JPH0388363A - 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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JPH0388363A
JPH0388363A JP1223631A JP22363189A JPH0388363A JP H0388363 A JPH0388363 A JP H0388363A JP 1223631 A JP1223631 A JP 1223631A JP 22363189 A JP22363189 A JP 22363189A JP H0388363 A JPH0388363 A JP H0388363A
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JP
Japan
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layer
mask layer
film
forming
region
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JP1223631A
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Inventor
Yoshiya Tawarayama
俵山 佳也
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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】 〔概 要〕 CMOS構造を有する半導体装置に関し。
n型?lO5)ランジスタとp型MO5l−ランジスタ
のしきい値電圧(Vい〉を独立に制御可能とすることに
よって特性の均一性を向上すること目的とし。
半導体基板表面に画定された第1領域および第2領域を
選択的に覆う耐酸化性マスク層を形成する工程と、該第
1領域における前記耐酸化性マスク層上に一導電型の不
純物イオンの通過を阻止可能な上層を選択的に形成する
工程と、該耐酸化性マスク層を通して該第2領域に反対
導電型の不純物イオンを選択的に注入して反対導電型の
ウェルを形成する工程と、前記一導電型の不純物イオン
の通過を阻止可能であり且つ前記第2領域を゛選択的に
覆うマスク層を形成する工程と、該マスク層および前記
上層から表出する前記半導体基板表面に前記一導電型の
不純物イオンを注入する工程と。
該マスク層および上層を選択的に除去して前記第1領域
および第2領域を覆う耐酸化性マスク層を表出させる工
程と、該耐酸化性マスク層から表出する前記半導体基板
表面を選択酸化して分離絶縁層を形成するとともに該分
離絶縁層と該半導体基板間に一導電型のチャネルカット
を形成する工程を含むことから構成される。
〔産業上の利用分野〕
本発明はCMO5構造を有する半導体装置に係り。
とくにn型ウェルおよびp型チャネルカットの形成にお
ける不純物のイオン注入の制御方法に関する。
〔従来の技術〕 現在、 CMO5構造の半導体装置の製造において。
ウェルを形成する不純物および素子分離領域における寄
生トランジスタ効果を低減するためのチャネルカットを
形成する不純物の導入はイオン注入によって行われるの
が主流となっている。
上記cnos構造の半導体装置における素子分離領域が
、いわゆるLOGO5(Local 0xidatio
n of 5ili−con)法により形成される場合
、 LOGO5工程において耐酸化性マスクとして用い
られるSi、N、膜を通して、上記不純物がイオン注入
されたり、あるいはこの5isNa膜が不純物イオンに
対するマスクとして用いられたりすることがある。これ
を、n型ウェルを用いるCMO5構造を例に、第2図に
したがって説明する。
■例えばp型のシリコン基板1表面に画定された活性領
域4および5上に、 LOGOSマスク層となる厚さ約
1500人のSi2N4膜3を形成す″る。(第2図(
a)) ■活性領域5を表出する開口61を有するレジスト層6
を形成したのち、開口61内に、  Si、N、膜3を
通過可能な大きさのエネルギーを有する燐イオン(Po
)を注入する。(第2図(ロ))■レジスト層6を除去
したのち、シリコン基板lを熱処理して、活性領域5に
n型ウェル7を形成する。(第2図(C)) ■活性領域5を選択的に覆うレジストマスク層8を形成
し、活性領域4および5の周囲に表出するシリコン基板
1に硼素イオン(B″″)を注入する。
このとき、活性領域4におけるSt、N、膜3はVを阻
止するマスクとして機能する。(第2図@)■マスク層
8を除去し、  SiJ、膜゛3をマスクとして表出す
るシリコン基板1表面を熱酸化する。
その結果、活性領域4および5の周囲に5iftから成
る分離絶縁層9が形成されるとともに、活性領域4およ
び5の周囲に注入したB9が分離絶縁層9とシリコン基
板1との間に偏析して、p型のチャネルカット10か形
成される。(第2図(e))〔発明が解決しようとする
課題〕 上記のように、活性領域5におけるSi、N、膜3はP
oを通過させ、活性領域4における5ilN4膜3はB
oに対してマスクとして機能しなければならない、した
がって、  Si3N4膜3の厚さは、この膜中におけ
る p+の飛程(Rp)より小さく、Boの飛程(Rp
)より大きくなければならない。
実際のイオン注入工程においては、エネルギーが、それ
ぞれ、 180KeVおよび32KeV程度のP”およ
びBoが用いられる。  Si3N、膜3中におけるこ
れらイオンの飛程(Rp)はPlが1440人、89が
740人である。しかし、活性領域4における5isN
a膜3はB+を完全に阻止するために、 740 + 
810=1550 (入)の厚さを有することが必要と
される。
上記余分の810人は、Si3N4膜中に注入されたB
oが深さ方向に正規分布するとした場合の3σ値である
したがって、Poを通過可能なSi3Ng膜の厚さとB
oを完全に阻止可能な5iJa膜の厚さはほぼ等しくな
る。さらにウェハ内あるいはウェハ間におけるSi3N
、膜3等の膜厚変動を考慮して、活性領域4においてB
oを完全に阻止可能な厚さを選ぶとすると、活性領域5
に注入されるP0濃度が充分でなく、一方、活性領域5
に所定濃度の膜9を注入可能な厚さを選ぶとすると、活
性領域4において80を完全に阻止できなくなる。いず
れの場合にも、少なくとも一方の活性領域における不純
物濃度の変動が大きくなり、その結果、この領域に形成
されるMOS  )ランジスタのしきい値(Vzb)電
圧にバラツキを生じることになる。
上記における膜9のエネルギーをより大きくするか、あ
るいはB+のエネルギーをより小さくすることによって
、各イオンのRpを都合のよい値に変えることが考えら
れるが、イオン注入装置によっては、上記のエネルギー
範囲が制御限界である場合もある。
本発明は、それぞれの活性領域に注入される不純物イオ
ンのエネルギーを変えずに、所望のしきい値(Vい)電
圧を独立に制御可能とすることによってトランジスタ特
性の均一性を向上すること目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、半導体基板表面に画定された第1領域およ
び第281域を選択的に覆う耐酸化性マスク層を形成す
る工程と、該第161域における前記耐酸化性マスク層
上に一導電型の不純物イオンの通過を阻止可能な上層を
選択的に形成する工程と。
該耐酸化性マスク層を通して該第2領域に反対導電型の
不純物イオンを選択的に注入して反対導電型のウェルを
形成する工程と、前記一導電型の不純物イオンの通過を
阻止可能であり且つ前記第2領域を選択的に覆うマスク
層を形成する工程と。
該マスク層および前記上層から表出する前記半導体基板
表面に前記一導電型の不純物イオンを注入する工程と、
該マスク層および上層を選択的に除去して前記第1領域
および第2 fiJI域を覆う耐酸化性マスク層を表出
させる工程と、該耐酸化性マスク層から表出する前記半
導体基板表面を選択酸化して分離絶縁層を形成するとと
もに該分離絶縁層と該半導体基板間に一導電型のチャネ
ルカットを形成する工程を含むことを特徴とする本発明
に係る半導体装置の製造方法によって達成される。
〔作 用〕
例えば、nチャネルMOSトランジスタを形成する活性
領域上のLOGOSマスク層の上に、厚さ1000Å程
度のポリシリコン層を形成しておくことによって、素子
分lI 領域にチャネルカットを形成するために注入さ
れるBoの洩れを完全に阻止する。
ちなみに、ポリシリコン中における32KeVのエネル
ギーを有するB′″の飛程(Rp)は1000人、前記
3σの値は110人である。 Si3N4から戒るLO
COSマスク層は、 180KeVのPoの飛程(Rp
 〜1440入)より充分小さい厚さ1例えば1000
人として膜4の注入を行う、その結果、n型ウェルにお
いては所定の不純物濃度が保証され、所望のしきい値(
Vい)電圧を有するpチャネルMO5)ランジスタを形
成可能となる。一方、nチャネル805 )ランジスタ
のしきい値(vth)電圧は、チャネルカット形成不純
物による影響を受けないので、安定に制御可能となる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例の工程を、n型ウェルを用いるCM
OS構造を例に、要部断面を示す第1図を参照して説明
する。以下の図面において、既掲の図面におけるのと同
じ部分には同一符号を付しである。
■不純物濃度I XIO”/cm”を有するp型のシリ
コン基板1表面を酸化して厚さ約500人のSiO□膜
2を形成する。(第1図(a)) ■例えば周知のCVD(化学気相成長)法を用いて。
stow膜2上全2上全面約1000人のSi3N4膜
3を堆積する。(第1図(ロ)) ■例えば周知のCVD法を用いて、  Si3N、膜3
上層面に厚さ約1000人のポリシリコン層20を堆積
する。(第1図(C)) ■周知のりソゲラフ技術を用いてポリシリコン層20を
選択的にエツチングする。ポリシリコン層20のエツチ
ングは、SF4あるいはCCLをエッチャントとするり
アクティブイオンエツチングを行えばよい。(第1図(
イ)) ■上記■で用いたフォトレジストをそのままの状態とし
、引き続いてSi、N、膜3を選択的にエツチングする
。このエツチングは、CF、と0.との混合ガスをエッ
チャントとするりアクティブイオンエツチングを行えば
よい、(第1図(e))■周知のリソグラフ技術を用い
て、活性領域5を表出する開口61を有するレジスト層
6を形成する。開口61は、活性領域5周囲近傍のシリ
コン基板lを表出する寸法であってもよい、そののち。
開口61内に残るポリシリコン膜20を選択的にエツチ
ングする。このエツチングは1選択性のよいマイクロ波
エツチング法により行うのがよい、エッチャントとして
はCF、と0!との混合ガスを用いる。
露出しているSiO□膜2の滅膜量は、50人程度、露
出するSi3N、膜3の濾膜量は15人程度であり、こ
れらの濾膜の影響は無視できる(第1図(f))■開口
61内に、Si、N、膜3を通過可能な大きさのエネル
ギー、例えば180KeVを有する燐イオン(P’″)
を注入する。(第1図(g)) ■レジスト層6を除去したのち、シリコン基板1を熱処
理することにより、活性領域5に不純物濃度I XIO
”/ca+’のn型ウェル7が形成される。
(第1図■) ■周知のりソゲラフ技術を用いて、活性領域5を選択的
に覆うレジストマスク層8を形成し、活性領域4および
5の周囲に表出するシリコン基板lに9例えば32Ke
Vの エネルギー を有する硼素イオン(Bo〉を注入
する。ドーズ量は9例えば2 X 10’ 3/cm”
とする、このとき、活性領域4におけるポリシリコン層
20と5iJ4膜3は、B+を阻止するマスクとして機
能する。(第1図(i))■マスク層8を除去し、さら
に、前記マイクロ波エツチング法を用いてポリシリコン
層20を選択的に除去したのち、 Si、N、膜3をマ
スクとして表出するシリコン基板1表面を熱酸化し、活
性領域4および5の周囲にSiO□から威る分離絶縁層
9を形成する。上記■の工程において活性領域4および
5の周囲に注入された8+は偏析効果によりシリコン基
板1側へ押しやられ9分離絶縁層9とシリコン基板lと
の間にp型のチャネルカットlOを形成する。(第1図
(j)) 以後9通常のCMOSトランジスタ製造と同様の工程を
経て、第3図に示すように、活性領域4および5に、そ
れぞれ、nチャネルMOS  l−ランジスタとnチャ
ネルMOS  トランジスタを形成してCMOS構造を
完成する。主な工程を列挙すると。
■活性領域4および5における前記Si、N、膜3なら
びに5iO1膜2を順次除去する。
■活性領域4および5に表出しているシリコン基板1表
面を熱酸化してゲート絶縁膜31を形成する。
■シリコン基板1全体に9例えばポリシリコン層を堆積
し、これをパターンニングしてゲート電極32を形成す
る。
■上記ポリシリコンゲート電極32をマスクとして、活
性領域4にn型不純物を導入して、n型ソース/ドレイ
ン33を形成する。
■上記ポリシリコンゲート電極32をマスクとして、活
性領域5.すなわち、n型ウェル7にp型不純物を導入
して、P型ソース/ドレイン34を形成する。
なお、上記実施例においては、n型ウェルを用いたCM
OS構造を例に説明したが、基板およびイオン注入する
不純物の導電型を上記実施例と逆にすれば、p型ウェル
を用いたCMOS構造を形成することも可能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、 CMOS構造を有する半導体装置に
おけるnチャネルMOS  )ランジスタとnチャネル
MOS )ランジスタのしきいち電圧(Vい)を確実に
独立に制御可能となり、均一な特性を有するトランジス
タから威る半導体装置を製造可能とする効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の工程説明図。 第2図は従来のCMO5構造の形成工程説明図。 第3図は本発明を適用して作製されたCMO5構造の要
部断面図 である。 図において。 1はシリコン基板、  2は5int膜。 3はSi3N、膜、  4は活性領域。 5は活性領域、  6はレジスト層。 7はウェル、  8はマスク層。 9は分離絶縁層、10はチャネルカット。 20はポリシリコン層、  31はゲート絶縁膜。 32はゲート電極、33はn型ソース/ドレイン。 34はp型ソース/ドレイン、  61は開口である。 本発明の実方也4列の工程 第 図(芝の υ 木登g月の実方已号すの二層 茅 周 (そ f)2) 本発明2違用し7作製ぐ札たCMO5構逐y63  国 従来f′)cr’tosノ番造形八工程瀝 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 半導体基板表面に画定された第1領域および第2領域を
    選択的に覆う耐酸化性マスク層を形成する工程と、 該第1領域における前記耐酸化性マスク層上に一導電型
    の不純物イオンの通過を阻止可能な上層を選択的に形成
    する工程と、 該耐酸化性マスク層を通して該第2領域に反対導電型の
    不純物イオンを選択的に注入して反対導電型のウェルを
    形成する工程と、 前記一導電型の不純物イオンの通過を阻止可能であり且
    つ前記第2領域を選択的に覆うマスク層を形成する工程
    と、 該マスク層および前記上層から表出する前記半導体基板
    表面に前記一導電型の不純物イオンを注入する工程と、 該マスク層および上層を選択的に除去して前記第1領域
    および第2領域を覆う耐酸化性マスク層を表出させる工
    程と、 該耐酸化性マスク層から表出する前記半導体基板表面を
    選択酸化して分離絶縁層を形成するとともに該分離絶縁
    層と該半導体基板間に一導電型のチャネルカットを形成
    する工程 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP1223631A 1989-08-31 1989-08-31 半導体装置の製造方法 Pending JPH0388363A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5219783A (en) * 1992-03-20 1993-06-15 Texas Instruments Incorporated Method of making semiconductor well structure

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6315416A (ja) * 1986-07-08 1988-01-22 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法

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