JPH08125006A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH08125006A
JPH08125006A JP28129394A JP28129394A JPH08125006A JP H08125006 A JPH08125006 A JP H08125006A JP 28129394 A JP28129394 A JP 28129394A JP 28129394 A JP28129394 A JP 28129394A JP H08125006 A JPH08125006 A JP H08125006A
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JP
Japan
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well
oxide film
field oxide
conductivity type
semiconductor device
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JP28129394A
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English (en)
Inventor
Takayuki Iwasa
隆行 岩佐
Masanori Funaki
正紀 舟木
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 素子の微細化を可能にする。 【構成】 この半導体装置は、図(D)に示すように、
低濃度のウェル23,24の深い位置からフィールド酸
化膜29下に連なってウェル23,24と同じ導電型を
有する高濃度領域27,28が形成されており、フィー
ルド酸化膜29下の浅い位置には高濃度領域27,28
が接するようにして存在しているが、ソース領域30や
ドレイン領域31と高濃度領域27,28との間には、
低濃度のウェル23,24が存在するような構造となっ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に係り、特に半導体基板にp,n型不純物を導入
してp,n型のウェルを形成する場合のウェル間分離構
造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、基板上にn型MOSFET(Me
tal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor )
とp型MOSFETとからなるCMOS集積回路を製造
する場合、p型不純物及びn型不純物をそれぞれの素子
形成領域にイオン注入して熱処理し、Pウェル及びNウ
ェルを形成してからそれぞれのウェルにソース領域、ド
レイン領域などを形成して、Pウェル内にn型MOSF
ET、Nウェルウェル内にp型MOSFETを形成して
いる。
【0003】このとき、CMOS集積回路のラッチアッ
プ耐圧を高めるために、それぞれのウェルの表面濃度を
下げ、十分深い位置のウェル内の不純物濃度を高くし
て、寄生バイポーラの動作を抑える方法がとられること
がある。この方法を実現する構造の一つとして、リトロ
グレートウェルと呼ばれる構造があり、低濃度のウェル
形成後に、超高エネルギー(〜MeV)で同じ導電型の
不純物をウェルにイオン注入して、ウェルの深い部分に
高濃度領域を形成したものである。
【0004】また、CMOS集積回路のフィールド(素
子間分離)酸化膜とシリコン界面は、フィールド酸化膜
中に存在する正電荷やフィールド酸化膜上の金属配線に
流れる電流によって、フィールド酸化膜による電気的な
絶縁性が保てなくなる(寄生MOSFETがオンにな
る)。そこで、フィールド酸化膜形成前に、ウェルと同
じ導電型の不純物をイオン注入(フィールド注入)し
て、フィールド酸化膜下に高濃度領域を形成することに
より、絶縁性を確保している。
【0005】ここで、従来のウェル分離方法の一例につ
いて、図2(A)〜(D)と共に説明する。なお、ここ
で説明する方法では、上記したリトログレートウェル構
造をとっていない。まず、同図(A)に示すように、基
板1にフォトレジスト(第1のマスク)2でパターニン
グしてB(ボロン)等のp型不純物を注入し、Pウェル
3を形成する。そして、フォトレジスト2を除去後、新
たなフォトレジスト(第2のマスク)をパターニングし
てP(リン)等のn型不純物を注入し、フォトレジスト
の除去、熱処理を行って、Nウェル4をPウェル3に隣
接して形成する。
【0006】次に、同図(B)に示すように、フィール
ド酸化膜を形成しない素子形成領域に窒化膜(第3のマ
スク)5を形成し、Nウェル4上全体にフォトレジスト
(第4のマスク)6をパターニングしてマスクする。そ
して、素子分離領域の寄生MOSトランジスタをONに
させないために、Pウェル3と同じp型の不純物(例え
ば、ボロン)を高濃度でフィールド注入し、高濃度領域
7を形成する。フォトレジスト6を除去してから、同様
に、Pウェル3上全体にフォトレジスト(第5のマス
ク)をパターニングしてマスクし、Nウェル4と同じn
型の不純物(例えば、リン)を高濃度でフィールド注入
し、高濃度領域8を形成する。そして、このフォトレジ
ストを除去する。
【0007】その後、同図(C)に示すように、フィー
ルド酸化と熱処理を行って、フィールド酸化膜9をPウ
ェル3とNウェル4との間に形成することにより、Pウ
ェル3に形成する素子とNウェル4に形成する素子とを
電気的に分離することができる。そして、窒化膜5を除
去してから、ソース領域10、ドレイン領域11等を拡
散形成することにより、同図(D)に示すような状態と
なる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】通常、LSIを制作す
るときには、最初のフォトレジストをパターニングする
際に、同時にアライメントマークもウエハ上にパターニ
ングし、以降の工程では、このアライメントマークをス
テッパ装置のレーザ光で検出して、パターニングずれが
生じないように位置合わせをしている。上記した従来の
ウェル分離方法では、合計5個のマスクを使用するた
め、5回のアライメントの位置ずれと、2回の熱処理に
よる不純物の再配置を考慮しなければならず、フィール
ド酸化膜9の幅をある程度以上に狭くすることができな
いので、微細化の妨げになっていた。そして、従来のウ
ェル分離方法では、ソース領域10やドレイン領域11
の不純物が、これらと逆の導電型の不純物がフィールド
注入された高濃度領域7,8にまで拡散するため、この
部分のしきい値電圧が上昇して、実効ゲート幅が狭くな
るという狭チャネル効果を生じ、トランジスタの駆動能
力が低下していた。さらに、ソース領域10やドレイン
領域11の逆耐圧特性が劣化するという課題があった。
【0009】また、素子の微細化を行うには、ウェルの
濃度を高くする必要があるが、ウェルの濃度を高くする
と、拡散容量が大きくなり、動作速度の高速化の妨げと
なる。したがって、チャネル部分以外の拡散層下のウェ
ルの濃度は低いほうが望ましいが、このようにすると、
ウェルが基板の電位の影響を受けやすくなってラッチア
ップ耐圧が劣化するなどの問題点が生じていた。そこ
で、本発明は、上記問題点を解決して、素子を微細化す
ることができる半導体装置及びその製造方法を提供しよ
うとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、半導体基板のウェル内に形成された一導
電型の素子と隣接する反対導電型の素子とをフィールド
酸化膜によって電気的に分離している半導体装置であっ
て、前記ウェル中の前記一導電型の素子の形成されてい
る領域よりも深い位置から前記フィールド酸化膜下に連
なって前記ウェルと同じ導電型を有する高濃度領域が形
成されていることを特徴とする半導体装置、及び、半導
体基板のウェル内に形成された一導電型の素子と隣接す
る反対導電型の素子とをフィールド酸化膜によって電気
的に分離する半導体装置の製造方法であって、前記ウェ
ル及び前記フィールド酸化膜形成後、前記ウェル上全体
及びフィールド酸化膜の途中位置まで窓開けしたフォト
レジストでマスクして、前記ウェルと同じ導電型の不純
物を高濃度かつ高エネルギーで注入し、前記ウェル中の
前記一導電型の素子形成領域よりも深い位置から前記フ
ィールド酸化膜下に連なる高濃度領域を形成する工程
と、前記フォトレジストを除去してから、前記各素子を
形成する工程とからなることを特徴とする半導体装置の
製造方法を提供しようとするものである。
【0011】
【実施例】本発明の半導体装置及びその製造方法の一実
施例を図1と共に説明する。図1(A)〜(D)は、本
発明の半導体装置及びその製造方法の一実施例を説明す
るため工程図であり、それぞれ各工程におけるウェル間
分離構造を示す一部拡大断面図である。まず、同図
(A)に示すように、基板21にフォトレジストでパタ
ーニングしてB(ボロン)等のp型不純物を注入し、低
濃度のPウェル23を形成する。そして、このフォトレ
ジストを除去後、新たなフォトレジストをパターニング
してP(リン)等のn型不純物を注入し、フォトレジス
トの除去、熱処理を行って、低濃度のNウェル24をP
ウェル23に隣接して形成する。このとき、各ウェル2
3,24の形成のためのフォトレジストの位置合わせ
は、厳密に行う必要がなく、同図(A)に示すように、
Pウェル23とNウェル24との間に隙間が生じていて
も良い。
【0012】次に、同図(B)に示すように、フィール
ド酸化膜29を形成しない素子形成領域に窒化膜を形成
し(このとき位置合わせ用のアライメントマークも同時
に形成する)、フィールド注入を行わずに、フィールド
酸化と熱処理を行って、フィールド酸化膜29をPウェ
ル23とNウェル24との間に形成する。このときの窒
化膜の形成位置も厳密に定める必要はなく、フィールド
酸化膜29の形成位置が、多少どちらかのウェル23,
24に偏っていても良い。その後、窒化膜を除去する。
【0013】その後、同図(C)に示すように、窒化膜
形成時に形成されたアライメントマークを検出して、位
置ずれの少ないフォトプロセスで、Nウェル4上全体と
フィールド酸化膜29の中間位置までにフォトレジスト
26をパターニングしてマスクする。そして、Pウェル
23と同じp型の不純物(例えば、ボロン)を高濃度か
つ高エネルギーで注入し、高濃度領域27をPウェル2
3中及びフィールド酸化膜29下に形成する。このフォ
トレジスト26を除去してから、同様に、Pウェル23
上全体とフィールド酸化膜29の中間位置までにフォト
レジストをパターニングしてマスクし、Nウェル24と
同じn型の不純物(例えば、リン)を高濃度かつ高エネ
ルギーで注入し、高濃度領域28をNウェル24中及び
フィールド酸化膜29下の高濃度領域27に隣接して形
成する。そして、このフォトレジストを除去する。ここ
で、イオン注入分布は、基板1の表面形状に従うので、
これらの高濃度領域27,28は、フィールド酸化膜2
9の端に行くにしたがって深く注入され、Pウェル23
及びNウェル24内では、深い位置に形成される。
【0014】最後に、ソース領域30、ドレイン領域3
1等を拡散形成することにより、同図(D)に示すよう
なウェル間分離構造を持つ半導体装置を製造することが
できる。この半導体装置は、同図(D)に示すように、
低濃度のウェル23,24の深い位置からフィールド酸
化膜29下に連なってウェル23,24と同じ導電型を
有する高濃度領域27,28が形成されており、フィー
ルド酸化膜29下には高濃度領域27,28が接するよ
うにして存在しているが、ソース領域30やドレイン領
域31と高濃度領域27,28との間には、低濃度のウ
ェル23,24が存在するような構造となっている。
【0015】以上説明した、本発明の半導体装置及びそ
の製造方法では、位置ずれが関係するのは、高濃度領域
27,28を形成するために用いる(2回の)フォトレ
ジストだけであり、それ以前のマスクは、多少のずれが
許容されるので、従来よりも分離幅(フィールド酸化膜
の幅)を狭くして製造することができる。また、高濃度
領域27,28は、ソース領域30及びドレイン領域3
1にまで拡散せず、ソース領域30及びドレイン領域3
1よりもかなり深い位置に形成されるため、狭チャネル
効果を抑制することができる。
【0016】そして、ソース領域30及びドレイン領域
31と高濃度領域27,28との間には、低濃度のPウ
ェル23またはNウェル24が領域として存在している
ので、ソース・ドレイン耐圧が増加するという効果があ
る。さらに、Pウェル23及びNウェル24の濃度は薄
いので、拡散容量を小さくすることができ、その深い位
置に高濃度領域27,28が形成されてウェル濃度が濃
くなって、リトログレートウェルと呼ばれる構造となっ
ているので、ラッチアップ耐圧も高くなっている。
【0017】
【発明の効果】本発明の半導体装置及びその製造方法
は、上記のようにしたので、従来よりも素子分離幅を狭
くすることができ、LSIを微細化することが可能とな
る。また、CMOS集積回路の微細化に伴って特性劣化
の原因となる狭チャネル効果、ソース・ドレイン耐圧の
減少、ラッチアップ耐圧の減少等を抑制することができ
るので、CMOS集積回路の微細化が可能となる。そし
て、高濃度領域を形成するための不純物のイオン注入
は、フィールド注入とリトログレートウェルを形成する
ための高エネルギー注入とを同時に行っていることにな
るので、製造工程が簡略化され、コスト低減となる。さ
らに、高濃度領域を形成する以前の位置合わせ精度や熱
処理による不純物の再配置は、あまり気にしなくても良
いので、マスク設計が簡単になる。また、精度の低い露
光装置を使用することができ、コスト低減となるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)〜(D)は本発明の半導体装置及びその
製造方法の一実施例を説明するための工程図である。
【図2】(A)〜(D)は従来例を説明するための工程
図である。
【符号の説明】
1,21 基板 2,6,26 フォトレジスト 3,23 Pウェル 4,24 Nウェル 5 窒化膜 7,8,27,28 高濃度領域 9,29 フィールド酸化膜 10,30 ソース領域 11,31 ドレイン領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板のウェル内に形成された一導電
    型の素子と隣接する反対導電型の素子とをフィールド酸
    化膜によって電気的に分離している半導体装置であっ
    て、 前記ウェル中の前記一導電型の素子の形成されている領
    域よりも深い位置から前記フィールド酸化膜下に連なっ
    て前記ウェルと同じ導電型を有する高濃度領域が形成さ
    れていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】半導体基板のウェル内に形成された一導電
    型の素子と隣接する反対導電型の素子とをフィールド酸
    化膜によって電気的に分離する半導体装置の製造方法で
    あって、 前記ウェル及び前記フィールド酸化膜形成後、前記ウェ
    ル上全体及びフィールド酸化膜の途中位置まで窓開けし
    たフォトレジストでマスクして、前記ウェルと同じ導電
    型の不純物を高濃度かつ高エネルギーで注入し、前記ウ
    ェル中の前記一導電型の素子形成領域よりも深い位置か
    ら前記フィールド酸化膜下に連なる高濃度領域を形成す
    る工程と、 前記フォトレジストを除去してから、前記各素子を形成
    する工程とからなることを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
JP28129394A 1994-10-20 1994-10-20 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH08125006A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002506288A (ja) * 1998-03-06 2002-02-26 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド デュアルフィールド分離構造を形成する方法

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JP2002506288A (ja) * 1998-03-06 2002-02-26 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド デュアルフィールド分離構造を形成する方法

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