JPH10199993A - 半導体回路装置及びその製造方法、半導体回路装置製造用マスク装置 - Google Patents

半導体回路装置及びその製造方法、半導体回路装置製造用マスク装置

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JPH10199993A
JPH10199993A JP9000565A JP56597A JPH10199993A JP H10199993 A JPH10199993 A JP H10199993A JP 9000565 A JP9000565 A JP 9000565A JP 56597 A JP56597 A JP 56597A JP H10199993 A JPH10199993 A JP H10199993A
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well region
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well
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Teruhiko Amano
照彦 天野
Masaki Tsukide
正樹 築出
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トリプルウエル構造における最上層のウエル
内にコンタクト領域を設けることなく、当該ウエルに所
定の電位レベルを供給可能とする。 【解決手段】 P型の半導体基板5内にN型のウエル領
域1を形成するN型イオン注入工程において、所定形状
のマスクによりウエル領域1の底部1Bとなるべき部分
の一部に対してイオンが注入されない領域を設ける。こ
れにより、底部1Bの一部分にP型の性質を有する部分
6を残したような形状のN型のウエル領域1が形成され
る。このP型の部分6はP型のウエル領域2と半導体基
板5とを電気的に接続させるので、この部分6を介し
て、コンタクト領域4に印加された電位をウエル領域2
に供給できる。上記部分6を複数設ければ、均一な供給
も可能となる。この構造は、メモリセルアレイブロック
の各基本セルにも適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体回路装置及
びその製造方法に関し、特にトリプルウエル構造を有す
る半導体装置を含むもの、例えばMOSトランジスタ等
の能動素子やCMOS回路やメモリセルアレイなどの記
憶素子を含むものに関する。又、この発明は、そのよう
な半導体回路装置を製造するための器具としてのマスク
装置のパターン構成技術にも関している。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置、特にメモリ類にお
いては、半導体基板からのノイズの影響を削減する必
要がある。即ち、基板に印加されたGND電位が変動す
ると、それに応じてMOSトランジスタのウエル領域の
バックバイアス電位もまた変動する結果、トランジスタ
のしきい値が変動してしまうので、この影響を防止する
必要がある。更にメモリ類では、基板中の少数キャリ
ア電流の基本メモリセルのストレージノードへの注入に
起因したメモリセルデータの破壊をも防ぐ必要性があ
る。
【0003】かかる観点から、メモリ類では、NMOS
トランジスタで構成されたメモリセルアレイのブロック
のP型ウエル領域の周囲を、P型の半導体基板内に作製
されたN型のウエル領域で完全に取り囲むという構造、
いわゆるトリプルウエル構造を採用して上記,を達
成する事が、一般的に行われている。
【0004】図22は、例えば特開平3−30468号
公報に開示されたような、従来のトリプルウエル構造を
有する半導体装置の構成を説明するための断面図であ
る。図22に示すように、P型のウエル領域2Pは、P
型の半導体基板5P内に作製されたN型のウエル領域1
Pで完全に取り囲まれた状態にある。そして、上記P型
のウエル領域2Pの電位レベルを供給するためのP型の
コンタクト領域3が、N型のウエル領域1Pの側壁部1
PWの内周に隣接する絶縁膜14Pの部分とソース/ド
レイン領域の一方18Pに隣接する絶縁膜14Pの部分
とで挟まれた、P型のウエル領域2Pの部分中に形成さ
れている。このコンタクト領域3に電位VBBを外部か
ら供給することによって、P型のウエル領域2Pの電位
は電位VBBに固定される。他方、P型の半導体基板5
Pの電位は、コンタクト領域4Pにグランド電位GND
を供給することによって、電位GNDに固定されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図22
に示されるようなトリプルウエル構造を採用した場合に
は、上述したトリプルウエル構造のもつ効果,は実
現されてはいるが、トリプルウエル内のP型のウエル領
域2Pに電位を供給するためのコンタクト領域3をP型
のウエル領域2Pの中に設ける必要がある。その為に、
図22に代表されるような従来のトリプルウエル構造に
おいては、当該コンタクト領域3の占有面積分だけ半導
体回路装置のチップ面積を増大させてしまうという問題
点が生じている。
【0006】また、従来のトリプルウエルでは、図22
に示される通り、構造上、P型ウエル領域2P中の側壁
部1PW側へ片寄った隅の位置に、コンタクト領域3を
配置せざるを得ない。そのため、P型ウエル領域2Pへ
の電位供給がP型ウエル領域2P全域にわたって均一に
なされているか否か、その保障に欠けるという問題点も
ある。
【0007】また、大容量のDRAMにおいては、低消
費化、高速動作化のために、メモリセルアレイをサブア
レイに細分化して構成することが多くなってきており、
その場合には、ワードドライバの動作速度を高速化する
ために、ワード線の構成の一つとして、メインワード線
とサブワード線とから成る分割ワード線構成を採用する
ことがある。そのような分割ワード線構成型の半導体集
積回路装置において、サブワード線のサブデコード回路
をCMOS回路で構成してメモリセルアレイサブブロッ
クの周囲に配置した場合には、メモリセルアレイサブブ
ロックの周囲を取り囲むように配置されているセンスア
ンプ回路およびサブデコード回路帯がCMOS回路で構
成されているために、メモリセルアレイサブブロックが
PMOSトランジスタ用N型ウエル領域によって囲まれ
るという状態が発生する。このような構成では、メモリ
セルアレイサブブロックのP型ウエル領域の電位を与え
る為のコンタクト領域をメモリセルアレイサブブロック
内に設置すること自体が極めて困難となり、その結果、
従来のトリプルウエル構造を分割ワード線構成型の半導
体集積回路装置に適用することができないという問題点
が生じている。
【0008】尚、特開平2−196460号公報の発明
は、図22で示したものと同様な従来のトリプルウエル
構造に対して、チップの占有面積を減少させてCMOS
トランジスタの小型化を図るための構造を提案してい
る。しかし、この技術においても、その公報中の第1図
に示される通り、トランジスタの各領域の直下にあるP
型ウエル領域の隅上方に固定電位VSSを与えるための
P型コンタクト層が形成されている点で、この技術もま
た、上述した本発明の問題点を解決するための有効な手
段とはなりえていない。しかも、この技術は、従来、上
記P型ウエル領域を完全に取り囲んでいたN型ウエル領
域の構成に代えて、当該N型ウエル領域の一方の側壁部
自体を完全に除去した構成を採用している。このため、
上記P型ウエル領域の一方の側面側は、その側面全体が
P型の基板側と接続された構造となっている。このよう
な構造では、基板からの少数キャリア電流の注入を増加
させてしまうので、本来のトリプルウエル構造がもつ作
用効果の消失が大となってしまうという問題点を新たに
発生させてしまうという難点もある。
【0009】従って、特開平2−196460号公報の
発明は到底採用することができないと言わざるを得な
い。
【0010】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その主目的は、トリプルウエル構造を
有する半導体回路装置において、トリプルウエルの最上
層たる第1ウエル領域内に電位レベル供給用のコンタク
ト領域を特に設けること無く、トリプルウエル構造の本
来的な上述の効果,を維持させつつ、当該第1ウエ
ル領域内に所定の電位レベルを供給可能とすることにあ
る。
【0011】また、この発明の副次的目的の一つは、第
1ウエル領域に均一に電位を与えることを可能とするこ
とにある。
【0012】更なる副次的目的は、トリプルウエル構造
のもつ本来的な効果である、少数キャリア電流のトラン
ジスタ各領域への注入阻止効をより完全に実現可能とす
ることにある。
【0013】更なる副次的目的は、そのような新規なト
リプルウエル構造を有する半導体回路の製造方法とそれ
に用いるマスク装置とを実現することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1の半導体回路装
置は、第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板の表
面の第1領域からその内部に向けて形成された前記第1
導電型の第1ウエル領域と、前記第1ウエル領域の周囲
を全て取り囲む様に、前記第1領域に隣接した前記半導
体基板の前記表面の第2領域から前記半導体基板の内部
に向けて形成された第2導電型の第2ウエル領域と、前
記半導体基板の前記表面の前記第1領域から前記第1ウ
エル領域の内部に向けて形成された前記第2導電型の第
1及び第2トランジスタ領域と、前記第1及び第2トラ
ンジスタ領域で挟まれた前記表面の前記第1領域上に形
成された第3トランジスタ領域とを備える、少なくとも
1つのトランジスタと、前記第2ウエル領域の底部の一
部分に形成され、前記第1ウエル領域と前記半導体基板
とを電気的に導通する、少なくとも1つの導通領域とを
備えると共に、前記第1ウエル領域内には前記第1ウエ
ル領域に所定の電位を供給するためのコンタクト領域が
設けられていないことを特徴とする。
【0015】第1ウエル領域は、第2ウエル領域によっ
てほぼ完全に取り囲まれており、半導体基板から第1ウ
エル領域内への少数キャリアの注入は殆ど阻止されてい
る。そして、第1ウエル領域の表面上のスペースは、通
常、トランジスタと活性領域を画定する絶縁層とで占有
されるので、その場合には、上記表面上にコンタクト領
域を形成するスペースは全くなくなる。
【0016】かかる状態において、表面の第1領域内に
はコンタクト領域は一切設けられておらず、底部に形成
された導通部のみが、第1ウエル領域と半導体基板とを
電気的に接続させる。即ち、導通部は、唯一の第1ウエ
ル領域の固定電位供給経路として機能する。
【0017】請求項2の半導体回路装置は、請求項1記
載の半導体回路装置において、前記導通領域が前記第1
導電型の領域であることを特徴とする。
【0018】導通領域は半導体基板と同一導電型の領域
から成るため、当該導通領域は、それと第1ウエル領域
との間及びそれと半導体基体との間にPN接合等の界面
を形成することなく、第1ウエル領域と半導体基体とを
電気的に確実に接続する。
【0019】請求項3の半導体回路装置は、請求項2記
載の半導体回路装置において、前記導通領域が前記第2
ウエル領域の前記底部に渡って複数個設けられているこ
とを特徴とする。
【0020】各々の導通領域は、第1ウエル領域と半導
体基板とを電気的に接続する。従って、半導体基板の電
位は、局所的な供給から、よりまんべんなく第1ウエル
領域全体にわたって供給されることとなる。導通領域の
個数を増すほどに、第1ウエル領域への電位供給は均一
化される。
【0021】請求項4の半導体回路装置は、請求項2又
は3記載の半導体回路装置において、前記導通領域が前
記第1,第2及び第3トランジスタ領域の直下に当たる
前記底部の一部分を除いた前記底部の他部分に設けられ
ていることを特徴とする。
【0022】導通領域を介して半導体基板から第1ウエ
ル領域内に少数キャリアが注入されても、少数キャリア
の殆どは、導通領域の上方に位置する、各トランジスタ
領域外の部分に到達するのみであって、第1、第2及び
第3トランジスタ領域内に入り込むことはない。このた
め、上記少数キャリアに起因したトランジスタの誤動作
は生じないので、トリプルウエル構造の本来の作用・効
果はより一層完全に維持される。
【0023】請求項5の半導体回路装置は、請求項2乃
至4の何れかに記載の半導体回路装置において、前記半
導体回路装置はメモリセルアレイのブロックであり、前
記ブロックは複数のサブブロックを備えると共に、複数
の前記トランジスタ領域はそれぞれ前記複数のサブブロ
ックの各々の各基本メモリセルのMOSトランジスタに
該当することを特徴とする。
【0024】メモリセルアレイブロック内の第1ウエル
領域内に電位固定用のコンタクト領域を設けることな
く、各第1ウエル領域に半導体基板の電位が供給され
る。特に、各基本メモリセルの導通領域が各トランジス
タ領域外の部分直下に位置する第2ウエル領域の底部に
形成されているときには、半導体基板中の少数キャリア
の注入が起こっても、当該少数キャリアの殆どは各基本
メモリセルのソース/ドレイン領域に到達することはな
い。
【0025】請求項6の半導体回路装置の製造方法は、
第1導電型の半導体基板を準備する第1工程と、前記半
導体基板の内部に、その一部分に前記半導体基板と導通
する部材で充填された開孔パターンを有する、第2導電
型の第2ウエル領域の底部を形成し、前記半導体基板の
表面の第1領域と前記底部との間に前記第1導電型の第
1ウエル領域に相当する領域を形成する第2工程と、前
記第1領域に当たる、前記半導体基板の前記表面上及び
前記表面内に、トランジスタの各領域を形成する第3工
程と、前記第1領域に隣接する前記半導体基板の前記表
面の第2領域とその直下に位置する前記底部の部分との
間に前記第2導電型の前記第2ウエル領域の側壁部を形
成し、以て前記底部と前記側壁部とから成る前記第2ウ
エル領域により前記第1導電型の第1ウエル領域に相当
する前記領域を前記第1ウエル領域として取り囲む第4
工程とを備えることを特徴とする。
【0026】請求項7の半導体装置製造用マスク装置
は、半導体基板内にトリプルウエル構造を有する半導体
回路装置の製造に用いるものであって、前記トリプルウ
エル構造中、トランジスタの各領域が形成される第1導
電型の第1ウエル領域を取り囲む様に形成される第2導
電型の第2ウエル領域の底部を形成するウエハプロセス
工程時に、前記底部の一部分にのみ少なくとも一つの開
孔パターンが形成されるようなマスクパターンを備えた
ことを特徴とする。
【0027】
【発明の実施の形態】
(概要)本実施の形態の半導体集積回路装置(以下、よ
り広義として、半導体回路装置と呼ぶ)では、説明の便
宜上、その一例として、NMOSトランジスタを能動素
子として用いる場合及びそれを記憶素子としてメモリセ
ルアレイに適用する場合に言及している。即ち、P型の
半導体基板内にN型の第2ウエル領域を作製するプロセ
ス工程(Nイオン注入工程)において、所定のパターン
が形成されたフォトマスクを同工程中のリソグラフィに
適用することにより所定のレジストパターンを作り、こ
のレジストパターンをマスクとしてN型イオン注入を行
うことにより、Nイオンが注入されない領域を第2ウエ
ル領域のボトム内の一部分に作り、以てN型の第2ウエ
ル領域の底部の一部分に、P型の性質を有する導通領域
を作ることとしている。これにより、(1)N型の第2ウ
エル領域でほぼ完全に取り囲まれたP型ウエル領域とP
型の半導体基板とが電気的に導通される構造が実現さ
れ、(2)P型の第1ウエル領域用の電位を供給するため
のP型のコンタクト領域を独自に第1ウエル領域内に作
製する必要性が全くなくなり、(3)P型基板を介するこ
とにより、N型の第2ウエル領域でほぼ完全に取り囲ま
れたP型の第1ウエル領域への電位レベルの供給を実現
可能としている。
【0028】勿論、NMOSトランジスタについて述べ
た上記構成をPMOSトランジスタに対しても適用可能
である。この場合には、N型が第1導電型に、P型が第
2導電型に相当する。又、上記構成をCMOS回路の一
方のMOSトランジスタについて適用しても良い。
【0029】以下、図面を参照して、NMOSトランジ
スタについての上記構成の具体例を詳細に説明する。
【0030】(実施の形態1)図1は、新規なトリプル
ウエル構造を有するNMOSトランジスタの構成を示す
断面図である。又、図2は、上記NMOSトランジスタ
の模式的な上面図であり、図2中のA−A’線に関する
縦断面図が図1に該当している。図1,図2において
は、電極配線用のアルミ配線層や層間絶縁膜等の図示を
省略して、要部のみを示している。
【0031】本NMOSトランジスタ装置は、最上層か
ら順にP型ウエル領域2、N+型のウエル領域1及びそ
の下の半導体基板5を、それぞれ第1,第2及び第3ウ
エル領域とする、トリプルウエル構造を有する。
【0032】P型(第1導電型)の半導体基板5は例え
ばSi基板であり、その表面5S上及び表面5S内には
LOCOS膜からなる絶縁層14が形成されている。絶
縁層14のこれらの各部分14a〜14bは、図示しな
いが、一つに連結されている。そして、NMOSトラン
ジスタ15の活性領域の範囲を枠付ける絶縁層部分14
aの外周縁によりその外枠が画される半導体基板5の表
面5S内のエリアを「第1領域R1(幅:R1)」と定
義付けるならば、この第1領域R1から半導体基板5の
内部に向けて深さD1のP型−ウエル領域2が形成され
ている。
【0033】又、上記活性領域にあたる表面5Sの第1
領域R1上からP型−ウエル領域2の内部に向けて、N
MOSトランジスタ15の一方のソース/ドレイン領域
(第1トランジスタ領域)17と、他方のソース/ドレ
イン領域18(第2トランジスタ領域)とが形成されて
おり、当該両領域17,18で挟まれた上記第1領域R
1内の表面5S上には、トランスファゲート層16(第
3トランジスタ領域)が形成されている。尚、NMOS
トランジスタ15の各層17,18,19を、総称的
に、NMOSトランジスタの各領域ないしトランジスタ
領域とも呼ぶ。
【0034】そして、上記第1領域R1に隣接した表面
5S内の第2領域R2(幅:R2)、即ち、両絶縁層部
分14a及び14bで挟まれた表面5Sからその直下の
半導体基板5の内部へ向けて、深さD1の、N+型−ウ
エル領域1の側壁部1Wが、P型−ウェル領域2の外周
面全体を完全に取り囲むように形成されている。そし
て、N+型−ウエル領域1の底部1Bが、リング状の側
壁部1Wと連結して、P型−ウエル領域2の底面の殆ど
を塞いでいる。従って、P型−ウエル2の周囲(外周
面、底面)は、後述の導通領域6の部分を除いて、側壁
部1Wと底部1Bとから成るN+型−ウエル領域1によ
って、ほぼ完全に取り囲まれた状態となっている。
【0035】上記の導通領域6が本トリプルウエル構造
の核心部分であって、各導通部6は、底部1Bの全体に
わたって均等配分されるように底部1Bの一部分に形成
された各開孔パターン1BHがP型の材質によって充填
されて成る部分である。このように各導通領域6はP型
−ウエル領域2及び半導体基板5と同一の導電型の性質
を有するので、PN接合界面等を一切形成することな
く、P型−ウエル領域2と半導体基板5とを低損失で電
気的に接続する。この機能に着目すれば、当該導通領域
6は、半導体基板5とP型−ウエル領域2とを電気的に
導通させうる部材で充填された開孔パターン部であると
も定義でき、このような機能を実現できる限り、導通領
域6の構成としては、P型材質で充填された上記構造に
代わるものであっても良い。
【0036】そして、第2領域R2の更に外側の一方に
位置する表面5Sのエリアより半導体基板5の内部へ向
けて、電位VBBを外部より供給するためのP+型のコ
ンタクト領域4が形成されている。この様なP型の性質
を有する部分を導通経路として、P型のウエル領域2と
P型半導体基板5とが電気的に接続された状態におい
て、コンタクト領域4に電位VBBを供給することによ
って、図22に従来例として示されているようなP型の
コンタクト領域3をP型の第1ウエル領域内に設ける必
要性は全くなくなり、P型のウエル領域2に電位VBB
を半導体基体5側から供給することが可能となる。
【0037】しかも、導通領域6の部分を除いてP型−
ウエル領域2の外周の殆どはN+型−ウエル領域1で取
り込まれた状態となっているため、特開平2−1964
60号公報の発明に関して述べた問題点(トリプルウエ
ル構造の効果,の消失)は生じない。即ち、図1,
図2の本装置は、トリプルウエル構造の本来的な効果
,をほぼ満足させつつ、従来のコンタクト領域3
(図22)を第1ウエル領域内から取り除くこと、従っ
て装置の小型化に成功している。
【0038】加えて、底部1Bの全域にわたって導通領
域6を均一に分布配置する構成としているので、電位V
BBを局在化させることなくP型−ウエル領域2の全域
にわたって均一に供給することができ、この点に関して
既述した従来技術のような問題点は一切生じない。この
効果は、導通領域6の数が増える程に高まることは明ら
かである。
【0039】尚、上記説明では、導通領域6は複数個設
けるものとしたが、両領域2,5を電気的に導通させ電
位VBBをP型−ウエル領域2に供給する点だけを満足
させるならば、導通領域6の数は一つであっても良い。
但し、この場合には、電位供給の不均一化という問題は
残るであろう。
【0040】(実施の形態1の変形例)図1,図2の例
では、ソース/ドレイン領域17,18の直下に位置す
るN+型−ウエル領域1の部分にも導通領域6を設けて
いる。しかし、このような構成とした場合には、次の新
たな問題点を惹起せしめる。即ち、図1に矢印A1とし
てその点を図示する様に、導通領域6は電位VBBを供
給するためのパスとして機能すると共に、半導体基板5
中の少数キャリア(ここでは電子)のP型−ウエル領域
2への注入窓口ともなっている。そして、この注入窓口
がソース/ドレイン領域17,18のほぼ直下に位置し
ているため、当該注入窓口を介してP型−ウエル領域2
内に注入された少数キャリアの多くは、上方のソース/
ドレイン領域17,18にまで到達しうることとなる。
こうなると、ソース/ドレイン領域17,18の電位レ
ベルの変動が生じ、例えばオン状態にあったNMOSト
ランジスタ15がオフ状態となってしまい、NMOSト
ランジスタ15が誤動作するおそれがある。又、誤動作
が生じうるという点では、NMOSトランジスタ15の
ゲート層16直下のチャネル領域の直下に導通領域が存
在する場合でも同じである。
【0041】そこで、かかる問題点をも解決するために
は、上記トランジスタ領域16,17,18の直下を避
けて導通領域6を設ける必要がある。かかる観点から、
上述の新たな問題点の解決策として更に提案されるもの
が、図3,図4に示す変形例である。図3,図4は、そ
れぞれ図1,図2に対応した図であり、同一符号のもの
は同一のものを示す。
【0042】両図3,4に示す通り、ここでの特徴点
は、ソース/ドレイン領域17,18直下のN+型−ウ
エル領域1の底部1Bの部分を避けて、両領域17,1
8の外周に位置する絶縁層部分14aの直下にあたる底
部1Bの一部分に導通領域6を設けた点にある。このよ
うな構成とすることにより、同領域6を介して基板5側
からの少数キャリアの注入が発生しても、図3中の矢印
A2に示す通り、その殆どは上方の絶縁層部分14aに
到達するに留まり、ソース/ドレイン領域17,18側
にまで到達することができなくなる。従って、少数キャ
リアの注入電流によるトランジスタの各領域の電位変動
を防止することが可能となる。勿論、図1,図2で述べ
た電位供給及び小型化の作用・効果は、本変形例におけ
る導通領域6に対してもそのまま成立する。その意味で
は、本変形例の方が実施の形態としてはより好ましいm
odeであると言える。
【0043】本変形例においても、当該導通領域6を複
数個設けて固定電位供給の均一化を図っても良いし、導
通領域6を一つだけ設けるとしても良いことは勿論であ
る。
【0044】(実施の形態1の製造方法とそこで用いる
マスクについて)以下では、図3に示したNMOSトラ
ンジスタ装置の製造方法について、断面図形式で示した
各工程図5,図7〜図17を参照して説明する。尚、比
較のために、各工程図毎に、従来の工程と本発明の工程
とをそれぞれ(a),(b)という記号を付して示して
いる。この内、図7(a),(b),図8(a),
(b)および図14(a),(b)が根本的に異なる部
分である。
【0045】(1)第1工程(フィールド工程):図5に
例示するように、活性領域を規定するためのLOCOS
絶縁層14の各部14a,14bがその表面5S上に形
成された、P型の半導体基板5を準備する。
【0046】(2)第2工程(アイランド1,2の注入工
程):本工程は、その一部分に、半導体基板5と導通す
る部材で充填された開孔パターンを有する底部1B(図
3)を半導体基板5内に形成し、以て、表面5Sと底部
1Bとの間の半導体基板5内に第1ウエル領域2(図
3)に相当するP型領域を形成するものである。
【0047】先ず、図6の平面図に模式的に示したよう
なマスク装置20を、準備する。同マスク装置は、一個
のMOSトランジスタの第2ウエル領域の底部と導通領
域とを形成する場合として模式的に描かれたものであ
り、ネガ型のフォトレジストを用いる場合のものであ
る。即ち、本マスク装置20の母材の上面には、図3で
示した導通領域6の外形を画する開孔パターン部1BH
に相当する少なくとも1つの開孔パターン22を備えた
クロム膜のマスクパターンが形成されている。このマス
クパターン21の形成は、既存の周知の方法による。
【0048】尚、ポジ型のフォトレジストを利用する場
合には、そのときのマスクパターンは上記マスクパター
ン21と全く逆のパターンになる。
【0049】次に、半導体基板5の表面5Sと絶縁層1
4とを被覆するようにフォトレジストを形成し、図6
(b)に例示したようなマスク装置を用いて既知のフォ
トリソグラフィ工程により、図7(b)に示すようなレ
ジスト層23を形成する。このレジスト層23の直下方
向に、図3の開孔パターン部1BHが形成されることと
なる。
【0050】次に、図7(b)に同じく示すように、上
記レジスト層23をマスクとして、リン等のNイオン2
4を表面5Sより深さD1の基板内部にまで注入する。
その後、上記レジスト層23を除去する。
【0051】このフォトリソグラフィ工程とNイオン注
入工程とより成る第2ウエル領域底部形成用ウエハプロ
セス工程により、半導体基板5中のP型不純物で充填さ
れた導通部6と、そのための開孔パターン部を備えた底
部1Bとが、基板5内部に、表面5Sにほぼ並行して形
成される(図8(b)参照)。
【0052】更に、図9(b)に示すとおり、露出した
表面5Sから底部1Bの上面側までの半導体基板5内に
ボロン等のP型イオン25を注入して、P型の層2Aを
形成する(図10(b))。このP型層2Aは、図3の
第1ウエル領域2の基礎となる領域である。
【0053】(3)第3工程:本工程は図3のトランジス
タ15の各領域16〜18を形成するための工程であ
り、大別して、トランスファゲート形成工程と、Nチャ
ネルのソース/ドレイン注入工程と、P+チャネル工程
とより成る。
【0054】先ず、図11(b)に示す通り、周知の方
法により、活性領域たる表面5Sの中央上にトランスフ
ァゲート16を形成する。
【0055】次に、図12(b)に示す通り、絶縁層部
分14aによって挟まれた活性層領域内に開孔パターン
を有するレジスト層27を形成し、このレジスト層27
をマスクとして、ヒソ等のN型イオン26を露出した表
面5Sより基板5内部へ注入する。これにより、ソース
/ドレイン領域たる第1,第2トランジスタ領域17,
18が形成される。その後、上記レジスト層27を除去
する(図13(b))。
【0056】次に、露出した表面5S、絶縁層14及び
トランスファゲート16の各部を被覆するようにレジス
ト層29を形成し、このレジスト層29に対して、図3
のコンタクト領域4形成用の開孔パターンを形成する。
その後、当該レジスト層29をマスクとしてBF2等の
イオン28を注入し、以てP+型のコンタクト領域4を
形成する。その後、上記レジスト層29を除去する(図
15(b))。
【0057】尚、CMOS回路装置のNMOSトランジ
スタの部分に図3に示した構造を適用しているケースで
は、図14(b)及び図15(b)の工程は、P+型コ
ンタクト層4の形成工程であると同時に、PMOSトラ
ンジスタのPチャネル注入工程でもある。
【0058】(4)第4工程(N+チャネル注入):本工程
は、絶縁層部分14a,14aの外縁同士で画される表
面5Sの第1領域に隣接した第2領域(それは、絶縁層
部分14a,14bで挟まれた表面5Sの部分)と、そ
の直下に位置する底部1Bの上面側一部との間に、図3
の側壁部1Wを形成する工程である。
【0059】先ず、図16(b)に示す通り、第1領域
内に含まれる表面5S,トランスファゲート16及び両
絶縁層部分14a,14aの表面のみを被覆するレジス
ト層31を形成する。次に、このレジスト層31をマス
クとして、ヒソ等のN型イオン30を、露出した第2領
域の表面5Sより深さD1の基板5内部にまで注入す
る。このN型イオン注入工程によりN+型の側壁部1W
が形成されて、側壁部1Wと底部1Bとが連結される。
その後、上記レジスト層31を除去する(図17
(b))。
【0060】以上により、N+型の第2ウエル領域1が
完成され、第1ウエル領域2は、導通領域6を除いて、
第2ウエル領域1によってほぼ完全に取囲まれた状態と
なる。
【0061】(5)以後の工程:コンタクトや金属配線の
形成をその後に行うが、これらの形成工程は従来の一般
的な方法と同様にして進められるので、それらの説明
は、ここでは割愛する。
【0062】以上に詳述した通り、P型の半導体基板5
内部にN型のウエル領域1を作製するウエハプロセス工
程(Nイオン注入工程)において、新規なパターンのマ
スク装置の利用によりNイオンが注入されない領域を一
部分だけに設けることとして、N+型の底部1Bの一部
分にP型の性質を有する部分6を残留させたような構造
を得ている。
【0063】そして、本製造方法では、底部1Bの一部
分にP型の性質を有する部分6を残すために新たに追加
しなければならないプロセスの工程は全く無く、従来の
Nイオン注入工程において使用するフォトマスクの代わ
りに、図7(b),図8(b)において示されたよう
な、N型ウエル領域作製中にその一部分にNイオンが注
入されない領域をつくるように、従来のマスクパターン
を改良ないし変更を施して得たマスク(例えば図6のも
の)を使用するだけで良く、新たな製造設備や追加の工
程をもたらさないという点で、容易に本発明のトリプル
ウエル構造を作製することが可能である。
【0064】(実施の形態2)実施の形態1は、MOS
トランジスタを能動素子として単独に用いる場合やCM
OS回路の内の一方のMOSトランジスタの場合にトリ
プルウエル構造を適用するケースを扱っていたが、実施
の形態1により顕出された本発明の技術的思想を、メモ
リセルアレイのブロックにも適用可能である。本実施の
形態2は、その点を扱うものである。
【0065】図3は、分割ワード線構成のDRAMメモ
リセルアレイブロック7を模式的に示す平面図である。
同ブロック7は、複数のサブブロック7Sと、Al配線
からなる低抵抗のメインワード線9と、各サブブロック
7S毎に配備され、メインワード線9と接続されるワー
ドドライバWD1,WD2,WD3,…と、隣り合う2
つのサブブロック7S同士にまたがって配線され、対応
するワードドライバと接続される、ポリーSiより成る
細いサブワード線11とを備える。そして、各サブブロ
ック7Sの四方周囲には、センスアンプ回路帯8とサブ
デコード回路帯10が配設されている。即ち、センスア
ンプ回路帯8とサブデコード回路帯10とによって、各
サブブロック7Sのエリアは枠付けされている。
【0066】又、図19は、図3の各メモリセルサブブ
ロック7Sを拡大して示した平面図である。既述した通
り、両回路帯8,10はCMOS回路で構成されるた
め、各サブブロック7Sは、その周囲をPMOSトラン
ジスタ用のN型ウエル領域12で取り囲まれることとな
る。このために、従来技術では、既述した問題点が生じ
ているのである。
【0067】ここでは、各サブブロック7S内の各基本
メモリセルを形成する各NMOSトランジスタに対し
て、実施の形態1の図1及び図2に関して述べた構造を
適用する。実施の形態1で述べたとおり、各基本メモリ
セルのMOSトランジスタが占める面積を図22の従来
の場合と比較して低減でき、各基本メモリセルの小型化
を図ることができる。従って、各サブブロック7Sの周
囲が全てN型ウエル領域で占められているときであって
も、従来のような問題点を発生させることなく、メモリ
セルサブブロック7S内にトリプルウエル構造のNMO
Sトランジスタを有する基本メモリセル群を容易に形成
することができる。その際、トリプルウエル構造の本来
的な作用効果は十分に維持された状態で、上述の導通領
域を介したP型の第1ウエル領域への電位供給を可能と
しうること、そして製造方法に際しては単にN型イオン
注入工程時のマスク用レジストパターンを導通領域形成
位置に応じて適切に形成すれば良く、それは、単に上記
レジストパターンを形成するための既存のフォトマスク
のパターンを変更するだけで済むことは、実施の形態1
で既述した通りである。
【0068】(実施の形態2の変形例)ここでは、図
3,図4で示した実施の形態1の変形例の構成を、図1
8,図19の各メモリセルアレイサブブロック7Sの各
基本メモリセルBMC中のNMOSトランジスタ(図2
0参照)に対して適用する。その場合の構造例を、図2
1の断面図に示す。同図において、各NMOSトランジ
スタ151,…,15nのソース/ドレイン領域17,1
8上には、電極層40,41が形成されており、一方の
電極層41は、その構造を図示しない基本メモリセルの
容量と接続されている。更に上層の層間絶縁膜やコンタ
クト用配線層の図示は省略されている。
【0069】この構成によれば、図20のストレージノ
ードSNに該当する、図21中のソース/ドレイン領域
18の直下にあたる底部1Bの部分を回避して(勿論、
トランスファゲート16の直下の部分も避ける)、導通
領域6が形成されているので、導通領域6を介して少数
キャリア(ホール)の注入が生じたとしても、少数キャ
リアがストレージノードSNに流れ込んでキャパシタ
(図21では図示していないが、図20中のキャパシタ
に該当)中のデータを破壊してしまうような事態の発生
を完全に防止できる。この点で、本変形例の構成の方
が、図1,図2の構成をメモリセルアレイに適用すると
きよりも有利であると言える。
【0070】以上のように、本変形例では、メモリセル
アレイブロックの中の基本メモリセルのストレージノー
ドにあたるNMOSトランジスタのソース/ドレイン領
域の真下にあたる領域を避けて、図3,図4におけるP
型−ウエル領域2とP型の半導体基板5とを電気的に接
続する導通領域6を設けている点に、特徴がある。
【0071】(各実施の形態1,2の特有の効果) (1)実施の形態1では、従来のトリプルウエル構造と比
較して、P型ウエル領域に電位を与えるためのコンタク
ト領域をP型−ウエル領域内に作製する必要が無く、従
来のP型ウエル領域の電位を供給する為のコンタクト領
域として使用していた部分の面積分だけを減少させるこ
とが可能となる。更に、マスクパターンによりNイオン
が注入されない領域を、上記P型のウエル領域の底部に
面したN+型のウエル領域の底部内に平均的に均一に配
置できるように、新規なマスク装置を作製すれば、P型
のウエル領域の電位をP型半導体基板を介することによ
り均一的に供給することが容易に可能となる。更に、導
通領域の配置位置をトランジスタ領域直下となる部分を
避けて適切に設定する場合には、少数キャリア注入電流
による影響を防ぐことも可能となる。
【0072】(2)実施の形態2では、図19のメモリセ
ルアレイブロック7内に電位固定用のコンタクト領域を
設けること無く、メモリセルアレイブロック7内のP型
ウエル領域に半導体基板側から電位を供給することがで
きる。特に、その変形例を採用したときには、ストレー
ジノードの真下にあたる領域に導通領域6を作るように
+型ウエル領域の底部1Bを作製した場合(図1参
照)と異なり、ストレージノードの真下にあたる領域に
N型のウエル領域があるので、半導体基板中の少数キャ
リア電流の注入が起こったとしても、少数キャリア電流
がストレージノードにまで到達することが防止され、キ
ャリア電流の注入によるメモリセルのデータ破壊を確実
に防ぐことができるという効果が得られる。
【0073】
【発明の効果】
(1)請求項1ないし5の各発明によれば、第2ウエル領
域で以て、各トランジスタ領域を含む第1ウエル領域を
ほぼ完全に取り囲むと共に、第2ウエル領域の底部の一
部分に導通領域を設けたので、第1ウエル領域へ電位を
与えるためのコンタクト領域を第1ウエル領域内に設け
る必要がなくなり、トリプルウエル構造の本来的作用を
基本的に維持しつつ、トリプルウエル構造の半導体装置
を半導体基板に設けるのに要するエリア面積を従来のそ
れよりも格段に減少させて装置全体の小型化を推進でき
るという効果を奏する。
【0074】(2)特に請求項2の発明によれば、導通領
域は第1ウエル領域及び半導体基板と同一導電型の性質
を有しているので、接合界面を形成することなく低損失
で、第1ウエル領域と半導体基板とを確実に電気的に接
続できるという利点がある。
【0075】(3)更に請求項3の発明によれば、複数個
の導通領域を第2ウエル領域の底部に設けたので、第1
ウエル領域に与えるべき電位を第1ウエル領域内全体に
わたって均一に供給することができるという効果があ
る。特に導通領域を底部にわたって均一に分布配置すれ
ばするほどに、電位供給の均一度を向上させることが可
能である。
【0076】(4)更に請求項4の発明によれば、トラン
ジスタ領域外の表面直下に当たる底部の部分に導通領域
を設けているので、導通領域を介して半導体基板から第
1ウエル領域に注入される少数キャリアがトランジスタ
の各領域に到達してトランジスタを動作させるという事
態の発生を抑止することができ、トリプルウエル構造の
もつ本来的な作用・効果をより一層確実に発揮させるこ
とが可能となる。
【0077】(5)更に請求項5の発明によれば、メモリ
セルアレイブロック内の第1ウエル領域内に電位供給用
のコンタクト領域を設けることなく、トリプルウエル構
造の利点をそのまま生かしつつ、メモリセルアレイブロ
ックの各基本メモリセルアレイの第1ウエル領域に対し
て半導体基板側から所定の電位を供給できるという効果
が得られる。特に、請求項4の発明をメモリセルアレイ
ブロック内の各基本メモリセルに適用した場合には、半
導体基板中の少数キャリアが各導通領域を介して各第1
ウエル領域内に注入されたとしても、当該少数キャリア
が基本メモリセルのストレージノードにまで到達するの
を防止することが可能となり、少数キャリア電流注入に
よる基本メモリセルのデータ破壊の発生を防止できると
いう効果が得られる。
【0078】(6)請求項6の発明によれば、第1ウエル
領域内にコンタクト領域を設けることなく、半導体基板
側から第1ウエル領域に対して電位を供給できるほぼ完
全なトリプルウエル構造の半導体装置を、半導体回路装
置内に実現できるという効果を奏する。特に、本発明で
は、第1工程,第3工程及び第4工程は既存の工程であ
り、第2工程のみをそれに対応した既存の工程に変更を
加えることで実現できるので、上記半導体装置を比較的
容易に製造することができるという効果がある。上記第
2工程をフォトマスクを用いて具体的に実現するときに
は、上記フォトマスクのパターンを変更するだけで良
く、それ以外は他の工程をも含めて既存の製造方法をそ
のまま利用できる点で、製造の容易さはより一層に高ま
る。
【0079】(7)請求項7の発明によれば、当該マスク
パターンを既存のフォトリソグラフィ工程を含むイオン
注入工程に対して適用するだけで第2ウエル領域の底部
内に開孔パターンを容易に形成することができるという
効果があり、本マスク装置を用いる限り、製造時に上記
開孔パターン形成のための新たな工程や製造装置を全く
必要としないという利点をもたらす。勿論、当該マスク
パターン自体を形成する際にも、既存のマスクパターン
製法を用いることができるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の構造の一例を説明す
るための断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態1の構造の一例を説明す
るための平面図である。
【図3】 本発明の実施の形態1の変形例の構造を示す
断面図である。
【図4】 本発明の実施の形態1の変形例の構造を示す
平面図である。
【図5】 実施の形態1の変形例の製造工程を従来の場
合と対照させて示す断面図である。
【図6】 本発明に用いるマスク装置の一例を模式的に
示す平面図である。
【図7】 実施の形態1の変形例の製造工程を従来の場
合と対照させて示す断面図である。
【図8】 実施の形態1の変形例の製造工程を従来の場
合と対照させて示す断面図である。
【図9】 実施の形態1の変形例の製造工程を従来の場
合と対照させて示す断面図である。
【図10】 実施の形態1の変形例の製造工程を従来の
場合と対照させて示す断面図である。
【図11】 実施の形態1の変形例の製造工程を従来の
場合と対照させて示す断面図である。
【図12】 実施の形態1の変形例の製造工程を従来の
場合と対照させて示す断面図である。
【図13】 実施の形態1の変形例の製造工程を従来の
場合と対照させて示す断面図である。
【図14】 実施の形態1の変形例の製造工程を従来の
場合と対照させて示す断面図である。
【図15】 実施の形態1の変形例の製造工程を従来の
場合と対照させて示す断面図である。
【図16】 実施の形態1の変形例の製造工程を従来の
場合と対照させて示す断面図である。
【図17】 実施の形態1の変形例の製造工程を従来の
場合と対照させて示す断面図である。
【図18】 分割ワード線構成のDRAMメモリセルア
レイブロックの一例を模式的に示す平面図である。
【図19】 N型ウエル領域で囲まれたメモリセルアレ
イサブブロックを模式的に示す平面図である。
【図20】 基本メモリセルを示す図である。
【図21】 実施の形態2の変形例の構造の一例を示す
断面図である。
【図22】 従来のトリプルウエル構造を説明するため
の断面図である。
【符号の説明】
1 N+型のウエル領域(第2ウエル領域)、1B 底
部、1W 側壁部、1BH 開孔パターン部、2 P型
のウエル領域(第1ウエル領域)、4 P+型のコンタ
クト領域、5 半導体基板、6 導通領域、7 メモリ
セルアレイブロック、7S メモリセルアレイサブブロ
ック、8 センスアンプ回路帯、9 メインワード線、
10 サブデコード回路帯、11 サブワード線、12
PMOSトランジスタ用N−ウエル領域、13 NM
OSトランジスタ用P−ウエル領域、14 絶縁層、1
5 NMOSトランジスタ、16 トランスファゲー
ト、17,18 ソース/ドレイン領域、WD1,WD
2,WD3 ワードドライバ回路。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、 前記半導体基板の表面の第1領域からその内部に向けて
    形成された前記第1導電型の第1ウエル領域と、 前記第1ウエル領域の周囲を全て取り囲む様に、前記第
    1領域に隣接した前記半導体基板の前記表面の第2領域
    から前記半導体基板の内部に向けて形成された第2導電
    型の第2ウエル領域と、 前記半導体基板の前記表面の前記第1領域から前記第1
    ウエル領域の内部に向けて形成された前記第2導電型の
    第1及び第2トランジスタ領域と、前記第1及び第2ト
    ランジスタ領域で挟まれた前記表面の前記第1領域上に
    形成された第3トランジスタ領域とを備える、少なくと
    も1つのトランジスタと、 前記第2ウエル領域の底部の一部分に形成され、前記第
    1ウエル領域と前記半導体基板とを電気的に導通する、
    少なくとも1つの導通領域とを備えると共に、 前記第1ウエル領域内には前記第1ウエル領域に所定の
    電位を供給するためのコンタクト領域が設けられていな
    いことを特徴とする、半導体回路装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体回路装置におい
    て、 前記導通領域は前記第1導電型の領域であることを特徴
    とする、半導体回路装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体回路装置におい
    て、 前記導通領域は前記第2ウエル領域の前記底部に渡って
    複数個設けられていることを特徴とする、半導体回路装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3記載の半導体回路装置に
    おいて、 前記導通領域は前記第1,第2及び第3トランジスタ領
    域の直下に当たる前記底部の部分を除いた前記底部の他
    部分に設けられていることを特徴とする、半導体回路装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項2乃至4の何れかに記載の半導体
    回路装置において、 前記半導体回路装置はメモリセルアレイのブロックであ
    り、 前記ブロックは複数のサブブロックを備えると共に、 複数の前記トランジスタはそれぞれ前記複数のサブブロ
    ックの各々の各基本メモリセルのMOSトランジスタに
    該当することを特徴とする、半導体回路装置。
  6. 【請求項6】 第1導電型の半導体基板を準備する第1
    工程と、 前記半導体基板の内部に、その一部分に前記半導体基板
    と導通する部材で充填された開孔パターンを有する、第
    2導電型の第2ウエル領域の底部を形成し、前記半導体
    基板の表面の第1領域と前記底部との間に前記第1導電
    型の第1ウエル領域に相当する領域を形成する第2工程
    と、 前記第1領域に当たる、前記半導体基板の前記表面上及
    び前記表面内に、トランジスタの各領域を形成する第3
    工程と、 前記第1領域に隣接する前記半導体基板の前記表面の第
    2領域とその直下に位置する前記底部の部分との間に前
    記第2導電型の前記第2ウエル領域の側壁部を形成し、
    以て前記底部と前記側壁部とから成る前記第2ウエル領
    域により前記第1導電型の第1ウエル領域に相当する前
    記領域を前記第1ウエル領域として取り囲む第4工程と
    を備えることを特徴とする、半導体回路装置の製造方
    法。
  7. 【請求項7】 半導体基板内にトリプルウエル構造を有
    する半導体回路装置の製造に用いる半導体回路装置製造
    用マスク装置であって、 前記トリプルウエル構造中、トランジスタの各領域が形
    成される第1導電型の第1ウエル領域を取り囲む様に形
    成される第2導電型の第2ウエル領域の底部を形成する
    ウエハプロセス工程時に、前記底部の一部分にのみ少な
    くとも一つの開孔パターンが形成されるようなマスクパ
    ターンを備えたことを特徴とする、半導体回路装置製造
    用マスク装置。
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