JPH09289324A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH09289324A
JPH09289324A JP8101586A JP10158696A JPH09289324A JP H09289324 A JPH09289324 A JP H09289324A JP 8101586 A JP8101586 A JP 8101586A JP 10158696 A JP10158696 A JP 10158696A JP H09289324 A JPH09289324 A JP H09289324A
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JP
Japan
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element isolation
forming
isolation region
impurities
ion implantation
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Pending
Application number
JP8101586A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Nagata
公 永田
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Priority to JP8101586A priority Critical patent/JPH09289324A/en
Publication of JPH09289324A publication Critical patent/JPH09289324A/en
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  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for the manufacture of a semiconductor device that uses SOI(Silicon On Insulator) substrates and enables the reduction of both time and cost required for manufacture. SOLUTION: A semiconductor device is manufactured as follows: The active silicon layer 1c of a SOI substrate 1 is subjected to element isolation to form a plurality of element isolation regions 8. An impurity for n-type well region formation is ion-implanted in the entire surface with the element isolation regions 8 formed thereon, and then an impurity for p-type well region formation is ion-implanted using photoresist 10 as a mask 9. Next, two types of impurities are ion-implanted using photoresist 11 as a mask, and then two types of impurities are ion-implanted using photoresist 12 as a mask. Subsequently, a polysilicon layer 7a is deposited in desired positions. Then its resistance value is adjusted and the polysilicon layer is patterned into a specified shape to form a polysilicon resistor 7. A gate oxide film 13 is formed on the element isolation regions 8 and the polysilicon resistor 7, and contact holes 15 are formed. Finally, metal wiring 16 is formed.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関するものであり、特に半導体集積回路の製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、CMOSを用いたゲートアレイ等
の高密度半導体集積回路はバルクSiを用いたものが主
流であり、SOI(Silicon on Insulator)基板を用
いたものは数が少なかった。これは、SOI基板のコス
トが、バルクSiに比べて約10倍と非常に高価である
ことが一因になっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a high density semiconductor integrated circuit such as a gate array using CMOS is mainly made of bulk Si, and few ones use an SOI (Silicon on Insulator) substrate. This is partly because the cost of the SOI substrate is about 10 times higher than that of bulk Si.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、バルクSi
を用いた工程は、1層配線の工程でも標準でマスク回数
が10回以上であり、また、製造期間においても長いウ
ェルドライブ等があるために2ヶ月程かかるという問題
があった。
However, bulk Si
In the process using, the standard number of masks is 10 or more even in the process of single-layer wiring, and there is a problem that it takes about 2 months due to a long well drive and the like in the manufacturing period.

【0004】また、抵抗,ダイオード,コンデンサ等の
受動素子を組み込む場合、工程数が増えて製造期間が更
に長くなるという問題があった。
Further, when a passive element such as a resistor, a diode or a capacitor is incorporated, there is a problem that the number of steps is increased and the manufacturing period is further lengthened.

【0005】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、SOI基板を用い
て、製造期間が短く、かつ、コストを減少させることの
できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device using an SOI substrate, which has a short manufacturing period and can reduce the cost. It is to provide a manufacturing method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
支持体シリコン基板と該支持体シリコン基板上に形成さ
れた絶縁膜と該絶縁膜上に形成された活性シリコン層と
が一体的に構成されたSOI基板の前記活性シリコン層
上にシリコン酸化膜及び窒化シリコン膜を形成し、前記
窒化シリコン膜の所望の位置を前記シリコン酸化膜に到
達するまでエッチングを行い、前記窒化シリコン膜をマ
スクとしてLOCOS酸化を行うことにより前記活性シ
リコン層から成る複数の素子分離領域を形成し、前記S
OI基板の前記素子分離領域が形成された面全面にNウ
ェル領域形成用の不純物のイオン注入を行うことにより
PMOS形成用の前記素子分離領域のMOS構造におけ
る閾値を制御し、前記PMOS形成用の前記素子分離領
域上にフォトレジストを塗布し、NMOS形成用の前記
素子分離領域上にはフォトレジストを塗布しないように
してPウェル領域形成用の不純物のイオン注入を行うこ
とにより前記NMOS形成用の前記素子分離領域のMO
S構造における閾値を制御した後、前記フォトレジスト
を除去し、所望の位置にフォトレジストを塗布して前記
PMOS及びNMOSのソース及びドレイン領域形成用
の不純物のイオン注入を行った後、前記フォトレジスト
を除去し、前記活性シリコン層上に形成された前記シリ
コン酸化膜をエッチングにより除去した後、前記素子分
離領域上に熱酸化によりゲート酸化膜を形成して該酸化
膜の所望の位置に前記素子分離領域に到達する開口部を
形成し、該開口部を埋め込むように金属配線を行うこと
によりCMOSを形成するようにしたことを特徴とする
ものである。
According to the first aspect of the present invention,
A silicon oxide film is formed on the active silicon layer of an SOI substrate in which a supporting silicon substrate, an insulating film formed on the supporting silicon substrate, and an active silicon layer formed on the insulating film are integrally configured. A silicon nitride film is formed, etching is performed until a desired position of the silicon nitride film reaches the silicon oxide film, and LOCOS oxidation is performed using the silicon nitride film as a mask to form a plurality of elements including the active silicon layer. The separation area is formed, and the S
By implanting an impurity ion for forming an N-well region on the entire surface of the OI substrate on which the element isolation region is formed, the threshold value in the MOS structure of the element isolation region for PMOS formation is controlled, and A photoresist is applied on the element isolation region, and a photoresist is not applied on the element isolation region for forming the NMOS, and impurities are ion-implanted for forming the P well region so that the NMOS for forming the NMOS is formed. MO of the element isolation region
After controlling the threshold in the S structure, the photoresist is removed, the photoresist is applied at a desired position, and ion implantation of impurities for forming the source and drain regions of the PMOS and NMOS is performed. Is removed and the silicon oxide film formed on the active silicon layer is removed by etching, and then a gate oxide film is formed on the element isolation region by thermal oxidation and the device is formed at a desired position of the oxide film. The CMOS is formed by forming an opening reaching the isolation region and performing metal wiring so as to fill the opening.

【0007】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置の製造方法において、前記PMOS及びNMO
Sのソース及びドレイン領域形成用の不純物として、複
数種類の不純物をイオン注入し、拡散速度の差を利用し
て前記ソース及びドレイン領域に濃度勾配をつけたこと
を特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, the PMOS and NMO are provided.
A plurality of types of impurities are ion-implanted as impurities for forming the source and drain regions of S, and a concentration gradient is applied to the source and drain regions by utilizing the difference in diffusion rate.

【0008】請求項3記載の発明は、請求項1または請
求項2記載の半導体装置の製造方法において、前記複数
の素子分離領域の内、前記NMOS形成用の素子分離領
域及び前記PMOS形成用の素子分離領域を除いた前記
素子分離領域の少なくとも1つを抵抗素子として用い、
前記ソース及びドレイン領域形成用の不純物のイオン注
入を行う際に、前記抵抗素子形成用の素子分離領域の所
望の位置に同時にイオン注入を行うことによりコンタク
トを形成するようにしたことを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first or second aspect, among the plurality of element isolation regions, the element isolation region for forming the NMOS and the element isolation region for forming the PMOS are formed. Using at least one of the element isolation regions excluding the element isolation region as a resistance element,
When performing ion implantation of impurities for forming the source and drain regions, a contact is formed by simultaneously performing ion implantation at a desired position in the element isolation region for forming the resistance element. It is a thing.

【0009】請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求
項3記載の半導体装置の製造方法において、前記複数の
素子分離領域の内、前記NMOS形成用の素子分離領域
及び前記PMOS形成用の素子分離領域を除いた前記素
子分離領域の少なくとも1つをコンデンサとして用い、
前記ソース及びドレイン領域形成用の不純物のイオン注
入を行う際に、前記コンデンサ用の素子分離領域上に同
時にイオン注入を行うようにしたことを特徴とするもの
である。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first to third aspects, among the plurality of element isolation regions, the element isolation region for forming the NMOS and the element isolation region for forming the PMOS are formed. At least one of the element isolation regions excluding the element isolation region is used as a capacitor,
When the impurities are ion-implanted for forming the source and drain regions, the ion-implantation is simultaneously performed on the element isolation region for the capacitor.

【0010】請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求
項4記載の半導体装置の製造方法において、前記複数の
素子分離領域の内、前記NMOS形成用の素子分離領域
及び前記PMOS形成用の素子分離領域を除いた前記素
子分離領域の少なくとも1つをダイオードとして用い、
前記ソース及びドレイン領域形成用の不純物のイオン注
入を行う際に、前記ダイオード用の素子分離領域の所望
の位置に同時にイオン注入を行うことによりコンタクト
を形成するようにしたことを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first to fourth aspects, among the plurality of element isolation regions, the element isolation region for forming the NMOS and the element isolation region for forming the PMOS are formed. At least one of the element isolation regions excluding the element isolation region is used as a diode,
When performing the ion implantation of the impurities for forming the source and drain regions, the contacts are formed by simultaneously performing the ion implantation at a desired position of the element isolation region for the diode. is there.

【0011】請求項6記載の発明は、請求項1乃至請求
項5記載の半導体装置の製造方法において、全ての前記
イオン注入終了後に、所望の位置にポリシリコン層を形
成し、該ポリシリコン層に不純物のイオン注入を行うこ
とにより抵抗値調整をし、前記ポリシリコン層をポリシ
リコン抵抗として用いたことを特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first to fifth aspects, a polysilicon layer is formed at a desired position after completion of all the ion implantation, and the polysilicon layer is formed. It is characterized in that the resistance value is adjusted by ion-implanting impurities into and the polysilicon layer is used as a polysilicon resistor.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面に基づき説明する。図1は、本発明の一実施形態
に係るSOI基板1上にCMOS及び受動素子を製造す
る工程の前段を示す略断面図であり、図2は、本実施形
態に係るSOI基板1上にCMOS及び受動素子を製造
する工程の後段を示す略断面図である。なお、本実施形
態においては、説明の便宜上SOI基板1上にNMOS
2,PMOS3,拡散抵抗4,ダイオード5,コンデン
サ6,ポリシリコン抵抗7を形成する場合について説明
する。SOI(Silicon on Insulator)基板1は、支
持体シリコン基板1aと、支持体シリコン基板1a上に
形成されたシリコン酸化膜等の絶縁膜1bと、絶縁膜1
b上に形成された半導体素子領域となる活性シリコン層
1cとが一体的に構成されている(図1(a))。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a schematic cross-sectional view showing a front stage of a process of manufacturing a CMOS and a passive device on an SOI substrate 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a CMOS on the SOI substrate 1 according to the present embodiment. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a latter stage of the process of manufacturing the passive element. In the present embodiment, for convenience of description, an NMOS is formed on the SOI substrate 1.
2, the case of forming the PMOS 3, the diffusion resistor 4, the diode 5, the capacitor 6, and the polysilicon resistor 7 will be described. An SOI (Silicon on Insulator) substrate 1 includes a supporting silicon substrate 1a, an insulating film 1b such as a silicon oxide film formed on the supporting silicon substrate 1a, and an insulating film 1.
The active silicon layer 1c which is to be the semiconductor element region and is formed on b is integrally formed (FIG. 1A).

【0013】なお、SOI基板1の形成方法としては、
絶縁層上に気相,液相,固相の各相で単結晶シリコンを
成長させるSOI成長法や、基板を張り合わせる張り合
わせSOI法や、単結晶シリコン基板中に酸素をイオン
注入して内部に絶縁層を形成するSIMOX(Silicon
Implanted Oxidation)法や、陽極酸化によってシリ
コンを部分的に多孔質化して酸化することにより形成す
る方法等がある。
As a method of forming the SOI substrate 1,
An SOI growth method for growing single crystal silicon in each phase of a gas phase, a liquid phase, and a solid phase on an insulating layer, a bonding SOI method for bonding substrates, and an oxygen ion implantation into a single crystal silicon substrate SIMOX (Silicon
Implanted Oxidation) method, a method of partially oxidizing silicon by anodic oxidation, and then forming it by oxidation.

【0014】先ず、SOI基板1の活性シリコン層1c
を、LOCOS(Local Oxidationof Silicon)酸化
により素子間分離を行い、活性シリコン層1cから成る
複数の素子分離領域8を形成する(図1(b))。な
お、活性シリコン層1cのLOCOS酸化による素子間
分離の方法の一例としては、活性シリコン層1c上に熱
酸化によりシリコン酸化膜9を形成し、シリコン酸化膜
9上に原料ガスとしてシラン(SiH4)とアンモニア
(NH3)を用いて減圧CVD法により窒化シリコン膜
を形成した後、窒化シリコン膜上にフォトレジストを塗
布して露光,現像を行うことによりフォトレジストに開
口部を形成する。そして、開口部が形成されたフォトレ
ジストをマスクとしてCF4のガスプラズマ中でフッ素
ラジカルで窒化シリコン膜をエッチングした後、プラズ
マアッシング等によりフォトレジストを除去して、窒化
シリコン膜をマスクとしてLOCOS酸化を行う。最後
に、窒化シリコン膜上にLOCOS酸化により形成され
たシリコン酸化膜をHF水溶液等のエッチャントを用い
てエッチングにより除去した後、窒化シリコン膜を熱燐
酸等により除去する。
First, the active silicon layer 1c of the SOI substrate 1
Are isolated by LOCOS (Local Oxidation of Silicon) oxidation to form a plurality of element isolation regions 8 made of the active silicon layer 1c (FIG. 1B). As an example of a method for element isolation by LOCOS oxidation of the active silicon layer 1c, a silicon oxide film 9 is formed on the active silicon layer 1c by thermal oxidation, and silane (SiH 4) is used as a source gas on the silicon oxide film 9. ) And ammonia (NH 3 ) are used to form a silicon nitride film by a low pressure CVD method, a photoresist is applied on the silicon nitride film, and exposure and development are performed to form an opening in the photoresist. Then, after etching the silicon nitride film with fluorine radicals in CF4 gas plasma using the photoresist with the opening formed as a mask, the photoresist is removed by plasma ashing or the like, and LOCOS oxidation is performed using the silicon nitride film as a mask. To do. Finally, the silicon oxide film formed by LOCOS oxidation on the silicon nitride film is removed by etching using an etchant such as an HF aqueous solution, and then the silicon nitride film is removed by hot phosphoric acid or the like.

【0015】次に、PMOS3の閾値制御のために、リ
ン(P+)等のNウェル領域形成用の不純物をSOI基
板1のLOCOS酸化が行われた面全面にイオン注入を
行い(図1(c))、PMOS3を製造する部分上にフ
ォトレジスト10を塗布して、NMOS2の閾値制御の
ためにボロン(B+)等のPウェル領域形成用の不純物
をSOI基板1のLOCOS酸化が行われた面にイオン
注入を行い(図1(d))、プラズマアッシング等によ
りフォトレジスト10を除去する。
Next, in order to control the threshold value of the PMOS 3, an impurity such as phosphorus (P + ) for forming an N well region is ion-implanted over the entire surface of the SOI substrate 1 on which the LOCOS oxidation has been performed (see FIG. c)), a photoresist 10 is applied on a portion where the PMOS 3 is manufactured, and impurities for forming a P well region such as boron (B + ) are subjected to LOCOS oxidation of the SOI substrate 1 for controlling the threshold value of the NMOS 2. Ions are implanted into the exposed surface (FIG. 1D), and the photoresist 10 is removed by plasma ashing or the like.

【0016】なお、本実施形態においては、図1,図2
において拡散抵抗4,ダイオード5,コンデンサ6をN
型で製造する場合について示しているが、これに限定さ
れる必要はなく、P型で製造する場合には、図1(d)
の工程において拡散抵抗4,ダイオード5,コンデンサ
6上にフォトレジストを塗布するようにすれば良い。
In the present embodiment, FIGS.
Diffuser resistor 4, diode 5 and capacitor 6 at N
The case of manufacturing with a mold is shown, but the invention is not limited to this.
In the process of 2, the photoresist may be applied on the diffusion resistor 4, the diode 5 and the capacitor 6.

【0017】続いて、PMOS3のソース及びドレイン
領域形成,拡散抵抗4及びダイオード5のコンタクト形
成,コンデンサ6形成のために、所望の位置にフォトレ
ジスト11を塗布してP型の高濃度不純物のイオン注入
を行った(図1(e))後、フォトレジストを除去し、
NMOS2のソース及びドレイン領域形成のために、所
望の位置にフォトレジスト12を塗布してN型の高濃度
不純物のイオン注入を行った(図1(f))後、フォト
レジスト12を除去する。
Subsequently, in order to form the source and drain regions of the PMOS 3, the contact of the diffused resistor 4 and the diode 5, and the capacitor 6, a photoresist 11 is applied at a desired position and ions of a P-type high concentration impurity are formed. After injection (FIG. 1 (e)), the photoresist is removed,
In order to form the source and drain regions of the NMOS 2, the photoresist 12 is applied at a desired position and ion implantation of N-type high concentration impurities is performed (FIG. 1F), and then the photoresist 12 is removed.

【0018】ここで、N型及びP型の高濃度不純物の注
入を行う際に、2種類のイオン源、例えばN型の場合で
はリン(P+)及びヒ素(As+),P型の場合ではボロ
ン(B+)及び2フッ化ボロン(BF2 +)を同時に注入
し、後の熱拡散工程の時にこの2種類のイオン源の拡散
速度の差を利用してソース及びドレイン領域に濃度勾配
をつけるようにすれば耐圧の向上をはかることができ
る。
When implanting N-type and P-type high-concentration impurities, two types of ion sources are used, for example, phosphorus (P + ) and arsenic (As + ) in the case of N-type, and P-type in the case of N-type. Then, boron (B + ) and boron difluoride (BF 2 + ) are simultaneously injected, and a concentration gradient is applied to the source and drain regions by utilizing the difference in diffusion rate between these two types of ion sources in the subsequent thermal diffusion process. If it is attached, the breakdown voltage can be improved.

【0019】また、拡散抵抗4,ダイオード5,コンデ
ンサ6をP型で製造した場合には、拡散抵抗4及びダイ
オード5のコンタクト形成,コンデンサ6形成にはP型
の高濃度不純物拡散を行う。
When the diffusion resistor 4, the diode 5 and the capacitor 6 are made of P type, P type high concentration impurity diffusion is performed to form the contact between the diffusion resistor 4 and the diode 5 and the capacitor 6.

【0020】なお、本実施形態においては、P型の高濃
度不純物のイオン注入を行った後に、N型の高濃度不純
物のイオン注入を行うようにしたが、これに限定される
必要はなく、N型の高濃度不純物のイオン注入を行った
後に、P型の高濃度不純物のイオン注入を行うようにし
ても良い。
In this embodiment, the N-type high-concentration impurity ion implantation is performed after the P-type high-concentration impurity ion implantation. However, the present invention is not limited to this. The ion implantation of the P-type high-concentration impurity may be performed after the ion implantation of the N-type high-concentration impurity.

【0021】また、本実施形態においては、2種類のイ
オン源をイオン注入する場合について説明したが、これ
に限定される必要はなく、3種類以上のイオン源をイオ
ン注入するようにしても良い。
Further, although the case where two types of ion sources are ion-implanted has been described in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and three or more types of ion sources may be ion-implanted. .

【0022】続いて、原料ガスとしてシラン(Si
4)を用いた減圧CVD法等によりポリシリコン層7
aを堆積して、ポリシリコン層7aの抵抗値調整のため
に三塩化ホスホリル(POCl3)を熱拡散した後、所
定形状にパターニングしてポリシリコン抵抗7を製造す
る(図2(g))。なお、ポリシリコン抵抗7の製造方
法の一例としては、ポリシリコン層7a上にフォトレジ
ストを塗布後、露光,現像を行って所望の位置に開口部
を形成し、前記フォトレジストをマスクとしてドライエ
ッチングによりポリシリコン層7aのエッチングを行っ
た後、プラズマアッシング等によりフォトレジストを除
去することによりポリシリコン抵抗7を製造する方法で
ある。
Then, silane (Si
The polysilicon layer 7 is formed by a low pressure CVD method using H 4 ).
a is deposited, and phosphoryl trichloride (POCl 3 ) is thermally diffused to adjust the resistance value of the polysilicon layer 7a, and then patterned into a predetermined shape to manufacture a polysilicon resistor 7 (FIG. 2 (g)). . As an example of a method of manufacturing the polysilicon resistor 7, a photoresist is applied on the polysilicon layer 7a, exposed and developed to form an opening at a desired position, and the photoresist is used as a mask for dry etching. After the polysilicon layer 7a is etched by the method described above, the photoresist is removed by plasma ashing or the like to manufacture the polysilicon resistor 7.

【0023】そして、SOI基板1の活性シリコン層1
c上に形成されたシリコン酸化膜9をHF水溶液等のエ
ッチャントを用いてエッチングを行うことにより除去し
た後、NMOS2,PMOS3,拡散抵抗4,ダイオー
ド5,コンデンサ6,ポリシリコン抵抗7の製造する部
分の素子分離領域8上にシリコン酸化膜等のゲート酸化
膜13を形成し(図2(h))、所望の位置にフォトレ
ジスト14を塗布してドライエッチング等を行うことに
よりコンタクトホール15を形成し(図2B(i))、
プラズマアッシング等によりフォトレジスト14を除去
する。
Then, the active silicon layer 1 of the SOI substrate 1
The silicon oxide film 9 formed on c is removed by etching using an etchant such as an HF aqueous solution, and then the NMOS 2, PMOS 3, diffusion resistor 4, diode 5, capacitor 6, and polysilicon resistor 7 are manufactured. A gate oxide film 13 such as a silicon oxide film is formed on the element isolation region 8 of FIG. 2 (FIG. 2 (h)), a photoresist 14 is applied at a desired position, and dry etching or the like is performed to form a contact hole 15. (FIG. 2B (i)),
The photoresist 14 is removed by plasma ashing or the like.

【0024】ここで、本実施形態においては、ゲート酸
化膜13を熱酸化により形成するようにしており、個の
熱酸化工程によりこれまでの工程においてイオン注入し
てきた不純物をまとめて熱拡散(ドライブ)することが
できる。
Here, in the present embodiment, the gate oxide film 13 is formed by thermal oxidation, and the impurities that have been ion-implanted in the previous steps are collectively subjected to thermal diffusion (drive) by individual thermal oxidation steps. )can do.

【0025】最後に、コンタクトホール15を埋め込む
ように金属配線16を行うことによりSOI基板1上
に、NMOS2,PMOS3,拡散抵抗4,ダイオード
5,コンデンサ6,ポリシリコン抵抗7を製造する(図
2(j))。なお、金属配線16の形成方法の一例とし
ては、Al−Si−Cuをターゲットに用いてスパッタ
リングを行うことによりAl−Si−Cu層を形成し、
フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて所
定形状にパターニングすることにより形成する。
Finally, metal wiring 16 is formed so as to fill the contact hole 15 to manufacture the NMOS 2, PMOS 3, diffusion resistor 4, diode 5, capacitor 6 and polysilicon resistor 7 on the SOI substrate 1 (FIG. 2). (J)). As an example of a method for forming the metal wiring 16, an Al-Si-Cu layer is formed by performing sputtering using Al-Si-Cu as a target,
It is formed by patterning into a predetermined shape using photolithography technology and etching technology.

【0026】従って、本実施形態においては、SOI基
板1上にCMOSを製造する際に、アナログ回路に必要
な拡散抵抗4,ダイオード5,コンデンサ6,ポリシリ
コン抵抗7等を混在させようとした場合でもほとんどプ
ロセス変更をする必要がなく、製造期間を減少させるこ
とができる。また、本実施形態においては、表面の段差
が非常に少ないため、表面平滑化をする工程を省略する
ことができ、更に多層配線をする場合にも有効である。
更に、本実施形態においては、シリコン酸化膜9を全て
のイオン注入が終了した後にエッチングにより除去する
ようにしたので、イオン注入する際の素子分離領域8表
面の劣化を防止することができるとともに、チャネリン
グを防止することができる。
Therefore, in the present embodiment, when the CMOS is manufactured on the SOI substrate 1, the diffusion resistor 4, the diode 5, the capacitor 6, the polysilicon resistor 7 and the like necessary for the analog circuit are mixed. However, there is almost no need to change the process, and the manufacturing period can be reduced. Further, in the present embodiment, since the step difference on the surface is very small, the step of smoothing the surface can be omitted, and it is also effective when multilayer wiring is performed.
Further, in the present embodiment, the silicon oxide film 9 is removed by etching after the completion of all the ion implantations, so that it is possible to prevent the deterioration of the surface of the element isolation region 8 during the ion implantation, and Channeling can be prevented.

【0027】[0027]

【発明の効果】請求項1記載の発明は、支持体シリコン
基板と支持体シリコン基板上に形成された絶縁膜と絶縁
膜上に形成された活性シリコン層とが一体的に構成され
たSOI基板の活性シリコン層上にシリコン酸化膜及び
窒化シリコン膜を形成し、窒化シリコン膜の所望の位置
をシリコン酸化膜に到達するまでエッチングを行い、窒
化シリコン膜をマスクとしてLOCOS酸化を行うこと
により活性シリコン層から成る複数の素子分離領域を形
成し、SOI基板の素子分離領域が形成された面全面に
Nウェル領域形成用の不純物のイオン注入を行うことに
よりPMOS形成用の素子分離領域のMOS構造におけ
る閾値を制御し、PMOS形成用の素子分離領域上にフ
ォトレジストを塗布し、NMOS形成用の素子分離領域
上にはフォトレジストを塗布しないようにしてPウェル
領域形成用の不純物のイオン注入を行うことによりNM
OS形成用の素子分離領域のMOS構造における閾値を
制御した後、フォトレジストを除去し、所望の位置にフ
ォトレジストを塗布してPMOS及びNMOSのソース
及びドレイン領域形成用の不純物のイオン注入を行った
後、フォトレジストを除去し、活性シリコン層上に形成
されたシリコン酸化膜をエッチングにより除去した後、
素子分離領域上に熱酸化によりゲート酸化膜を形成して
酸化膜の所望の位置に素子分離領域に到達する開口部を
形成し、開口部を埋め込むように金属配線を行うことに
よりCMOSを形成するようにしたので、マスクをする
回数を少なくすることができ、SOI基板を用いて、製
造期間が短く、かつ、コストを減少させることのできる
半導体装置の製造方法を提供することができた。
According to the first aspect of the present invention, an SOI substrate is formed by integrally forming a supporting silicon substrate, an insulating film formed on the supporting silicon substrate, and an active silicon layer formed on the insulating film. Forming a silicon oxide film and a silicon nitride film on the active silicon layer, etching at a desired position of the silicon nitride film until the silicon oxide film is reached, and performing LOCOS oxidation using the silicon nitride film as a mask. In the MOS structure of the element isolation region for PMOS formation, by forming a plurality of element isolation regions made of layers and performing ion implantation of impurities for N well region formation on the entire surface of the SOI substrate on which the element isolation region is formed. The threshold is controlled, photoresist is applied on the element isolation region for PMOS formation, and photoresist is applied on the element isolation region for NMOS formation. NM by ion implantation of impurities for the P-well region formed in the door so as not applied
After controlling the threshold in the MOS structure of the element isolation region for OS formation, the photoresist is removed, the photoresist is applied at a desired position, and ion implantation of impurities for forming source and drain regions of PMOS and NMOS is performed. After that, the photoresist is removed, and the silicon oxide film formed on the active silicon layer is removed by etching,
A gate oxide film is formed on the element isolation region by thermal oxidation, an opening reaching the element isolation region is formed at a desired position of the oxide film, and a metal wiring is formed so as to fill the opening to form a CMOS. As a result, the number of times of masking can be reduced, and it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device that uses an SOI substrate, has a short manufacturing period, and can reduce costs.

【0028】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置の製造方法において、PMOS及びNMOSの
ソース及びドレイン領域形成用の不純物として、複数種
類の不純物をイオン注入し、拡散速度の差を利用してソ
ース及びドレイン領域に濃度勾配をつけたので、NMO
S及びPMOSの耐圧の向上を図ることができる。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, a plurality of types of impurities are ion-implanted as impurities for forming the source and drain regions of the PMOS and NMOS, and a difference in diffusion rate is obtained. Since a concentration gradient is applied to the source and drain regions using
The breakdown voltage of S and PMOS can be improved.

【0029】請求項3記載の発明は、請求項1または請
求項2記載の半導体装置の製造方法において、複数の素
子分離領域の内、NMOS形成用の素子分離領域及びP
MOS形成用の素子分離領域を除いた素子分離領域の少
なくとも1つを抵抗素子として用い、ソース及びドレイ
ン領域形成用の不純物のイオン注入を行う際に、抵抗素
子形成用の素子分離領域の所望の位置に同時にイオン注
入を行うことによりコンタクトを形成するようにしたの
で、CMOSを形成する際のプロセス変更をすることな
く抵抗素子を製造することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first or second aspect, among a plurality of element isolation regions, an element isolation region for forming an NMOS and a P element isolation region are formed.
At least one element isolation region other than the element formation region for MOS formation is used as a resistance element, and when ion implantation of impurities for source and drain region formation is performed, a desired element isolation region for resistance element formation is desired. Since the contact is formed by simultaneously performing ion implantation in the position, the resistance element can be manufactured without changing the process when forming the CMOS.

【0030】請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求
項3記載の半導体装置の製造方法において、複数の素子
分離領域の内、NMOS形成用の素子分離領域及びPM
OS形成用の素子分離領域を除いた素子分離領域の少な
くとも1つをコンデンサとして用い、ソース及びドレイ
ン領域形成用の不純物のイオン注入を行う際に、コンデ
ンサ用の素子分離領域上に同時にイオン注入を行うよう
にしたので、CMOSを形成する際のプロセス変更をす
ることなくコンデンサを製造することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first to third aspects, among a plurality of element isolation regions, an element isolation region for forming an NMOS and a PM are formed.
At least one of the element isolation regions other than the element isolation region for OS formation is used as a capacitor, and when ion implantation of impurities for source and drain region formation is performed, ion implantation is performed simultaneously on the element isolation region for the capacitor. Since this is done, the capacitor can be manufactured without changing the process when forming the CMOS.

【0031】請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求
項4記載の半導体装置の製造方法において、複数の素子
分離領域の内、NMOS形成用の素子分離領域及びPM
OS形成用の素子分離領域を除いた素子分離領域の少な
くとも1つをダイオードとして用い、ソース及びドレイ
ン領域形成用の不純物のイオン注入を行う際に、ダイオ
ード用の素子分離領域の所望の位置に同時にイオン注入
を行うことによりコンタクトを形成するようにしたの
で、CMOSを形成する際のプロセス変更をすることな
くダイオードを製造することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first to fourth aspects, among a plurality of element isolation regions, an element isolation region for forming an NMOS and a PM are formed.
At least one of the element isolation regions other than the element isolation region for OS formation is used as a diode, and when ion implantation of impurities for source and drain region formation is performed, it is simultaneously performed at a desired position of the element isolation region for diode. Since the contact is formed by performing the ion implantation, the diode can be manufactured without changing the process for forming the CMOS.

【0032】請求項6記載の発明は、請求項1乃至請求
項5記載の半導体装置の製造方法において、全てのイオ
ン注入終了後に、所望の位置にポリシリコン層を形成
し、ポリシリコン層に不純物のイオン注入を行うことに
より抵抗値調整をし、ポリシリコン層をポリシリコン抵
抗として用いたので、CMOSを形成する際のプロセス
変更をほとんどすることなくポリシリコン抵抗を製造す
ることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first to fifth aspects, a polysilicon layer is formed at a desired position after the completion of all ion implantations, and impurities are added to the polysilicon layer. Since the resistance value is adjusted by performing the ion implantation of and the polysilicon layer is used as the polysilicon resistor, the polysilicon resistor can be manufactured with almost no process changes when forming the CMOS.

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

【図1】本発明の一実施形態に係るSOI基板上にCM
OS及び受動素子を製造する工程の前段を示す略断面図
である。
FIG. 1 is a CM on an SOI substrate according to an embodiment of the present invention.
It is a schematic sectional drawing which shows the front | former stage of the process of manufacturing OS and a passive element.

【図2】本実施形態に係るSOI基板上にCMOS及び
受動素子を製造する工程の後段を示す略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a latter stage of a process of manufacturing a CMOS and a passive element on the SOI substrate according to the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 SOI基板 1a 支持体シリコン基板 1b 絶縁膜 1c 活性シリコン層 2 NMOS 3 PMOS 4 拡散抵抗 5 ダイオード 6 コンデンサ 7 ポリシリコン抵抗 7a ポリシリコン層 8 素子分離領域 9 シリコン酸化膜 10〜12 フォトレジスト 13 ゲート酸化膜 14 フォトレジスト 15 コンタクトホール 16 金属配線 1 SOI substrate 1a Supporting silicon substrate 1b Insulating film 1c Active silicon layer 2 NMOS 3 PMOS 4 Diffusion resistance 5 Diode 6 Capacitor 7 Polysilicon resistance 7a Polysilicon layer 8 Element isolation region 9 Silicon oxide film 10-12 Photoresist 13 Gate oxide Film 14 Photoresist 15 Contact hole 16 Metal wiring

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/861 H01L 27/08 321B 29/78 613Z 621 29/91 E ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location // H01L 29/861 H01L 27/08 321B 29/78 613Z 621 29/91 E

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持体シリコン基板と該支持体シリコン
基板上に形成された絶縁膜と該絶縁膜上に形成された活
性シリコン層とが一体的に構成されたSOI基板の前記
活性シリコン層上にシリコン酸化膜及び窒化シリコン膜
を形成し、前記窒化シリコン膜の所望の位置を前記シリ
コン酸化膜に到達するまでエッチングを行い、前記窒化
シリコン膜をマスクとしてLOCOS酸化を行うことに
より前記活性シリコン層から成る複数の素子分離領域を
形成し、前記SOI基板の前記素子分離領域が形成され
た面全面にNウェル領域形成用の不純物のイオン注入を
行うことによりPMOS形成用の前記素子分離領域のM
OS構造における閾値を制御し、前記PMOS形成用の
前記素子分離領域上にフォトレジストを塗布し、NMO
S形成用の前記素子分離領域上にはフォトレジストを塗
布しないようにしてPウェル領域形成用の不純物のイオ
ン注入を行うことにより前記NMOS形成用の前記素子
分離領域のMOS構造における閾値を制御した後、前記
フォトレジストを除去し、所望の位置にフォトレジスト
を塗布して前記PMOS及びNMOSのソース及びドレ
イン領域形成用の不純物のイオン注入を行った後、前記
フォトレジストを除去し、前記活性シリコン層上に形成
された前記シリコン酸化膜をエッチングにより除去した
後、前記素子分離領域上に熱酸化によりゲート酸化膜を
形成して該酸化膜の所望の位置に前記素子分離領域に到
達する開口部を形成し、該開口部を埋め込むように金属
配線を行うことによりCMOSを形成するようにしたこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. An active silicon layer of an SOI substrate in which a supporting silicon substrate, an insulating film formed on the supporting silicon substrate, and an active silicon layer formed on the insulating film are integrally configured. A silicon oxide film and a silicon nitride film are formed on the silicon nitride film, etching is performed until a desired position of the silicon nitride film reaches the silicon oxide film, and LOCOS oxidation is performed using the silicon nitride film as a mask to form the active silicon layer. A plurality of element isolation regions made of, and ion-implanting impurities for forming an N well region to the entire surface of the SOI substrate on which the element isolation regions are formed, thereby forming M of the element isolation region for forming the PMOS.
A threshold is controlled in the OS structure, a photoresist is applied on the element isolation region for forming the PMOS, and NMO is applied.
The threshold value in the MOS structure of the element isolation region for forming the NMOS is controlled by performing ion implantation of impurities for forming the P well region without applying photoresist on the element isolation region for forming S. After that, the photoresist is removed, a photoresist is applied at a desired position and ion implantation of impurities for forming the source and drain regions of the PMOS and NMOS is performed, and then the photoresist is removed to remove the active silicon. After removing the silicon oxide film formed on the layer by etching, a gate oxide film is formed on the element isolation region by thermal oxidation, and an opening is formed to reach the element isolation region at a desired position of the oxide film. And forming a CMOS to form a CMOS by forming a metal wiring so as to fill the opening. Method of manufacturing a body apparatus.
【請求項2】 前記PMOS及びNMOSのソース及び
ドレイン領域形成用の不純物として、複数種類の不純物
をイオン注入し、拡散速度の差を利用して前記ソース及
びドレイン領域に濃度勾配をつけたことを特徴とする請
求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. A plurality of types of impurities are ion-implanted as impurities for forming the source and drain regions of the PMOS and NMOS, and a concentration gradient is applied to the source and drain regions by utilizing a difference in diffusion rate. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is manufactured.
【請求項3】 前記複数の素子分離領域の内、前記NM
OS形成用の素子分離領域及び前記PMOS形成用の素
子分離領域を除いた前記素子分離領域の少なくとも1つ
を抵抗素子として用い、前記ソース及びドレイン領域形
成用の不純物のイオン注入を行う際に、前記抵抗素子形
成用の素子分離領域の所望の位置に同時にイオン注入を
行うことによりコンタクトを形成するようにしたことを
特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体装置の
製造方法。
3. The NM among the plurality of element isolation regions
At least one of the element isolation regions excluding the element isolation region for OS formation and the element isolation region for PMOS formation is used as a resistance element, and ion implantation of impurities for source and drain region formation is performed, 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a contact is formed by simultaneously performing ion implantation at a desired position in the element isolation region for forming the resistance element.
【請求項4】 前記複数の素子分離領域の内、前記NM
OS形成用の素子分離領域及び前記PMOS形成用の素
子分離領域を除いた前記素子分離領域の少なくとも1つ
をコンデンサとして用い、前記ソース及びドレイン領域
形成用の不純物のイオン注入を行う際に、前記コンデン
サ用の素子分離領域上に同時にイオン注入を行うように
したことを特徴とする請求項1乃至請求項3記載の半導
体装置の製造方法。
4. The NM among the plurality of element isolation regions
At least one of the element isolation regions excluding the element isolation region for forming the OS and the element isolation region for forming the PMOS is used as a capacitor, and when ion implantation of impurities for forming the source and drain regions is performed, 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein ion implantation is performed simultaneously on the element isolation region for the capacitor.
【請求項5】 前記複数の素子分離領域の内、前記NM
OS形成用の素子分離領域及び前記PMOS形成用の素
子分離領域を除いた前記素子分離領域の少なくとも1つ
をダイオードとして用い、前記ソース及びドレイン領域
形成用の不純物のイオン注入を行う際に、前記ダイオー
ド用の素子分離領域の所望の位置に同時にイオン注入を
行うことによりコンタクトを形成するようにしたことを
特徴とする請求項1乃至請求項4記載の半導体装置の製
造方法。
5. The NM among the plurality of element isolation regions
At least one of the element isolation regions excluding the element isolation region for forming the OS and the element isolation region for forming the PMOS is used as a diode, and when ion implantation of impurities for forming the source and drain regions is performed, 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the contact is formed by simultaneously performing ion implantation at a desired position in the element isolation region for the diode.
【請求項6】 全ての前記イオン注入終了後に、所望の
位置にポリシリコン層を形成し、該ポリシリコン層に不
純物のイオン注入を行うことにより抵抗値調整をし、前
記ポリシリコン層をポリシリコン抵抗として用いたこと
を特徴とする請求項1乃至請求項5記載の半導体装置の
製造方法。
6. A polysilicon layer is formed at a desired position after the completion of all the ion implantation, and impurity ions are implanted into the polysilicon layer to adjust the resistance value. The semiconductor device manufacturing method according to claim 1, wherein the method is used as a resistor.
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US7173319B2 (en) 2003-12-19 2007-02-06 Renesas Technology Corp. Semiconductor device and method of manufacturing the same

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7173319B2 (en) 2003-12-19 2007-02-06 Renesas Technology Corp. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US7352049B2 (en) 2003-12-19 2008-04-01 Renesas Technology Corp. Semiconductor device and method of manufacturing the same
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