JPH06283675A - 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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JPH06283675A
JPH06283675A JP5065787A JP6578793A JPH06283675A JP H06283675 A JPH06283675 A JP H06283675A JP 5065787 A JP5065787 A JP 5065787A JP 6578793 A JP6578793 A JP 6578793A JP H06283675 A JPH06283675 A JP H06283675A
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JP
Japan
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resist
region
transistor
semiconductor device
ion implantation
Prior art date
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Pending
Application number
JP5065787A
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English (en)
Inventor
Shinichi Ito
信一 伊藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工程数を増加することなく低しきい値電圧ト
ランジスタをウェル領域に作成する。 【構成】 チャネル領域を部分的に跨ぎ且つソース・ド
レイン領域に亘る幅を有するレジスト3Aをシリコン基
板1上に配置し、pウェル4を形成するためのp型不純
物による斜めイオン注入を行う。これにより、レジスト
3Aの直下には不純物が導入されない低不純物濃度領域
7が形成され、この領域7がMOSトランジスタ形成
後、低Vth化に寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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、特にしきい値電圧の低いMOSトランジスタ
を備える半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及びこの発明が解決しようとする課題】近
年、LSIの低消費電力化が要望されており、低電圧で
動作可能なLSIが益々重要となっている。MOSLS
Iにおいて低電圧動作させるためには、MOSトランジ
スタのしきい値電圧(Vth)を低下させることが有効
である。しかし、しきい値電圧の低下と共に、MOSト
ランジスタの電流が多くなってしまうため、むやみにし
きい値電圧を下げることができなかった。ところで、電
源電圧(VDD)3.3VのLSIでのVthは、Nチャ
ネルトランジスタ,Pチャネルトランジスタ共に約0.
6V程度が狙い目となる。通常のインバータでは、VDD
=Vth×1.3=0.6×1.3≒0.8Vまでの低
電圧動作が可能であるが、回路によっては、ここまで低
電圧化でないものがいくつかある。しかし、これらの回
路に対し、0〜0.2V程度の低VthMOSトランジ
スタ(Nチャネルトランジスタ,Pチャネルトランジス
タのどちらかのみで良い)を提供すれば、低電圧動作が
可能となる。
【0003】これらの回路としては、図9〜図12に示
すような例がある。図9に示すCMOSアナログスイッ
チの回路は、PチャネルトランジスタQp1とNチャネ
ルトランジスタQn1とが並列に接続されて構成されて
いる。この回路では、どちらかのトランジスタを低Vt
h化すれば低電圧動作が可能となる。また、図10に示
す発振回路は、インバータinv,抵抗R,水晶振動子
Xを並列して成る。この回路において、動作可能電圧
(VDDmin)=2×Vth≒1.2Vであるが、Nチ
ャネルトランジスタ又はPチャネルトランジスタを例え
ばVth=│0.2│Vにすることにより、VDDmin
≒0.8Vにすることができる。さらに、図11に示す
DRAMのセンスアンプでは、Nチャネルトランジスタ
n2のVthが0.6Vのとき、VDD/2=0.6V,
DDmin=1.2V、そして、Vthが0.2Vにな
ると、VDD/2=0.2V,VDDmin=0.4Vとな
る。さらにまた、図12に示すSRAMのセンスアンプ
においては、NチャネルトランジスタQn3を低げること
によりVDDminが低下する。因みに、VDDmin=
(Vth+△Vth)+(Vth+α)=2Vth+△
Vth+αとなる。
【0004】このように、MOSトランジスタのしきい
値(Vth)を低下させる方法は、Vthアジャスト用
イオン注入のドーズ量変更で可能であるが、反面、製造
工程においてフォトレジスト塗布,露光,現像などのフ
ォトリソグラフィー工程及びイオン注入工程が増加する
問題があった。
【0005】この発明が解決しようとする課題は、工程
数を増加させることなく低VthのMOSトランジスタ
を備える半導体装置の製造方法を得るには、どのような
手段を講じればよいかという点にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この出願の請求項1記載
の発明は、半導体基板に第1導電型のウェル領域をイオ
ン注入で形成し、該ウェル領域に第2導電型のMOSト
ランジスタを形成する工程を備えた半導体装置の製造方
法において、前記イオン注入は、前記MOSトランジス
タのソース領域とドレイン領域に亘り、且つチャネル領
域を部分的に跨ぐレジストを、マスクとして用いること
を、解決手段としている。
【0007】また、請求項2記載の発明においては、前
記イオン注入は、前記半導体基板を回転させながら行う
斜めイオン注入であることを特徴としている。
【0008】さらに、請求項3記載の発明においては、
前記レジストは、複数のパターンによりストライプ状に
形成されていることを特徴としている。
【0009】またさらに、請求項4記載の発明において
は、前記レジストは、前記第1導電型のウェル領域外の
領域を覆うレジストと同工程でパターニングすることを
特徴としている。
【0010】
【作用】この出願の請求項1記載の発明においては、ソ
ース領域とドレイン領域に亘り、且つチャネル領域を部
分的に跨ぐレジストをマスクとしてイオン注入を行う
と、レジスト下方以外の半導体基板に不純物が導入され
てウェル領域が形成される。この半導体基板にMOSト
ランジスタを形成すると、チャネル領域にチャネル方向
に沿ってソース・ドレイン領域を結ぶ低不純物濃度領域
が存在するため、このMOSトランジスタのしきい値電
圧は低下する。
【0011】また、請求項2記載の発明のように、斜め
イオン注入を行うことにより、レジスト直下ではイオン
の注入は行われず、それより深い領域ではイオンの注入
が行われ、ウェル領域を確実に形成できる。
【0012】さらに、請求項3発明の発明は、チャネル
方向に複数本のレジストをストライプ状にパターニング
してイオン注入を行うと、複数の低不純物濃度領域が形
成できる。この低不純物濃度領域がMOSトランジスタ
のしきい値を低下させる作用を奏する。
【0013】また、請求項4記載の発明は、ウェル領域
外の領域を覆うレジストのパターニングと同時に、しき
い値電圧を低下させるためのレジストのパターニングが
できる。このため、工程数の増加がない。
【0014】
【実施例】以下、この発明に係る半導体装置の製造方法
の詳細を図面に示す実施例に基づいて説明する。本実施
例は、低しきい値電圧トランジスタと通常のトランジス
タとをpウェル領域に形成するCMOSタイプの半導体
装置に本発明を適用したものである。
【0015】本実施例においては、n型のシリコン基板
1上にnチャネルMOSトランジスタとpチャネルMO
Sトランジスタを形成する。nチャネルMOSトランジ
スタ形成領域には、低しきい値電圧(Vth)トランジ
スタと通常のトランジスタを形成する。
【0016】先ず、図1に示すように、LOCOS工程
に従って、各領域を画成するためのフィールド酸化膜2
を形成する。次に、全面にレジストを塗布した後、露
光,現像を行って、pチャネルトランジスタ形成領域と
低Vthトランジスタ領域の所望の位置とにレジストを
残す(図2)。図7に示すように、低Vthトランジス
タ領域上に形成されるレジスト3Aは、形成されるゲー
ト5に対して垂直となるように3列でストライプ状に配
置される。そして、夫々のレジスト3Aは、ソース・ド
レイン領域に亘る長さに設定されている。また、各レジ
スト3Aのゲート長手方向の幅は例えば0.5μm程度
とする。図2中3Bは、pチャネルトランジスタ形成領
域上に形成したレジストである。なお、レジスト3Aと
レジスト3Bとは、同工程で形成される。
【0017】次いで、図2に示すように、ホウ素(B)
を斜めイオン注入してpウェル4を形成する。この斜め
イオン注入は、20〜30°の斜め方向からイオン注入
するものであり、ウェハはその間回転させておく。不純
物は、レジスト3Aの直下には打ち込まれず、図2に示
すように低不純物濃度領域7となる。しかし、図2及び
図8に示すように、レジスト3Aの下方の深い位置で
は、レジスト3Aの回りからの斜め入射が集まるためn
型層は形成される。なお、図8は、図7のA−A断面図
である。このため、pウェル4の形成と低不純物濃度領
域7とを同時に形成することができる。
【0018】その後、同じレジスト3A,3Bをマスク
として用いて、同じく斜めイオン注入を行い、フィール
ド酸化膜2の下にチャネルストップ層8を形成し、次
に、図4に示すように、垂直のVth調整用イオン注入
を行って深さ方向の不純物プロファイルを決める。そし
て、図5に示すように、レジスト3A,3Bを除去した
周知の技術を用いて、ポリシリコンで成るゲート5,
6、サイドウォール絶縁膜8,9を形成する。次に、低
Vthトランジスタのソース・ドレイン領域10,11
及び通常のトランジスタのソース・ドレイン領域12,
13をn型不純物のイオン注入で形成する。その後、図
6に示すように、層間絶縁膜14を堆積させた後、コン
タクトホールを開口し、Al15を堆積させてパターニ
ングする。
【0019】以上、実施例について説明したが、本発明
は、これに限定されるものではなく、ウェル形成を伴う
MOSLSIに広く適用可能である。
【0020】例えば、上記実施例においては、n型基板
にpウェルを形成する構成としたが、p型基板にnウェ
ルを形成する場合にも本発明は適用できる。また、本発
明はCMOS以外のタイプの半導体装置にも勿論適用可
能である。
【0021】また、上記実施例においては、レジスト3
Aをストライプ状の複数パターンで形成したが、少なく
とも1パターンあれば、トランジスタを低Vth化する
ことが可能である。
【0022】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この出
願の請求項1〜4記載の発明によれば、工程数を増すこ
となく低しきい値電圧トランジスタを作製できる効果が
ある。例えば、本発明をCMOSアナログスイッチ,発
振回路,DRAMセンスアンプ,SRAMセンスアンプ
等に適用すれば、低電圧動作を可能にする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す要部断面図。
【図2】この発明の実施例を示す要部断面図。
【図3】この発明の実施例を示す要部断面図。
【図4】この発明の実施例を示す要部断面図。
【図5】この発明の実施例を示す要部断面図。
【図6】この発明の実施例を示す要部断面図。
【図7】この発明の実施例を示す低しきい値電圧トラン
ジスタ形成領域の平面図。
【図8】図7のA−A断面図。
【図9】CMOSアナログスイッチの回路図。
【図10】発振回路の回路図。
【図11】DRAMセンスアンプの回路図。
【図12】SRAMセンスアンプの回路図。
【符号の説明】
1…シリコン基板 3A,3B…レジスト 4…pウェル 5…ゲート 7…低不純物濃度領域 10…ソース領域 11…ドレイン領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9054−4M H01L 29/78 301 C

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板に第1導電型のウェル領域を
    イオン注入で形成し、該ウェル領域に第2導電型のMO
    Sトランジスタを形成する工程を備えた半導体装置の製
    造方法において、 前記イオン注入は、前記MOSトランジスタのソース領
    域とドレイン領域に亘り、且つチャネル領域を部分的に
    跨ぐレジストを、マスクとして用いることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記イオン注入は、前記半導体基板を回
    転させながら行う斜めイオン注入である請求項1記載に
    係る半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記レジストは、複数のパターンにより
    ストライプ状に形成されている請求項1記載に係る半導
    体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記レジストは、前記第1導電型のウェ
    ル領域外の領域を覆うレジストと同工程でパターニング
    する請求項1記載に係る半導体装置の製造方法。
JP5065787A 1993-03-25 1993-03-25 半導体装置の製造方法 Pending JPH06283675A (ja)

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