JPH0715971B2 - 相補型mos集積回路の製造方法 - Google Patents

相補型mos集積回路の製造方法

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JPH0715971B2
JPH0715971B2 JP60111033A JP11103385A JPH0715971B2 JP H0715971 B2 JPH0715971 B2 JP H0715971B2 JP 60111033 A JP60111033 A JP 60111033A JP 11103385 A JP11103385 A JP 11103385A JP H0715971 B2 JPH0715971 B2 JP H0715971B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、相補型MOS集積回路の製造方法に関する。
[従来技術] 一般に、相補型MOS集積回路(C−MOSIC)は第5図で示
す様な構造になっており、Nチャンネルトランジスタの
ドレインDとPチャンネルトランジスタのソースSとの
間に高い電圧が印加された場合に、Nチャンネルトラン
ジスタのN型のドレイン領域と、P−ウエルと、N型基
板と、及びPチャンネルトランジスタのP型のソース領
域とからなる経路(第5図破線で示す)が導通して大電
流が流れる現象、即ちラッチアップを防ぐために、N型
基板のP−ウエルに形成されるNチャンネルMOS構造の
縦形NPNトランジスタの増幅度HFEを下げる必要がある。
このため、従来では、P−ウエル形成時にP−ウエル内
部に不純物の高濃度層を作り、第6図に示すような不純
物濃度分布を形成する方法があった。その方法は、第4
図に示すような工程となっている。即ち、シリコンウエ
ハーのN型基板1上に形成された酸化膜(SiO2)2を写
真技術を用いたマスクと化学処理により除去しP−ウエ
ル用の穴3を開ける(4−1)、次にこの穴3を通して
N型基板1にほう素(ボロンB+イオン)を注入する。こ
の際、N型基板の表面には薄い酸化膜4が形成される
(4−2)。N型基板1を加熱してほう素(ボロン)を
拡散させP−ウエル5を形成する(4−3)。穴3内の
薄い酸化膜4を除去した後に高電圧高加速のイオン注入
機によりほう素(ボロン)をP−ウエル5の深層部に注
入して高濃度層7を形成する(4−4)。P−ウエル5
に隣接した領域の酸化膜(SiO2)2の一部を写真技術を
用いたマスクと化学処理により除去したP−MOSトラン
ジスタ用の穴8を開ける(4−5)、次にN型基板1全
体を高温加熱処理してこの穴8に露出したN型基板1及
び穴3に露出したP−ウエル5の表面にゲート酸化膜
9、10を形成する(4−6)、このときP−ウエル5の
深層部に注入された高濃度層7が表面に向かって拡散し
高濃度層7の厚さが増大する。次にN型基板1全面に多
結晶又はアモルファスシリコン12の一様な膜を堆積形成
し(4−7)、写真技術を用いたマスクと化学処理によ
り多結晶又はアモルファスシリコン12の一部を除去して
N−MOSトランジスタのソース、ドレイン用の穴13、1
4、及びP−MOSトランジスタのソース、ドレイン用の穴
15、16を夫々開ける(4−8)、又各ソース、ドレイン
用の穴13、15、及び穴14、16とのそれぞれの間にゲート
電極17、18が夫々形成される。P−ウエル5上にフォト
レジスト20を塗布し、一方でP−MOSのソース、ドレイ
ン用の穴15、16を通してほう素(ボロンB+)をN型基板
1に注入してP−MOSトランジスタのソース領域22、ド
レイン領域23を同時に形成する(4−9)。次に、フォ
トレジスト20を除去し、P−MOSトランジスタのソース
領域22、ゲート電極18、ドレイン領域23上にフォトレジ
スト25を塗布し、N−MOSトランジスタのソース、ドレ
イン用の穴13、14を通してリン(P+イオン)をP−ウエ
ル5に注入してN−MOSトランジスタのソース領域26、
ドレイン領域27を同時に形成する(4−10)。フォトレ
ジスト25を除去し、更に各ゲート電極17、18上方以外の
多結晶又はアモルファスシリコン12の一様な膜を除去し
(4−11)、次にN型基板1全面に酸化膜(SiO2)28を
形成する(4−12)。各ソース領域22、26、ドレイン領
域23、27上の酸化膜(SiO2)28を写真技術を用いたマス
クと化学処理により除去し各電極用の穴31、32、33、34
を夫々開け(4−13)、このN型基板1全面にアルミニ
ユーム35を蒸着し、各電極以外のアルミニユームを除去
する。このように従来の方法で製造された相補型MOS集
積回路は、第5図に示すような断面を呈し、C−C線上
の不純物濃度分布は、第6図に示すような特性となって
いる。図中イはP−ウエル5の、ロは高濃度注入層7
の、ハはソース26、ドレイン27のホウ素濃度を示し、ニ
はN基板1のリン濃度を示す不純物濃度プロフィルであ
る。
[従来技術の問題点] この様な従来の相補型MOSトランジスタでは、P−ウエ
ル形成時に高濃度層を形成するので、その後の酸化膜形
成時の高温熱処理によりP−ウエル中に注入された高濃
度層が拡散する(高濃度層のアクセプタ、ボロンが表面
に向かって拡散する)。このため、高濃度層の深さが浅
くなると、増幅度HFEは下るが、スレッスホールドVTH
増大を引き起こす。このような現象を避けるためには、
この高濃度イオン注入層をP−ウエル5に奥深く打ち込
む必要があり、高圧の数Mev(例えば1000Kev)の加速電
圧を持つ高価な特殊のイオン注入機が必要とされてい
た。又この場合には高加速、高ドーズであるためP−ウ
エルの結晶格子にイオン注入欠陥が起こるという問題も
あった。
[発明の目的] この発明は、上述した事情に基きなされたもので、相補
型MOS集積回路のラッチアップ現象を防止するためのP
−ウエル中の不純物の濃度分布を簡単な通常の工程で形
成し得る半導体回路の製造方法を提供することを目的と
している。
[発明の要点] この発明は、上述した目的を達成するために、ゲート酸
化膜等を形成するための高温処理の後に、P−ウエルと
その他の部分との結晶状態が違うことを利用して、通常
のイオン注入機によりほう素(ボロンB+)をP−ウエル
の結晶格子の方向に沿った方向からそのP−ウエルの奥
深くに注入してその深層部に高濃度層を形成するように
した点を要旨とするものである。
[実施例] 以下、この発明を図面に示す一実施例に基き説明する。
シリコンウエハーのN型基板41上に形成された酸化膜
(SiO2)42を写真技術を用いたマスクと化学処理により
除去しP−ウエル用の穴43を開ける(1−1)。次に、
この穴43を通してN型基板41にほう素(ボロンB+イオ
ン)を注入する。この際、N型基板1の表面には薄い酸
化膜44が形成される(1−2)。このN型基板41を加熱
してほう素(ボロン)を拡散させP−ウエル45を形成す
る(1−3)、この薄い酸化膜44とP−ウエル45に分離
して隣接した領域の酸化膜(SiO2)42を写真技術を用い
たマスクと化学処理により除去しN−MOSトランジスタ
及びP−MOSトランジスタ用の穴43、48を夫々開ける
(1−4)。このN型基板41全体を高温加熱処理してこ
の穴48に露出したN型基板1及びP−ウエル45の穴43に
露出したP−ウエル45の表面にゲート酸化膜49、50を形
成する(1−5)。次にN型基板41全面に多結晶又はア
モルファスシリコン52の一様な膜を堆積形成する(1−
6)。写真技術を用いたマスクと化学処理により多結晶
又はアモルファスシリコン52の一部を除去してP−MOS
トランジスタのソース、ドレイン用の穴55、56を、及び
P−ウエル45上にN−MOSトランジスタのソース、ドレ
イン用の穴53、54を夫々開け、各ソース、ドレイン用の
穴53、54と穴55、56の間にゲート電極57、58が夫々形成
される(1−7)。P−ウエル45上にフォトレジスト60
を塗布し、一方でP−MOSトランジスタのソース、ドレ
イン用の穴55、56を通してほう素(ボロンB+)をN型基
板41に注入してP−MOSトランジスタのソース領域62、
ドレイン領域63を同時に形成する(1−8)。次に、フ
ォトレジスト60を除去し、このP−MOSトランジスタの
ソース領域62、ゲート電極57、ドレイン領域63上にフォ
トレジスト65を塗布してN−MOSトランジスタのソー
ス、ドレイン用の穴53、54を通してリン(P+イオン)を
P−ウエル45に注入してN−MOSトランジスタのソース
領域66、ドレイン領域67を同時に形成する。この場合、
リンイオンの注入角度をP−ウエルの結晶格子の方向に
対してほぼ7度傾け、このリンイオンがP−ウエル中に
必要以上深く注入されないようにしている(1−9)。
次にN−MOSトランジスタのソース、ドレイン用の穴5
3、54を通り、且つソース領域66、ドレイン領域67を貫
通させて略200Kev程度のイオン注入機によりほう素(ボ
ロンB+)を、P−ウエル45中にN型基板41の結晶格子の
方向に対して±1°以下の方向から注入してその奥深く
に所定厚さの高濃度層47を形成する(1−10)。この時
略200Kevに加速されたボロンイオンが一部ゲート電極58
に降かかるが、ゲート電極58は多結晶又はアモルファス
であり、故に結晶格子が揃っていないのでゲート電極58
の深部にはほう素(ボロンB+)は注入されない。フォト
レジスト65を除去し、更に各ゲート電極57、58上方以外
の多結晶又はアモルファスシリコン52の一様な膜を除去
し(1−11)、次にN型基板41全面に酸化膜(SiO2)68
を形成する(1−12)。各ソース領域62、66、ドレイン
領域63、67上の酸化膜(SiO2)68を写真技術を用いたマ
スクと化学処理により除去し各電極用の穴71、72、73、
74を夫々開ける、このN型基板41全面にアルミニユーム
75を蒸着し、各電極以外のアルミニユームを除去する。
このような方法で製造された相補型MOS集積回路は、第
2図に示すような断面を呈し、N−MOSトランジスタの
ソース領域66下方のA−A線、同じくゲート電極58下方
のB−B線上の不純物濃度特性は第3図(a)、8b)に
示すような分布を夫々示している。第3図中イはP−ウ
エル45の、ロは高濃度注入層47の、ハはソース66の、ニ
はN基板41の、ホはゲート電極58の不純物濃度プロフィ
ルである。点線はリンP+イオンの、実線はボロンB+イオ
ンの濃度分布を夫々示している。第3図(a)に示すよ
うに高濃度層の中心の深さが0.8μと深くなり、増幅度H
FEが下る。又、第3図(b)に示すように結晶格子が揃
っていないゲート電極58にはN型基板41(単結晶)の半
分以下の深さしかボロンB+イオンが入らないため(濃度
層の中心の深さが0.4μ)と浅くN型基板41のゲート部
にボロンイオンが注入されることがない。この様に、ボ
ロンイオンをP−ウエルのみに奥深く注入することがで
きるのでスレッスホルドVTHを変えずにNPNトランジスタ
の増幅度HFEを下げることができる。
[発明の効果] 以上説明してきたように、本発明はゲート酸化膜を形成
する工程の如く、基板を高温加熱処理する工程より後の
工程で高濃度層を形成するためのイオン注入を行なった
ものであり、その際注入角度を結晶格子の方向に対して
1°以下にし、ゲートと基板の結晶状態の違いを利用し
てイオンをP−ウエルのみに奥深く注入することができ
るので、通常のイオン注入機(加速電圧200kev以下)が
使用でき、高加速、高ドーズでないためにイオン注入に
よる結晶格子の欠陥が生ずることもない。また、高濃度
層の注入工程が、その後の熱処理工程が少ない工程で行
うため拡散による濃度分布の広がりが少なく、ドーズ量
を少なくできる(注入時間の短縮化)。さらに、多結晶
又はアモルファス状態のゲート電極及び絶縁酸化膜の部
分には単結晶に比べてイオンがわずかしか入らないた
め、PチャンネルMOS部などをマスクするのに通常の方
法が使える。従って、スレッスホルドVTHを変えずにNPN
トランジスタの増幅度HFEを下げ、ラッチアップを防止
することができるいという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の相補型MOS集積回路の製造方法の工程
図、第2図は本発明の製造方法により製造されたN−MO
Sトランジスタの断面図、第3図はその不純物濃度特性
を示す図であり、第4図は従来の相補型MOS集積回路の
製造方法の工程図、第5図は従来の製造方法により製造
されたN−MOSトランジスタ及びP−MOSトランジスタの
断面図、第6図はその不純物濃度特性を示す図である。 41……N型基板、45……P−ウエル、47……高濃度層、
49、50……ゲート酸化膜、62、66……ソース領域、63、
67……ドレイン領域、B+……ボロンイオン、P+……リン
イオン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トランジスタを形成するための第1の不純
    物を含んだ素子領域内に、第2の不純物を含むソース領
    域、ドレイン領域、及びこれらのソース領域とドレイン
    領域よりも深部に前記第1の不純物の高濃度層を形成し
    たMOSトランジスタを有する相補型MOS集積回路の製造方
    法において、 前記素子領域の基板表面に高温加熱処理により成膜され
    たゲート酸化膜、及びゲート電極を形成する第1の工程
    と、 前記素子領域に第2の不純物イオンを注入して前記ソー
    ス領域及びドレイン領域と、前記第1の不純物イオンを
    前記基板の結晶格子の方向に沿った方向から注入して前
    記素子領域の深部に第1の不純物の高濃度層とを形成す
    る第2の工程と、 前記ソース領域及びドレイン領域に接続されたソース電
    極、及びドレイン電極とを形成する第3の工程とを備え
    たことを特徴とする相補型MOS集積回路の製造方法。
JP60111033A 1985-05-23 1985-05-23 相補型mos集積回路の製造方法 Expired - Lifetime JPH0715971B2 (ja)

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