JPH11135751A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH11135751A
JPH11135751A JP9301277A JP30127797A JPH11135751A JP H11135751 A JPH11135751 A JP H11135751A JP 9301277 A JP9301277 A JP 9301277A JP 30127797 A JP30127797 A JP 30127797A JP H11135751 A JPH11135751 A JP H11135751A
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transistor
memory cell
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implanted
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form plural kinds of transistors of different characteristics at a peripheral circuit part. SOLUTION: A memory cell transistor is provided with a first channel ion- implanted layers 9, which is obtained by implanting boron for forming a channel- stopper layer under LOCOS film 4 at a deep position under a channel region, and second and third channel ion-implanted layers 9 and 11, which are obtained by injecting boron under the channel region on different implanting condition. The first transistor of a peripheral circuit part is provided with a first channel ion-implanted layer 8, which is obtained by implanting boron for forming the channel-stopper layer at a deep position under a channel region and a second channel ion-implanted layer 9, which is obtained by implanting boron for under a channel region. In addition, at a second transistor of the peripheral circuit part, boron for forming a channel-stopper layer is injected only under the film 4 and second and third channel ion-implanted layers 9 and 11 are provided under a channel region similarly under the channel region of the memory central transistor.

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、半導体装置とその
製造方法に関し、特にダイナミックRAMのチップサイ
ズの微細化をはかる上で問題となる、基板バイアス効果
を低減したり、基板電流を減少させる技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a technique for reducing a substrate bias effect or reducing a substrate current, which is a problem in miniaturizing a chip size of a dynamic RAM. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】このようなダイナミックRAMのチップ
サイズの微細化をはかる従来の技術として、例えばメモ
リセル部のゲート長を小さくする方法がある。この場
合、メモリセル部のチャネル領域下方に短チャネル効果
抑制のためのイオン注入層(図9に示す第1のチャネル
イオン注入層58を参照)を設けている。
2. Description of the Related Art As a conventional technique for miniaturizing the chip size of such a dynamic RAM, for example, there is a method of reducing a gate length of a memory cell portion. In this case, an ion implantation layer for suppressing a short channel effect (see a first channel ion implantation layer 58 shown in FIG. 9) is provided below the channel region of the memory cell portion.

【0003】以下、従来の半導体装置の製造方法につい
て図面に基づいて説明する。先ず、図7に示すように一
導電型、例えば、P型の半導体基板51(メモリセル部
に形成されるメモリセルトランジスタ形成領域A、周辺
回路部に形成される第1,第2のトランジスタ形成領域
B,Cが形成される。)上に後述する素子分離膜として
のLOCOS酸化膜54形成領域上に開口を有するよう
にパッド酸化膜52、シリコン窒化膜53を積層した
後、図8に示すように該酸化膜52、シリコン窒化膜5
3をマスクにしてLOCOS法により基板表層を熱酸化
してLOCOS酸化膜54を形成する。
Hereinafter, a conventional method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 7, a semiconductor substrate 51 of one conductivity type, for example, a P type (memory cell transistor formation region A formed in a memory cell portion, first and second transistors formed in a peripheral circuit portion) Regions B and C are formed.) A pad oxide film 52 and a silicon nitride film 53 are stacked so as to have an opening on a region where a LOCOS oxide film 54 as an element isolation film described later is formed, as shown in FIG. The oxide film 52 and the silicon nitride film 5
By using the mask 3 as a mask, the surface layer of the substrate is thermally oxidized by the LOCOS method to form a LOCOS oxide film 54.

【0004】次に、前記LOCOS酸化膜54をマスク
にして前記シリコン窒化膜53及びパッド酸化膜52を
エッチングして除去する。そして、図9に示すように前
記基板上を熱酸化して前記LOCOS酸化膜54以外の
チャネル形成領域上にスキャッタ酸化膜55を形成した
後、前記周辺回路部に形成される第1,第2のトランジ
スタ形成領域B,Cの所定領域上に形成したホトレジス
ト膜56をマスクにして一導電型、例えば、P型不純物
としてボロンイオン(11B+ )をLOCOS酸化膜54
下及びチャネル領域の下方深くに注入する。これによ
り、LOCOS酸化膜54下に注入されたイオンは、反
転防止用のチャネルストッパ層57を形成し、チャネル
領域の下方深くに注入されたイオンは、短チャネル効果
抑制用の第1のチャネルイオン注入層58を形成する。
Then, the silicon nitride film 53 and the pad oxide film 52 are removed by etching using the LOCOS oxide film 54 as a mask. Then, as shown in FIG. 9, the substrate is thermally oxidized to form a scatter oxide film 55 on a channel formation region other than the LOCOS oxide film 54, and then the first and second scatter oxide films 55 formed on the peripheral circuit portion are formed. Using the photoresist film 56 formed on predetermined regions of the transistor forming regions B and C as masks, LOCOS oxide film 54 of boron ion (11B +) as one conductivity type, for example, a P-type impurity is used.
Inject below and deep below the channel region. Thus, the ions implanted under the LOCOS oxide film 54 form a channel stopper layer 57 for preventing inversion, and the ions implanted deep below the channel region are the first channel ions for suppressing the short channel effect. An injection layer 58 is formed.

【0005】続いて、図10に示すようにボロンイオン
(11B+ )をチャネル領域下に注入して、Nチャネル型
MOSトランジスタのしきい値電圧調整用の第2のチャ
ネルイオン注入層59を形成する。更に、前記メモリセ
ルトランジスタ形成領域Aのしきい値電圧を他の周辺回
路部に形成される第1,第2のトランジスタ形成領域
B,Cのしきい値電圧より高くするため、図11に示す
ように第1,第2のトランジスタ形成領域B,C上にホ
トレジスト膜60を形成した後、該レジスト膜60をマ
スクにしてメモリセルトランジスタ形成領域Aのチャネ
ル領域のみにボロンイオン(11B+ )を注入して第3の
チャネルイオン注入層61を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 10, boron ions (11B +) are implanted below the channel region to form a second channel ion implantation layer 59 for adjusting the threshold voltage of the N-channel MOS transistor. I do. Further, in order to make the threshold voltage of the memory cell transistor formation region A higher than the threshold voltages of the first and second transistor formation regions B and C formed in other peripheral circuit portions, FIG. After the photoresist film 60 is formed on the first and second transistor forming regions B and C as described above, boron ions (11B +) are only applied to the channel region of the memory cell transistor forming region A using the resist film 60 as a mask. The third channel ion implantation layer 61 is formed by implantation.

【0006】次に、図12に示すようにメモリセル部に
形成されるメモリセルトランジスタ形成領域A、周辺回
路部に形成される第1,第2のトランジスタ形成領域
B,Cのチャネル領域上にMOSトランジスタを形成す
るため、先ず、前記スキャッタ酸化膜を除去し、ゲート
酸化膜を形成した後、第1のゲート電極62A、第2の
ゲート電極62B及び第3のゲート電極62Cを形成
し、該ゲート電極62A,62B,62Cの端部に隣接
するように逆導電型、例えば、N型不純物としてリンイ
オン(31P+ )を基板表層に注入して、第1のソース・
ドレイン拡散層63,64を形成する。続いて、前記第
1,第2,第3のゲート電極62A,62B,62Cを
被覆するように全面に酸化膜を形成した後に、異方性エ
ッチングして、図12に示すように第1,第2,第3の
ゲート電極62A,62B,62Cの側壁部に前記ゲー
ト酸化膜と一体化するサイドウォールスペーサ膜65を
形成する。そして、メモリセル形成領域A上に図示しな
いホトレジスト膜を形成した後、該ホトレジスト膜をマ
スクにして周辺回路部に形成される第1,第2のトラン
ジスタ形成領域B,Cに逆導電型、例えば、N型不純物
としてヒ素イオン(75As+ )を基板表層に注入して、
第2のソース・ドレイン拡散層66,67を形成する。
これにより、周辺回路部に形成される第1,第2のトラ
ンジスタは、LDD構造となっている。
Next, as shown in FIG. 12, the memory cell transistor forming region A formed in the memory cell portion and the first and second transistor forming regions B and C formed in the peripheral circuit portion are formed on the channel regions. To form a MOS transistor, first, the scatter oxide film is removed, a gate oxide film is formed, and then a first gate electrode 62A, a second gate electrode 62B, and a third gate electrode 62C are formed. Phosphorus ions (31P +) are implanted into the surface of the substrate as an N-type impurity so as to be adjacent to the ends of the gate electrodes 62A, 62B and 62C, so that the first source
Drain diffusion layers 63 and 64 are formed. Subsequently, after an oxide film is formed on the entire surface so as to cover the first, second, and third gate electrodes 62A, 62B, and 62C, anisotropic etching is performed, and as shown in FIG. A side wall spacer film 65 integrated with the gate oxide film is formed on the side wall portions of the second and third gate electrodes 62A, 62B, 62C. Then, after a photoresist film (not shown) is formed on the memory cell formation region A, the first and second transistor formation regions B and C formed in the peripheral circuit portion are formed using the photoresist film as a mask. , Arsenic ions (75As +) are implanted into the surface of the substrate as N-type impurities,
Second source / drain diffusion layers 66 and 67 are formed.
Thus, the first and second transistors formed in the peripheral circuit have an LDD structure.

【0007】以上説明したように、メモリセルトランジ
スタ形成領域Aのしきい値電圧は、ボロンイオン(11B
+ )が2回注入されることで、他の第1,第2のトラン
ジスタ形成領域B,Cのしきい値電圧より高く設定さ
れ、図12に示すようにメモリセルトランジスタ形成領
域Aに形成するゲート電極62Aのゲート長L1を周辺
回路部の第1のトランジスタ形成領域Bに形成するゲー
ト電極62Bのゲート長L2及び第2のトランジスタ形
成領域Cに形成するゲート電極62Cのゲート長L3よ
り短くすることができ、チップサイズを縮小させてい
た。
As described above, the threshold voltage of the memory cell transistor formation region A is determined by the boron ion (11B
+) Is injected twice so as to be set higher than the threshold voltages of the other first and second transistor formation regions B and C, and formed in the memory cell transistor formation region A as shown in FIG. The gate length L1 of the gate electrode 62A is shorter than the gate length L2 of the gate electrode 62B formed in the first transistor formation region B of the peripheral circuit portion and the gate length L3 of the gate electrode 62C formed in the second transistor formation region C. Was able to reduce the chip size.

【0008】また、周辺回路部の第2のトランジスタ形
成領域Cに形成するゲート電極62Cのゲート長GL
を、第1のトランジスタ形成領域B上に形成するゲート
電極62Bのゲート長GLより長くすることで、異なる
使用電圧に適応する2種類のトランジスタを同じ製造工
程で形成していた。
The gate length GL of the gate electrode 62C formed in the second transistor formation region C of the peripheral circuit portion
Is made longer than the gate length GL of the gate electrode 62B formed on the first transistor formation region B, so that two types of transistors adapted to different working voltages are formed in the same manufacturing process.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た工程では、メモリセルトランジスタ形成領域A、第
1,第2のトランジスタ形成領域B,Cとも短チャネル
効果抑制用の第1のチャネルイオン注入層58を形成し
ているため、これにより基板濃度が高くなり、その結
果、基板バイアス効果が増大するという問題が生ずる。
However, in the above-described process, both the memory cell transistor formation region A and the first and second transistor formation regions B and C have the first channel ion implantation layer 58 for suppressing the short channel effect. Is formed, thereby increasing the substrate concentration, resulting in a problem that the substrate bias effect increases.

【0010】この基板バイアス効果とは、トランジスタ
が形成される半導体基板に電圧を印加することにより、
そのトランジスタのしきい値電圧が変化する効果を言
い、しきい値電圧は、基板バイアス電圧の平方根に比例
するため、基板バイアス電位の絶対値が大きくなると、
例えば出力トランジスタにおいてソース電極の電位が高
い場合、しきい値電圧が高くなるという問題があった。
即ち、Highレベル出力時は、出力トランジスタのソ
ース電極にHighレベルが供給されるため、出力トラ
ンジスタのソース・基板間の電位差は大きくなる。従っ
て、基板バイアス効果が大きいトランジスタでは、ドレ
イン電極に伝達される電位は、しきい値電圧分低下する
ため、基板バイアス効果が小さいほど、Highレベル
を安定して供給できることになる。尚、このような基板
バイアス効果の発生原因や問題点については、例えば、
特開平6−45435号公報や特開平5−190781
号公報等に開示されている。
The substrate bias effect is obtained by applying a voltage to a semiconductor substrate on which a transistor is formed.
This means that the threshold voltage of the transistor changes. Since the threshold voltage is proportional to the square root of the substrate bias voltage, when the absolute value of the substrate bias potential increases,
For example, when the potential of the source electrode in the output transistor is high, there is a problem that the threshold voltage increases.
That is, at the time of the High level output, the High level is supplied to the source electrode of the output transistor, so that the potential difference between the source and the substrate of the output transistor becomes large. Therefore, in a transistor having a large substrate bias effect, the potential transmitted to the drain electrode is reduced by the threshold voltage, so that the smaller the substrate bias effect, the more stable the High level can be supplied. For the cause and problem of such a substrate bias effect, for example,
JP-A-6-45435 and JP-A-5-190781
No. 6,009,036.

【0011】また、同様に基板電流が増大したり、ホッ
トキャリア耐性が劣化する等の問題が生ずる。そのた
め、LSI内部を一様に上記構造のトランジスタにする
と、上記問題によりLSI特性のマージンの低下につな
がっていた。従って、本発明は製造工程の増大を招くこ
となしに、複数種の特性を有するトランジスタを形成し
てなる半導体装置とその製造方法を提供することを目的
とする。
[0011] Similarly, problems such as an increase in substrate current and deterioration of hot carrier resistance occur. For this reason, if the inside of the LSI is uniformly formed of the transistor having the above structure, the above problem has led to a decrease in the margin of the LSI characteristics. Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which transistors having a plurality of types of characteristics are formed without increasing the number of manufacturing steps, and a method for manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】そこで、請求項1に記載
した本発明の半導体装置は、メモリセル部に形成される
メモリセルトランジスタはLOCOS酸化膜4下に形成
するチャネルストッパ層7形成用の一導電型の不純物が
チャネル領域下方の深い位置に注入された第1のチャネ
ルイオン注入層8とチャネル領域下に異なる注入条件で
一導電型の不純物が注入された第2,第3のチャネルイ
オン注入層9,11とを有し、周辺回路部に形成される
第1のトランジスタはLOCOS酸化膜4下に形成する
チャネルストッパ層7形成用の一導電型の不純物がチャ
ネル領域下方の深い位置に注入された第1のチャネルイ
オン注入層8とチャネル領域下に一導電型の不純物が注
入された第2のチャネルイオン注入層9とを有し、更に
第2のトランジスタはチャネルストッパ層7形成用の一
導電型の不純物がLOCOS酸化膜4下にのみ注入され
ると共にチャネル領域下に前記メモリセルトランジスタ
のチャネル領域下と同等な注入条件で一導電型の不純物
が注入された第2,第3のチャネルイオン注入層9,1
1を有することを特徴とするものである。
Therefore, in the semiconductor device according to the present invention, a memory cell transistor formed in a memory cell portion is formed under a LOCOS oxide film 4 for forming a channel stopper layer 7. The first channel ion implanted layer 8 in which an impurity of one conductivity type is implanted deep below the channel region, and the second and third channel ions in which impurities of one conductivity type are implanted under different implantation conditions under the channel region. The first transistor formed in the peripheral circuit portion having the injection layers 9 and 11 has one conductivity type impurity for forming the channel stopper layer 7 formed below the LOCOS oxide film 4 at a deep position below the channel region. A second channel ion implanted layer having an implanted first channel ion implanted layer and an impurity of one conductivity type below the channel region; Is implanted only under the LOCOS oxide film 4 with an impurity of one conductivity type for forming the channel stopper layer 7 and at the same implantation condition as under the channel region of the memory cell transistor under the channel region. Second and third channel ion implantation layers 9, 1
1 is provided.

【0013】また、請求項2に記載した本発明の半導体
装置の製造方法は、メモリセル部に形成するメモリセル
トランジスタ,周辺回路部に形成する第1のトランジス
タ及び第2のトランジスタをそれぞれ素子分離するLO
COS酸化膜4を形成し、前記第1のトランジスタの所
定領域上及び第2のトランジスタ形成領域上にホトレジ
スト膜6を形成した後に、該ホトレジスト膜6をマスク
にして一導電型の不純物をLOCOS酸化膜4を貫通す
る条件でイオン注入してメモリセルトランジスタ形成領
域,第1のトランジスタ形成領域及び第2のトランジス
タ形成領域のLOCOS酸化膜4下にチャネルストッパ
層7を形成すると共に、メモリセルトランジスタ形成領
域及び第1のトランジスタ形成領域のチャネル領域下方
の深い位置に第1のチャネルイオン注入層8を形成す
る。次に、前記ホトレジスト膜6を除去した後に、全面
に一導電型の不純物を注入して前記メモリセルトランジ
スタ,第1のトランジスタ及び第2のトランジスタの各
チャネル領域下に第2のチャネルイオン注入層9を形成
する。続いて、前記第1のトランジスタ形成領域上にホ
トレジスト膜10を形成した後に、該ホトレジスト膜1
0をマスクにして一導電型の不純物を注入して前記メモ
リセルトランジスタ及び第2のトランジスタの各チャネ
ル領域下に第3のチャネルイオン注入層11を形成する
工程とを有する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, a memory cell transistor formed in a memory cell portion and a first transistor and a second transistor formed in a peripheral circuit portion are separated from each other. Do LO
After forming a COS oxide film 4 and forming a photoresist film 6 on a predetermined region of the first transistor and on a second transistor formation region, LOCOS oxidation of impurities of one conductivity type is performed using the photoresist film 6 as a mask. The channel stopper layer 7 is formed under the LOCOS oxide film 4 in the memory cell transistor formation region, the first transistor formation region, and the second transistor formation region by ion implantation under the condition of penetrating the film 4 and forming the memory cell transistor. A first channel ion implantation layer 8 is formed at a deep position below the channel region of the region and the first transistor formation region. Next, after removing the photoresist film 6, an impurity of one conductivity type is implanted into the entire surface to form a second channel ion implanted layer under each channel region of the memory cell transistor, the first transistor, and the second transistor. 9 is formed. Subsequently, after forming a photoresist film 10 on the first transistor formation region, the photoresist film 1 is formed.
Forming a third channel ion-implanted layer 11 under each channel region of the memory cell transistor and the second transistor by implanting one conductivity type impurity using 0 as a mask. It is.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態の半
導体装置とその製造方法について図1乃至図6を基に説
明する。先ず、図1に示すように一導電型、例えばP型
の半導体基板1(メモリセル部に形成されるメモリセル
トランジスタ形成領域A、周辺回路部に形成される第
1,第2のトランジスタ形成領域B,Cが形成され
る。)上に後述する素子分離膜としてのLOCOS酸化
膜4形成領域上に開口を有するようにパッド酸化膜2、
シリコン窒化膜3を積層した後、図2に示すように該酸
化膜2、シリコン窒化膜3をマスクにしてLOCOS法
により基板表層を熱酸化しておよそ4500Åの膜厚の
LOCOS酸化膜4を形成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 1, a semiconductor substrate 1 of one conductivity type, for example, a P-type (memory cell transistor formation region A formed in a memory cell portion, first and second transistor formation regions formed in a peripheral circuit portion) B and C are formed.) The pad oxide film 2 is formed so as to have an opening on a LOCOS oxide film 4 forming region as an element isolation film described later.
After stacking the silicon nitride film 3, as shown in FIG. 2, using the oxide film 2 and the silicon nitride film 3 as a mask, the surface layer of the substrate is thermally oxidized by the LOCOS method to form a LOCOS oxide film 4 having a thickness of about 4500 °. I do.

【0015】次に、前記LOCOS酸化膜4をマスクに
して前記シリコン窒化膜3及びパッド酸化膜2をエッチ
ングする。そして、図3に示すように前記基板上を熱酸
化して前記LOCOS酸化膜4以外のチャネル形成領域
上におよそ400Åの膜厚のスキャッタ酸化膜5を形成
する。そして、前記周辺回路部に形成される第1のトラ
ンジスタ形成領域Bの所定領域上及び第2のトランジス
タ形成領域Cの全面にホトレジスト膜6を形成した後、
該ホトレジスト6をマスクにして一導電型、例えば、P
型不純物としてボロンイオン(11B+ )を前記LOCO
S酸化膜4を貫通する条件、およそ140KeVの加速
電圧、およそ5×1012/cm2 の注入量でメモリセル
トランジスタ形成領域A、第1のトランジスタ形成領域
B及び第2のトランジスタ形成領域C下のLOCOS酸
化膜4下に注入すると共に、メモリセルトランジスタ形
成領域A及び第1のトランジスタ形成領域Bのチャネル
領域の下方深くに注入する。これにより、LOCOS酸
化膜4下に注入されたイオンは、反転防止用のチャネル
ストッパ層7を形成し、チャネル領域の下方深くに注入
されたイオンは、短チャネル効果抑制用の第1のチャネ
ルイオン注入層8を形成する。
Next, the silicon nitride film 3 and the pad oxide film 2 are etched using the LOCOS oxide film 4 as a mask. Then, as shown in FIG. 3, the substrate is thermally oxidized to form a scatter oxide film 5 having a thickness of about 400 ° on the channel forming region other than the LOCOS oxide film 4. Then, after a photoresist film 6 is formed on a predetermined region of the first transistor formation region B formed on the peripheral circuit portion and on the entire surface of the second transistor formation region C,
Using the photoresist 6 as a mask, one conductivity type, for example, P
Boron ion (11B +) as the type impurity
LOCOS under the memory cell transistor formation region A, the first transistor formation region B, and the second transistor formation region C under the condition of penetrating the S oxide film 4, under an acceleration voltage of approximately 140 KeV, and an injection amount of approximately 5 × 10 12 / cm 2. In addition to the implantation below the oxide film 4, the implantation is deep below the channel regions of the memory cell transistor formation region A and the first transistor formation region B. Thus, the ions implanted under the LOCOS oxide film 4 form a channel stopper layer 7 for preventing inversion, and the ions implanted deep below the channel region are the first channel ions for suppressing the short channel effect. An injection layer 8 is formed.

【0016】続いて、図4に示すように前記LOCOS
酸化膜4をマスクにしてボロンイオン(11B+ )をおよ
そ50KeVの加速電圧、およそ3×1011/cm2 の
注入量でチャネル領域下に注入して、Nチャネル型MO
Sトランジスタのしきい値電圧調整用の第2のチャネル
イオン注入層9を形成する。更に、図5に示すように前
記周辺回路部に形成される第1のトランジスタ形成領域
B上にホトレジスト膜10を形成した後、前記メモリセ
ル部に形成されるメモリセルトランジスタA及び周辺回
路部に形成される第2のトランジスタ形成領域Cのチャ
ネル領域下にボロンイオン(11B+ )をおよそ50Ke
Vの加速電圧で、およそ9×1011/cm2 の注入量で
注入して第3のチャネルイオン注入層11を形成する。
これにより、メモリセル部に形成されるメモリセルトラ
ンジスタ形成領域A及び周辺回路部に形成される第2の
トランジスタ形成領域Cのそれぞれのしきい値電圧は、
ボロンイオン(11B+ )が2回注入されることで、他の
周辺回路部に形成される第1のトランジスタ形成領域B
のしきい値電圧より高く設定される。また、周辺回路部
に形成される第2のトランジスタ形成領域Cでは、前述
したように第1のチャネルイオン注入層形成のためのイ
オン注入を行っていないため、従来問題となっていた基
板濃度が高くならず、基板バイアス効果が低減できる。
Subsequently, as shown in FIG.
Using the oxide film 4 as a mask, boron ions (11B @ +) are implanted under the channel region at an acceleration voltage of about 50 KeV and an implantation amount of about 3.times.10@11 / cm @ 2 to form an N-channel type MO.
A second channel ion implantation layer 9 for adjusting the threshold voltage of the S transistor is formed. Further, as shown in FIG. 5, after a photoresist film 10 is formed on a first transistor formation region B formed in the peripheral circuit section, a memory cell transistor A formed in the memory cell section and a peripheral circuit section are formed. Boron ions (11B +) are added under the channel region of the formed second transistor formation region C by about 50 Ke.
The third channel ion-implanted layer 11 is formed by implantation at an acceleration voltage of V and an implantation amount of about 9 × 10 11 / cm 2.
Thereby, the threshold voltages of the memory cell transistor formation region A formed in the memory cell portion and the second transistor formation region C formed in the peripheral circuit portion are respectively:
By implanting boron ions (11B +) twice, the first transistor forming region B formed in another peripheral circuit portion is formed.
Is set higher than the threshold voltage. Further, in the second transistor formation region C formed in the peripheral circuit portion, since the ion implantation for forming the first channel ion implantation layer is not performed as described above, the substrate concentration which has conventionally been a problem is reduced. It does not increase, and the substrate bias effect can be reduced.

【0017】従って、本発明ではメモリセルトランジス
タと周辺回路部に形成するトランジスタの製造工程の組
合せを変更することで製造工程の増大を招くことなし
に、図6に示すように周辺回路部に形成する第1のトラ
ンジスタ形成領域Bと第2のトランジスタ形成領域Cと
を作り分けることができる。そのため、第2のトランジ
スタのしきい値電圧を所望のしきい値電圧に設定するこ
とができ、特に第2のトランジスタ形成領域Cに出力ト
ランジスタを形成する場合に、該出力トランジスタを上
述した構造とすることで、Highレベルを安定して出
力することができる。
Therefore, according to the present invention, by changing the combination of the manufacturing steps of the memory cell transistor and the transistor formed in the peripheral circuit section, the manufacturing steps are not increased, and the formation of the peripheral circuit section as shown in FIG. The first transistor formation region B and the second transistor formation region C can be separately formed. Therefore, the threshold voltage of the second transistor can be set to a desired threshold voltage. In particular, when an output transistor is formed in the second transistor formation region C, the output transistor has the above-described structure. By doing so, the High level can be output stably.

【0018】また、基板電流が増大するとか、ホットキ
ャリア耐性が劣化するといった問題を解消することもで
きる。次に、図6に示すようにメモリセル部に形成され
るメモリセルトランジスタ形成領域A、周辺回路部に形
成される第1,第2のトランジスタ形成領域B,Cのチ
ャネル領域上にMOSトランジスタを形成するため、先
ず、前記スキャッタ酸化膜を除去し、ゲート酸化膜を形
成した後、第1のゲート電極12A、第2のゲート電極
12B及び第3のゲート電極12Cを形成した後に、該
ゲート電極12A,12B,12Cの端部に隣接するよ
うに逆導電型、例えば、N型不純物としてリンイオン
(31P+ )を基板表層に注入して、第1のソース・ドレ
イン拡散層13,14を形成する。続いて、前記第1,
第2,第3のゲート電極12A,12B,12Cを被覆
するように全面に酸化膜を形成した後に、異方性エッチ
ングして図6に示すように第1,第2,第3のゲート電
極12A,12B,12Cの側壁部に前記ゲート酸化膜
と一体化するサイドウォールスペーサ膜15を形成す
る。そして、メモリセル形成領域A上に図示しないホト
レジスト膜を形成した後、該ホトレジスト膜をマスクに
して周辺回路部に形成される第1,第2のトランジスタ
形成領域B,Cに逆導電型、例えば、N型不純物として
ヒ素イオン(75As+ )を基板表層に注入して、第2の
ソース・ドレイン拡散層16,17を形成する。これに
より、周辺回路部に形成される第1,第2のトランジス
タは、LDD構造となっている。
Further, problems such as an increase in substrate current and deterioration of hot carrier resistance can be solved. Next, as shown in FIG. 6, MOS transistors are formed on the channel regions of the memory cell transistor formation region A formed in the memory cell portion and the first and second transistor formation regions B and C formed in the peripheral circuit portion. First, the scatter oxide film is removed, a gate oxide film is formed, a first gate electrode 12A, a second gate electrode 12B, and a third gate electrode 12C are formed. First source / drain diffusion layers 13 and 14 are formed by implanting phosphorus ions (31P +) as an N-type impurity into the surface of the substrate so as to be adjacent to the ends of 12A, 12B and 12C. . Subsequently, the first,
After an oxide film is formed on the entire surface so as to cover the second and third gate electrodes 12A, 12B, and 12C, the first, second, and third gate electrodes are anisotropically etched as shown in FIG. A side wall spacer film 15 integrated with the gate oxide film is formed on the side walls of 12A, 12B and 12C. Then, after a photoresist film (not shown) is formed on the memory cell formation region A, the first and second transistor formation regions B and C formed in the peripheral circuit portion are formed using the photoresist film as a mask. Then, arsenic ions (75 As +) are implanted into the surface of the substrate as N-type impurities to form second source / drain diffusion layers 16 and 17. Thus, the first and second transistors formed in the peripheral circuit have an LDD structure.

【0019】このとき、メモリセル部に形成されるメモ
リセルトランジスタ形成領域A上に形成されるゲート電
極12Aは、従来と同様に、この部分のしきい値電圧が
周辺回路部に形成される第1のトランジスタ形成領域B
のしきい値電圧より高く設定されているので当該第1の
トランジスタ形成領域Bに形成されるゲート電極12B
に比してゲート長を短く形成しても、リーク電流を防ぐ
ことができる。また、第2のトランジスタ形成領域Cに
形成される、例えば出力トランジスタは、他のメモリセ
ルトランジスタ形成領域Aに形成されるメモリセルトラ
ンジスタ、第1のトランジスタ形成領域Bに形成される
トランジスタとは異なり、第1のチャネルイオン注入層
形成用のイオン注入が行われていないため、基板濃度が
高くならず、従って、基板バイアス効果が少なく、Hi
ghレベルを安定出力することができる。また、出力ト
ランジスタの基板電流に起因した基板バイアス電圧レベ
ルの劣化を抑制できる。
At this time, in the gate electrode 12A formed on the memory cell transistor formation region A formed in the memory cell portion, the threshold voltage of this portion is formed in the peripheral circuit portion as in the conventional case. 1 transistor formation region B
Is set higher than the threshold voltage of the gate electrode 12B formed in the first transistor formation region B.
Even if the gate length is made shorter than that of the first embodiment, the leak current can be prevented. For example, an output transistor formed in the second transistor formation region C is different from a memory cell transistor formed in another memory cell transistor formation region A and a transistor formed in the first transistor formation region B. Since the ion implantation for forming the first channel ion implantation layer is not performed, the substrate concentration does not increase, and therefore, the substrate bias effect is small and Hi
gh level can be output stably. Further, it is possible to suppress the deterioration of the substrate bias voltage level caused by the substrate current of the output transistor.

【0020】更に、第2のトランジスタは、前述した第
1のチャネルイオン注入層を形成しないままでは、しき
い値電圧が低下してしまうため、メモリセルトランジス
タ形成領域Aのメモリセルトランジスタのしきい値電圧
調整用の第3のチャネルイオン注入層形成用のイオン注
入を行うことで、ほぼ所望のしきい値電圧を保障してい
る。このように、本来であれば、工程数の増大となると
ころを、工程を増大させることなしに2種類のトランジ
スタを形成することができる。
Further, since the threshold voltage of the second transistor is reduced without forming the first channel ion-implanted layer, the threshold of the memory cell transistor in the memory cell transistor formation region A is reduced. By performing ion implantation for forming the third channel ion implantation layer for value voltage adjustment, a substantially desired threshold voltage is ensured. In this way, two types of transistors can be formed without increasing the number of steps where the number of steps would normally be increased.

【0021】そして、特に図示しないが、図6に示すメ
モリセルトランジスタ形成領域Aに形成されるメモリセ
ルトランジスタの第1のドレイン拡散層14上には蓄積
電極と該蓄積電極上に形成される誘電体膜と該誘電体膜
を介して蓄積電極に対向する対向電極とから成るキャパ
シタが形成されることにより、半導体装置が製造され
る。
Although not shown, a storage electrode and a dielectric formed on the first drain diffusion layer 14 of the memory cell transistor formed in the memory cell transistor formation region A shown in FIG. A semiconductor device is manufactured by forming a capacitor including a body film and a counter electrode facing the storage electrode via the dielectric film.

【0022】また、本発明は説明を省略したが、CMO
S半導体装置に対しても同様に適用されるものである。
Although the description of the present invention is omitted, the CMO
The same applies to the S semiconductor device.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上、本発明の半導体装置とその製造方
法によれば、製造工程を増大させることなしに2種類の
トランジスタを形成することができるようになる。すな
わち、従来ではメモリセルトランジスタ形成領域A、周
辺回路部に形成される第1,第2のトランジスタ形成領
域B,Cとも短チャネル効果抑制用の第1のチャネルイ
オン注入層を形成しているため、これにより基板濃度が
高くなり、その結果、基板バイアス効果が大きくなると
か、基板電流が増大したり、ホットキャリア耐性が劣化
する等の問題の発生を招いていたが、本発明ではメモリ
セルトランジスタ形成領域Aの形成工程を利用して、周
辺回路部に形成される第1,第2のトランジスタ形成領
域B,Cの2種類のトランジスタを作り分けることがで
きる。更に言えば、第2のトランジスタ形成領域Cに出
力トランジスタを形成した場合には、Highレベルを
安定的に出力することができるようになる。
As described above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention, two types of transistors can be formed without increasing the number of manufacturing steps. That is, conventionally, both the memory cell transistor formation region A and the first and second transistor formation regions B and C formed in the peripheral circuit portion form the first channel ion implantation layer for suppressing the short channel effect. This increases the substrate concentration, resulting in problems such as an increase in the substrate bias effect, an increase in the substrate current, and a deterioration in hot carrier resistance. Utilizing the formation process of the formation region A, two types of transistors, that is, the first and second transistor formation regions B and C formed in the peripheral circuit portion can be separately formed. Furthermore, when an output transistor is formed in the second transistor formation region C, a High level can be output stably.

【0024】また、出力トランジスタの基板電流に起因
した基板バイアス電圧レベルの劣化を抑制できる。
Further, the deterioration of the substrate bias voltage level caused by the substrate current of the output transistor can be suppressed.

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

【図1】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法
を示す第1の断面図である。
FIG. 1 is a first sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;

【図2】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法
を示す第2の断面図である。
FIG. 2 is a second cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to one embodiment of the present invention;

【図3】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法
を示す第3の断面図である。
FIG. 3 is a third sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to one embodiment of the present invention;

【図4】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法
を示す第4の断面図である。
FIG. 4 is a fourth sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to one embodiment of the present invention;

【図5】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法
を示す第5の断面図である。
FIG. 5 is a fifth sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to one embodiment of the present invention;

【図6】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法
を示す第6の断面図である。
FIG. 6 is a sixth sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to one embodiment of the present invention;

【図7】従来の半導体装置の製造方法を示す第1の断面
図である。
FIG. 7 is a first cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図8】従来の半導体装置の製造方法を示す第2の断面
図である。
FIG. 8 is a second cross-sectional view showing the conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図9】従来の半導体装置の製造方法を示す第3の断面
図である。
FIG. 9 is a third cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図10】従来の半導体装置の製造方法を示す第4の断
面図である。
FIG. 10 is a fourth sectional view showing the conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図11】従来の半導体装置の製造方法を示す第5の断
面図である。
FIG. 11 is a fifth sectional view showing the conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図12】従来の半導体装置の製造方法を示す第6の断
面図である。
FIG. 12 is a sixth sectional view showing the conventional method for manufacturing a semiconductor device.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一導電型の半導体基板上にメモリセル部
に形成されるメモリセルトランジスタと周辺回路部に形
成される第1,第2のトランジスタを有する半導体装置
において、 前記メモリセルトランジスタは素子分離膜下に形成する
チャネルストッパ層形成用の一導電型の不純物がチャネ
ル領域下方の深い位置に注入された第1のチャネルイオ
ン注入層とチャネル領域下に異なる注入条件で一導電型
の不純物が注入された第2,第3のチャネルイオン注入
層とを有し、 前記第1のトランジスタは素子分離膜下に形成するチャ
ネルストッパ層形成用の一導電型の不純物がチャネル領
域下方の深い位置に注入された第1のチャネルイオン注
入層とチャネル領域下に一導電型の不純物が注入された
第2のチャネルイオン注入層とを有し、 前記第2のトランジスタはチャネルストッパ層7形成用
の一導電型の不純物がLOCOS酸化膜4下にのみ注入
されると共にチャネル領域下に前記メモリセルトランジ
スタのチャネル領域下と同等な注入条件で一導電型の不
純物が注入された第2,第3のチャネルイオン注入層を
有することを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having a memory cell transistor formed in a memory cell portion on a semiconductor substrate of one conductivity type and first and second transistors formed in a peripheral circuit portion, wherein the memory cell transistor is an element An impurity of one conductivity type for forming a channel stopper layer formed below the isolation film is implanted at a deep position below the channel region, and an impurity of one conductivity type is formed under different implantation conditions under the channel region. The first transistor has an impurity of one conductivity type for forming a channel stopper layer formed under an element isolation film at a deep position below a channel region. A second channel ion-implanted layer in which an impurity of one conductivity type is implanted below the channel region; In this transistor, one conductivity type impurity for forming the channel stopper layer 7 is implanted only under the LOCOS oxide film 4 and one conductivity type impurity is implanted under the channel region under the same implantation conditions as under the channel region of the memory cell transistor. A semiconductor device having second and third channel ion-implanted layers into which is implanted.
【請求項2】 一導電型の半導体基板上にメモリセル部
に形成されるメモリセルトランジスタと周辺回路部に形
成される第1,第2のトランジスタとを有する半導体装
置の製造方法において、 前記メモリセルトランジスタ,第1のトランジスタ及び
第2のトランジスタをそれぞれ素子分離する素子分離膜
を形成する工程と、 前記第1のトランジスタ形成領域の所定領域上及び第2
のトランジスタ形成領域上にホトレジスト膜を形成した
後に該ホトレジスト膜をマスクにして一導電型の不純物
を素子分離膜を貫通する条件でイオン注入してメモリセ
ルトランジスタ形成領域,第1のトランジスタ形成領域
及び第2のトランジスタ形成領域の素子分離膜下にチャ
ネルストッパ層を形成すると共にメモリセルトランジス
タ形成領域及び第1のトランジスタ形成領域のチャネル
領域下方の深い位置に第1のチャネルイオン注入層を形
成する工程と、 前記ホトレジスト膜を除去した後に全面に一導電型の不
純物を注入して前記メモリセルトランジスタ,第1のト
ランジスタ及び第2のトランジスタの各チャネル領域下
に第2のチャネルイオン注入層を形成する工程と、 前記第1のトランジスタ形成領域上にホトレジスト膜を
形成した後に該ホトレジスト膜をマスクにして一導電型
の不純物を注入して前記メモリセルトランジスタ及び第
2のトランジスタの各チャネル領域下に第3のチャネル
イオン注入層を形成する工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device having a memory cell transistor formed in a memory cell portion on a semiconductor substrate of one conductivity type and first and second transistors formed in a peripheral circuit portion, wherein: Forming an element isolation film for element isolation of each of the cell transistor, the first transistor, and the second transistor;
After a photoresist film is formed on the transistor formation region of FIG. 1, an impurity of one conductivity type is ion-implanted under the condition of penetrating the element isolation film using the photoresist film as a mask, and the memory cell transistor formation region, the first transistor formation region, and Forming a channel stopper layer below the element isolation film in the second transistor formation region and forming a first channel ion implantation layer at a deep position below the memory cell transistor formation region and the channel region in the first transistor formation region; Removing the photoresist film and implanting an impurity of one conductivity type over the entire surface to form a second channel ion-implanted layer under each channel region of the memory cell transistor, the first transistor, and the second transistor. Forming a photoresist film on the first transistor formation region Forming a third channel ion-implanted layer under each channel region of the memory cell transistor and the second transistor by implanting one conductivity type impurity using the photoresist film as a mask. Manufacturing method of a semiconductor device.
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