JPH0846055A - Manufacture of semiconductor integrated circuit - Google Patents

Manufacture of semiconductor integrated circuit

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JPH0846055A
JPH0846055A JP6180263A JP18026394A JPH0846055A JP H0846055 A JPH0846055 A JP H0846055A JP 6180263 A JP6180263 A JP 6180263A JP 18026394 A JP18026394 A JP 18026394A JP H0846055 A JPH0846055 A JP H0846055A
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JP
Japan
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gate electrode
mis
field effect
ion implantation
insulating layer
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JP6180263A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Umebayashi
拓 梅林
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Original Assignee
Sony Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To surely form an n-MIS and a p-MIS of narrow channel width each thereof has a plurality of kinds of threshold voltages. CONSTITUTION:In a manufacturing method of a semiconductor integrated circuit wherein a plurality of MIS transistors isolated by an element isolation insulation layer 12 are formed in a common semiconductor substrate 11, a frame part 14 of the same constitution as the gate electrode 13 is formed on the element isolation insulation layer 12 enclosing a formation region of at least some MIS transistors simultaneously with formation of the gate electrode 13. Furthermore, an MIS transistor with different threshold voltages Vth is formed simultaneously by adjusting a threshold voltage of the MIS transistor by performing high energy ion implantation of impurities which changes a substrate surface concentration below the gate electrode 13 through the gate electrode 13 of some MIS transistors.

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、半導体集積回路、特に
特定用途向け半導体集積回路いわゆるASIC(Applic
ation SpesificIC)を得る場合に適用して好適な半導
体集積回路の製法に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, particularly a semiconductor integrated circuit for a specific application, so-called ASIC (Applicable
ation Spesific IC), the present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit which is suitable for application.

【0002】[0002]

【従来の技術】ASICなどのロジック回路では、しば
しば第1および第2導電型チャネルの電界効果トランジ
スタ、すなわちnチャネル型のMISトランジスタ(絶
縁ゲート型電界効果トランジスタ)(以下n−MISと
いう)と、pチャネル型のMIS(以下p−MISとい
う)とのそれぞれにおいて、しきい値電圧Vthを異にす
る複数種のn−MISおよびp−MISを形成すること
が要求される。
2. Description of the Related Art In logic circuits such as ASICs, field effect transistors of first and second conductivity type channels, that is, n-channel type MIS transistors (insulated gate type field effect transistors) (hereinafter referred to as n-MIS) are often used. In each of the p-channel type MIS (hereinafter referred to as p-MIS), it is required to form a plurality of types of n-MIS and p-MIS having different threshold voltages Vth .

【0003】このような複数のしきい値電圧Vthの選定
は、通常所要のMISトランジスタのゲート絶縁膜の形
成前に、半導体表面のチャネル形成部にn型もしくはp
型不純物のイオン注入を行ってその表面濃度いわゆる基
板濃度を異なる所要の濃度に設定することによって行う
方法が採られる。
Such selection of the plurality of threshold voltages V th is usually performed by forming an n-type or p-type in the channel forming portion on the semiconductor surface before forming the required gate insulating film of the MIS transistor.
A method is adopted in which ion implantation of the type impurities is performed and the surface concentration, that is, the substrate concentration, is set to different required concentrations.

【0004】しかしながら、この方法による場合、必要
とするしきい値電圧Vthの種類に応じたイオン注入が必
要となるものであり、それぞれのイオン注入に際して、
それぞれ限定した位置にイオン注入を行うためのマスク
を必要とすることから、そのマスク形成工程すなわちフ
ォトリソグラフィ工程が増大する。このフォトリソグラ
フィ工程、すなわちフォトレジストの塗布、露光、現像
を伴う作業は、著しく量産性を阻むのみならず、コスト
高を来す。
However, according to this method, it is necessary to perform ion implantation according to the kind of the required threshold voltage V th , and at the time of each ion implantation,
Since a mask for performing ion implantation at each limited position is required, the mask forming process, that is, the photolithography process is increased. This photolithography process, that is, the work involving coating, exposing, and developing a photoresist not only significantly impedes mass productivity, but also raises the cost.

【0005】このフォトリソグラフィ工程の増加を回避
する方法として、ゲート電極の形成後の工程、例えばL
DD(Lightly Doped Drain)型MISトランジスタにお
いては、その低不純物濃度のソースないしはドレイン領
域いわゆるLDD領域のイオン注入時や、高不純物濃度
のソースないしはドレイン領域(以下S/D領域とい
う)のイオン注入時に、例えばP(りん)を比較的高エ
ネルギー、例えば100〜300keVでゲート電極を
貫通してイオン注入することで、そのゲート電極下の基
板表面濃度の制御を行って複数種のしきい値電圧Vth
設定する方法がある。すなわち、この場合、例えばn−
MISにおいて、そのゲート電極を通じて上述の例えば
n型の不純物のP(りん)の高エネルギーイオン注入に
よってこのゲート電極下におけるp型ウエル領域の実効
的な表面濃度、いわゆる基板表面濃度を低下させること
ができて、このn−MISのVthを低下させることがで
きるので、何ら特別のマスクの形成を行うことなく、同
一構成のn−MISにおいて、複数種のVthを設定する
ことができるものである。
As a method of avoiding the increase in the photolithography process, a process after the gate electrode is formed, for example, L
In a DD (Lightly Doped Drain) type MIS transistor, at the time of ion implantation of a low impurity concentration source or drain region, a so-called LDD region, or at high impurity concentration source or drain region (hereinafter referred to as S / D region) ion implantation. , P (phosphorus) is ion-implanted through the gate electrode at a relatively high energy, for example, 100 to 300 keV, to control the substrate surface concentration under the gate electrode to control a plurality of threshold voltages V. There is a way to set th . That is, in this case, for example, n-
In the MIS, the effective surface concentration of the p-type well region under the gate electrode, that is, the substrate surface concentration, can be lowered by high-energy ion implantation of, for example, P (phosphorus) of the n-type impurity described above through the gate electrode. Since it is possible to reduce the V th of the n-MIS, it is possible to set a plurality of types of V th in the n-MIS having the same configuration without forming any special mask. is there.

【0006】ところが、この方法による場合、そのしき
い値電圧Vthを制御するイオン注入は、ゲート電極を貫
通して行うものであることから、そのイオン注入は、高
エネルギーで行う必要があることから、基板表面の各M
ISトランジスタ等の各回路素子間のフィールド部に通
常 LOCOS(Local Oxidation of Silicon)によって形成
される素子間分離絶縁層をも貫通することになり、例え
ば上述のP(りん)の高エネルギーイオン注入によっ
て、素子間分離絶縁層下に形成されているp型のチャネ
ルストップ領域の不純物濃度の低下を来し、寄生特性特
にパンチスルー耐性の劣化を惹起するという問題が生じ
る。
However, in this method, since the ion implantation for controlling the threshold voltage V th is performed through the gate electrode, the ion implantation needs to be performed with high energy. From each M on the substrate surface
The inter-element isolation insulating layer usually formed by LOCOS (Local Oxidation of Silicon) is also penetrated in the field portion between each circuit element such as IS transistor, for example, by the above-mentioned P (phosphorus) high energy ion implantation. The problem arises that the impurity concentration of the p-type channel stop region formed under the element isolation insulating layer is lowered, and the parasitic characteristics, particularly the punch-through resistance are deteriorated.

【0007】このような、チャネルストップ領域の不純
物濃度の低下を回避するには、予めこのチャネルストッ
プ領域の不純物濃度を充分高めて置くとか、フィールド
部をフォトレジストによって覆って置くなどの方法をと
ればよい。
In order to avoid such a decrease in the impurity concentration of the channel stop region, it is possible to preliminarily increase the impurity concentration of the channel stop region sufficiently, or to cover the field portion with a photoresist. Good.

【0008】ところで、通常チャネルストップ領域の形
成は、 LOCOSによる素子間分離絶縁層の形成後に、全面
的にチャネルストップ領域を形成するための高エネルギ
ーイオン注入を行って、素子間分離絶縁層の形成部にお
いては、この素子間分離絶縁層下の基板表面にチャネル
ストップ領域が形成され、素子間分離絶縁層が形成され
ていない部分すなわち素子形成部においては、素子特性
に実質的に影響を及ぼさない深い位置にイオン注入がな
されるようにしている。
Generally, the formation of the inter-element isolation insulating layer is performed by forming the inter-element isolation insulating layer by LOCOS and then performing high-energy ion implantation for forming the channel-stop region over the entire surface. In the portion, the channel stop region is formed on the surface of the substrate below the element isolation insulating layer, and in the portion where the element isolation insulating layer is not formed, that is, in the element forming portion, the element characteristics are not substantially affected. Ion implantation is performed at a deep position.

【0009】ところが、上述したようにチャネルストッ
プ領域を予め高濃度に形成するという方法をとると、素
子形成部下における不純物濃度が大となることから、例
えばその後の熱処理工程を経ることによる不純物の拡散
によって素子形成部の基板濃度のを高めることになり、
基板バイアスのしきい値電圧Vthへの影響いわゆる基板
効果が顕著になる。また、チャネルストップ領域の高濃
度化に伴ってその接合容量が著しく大きくなるなどの不
都合を招来する。
However, if the method of forming the channel stop region with a high concentration in advance as described above is adopted, the impurity concentration under the element formation portion becomes large, so that the diffusion of the impurity by, for example, the subsequent heat treatment step is performed. This will increase the substrate density of the element formation part,
Effect of substrate bias on threshold voltage V th The so-called substrate effect becomes remarkable. Further, as the concentration of the channel stop region is increased, the junction capacitance of the channel stop region is significantly increased.

【0010】また、フィールド部をフォトレジストで覆
う方法をとる場合においては、チャネル幅が狭小になる
場合において問題が生じる。図11を参照してこれにつ
いて説明する。図11Aは、この従来方法の一工程にお
ける断面図を示し、図11Bはこの場合の対応する平面
図を示す。図11においては、半導体基板1の表面に、
LOCOS によってn−MISおよびp−MIS等の各素子
の形成部以外のいわゆるフィールド部に例えば厚さ25
0nm〜300nmの素子間分離絶縁層2が形成され、
この素子間分離絶縁層2によって囲まれた素子形成部、
図においてはn−MISの形成部を横切ってゲート絶縁
層3を介して例えば多結晶シリコン層上にタングステン
シリサイド(WSi)層を形成した厚さ200nm程度
のゲート電極4が形成された状態が示されている。ま
た、このゲート電極4および素子間分離絶縁層2をマス
クとしてイオン注入によって例えばLDD型MISトラ
ンジスタにおける低濃度LDD領域5が形成されている
ものである。
Further, in the case where the method of covering the field portion with the photoresist is adopted, there arises a problem when the channel width becomes narrow. This will be described with reference to FIG. FIG. 11A shows a cross-sectional view in one step of this conventional method, and FIG. 11B shows a corresponding plan view in this case. In FIG. 11, on the surface of the semiconductor substrate 1,
Depending on the LOCOS, a so-called field portion other than the formation portion of each element such as n-MIS and p-MIS having a thickness of, for example, 25
The element isolation insulating layer 2 having a thickness of 0 nm to 300 nm is formed,
An element forming portion surrounded by the element isolation insulating layer 2,
In the figure, a state is shown in which a gate electrode 4 having a thickness of about 200 nm is formed across a formation portion of the n-MIS, with a tungsten silicide (WSi) layer formed on, for example, a polycrystalline silicon layer via a gate insulating layer 3. Has been done. Further, the low-concentration LDD region 5 in the LDD type MIS transistor is formed by ion implantation using the gate electrode 4 and the element isolation insulating layer 2 as a mask.

【0011】この状態において、フィールド部の素子間
分離絶縁層2を、フォトリソグラフィによって形成した
レジスト層6によって覆う。この共通の基板1上の他部
には、図示しないが他のn−MISや、p−MISが形
成される。
In this state, the element isolation insulating layer 2 in the field portion is covered with a resist layer 6 formed by photolithography. Although not shown, other n-MIS and p-MIS are formed in other parts on the common substrate 1.

【0012】そして、例えばP(りん)のイオン注入
を、図11で示すn−MIS形成部のゲート電極4を貫
通する高エネルギーをもって行って、このゲート電極4
下のゲート絶縁層3下におけるp型の基板表面濃度を低
める。このようにすれば、n−MISのしきい値電圧V
thをP(りん)の高エネルギーイオン注入を行わない、
すなわちレジスト層4によって覆った他のn−MISに
比して低めることができる。
Then, for example, P (phosphorus) ions are implanted with high energy penetrating the gate electrode 4 of the n-MIS formation portion shown in FIG.
The p-type substrate surface concentration under the lower gate insulating layer 3 is lowered. In this way, the threshold voltage V of the n-MIS
Do not perform high energy ion implantation of P (phosphorus) on th ,
That is, it can be made lower than other n-MIS covered with the resist layer 4.

【0013】この方法による場合、レジスト層6によっ
て、素子間分離絶縁層2上を確実に覆うには、レジスト
層6のパターンは、図11Bに示すように、このパター
ンの形成時のフォトリソグラフィにおける露光マスク合
せに位置ずれの裕度を保持するために、素子間分離絶縁
層6の縁部6aから幅dだけ、素子形成部内に入り込ん
で形成する必要がある。ところでこの幅dは、上述した
マスク合せのずれのみならず、レジストの線幅の変動、
素子間分離絶縁層2の縁部に発生するいわゆるバーズビ
ーク等を考慮する必要があることから、おおよそ0.4
μm〜0.5μmとする必要がある。したがってこのレ
ジスト層6の形成のフォトリソグラフィ時の最小間隔を
S(おおよそ1.5μm)とすると、図11のn−MI
Sの最小チャネル幅Wは、下記(数1)としなければな
らない。
According to this method, in order to surely cover the inter-element isolation insulating layer 2 with the resist layer 6, the pattern of the resist layer 6 is, as shown in FIG. 11B, in photolithography at the time of forming this pattern. In order to maintain a margin of misalignment in aligning the exposure mask, it is necessary to form the element isolation insulating layer 6 by entering the element forming portion by the width d from the edge portion 6a. By the way, the width d is not limited to the above-mentioned misalignment of the mask, but also the variation of the resist line width,
Since it is necessary to consider so-called bird's beaks or the like generated at the edge of the element isolation insulating layer 2, it is about 0.4.
It is necessary to set it to μm to 0.5 μm. Therefore, assuming that the minimum interval for forming the resist layer 6 during photolithography is S (approximately 1.5 μm), n-MI in FIG.
The minimum channel width W of S must be the following (Equation 1).

【0014】[0014]

【数1】W>S+2・d[Equation 1] W> S + 2 · d

【0015】したがってこのような低しきい値電圧Vth
としたMISトランジスタにおけるチャネル幅は、その
設計上2.3μmを越える大なるチャネル幅にするとい
う制約を受けることになる。
Therefore, such a low threshold voltage V th
The channel width of the MIS transistor described above is constrained to be a large channel width exceeding 2.3 μm due to its design.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、共通の半導
体基板上に、それぞれ複数種のしきい値電圧Vthを有
し、狭小なチャネル幅の例えばn−MISを、p−MI
Sと共に確実に形成することができ、上述したチャネル
ストップ領域への影響を回避してこのチャネルストップ
領域が低濃度化されることによる寄生チャネルのしきい
値電圧の低下の問題の解決をはかり、しかもチャネルス
トップ領域の高濃度化を回避できてこの高濃度化に伴う
上述した素子形成部の基板表面濃度への影響、チャネル
ストップ領域の接合容量の増大化等を回避できる半導体
集積回路の製法を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention, on a common semiconductor substrate, each have a threshold voltage V th of the plurality of types, for example, n-MIS of narrow channel widths, p-MI
S that can be reliably formed with S, avoids the influence on the channel stop region described above, and solves the problem of the decrease in the threshold voltage of the parasitic channel due to the low concentration of the channel stop region. Moreover, a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit that can avoid increasing the concentration of the channel stop region and avoid the influence of the increasing concentration on the substrate surface concentration of the element forming portion, the increase of the junction capacitance of the channel stop region, etc. It is provided.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】第1の本発明は、図5に
示すように、共通の半導体基板11に、素子間分離絶縁
層12よって分離された複数のMISトランジスタが形
成される半導体集積回路の製法において、そのMISト
ランジスタのゲート電極13の形成工程で、そのゲート
電極13の形成と同時に、少なくとも一部のMISトラ
ンジスタに関してその形成領域を囲む素子間分離絶縁層
12上においてゲート電極13と同一構成の枠部14を
形成する。
According to a first aspect of the present invention, as shown in FIG. 5, a plurality of MIS transistors separated by an element isolation insulating layer 12 are formed on a common semiconductor substrate 11. In the method of manufacturing the circuit, in the step of forming the gate electrode 13 of the MIS transistor, at the same time as the formation of the gate electrode 13, the gate electrode 13 is formed on the element isolation insulating layer 12 surrounding the formation region of at least a part of the MIS transistor The frame portion 14 having the same configuration is formed.

【0018】その後に、上記一部のMISトランジスタ
のゲート電極13を通じてこのゲート電極13下の基体
表面濃度を変更する不純物の高エネルギーイオン注入を
行ってこのMISトランジスタのしきい値電圧の調整を
行って異なるしきい値電圧V thを有するMISトランジ
スタを同時に形成する。
After that, the above-mentioned part of the MIS transistor
Through the gate electrode 13 of the substrate under the gate electrode 13
High-energy ion implantation of impurities that change the surface concentration
To adjust the threshold voltage of this MIS transistor
Go to different threshold voltage V thMIS transition with
The star is formed at the same time.

【0019】第2の本発明は、共通の半導体基板11
に、素子間分離絶縁層12よって分離された複数のMI
Sトランジスタが、第1導電型チャネルのMISトラン
ジスタと、第2導電型チャネルのMISトランジスタと
を有する半導体集積回路の製法において、そのゲート電
極13の形成工程で、第1導電型チャネルのMISトラ
ンジスタの少なくとも一部の第1導電型チャネルのMI
Sトランジスタに関してその形成領域を囲む素子間分離
絶縁層12上においてゲート電極13と同一構成の枠部
14を形成する。
The second aspect of the present invention relates to a common semiconductor substrate 11
A plurality of MIs separated by the element isolation insulating layer 12.
In a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit in which the S transistor has a MIS transistor of the first conductivity type channel and a MIS transistor of the second conductivity type channel, in the step of forming the gate electrode 13, the MIS transistor of the first conductivity type channel is formed. MI of at least some first conductivity type channels
A frame portion 14 having the same structure as the gate electrode 13 is formed on the element isolation insulating layer 12 surrounding the formation region of the S transistor.

【0020】そしてその後に、図5に示すように、第2
導電型チャネルのMISトランジスタの形成部に開口1
5を有する選択的イオン注入レジスト16の形成と同時
に上記一部の第1導電型チャネルのMISトランジスタ
の形成部に開口17を形成する。
After that, as shown in FIG. 5, the second
Opening 1 in the formation part of MIS transistor of conductivity type channel
Simultaneously with the formation of the selective ion implantation resist 16 having No. 5, the opening 17 is formed in the part where the first conductivity type channel MIS transistor is formed.

【0021】その後に開口17内の上記一部のMISト
ランジスタのゲート電極13を通じてこのゲート電極1
3下の基体表面濃度を変更する不純物の高エネルギーイ
オン注入を行ってこの該MISトランジスタのしきい値
電圧の調整を行う。
Thereafter, the gate electrode 1 of the MIS transistor in the opening 17 is passed through the gate electrode 1 through the gate electrode 13.
High-energy ion implantation of impurities for changing the substrate surface concentration under 3 is performed to adjust the threshold voltage of the MIS transistor.

【0022】尚、ここに、半導体基板とはその全体が半
導体によって構成される場合はもとより、例えば絶縁な
いしは半絶縁基板上に半導体層が形成された構成による
基板をも含んで指称するものである。
Here, the term "semiconductor substrate" is used not only to refer to a semiconductor substrate as a whole but also to include a substrate having a semiconductor layer formed on an insulating or semi-insulating substrate. .

【0023】[0023]

【作用】本発明製法では、前述した従来方法と同様に、
少なくとも一部のMISトランジスタに関して、そのゲ
ート電極を通じて不純物の高エネルギーイオン注入を行
ってこのゲート電極下の不純物の基板表面濃度を調整し
て、他のMISトランジスタとは異なるしきい値電圧V
thに調整するものであるが、この場合に本発明において
は、素子間分離絶縁層上にゲート電極と同一構成の枠部
14を形成するものであるので、少なくともこの枠部1
4と、素子間分離絶縁層とが重なり合う部分では、上述
の高エネルギーイオン注入によっても不純物イオン注入
を阻止することができることから、この枠部14のパタ
ーンに、高エネルギーのイオン注入が回避され、チャネ
ルストップ領域の少なくとも必要領域への影響を回避で
きる。
In the manufacturing method of the present invention, as in the conventional method described above,
For at least a part of MIS transistors, high-energy ion implantation of impurities is performed through the gate electrodes to adjust the substrate surface concentration of impurities under the gate electrodes, so that a threshold voltage V different from that of other MIS transistors is obtained.
In this case, since the frame portion 14 having the same structure as the gate electrode is formed on the inter-element isolation insulating layer, at least this frame portion 1 is adjusted.
In the portion where 4 and the element isolation insulating layer overlap with each other, the impurity ion implantation can be blocked even by the above-mentioned high-energy ion implantation, so high-energy ion implantation is avoided in the pattern of the frame portion 14, The influence of at least the required area of the channel stop area can be avoided.

【0024】また、本発明製法では、チャネルストップ
領域の必要領域への高エネルギーイオン注入を阻止する
いわばマスクの機能を、ゲート電極と同時に形成する枠
部14によって形成するので、このマスクを形成するた
めの特段の作業、実際にはこのマスクを形成するための
煩雑なフォトリソグラフィを回避できるともに、少なく
ともこのマスクすなわち枠部1とゲート電極との位置関
係は自動的に整合することから、この枠部1は、少なく
とも素子間分離絶縁層上に跨るように形成すれば、つま
り隣り合う素子間を横切るように形成するのみで良いこ
とから、図11で説明した裕度dを必要としない。言い
換えれば、前記(数1)の最小チャネル幅Wの制約を受
けないことになり、本発明製法はW≦2.3μmで、よ
り有効となる。
Further, in the manufacturing method of the present invention, since the so-called mask function of preventing high-energy ion implantation into the necessary region of the channel stop region is formed by the frame portion 14 formed simultaneously with the gate electrode, this mask is formed. A special work for this, in fact, the complicated photolithography for forming this mask can be avoided, and at least the positional relationship between this mask, that is, the frame portion 1 and the gate electrode is automatically aligned. Since the portion 1 need only be formed so as to straddle at least the inter-element isolation insulating layer, that is, to be formed so as to cross between the adjacent elements, the margin d described in FIG. 11 is not necessary. In other words, it is not restricted by the minimum channel width W of the above (Formula 1), and the manufacturing method of the present invention is more effective when W ≦ 2.3 μm.

【0025】したがって、例えば同一半導体基板上にお
いて、チャネル幅Wが異なるMISトランジスタを形成
する場合は、例えばW≦2.3μmで上述の本発明方法
を適用し、W>2.3μmで従来方法を適用することも
できる。
Therefore, for example, when forming MIS transistors having different channel widths W on the same semiconductor substrate, the above-described method of the present invention is applied when W ≦ 2.3 μm, and the conventional method is applied when W> 2.3 μm. It can also be applied.

【0026】[0026]

【実施例】図1〜図9を参照して本発明方法の一実施例
を説明する。この方法においては前述の第1および第2
の本発明方法を併せ用いて複数の第1導電型チャネルの
MISトランジスタ例えばn−MISと第2導電型チャ
ネルのMISトランジスタ例えばp−M1Sを共通の半
導体基板11に形成し、更にそのn−MISにおいてそ
の一部のn−MIS(以下特定のn−MISという)の
しきい値電圧Vthを他のn−MISのしきい値電圧Vth
と異なる例えば低める場合であり、図1〜図9において
は、特定のn−MISと他のn−MISの2つのn−M
ISと、1つのp−M1Sの形成部のみを図示するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the method of the present invention will be described with reference to FIGS. In this method, the above-mentioned first and second
Is used together to form a plurality of first conductivity type channel MIS transistors such as n-MIS and second conductivity type channel MIS transistors such as p-M1S on the common semiconductor substrate 11, and the n-MIS is further formed. part of the n-MIS (hereinafter particular as n-MIS) threshold voltage V th of the threshold voltage V th of the other n-MIS of the
1 to 9 in which two n-Ms of a specific n-MIS and another n-MIS are different.
Only IS and the formation part of one p-M1S are illustrated.

【0027】図1に示すように、共通の半導体基板例え
ばSi基板11の一主面に、各素子、この例では最終的
にそれぞれn−MISおよびp−M1Sを形成する素子
形成部間に、選択的熱酸化すなわちLOCOS によって例え
ば250nm〜300nmの厚いSiO2 による素子間
分離絶縁層12を形成する。そして、基板11のn−M
IS形成部上とその周囲のフィールド部とに開口18が
形成された選択的イオン注入のマスクとなるレジスト1
9を、p−M1Sの形成部とその周囲を覆ってフォトリ
ソグラフィによってすなわちフォトレジストの塗布、パ
ターン露光、現像によって形成する。
As shown in FIG. 1, on a main surface of a common semiconductor substrate, for example, a Si substrate 11, between elements forming portions for forming elements, in this example, finally n-MIS and p-M1S, respectively, The element isolation insulating layer 12 made of thick SiO 2 having a thickness of 250 nm to 300 nm is formed by selective thermal oxidation, that is, LOCOS. Then, n-M of the substrate 11
A resist 1 serving as a mask for selective ion implantation in which an opening 18 is formed on the IS formation portion and the field portion around the IS formation portion 1.
9 is formed by photolithography, that is, by coating a photoresist, pattern exposure, and development, covering the formation portion of p-M1S and its periphery.

【0028】このレジスト19と素子間分離絶縁層12
をイオン注入マスクとして、p型の不純物の例えばボロ
ンBをイオン注入して、開口18内の素子間分離絶縁層
12によって囲まれたn−MISの形成部にp型のウェ
ル領域20を形成するイオン注入作業と、レジスト19
をマスクにその開口18内で素子間分離絶縁層12を貫
通して同様にp型の不純物の例えばボロンBをイオン注
入して素子間分離絶縁層12下にp型のチャネルストッ
プ領域21を形成するイオン注入作業と、更に必要に応
じて、n−MISのしきい値電圧Vthの調整(以下V/
Aという)するに供する基板表面濃度調整の低エネルギ
ーによるn型不純物のりんPのイオン注入作業とを行
う。
The resist 19 and the element isolation insulating layer 12
Is used as an ion implantation mask to ion-implant p-type impurities such as boron B to form a p-type well region 20 in the formation portion of the n-MIS surrounded by the element isolation insulating layer 12 in the opening 18. Ion implantation work and resist 19
With the mask as a mask, the element isolation insulating layer 12 is penetrated in the opening 18 to similarly implant a p-type impurity such as boron B to form a p-type channel stop region 21 under the element isolation insulating layer 12. Ion implantation work and, if necessary, adjustment of the threshold voltage V th of the n-MIS (hereinafter referred to as V /
The ion implantation work of phosphorus P, which is an n-type impurity, by low energy for adjusting the substrate surface concentration is performed.

【0029】図2に示すように、レジスト19をプラズ
マアッシング法等の周知の方法で除去し、基板11の一
主面上に、あらためて基板11のp−M1S形成部上と
その周囲のフィールド部とに開口23が形成された、す
なわち例えば上記レジスト19のパターンと表裏の関係
にのパターンの選択的イオン注入のマスクとなるレジス
ト22をフォトリソグラフィによって形成する。
As shown in FIG. 2, the resist 19 is removed by a known method such as a plasma ashing method, and the p-M1S formation portion of the substrate 11 is newly formed on the main surface of the substrate 11 and a field portion around the p-M1S formation portion. A resist 22 having an opening 23 formed therein, that is, for example, serving as a mask for selective ion implantation of the pattern of the above-described resist 19 and the pattern of the front and back, is formed by photolithography.

【0030】そして、このレジスト22と素子間分離絶
縁層12をイオン注入マスクとして、n型の不純物の例
えばP(りん)イオン注入して、開口23内の素子間分
離絶縁層12によって囲まれたp−M1Sの形成部にn
型のウェル領域24を形成するイオン注入作業と、レジ
スト23をマスクにその開口23内で素子間分離絶縁層
12を貫通して同様にn型の不純物の例えばP(りん)
をイオン注入して素子間分離絶縁層12下にn型のチャ
ネルストップ領域25を形成するイオン注入作業と、更
に必要に応じて、p−M1SのV/Aのための基板表面
濃度調整の低エネルギーによるp型不純物の例えばボロ
ンBの低ドース量のイオン注入作業とを行う。
Then, using the resist 22 and the element isolation insulating layer 12 as an ion implantation mask, for example, P (phosphorus) ions of an n-type impurity are implanted to be surrounded by the element isolation insulating layer 12 in the opening 23. n in the formation part of p-M1S
Of the n-type impurities such as P (phosphorus) by penetrating the element isolation insulating layer 12 in the opening 23 with the resist 23 as a mask.
Ion implantation to form the n-type channel stop region 25 under the inter-element isolation insulating layer 12 and, if necessary, low substrate surface concentration adjustment for V / A of p-M1S. Ion implantation of a low dose amount of p-type impurities such as boron B by energy is performed.

【0031】図3に示すように、レジスト22を除去
し、基板11上の、素子間分離絶縁層12によって囲ま
れた各MISトランジスタの形成部に、それぞれ所要の
厚さを有する例えばSiO2 によるゲート絶縁層26を
例えば熱酸化によって形成し、これの上に全面的に低比
抵抗の例えば多結晶シリコン層と、更にこれの上に高融
点金属のシリサイド層の例えばWSi層を形成し、その
後にフォトリソグラフィによってパターン化することに
よって各n−MISおよびp−M1Sの形成部にそれぞ
れゲート電極13を形成する。そして、ゲート電極13
の形成時にこれと同時に、図10にその一部の概略平面
図を示すように、最終的に特定のn−MISの形成部の
周囲に沿ってすなわち此処における素子間分離絶縁層1
2の内周縁に沿いかつ少なくともこの素子間分離絶縁層
12に跨がってこれの下のp型のチャネルストップ領域
21上においてリング状にゲート電極13と同一構成を
有する枠部14を形成する。
As shown in FIG. 3, the resist 22 is removed, and the MIS transistor formation portion surrounded by the element isolation insulating layer 12 on the substrate 11 is formed of, for example, SiO 2 having a required thickness. The gate insulating layer 26 is formed by, for example, thermal oxidation, and a low-resistivity polycrystalline silicon layer, for example, is formed on the entire surface, and a refractory metal silicide layer, for example, a WSi layer is further formed on the gate insulating layer 26. Then, patterning is performed by photolithography to form the gate electrode 13 in each of the n-MIS and p-M1S formation portions. And the gate electrode 13
Simultaneously with the formation of the element, as shown in a schematic plan view of a part thereof in FIG. 10, finally, along the periphery of the formation portion of the specific n-MIS, that is, here, the element isolation insulating layer 1 is formed.
2. A frame portion 14 having the same structure as the gate electrode 13 is formed in a ring shape along the inner peripheral edge of 2 and over at least the element isolation insulating layer 12 and on the p-type channel stop region 21 thereunder. .

【0032】このゲート電極13と枠部14の厚さすな
わち上述した多結晶シリコン層とWSi層とを含む全体
の厚さは、例えば200nmに選定される。
The thickness of the gate electrode 13 and the frame portion 14, that is, the total thickness including the above-mentioned polycrystalline silicon layer and WSi layer is selected to be 200 nm, for example.

【0033】ゲート電極13と枠部14とは同時に形成
されることから、両者の位置関係は正確に設定される
が、枠部14の位置は例えばその内周縁は、図示のよう
に、素子間分離絶縁層12の縁部すなわちその厚さが断
面嘴状に薄くなるいわゆるバーズビークの先端縁と一致
させる必要はなく、これより外側すなわち素子間分離絶
縁層12の膜厚を大とする領域上に形成することができ
る。
Since the gate electrode 13 and the frame portion 14 are formed at the same time, the positional relationship between them is set accurately. However, the position of the frame portion 14 is, for example, the inner peripheral edge thereof, as shown in the figure, between the elements. It is not necessary to match the edge portion of the isolation insulating layer 12, that is, the tip edge of a so-called bird's beak whose thickness is thinned in a beak-shaped cross section, and outside the edge portion, that is, on the region where the film thickness of the element isolation insulating layer 12 is large. Can be formed.

【0034】図4に示すように、p−M1Sの形成部上
を覆い、n−MISの形成部に開口27を形成したイオ
ン注入のマスクとなるレジスト28を、フォトリソグラ
フィによるフォトレジストによって形成する。このレジ
スト28をイオン注入マスクとしてその開口27内に、
更にこの開口27内のゲート電極13をマスクとしてn
型の不純物の例えばP(りん),As等を低エネルギー
でイオン注入し、開口27内の各ゲート電極13の両側
にそれぞれ低濃度のLDD領域29を形成する。
As shown in FIG. 4, a resist 28 which covers the p-M1S formation portion and has an opening 27 formed in the n-MIS formation portion and serves as a mask for ion implantation is formed by a photoresist by photolithography. . Using this resist 28 as an ion implantation mask in the opening 27,
Further, using the gate electrode 13 in the opening 27 as a mask, n
Type impurities such as P (phosphorus) and As are ion-implanted at low energy to form low-concentration LDD regions 29 on both sides of each gate electrode 13 in the opening 27.

【0035】図5に示すように、レジスト15を除去し
てp−M1Sの形成部に開口15を有する選択的イオン
注入のマスクとなるレジスト16を前述したと同様にフ
ォトリソグラフィによって形成するものであるが、この
場合に特にこの開口15の形成と同時に所要のn−MI
S形成部に開口17を形成する。つまり、他のn−MI
S形成部上はレジスト16によって覆う。この場合の開
口15および17の位置は、開口15に関しては、p−
M1Sの形成部すなわちそのゲート電極13とその両側
のLDD領域の形成部を外部に臨ませ、開口17に関し
ては上述の特定のn−MISのゲート電極13を外部に
臨ませる程度の精度で良いので、レジストのパターン化
におけるフォトリソグラフィのマスク合せにはさほどの
精度を必要としない。
As shown in FIG. 5, the resist 15 is removed, and a resist 16 serving as a mask for selective ion implantation having an opening 15 in the p-M1S formation portion is formed by photolithography as described above. However, in this case, in particular, the required n-MI is formed at the same time when the opening 15 is formed.
The opening 17 is formed in the S forming portion. That is, other n-MI
A resist 16 covers the S forming portion. The positions of the openings 15 and 17 in this case are p−
The M1S formation portion, that is, the gate electrode 13 and the LDD region formation portions on both sides thereof are exposed to the outside, and the opening 17 is accurate enough to expose the gate electrode 13 of the specific n-MIS described above to the outside. , The photolithography mask alignment in resist patterning does not require much precision.

【0036】その後にレジスト16をイオン注入マスク
として、開口15を通じてゲート電極13をマスクにp
型の不純物のP(りん)をイオン注入して開口15内の
ゲート電極13の両側にそれぞれ低濃度のp型のLDD
領域30を形成する。更に、この場合必要に応じて基板
11に対して注入方向を傾斜させるとか、回転させてゲ
ート電極13の両側からゲート電極13下に一部入り込
むイオン注入いわゆるポケット・イオン注入によるV/
Aのイオン注入を必要に応じて行う。この場合、開口1
7にも同様のイオン注入がなされる。そして、これら低
濃度のp型のLDD領域30のイオン注入およびポケッ
ト・イオン注入の前または後に、特にゲート電極13を
貫通する例えば100〜300keVの高エネルギーで
P(りん)のイオン注入を行って、特に開口17が形成
されている特定のn−MIS形成部のゲート電極13下
の基板表面濃度を、開口17が形成されない他のn−M
IS形成部のゲート電極13下の基板表面濃度と異なる
濃度となる。
After that, the resist 16 is used as an ion implantation mask and the gate electrode 13 is used as a mask through the opening 15.
-Type impurity P (phosphorus) is ion-implanted to form a low-concentration p-type LDD on both sides of the gate electrode 13 in the opening 15.
A region 30 is formed. Further, in this case, if necessary, the implantation direction is inclined with respect to the substrate 11, or rotated to partially enter the lower portion of the gate electrode 13 from both sides of the gate electrode 13, so-called pocket ion implantation V /
Ion implantation of A is performed as necessary. In this case, the opening 1
The same ion implantation is performed on 7. Then, before or after these low-concentration p-type LDD region 30 is ion-implanted and pocket ion-implanted, P (phosphorus) ion-implantation is performed at a high energy of, for example, 100 to 300 keV, which penetrates the gate electrode 13. In particular, the substrate surface concentration under the gate electrode 13 of a specific n-MIS formation portion in which the opening 17 is formed is set to another n-M in which the opening 17 is not formed.
The concentration is different from the substrate surface concentration under the gate electrode 13 in the IS formation portion.

【0037】この高エネルギーイオン注入によって開口
15内のp−M1S形成部のゲート電極13下にもこの
形成部のウェル領域24と同導電型の不純物のイオン注
入がなされる。
By this high-energy ion implantation, ion implantation of impurities of the same conductivity type as that of the well region 24 of the p-M1S forming portion in the opening 15 is also performed under the gate electrode 13.

【0038】また、この高エネルギーイオン注入は、素
子間分離絶縁層12が直接的に外部に臨んでいる部分に
おいては、不純物イオンの突き抜けが生じるが、少なく
とも上述の特定のn−MISの形成部の周囲の素子間分
離絶縁層12上には、リング状にゲート電極13と同一
構成の枠部14が形成されていてこの部分においては素
子間分離絶縁層12と枠部14とが重ねられ更にその一
部の幅に渡ってリジスト16が存在していることから、
この特定のn−MISの周囲にはリング状にn型不純物
のP(りん)の打ち込みに影響されず安定にp型のチャ
ネルストップ領域21を残存させることができる。
In this high-energy ion implantation, the penetration of impurity ions occurs in the portion where the inter-element isolation insulating layer 12 directly faces the outside, but at least the above-mentioned specific n-MIS formation portion is formed. A frame portion 14 having the same configuration as the gate electrode 13 is formed in a ring shape on the inter-element isolation insulating layer 12 around the element. In this portion, the inter-element isolation insulating layer 12 and the frame portion 14 are stacked. Since the resistist 16 exists over the width of a part of it,
Around the specific n-MIS, the p-type channel stop region 21 can be stably left in a ring shape without being influenced by the implantation of P (phosphorus) as an n-type impurity.

【0039】次に、図6に示すように、レジスト16を
除去し、各ゲート電極13にサイドウオール31を形成
する。このサイドウオール31の形成は、周知の方法に
よって形成できる。すなわち、基板11上に例えばSi
2 等の絶縁層を全面的に例えばCVD(化学的気相成
長)法によって所要の厚さに形成し、その後この絶縁層
に対してRIE(反応性イオンエッチング)等の異方性
エッチングによるエッチバックを行って、平面部(基板
面に沿う面)の絶縁層を除去した時点でエッチング停止
する。このようにすると、ゲート電極13、枠部14等
の端面に於ける垂直面に形成された異方性エッチングの
エッチング方向に関する厚さが大なる部分の絶縁層が残
され、これによってサイドウオール31が形成される。
Next, as shown in FIG. 6, the resist 16 is removed, and a side wall 31 is formed on each gate electrode 13. The sidewall 31 can be formed by a known method. That is, for example, Si on the substrate 11
An insulating layer such as O 2 is formed over the entire surface to a required thickness by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and then this insulating layer is subjected to anisotropic etching such as RIE (Reactive Ion Etching). Etching back is performed and etching is stopped when the insulating layer on the flat surface (the surface along the substrate surface) is removed. By doing so, a portion of the insulating layer having a large thickness in the etching direction of the anisotropic etching formed on the vertical surfaces of the end faces of the gate electrode 13, the frame portion 14 and the like is left, and as a result, the sidewall 31 is formed. Is formed.

【0040】図7に示すように、一方の導電型チャネル
例えばp−M1S形成部を覆い、他方の導電型チャネル
例えばn−MIS形成部を外部に露出する開口32を有
するイオン注入マスクとなるレジスト33をフォトリソ
グラフィ等によって形成する。このレジスト33をイオ
ン注入マスクとして、その開口32を通じて露出するn
−MIS形成部に更にそれぞれゲート電極13、サイド
ウオール31、素子間分離絶縁層11をマスクとしてn
型の不純物の例えばP(りん)をイオン注入して、高濃
度のS/D領域34を形成する。
As shown in FIG. 7, a resist serving as an ion implantation mask having an opening 32 that covers one conductivity type channel such as a p-M1S formation portion and exposes the other conductivity type channel such as an n-MIS formation portion to the outside. 33 is formed by photolithography or the like. The resist 33 is used as an ion implantation mask to be exposed through the opening 32.
In the MIS formation portion, the gate electrode 13, the side wall 31, and the element isolation insulating layer 11 are used as masks for n.
Ion implantation of a type impurity such as P (phosphorus) is performed to form a high-concentration S / D region 34.

【0041】図8に示すように、レジスト33を除去
し、このレジスト33と逆パターン、すなわちn−M1
S形成部を覆い、p−MIS形成部を外部に露出する開
口35を有するイオン注入マスクとなるレジスト36を
フォトリソグラフィ等によって形成する。このレジスト
36をイオン注入マスクとして、その開口35を通じて
露出するn−MIS形成部に更にそれぞれゲート電極1
3、サイドウオール31、素子間分離絶縁層12をマス
クとしてp型不純物のボロンBをイオン注入して、高濃
度のS/D領域37を形成する。
As shown in FIG. 8, the resist 33 is removed, and the resist 33 has a reverse pattern, that is, n-M1.
A resist 36 serving as an ion implantation mask is formed by photolithography or the like to cover the S formation portion and have an opening 35 that exposes the p-MIS formation portion to the outside. By using this resist 36 as an ion implantation mask, the gate electrode 1 is further formed in the n-MIS formation portion exposed through the opening 35.
3, p-type impurity boron B is ion-implanted using the side walls 31 and the element isolation insulating layer 12 as a mask to form a high-concentration S / D region 37.

【0042】図9に示すように、レジスト36を除去
し、絶縁層例えば層間絶縁層38を全面的に例えばCV
Dによって形成し、各電極ないしは配線導出部に開口3
9を形成し、例えばAlの全面蒸着、スパッタリングを
行い、フォトリソグラフィによってパターン化して電極
ないしは配線導出部とオーミックにコンタクトする配線
ないしは電極40を形成し、目的とする複数のMISト
ランジスタを有する集積回路例えばASICを形成する
ことができる。すなわち図9に示すように、共通の基板
11に、p−M1Sと、特定のn−MIS(n−MIS
1 と表示)が他のn−MIS(n−MIS2 と表示)と
は異なるしきい値電圧に形成される。
As shown in FIG. 9, the resist 36 is removed, and an insulating layer such as an interlayer insulating layer 38 is entirely covered with, for example, CV.
And an opening 3 is formed in each electrode or wiring lead-out portion.
9 is formed and, for example, Al is vapor-deposited on the entire surface and is sputtered, and is patterned by photolithography to form a wiring or an electrode 40 which makes ohmic contact with the electrode or a wiring lead-out portion, and an integrated circuit having a plurality of target MIS transistors. For example, an ASIC can be formed. That is, as shown in FIG. 9, a common substrate 11 is provided with p-M1S and a specific n-MIS (n-MIS.
1 ) is formed at a threshold voltage different from that of other n-MISs (shown as n-MIS 2 ).

【0043】すなわち、この場合n−MIS2 に関して
は、そのしきい値電圧Vthを決める一要因となる基板表
面濃度は、主として初期のp型ウエル領域20における
表面濃度となるに比し、特定のn−MIS1 に関する基
板表面濃度は、同様のp型ウエル領域20における表面
濃度と図5で示した工程におけるポケット・イオン注入
と高エネルギーイオン注入による濃度等によって決めら
れることから、これら各濃度を相互に勘案することによ
って所要の、n−MIS2 とは異なるしきい値電圧Vth
に設定することができる。例えばn型不純物の高エネル
ギーイオン注入によって、n−MISをn−MIS2
しきい値電圧より低めることができる。
That is, in this case, with respect to n-MIS 2 , the substrate surface concentration which is one factor that determines the threshold voltage V th is specified in comparison with the initial surface concentration in the p-type well region 20. The substrate surface concentration for n-MIS 1 is determined by the surface concentration in the same p-type well region 20 and the concentration by pocket ion implantation and high energy ion implantation in the process shown in FIG. , The required threshold voltage V th different from n-MIS 2 is taken into consideration.
Can be set to. For example, n-MIS can be made lower than the threshold voltage of n-MIS 2 by high-energy ion implantation of n-type impurities.

【0044】そして、この特定のn−MIS1 に対する
ゲート電極13を突き抜けての高エネルギーのイオン注
入は、図5の工程で示したように、p−M1S形成のた
めのイオン注入マスクのレジスト16の開口15と共に
形成した開口17を通じて行うようにしたことにより、
この高エネルギーイオン注入を行うための特段のマスク
(レジスト)の形成工程が回避されることから、工程数
増加を回避できる。
High-energy ion implantation through the gate electrode 13 for this specific n-MIS 1 is performed by the resist 16 of the ion-implantation mask for forming p-M1S, as shown in the step of FIG. By doing so through the opening 17 formed together with the opening 15 of
Since a special mask (resist) forming step for performing this high-energy ion implantation is avoided, an increase in the number of steps can be avoided.

【0045】そして、この場合共通のレジストすなわち
イオン注入マスクによって、p−M1Sの低濃度LDD
領域30の形成のためのイオン注入およびポケット・イ
オン注入が、n−MIS1 に関しても行われることにな
り、また高エネルギーイオン注入がp−M1Sに関して
も行われることになるが、p−M1Sにおいては目的と
するしきい値電圧Vthに応じて高エネルギーイオン注入
によるn型不純物のドーピングを考慮して例えばそのn
型ウエル24の濃度等を予め選定しておくことにより、
またn−MIS1 においてもポケット・イオン注入によ
るしきい値電圧Vthへの影響を考慮して高エネルギーイ
オン注入による不純物のドーピング濃度の選定を行うこ
とにより、p−M1Sおよびn−MIS1 に対し同一の
イオン注入がなされることによる不都合は生じない。ま
た、n−MIS1 のn型のソースないしはドレイン領域
へのp型不純物のドーピングによる高抵抗化ないしはp
型化に関しては、図7の工程で充分濃度の高い高濃度S
/D領域29を形成することによって問題は生じない。
また、ゲート電極13を通じての高エネルギーイオン注
入は、低ドーズ量例えば1015cm-2程度であって、各
ノース・ドレイン領域への影響は問題とならない。
Then, in this case, a common resist, that is, an ion implantation mask, is used to reduce the p-M1S low-concentration LDD.
Ion implantation and pocket ion implantation for forming the region 30 will be performed for n-MIS 1 and high energy ion implantation will also be performed for p-M1S, but at p-M1S. Is, for example, n in consideration of doping of n-type impurities by high-energy ion implantation according to the target threshold voltage V th.
By selecting the concentration of the mold well 24 in advance,
Also in n-MIS 1 , p-M1S and n-MIS 1 are selected by selecting the doping concentration of impurities by high-energy ion implantation in consideration of the influence on the threshold voltage V th by pocket ion implantation. On the other hand, the same ion implantation does not cause any inconvenience. In addition, the resistance of the n-MIS 1 is increased by doping the p-type impurity into the n-type source or drain region or the p-type is increased.
Regarding mold formation, high concentration S with sufficiently high concentration in the process of FIG.
By forming the / D region 29, no problem occurs.
Further, the high-energy ion implantation through the gate electrode 13 has a low dose amount, for example, about 10 15 cm −2 , and the influence on each north / drain region is not a problem.

【0046】上述したように、本発明製法では、チャネ
ルストップ領域への高エネルギーイオン注入を阻止する
いわばマスクの機能を、ゲート電極13と同時に形成す
る枠部14によって形成するので、このマスクを形成す
るための特段の作業、実際にはこのマスクを形成するた
めの煩雑なフォトリソグラフィを回避できるともに、少
なくともこのマスクすなわち枠部14とゲート電極13
との位置関係は自動的に整合することから、この枠部1
4は、少なくとも素子間分離絶縁層上に跨るように形成
すれば、つまり隣り合う素子間を横切るように形成する
のみで良いことから、図11で説明した裕度dを必要と
しないことから、前記(数1)の最小チャネル幅Wの制
約を受けないことになり、本発明製法はW≦2.3μm
で、より有効となる。
As described above, in the manufacturing method of the present invention, the function of a mask for preventing the implantation of high-energy ions into the channel stop region is formed by the frame portion 14 formed at the same time as the gate electrode 13, so that the mask is formed. A special work for doing so, in fact, complicated photolithography for forming this mask can be avoided, and at least this mask, that is, the frame portion 14 and the gate electrode 13
Since the positional relationship with
No. 4 does not require the tolerance d described in FIG. 11, since it is formed so as to straddle at least the element isolation insulating layer, that is, it only needs to be formed so as to cross between the adjacent elements. There is no restriction on the minimum channel width W of (Formula 1), and the manufacturing method of the present invention is W ≦ 2.3 μm.
And it will be more effective.

【0047】したがって、例えば同一半導体基板上にお
いて、チャネル幅Wが異なるMISトランジスタを形成
する場合は、例えばW≦2.3μmで上述の本発明方法
を適用し、W>2.3μmで従来方法を適用することも
できる。
Therefore, for example, when forming MIS transistors having different channel widths W on the same semiconductor substrate, the above-described method of the present invention is applied when W ≦ 2.3 μm and the conventional method is applied when W> 2.3 μm. It can also be applied.

【0048】尚、上述した例では、特定n−MIS1
しきい値電圧Vth制御のゲート電極を通じての高エネル
ギーイオン注入を、p−M1Sの低濃度LDD領域30
の形成のレジスト16に対する開口15の形成と同時に
開口17を形成して行った場合であるが、図8で示す工
程におけるp−M1Sの高濃度S/D領域37の選択的
イオン注入におけるレジスト36に、開口35と共に前
述の開口17を形成して上述の高エネルギーイオン注入
を行うようにすることもできる。
In the above-mentioned example, the high-energy ion implantation through the gate electrode for controlling the threshold voltage V th of the specific n-MIS 1 is performed by the p-M1S low-concentration LDD region 30.
This is the case where the opening 17 is formed simultaneously with the formation of the opening 15 in the resist 16 of FIG. 8A, and the resist 36 in the selective ion implantation of the high concentration S / D region 37 of p-M1S in the step shown in FIG. In addition, the above-mentioned opening 17 may be formed together with the opening 35 so that the above-mentioned high-energy ion implantation is performed.

【0049】また、上述した例では、n−MIS相互の
しきい値電圧が異なる構成とした場合であるが、例えば
複数のp−M1Sにおいて、少なくとも一部のしきい値
電圧Vthを他のp−M1Sと異なるようにする場合、更
にn−MISおよびp−M1Sのそれぞれにおいてしき
い値電圧が異なる構成とする場合に適用することもでき
る。
Further, in the above-mentioned example, the threshold voltages of the n-MISs are different from each other. For example, in a plurality of p-M1Ss, at least a part of the threshold voltages Vth is set to another value. The present invention can be applied to the case where the threshold voltage is different from that of p-M1S, and the threshold voltage is different in each of n-MIS and p-M1S.

【0050】更に、上述した例では、しきい値電圧の調
整のための高エネルギーイオン注入の不純物としてn型
のP(りん)を用いた場合であるが、他の不純物例えば
p型の不純物イオンの打ち込みによってしきい値電圧V
thの調整を行うこともでる。
Further, in the above-mentioned example, n-type P (phosphorus) is used as an impurity for high-energy ion implantation for adjusting the threshold voltage, but other impurities such as p-type impurity ions are used. Threshold voltage V
You can also adjust th .

【0051】また、上述したように、本発明製法によれ
ば、互いに異なる2種のしきい値電圧Vthを有するMI
Sトランジスタを形成する場合に限られるものではな
く、2種以上のしきい値電圧Vthを有する第1導電型チ
ャネルのMISと、他の導電型チャネルのMISトラン
ジスタを形成することもできるなど、種々の構成を有す
る半導体集積回路を得る場合に適用できることはいうま
でもない。
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, MI having two different threshold voltages V th.
The present invention is not limited to the case of forming the S transistor, and the MIS transistor of the first conductivity type channel having two or more kinds of threshold voltages V th and the MIS transistor of the other conductivity type channel can be formed. It goes without saying that the present invention can be applied to the case of obtaining semiconductor integrated circuits having various configurations.

【0052】[0052]

【発明の効果】上述したように、本発明製法では、少な
くとも一部のMISトランジスタに関して、そのゲート
電極を通じて不純物の高エネルギーイオン注入を行って
このゲート電極下の不純物の基板表面濃度を調整して、
他のMISトランジスタとは異なるしきい値電圧Vth
調整するものであるが、特に本発明においては、素子間
分離絶縁層上にゲート電極13と同一構成の枠部14を
形成するものであるので、少なくともこの枠部14と、
素子間分離絶縁層12とが重なり合う部分では、上述の
高エネルギーイオン注入によっても不純物イオン注入を
阻止することができることから、この枠部14のパター
ンに、高エネルギーのイオン注入が回避され、チャネル
ストップ領域の少なくとも必要領域への影響を回避でき
る。
As described above, in the manufacturing method of the present invention, high-energy ion implantation of impurities is performed through the gate electrode of at least a part of the MIS transistor to adjust the substrate surface concentration of the impurity under the gate electrode. ,
Although the threshold voltage V th is adjusted to be different from that of the other MIS transistors, particularly in the present invention, the frame portion 14 having the same structure as the gate electrode 13 is formed on the element isolation insulating layer. Therefore, at least this frame portion 14,
In the portion where the element isolation insulating layer 12 overlaps, the impurity ion implantation can be blocked even by the above-mentioned high-energy ion implantation. Therefore, in the pattern of the frame portion 14, high-energy ion implantation is avoided and the channel stop is performed. It is possible to avoid the influence of at least the required area of the area.

【0053】また、本発明製法では、チャネルストップ
領域の必要領域への高エネルギーイオン注入を阻止する
いわばマスクの機能を、ゲート電極と同時に形成する枠
部14によって形成するので、このマスクを形成するた
めの特段の作業、実際にはこのマスクを形成するための
煩雑なフォトリソグラフィを回避できるともに、少なく
ともこのマスクすなわち枠部1とゲート電極との位置関
係は自動的に整合することから、この枠部1は、少なく
とも素子間分離絶縁層上に跨るように形成すれば、つま
り隣り合う素子間を横切るように形成するのみで良いこ
とから、図11で説明した裕度dを必要としないことか
ら、前記(数1)の最小チャネル幅Wの制約を受けない
などの利点がある。
In the manufacturing method of the present invention, the mask portion is formed because the frame portion 14 formed at the same time as the gate electrode has a so-called mask function of preventing high-energy ion implantation into the necessary region of the channel stop region. A special work for this, in fact, the complicated photolithography for forming this mask can be avoided, and at least the positional relationship between this mask, that is, the frame portion 1 and the gate electrode is automatically aligned. Since the part 1 need only be formed so as to straddle at least the element isolation insulating layer, that is, it may be formed so as to cross between the adjacent elements, the margin d described in FIG. 11 is not required. However, there are advantages such as not being restricted by the minimum channel width W of (Formula 1).

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

【図1】本発明製法の一実施例の一工程の断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of a step of an embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図2】本発明製法の一実施例の一工程の断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view of a step of an embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図3】本発明製法の一実施例の一工程の断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view of a step of an embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図4】本発明製法の一実施例の一工程の断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view of a step of an embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図5】本発明製法の一実施例の一工程の断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view of a step of an embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図6】本発明製法の一実施例の一工程の断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view of a step of an embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図7】本発明製法の一実施例の一工程の断面図であ
る。
FIG. 7 is a sectional view of a step of an embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図8】本発明製法の一実施例の一工程の断面図であ
る。
FIG. 8 is a sectional view of a step of an embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図9】本発明製法の一実施例の一工程の断面図であ
る。
FIG. 9 is a sectional view of a step of an embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図10】本発明製法の一実施例の一工程の要部の平面
図である。
FIG. 10 is a plan view of an essential part of a step of an embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図11】Aは、従来製法における一工程での要部の断
面図である。Bは、同様工程での要部の平面図である。
FIG. 11A is a cross-sectional view of a main part in one step in a conventional manufacturing method. FIG. 6B is a plan view of a main part in the same process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 半導体基板 12 素子間分離絶縁層 13 ゲート電極 14 枠部 15 開口 16,22,28,33 レジスト 17,18,23,27,32,35 開口 20,24 ウエル領域 21,25 チャネルストップ領域 26 ゲート絶縁層 29,30 低濃度ソースないしはドレイン領域 34,37 高濃度ソースないしはドレイン領域 11 semiconductor substrate 12 element isolation insulating layer 13 gate electrode 14 frame portion 15 opening 16, 22, 28, 33 resist 17, 18, 23, 27, 32, 35 opening 20, 24 well region 21, 25 channel stop region 26 gate Insulating layer 29,30 Low concentration source or drain region 34,37 High concentration source or drain region

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/78 21/336 H01L 27/08 321 E 29/78 301 Y ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display location H01L 29/78 21/336 H01L 27/08 321 E 29/78 301 Y

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 共通の半導体基板に、素子間分離絶縁層
よって分離された複数の絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタが形成される半導体集積回路の製法において、 上記絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート電極の
形成工程において、ゲート電極の形成と同時に、少なく
とも一部の絶縁ゲート型電界効果トランジスタに関して
その形成領域を囲む上記素子間分離絶縁層上において上
記ゲート電極と同一構成の枠部を形成し、 その後に、上記一部の絶縁ゲート型電界効果トランジス
タのゲート電極を通じて該ゲート電極下の基板表面濃度
を変更する不純物の高エネルギーイオン注入を行って該
絶縁ゲート型電界効果トランジスタのしきい値電圧の調
整を行うことを特徴とする半導体集積回路の製法。
1. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit in which a plurality of insulated gate field effect transistors separated by an element isolation insulating layer are formed on a common semiconductor substrate, wherein a gate electrode of the insulated gate field effect transistor is formed. In the forming step, at the same time as forming the gate electrode, a frame portion having the same configuration as the gate electrode is formed on the element isolation insulating layer surrounding the formation region of at least a part of the insulated gate field effect transistor, and thereafter, Adjusting the threshold voltage of the insulated gate field effect transistor by performing high-energy ion implantation of impurities for changing the substrate surface concentration under the gate electrode through the gate electrode of the part of the insulated gate field effect transistor. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit, which is characterized by carrying out.
【請求項2】 共通の半導体基板に、素子間分離絶縁層
よって分離された複数の絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタが、第1導電型チャネルの絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタと、第2導電型チャネルの絶縁ゲート型電界
効果トランジスタとを有し、 上記ゲート電極の形成工程において、上記第1導電型チ
ャネルの絶縁ゲート型電界効果トランジスタの少なくと
も一部の第1導電型チャネルの絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタに関してその形成領域を囲む上記素子間分離
絶縁層上において上記ゲート電極と同一構成の枠部を形
成し、 その後上記第2導電型チャネルの絶縁ゲート型電界効果
トランジスタの形成部に開口を有する選択的イオン注入
レジストの形成と同時に該レジストの上記一部の第1導
電型チャネルの絶縁ゲート型電界効果トランジスタの形
成部に開口を形成し、 該開口内の上記一部の絶縁ゲート型電界効果トランジス
タのゲート電極を通じて該ゲート電極下の基板表面濃度
を変更する不純物の高エネルギーイオン注入を行って該
絶縁ゲート型電界効果トランジスタのしきい値電圧の調
整を行うことを特徴とする半導体集積回路の製法。
2. A plurality of insulated gate field effect transistors separated by an element isolation insulating layer on a common semiconductor substrate, wherein an insulated gate field effect transistor of a first conductivity type channel and a plurality of insulated gate field effect transistors of a second conductivity type channel are provided. An insulated gate field effect transistor, wherein in the step of forming the gate electrode, the insulated gate field effect transistor of the first conductivity type channel of at least a part of the insulated gate field effect transistor of the first conductivity type channel is provided. A selective ion having a frame portion having the same structure as the gate electrode is formed on the element isolation insulating layer surrounding the formation region, and then an opening is formed in the formation portion of the insulated gate field effect transistor of the second conductivity type channel. At the same time as the formation of the implantation resist, the insulated gate field effect of the first conductivity type channel in the part of the resist An opening is formed in the formation part of the transistor, and high-energy ion implantation of impurities for changing the substrate surface concentration under the gate electrode is performed through the gate electrode of the part of the insulated gate field effect transistor in the opening to perform the insulation. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit, comprising adjusting a threshold voltage of a gate type field effect transistor.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0828294A1 (en) * 1996-09-06 1998-03-11 Matsushita Electronics Corporation Semiconductor integrated circuit device and method for manufacturing the same
JP2012160510A (en) * 2011-01-31 2012-08-23 Fujitsu Semiconductor Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
WO2013118646A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 ソニー株式会社 Image pickup element, manufacturing device and method, and image pickup device

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