JPH0783046B2 - Semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof

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JPH0783046B2
JPH0783046B2 JP61064334A JP6433486A JPH0783046B2 JP H0783046 B2 JPH0783046 B2 JP H0783046B2 JP 61064334 A JP61064334 A JP 61064334A JP 6433486 A JP6433486 A JP 6433486A JP H0783046 B2 JPH0783046 B2 JP H0783046B2
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conductivity type
impurity
forming
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理夫 小松
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路装置及びその製造方法に関し、
特に耐放射線性を有するMIS型半導体集積回路装置及び
その製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a method for manufacturing the same,
In particular, the present invention relates to a radiation-resistant MIS type semiconductor integrated circuit device and a manufacturing method thereof.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般にMIS型半導体集積回路装置の素子分離は第4図に
示すように選択的に形成された半導体基板に一部埋設さ
れる厚いシリコン酸化膜13およびその下の高濃度のP型
のチャンネルストッパー領域12によって行なわれる。第
4図において11は例えばP型半導体基板、12は高濃度の
P型不純物層、13は厚いフイールド酸化膜、14はゲート
酸化膜、15aと15bはそれぞれ異なる素子に属するN+拡散
層、16は層間絶縁膜であり、その上に配線導体のパター
ン17が形成される。このような構造において、能動領域
15aおよび15bの分離は配線導体17に適当な電圧が印加さ
れている状態において、フイールド酸化膜13下の基板表
面が反転してチャンネルが形成されることのないように
しておくことで行なわれる。この条件は通常寄生MOSト
ランジスタのゲート絶縁膜となる絶縁膜13,14が能動ト
ランジスタのゲート酸化膜14よりもずっと厚いこと、お
よび寄生トランジスタのゲート絶縁膜となるフイールド
絶縁膜13下のシリコン基板表面の不純物濃度が高濃度領
域12により高濃度でさることにより保証されている。例
えば、フイールド酸化膜13が1μm,層間絶縁膜16が1
μ,P+型のチャンネルストッパー領域である高不純物領
域12の濃度が〜1017cm-3程度の場合、チャンネル長2μ
m,チャンネル幅50μm程度の寄生MISトランジスタに流
れる電流は配線導体17に5V印加しても10-20A以下のレベ
ルと見積られる。したがって通常の動作電圧範囲では第
5図に示したような寄生MOSトランジスタによるリーク
は問題にならない。すなわちこれは、第4図において半
導体基板11とN+型の15a領域とをともに0Vとし、N+型の1
5b領域と配線導体(ゲート電極)17とに+5V印加したと
き15aと15b間を流れるリーク電流である。
Generally, the element isolation of a MIS type semiconductor integrated circuit device is formed by thick silicon oxide film 13 partially buried in a selectively formed semiconductor substrate and a high concentration P type channel stopper region thereunder as shown in FIG. Performed by 12. In FIG. 4, 11 is, for example, a P-type semiconductor substrate, 12 is a high-concentration P-type impurity layer, 13 is a thick field oxide film, 14 is a gate oxide film, 15a and 15b are N + diffusion layers belonging to different elements, 16 Is an interlayer insulating film, and a wiring conductor pattern 17 is formed thereon. In such a structure, the active area
The separation of 15a and 15b is performed by preventing the formation of a channel by inverting the substrate surface under the field oxide film 13 in the state where an appropriate voltage is applied to the wiring conductor 17. This condition is that the insulating films 13 and 14 that normally become the gate insulating film of the parasitic MOS transistor are much thicker than the gate oxide film 14 of the active transistor, and the silicon substrate surface under the field insulating film 13 that becomes the gate insulating film of the parasitic transistor. The impurity concentration of is guaranteed by the higher concentration by the high concentration region 12. For example, the field oxide film 13 is 1 μm and the interlayer insulating film 16 is 1 μm.
If the concentration of the high impurity region 12, which is the μ, P + type channel stopper region, is about 10 17 cm -3 , the channel length is 2 μm.
It is estimated that the current flowing through the parasitic MIS transistor having m and a channel width of about 50 μm is 10 −20 A or less even when 5 V is applied to the wiring conductor 17. Therefore, in the normal operating voltage range, the leakage due to the parasitic MOS transistor as shown in FIG. 5 is not a problem. That this, the semiconductor substrate 11 and the N + -type 15a region in Figure 4 together with 0V, the N + -type 1
This is a leak current flowing between 15a and 15b when +5 V is applied to the 5b region and the wiring conductor (gate electrode) 17.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、このような構造に電離性放射線(γ線,α
線,電子線等)を照射すると酸化膜中に生成される電子
−正孔対の中に正孔がシリコン−酸化膜界面に移動し、
界面付近に多く分布する正孔トラップに捕獲されるため
酸化膜中は正の固定電荷が蓄積し、Nchデバイスの場合
シリコン基板を反転させる方向の電界を生ずる。その結
果寄生MOSトランジスタのリーク電流は第5図に示すよ
うに、吸収線量の増加と共に確実に増加し、例えば先に
記した構造の寄生MOSトランジスタの場合にはリーク電
流は1×105rad(Si)の吸収線量で、上記と同じ条件下
で、約10桁も増加する。このようなリーク電流の増加は
能動トランジスタの単体特性劣化の原因となるばかりで
なく、集積回路装置の動作特性にも重大な影響を及ぼ
す。この対策として考えられるのは第4図においてフイ
ールド酸化膜13下の不純物層12の濃度を高くし、表面反
転を起こりにくくする方法であるが、不純物層12はフイ
ールド酸化前に形成されねばならず、高温および長時間
のフィールド酸化は不純物層12の高濃度化に適していな
い。また、不純物層12の形成をイオン注入法により行な
う場合には高ドーズ量で行なうほどフイールド酸化後の
表面欠落発生が著しいため拡散層15a,15bと不純物層12
の接合リークが増大する。さらに、不純物層12を高濃度
化できたとしても、拡散層15a,15bと不純物層12の接合
耐圧が低下するという問題が生ずる。すなわち、第4図
のような構造では不純物層12の高濃度化には種種の制約
があって、大体1018cm-3弱の不純物濃度が上限となる。
この程度の濃度では放射線照射により生ずる寄生MOSト
ランジスタのリークを阻止できない。せいぜいリークレ
ベルにして1〜2桁の改善が臨める程度である。すなわ
ち、従来の素子分離構造は放射線照射を受けた際に甚だ
しくリーク電流が増加するという欠点を有していた。
However, ionizing radiation (γ rays, α
(Electron beam, electron beam, etc.), holes move to the silicon-oxide film interface in the electron-hole pairs generated in the oxide film,
Since many positive holes are trapped near the interface, positive fixed charges are accumulated in the oxide film, and in the case of Nch device, an electric field in the direction of inverting the silicon substrate is generated. As a result, as shown in FIG. 5, the leakage current of the parasitic MOS transistor surely increases as the absorbed dose increases. For example, in the case of the parasitic MOS transistor having the structure described above, the leakage current is 1 × 10 5 rad ( The absorbed dose of Si) increases about 10 orders of magnitude under the same conditions as above. Such an increase in leakage current not only causes deterioration of the characteristics of the active transistor alone, but also seriously affects the operation characteristics of the integrated circuit device. As a countermeasure against this, a method of increasing the concentration of the impurity layer 12 under the field oxide film 13 in FIG. 4 so as to prevent surface inversion is caused, but the impurity layer 12 must be formed before the field oxidation. Field oxidation at high temperature for a long time is not suitable for increasing the concentration of the impurity layer 12. Further, when the impurity layer 12 is formed by the ion implantation method, the higher the dose, the more the surface defects are generated after the field oxidation, so that the diffusion layers 15a and 15b and the impurity layer 12 are formed.
The junction leakage increases. Further, even if the concentration of the impurity layer 12 can be increased, there is a problem that the junction breakdown voltage between the diffusion layers 15a and 15b and the impurity layer 12 is lowered. That is, in the structure as shown in FIG. 4, there are various kinds of restrictions for increasing the concentration of the impurity layer 12, and the upper limit is about 10 18 cm −3 .
With such a concentration, the leakage of the parasitic MOS transistor caused by the radiation irradiation cannot be prevented. At most, the leak level can be improved by 1 to 2 digits. That is, the conventional element isolation structure has a drawback that the leakage current significantly increases when it is irradiated with radiation.

本発明は以上の欠点を除去し、耐放射線性を有するMIS
型半導体集積回路装置及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
The present invention eliminates the above drawbacks, and has a radiation-resistant MIS
Type semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の第1の発明の半導体集積回路装置は、第1種の
導電型(P型)をする半導体基板上に素子分離領域によ
り分離されて形成された複数個の第2種の導電型(N
型)を有するたとえば絶縁ゲート電界効果トランジスタ
(以下IGFETという)のソース,ドレイン領域である能
動領域を備えた半導体集積回路装置において、前記素子
分離領域は基板に一部埋設に形成された厚い絶縁膜によ
って前明能動領域と分離して形成された第1種の導電型
の高不純物濃度の不純物領域を有することにより構成さ
れる。
A semiconductor integrated circuit device according to a first aspect of the present invention is a plurality of second-type conductivity type (isolated by element isolation regions formed on a semiconductor substrate of the first-type conductivity type (P-type). N
A semiconductor integrated circuit device having active regions, which are source and drain regions of, for example, an insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as IGFET), which has a dielectric type), the element isolation region is a thick insulating film partially embedded in a substrate. By having a first-conductivity-type high-impurity-concentration impurity region formed separately from the pre-light active region.

また、本発明の第2の発明の半導体集積回路装置は、第
1種の導電型を有する半導体基板上に島状に形成された
第2種の導電型の不純物領域の中に素子分離領域により
分離されて形成された複数個素子にそれぞれ属する第1
種の導電型を有するたとえばIGFETのソース,ドレイン
領域である能動領域を備えた半導体装置において、前記
素子分離領域には前記能動領域と厚い絶縁膜により分離
して形成された第2種の導電型の高い不純物濃度を有す
る不純物領域を有することにより構成される。
The semiconductor integrated circuit device according to the second aspect of the present invention is characterized in that an element isolation region is formed in an impurity region of the second type conductivity type formed in an island shape on a semiconductor substrate having the first type conductivity type. A first member belonging to each of a plurality of elements formed separately
In a semiconductor device having active regions such as source and drain regions of an IGFET having a second conductivity type, a second conductivity type formed in the element isolation region by being separated from the active region by a thick insulating film. And an impurity region having a high impurity concentration.

また、本発明の第3の発明のMIS型半導体集積回路装置
の製造方法は、第1種の導電型を有する半導体基板上に
選択酸化法により選択的に酸化膜を形成しデバイスが形
成される能動領域と素子分離領域の一部を構成する領域
を区画し、この一部を構成する領域を半導体基板上に薄
い酸化膜を形成する工程と、素子分離のための前記薄い
酸化膜を有する領域の上にイオン注入用のマスク材を被
覆する工程と、該マスク材をマスクとして第2種の導電
型不純物を前記デバイスが形成される能動領域にイオン
注入し第2種の導電型の拡散領域を形成する工程と、前
記マスク材を除去し前記デバイスが形成される領域をマ
スク材で被覆する工程と、該マスク材をマスクとして第
1種の導電型不純物を素子分離のための薄い酸化膜を有
する領域にイオン注入し第1種の導電型の高い不純物濃
度の拡散領域を形成する工程とを含んで構成される。
Further, in the method of manufacturing the MIS type semiconductor integrated circuit device of the third invention of the present invention, a device is formed by selectively forming an oxide film on the semiconductor substrate having the first type conductivity by a selective oxidation method. A step of partitioning an active region and a part of the element isolation region and forming a thin oxide film on the semiconductor substrate in the part of the part; and a region having the thin oxide film for element isolation A step of coating a mask material for ion implantation on the upper surface, and using the mask material as a mask, ion-implanting a second-type conductivity type impurity into an active region where the device is formed, and a second-type conductivity-type diffusion region And a step of removing the mask material and covering a region where the device is formed with a mask material, and using the mask material as a mask, a thin oxide film for element isolation of the first type conductivity type impurity. Ion injection into the area with And configured to include a step of forming a diffusion region of a high impurity concentration of the first type of conductivity type.

また、本発明の第4の発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、第1種の導電型の基板領域と島状の第2種の導
電型の不純物領域とを有する半導体基板の該島状領域の
表面に選択酸化法により選択的に厚い酸化膜を形成しデ
バイスが形成される能動領域と素子分離のための薄い酸
化膜を具備させる領域とを区画する工程と、素子分離の
ための薄い酸化膜を有する領域の上にイオン注入用のマ
スク材を被覆する工程と、該マスク材をマスクとして第
1種の導電型不純物を前記デバイスが形成される能動領
域にイオン注入し第1種の導電型の拡散領域を形成する
工程と、前記マスク材を除去し前記デバイスが形成され
る領域をマスク材で被覆する工程と、該マスク材をマス
クとして第2種の導電型不純物を素子分離のための薄い
酸化膜を有する領域にイオン注入し第2種の導電型の極
めて高い不純物濃度の拡散領域を形成する工程とを含ん
で構成される。
Further, according to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: a semiconductor substrate having a first type conductivity type substrate region and an island type second type conductivity type impurity region; A step of selectively forming a thick oxide film on the surface of the region by a selective oxidation method to partition an active region where a device is formed and a region having a thin oxide film for element isolation, and a thin step for element isolation A step of covering a region having an oxide film with a mask material for ion implantation, and using the mask material as a mask, ion-implanting a first type conductivity type impurity into an active region where the device is formed, A step of forming a conductive type diffusion region, a step of removing the mask material and covering a region in which the device is formed with a mask material, and using the mask material as a mask to separate the second type conductivity type impurity into elements. Area with a thin oxide film for Configured and forming a diffusion region of a very high impurity concentration of implanted second type conductivity type.

なお、第4の発明の半導体集積回路装置の製造方法にお
いて、素子分離領域の中の極めて高い不純物濃度の拡散
領域を形成する工程を同一導電型の不純物を拡散する他
のたとえばトランジスタのドレイン領域およびソース領
域の不純物拡散と同一工程で行うことにより効果的に本
発明を実施することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the fourth aspect of the invention, the step of forming a diffusion region having an extremely high impurity concentration in the element isolation region is performed by another process, such as a drain region of a transistor The present invention can be effectively implemented by performing the same process as the impurity diffusion of the source region.

α線等の放射線は二酸化シリコン,シリコンに対して強
い透過性があり、又、二酸化シリコンが厚ければ、より
多くのイオン化現象が発生し、従ってより多くの固定正
電荷が発生する。うすい二酸化シリコンの場合も固定正
電荷は発生するが厚い二酸化シリコン膜の場合よりも少
い。このことと、先に述べたようにうすいシリコン酸化
膜下にはより高濃度の不純物が形成できることを考える
と、本発明のうすい絶縁膜とその下の高不純物濃度領域
との組み合せは、α線等の放射線が照射されたときの有
効な分離領域となる。又、この場合、固定正電荷が問題
であるから、高不純物濃度領域はP型で異なる素子にそ
れぞれ属するN型の領域たとえばN型のソース,ドレイ
ン領域を分離するのに有効である。一方、この高不純物
濃度領域は厚い絶縁膜により素子領域により分離される
から耐圧の低下の問題はなくなる。この耐圧の問題のみ
を考えれば、上記高不純物濃度領域をP型に限定しなく
てもよい。基板に一部埋設せる厚い絶縁膜は素子領域や
上記高不純物領域を区画するために用いられ、かつその
下の不純物領域すなわち従来からのチャンネルストッパ
領域とともにα線が照射されるときの分離作用も行う。
一方、本発明の高不純物領域上の薄い絶縁膜はその上の
層間絶縁層の膜厚に左右されずに所定のしきい値電圧を
同るためや高不純物領域をイオン注入等で形成するとき
に半導体基板を損傷を与えないためにも必要である。以
上の事項を考慮すると本発明の高不純物濃度領域の濃度
は5×1018〜1020atoms/cm3、その上の薄いシリコン酸
化膜の膜厚は100Å〜1000Å、その両側の厚い絶縁膜の
膜厚は0.5〜1.0μmその下の不純物領域すなわち従来の
チャンネルストッパー領域に相当する領域の濃度は5×
1016〜1×1018atoms/cm3が好ましい範囲となる。
Radiation such as α-rays has a strong permeability to silicon dioxide and silicon, and if silicon dioxide is thick, more ionization phenomenon occurs and therefore more fixed positive charge is generated. A fixed positive charge is generated in the case of thin silicon dioxide, but less than in the case of a thick silicon dioxide film. Considering this fact and the fact that a higher concentration of impurities can be formed under the thin silicon oxide film as described above, the combination of the thin insulating film of the present invention and the high impurity concentration region below the α-ray It becomes an effective separation area when irradiated with radiation such as. Further, in this case, since the fixed positive charge is a problem, the high impurity concentration region is effective for separating the P type N type regions, such as N type source and drain regions, which belong to different elements. On the other hand, since the high impurity concentration region is separated by the element region by the thick insulating film, there is no problem of reduction in breakdown voltage. Considering only the problem of breakdown voltage, the high impurity concentration region may not be limited to the P type. The thick insulating film partially embedded in the substrate is used for partitioning the element region and the high impurity region, and also has a separating action when the α-ray is irradiated together with the impurity region below it, that is, the conventional channel stopper region. To do.
On the other hand, since the thin insulating film on the high-impurity region of the present invention has the same predetermined threshold voltage regardless of the film thickness of the interlayer insulating layer thereover, or when the high-impurity region is formed by ion implantation or the like. It is also necessary to prevent damage to the semiconductor substrate. Considering the above matters, the concentration of the high impurity concentration region of the present invention is 5 × 10 18 to 10 20 atoms / cm 3 , the thickness of the thin silicon oxide film thereon is 100Å to 1000Å, and the thickness of the thick insulating film on both sides is The film thickness is 0.5 to 1.0 μm, and the concentration of the impurity region below that, that is, the region corresponding to the conventional channel stopper region, is 5 ×.
A preferable range is 10 16 to 1 × 10 18 atoms / cm 3 .

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。第1図
(A)は本発明の一実施例の構造を示す面面図であり、
第1図(B)は第1図(A)の部分B−B′における断
面図である。尚、第1図(A)では第1図(B)の配線
導体17、層間絶縁膜16を図示することを省略している。
この第1図において、第4図と同一部分に対応するとこ
ろは同一の符号で示している。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 (A) is a side view showing the structure of one embodiment of the present invention,
FIG. 1 (B) is a cross-sectional view taken along the line BB 'in FIG. 1 (A). In FIG. 1 (A), illustration of the wiring conductor 17 and the interlayer insulating film 16 of FIG. 1 (B) is omitted.
In FIG. 1, parts corresponding to those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals.

第1図において、P型の半導体基板11に、n+型のソー
ス,ドレイン領域15a,15aおよびゲート電極21aを有する
Nチャンネル型の第1のIGFET100が形成され、又、n+
のソース,ドレイン領域15b,15bおよびゲート電極21bを
有するNチャンネル型の第2のIGFET200が形成されてい
る。尚、これらIGFETにおいてソース,ドレイン領域へ
の電極配線,ゲート電極への引出し配線は図示するのを
省略している。これらのIGFETは第1図(B)に示すよ
うな構造により分離されている。そして、この絶縁分離
構造は、第1図(A)に示すように各IGFETを取り囲ん
でいる。
In Figure 1, a semiconductor substrate 11 of P-type, n + -type source and drain regions 15a, first IGFET100 the N-channel type having a 15a and the gate electrode 21a is formed, also, n + -type source, An N-channel type second IGFET 200 having the drain regions 15b, 15b and the gate electrode 21b is formed. In these IGFETs, the electrode wiring to the source and drain regions and the lead wiring to the gate electrode are not shown. These IGFETs are separated by the structure shown in FIG. Then, this insulation separation structure surrounds each IGFET as shown in FIG.

第1図(B)を参照するに、この部分構造は、各幅が2
μm,厚さが1μmの基板に一部埋設せる厚い二酸化シリ
コン膜13b,13bと、8×1014atoms/cm3の濃度を有し厚い
二酸化シリコン膜下に位置しているP型領域12,12と、
この厚い二酸化シリコン膜間の半導体基板に設けられか
つ該P+型領域12よりも高不純物濃度である1×1019atom
s/cm3を有するP++型領域18とその上の約800Åの厚さの
薄い二酸化シリコン膜20から成っている。このP++型領
域18は幅2μmを有し第1図(A)に示すように各格子
(IGFET)を取り囲いている。ここで厚い絶縁膜13a下の
P+領域12すなわち従来のチャンネルストッパー領域は省
略することもできる。p++拡散層18の濃度はフイールド
酸化膜下のp+層12の濃度より2〜3桁高くできるため照
射時に酸化膜中に正電荷が蓄積しても反転層は形成され
ず、寄生リークは効果的に阻止される。またp++拡散層1
8と能動領域のn+拡散層(ソース,ドレイン)15aおよび
15bとは直接接していないので耐圧低下の心配もない。
たとえばn+型のソース,ドレイン領域の濃度が5×1019
atoms/cm3のとき、もしp++領域18が直接接していると耐
圧は5V以下となってしまい動作上問題を生じる。しかし
ながらこの実施例のようにp++領域18は離れていて、そ
の代りに1×1017atoms/cm3のp+領域12が接しているか
ら耐圧は20Vとなり動作上何らの支障もない。
As shown in FIG. 1 (B), this partial structure has a width of 2
a thick silicon dioxide film 13b, 13b partially buried in a substrate having a thickness of μm and a thickness of 1 μm, and a P-type region 12 having a concentration of 8 × 10 14 atoms / cm 3 and located under the thick silicon dioxide film 12, 12 and
1 × 10 19 atom which is provided on the semiconductor substrate between the thick silicon dioxide films and has a higher impurity concentration than the P + type region 12
It consists of a P ++ -type region 18 with s / cm 3 and a thin silicon dioxide film 20 above it with a thickness of approximately 800Å. This P + + type region 18 has a width of 2 μm and surrounds each grating (IGFET) as shown in FIG. 1 (A). Here under the thick insulating film 13a
The P + region 12 or the conventional channel stopper region can be omitted. The concentration of the p ++ diffusion layer 18 is an inversion layer even positive charge is accumulated in the oxide film during the irradiation order to be 2-3 orders of magnitude higher than the concentration of the p + layer 12 under the field oxide film is not formed, the parasitic leakage Is effectively blocked. Also p ++ diffusion layer 1
8 and n + diffusion layer (source, drain) 15a in the active region and
Since it is not in direct contact with 15b, there is no concern about the breakdown voltage.
For example, the concentration of n + type source and drain regions is 5 × 10 19
At atoms / cm 3 , if the p ++ region 18 is in direct contact, the breakdown voltage will be 5 V or less, which causes a problem in operation. However, as in this embodiment, the p + + region 18 is distant and the p + region 12 of 1 × 10 17 atoms / cm 3 is in contact therewith, so that the breakdown voltage is 20 V and there is no problem in operation.

第2図(A)〜(C)は本発明の一実施例の製造方法を
説明するために工程順に示した断面図である。
2 (A) to 2 (C) are cross-sectional views shown in the order of steps for explaining the manufacturing method of the embodiment of the present invention.

まず、第2図(A)に示すように、p型半導体基板の一
主面に通常のシリコン窒化膜をマスクとして、熱酸化に
より、基板に一部埋設する厚い二酸化シリコン膜(フイ
ールド酸化膜)13a,13bを形成する。尚、この熱酸化工
程前に、該膜13a,13bが形成される基板部分にボタンを
導入しておくことにより、膜13a,13b下にp+領域12が形
成される。そしてこの厚い二酸化シリコン膜が形成され
ない、素子領域すなわちIGFETを形成する領域上および
後からp++型領域が形成する領域上の半導体基板上に、
前記シリコン窒化膜を除去した後、熱酸化膜14,20をそ
れぞれ形成する。この膜14と20とは別工程で異なる厚さ
にすることもできる。次いでアルミニウム等のマスク材
を表面に付着し、次いでパターンニングしイオン注入マ
スク材19aにより素子分離のための薄い酸化膜20を有す
る領域を被覆する。
First, as shown in FIG. 2 (A), a thick silicon dioxide film (field oxide film) partially buried in the substrate by thermal oxidation using a normal silicon nitride film as a mask on one main surface of the p-type semiconductor substrate. 13a and 13b are formed. Before the thermal oxidation step, a button is introduced into the substrate portion where the films 13a and 13b are formed, so that the p + region 12 is formed under the films 13a and 13b. Then, on the semiconductor substrate on which the thick silicon dioxide film is not formed, on the element region, that is, the region where the IGFET is formed and the region where the p + + type region is formed later,
After removing the silicon nitride film, thermal oxide films 14 and 20 are formed respectively. The films 14 and 20 may be formed in different thicknesses in different steps. Next, a mask material such as aluminum is attached to the surface, and then patterning is performed to cover the region having the thin oxide film 20 for element isolation with the ion implantation mask material 19a.

次いで、第2図(B)に示すように、ヒ素等のn型不純
物をイオン注入法により能動領域に打ち込んでIGFETの
ソース,ドレイン領域となるn拡散層15a,15bを形成す
る。勿論この場合、シリコンゲート電極やフイールド絶
縁膜13a,13bの他の部分もマスクする。しかる後にマス
ク材19aを除去し、今度はn+拡散層15a,15bを形成した能
動領域をマスクするように、アルミニウム等の付着およ
びパターニングを行なってからイオン注入マスク材19b
を形成し、ホウ素等のp型不純物をイオン注入法により
薄い酸化膜を有する素子分離領域に打ち込むと第2図
(C)に示すようなp++拡散層18が得られる。その後ア
ルミニウム等のマスク材19bを除去すると第2図(C)
が得られ、これに層間絶縁膜および配線パターンを形成
すると第1図に示した本実施例の構造が得られる。
Then, as shown in FIG. 2B, n-type impurities such as arsenic are implanted into the active region by an ion implantation method to form n diffusion layers 15a and 15b to be the source and drain regions of the IGFET. Of course, in this case, the silicon gate electrode and other portions of the field insulating films 13a and 13b are also masked. After that, the mask material 19a is removed, and the ion implantation mask material 19b is formed after deposition and patterning of aluminum or the like so as to mask the active region where the n + diffusion layers 15a and 15b are formed.
And a p-type impurity such as boron is implanted into the element isolation region having a thin oxide film by an ion implantation method to obtain a p ++ diffusion layer 18 as shown in FIG. 2 (C). After that, when the mask material 19b such as aluminum is removed, FIG. 2 (C)
Is obtained, and an interlayer insulating film and a wiring pattern are formed on it to obtain the structure of this embodiment shown in FIG.

この製造方法によればp++拡散層(p++分離層)はフイー
ルド酸化前には形成されず、フイールド酸化時の積層欠
陥発生も、高温,長時間のフイールド酸化時の熱拡散に
よるp+濃度低下も心配する必要がなく、また本発明を相
補型のMIS型半導体集積回路装置に用いた場合には、ウ
ェルを形成した後に同様方法で行えばよく、またNchト
ランジスタ及びPchトランジスタのソース・ドレイン拡
散層形成時に素子分離のための拡散層をつくれば良いか
ら、拡散層形成の工程を新たに増やす必要もない。
According to this manufacturing method, the p ++ diffusion layer (p ++ separation layer) is not formed before the field oxidization, and the stacking faults generated during the field oxidization are also affected by the thermal diffusion during the field oxidization at high temperature for a long time. + There is no need to worry about a decrease in concentration, and when the present invention is used in a complementary MIS type semiconductor integrated circuit device, it may be performed by the same method after forming a well, and the source of the Nch transistor and the Pch transistor may be used. Since it is sufficient to form a diffusion layer for element isolation when forming the drain diffusion layer, it is not necessary to newly add a step of forming the diffusion layer.

また、上記の製造方法においてn+拡散層の形成をp+拡散
層の形成に先立って行なうようにしたが、これは逆にし
ても何等差しつかえなく、従来のプロセスを変化させず
に、本発明を用いることが可能である。
In addition, in the above manufacturing method, the formation of the n + diffusion layer is performed prior to the formation of the p + diffusion layer, but even if this is reversed, it does not matter and the conventional process is not changed. It is possible to use the invention.

第3図(A)には本発明の他の実施例の平面図を、第3
図(B)は第3図(A)のB−B′における断面図を示
している。
FIG. 3 (A) shows a plan view of another embodiment of the present invention.
FIG. 3B is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.

第3図において第1図と同一の機能のところは同一の符
号で示している。又、第1図と同様に接続電極配線は省
略している。又、層間絶縁層とその上の金属導体との関
係も第1図と同様であるから省略している。この実施例
ではN-型半導体基板に島状のP型ウェル31を形成し、こ
こに複数のNチャンネル型IGFETを形成し、この複数の
Nチャンネル型IGFET間の絶縁分離に本発明の分離領域
を設けている。すなわちP型ウェル31が第1図のP型基
板11と考えればよい。一方、N型ウェル32内には、P型
のソース,ドレイン領域40,40、ゲート絶縁膜42上のシ
リコンゲート電極41を有する複数のPチャンネル型のIG
FETが形成される。ただしこのうち1つのみを図示して
いる。このPチャンネル型のIGFETは基板に埋設せる厚
い二酸化シリコン膜13のみで絶縁分離している。この実
施例において、Nチャンネル型IGFETを分離するp++型領
域18を第2図に示すような方法で形成するときに同時
に、Pチャンネル型IGFETのソース,ドレイン領域40,40
を形成することができる。このときは通常のシリコンゲ
ートプロセスにより、ゲート電極41と周囲のフイールド
絶縁膜13をマスクとして行う。この方法により、Pチャ
ネンル型のソース,ドレイン領域40,40と本発明のp++
領域18とは同一濃度,同一深さに同時に形成される。
尚、この実施例でN型ウェル32は省略することもでき
る。
In FIG. 3, the same functions as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. The connection electrode wiring is omitted as in FIG. Also, the relationship between the interlayer insulating layer and the metal conductor thereon is the same as in FIG. 1 and is therefore omitted. In this embodiment, an island-shaped P-type well 31 is formed on an N - type semiconductor substrate, a plurality of N-channel type IGFETs are formed therein, and the isolation region of the present invention is used for insulation separation between the plurality of N-channel type IGFETs. Is provided. That is, the P-type well 31 may be considered as the P-type substrate 11 of FIG. On the other hand, in the N-type well 32, a plurality of P-channel type IGs having P-type source / drain regions 40, 40 and a silicon gate electrode 41 on the gate insulating film 42 are provided.
FET is formed. However, only one of them is shown. This P-channel type IGFET is isolated by a thick silicon dioxide film 13 embedded in the substrate. In this embodiment, when the p + + type region 18 for separating the N channel type IGFET is formed by the method as shown in FIG. 2, the source and drain regions 40, 40 of the P channel type IGFET are simultaneously formed.
Can be formed. At this time, the gate electrode 41 and the surrounding field insulating film 13 are used as a mask by a normal silicon gate process. By this method, the P channel type source / drain regions 40, 40 and the p ++ type region 18 of the present invention are simultaneously formed at the same concentration and the same depth.
The N-type well 32 can be omitted in this embodiment.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば素子分離領域に極め
て高濃度の寄生MOSリーク阻止層を置くことが可能であ
り放射線照射を受けても寄生MOSリークが生じないMIS型
半導体集積回路装置を製造することが可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to place an extremely high-concentration parasitic MOS leak prevention layer in the element isolation region and manufacture a MIS semiconductor integrated circuit device in which parasitic MOS leak does not occur even when receiving radiation irradiation. It becomes possible to do.

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

第1図(A)および(B)は本発明の一実施例の平面図
および一部構造断面図、第2図(A)〜(C)は本発明
の一実施例の製造方法を説明するために工程順に示した
断面図、第3図(A)および(B)は本発明の他の実施
例を示す平面図および断面図、第4図は従来の素子分離
構造の半導体集積回路装置の断面図、第5図は従来構造
の寄生MOSのリーク電流の吸収線量依存性を示す図であ
る。 11……p型半導体基板、12……p+型不純物層、13,13a,1
3b……フイールド酸化膜、14,42……ゲート酸化膜、15
a,15b……n+拡散層、16……層間絶縁膜、17……配線導
体、18……n++拡散層(分離層)、19a,19b……イオン注
入マスク材、30……N-型半導体基板、31……P型ウェ
ル、32……N型ウェル、40……p+拡散層、21a,21b,41…
…シリコンゲート電極。
1 (A) and 1 (B) are a plan view and a partial structural sectional view of an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (A) to 2 (C) illustrate a manufacturing method of the embodiment of the present invention. 3A to 3B are plan views and cross sectional views showing another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a conventional semiconductor integrated circuit device having an element isolation structure. FIG. 5 is a sectional view showing the absorbed dose dependency of the leakage current of the parasitic MOS of the conventional structure. 11 …… p type semiconductor substrate, 12 …… p + type impurity layer, 13,13a, 1
3b …… Field oxide film, 14,42 …… Gate oxide film, 15
a, 15b …… n + diffusion layer, 16 …… interlayer insulation film, 17 …… wiring conductor, 18 …… n ++ diffusion layer (separation layer), 19a, 19b …… ion implantation mask material, 30 …… N - -type semiconductor substrate, 31 ...... P-type well, 32 ...... N-type well, 40 ...... p + diffusion layer, 21a, 21b, 41 ...
… Silicon gate electrode.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1種の導電型を有する半導体基板上に島
状に形成された第2種の導電型の不純物領域の中に素子
分離領域により分離されて形成された複数個の第1種の
導電型を有する能動領域を備えた半導体集積回路装置に
おいて、前記素子分離領域は前記能動領域と分離して形
成された該不純物領域よりも高い不純物濃度を有する第
2種の導電型高濃度領域と、該高濃度領域上の第1の絶
縁膜と、該第1の絶縁膜と該能動領域間に位置する厚い
絶縁膜とを有することを特徴とする半導体集積回路装
置。
1. A plurality of first isolation regions separated by an element isolation region in a second type conductivity type impurity region formed in an island shape on a semiconductor substrate having a first type conductivity. In a semiconductor integrated circuit device having an active region having a second conductivity type, the element isolation region has a second impurity concentration of a second conductivity type having a higher impurity concentration than the impurity region formed separately from the active region. A semiconductor integrated circuit device comprising: a region, a first insulating film on the high-concentration region, and a thick insulating film located between the first insulating film and the active region.
【請求項2】第1種の導電型はN型であり、第2種の導
電型はP型であることを特徴とする特許請求の範囲第
(1)項記載の半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the conductivity type of the first type is N type and the conductivity type of the second type is P type.
【請求項3】第1種の導電型を有する半導体基板上に選
択酸化法により選択的に厚い酸化膜を形成し、これによ
りデバイスが形成される活性化領域及び素子分離領域の
一部を形成する領域を区画し、かつ該一部を構成する領
域の半導体基板上に薄い絶縁膜を形成する工程と、前記
薄い絶縁膜上をイオン注入用のマスク材を被覆する工程
と、該マスク材をマスクとして第2種の導電型不純物を
前記デバイスが形成される活性領域中の所定部分にイオ
ン注入し第2種の導電型の拡散領域を形成する工程と、
前記マスク材を除去し前記デバイスが形成される活性領
域をマスク材で被覆する工程と、該マスク材をマスクと
して第1種の導電型不純物を素子分離のための前記薄い
絶縁膜を有する領域にイオン注入し第1種の導電型の高
不純物濃度の拡散領域を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
3. A thick oxide film is selectively formed by a selective oxidation method on a semiconductor substrate having a first conductivity type, and thereby a part of an activation region and an element isolation region where a device is formed is formed. Forming a thin insulating film on the semiconductor substrate in the region which constitutes the part and which constitutes the part; a step of coating the thin insulating film with a mask material for ion implantation; Forming a diffusion region of the second conductivity type by ion-implanting a second conductivity impurity as a mask into a predetermined portion of the active region where the device is formed;
A step of removing the mask material and covering an active region where the device is formed with a mask material; and using the mask material as a mask, a region of the thin insulating film for isolation of a first type conductivity type impurity And ion implantation to form a diffusion region of the first conductivity type having a high impurity concentration, the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項4】第1種の導電型を有する半導体基板に島状
の第2種の導電型の不純物領域を形成した該半導体基板
の該島状領域の表面に選択酸化法により選択的に厚い酸
化膜を形成しデバイスが形成される能動領域と素子分離
領域の一部を形成する部分を区画し、かつ該一部を形成
する部分の半導体基板上に薄い酸化膜を形成する工程
と、前記薄い酸化膜を有する領域の上にイオン注入用の
マスク材を被覆する工程と、該マスク材をマスクとして
第1種の導電型不純物を前記デバイスが形成される能動
領域の所定部にイオン注入し第1種の導電型の拡散領域
を形成する工程と、前記マスク材を除去し前記デバイス
が形成される領域をマスク材で被覆する工程と、該マス
ク材をマスクとして第2種の導電型不純物を素子分離の
ための前記薄い酸化膜を有する領域にイオン注入し第2
種の導電型の高い不純物濃度の拡散領域を形成する工程
とを含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
4. A semiconductor substrate having a first-type conductivity type and island-shaped second-type conductivity-type impurity regions formed on the surface of the island-shaped region of the semiconductor substrate are selectively thickened by a selective oxidation method. A step of forming an oxide film to partition an active region where a device is formed and a part forming a part of an element isolation region, and forming a thin oxide film on a part of the semiconductor substrate forming the part; A step of covering a region having a thin oxide film with a mask material for ion implantation, and ion-implanting a first type conductivity type impurity into a predetermined portion of an active region in which the device is formed by using the mask material as a mask. A step of forming a diffusion region of a first conductivity type, a step of removing the mask material and covering a region where the device is formed with a mask material, and a second conductivity type impurity using the mask material as a mask The thin oxide for element isolation Ions are implanted in a region having a second
And a step of forming a diffusion region of a high conductivity type of a certain conductivity type, the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項5】前記素子分離領域の中第2種の導電型の高
い不純物濃度の拡散領域を形成する工程を半導体基板の
島状領域が形成されていない第1種の導電型の部分にお
ける能動領域の所定部分中に第2種の導電型の不純物領
域を形成する工程とを同時に行うことを特徴とする特許
請求の範囲第4項記載の半導体集積回路装置の製造方
法。
5. A step of forming a diffusion region having a high impurity concentration of the second conductivity type of the element isolation region is performed in an active portion of the first conductivity type of the semiconductor substrate where the island region is not formed. 5. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein the step of forming an impurity region of the second conductivity type in a predetermined portion of the region is performed at the same time.
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