JPH0316154A - 集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

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） 本発明は、集積回路装置およびその製造方法に関し、特
に素子分離用酸化膜領域の下部に設けられたチャネルス
トッパ用不純物領域と素子形成領域との間に低濃度不純
物領域を設けることにより、フィールドトランジスタの
しきい値を高く保ったまま素子形成用拡散層等における
接合部の耐圧を向上させるとともに狭チャネル効果等に
よる素子への悪影響を防止するための技術に関する．（
従来の技術） 第５図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ従来の集積回路
装置の概略を示す断面図および上面図である．これらの
図に示されるように、従来の集積回路装置は、ソースま
たはドレイン電極を構成する、例えばＮ　型の、不純物
拡散層等が形成される隣接素子形成領域１の間は選択酸
化法（ＬＯＣＯＳ）等によって形成された素子分離用酸
化１１ｇ３で分離されていた．また、この素子分離用酸
化膜３の下部にはイオン注入によって高濃度の不純物を
導入し、いわゆるチャネルストッパ用高濃度不純物領域
５が形成されていた．このチャネルストッパ用不純物領
域５は、素子分離用酸化膜３の上に形成される配線等の
導電体７と素子形成領域１の拡散層９と等によって構成
される寄生トランジスタすなわちフィールドトランジス
タのしきい値電圧を高くし、配線７に高電圧が印加され
た場合にも寄生トランジスタが導通することを防止し、
それにより各素子形成領域１の間を確実に分離する働き
をなす． （発明が解決しようとする課題） ところか、上述の従来の集積回路装置においては、チャ
ネルストツパ用不純物領域５の比較的高＋ 濃度の部分がＮ　拡散層９の高濃度の領域とぶつかり、
この両者間で形威される接合部の耐圧、従つてＮ＋拡散
層９と基板との間の耐圧が低下する．この耐圧の低下を
防止するため、チャネルストッパ用不純物領域５の濃度
を下げると、寄生トランジスタのしきい値電圧が低下し
素子形成領域間の的確な分離を行なうことか困難となる
．また、第６図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、このよ
うな従来の集積回路装置を素子形成領域のチャネル領域
にそった線Ａ−Ａ　（第６図（ｂ）に示す）からみた断
面図および上面図である。すなわち、これらの図におい
ては、フィールド酸化膜３で分離された素子形成領域１
１内にチャネル領域１３、ドレイン拡散領域１７、ソー
ス拡散領域１９が形成されており、かつチャネル領域１
３の上にはゲートｔｆＩ用導電層１５が形成されている
。

そして、フィールド酸化膜すなわち素子分離用酸化１Ｂ
！Ｉ３の下には前述のようにチャネルストヅパ用不純物
領域５が形成され隣接素子間の分離が行われている。

ところが、従来の集積回路装置を上述のように活性領域
またはチャネル領域１３に着目すると、前述と同様にチ
ャネルストッパ用不純物領域５の注入不純物がチャネル
領域１３の両側部に侵入し、チャネル領域１３の不純！
ｔｍＪ度が上昇する６このため、チャネル幅が狭くなっ
た場合にいわゆる狭チャネル効果によって、第７図に示
すように、しきい値電圧■Ｔｌｌが急激に変動し適確な
素子特性が得られなくなるという不都合があった．特に
、チャネル領域１３の両側部にチャネルストツパ用不純
物領域５から高濃度の不純物が多量に侵入するとこの狭
チャネル効果による影響が顕著になり、チャネル幅をさ
らに短縮して高集積度の装置を作成することは不可能に
なる． また、上述のようにチャネルストツパ用不純物領域５か
らチャンネル領域１３に高濃度の不純物が多量に侵入す
ると、チャネル領域１３の両開部は結果的にチャネル領
域の不純物濃度が高められたことになる．このため、い
わゆるホットキャリャ効果を抑制するために従来から行
なわれてきたＬＤＤ構造あるいはＤＤＤ構造のようにド
レイン電極測の不純物濃度とそのプロファイルを調整す
る技術によって電界の緩和を図っても、チャネル測の不
純物濃度が高いために電界の緩和が効かない可能性があ
る．すなわち、・従来の集積回路構造においてはＬＤＤ
あるいはＤＤＤ等の技術がチャネル領域１３とフィール
ド領域の端部では有効に働かなくなる。

本発明の目的は、素子サイズを縮小して高集積度の装置
を形成した場合にも素子特性に悪影響を与えることなく
各素子形成領域間を確実に分離できるようにした集積回
路装置およびその製造方法を提供することにある． 本発明の他の目的は、素子形成領域間に形成される寄生
トランジスタ即ちフィールドトランジスタのしきい値を
高く保ったまま素子形成用拡散層等の接合耐圧を向上さ
せた集積回路装置およびその製造方法を提洪することに
ある． 本発明のさらに池の目的は、素子形成領域間に形成され
るフィールドトランジスタのしきい値を高く保ったまま
素子形成領域に形成されたトランジスタのしきい値電圧
の変動を抑制し、かつホツトキャリャによる素子の信頼
性の低下を防止した集積回路装置およびその製造方法を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る集積回路装置は、半専体基板に形成された
素子分離用酸化膜領域と、該素子分離用酸化膜領域によ
って互に分離された複数の素子形成ｆｉ域と、前記素子
分離用酸化膜領域の下部に設けられた比較的高濃度のチ
ャネルストッパ用不純物領域と、このチャネルストッパ
用不純物領域と前記素子形成領域との間に設けられた低
濃度の不純物領域とを具備する． また、前記素子形成領域には少なくともソース電極また
はドレインｔｆ！用の不純物拡散領域が形成されており
、該不純物拡敗領域と前記高濃度不純物領域との間には
前記低濃度不純物領域が介在する構或とすることができ
る． さらに、前記素子形成領域にはドレイン電極用およびソ
ース電極用の不純物拡散領域と、該ドレイン電極用の不
純物拡散領域および該ソース電極用の不純物拡散領域の
間のチャネル領域が形成されており、該チャネル領域と
前記高濃度不純物領域との間に前記低濃度不純ＤＪ領域
が介在する桶成とすることができる． さらに、本発明によればこのような集積回路装置を製造
する方法が提供され、該方法は、半導体基板上に絶縁薄
膜を介して耐酸化膜および酸化され易い膜を順次形成す
る工程と、この酸化され易い膜を素子形成領域に対応し
て残すようにパターニングする工程と、この酸化され易
い膜を酸化してマスク用酸化膜を形成する工程と、この
マスク用酸化膜をマスクにしてチャネルストッパ用不純
物をイオン注入する工程と、ウエットエッチングのよう
な例えば等方性エッチングにより前記マスク用酸化膜の
開口を広げる工程と、このマスク用酸化膜をマスクとし
て少なくとも前記耐酸化膜をパターニングする工程と、
前記耐酸化膜をマスクとしてフィールド酸化を行う工程
とを具備することを特徴とする． （作用） 上述のような集積回路装置においては、素子形成領域の
例えばソースまたはドレイン等を形成する不純物拡散領
域が高濃度のチャネルストッパ用不純物領域と直接接合
せず、比較的低凛度の不純物領域と接合されるため不純
物拡散領域の接合耐圧を高くすることが出来る．また、
隣り合う不純物拡散領域の間には高濃度のチャネルスト
ツパ用不純物領域が存在するため、フィールドトランジ
スタのしきい値も高く保たれる。

また、素子形成領域に、ドレイン電極およびソース電極
用の不純物拡散領域とこれらの領域の間のチャネル領域
とによってＭＯＳトランジスタが形成されている場合に
も、該チャネル領域が高濃度のチャネルストッパ用不純
物の侵入が抑制されるため、狭チャネル効果によるＭＯ
Ｓ｝ランジスタのしきいＩｉｉ！電圧の変動を生じにく
くなる．また、チャネルストッパ用不純物のチャネル領
域への侵入か抑制されるため、チャネル領域の不純物濃
度の上昇が抑えられ、ドレイン領域とチャネル領域との
接合部における高電界を緩和するためのＬＤＤ　（Ｌｉ
ｃ＋ｈｔｌｙ　Ｄｏｐｅｄ　Ｄｒａｉｎ　）楕造あるい
はＤＤＤ（Ｄｏｕｂｌｅ　Ｄｉｆｆｕｓｅｄ　Ｄｒａｉ
ｎ　）楕造等の工夫が有効に機能し、ホットキャリャの
影響が抑制される。

また、上記集積回路装置の製造方法においては、マスク
用酸化膜をマスクにしてチャネルストッパ用不純物をイ
オン注入した後、該マスク用酸化膜の開口をウエットエ
ッチング等により広げる。そして、この広げられた開口
を有するマスク用酸化膜をマスクとして前記ｉｌ酸化膜
をバターニングした後、この耐酸化膜をマスクとしてフ
ィールド酸化が行われ，る。従って、素子分離用酸化膜
の下部にイオン注入によって形成された比較的高濃度の
チャネルストッパ用不純物領域と素子形成領域との間に
的確に低濃度領域が形成される．（実施例） 以下、図面により本発明の実施例を説明する．第１図（
ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の１実施例に係わ
る集積回路装置の概略を示す横断面図および上面図であ
る。これらの図に示すように、本発明に係わる集積回路
装置は、第５図に示される従来例の装置と比較して、フ
ィールド酸化ＷＡ３の下部に設けられたチャネルストッ
パ用の比較的高濃度の不純物領域２ｌの幅が狭くなって
おり、拡散領域９との間に低濃度の領域２３か設けられ
ている点において相違する，従って、多結晶シリコン等
で形成される導電層７と、フィールド酸化膜３と、各々
の拡散層９とによって形成されるフィールド寄生トラン
ジスタのしきい値電圧はチャネルストッパ用高濃度領域
２１の存在によって高く保たれ、かつ該高濃度領域２ｌ
と拡散領域９との間に幅ｄの低濃度領域が存在するため
拡散層９が直接高濃度イオン注入領域と接合せず例えば
Ｎ＋型の拡散膚９と例えばＰ型の基板その他の領域との
接合耐圧を高くすることが出来る。　すなわち、本発明
に係わる装置においては、寄生トランジスタのゲート電
極に相当する導電層７の電位により拡散層９の電位が影
響されない．即ち、寄生トランジスタが隣接する各拡散
層９の電位に影響を与えないよう横成することが出来る
。また、拡散層９の電位を非常に高くして動作させる場
合にも確実に該拡散層の電位が高く出来るように接合耐
圧を充分高く保つことが出来る．このため、高耐圧集積
回路装置の電圧マージンの向上および素子サイズの縮小
か′可能となる． したがって、本発明の装置は、例えばＥＰＲＯＭ（消去
可能プログラマブルＲＯＭ）あるいはＥＥＰＲＯＭ　（
電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ〉等の高電圧を使
用する装置に適用しても好結果を得ることが出来る． 第２図は、第１図の楕造を有する装置の電気的特性を従
来のものと比較して示す。同図から明らかなように、フ
ィールドトランジスタのしきい値電圧■　　　の値は同
じイオン注入量によって若ＴＮＦ 干低下しているが、Ｎ＋−Ｐ　　接合の耐圧■ＢＫ は同じイオン注入量に対して大幅に上昇している．従っ
て、例えば同じ接合耐圧■ＢＫの場合は、フィールドト
ランジスタのしきい電圧■　　　を大ＴＮＦ 幅に上昇させることか出来る。また、適切なイオン注入
量を選択することにより、本発明の装置におけるしきい
電圧Ｖ　　　および接−合耐圧ＶＢＫＴＮＦ の双方をいずれも従来の装置のものより上昇させること
も容易に可能である．特に、素子サイズの縮小により分
離領域の幅が小さくなっても従来の装置のようにしきい
値電圧が低下することかなくなる。

第３図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の他の実
施例に係わる集積回路装置の概略を示すものである．同
図（ａ）は同図（ｂ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図
となっている。また、第３図＜ｂ）のＣ−Ｃ線における
断面図は前述の第１図＜ａ）に示すものと同じになる． 第３図（ａ）および（ｂ）に示される集積回路装置は、
フィールド酸化膜３により互いに分離された複数の素子
形成頭域１１を備えている。各素子形成領域ｌ１には例
えばドレイン電極を桶成する拡散層１７およびソース電
極を横或する拡散層１つが構戊されており、これらのド
レイン拡散領域１７およびソース拡敗＠域１９の間のチ
ャネル頭域１３の上には薄い酸化膜を介してゲート電極
を構戊する，％電７ｉｉｉｌ１５か形成されている，そ
して、フィールド酸化膜領域３の下部には第１図の場合
と同様にチャネルストッパ用の比較的高濃度の不純物領
域２１が設けられているが、このチャネルストッパ用不
純物領域２１の幅は従来の装置に比較して狭くなってお
り、素子形成領域１１との間に低濃度の領域２３が設け
られている。特に、第３図の装置においてはこの低濃度
の領域２３は素子形成領域１１に形成されたＭＯＳ｝−
ランジスタのチャネル領域１３との間を含めて形成され
ている。

このため、素子形成領域１１の間のフィールド酸化膜領
域３の上部に導電層７が存在する場合にも、この導電層
７と各素子形成領域１１との間で形成されるフィールド
寄生トランジスタのしきい値電圧はチャネルストヴバ用
高濃度領域２１の存在によって高く保たれる。また、素
子形成領域１１のチャネル領域１３とチャネルストッパ
用高濃度領域２１との間に＃．濃度領域が存在するため
チャネルストツパ用の高濃度の不純物がチャネル領域１
３と直接接合することがなくなる。このため、チャネル
幅が極めて小さい場合にも前述のような狭チャネル効果
によるしきい値電圧の変動が少なくなる．また、チャネ
ル領域とドレイン領域との接合においては、狭チャネル
効果によるチャネル領域の不純物濃度の上昇が抑制され
るため、チャネル領域側に形成される空乏層の幅が縮ま
りにくくなり、ホットキャリャによる悪影響を抑制する
ためのＬＤＤ楕造等を有効に活用することが可能となる
。

次に、第４図を参照して以上のような楕或を有する装置
の製造方法につき説明する． まず、第４図（ａ）に示すように、例えばＰ型のシリコ
ン基板２５の表面を酸化して該基板２５の表面に酸化シ
リコン（　Ｓ　ｉ　Ｏ　２　＞の膜２７を約５００〜１
０００オングストロームの厚さに形成する。

次に、第４図（ｂ）に示すように、酸化シリコンＭ２７
上に約５００〜１０００オングストロムの厚さの多結晶
シリコン膜２９を形成し、その上に窒化シリコン（Ｓ１
３Ｎ４）のｗＡ３１を約１５００〜２０００オングスト
ロームの厚さに形成し、さらにその上に約４０００〜５
０００オングストロームの厚さの多結晶シリコン膜３３
を形成する． さらに、第４図（ｃ）に示すように、フォトリングラフ
ィおよびエッチング工程を含む写真蝕刻工程により多結
晶シリコン膜３３をエッチングし、ほぼ素子形成頭域以
外の多結晶シリコン層３３を除去する。

次に、この状態で充分な酸化を施すことにより、第４図
（ｄ）に示すように、多結晶シリコン層３３を酸化し充
分な厚さ、例えば０．８〜０．９ミクロン、の酸化膜３
５を形成する。次に、この酸化膜３５をマスクにしてイ
オン注入を行いシリコン基板２５にチャネルストッパ用
イオン注入領域３７を形成する．このイオン注入は、例
えばＰ型基板の場合はボロン等が使用される。この場合
、酸化膜３５の開口部の形状から、第４図（ｄ）に示す
ように、このイオン注入領域３７は前記第４図（ｃ）で
形成した開口部分よりｄｉの＠たけ内側に形成される．
この幅ｄ１は例えば約０．２〜０．３ミクロンとなる。

次に、湿式エッチングのような等方性エッチングにより
上部酸化１！３５を例えばほぼ半分の厚さにエッチング
することにより、第４図（ｅ）に示すように、開口部先
端を後退させ開口像を広げる。

次に、前記酸化膜３５をマスクとしてＲＩＥ（リアクテ
ィブイオンエッチング）法により窒化シリコン層３１を
エッチングする．さらに引き続き、上部酸化膜３５をす
べて除去し、第４図（ｆ）に示す構造を得る。この楕造
においては、イオン注入領域３７の分布端より窒化シリ
コン層３１の開口端までに距離ｄ２が形成されており、
この距Ｊｉｄ２は例えば約０．４ミクロン程度とするこ
とが出来る。

次に、例えばＬＯＧＯＳ　（選択酸化）法による酸化工
程を施し、第４図（ｇ）に示すように、例えば約１ミク
ロンの厚さの素子分離用酸化ＩＩ！３９を形成する．こ
れにより、素子分離用酸化膜の下部のイオン注入不純物
の分布は従来のものと比べ０．４ミクロン程度ＬＯＣＯ
Ｓバーズビークから内側に閉じ込めた形とすることがで
きる．その後、第４図（ｈ）に示すように、分離用酸化
膜３９を挟み例えばＮ＋型拡散層４１その他を素子形成
領域に形成し素子を完成させる．（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、極めて簡単な構造によ
り、素子形成領域に悪影響を与えることなく各素子形成
領域間を適確に隔離することができる．すなわち、フィ
ールドトランジスタのしきい値を高く保持したまま拡散
層等の接合耐圧を向上させ、狭チャネル効果による素子
のしきい値電圧の変動を抑制し、かつホットキャリャの
発生による素子の信頼性の低下を抑制することが可能と
なる．従って、特にＶＬＳ　Ｉ装置のような素子サイズ
の小さい装置に適用して好結果を得ることが出来る．ま
た、本発明に係る製造工法は従来の方法に簡単なプロセ
スを追加するだけで、かつセルファラインプロセスによ
り、極めて容易かつ経済的に前述の利点を備えた集積回
路装置の製造を行なうことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の１実施
例に係る集積回路装置の概略の構造を示す横断面図およ
び上面図、 第２図は、本発明に係る集積回路装置の電気的特性を従
来のものと比較して示すグラフ、第３図（ａ）および（
ｂ）はそれぞれ、本発明の池の実施例に係わる集積回路
装置の概略の桶遣を示す横断面図および上面図、 第４図（ａ）から（ｈ）までは、本発明の１実施例に係
る集積回路装置の製造方法を説明するための工程図、 第５図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、従来の集積回路
装置の横造を示す横断面図および上面図、第６図（ａ）
および（ｂ）はそれぞれ、池の従来の集積回路装置の構
造を示す横断面図および上面図、そして 第７図は、狭チャネル効果を説明するためのグラフであ
る。 １．１１：素子形成領域、 ３：素子分離用酸化膜領域、 ５。２１：チャネルストッパ用高濃度 イオン注入領域、 ７：導電層、　９：拡散領域、 １３：チャネル＠域、　　１５：ゲート電極層、１７：
ドレイン領域、　　１つ二ソース領域、２３：低濃度領
域、　２５：基板、 ２７二酸化シリコン膜、 ２９：多結晶シリコン膜、 ３１：窒化シリコン膜、 ３３：多結晶シリコン膜、　３５：酸化膜、３７：イオ
ン注入領域、 ３９：素子分離用酸化膜、　４１：拡＃！ｉ層。 第２図 イオンＳま入童

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板と、該半導体基板に形成された素子分離
   用酸化膜領域と、該素子分離用酸化膜領域によって互い
   に分離された複数の素子形成領域と、前記素子分離用酸
   化膜領域の下部に設けられたチャネルストッパ用高濃度
   不純物領域と、該高濃度不純物領域と前記素子形成領域
   との間に設けられた低濃度不純物領域とを具備すること
   を特徴とする集積回路装置。 ２、前記素子形成領域には少なくともソース電極または
   ドレイン電極用の不純物拡散領域が形成されており、該
   不純物拡散領域と前記高濃度不純物領域との間にはチャ
   ネルストッパ用不純物が注入されていない低濃度不純物
   領域が存在する請求項１に記載の集積回路装置。 ３、前記素子形成領域にはドレイン電極用およびソース
   電極用の不純物拡散領域と、該ドレイン電極用の不純物
   拡散領域および該ソース電極用の不純物拡散領域の間の
   チャネル領域が形成されており、該チャネル領域と前記
   高濃度不純物領域との間にはチャネルストッパ用不純物
   が注入されていない低濃度不純物領域が存在する請求項
   １または２に記載の集積回路装置。 ４、半導体基板上に絶縁薄膜を介して耐酸化膜および酸
   化され易い膜を順次形成する工程と、この酸化され易い
   膜を素子形成領域に対応して残すようにパターニングす
   る工程と、この酸化され易い膜を酸化してマスク用酸化
   膜を形成する工程と、このマスク用酸化膜をマスクにし
   てチャネルストッパ用不純物をイオン注入する工程と、
   前記マスク用酸化膜の開口を広げる工程と、該マスク用
   酸化膜をマスクとして少なくとも前記耐酸化膜をパター
   ニングした後該マスク用酸化膜を除去する工程と、前記
   耐酸化膜をマスクとしてフィールド酸化を行なう工程と
   を具備することを特徴とする集積回路装置の製造方法。 ５、前記マスク用酸化膜の開口を広げる工程は該マスク
   用酸化膜の等方性エッチングにより行なわれる請求項４
   に記載の製造方法。