JPH07147327A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH07147327A
JPH07147327A JP5295738A JP29573893A JPH07147327A JP H07147327 A JPH07147327 A JP H07147327A JP 5295738 A JP5295738 A JP 5295738A JP 29573893 A JP29573893 A JP 29573893A JP H07147327 A JPH07147327 A JP H07147327A
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JP
Japan
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well
impurity diffusion
diffusion layer
element isolation
isolation region
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Application number
JP5295738A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Shimada
喬 島田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To achieve the high integration of a semiconductor device, such as a CMOS-LSI or the like, in which an impurity diffused layer of a first conductivity type and an impurity diffused layer of a second conductivity type are arranged so as to be adjacent by being isolated by an element isolation region. CONSTITUTION:A semiconductor device in which a first impurity diffused layer of a first conductivity type and a second impurity diffused layer of a second conductivity type opposite to the first conductivity type are arranged so as to be adjacent on a semiconductor substrate 34 by being isolated by a LOCOS element isolation region is improved. A well which is formed at the lower part of the first impurity diffused layer is formed in a self-aligned manner with the element isolation region. The well is formed by an oblique ion implantation method. In addition, a well 42b may be constituted of a self-aligned well part 51 and of a non-self-aligned well part 52.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に係り、さらに詳しくは、CMOS-LSIな
どのように、第1導電型の不純物拡散層と第2導電型の
不純物拡散層とが、素子分離領域で分離されて近接して
配置される半導体装置およびその製造方法の改良に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a first conductivity type impurity diffusion layer and a second conductivity type impurity diffusion layer such as a CMOS-LSI. The present invention relates to an improvement in a semiconductor device which is separated by an element isolation region and is arranged in close proximity thereto, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】CMOS-LSIの集積度を上げるため
に、図11(A),(B)に示すように、p型MOSト
ランジスタ2を構成するためのp型不純物拡散層6と、
n型MOSトランジスタ4を構成するためのn型不純物
拡散層8とのpn間距離Lを可能な限り小さくする場合
がある。特に、p型負荷トランジスタを、n型駆動トラ
ンジスタおよびn型選択トランジスタと共に半導体基板
の表面に形成する6トランジスタ完全CMOS型バルク
SRAMでは、上記pn間距離Lを小さくして集積度を
上げる要請が高い。
2. Description of the Related Art In order to increase the integration degree of a CMOS-LSI, as shown in FIGS. 11A and 11B, a p-type impurity diffusion layer 6 for forming a p-type MOS transistor 2,
The pn distance L with the n-type impurity diffusion layer 8 for forming the n-type MOS transistor 4 may be made as small as possible. Particularly, in a 6-transistor complete CMOS bulk SRAM in which a p-type load transistor is formed on the surface of a semiconductor substrate together with an n-type drive transistor and an n-type select transistor, there is a strong demand for increasing the degree of integration by reducing the pn distance L. .

【0003】図11に示すように、p型MOSトランジ
スタ2は、n型半導体基板10の表面またはn型ウェル
の表面に形成され、p型不純物拡散層6と、ゲート絶縁
層12aと、ゲート電極14aとを有する。n型MOS
トランジスタ4は、半導体基板10の表面に形成してあ
るp型ウェル16の表面に形成され、n型不純物拡散層
8と、ゲート絶縁層12bと、ゲート電極14bとを有
する。各素子は、選択酸化法で形成された素子分離領域
(LOCOS)18で分離されている。
As shown in FIG. 11, a p-type MOS transistor 2 is formed on the surface of an n-type semiconductor substrate 10 or the surface of an n-type well, and has a p-type impurity diffusion layer 6, a gate insulating layer 12a, and a gate electrode. 14a and. n-type MOS
The transistor 4 is formed on the surface of the p-type well 16 formed on the surface of the semiconductor substrate 10, and has the n-type impurity diffusion layer 8, the gate insulating layer 12b, and the gate electrode 14b. Each element is isolated by an element isolation region (LOCOS) 18 formed by a selective oxidation method.

【0004】このCMOS-LSIにおいて、上記pn
間距離Lは、図12に示すように、n型不純物拡散層8
とn型半導体基板10との耐圧(距離L1 に対応)と、
p型不純物拡散層6とp型ウェル16との耐圧(距離L
2 に対応)とに基づいて決定される。すなわち、距離L
1 および距離L2 は、それぞれパンチスルーを防止でき
るように決定され、これらの距離L1 ,L2 の総和以上
となるように、上記pn間距離Lが決定される。
In this CMOS-LSI, the pn
As shown in FIG. 12, the distance L is equal to the n-type impurity diffusion layer 8
And the breakdown voltage between the n-type semiconductor substrate 10 (corresponding to the distance L 1 ),
Breakdown voltage between p-type impurity diffusion layer 6 and p-type well 16 (distance L
(Corresponding to 2 ) and. That is, the distance L
1 and the distance L 2 are determined so as to prevent punch-through, and the pn distance L is determined so as to be equal to or more than the sum of the distances L 1 and L 2 .

【0005】ここで、上記従来例のように、p型MOS
トランジスタ2とn型MOSトランジスタ4とが近接し
て配置される半導体装置の製法について簡単に説明す
る。図13に示すように、n型半導体基板10を準備
し、その表面に、窒化シリコン層と酸化シリコン層とか
らなるLOCOS形成用耐酸化膜20を形成し、その表
面に、イオン注入時のマスクとなるレジスト膜22を形
成する。その後、レジスト膜22をマスクとして、p型
ウェル16を形成するためのイオン注入を行う。イオン
注入時の不純物としては、ボロンなどのp型不純物が用
いられる。
Here, as in the above-mentioned conventional example, a p-type MOS is used.
A method of manufacturing a semiconductor device in which the transistor 2 and the n-type MOS transistor 4 are arranged close to each other will be briefly described. As shown in FIG. 13, an n-type semiconductor substrate 10 is prepared, an oxidation resistant film 20 for forming LOCOS composed of a silicon nitride layer and a silicon oxide layer is formed on the surface thereof, and a mask for ion implantation is formed on the surface thereof. A resist film 22 to be the following is formed. After that, ion implantation for forming the p-type well 16 is performed using the resist film 22 as a mask. A p-type impurity such as boron is used as the impurity at the time of ion implantation.

【0006】次に、レジスト膜22を除去した後、他の
レジスト膜をマスクとして用い、図14に示すnチャネ
ルストッパ領域24形成のためのp型不純物(たとえば
ボロンB+ )のイオン注入と、pチャネルストッパ領域
26形成のためのn型不純物(たとえばリンp+ )のイ
オン注入とをそれぞれ行う。その後アニール処理した後
で、LOCOS形成用耐酸化膜20(図13参照)を素
子分離パターンでエッチング加工し、これを酸化阻止マ
スクとして選択酸化を行い、図14に示すように、素子
分離領域(LOCOS)18を形成する。その後、LO
COS形成用耐酸化膜20は除去する。
Next, after removing the resist film 22, another resist film is used as a mask and ion implantation of p-type impurities (for example, boron B + ) for forming the n-channel stopper region 24 shown in FIG. 14 is performed. Ion implantation of an n-type impurity (for example, phosphorus p + ) for forming the p channel stopper region 26 is performed. After that, after the annealing treatment, the oxidation resistant film 20 for LOCOS formation (see FIG. 13) is etched with an element isolation pattern, and selective oxidation is performed by using this as an oxidation prevention mask. As shown in FIG. LOCOS) 18 is formed. Then LO
The oxidation resistant film 20 for COS formation is removed.

【0007】次に、図15に示すように、半導体基板1
0の表面に酸化シリコン層で構成されるゲート絶縁層1
2a,12bを形成した後、ポリシリコン層で構成され
るゲート電極14a,14bを形成する。その後、図1
6に示すように、p型ウェル16以外の半導体基板10
の表面をレジスト膜28でマスクし、砒素As+ などの
n型不純物をp型ウェル16の表面に、選択的にイオン
注入し、n型不純物拡散層8を形成する。このn型不純
物拡散層8は、ゲート電極14bに対して自己整合的に
形成され、n型MOSトランジスタのソース・ドレイン
領域となる。
Next, as shown in FIG. 15, the semiconductor substrate 1
Gate insulating layer 1 composed of a silicon oxide layer on the surface of 0
After forming 2a and 12b, gate electrodes 14a and 14b made of a polysilicon layer are formed. Then, Figure 1
6, the semiconductor substrate 10 other than the p-type well 16
Is masked with a resist film 28, and n-type impurities such as arsenic As + are selectively ion-implanted into the surface of the p-type well 16 to form an n-type impurity diffusion layer 8. The n-type impurity diffusion layer 8 is formed in self-alignment with the gate electrode 14b and serves as the source / drain region of the n-type MOS transistor.

【0008】次に、図17に示すように、p型ウェル1
6が形成された半導体基板10の表面をレジスト膜30
でマスクし、n型半導体基板10の表面またはnウェル
の表面に、ボロンB+ などのp型不純物を選択的にイオ
ン注入し、p型不純物拡散層6を形成する。このp型不
純物拡散層6は、ゲート電極14aに対して自己整合的
に形成され、p型MOSトランジスタのソース・ドレイ
ン領域となる。
Next, as shown in FIG. 17, the p-type well 1
The resist film 30 is formed on the surface of the semiconductor substrate 10 on which
Then, p-type impurities such as boron B + are selectively ion-implanted into the surface of the n-type semiconductor substrate 10 or the surface of the n-well to form the p-type impurity diffusion layer 6. The p-type impurity diffusion layer 6 is formed in self-alignment with the gate electrode 14a and serves as the source / drain region of the p-type MOS transistor.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このようにp型不純物
拡散層6とn型不純物拡散層8とが、近接して配置され
る半導体装置において、図11に示すpn間距離Lを狭
くすることができない理由は、次の点にある。第1に、
上述した従来の製法に示すように、p型ウェル16が非
自己整合的に形成されることが挙げられる。第2に、p
ウェル16が深く形成されることから、側方への不純物
拡散の制御が困難なことが上げられる。
As described above, in a semiconductor device in which the p-type impurity diffusion layer 6 and the n-type impurity diffusion layer 8 are arranged close to each other, the pn distance L shown in FIG. 11 is narrowed. The reason why it is not possible is as follows. First,
As shown in the above-described conventional manufacturing method, the p-type well 16 is formed in a non-self-aligned manner. Second, p
Since the well 16 is formed deeply, it is difficult to control the impurity diffusion laterally.

【0010】次に、従来例の製法で、p型不純物拡散層
6とn型不純物拡散層8とが近接して配置される半導体
装置を製造する場合に、pn間距離Lの最小値がどのよ
うにして決定されるかを説明する。図12および図18
に示すように、pn間距離Lは、n+ −n基板間距離L
1およびp+ −p型ウェル距離L2 の総和以上となるよ
うに決定される。距離L1は、n型不純物拡散層8とn
型半導体基板10との間で基本的にはパンチスルーが生
じないように決定されるが、以下に示す製造上の余裕寸
法が付加されて決定される。距離L2 は、p型不純物拡
散層6とp型ウェル16との間で基本的にはパンチスル
ーが生じないように決定されるが、以下に示す製造上の
余裕寸法が付加されて決定される。
Next, when manufacturing a semiconductor device in which the p-type impurity diffusion layer 6 and the n-type impurity diffusion layer 8 are arranged close to each other by the conventional manufacturing method, what is the minimum value of the pn distance L? How to decide is explained. 12 and 18
As shown in, the pn distance L is the n + -n substrate distance L
It is determined to be equal to or more than the sum of 1 and the p + -p type well distance L 2 . The distance L 1 is equal to the n-type impurity diffusion layer 8 and n.
Basically, it is determined so that punch-through does not occur with the type semiconductor substrate 10, but it is determined by adding a margin dimension in manufacturing described below. The distance L 2 is basically determined so that punch-through does not occur between the p-type impurity diffusion layer 6 and the p-type well 16. However, the distance L 2 is determined by adding the following manufacturing margin. It

【0011】まず、n+ −n基板間距離L1 について説
明する。従来の製法を前提とした場合には、距離L1
は、図19(a)に示すように、パンチスルーを防止す
るために必要な距離d1 に、余裕寸法a,b,cを加え
た値以上となるように決定される。すなわち、L1 ≧a
+b+c+d1 である。ここで、余裕寸法aは、n+
n型不純物拡散層8とp型ウェル16とのアライメント
余裕寸法である。また、余裕寸法bは、p型ウェル16
の寸法のばらつきによる余裕寸法であり、余裕寸法c
は、n+ のn型不純物拡散層8のばらつきによる余裕寸
法である。
First, the n + -n substrate-to-substrate distance L 1 will be described. Assuming the conventional manufacturing method, the distance L 1
19 is determined to be equal to or greater than the value obtained by adding the marginal dimensions a, b, and c to the distance d 1 required to prevent punch-through, as shown in FIG. That is, L 1 ≧ a
+ B + c + d 1 . Here, the margin dimension a is an alignment margin dimension between the n + n-type impurity diffusion layer 8 and the p-type well 16. In addition, the allowance b is determined by the p-type well 16
Is a margin dimension due to variation in the dimension of
Is a marginal dimension due to variations in the n + n-type impurity diffusion layer 8.

【0012】次に、p+ −p型ウェル距離L2 について
説明する。従来の製法を前提とした場合には、距離L2
は、図19(b)に示すように、パンチスルーを防止す
るために必要な距離d2 に、余裕寸法a,b,cを加え
た値以上となるように決定される。すなわち、L2
a’+b’+c’+d1 である。ここで、余裕寸法a’
は、p+ のp型不純物拡散層6とp型ウェル16とのア
ライメント余裕寸法であり、前記余裕寸法aと同じ値で
ある。また、余裕寸法b’は、p型ウェル16の寸法の
ばらつきによる余裕寸法であり、前記余裕寸法bと同一
である。また、余裕寸法c’は、p+ のp型不純物拡散
層6のばらつきによる余裕寸法であり、前記余裕寸法c
と同じ値である。
Next, the p + -p type well distance L 2 will be described. Assuming the conventional manufacturing method, the distance L 2
Is determined to be equal to or greater than the value obtained by adding the marginal dimensions a, b, and c to the distance d 2 required to prevent punch-through, as shown in FIG. That is, L 2
a '+ b' is a + c '+ d 1. Here, the margin a '
Is an alignment margin dimension between the p + p-type impurity diffusion layer 6 and the p-type well 16, and is the same value as the margin dimension a. The margin dimension b ′ is a margin dimension due to variation in the dimensions of the p-type well 16, and is the same as the margin dimension b. Further, the margin dimension c ′ is a margin dimension due to variation of the p + p-type impurity diffusion layer 6, and the margin dimension c
Is the same value as.

【0013】pn間距離Lは、距離L1 と距離L2 との
総和となるように決定されることから、L=L1 +L2
≧a+b+c+d1 +a’+b’+c’+d1 =2*
(a+b+c)+d1 +d2 となる。すなわち、従来の
製法では、パンチスルーを防止するために最低限必要な
距離d1 +d2 に、2*(a+b+c)の余裕寸法を加
える必要があり、高集積化の妨げになっていた。
Since the pn distance L is determined to be the sum of the distance L 1 and the distance L 2 , L = L 1 + L 2
≧ a + b + c + d 1 + a ′ + b ′ + c ′ + d 1 = 2 *
(A + b + c) + d 1 + d 2 . That is, in the conventional manufacturing method, it is necessary to add a marginal dimension of 2 * (a + b + c) to the minimum distance d 1 + d 2 required to prevent punch-through, which hinders high integration.

【0014】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、CMOS-LSIなどのように、第1導電型の不純
物拡散層と第2導電型の不純物拡散層とが、素子分離領
域で分離されて近接して配置される半導体装置におい
て、その高集積化を図ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the first conductivity type impurity diffusion layer and the second conductivity type impurity diffusion layer are separated by an element isolation region, as in a CMOS-LSI or the like. It is an object of the present invention to increase the degree of integration of a semiconductor device that is placed close to the same.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体装置は、半導体基板上に、第1
導電型の第1不純物拡散層と、第1導電型と反対の第2
導電型の第2不純物拡散層とが、素子分離領域により分
離されて隣接して配置される半導体装置であって、第1
不純物拡散層および第2不純物拡散層のいずれかの下方
に形成されるウェルの少なくとも隣接側一部が、素子分
離領域に対して自己整合的に形成してあることを特徴と
する。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention has a first substrate on a semiconductor substrate.
A first impurity diffusion layer of conductivity type and a second impurity diffusion layer opposite to the first conductivity type
A semiconductor device in which the second conductivity type impurity diffusion layer is separated from each other by an element isolation region and arranged adjacent to each other,
At least a part of the well formed below either the impurity diffusion layer or the second impurity diffusion layer on the adjacent side is formed in a self-aligned manner with respect to the element isolation region.

【0016】上記素子分離領域は、選択酸化法により形
成されるLOCOSまたはトレンチ型素子分離領域で構
成される。上記ウェルは、素子分離領域の形成前に形成
された非自己ウェル部と、この非自己ウェル部とオーバ
ラップするように、素子分離領域に対して自己整合的に
形成された自己整合ウェル部とで構成されることが好ま
しい。
The element isolation region is composed of a LOCOS or trench type element isolation region formed by a selective oxidation method. The well includes a non-self well portion formed before the formation of the element isolation region, and a self-aligned well portion formed in self-alignment with the element isolation region so as to overlap the non-self well portion. It is preferable that

【0017】本発明の第1の観点に係る半導体装置の製
造方法は、半導体基板の表面に、選択酸化による素子分
離領域と、素子分離領域で囲まれた活性領域とを形成す
る工程と、半導体基板の表面に形成された素子分離領域
に囲まれる所定の活性領域にのみ、斜めイオン注入を行
い、選択的に不純物を導入し、素子分離領域に対して自
己整合的にウェルを形成する工程と、上記ウェルの表面
に、このウェルの導電型の反対の導電型の第1不純物拡
散層を形成する工程と、上記ウェルが形成されていない
活性領域の表面に、上記第1不純物拡散層の導電型と反
対の導電型の第2不純物拡散層を形成する工程とを有す
る。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a first aspect of the present invention comprises a step of forming an element isolation region by selective oxidation and an active region surrounded by the element isolation region on a surface of a semiconductor substrate, and a semiconductor. A step of performing oblique ion implantation only in a predetermined active region surrounded by the element isolation region formed on the surface of the substrate, selectively introducing impurities, and forming a well in a self-aligned manner with respect to the element isolation region. , A step of forming a first impurity diffusion layer of a conductivity type opposite to that of the well on the surface of the well, and a step of forming the conductivity of the first impurity diffusion layer on the surface of the active region where the well is not formed. Forming a second impurity diffusion layer of a conductivity type opposite to that of the mold.

【0018】本発明の第2の観点に係る半導体装置の製
造方法は、半導体基板の表面に、トレンチ型素子分離領
域と、トレンチ型素子分離領域で囲まれた活性領域とを
形成する工程と、半導体基板の表面に形成されたトレン
チ型素子分離領域に囲まれる所定の活性領域にのみ、イ
オン注入を行い、選択的に不純物を導入し、素子分離領
域に対して自己整合的にウェルを形成する工程と、上記
ウェルの表面に、このウェルの導電型の反対の導電型の
第1不純物拡散層を形成する工程と、上記ウェルが形成
されていない活性領域の表面に、上記第1不純物拡散層
の導電型と反対の導電型の第2不純物拡散層を形成する
工程とを有する。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a second aspect of the present invention comprises a step of forming a trench type element isolation region and an active region surrounded by the trench type element isolation region on the surface of a semiconductor substrate. Ions are implanted only into a predetermined active region surrounded by a trench type element isolation region formed on the surface of a semiconductor substrate to selectively introduce impurities to form a well in a self-aligned manner with respect to the element isolation region. A step of forming a first impurity diffusion layer of a conductivity type opposite to that of the well on the surface of the well, and a step of forming the first impurity diffusion layer on the surface of the active region where the well is not formed. Forming a second impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the above.

【0019】本発明の第3の観点に係る半導体装置の製
造方法は、半導体基板の表面に、ウェルの一部となる非
自己ウェル部を形成する工程と、半導体基板の表面に、
素子分離領域と、素子分離領域で囲まれた活性領域とを
形成する工程と、半導体基板の表面に形成された素子分
離領域に囲まれる所定の活性領域にのみ、上記非自己ウ
ェル部と一部オーバーラップするパターンでイオン注入
を行い、選択的に不純物を導入し、素子分離領域に対し
て自己整合的に自己整合ウェル部を形成し、この自己整
合ウェル部と非自己ウェル部とで、ウェルを構成する工
程と、上記ウェルの表面に、このウェルの導電型の反対
の導電型の第1不純物拡散層を形成する工程と、上記ウ
ェルが形成されていない活性領域の表面に、上記第1不
純物拡散層の導電型と反対の導電型の第2不純物拡散層
を形成する工程とを有する。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a third aspect of the present invention comprises a step of forming a non-self well portion which becomes a part of a well on the surface of a semiconductor substrate, and a step of forming on the surface of the semiconductor substrate.
A step of forming an element isolation region and an active region surrounded by the element isolation region, and the non-self well part and a part of the non-self well portion only in a predetermined active region surrounded by the element isolation region formed on the surface of the semiconductor substrate. Ions are implanted in an overlapping pattern to selectively introduce impurities to form a self-aligned well portion in a self-aligned manner with respect to the element isolation region. The self-aligned well portion and the non-self well portion form wells. And a step of forming a first impurity diffusion layer of a conductivity type opposite to the conductivity type of the well on the surface of the well, and a step of forming the first impurity diffusion layer on the surface of the active region where the well is not formed. And a step of forming a second impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the impurity diffusion layer.

【0020】[0020]

【作用】本発明の製造方法で得られる半導体装置では、
第1不純物拡散層および第2不純物拡散層のいずれかの
下方に形成されるウェルの少なくとも隣接側一部が、素
子分離領域に対して自己整合的に形成してあるので、ウ
ェルとその上に形成される不純物拡散層とのアライメン
ト余裕寸法aが不要となる。また、同様な理由により、
ウェル寸法のばらつきに基づく余裕寸法bも不要とな
る。
In the semiconductor device obtained by the manufacturing method of the present invention,
Since at least a portion of the well formed below either the first impurity diffusion layer or the second impurity diffusion layer is formed in a self-aligned manner with respect to the element isolation region, The alignment margin dimension a with the formed impurity diffusion layer becomes unnecessary. Also, for the same reason,
The margin dimension b based on the variation of the well dimension is also unnecessary.

【0021】その結果、近接する第1不純物拡散層と第
2不純物拡散層との間のpn間距離Lは、L≧2*c+
1 +d2 の関係を満たすように決定される。ここで、
1は、ウェル上に形成された一方の不純物拡散層と半
導体基板との間のパンチスルー防止に最低限必要な距
離、d2 は他方の不純物拡散層とウェルとのパンチスル
ー防止に最低限必要な距離、cは不純物拡散層の寸法の
ばらつきを考慮した余裕寸法である。
As a result, the pn distance L between the adjacent first and second impurity diffusion layers is L ≧ 2 * c +.
It is determined so as to satisfy the relationship of d 1 + d 2 . here,
d 1 is the minimum distance required to prevent punch-through between one impurity diffusion layer formed on the well and the semiconductor substrate, and d 2 is the minimum distance required to prevent punch-through between the other impurity diffusion layer and the well. The required distance, c, is a marginal dimension in consideration of the dimensional variation of the impurity diffusion layer.

【0022】従来では、上記pn間距離Lは、L≧2*
(a+b+c)+d1 +d2 となるように決定されてい
た。したがって、本発明では、2*(a+b)の余裕寸
法が不要になり、その分だけ高集積化が可能である。a
=0.1μmおよびb=0.25μmとすると、本発明
では、上記pn間距離Lを0.7μm短くすることがで
きる。さらに具体的には、従来の方法で製造した半導体
装置では、pn間距離Lは、約1.8μmが最小であ
り、これに対し、本発明の方法で製造した半導体装置で
は、pn間距離Lは、約1.1μmが最小である。すな
わち、本発明の方法で製造した半導体装置では、pn間
距離Lを約60%に低減することができる。
Conventionally, the above-mentioned pn distance L is L ≧ 2 *
It was determined to be (a + b + c) + d 1 + d 2 . Therefore, according to the present invention, a marginal dimension of 2 * (a + b) is not required, and high integration can be achieved correspondingly. a
= 0.1 μm and b = 0.25 μm, the pn distance L can be shortened by 0.7 μm in the present invention. More specifically, in the semiconductor device manufactured by the conventional method, the minimum pn distance L is about 1.8 μm, whereas in the semiconductor device manufactured by the method of the present invention, the pn distance L is Has a minimum of about 1.1 μm. That is, in the semiconductor device manufactured by the method of the present invention, the inter-pn distance L can be reduced to about 60%.

【0023】特に、本発明の第3の観点に係る製造方法
で製造した半導体装置では、第1不純物拡散層と第2不
純物拡散層との近接部分に位置するウェルの一部が、自
己整合ウェル部で構成され、その他のウェル部分は、比
較的深い低濃度の非自己ウェル部で構成されているの
で、接合容量の増大を避けることができる。
Particularly, in the semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to the third aspect of the present invention, a part of the well located in the vicinity of the first impurity diffusion layer and the second impurity diffusion layer is a self-aligned well. Since the other well portions are formed of relatively deep low-concentration non-self well portions, it is possible to avoid an increase in junction capacitance.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明に係る半導体装置を、図面に示
す実施例に基づき、詳細に説明する。図1は本発明の一
実施例に係る半導体装置の要部断面図、図2は図1に示
す半導体装置の製造方法を示す要部断面図、図3は本発
明の他の実施例に係る半導体装置の要部断面図、図4は
本発明のさらにその他の実施例に係る半導体装置の要部
断面図、図5〜8は図4に示す半導体装置の製造過程を
示す要部断面図、図9は図4に示す半導体装置の構造が
採用されるSRAMの一例を示す要部平面図、図10は
SRAM用メモリセルの等価回路図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device according to the present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. 1 is a cross-sectional view of an essential part of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part of a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is another embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor device, FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor device according to yet another embodiment of the present invention, and FIGS. 5 to 8 are cross-sectional views of a main part showing a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. FIG. 9 is a plan view of an essential part showing an example of an SRAM in which the structure of the semiconductor device shown in FIG. 4 is adopted, and FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of an SRAM memory cell.

【0025】図1に示すように、本発明の一実施例に係
る半導体装置32では、半導体基板34の表面に、選択
酸化による素子分離領域(LOCOS)36が、素子分
離パターンで形成してある。素子分離領域で覆われてい
ない半導体基板34の表面は、活性領域となる。本実施
例では、半導体基板32としては、n型シリコンウェー
ハを用いる。LOCOS36は、窒化シリコン層をマス
クとする選択酸化により得られる酸化シリコン層で構成
される。LOCOS36の膜厚は、特に限定されない
が、約300nm程度である。
As shown in FIG. 1, in a semiconductor device 32 according to one embodiment of the present invention, an element isolation region (LOCOS) 36 formed by selective oxidation is formed on the surface of a semiconductor substrate 34 in an element isolation pattern. . The surface of the semiconductor substrate 34 that is not covered with the element isolation region becomes an active region. In this embodiment, an n-type silicon wafer is used as the semiconductor substrate 32. The LOCOS 36 is composed of a silicon oxide layer obtained by selective oxidation using the silicon nitride layer as a mask. The thickness of the LOCOS 36 is not particularly limited, but is about 300 nm.

【0026】本実施例の半導体装置32では、n+ の第
1不純物拡散層38とp+ の第2不純物拡散層40とを
近接して配置するために、第1不純物拡散層38の下部
に、p型ウェル42が形成してある。すなわち、n+
第1不純物拡散層38は、p型ウェル42の表面に形成
してある。しかも本実施例では、p型ウェル42は、L
OCOS36に対して自己整合的に形成してある。この
p型ウェル42は、後述する斜めイオン注入法により形
成される。
In the semiconductor device 32 of this embodiment, since the n + first impurity diffusion layer 38 and the p + second impurity diffusion layer 40 are arranged close to each other, the n + first impurity diffusion layer 38 is formed below the first impurity diffusion layer 38. , P-type well 42 is formed. That is, the n + first impurity diffusion layer 38 is formed on the surface of the p-type well 42. Moreover, in this embodiment, the p-type well 42 is L
It is formed in self-alignment with the OCOS 36. The p-type well 42 is formed by the oblique ion implantation method described later.

【0027】p+ の第2不純物拡散層40の近傍に位置
するLOCOS36の下部には、n型不純物が導入され
たpチャネルストッパ領域42が形成してある。また、
p型ウェルが存在することから必ずしも必要ではない
が、n+ の第1不純物拡散層38の近傍に位置するLO
COS36の下部には、p型不純物が導入されたnチャ
ネルストッパ領域44を予め形成しても良い。
Below the LOCOS 36 located in the vicinity of the p + second impurity diffusion layer 40, ap channel stopper region 42 into which an n-type impurity is introduced is formed. Also,
Although it is not always necessary because there is a p-type well, the LO located near the n + first impurity diffusion layer 38 is not necessary.
An n-channel stopper region 44 in which a p-type impurity is introduced may be previously formed under the COS 36.

【0028】本実施例の半導体装置32では、第1不純
物拡散層38の下方に形成されるp型ウェル42が、L
OCOS36に対して自己整合的に形成してあるので、
p型ウェル42とその上に形成される第1不純物拡散層
38とのアライメント余裕寸法aが不要となる。また、
同様な理由により、p型ウェル42の寸法のばらつきに
基づく余裕寸法bも不要となる。
In the semiconductor device 32 of this embodiment, the p-type well 42 formed below the first impurity diffusion layer 38 is L-shaped.
Since it is formed in self-alignment with OCOS 36,
The alignment margin dimension a between the p-type well 42 and the first impurity diffusion layer 38 formed thereon is unnecessary. Also,
For the same reason, the margin size b based on the variation in the size of the p-type well 42 is also unnecessary.

【0029】その結果、近接する第1不純物拡散層38
と第2不純物拡散層40との間のpn間距離Lは、L≧
2*c+d1 +d2 の関係を満たすように決定される。
ここで、d1 は、p型ウェル42上に形成されたn+
第1不純物拡散層38とn型半導体基板との間のパンチ
スルー防止に最低限必要な距離、d2 はp+ の第2不純
物拡散層40とp型ウェル42とのパンチスルー防止に
最低限必要な距離、cは第1,第2不純物拡散層38,
40の寸法のばらつきを考慮した余裕寸法である。
As a result, the adjacent first impurity diffusion layer 38 is formed.
The inter-pn distance L between the second impurity diffusion layer 40 and L is L ≧
It is determined so as to satisfy the relationship of 2 * c + d 1 + d 2 .
Here, d 1 is the minimum distance required to prevent punch-through between the n + first impurity diffusion layer 38 formed on the p-type well 42 and the n-type semiconductor substrate, and d 2 is the p + The minimum distance required to prevent punch-through between the second impurity diffusion layer 40 and the p-type well 42, c is the first and second impurity diffusion layers 38,
This is a margin dimension in consideration of the dimensional variation of 40.

【0030】従来では、上記pn間距離Lは、L≧2*
(a+b+c)+d1 +d2 となるように決定されてい
た。したがって、本実施例では、2*(a+b)の余裕
寸法が不要になり、その分だけ高集積化が可能である。
a=0.1μmおよびb=0.25μmとすると、本実
施例では、上記pn間距離Lを0.7μm短くすること
ができる。さらに具体的には、従来の方法で製造した半
導体装置では、pn間距離Lは、約1.8μmが最小で
あり、これに対し、本実施例の半導体装置32では、p
n間距離Lは、約1.1μmが最小である。すなわち、
本実施例に係る半導体装置32では、従来の半導体装置
に比較して、pn間距離Lを約60%に低減することが
できる。
Conventionally, the above-mentioned pn distance L is L ≧ 2 *
It was determined to be (a + b + c) + d 1 + d 2 . Therefore, in the present embodiment, the margin dimension of 2 * (a + b) is not necessary, and the higher integration can be achieved by that amount.
If a = 0.1 μm and b = 0.25 μm, the above-described pn distance L can be shortened by 0.7 μm in this embodiment. More specifically, in the semiconductor device manufactured by the conventional method, the minimum pn distance L is about 1.8 μm, whereas in the semiconductor device 32 of the present embodiment, p
The minimum distance L between n is about 1.1 μm. That is,
In the semiconductor device 32 according to the present embodiment, the inter-pn distance L can be reduced to about 60% as compared with the conventional semiconductor device.

【0031】次に、本実施例に係る半導体装置32の製
造方法について説明する。図2に示すように、半導体基
板34の表面に、LOCOS36を素子分離パターンで
形成した後、p型ウェル42を選択的に形成するため
に、所定パターンのレジスト膜をマスクとして、斜めイ
オン注入を行う。斜めイオン注入の条件としては、特に
限定されないが、たとえばボロンなどのp型不純物を用
い、注入角度θを45度とし、注入エネルギーが100
KeV、ドーズ量が1×1013cm-2の条件であること
が好ましい。斜めイオン注入に際し、半導体基板34は
回転される。イオン注入後には、アニール処理を行う。
アニール条件としては、特に限定されないが、たとえば
900℃の温度で30分間の条件であることが好まし
い。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device 32 according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 2, after the LOCOS 36 is formed on the surface of the semiconductor substrate 34 in an element isolation pattern, oblique ion implantation is performed using a resist film having a predetermined pattern as a mask in order to selectively form the p-type well 42. To do. The conditions for the oblique ion implantation are not particularly limited, but, for example, p-type impurities such as boron are used, the implantation angle θ is 45 degrees, and the implantation energy is 100.
Is preferably 2 conditions - KeV, a dose of 1 × 10 13 cm. The semiconductor substrate 34 is rotated during the oblique ion implantation. After the ion implantation, annealing treatment is performed.
The annealing condition is not particularly limited, but is preferably a temperature of 900 ° C. for 30 minutes, for example.

【0032】図1に示すパンチスルー防止のための距離
1 を小さくする観点からは、p型ウェル42の不純物
濃度を上げて、浅く形成することが好ましい。そこで、
拡散によるウェル寸法のばらつきを抑制するために、イ
オン注入条件およびアニール条件で、深さ方向と横方向
の拡散を制御する。このような観点からは、イオン注入
は、注入角度θが45度である高エネルギーの斜めイオ
ン注入であることが好ましい。
From the viewpoint of reducing the distance d 1 for preventing punch through shown in FIG. 1, it is preferable to increase the impurity concentration of the p-type well 42 to form it shallow. Therefore,
In order to suppress the variation in the well size due to diffusion, the diffusion in the depth direction and the lateral direction is controlled by the ion implantation condition and the annealing condition. From such a viewpoint, it is preferable that the ion implantation is high-energy oblique ion implantation with an implantation angle θ of 45 degrees.

【0033】なお、図1に示すパンチスルー防止のため
の距離d2 を小さくするために、p + の第2不純物拡散
層40が形成される予定の領域に、リンphos+ など
のn型不純物を用いた斜めイオン注入(θ=45度)
を、注入エネルギー150KeVおよびドーズ量5×1
12cm-2の条件で行い、n型ウェル46を形成しても
良い。
In order to prevent punch through shown in FIG.
Distance d2 In order to reduce +Second impurity diffusion
In the area where the layer 40 is to be formed, phosphorus phos+Such
Ion implantation using the n-type impurity (θ = 45 degrees)
Implantation energy of 150 KeV and dose of 5 × 1
012cm-Even if the n-type well 46 is formed under the condition 2
good.

【0034】p型ウェル42が形成された後に、半導体
基板34の表面には、ゲート絶縁層およびゲート電極が
形成され、その後、イオン注入法により、p型ウェル4
2の表面には、n+ の第1不純物拡散層38が形成さ
れ、その他の部分には、p+ の第2不純物拡散層40が
形成される。
After the p-type well 42 is formed, a gate insulating layer and a gate electrode are formed on the surface of the semiconductor substrate 34, and then the p-type well 4 is formed by an ion implantation method.
An n + first impurity diffusion layer 38 is formed on the surface of No. 2, and a p + second impurity diffusion layer 40 is formed on the other portions.

【0035】次に、本発明のその他の実施例について説
明する。図3に示す実施例では、半導体基板34の表面
に、素子分離パターンでトレンチ型素子分離領域48を
形成し、その後、斜めイオン注入でない通常のイオン注
入法で、トレンチ型素子分離領域48に対して自己整合
的にp型ウェル42aを形成する。p型ウェル42aが
形成されない活性領域の表面には、レジスト膜50が形
成され、イオン注入時のマスクとなる。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the embodiment shown in FIG. 3, the trench type element isolation region 48 is formed on the surface of the semiconductor substrate 34 with an element isolation pattern, and then the trench type element isolation region 48 is formed by a normal ion implantation method other than oblique ion implantation. To form the p-type well 42a in a self-aligning manner. A resist film 50 is formed on the surface of the active region where the p-type well 42a is not formed, and serves as a mask during ion implantation.

【0036】その後、p型ウェル42aの表面には、n
+ の第1不純物拡散層38aを形成し、その他の部分に
は、p+ の第2不純物拡散層40aを形成する。本実施
例に係る半導体装置32aでは、斜めイオン注入を用い
ることなく、p型ウェル42aを形成することができ
る。
After that, on the surface of the p-type well 42a, n
The + first impurity diffusion layer 38a is formed, and the p + second impurity diffusion layer 40a is formed in the other portions. In the semiconductor device 32a according to this embodiment, the p-type well 42a can be formed without using oblique ion implantation.

【0037】次に、本発明のさらにその他の実施例につ
いて説明する。図4に示す実施例では、p型ウェル42
bが、LOCOS36の形成前に形成された非自己ウェ
ル部52と、この非自己ウェル部52とオーバラップす
るように、LOCOS36に対して自己整合的に形成さ
れた自己整合ウェル部51とで構成される。自己整合ウ
ェル部51は、図1,2に示す実施例のp型ウェル42
と同様にして形成される。非自己ウェル部52は、自己
整合ウェル部51に比較して不純物濃度が低く、しかも
深く形成され、LOCOS36の形成前に形成される。
Next, still another embodiment of the present invention will be described. In the embodiment shown in FIG. 4, the p-type well 42
b is composed of a non-self well portion 52 formed before the formation of the LOCOS 36, and a self-aligned well portion 51 formed in self-alignment with the LOCOS 36 so as to overlap the non-self well portion 52. To be done. The self-aligned well portion 51 is the p-type well 42 of the embodiment shown in FIGS.
It is formed in the same manner as. The non-self well portion 52 has a lower impurity concentration and is deeper than the self-aligned well portion 51, and is formed before the formation of the LOCOS 36.

【0038】p型ウェル42bの表面には、n+ の第1
不純物拡散層38bが形成してあり、その他の部分に
は、p+ の第2不純物拡散層40bが形成してある。な
お、必要に応じて、p+ の第2不純物拡散層40bの下
方に、n型ウェル54を形成しても良い。n型ウェル5
4は、たとえば斜めイオン注入法により、LOCOS3
6に対して自己整合的に形成される。
On the surface of the p-type well 42b, the first n +
The impurity diffusion layer 38b is formed, and the p + second impurity diffusion layer 40b is formed in the other portions. Note that, if necessary, the n-type well 54 may be formed below the p + second impurity diffusion layer 40b. n-type well 5
LOCOS 3 is formed by, for example, an oblique ion implantation method.
6 is formed in a self-aligned manner.

【0039】この実施例に係る半導体装置32bでは、
前記実施例の半導体装置32,32aに比較し、ウェル
42bがLOCOS36で分離されておらず、不純物濃
度が低く深いウェル部分を有するので、接合容量の増大
を防止することができる。次に、図4に示す半導体装置
の製造方法について説明する。
In the semiconductor device 32b according to this embodiment,
Compared to the semiconductor devices 32 and 32a of the above-described embodiment, the well 42b is not separated by the LOCOS 36 and has a deep well portion with a low impurity concentration, so that it is possible to prevent an increase in junction capacitance. Next, a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 4 will be described.

【0040】図5に示すように、n型半導体基板34を
準備し、その表面に、窒化シリコン層と酸化シリコン層
とからなるLOCOS形成用耐酸化膜56を形成し、そ
の表面に、イオン注入時のマスクとなるレジスト膜を形
成する。その後、レジスト膜をマスクとして、p型の非
自己ウェル部52を形成するためのイオン注入を行う。
イオン注入時の不純物としては、ボロンB+ などのp型
不純物が用いられる。イオン注入条件としては、たとえ
ば300KeVの注入エネルギーで、5×10 11cm-2
のドーズ量の条件である。また、イオン注入後のアニー
ル条件としては、たとえば900℃および30分であ
る。
As shown in FIG. 5, the n-type semiconductor substrate 34 is
Prepare and, on its surface, a silicon nitride layer and a silicon oxide layer
And an oxidation resistant film 56 for forming LOCOS is formed.
Form a resist film on the surface of the
To achieve. Then, using the resist film as a mask,
Ion implantation is performed to form the self well portion 52.
Boron B is used as an impurity during ion implantation.+P-type such as
Impurities are used. As the ion implantation conditions,
For example, with an injection energy of 300 KeV, 5 × 10 11cm-2
Is the condition of the dose amount. Also, after the ion implantation,
The conditions are, for example, 900 ° C. and 30 minutes.
It

【0041】その後、図6に示すように、Pチャネルス
トッパ領域58を形成するためのイオン注入を行う。P
チャネルストッパ領域58は、n型不純物拡散層で構成
される。このストッパ領域58を形成するためのイオン
注入条件としては、リンPhos+ を用い、40KeV
の注入エネルギー、1×1012cm-2のドーズ量の条件
で行う。なお、LOCOS36の下部に形成されるp型
不純物拡散層で構成されるnチャネルストッパ領域は、
後述する自己整合ウェル部51で兼用できるので、必ず
しも形成する必要はない。
After that, as shown in FIG. 6, ion implantation for forming the P channel stopper region 58 is performed. P
The channel stopper region 58 is composed of an n-type impurity diffusion layer. As ion implantation conditions for forming the stopper region 58, phosphorus Phos + is used, and 40 KeV is used.
Implantation energy, carried out with the dose conditions of 1 × 10 12 cm -2. The n-channel stopper region formed of the p-type impurity diffusion layer formed under the LOCOS 36 is
Since the self-aligned well portion 51, which will be described later, can also be used, it is not always necessary to form it.

【0042】次に、LOCOS形成用耐酸化膜56(図
5参照)を素子分離パターンでエッチング加工し、これ
を酸化阻止マスクとして選択酸化を行い、LOCOS3
6を形成する。LOCOS36を形成するための条件と
しては、たとえばH2 +O2ガスを用い、950℃の加
熱温度、30分の加熱時間の条件である。LOCOS3
6の膜厚は、たとえば300nm程度である。
Next, the LOCOS forming oxidation resistant film 56 (see FIG. 5) is etched with an element isolation pattern, and selective oxidation is performed by using this as an oxidation prevention mask to perform LOCOS3.
6 is formed. The conditions for forming the LOCOS 36 are, for example, H 2 + O 2 gas, a heating temperature of 950 ° C., and a heating time of 30 minutes. LOCOS3
The film thickness of 6 is, for example, about 300 nm.

【0043】次に、図7に示すように、p型ウェル42
bの隣接側一部を構成する自己整合ウェル部51を選択
的に形成するために、所定パターンのレジスト膜をマス
クとして、斜めイオン注入を行う。斜めイオン注入の条
件としては、たとえばボロンB+ などのp型不純物を用
い、注入角度θを45度とし、注入エネルギーが100
KeV、ドーズ量が1×1013cm-2の条件である。斜
めイオン注入に際し、半導体基板34は回転される。イ
オン注入後には、アニール処理を行う。アニール条件と
しては、たとえば900℃の温度で30分間の条件であ
る。
Next, as shown in FIG. 7, the p-type well 42
In order to selectively form the self-aligned well portion 51 forming a part of the side adjacent to b, oblique ion implantation is performed using a resist film having a predetermined pattern as a mask. The conditions for the oblique ion implantation are, for example, p-type impurities such as boron B + , the implantation angle θ is 45 degrees, and the implantation energy is 100.
The conditions are KeV and a dose amount of 1 × 10 13 cm −2 . The semiconductor substrate 34 is rotated during the oblique ion implantation. After the ion implantation, annealing treatment is performed. The annealing condition is, for example, a temperature of 900 ° C. for 30 minutes.

【0044】なお、図1に示すパンチスルー防止のため
の距離d2 を小さくするために、p + の第2不純物拡散
層が形成される予定の領域に、リンphos+ などのn
型不純物を用いた斜めイオン注入(θ=45度)を、注
入エネルギー150KeVおよびドーズ量5×1012
-2の条件で行い、n型ウェル54を形成しても良い。
n型ウェル54とp型ウェル42bの一部となる自己整
合ウェル部51とは、LOCOS36の下部で接しても
良い。
In order to prevent punch through shown in FIG.
Distance d2 In order to reduce +Second impurity diffusion
In the area where the layer is to be formed, phosphorus phos+N such as
Diagonal ion implantation (θ = 45 degrees) using a type impurity
Input energy 150 KeV and dose 5 × 1012c
m-The n-type well 54 may be formed under the condition of 2.
Self-alignment as part of the n-type well 54 and p-type well 42b
Even if the well portion 51 is in contact with the lower portion of the LOCOS 36,
good.

【0045】p型ウェル42bが形成された後に、半導
体基板34の表面には、ゲート絶縁層およびゲート電極
が形成され、その後、イオン注入法により、図8に示す
ように、p型ウェル42bの表面には、n+ の第1不純
物拡散層38bが形成され、その他の部分には、p+
第2不純物拡散層40bが形成される。
After the p-type well 42b is formed, a gate insulating layer and a gate electrode are formed on the surface of the semiconductor substrate 34, and then the p-type well 42b is formed by an ion implantation method as shown in FIG. An n + first impurity diffusion layer 38b is formed on the surface, and ap + second impurity diffusion layer 40b is formed on the other portion.

【0046】n+ の第1不純物拡散層38bを形成する
ためのイオン注入条件としては、たとえばAs+ を用
い、注入エネルギー10KeVおよびドーズ量5×10
15cm -2の条件である。また、アニール条件としては、
RTAによる1000℃および10秒の条件である。p
+ の第2不純物拡散層40bを形成するためのイオン注
入条件としては、たとえばBF2 + を用い、注入エネル
ギー10KeVおよびドーズ量3×1015cm-2の条件
である。また、アニール条件としては、たとえばRTA
による1000℃および10秒の条件である。
An n + first impurity diffusion layer 38b is formed.
As an ion implantation condition for+For
Implant energy 10 KeV and dose 5 × 10
15cm -There are two conditions. The annealing conditions are as follows.
The conditions are 1000 ° C. and 10 seconds by RTA. p
Ion implantation for forming the + second impurity diffusion layer 40b
As the entry condition, for example, BF2 +Using injection energy
Gee 10 KeV and dose 3 × 1015cm-2 conditions
Is. The annealing condition may be RTA, for example.
According to the conditions of 1000 ° C. and 10 seconds.

【0047】次に、図4に示す半導体装置32bの構造
が採用されるバルク型完全CMOS−SRAM用メモリ
セルの一例を図9,10に基づき説明する。図10に示
すように、このメモリセルは、フリップフロップ回路を
構成する一対の駆動トランジスタDQ1,DQ2と、メモ
リセルの選択用の選択トランジスタSQ3,SQ4と、負
荷トランジスタLQ5,LQ6とを有する。選択トランジ
スタSQ3,SQ4は、ワード線Wに生じるゲート電圧に
応じて、トランジスタをオン状態とし、駆動トランジス
タDQ1,DQ2で構成されるフリップフロップ回路に記
憶してある情報をビット線bおよび反転ビット線b’に
送信するようになっている。
Next, an example of a bulk type complete CMOS-SRAM memory cell in which the structure of the semiconductor device 32b shown in FIG. 4 is adopted will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 10, this memory cell has a pair of drive transistors DQ1 and DQ2 that form a flip-flop circuit, select transistors SQ3 and SQ4 for selecting a memory cell, and load transistors LQ5 and LQ6. The selection transistors SQ3 and SQ4 turn on the transistors according to the gate voltage generated on the word line W, and the information stored in the flip-flop circuit formed by the drive transistors DQ1 and DQ2 is stored in the bit line b and the inverted bit line. It is designed to be sent to b '.

【0048】図10に示す回路を構成するために、図9
に示すように、メモリセルMCでは、セル毎に、不純物
拡散層64a,64bが二列配列され、この不純物拡散
層64a,64bに対して直交する方向に、ゲート電極
62が4列配置してある。4列のゲート電極62の内の
外側の二列のゲート電極62が、ワード線W1,W2 とな
り、これらワード線と不純物拡散層64との交差部に、
選択トランジスタSQ3,SQ4が形成してある。また、
中央の二列のゲート電極62,62と不純物拡散層64
との交差部に、負荷トランジスタLQ5,LQ6と駆動ト
ランジスタDQ1,DQ2 が形成してある。負荷トランジ
スタLQ5,LQ6 は、p型不純物拡散層64b上に形成
され、選択トランジスタSQ3,SQ4 と駆動トランジス
タDQ1,DQ2 とは、n型不純物拡散層64aの上に形
成してある。
To construct the circuit shown in FIG. 10, FIG.
As shown in FIG. 6, in the memory cell MC, the impurity diffusion layers 64a and 64b are arranged in two columns for each cell, and the gate electrodes 62 are arranged in four columns in the direction orthogonal to the impurity diffusion layers 64a and 64b. is there. Outer two rows of the gate electrodes 62 out of the four rows of the gate electrodes 62 become word lines W1 and W2, and at the intersections of these word lines and the impurity diffusion layer 64,
Select transistors SQ3 and SQ4 are formed. Also,
Central two rows of gate electrodes 62, 62 and impurity diffusion layer 64
Load transistors LQ5 and LQ6 and drive transistors DQ1 and DQ2 are formed at the intersections with. The load transistors LQ5 and LQ6 are formed on the p-type impurity diffusion layer 64b, and the selection transistors SQ3 and SQ4 and the drive transistors DQ1 and DQ2 are formed on the n-type impurity diffusion layer 64a.

【0049】これらトランジスタは、図10に示す回路
を構成するように、その上に積層される第1中間導電層
66、第2中間導電層68および金属配線層70で接続
される。アルミニウム配線層などで構成される金属配線
層70は、ビット線b、反転ビット線b’および電源線
VSSとなる。
These transistors are connected by a first intermediate conductive layer 66, a second intermediate conductive layer 68 and a metal wiring layer 70, which are laminated thereon so as to form the circuit shown in FIG. The metal wiring layer 70 formed of an aluminum wiring layer or the like becomes the bit line b, the inverted bit line b ′, and the power supply line VSS.

【0050】図9に示すように、このメモリセルMCで
は、n型不純物拡散層64aとp型不純物拡散層64b
とが近接して配置され、その間隔の縮小が求められてい
る。したがって、図9に示すようなバルク型完全CMO
S−SRAM用メモリセルを有する半導体装置に、図4
に示す構造を採用することは、メモリセルの縮小化を図
る観点から好ましい。
As shown in FIG. 9, in this memory cell MC, an n-type impurity diffusion layer 64a and a p-type impurity diffusion layer 64b are provided.
And are placed close to each other, and the distance between them is required to be reduced. Therefore, a bulk type complete CMO as shown in FIG.
A semiconductor device having an S-SRAM memory cell is shown in FIG.
It is preferable to adopt the structure shown in (1) from the viewpoint of reducing the size of the memory cell.

【0051】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。たとえば、上述した実施例では、n型半導
体基板を用いたが、本発明はこれに限定されず、p型半
導体基板を用い、ウェルおよび不純物拡散層の導電型を
すべて反対にすることで、本発明を適用することができ
る。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be variously modified within the scope of the present invention. For example, although the n-type semiconductor substrate is used in the above-described embodiments, the present invention is not limited to this, and the p-type semiconductor substrate is used, and the conductivity types of the well and the impurity diffusion layer are all opposite to each other. The invention can be applied.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の製法
で得られた半導体装置によれば、第1不純物拡散層と第
2不純物拡散層との間のpn間距離Lを大幅に縮小する
ことが可能になり、CMOS−LSIの高集積化が可能
になる。特に、バルク型完全CMOS-SRAMセルの
縮小に効果がある。また、ASIC(Apllication Spe
cific IC)にSRAMを搭載する場合、プロセスの
大幅な増加を招くことなく、セルサイズの縮小を図るこ
とができる。
As described above, according to the semiconductor device obtained by the manufacturing method of the present invention, the pn distance L between the first impurity diffusion layer and the second impurity diffusion layer is significantly reduced. It is possible to achieve high integration of CMOS-LSI. In particular, it is effective in reducing the bulk type complete CMOS-SRAM cell. In addition, ASIC (Apllication Spe
When the SRAM is mounted on the cific IC), the cell size can be reduced without significantly increasing the number of processes.

【0053】さらに、本発明の製法では、チャネルスト
ップ工程を省略することもできるので、ASICにSR
AMを搭載する場合、ASICの製造プロセスとの整合
性が良い。特に、本発明の第3の観点に係る製造方法で
製造した半導体装置では、第1不純物拡散層と第2不純
物拡散層との近接部分に位置するウェルの一部が、自己
整合ウェル部で構成され、その他のウェル部分は、比較
的深い低濃度の非自己ウェル部で構成されているので、
接合容量の増大を避けることができる。
Further, in the manufacturing method of the present invention, the channel stop step can be omitted, so that the ASIC is SR
When the AM is mounted, the compatibility with the ASIC manufacturing process is good. In particular, in the semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to the third aspect of the present invention, a part of the well located in the vicinity of the first impurity diffusion layer and the second impurity diffusion layer is a self-aligned well portion. The other wells are composed of relatively deep low-concentration non-self wells.
An increase in junction capacitance can be avoided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1本発明の一実施例に係る半導体装置の要部
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of essential parts of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は図1に示す半導体装置の製造方法を示す
要部断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of essential parts showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図3】図3は本発明の他の実施例に係る半導体装置の
要部断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of essential parts of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図4】図4は本発明のさらにその他の実施例に係る半
導体装置の要部断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of essential parts of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【図5】図5は図4に示す半導体装置の製造過程を示す
要部断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a key portion showing the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 4;

【図6】図6は図5に示す工程の続きの工程を示す要部
断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a key portion showing a step following that shown in FIG.

【図7】図7は図6に示す工程の続きの工程を示す要部
断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a key portion showing a step following that shown in FIG. 6.

【図8】図8は図7に示す工程の続きの工程を示す要部
断面図である。
8 is a sectional view of a key portion showing a step that follows the step shown in FIG. 7.

【図9】図9は図4に示す半導体装置の構造が採用され
るSRAMの一例を示す要部平面図である。
9 is a main-portion plan view showing an example of an SRAM in which the structure of the semiconductor device shown in FIG. 4 is adopted.

【図10】図10はSRAM用メモリセルの等価回路図
である。
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of an SRAM memory cell.

【図11】図11(A)はCMOS−LSIの要部平面
図、同図(B)は(A)の断面図である。
11A is a plan view of a main part of a CMOS-LSI, and FIG. 11B is a sectional view of FIG.

【図12】図12は図11(B)の要部断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of an essential part of FIG. 11 (B).

【図13】図13は図11に示すCMOS−LSIの製
造工程を示す要部断面図である。
13 is a sectional view of a key portion showing the manufacturing process of the CMOS-LSI shown in FIG. 11.

【図14】図14は図13の続きの工程を示す要部断面
図である。
FIG. 14 is a sectional view of a key portion showing a step following that shown in FIG.

【図15】図15は図14の続きの工程を示す要部断面
図である。
FIG. 15 is a sectional view of a key portion showing a step following that shown in FIG.

【図16】図16は図15の続きの工程を示す要部断面
図である。
16 is a sectional view of a key portion showing a step following that shown in FIG.

【図17】図17は図16の続きの工程を示す要部断面
図である。
FIG. 17 is a sectional view of a key portion showing a step following that shown in FIG. 16.

【図18】図18は従来の問題点を示す概略図である。FIG. 18 is a schematic diagram showing a conventional problem.

【図19】図19(a),(b)は従来の問題点を示す
概略図である。
19 (a) and 19 (b) are schematic diagrams showing conventional problems.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

32,32a,32b… 半導体装置 34… 半導体基板 36… 素子分離領域(LOCOS) 38,38a,38b… 第1不純物拡散層 40,40a,40b… 第2不純物拡散層 42,42a,42b… P型ウェル 48… トレンチ型素子分離領域 51… 自己整合ウェル部 52… 非自己ウェル部 DQ1,DQ2… 駆動トランジスタ SQ3,SQ4… 選択トランジスタ LQ5,LQ6… 負荷トランジスタ b… ビット線 b’… 反転ビット線 W… ワード線 MC… メモリセル 32, 32a, 32b ... Semiconductor device 34 ... Semiconductor substrate 36 ... Element isolation region (LOCOS) 38, 38a, 38b ... First impurity diffusion layer 40, 40a, 40b ... Second impurity diffusion layer 42, 42a, 42b ... P type Well 48 ... Trench type element isolation region 51 ... Self-aligned well portion 52 ... Non-self well portion DQ1, DQ2 ... Drive transistor SQ3, SQ4 ... Select transistor LQ5, LQ6 ... Load transistor b ... Bit line b '... Inverted bit line W ... Word line MC ... Memory cell

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/316 9274−4M H01L 21/94 A ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 21/316 9274-4M H01L 21/94 A

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、第1導電型の第1不純
物拡散層と、第1導電型と反対の第2導電型の第2不純
物拡散層とが、素子分離領域により分離されて隣接して
配置される半導体装置であって、 上記第1不純物拡散層および第2不純物拡散層のいずれ
かの下方に形成されるウェルの少なくとも隣接側一部
が、素子分離領域に対して自己整合的に形成してある半
導体装置。
1. A semiconductor substrate having a first conductivity type first impurity diffusion layer and a second conductivity type second impurity diffusion layer opposite to the first conductivity type separated by an element isolation region and adjacent to each other. In the semiconductor device arranged as described above, at least a part of an adjacent side of a well formed below either the first impurity diffusion layer or the second impurity diffusion layer is self-aligned with the element isolation region. The semiconductor device formed on.
【請求項2】 上記素子分離領域が、トレンチ型素子分
離領域である請求項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the element isolation region is a trench type element isolation region.
【請求項3】 上記ウェルが、素子分離領域の形成前に
形成された非自己ウェル部と、この非自己ウェル部とオ
ーバラップするように、素子分離領域に対して自己整合
的に形成された自己整合ウェル部とで構成される請求項
1に記載の半導体装置。
3. The well is formed in self-alignment with the element isolation region so as to overlap the non-self well portion formed before the formation of the element isolation region and the non-self well portion. The semiconductor device according to claim 1, comprising a self-aligned well portion.
【請求項4】 半導体基板の表面に、選択酸化による素
子分離領域と、素子分離領域で囲まれた活性領域とを形
成する工程と、 半導体基板の表面に形成された素子分離領域に囲まれる
所定の活性領域にのみ、斜めイオン注入を行い、選択的
に不純物を導入し、素子分離領域に対して自己整合的に
ウェルを形成する工程と、 上記ウェルの表面に、このウェルの導電型の反対の導電
型の第1不純物拡散層を形成する工程と、 上記ウェルが形成されていない活性領域の表面に、上記
第1不純物拡散層の導電型と反対の導電型の第2不純物
拡散層を形成する工程とを有する半導体装置の製造方
法。
4. A step of forming an element isolation region by selective oxidation and an active region surrounded by the element isolation region on a surface of a semiconductor substrate, and a predetermined process surrounded by the element isolation region formed on the surface of the semiconductor substrate. Slanted ion implantation only in the active region of the well, selectively introducing impurities to form a well in a self-aligned manner with respect to the element isolation region, and the well surface opposite to the conductivity type of the well. And forming a second impurity diffusion layer of a conductivity type opposite to the conductivity type of the first impurity diffusion layer on the surface of the active region where the well is not formed. And a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】 半導体基板の表面に、トレンチ型素子分
離領域と、トレンチ型素子分離領域で囲まれた活性領域
とを形成する工程と、 半導体基板の表面に形成されたトレンチ型素子分離領域
に囲まれる所定の活性領域にのみ、イオン注入を行い、
選択的に不純物を導入し、素子分離領域に対して自己整
合的にウェルを形成する工程と、 上記ウェルの表面に、このウェルの導電型の反対の導電
型の第1不純物拡散層を形成する工程と、 上記ウェルが形成されていない活性領域の表面に、上記
第1不純物拡散層の導電型と反対の導電型の第2不純物
拡散層を形成する工程とを有する半導体装置の製造方
法。
5. A step of forming a trench type element isolation region and an active region surrounded by the trench type element isolation region on the surface of the semiconductor substrate, and a trench type element isolation region formed on the surface of the semiconductor substrate. Ion implantation is performed only in a predetermined active region surrounded by
A step of selectively introducing impurities to form a well in a self-aligned manner with respect to the element isolation region; and forming a first impurity diffusion layer of a conductivity type opposite to that of the well on the surface of the well A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a second impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the first impurity diffusion layer on a surface of an active region where the well is not formed.
【請求項6】 半導体基板の表面に、ウェルの一部とな
る非自己ウェル部を形成する工程と、 半導体基板の表面に、素子分離領域と、素子分離領域で
囲まれた活性領域とを形成する工程と、 半導体基板の表面に形成された素子分離領域に囲まれる
所定の活性領域にのみ、上記非自己ウェル部と一部オー
バーラップするパターンでイオン注入を行い、選択的に
不純物を導入し、素子分離領域に対して自己整合的に自
己整合ウェル部を形成し、この自己整合ウェル部と非自
己ウェル部とで、ウェルを構成する工程と、 上記ウェルの表面に、このウェルの導電型の反対の導電
型の第1不純物拡散層を形成する工程と、 上記ウェルが形成されていない活性領域の表面に、上記
第1不純物拡散層の導電型と反対の導電型の第2不純物
拡散層を形成する工程とを有する半導体装置の製造方
法。
6. A step of forming a non-self well portion which becomes a part of a well on the surface of a semiconductor substrate, and an element isolation region and an active region surrounded by the element isolation region on the surface of the semiconductor substrate. And a predetermined active region surrounded by the element isolation region formed on the surface of the semiconductor substrate by performing ion implantation in a pattern that partially overlaps the non-self well portion and selectively introducing impurities. A step of forming a self-aligned well portion in a self-aligned manner with respect to the element isolation region, and forming a well by the self-aligned well portion and the non-self well portion; and a conductive type of the well on the surface of the well. Forming a first impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the first impurity diffusion layer, and forming a second impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to the conductivity type of the first impurity diffusion layer on the surface of the active region where the well is not formed. To form The method of manufacturing a semiconductor device having a degree.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0817247A1 (en) * 1996-06-26 1998-01-07 STMicroelectronics S.r.l. Process for the fabrication of integrated circuits with contacts self-aligned to active areas
US6461946B2 (en) 2000-05-01 2002-10-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing semiconductor device
US6812531B1 (en) 1998-05-11 2004-11-02 Stmicroelectronics S.R.L. Matrix of memory cells fabricated by means of a self-aligned source process, comprising ROM memory cells, and related manufacturing process

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