードnウェル7を作るためにnウェル側に
レジスト6をパターニングしてボロン(B゛)等のp型
を与える不純物を200keV等の高エネルギー、5X
10目〜5 X 10 ”ctm−”程度の注入量で注
入でイオン注入し、その後レジスト6を除去する。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の高エネルギー注入によるレトログレードウェルの
CMO3製造フローではウェル形成のために写真製版工
程を2度行わねばならず、工程が長くなり、マスクずれ
を生ずる問題があった。また高エネルギー注入を用いる
ために3μmの厚いレジストをパターニングする必要が
あり、寸法制御が難しく、微細なパターニングは困難で
あった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ウェルを自己整合的に形成してウェル工程を
短縮し、かつ高性能なMO3型トランジスタを有するC
MO3構成の半導体装置を製造することのできる方法を
得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置の製造方法は、2つの型のレ
トログレードウェルを形成するものにおいて、ウェル不
純物を注入するためのレジストパターニング工程を1回
だけ行い、第1導電型の不純物を高い濃度に、かつ基板
表面近傍の濃度を下げて注入するとともに、レジストを
除去した後に、第2導電型を与える不純物を基板全面に
上記より低い濃度で、かつ基板表面近傍の濃度を下げて
注入するようにしたものである。
〔作用〕
この発明におけるウェル形成方法では、写真製版工程が
2回必要であった従来法に対して1回だけで良く、ウェ
ルが自己整合的に形成できて工程が短縮されるとともに
、表面近傍のMO3型トランジスタのチャネル部分が位
置する場所のウェル不純物が少なく、MO3型トランジ
スタの駆動能力が上がるなどの高性能化が図れる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図はこの発明の一実施例による2つの導電型のレト
ログレードウェルを形成する方法を示し、以下本方法に
ついて説明する。
まず、第1図(a)に示すように、p型シリコン基板1
上に素子分離のために通常のLOCO3法(Local
 0xidation of 5ilicon ;下敷
酸化膜上に窒化膜をパターニングし、これをマスクとし
て基板を酸化する方法)により、フィールド酸化膜2を
形成し、後工程でトランジスタなどの素子を形成する活
性領域3を定義する。ここで活性領域3上には厚さ30
0人程変度下敷酸化膜が残っている。
次に同図Φ)に示すように、レトログレードnウェル5
を形成すべく、レジスト4をパターニングする。
その後、リン(P9)注入を600keV程度の高エネ
ルギーで複数回、エネルギーと注入量を変えて行い、レ
トログレードnウェル5を形成する。このとき表面より
〜1000人程度の浅い領域のウェル不純物濃度を上げ
ないように低エネルギーの注入をしないとともに、全体
的に注入を行い、その注入量は下記のボロン(B“)の
注入量。
具体的には5 X 10 ”〜5 X 10 ”cm−
”程度の注入量、の2倍とする。
次に同図(C)に示すように、同図(b)に示したレジ
スト4を除去した後、基板全面にレトログレードルウェ
ル7を形成すべく、ボロン(B+)を、200keV程
度の高エネルギーでエネルギーと注入量を変えて複数回
注入するが、上述と同様に表面近傍のウェル不純物濃度
を上げないように低エネルギーの注入は行わない、ここ
での注入量は上記リン(P゛)の注入量の半分、即ち従
来法と同様5×10′z〜5×1013C11−2程度
の注入量で良く、表面近傍を除けば、従来と同様の不純
物濃度プロファイルが得られる。
これにより、第1図(b)で形成したnウェルは従来法
より濃く注入したが、第1図(C)での反対の導電型を
与える不純物注入によって従来法と同様の適正な不純物
濃度となり、所要の2つの導電型のレトログレードウェ
ルを形成できる。
第2図(a)の実線は第1図〜)の工程終了後の従来法
より濃い濃度で作られたレトログレードnウェル5の活
性領域3下の不純物濃度プロファイルを示し、表面近傍
は不純物濃度を落としている。第2図(a)の点線は従
来法の基板表面までウェル濃度が上昇したウェル不純物
濃度プロファイルを示す。
また第2図(b)は第1図(C)の工程終了後の従来濃
度によるレトログレードルウェル7の不純物濃度プロフ
ァイルを示し、表面近傍は不純物濃度を落としている。
また第2図(C)は第1図(C)の工程終了後のレトロ
グレードnウェル5の不純物濃度プロファイルを示し、
同工程前のプロファイルである第2図(a)の実線で示
した濃度が打ち消されて適度な濃度になっていることが
わかる。
上記の工程終了後には、MO3型トランジスタのチャネ
ルが形成される基板表面近傍のn型を与える不純物とp
型を与える不純物との総量は少なく、相反する導電型を
与える不純物でウェル濃度を適正にする操作を行っても
MO3型トランジスタの性能が劣化することはない。
第3図は本発明の第2の実施例による2つの導電型のレ
トログレードウェルを形成する方法を示し、以下本箱2
の実施例の方法について説明する。
第3図(a)において、p型シリコン基+N31上に素
子分離のために通常のLOCO3法により、フィールド
酸化膜32を形成し、後工程でトランジスタなどの素子
を形成する活性領域33を定義する。ここで活性領域3
3上には厚さ300人程変度下敷酸化膜32が残ってい
る。
次に、レトログレードnウェルを形成すべく、レジスト
34をパターニングする。
その後、レジスト34をマスクとしてリン(P゛)注入
によりレトログレードnウェル(第3図(d)の38)
を形成する。
次に同図(C)に示すように、同図(b)に示したレジ
スト34を除去した後、基板全面にボロン(B4)注入
を行い、レトログレードルウェル(第3図(d)の39
)を形成する。
ここで、レトログレードnウェルおよびレトログレード
ルウェルの形成は以下の方法により行う。
このようなウェルの形成は、同図[有])に示すように
、フィールド酸化膜下の部分(34a)が容易に反転し
ないようにするため、P9の600keyを超える高エ
ネルギー注入、又はB“の200keVを超える高エネ
ルギー注入により不純物層34を形成する。このときの
注入量は、フィールド酸化膜32上に堆積された配線材
料への印加電圧によってフィールド酸化膜32下に反転
層ができるような電位をそれほど高くない適正な電位と
する程度の注入量、即ちフィールド酸化膜32直下の濃
度がI X 10 ”cea−”となる注入量でよい。
これによって接合容量を低くすることができる。
続いてレトログレードウェルに特有な底部の高濃度領域
37を形成するため、P゛のイオン注入を3MeV等の
高エネルギーで、又はBoのイオン注入を2 M e 
V等の高エネルギーで2〜4μm程度の深さに行い、高
濃度領域37を形成する。
次に第3図(C)に示すように、上記不純物注入層34
より浅い領域36の不純物濃度を上げる。P゛の600
keV以下の低エネルギーの、又は、Boの200ke
V以下の低エネルギーの、1回もしくは複数回の注入を
行うとともに、上記不純物注入層34と高濃度領域37
との間の中間領域35の濃度を上げる。P9の600k
eV以上、  3MeV以下のエネルギーの、又はBo
の200ke■以上、2MeV以下のエネルギーの、1
回もしくは複数回のイオン注入を行う。
続いて同図(d)の工程で同図(b)、 (C)で行わ
れた注入層を活性化するためにアニール処理を行う。
第4図(a)は第3図に従って処理されたシリコン基板
31のフィールド酸化膜32下の不純物濃度プロファイ
ルを示し、同図Cb)は活性領域33下の不純物濃度プ
ロファイルを示すが、上記のウェル形成方法を用いたこ
とによって第2図に比べて深いウェルが形成されている
そして上記のようなレトログレードnウェルの形成を第
2図の2倍の濃度に行い、つづいてレトログレードルウ
ェルの形成を、第2図の濃度に行うことにより、第3図
(C)の工程で形成されるpウェル39は勿論第2図の
濃度に、第3図(b)および第3図(C)の工程で形成
されるnウェル38も第2図の不純物濃度となり、所要
の2つの導電型のレトログレードウェルを形成できる。
なお、上記実施例ではp型基板を用いたが、n型基板で
も良く、またnウェルを先に形成したがpウェルを先に
従来より濃く形成しても良い。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によればウェル形成工程を1回
の写真製版工程で自己整合的に行うようにしたので、工
程が短縮でき、またMO3型トランジスタのチャネル部
分が位置する基板表面近傍の濃度を薄くしたので、ウェ
ル不純物によるトランジスタ性能の劣化を抑えることが
でき、MO3型トランジスタの駆動能力を向上できる等
の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1の実施例による製造方法を示す
図である。 第2図は第1図の方法に従った時のウェルの不純物プロ
ファイルを示す図である。 第3図はこの発明の第2の実施例による製造方法を示す
図である。 第4図は第3図の方法に従った時のウェルの不純物プロ
ファイルを示す図である。 第5図は従来法の製造方法を示す図である。 1.31はシリコン基板、2.32はフィールド酸化膜
、3.33は活性領域、4.34はレジスト、5.38
はレトログレードnウェル、6゜34はレジスト、7.
39はレトログレードルウェル、34.34aは注入層
、35は中間領域、36は浅い領域、37は高濃度領域
である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)CMOS構造を有する半導体装置の製造方法にお
    いて、 半導体基板のフィールド酸化工程につづいて第1導電型
    ウェルおよび第2導電型ウェルを形成する工程は、 第1導電型ウェルを形成するためのレジストをパターニ
    ングする工程と、 第1導電型ウェルの不純物を高い濃度に1回あるいは複
    数回のイオン注入で形成する工程と、上記レジストを除
    去する工程と、 第2導電型ウェルの不純物を上記第1導電型ウェルの不
    純物より低い濃度に1回あるいは複数回のイオン注入で
    形成する工程とを含むものであることを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4440109A1 (de) * 1993-12-28 1995-06-29 Fujitsu Ltd Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit MOSFET
JPH09199612A (ja) * 1995-12-30 1997-07-31 Lg Semicon Co Ltd 半導体素子の三重ウェル形成方法
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