JPH06318561A - 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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JPH06318561A
JPH06318561A JP10543393A JP10543393A JPH06318561A JP H06318561 A JPH06318561 A JP H06318561A JP 10543393 A JP10543393 A JP 10543393A JP 10543393 A JP10543393 A JP 10543393A JP H06318561 A JPH06318561 A JP H06318561A
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JP
Japan
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impurity
impurities
region
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mask
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Application number
JP10543393A
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English (en)
Inventor
Takashi Hayashi
敬司 林
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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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】 半導体装置の製造工程を簡略化を図る。 【構成】 複数のMOSトランジスタを有する半導体装
置の製造方法であって、基板上にマスクを形成し、該マ
スクに1つのMOSトランジスタ形成予定領域内におい
ては同じサイズの複数の開口を、他のMOSトランジス
タ形成予定領域内においては同じサイズであるが前記開
口のサイズとは異なる複数の開口を設けたパターン化マ
スク2を形成し、該パターン化マスク2を介して、同一
の不純物源より同時に不純物を注入し、次いで拡散処理
に付すことにより不純物濃度の異なる領域を複数形成
し、該不純物濃度の異なる領域毎にMOSトランジスタ
を形成する。

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
に関する。更に詳しくは、互いに耐圧の異なる複数種類
のMOSトランジスタを同じ半導体装置に製造する場合
に使用される半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】互いに
耐圧の異なる複数種類のMOSトランジスタを同じ半導
体装置として製造する場合、半導体基板表面に2種類以
上の不純物濃度の領域を形成することが必要である。そ
のために、図7(a)〜(c)のように2種類以上のマ
スク材の形成が必要である。
【0003】すなわち半導体基板101にフォトマスク
102を用いてフォトレジスト103を形成しそれをパ
ターン化マスクとして不純物104をイオン注入する
(図7(a))。次にフォトマスク105を用いて10
3とは別の領域にフォトレジスト108を形成しそれを
パターン化マスクとして不純物107をイオン注入する
(図7(b))。
【0004】その後熱拡散処理を行って不純物拡散層1
09、110が形成される(図7(c))。不純物10
4、107の種類及び不純物量を適切に設定することに
より図7(d)のような半導体基板表面不純物濃度分布
が得られる。また、特開昭第63−153817号公報
あるいは特開平第3−245525号公報には、一つの
トランジスタ内で不純物拡散層に濃度の勾配をもたせて
耐圧の向上、あるいは、傾斜ポテンシャルの形成を行う
方法が開示されている。
【0005】ここで、液晶ドライバー等の半導体装置で
は論理信号を処理する部分と出力信号を処理する部分と
を持つため、2種類以上のトランジスタ耐圧が必要とな
る。一般に論理信号処理は低い電源電圧(〜5V)で駆
動し、トランジスタの寸法を小さくするために基板不純
物濃度は比較的高く設定する必要がある。一方出力信号
処理部は高い電源電圧で駆動するため基板不純物濃度は
比較的低く設定する必要がある。このような半導体装置
を製造する為には半導体基板表面に2種類以上の不純物
濃度の領域を形成しなければならないが、上記従来技術
では製造工程が複雑となるという問題点がある。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】かくして本発明
によれば、基板上にマスクを形成し、該マスクに1つの
MOSトランジスタ形成予定領域内においては同じサイ
ズの複数の開口を、他のMOSトランジスタ形成予定領
域内においては同じサイズであるが前記開口のサイズと
は異なる複数の開口を設けたパターン化マスクを形成
し、該パターン化マスクを介して、同一の不純物源より
同時に不純物を注入し、次いで拡散処理に付すことによ
り不純物濃度の異なる領域を複数形成し、該不純物濃度
の異なる領域毎にMOSトランジスタを形成することを
特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【0007】この発明で形成されるパターン化マスクに
おける開口は、1つのMOSトランジスタ形成予定領域
で、同じサイズで複数からなる。この形成予定領域にお
ける開口の割合(以下開口比と称する)が、前記領域内
に導入する不純物濃度と相関関係がある。従って、この
発明では、1つの不純物源を用い、1つのMOSトラン
ジスタ形成予定領域と他のMOSトランジスタ形成予定
領域とでは、開口比を変えることにより、所望の不純物
濃度差を得ようとするものである。
【0008】この目的のため、1つの形成予定領域
(X)では、複数の開口を各開口が同じサイズになるよ
うに形成される。他の形成予定領域(Y)では、前記領
域(X)における開口比と異ならせるため、複数の開口
のそれぞれを前記の開口より大きいか又は小さくして構
成される。また各領域における開口の数は、一方向につ
き5個以上が好ましい。次に、パターン化マスクに形成
される個々の開口の形状の一例を、開口比の定義式とと
もに図4(a)〜(e)に示すが、示された開口の形状
に本発明は限定されるものではない。開口比は、予め基
板に均一に導入されている不純物の濃度及び注入する不
純物の濃度を考慮して、所望の不純物濃度領域を形成す
るために調整することができる。本発明に使用されるパ
ターン化マスクの開口比は、少なくとも0より大きく1
より小さく、0.04〜0.8が好ましい。
【0009】次に開口比と半導体基板表面の不純物濃度
との関係を図5に示した。この図から開口比、予め基板
に均一に導入されている不純物及び注入する不純物の濃
度を調整することによって所望の不純物濃度の領域を得
られることがわかる。更に、開口比とその領域内に形成
されたトランジスタの耐圧との関係を図6に示す。図5
からも明らかなように、所望の不純物濃度の領域を得る
ことができるので、それぞれのMOSトランジスタの耐
圧に対応した不純物濃度を設定することができる。ここ
で図5及び図6の測定条件として、半導体基板として不
純物濃度が1×1016cm-3のn型シリコン基板を用い
た。開口の形状として、図4(a)に示した形状を使用
し、B=3μmに固定し、Aを調節した。また、不純物
としてホウ素を使用し、注入条件を65keV、3.0
×1013cm-2とし、熱拡散の条件を1150℃、25hr
とした。
【0010】パターン化マスクに使用できる材料として
は、フォトレジスト、熱酸化膜、CVDで積層された膜
等が挙げられる。例えばマスクにフォトレジストを使用
する場合、スピナー法等によって膜厚1〜2μmで塗布
し、露光、現像、溶媒による除去によってパターン化マ
スクを形成することができる。このフォトレジストには
公知のものが使用でき、ポジ型及びネガ型のいずれでも
使用可能である。
【0011】次に上記マスクとしてフォトレジストを使
用した場合の不純物の注入方法の一例を、図1に基づい
て説明する。まず基板上にマスクを積層する。本発明に
使用できる基板としては、公知の基板を使用することが
できるが、シリコン基板を使用することが好ましい。ま
たこの基板はあらかじめn型あるいはp型の導電型に設
定されていてもよい。次に、図1(a)に示すように半
導体基板1上に、間隔Bで大きさAの開口部5及び間隔
B’で大きさA’の開口部4を設けたフォトマスク3を
用いて、フォトレジストを露光し、フォトレジスト2か
らなるパターン化マスクを形成(ただし開口比A/B>
A’/B’)する。ここで、形成される不純物領域の濃
度によっても相違するが、開口は2〜4μmが好まし
く、開口部AはBの0.04〜0.8倍、開口部A′は
B′の0.04〜0.8倍が好ましい。
【0012】次に、上記フォトレジスト2をパターン化
マスクとして不純物9を注入する。注入方法としては、
所望の不純物濃度を実現できるならばどのような方法も
使用することができる。そのような方法としては、イオ
ン注入、気相拡散、ドープドオキサイド、分子線エピタ
キシー等が挙げられる。例えばイオン注入法を使用する
場合、注入の条件は、形成される不純物領域の濃度によ
っても相違するが、15〜150KeV、1×1012
5×1013ions/cm2が好ましい。また不純物としては、
p型不純物領域を形成する場合は、ホウ素等が挙げら
れ、n型不純物領域を形成する場合は、リン、砒素、ア
ンチモン等が挙げられる。
【0013】その後、1000〜1150℃で熱処理を
行うと、不純物が導入された部位から導入されない部位
へ拡散する。すなわち開口部5から導入された不純物は
5aの範囲まで拡散し、開口部4から導入された不純物
は4aの範囲まで拡散する。それらの重ね合わせによっ
て6の範囲まで不純物が拡散する(図1(b))。その
結果、図7(d)と同様な図1(c)に示す半導体基板
表面不純物分布をもつ2種類の濃度の均一な不純物拡散
層7、8を形成することができる(図1(d))。
【0014】次に公知の方法に基づいて、素子分離領
域、ソース・ドレイン領域となる不純物拡散層、ゲート
酸化膜、ゲート電極を形成することによって、不純物濃
度の異なるMOSトランジスタを形成することができ
る。以上のように、複数種類のMOSトランジスタの耐
圧を持つ半導体装置を製造するために半導体基板表面に
2種類以上の不純物濃度の領域を形成する工程で、それ
ぞれのMOSトランジスタの耐圧に対応した不純物濃度
を設定し、それに応じて開口部の大きさを変えて上記手
段のごとく不純物導入、熱拡散処理を行うことにより、
1回の不純物導入、拡散処理で半導体基板表面に2種類
以上の濃度の異なる領域を同時に形成することができ
る。
【0015】
【実施例】
実施例1 n型半導体基板に2種類の異なる耐圧をもつn型トラン
ジスタを同一半導体基板に形成する場合について図2に
基づいて述べる。図2(a)にて不純物濃度1×1016
cm-3のn型Si基板11にフォトマスク13を用いて膜
厚1〜2μmのフォトレジスト12を形成し、それをパ
ターン化マスクとしてホウ素からなる不純物19を65
keV、3×1013ions/cm2でイオン注入した。ここ
で開口パターンには図4(b)のパターンを使用し、B
=B’=3μm、A=2.2μm(開口比=0.5
4)、A’=1.8μm(開口比=0.36)とした。
【0016】次に、パターン化マスクを除去後、熱拡散
(1150℃、25hr)によりp型不純物濃度が1.8
×1016cm-3の不純物拡散層17、p型不純物濃度が
1.0×1016cm-3の不純物拡散層18を形成した(図
2(b))。この基板の表面層の表面不純物濃度の分布
を図2(c)に示した。その後、従来技術により素子分
離のための電気絶縁膜21、n型不純物拡散層24、ゲ
ート酸化膜22、ゲート電極23を設けた。以上の工程
により耐圧30Vの第1のn型トランジスタ(I)と、
耐圧42Vの第2のn型トランジスタ(II)を形成するこ
とができた(図2(d))。
【0017】実施例2 n型半導体基板に2種類の異なる耐圧をもつp型トラン
ジスタを同一半導体基板に形成する場合について図3に
基づいて述べる。図3(a)にて不純物濃度1×1016
cm-3のn型Si基板31にフォトマスク33を用いて膜
厚1〜2μmのフォトレジスト32を形成し、それをパ
ターン化マスクとしてホウ素からなる不純物39を65
kev、3×1012ions/cm2でイオン注入した。ここ
で図4(b)のパターンを使用し、B=B’=3μm、
A=1.0μm(開口比=1.11)、A’=0.7μ
m(開口比=0.05)とした。
【0018】次に、パターン化マスクを除去後、熱拡散
(1150℃、25hr)によりn型不純物濃度2.0×
1015cm-3の不純物拡散層37、n型不純物濃度6.0
×1015cm-3の不純物拡散層38が形成された(図3
(b))。この基板の表面層の表面不純物濃度の分布を
図3(c)に示した。その後、従来技術により素子分離
のための電気絶縁膜41、p型不純物拡散層44、ゲー
ト酸化膜42、ゲート電極43を設けた。以上の工程に
より耐圧−54Vの第1のp型トランジスタ(III) と、
耐圧−46Vの第2のp型トランジスタ(IV)を形成する
ことができた(図3(d))。
【0019】
【発明の効果】液晶ドライバー等の半導体装置を効率良
く製造する為には、低い電源電圧(〜5V)で駆動され
る論理信号処理部と高い電源電圧で駆動される出力信号
処理部とを同じ半導体基板に形成するため、半導体基板
表面にそれぞれの部分に最適な2種類以上の不純物濃度
の領域を形成しなければならない。
【0020】従来技術では複数回の不純物の導入工程が
必要だったが、本発明により1回の不純物の導入工程で
同時に複数種類の不純物濃度領域を形成することが可能
となり半導体装置の製造工程を簡略化出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の製造方法の概略説明図で
ある。
【図2】本発明の実施例での半導体装置の製造方法の概
略説明図である。
【図3】本発明の実施例での半導体装置の製造方法の概
略説明図である。
【図4】半導体基板に選択的に不純物を導入する開口の
一例である。
【図5】開口比と半導体基板の表面層の不純物濃度との
関係を示す図である。
【図6】開口比とトランジスタの耐圧との関係を示す図
である。
【図7】従来の半導体装置の製造方法の概略説明図であ
る。
【符号の説明】
1、11、31 半導体基板 2、12、32 フォトレジスト(パターン化マスク) 3、13、33 フォトマスク 4、5 開口部 4a、5a 不純物の注入範囲 6 不純物の拡散範囲 7、17、37 不純物拡散層 8、18、38 不純物拡散層 9、19、39 不純物 21、41 素子分離領域 22、42 ゲート酸化膜 23、43 ゲート電極 24、44 n型不純物拡散層 101 半導体基板 102 フォトマスク 103 フォトレジスト(パターン化マスク) 104 不純物 105 フォトマスク 107 不純物 108 フォトレジスト(パターン化マスク) 109 不純物拡散層 110 不純物拡散層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にマスクを形成し、該マスクに1
    つのMOSトランジスタ形成予定領域内においては同じ
    サイズの複数の開口を、他のMOSトランジスタ形成予
    定領域内においては同じサイズであるが前記開口のサイ
    ズとは異なる複数の開口を設けたパターン化マスクを形
    成し、該パターン化マスクを介して、同一の不純物源よ
    り同時に不純物を注入し、次いで拡散処理に付すことに
    より不純物濃度の異なる領域を複数形成し、該不純物濃
    度の異なる領域毎にMOSトランジスタを形成すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
JP10543393A 1993-05-06 1993-05-06 半導体装置の製造方法 Pending JPH06318561A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7186623B2 (en) * 2003-01-27 2007-03-06 Renesas Technology Corp. Integrated semiconductor device and method of manufacturing thereof
JP2007287973A (ja) * 2006-04-18 2007-11-01 Toyota Motor Corp ステンシルマスクとその利用方法とそれを利用する荷電粒子注入装置

Cited By (3)

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