JPH11168145A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH11168145A
JPH11168145A JP9347062A JP34706297A JPH11168145A JP H11168145 A JPH11168145 A JP H11168145A JP 9347062 A JP9347062 A JP 9347062A JP 34706297 A JP34706297 A JP 34706297A JP H11168145 A JPH11168145 A JP H11168145A
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JP
Japan
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region
impurity region
conductivity type
ions
resist mask
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9347062A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Sugawara
正博 菅原
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工程数を増加させることなく、レトログレー
ドのトリプルウェル構造のトランジスタを形成する。 【解決手段】 素子分離領域11が形成された半導体基
板1に第1のイオンを注入し、第2導電型の第1不純物
領域15を形成する工程と、前記第1不純物領域15の
一部領域上にレジストマスク12を形成する工程と、前
記レジストマスク領域を含む前記第1不純物領域15
に、第2のイオンを注入し、第1導電型の第2不純物領
域13を形成する工程と、前記レジストマスク領域を含
む前記第1不純物領域15に、前記第1のイオンを前記
レジストマスクを貫通しない条件で注入し、前記第2導
電型の第3不純物領域14を形成する工程と、前記第3
不純物領域14を形成した後、前記半導体基板1を熱処
理する工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関わり、特に、工程数を増加させずにトリプルウェ
ルトランジスタを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】MOS型半導体集積回路装置では、設計
寸法の微細化に伴い、ラッチアップやソフトエラーとい
った電気特性の問題が深刻になりつつある。この問題を
回避するための手段として、高エネルギーイオン注入を
用いたレトログレードウェル構造の採用が検討されてい
る。
【0003】特に、ツインウェルの形成法には、1枚の
マスクでウェルを形成でき、工程数を削減できるBIL
LIプロセスがある。このプロセスを用いたMOSトラ
ンジスタ形成法の一例を図5および図6を参照して説明
する。
【0004】まず、図5(a)に示すように、シリコン
基板上に素子分離領域21を形成する。次に、図5
(b)に示すように、pウェル形成領域上をレジスト2
2でマスクした後、例えばエネルギー2MeVのBイオ
ンを1×1013(/cm2 注入し、pウェル23を
形成する。このとき、nウェル領域に注入されたBイオ
ンは基板の深い領域に入るため、nウェルには影響を及
ぼさない。
【0005】次に、図6(a)に示すように、例えばエ
ネルギー1MeVのPイオン(燐イオン)を1×1013
(/cm2 )注入し、nウェル24を形成する。その
後、図6(b)に示すようにレジストマスク22を除去
した後、例えば950℃・30分の熱処理を加え、ウェ
ルを形成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のMOSトラ
ンジスタの形成方法は、ツインウェルの形成には有用だ
が、トリプルウェル構造の場合は、nウェル領域に注入
されるBイオンのためにnウェル直下にp+埋め込み層
が形成される。このため、トリプルウェル形成と相性が
悪く、トリプルウェルの形成が不可能になるという問題
がある。
【0007】また、高エネルギーイオン注入を用いて、
普通にトリプルウェルの形成を行うと使用マスクの枚数
が増え、工程が増加してしまうという問題があった。本
発明は前述の問題点にかんがみ、工程数を増加させるこ
となく高性能のトリプルウェル構造のトランジスタを形
成することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、第1導電型の半導体基板に第1のイオンを注
入し、第2導電型の第1不純物領域を形成する工程と、
前記第1不純物領域の一部領域上にレジストマスクを形
成する工程と、前記レジストマスク領域を含む前記第1
不純物領域に、第2のイオンを注入し、第1導電型の第
2不純物領域を形成する工程と、前記レジストマスク領
域を含む前記第1不純物領域に、前記前記レジストマス
クを貫通しない条件で第1のイオンを注入し、前記第2
導電型の第3不純物領域を形成する工程と、前記第3不
純物領域を形成した後、前記半導体基板を熱処理する工
程と、を有する。
【0009】本発明の半導体装置の製造方法における前
記第2のイオン注入条件は、前記レジストマスクを形成
した領域では前記レジストマスクを透過して前記第1不
純物領域上方に前記第1導電型の前記第2不純物領域を
形成し、前記レジストマスクを形成しない領域では前記
第2導電型の前記第1不純物領域の不純物イオンで補償
され、前記第1不純物領域が前記第2導電型として機能
する条件を満たす。
【0010】本発明の半導体装置の製造方法は、別の観
点では、第1導電型の半導体基板に第1のイオンの第1
次注入を行って、第2導電型の第1不純物領域を形成す
る工程と、前記第1のイオンを注入エネルギーを変えて
第2次注入を行って、前記第1不純物領域上に、前記第
2導電型の第2不純物領域を形成する工程と、前記第1
不純物領域の一部領域上にレジストマスクを形成する工
程と、前記レジストマスク領域を含む前記第1不純物領
域に、第2のイオンを注入し、前記レジストマスクが形
成された前記第2導電型の前記第2不純物領域に前記第
1導電型の第3不純物領域を形成する工程と、前記第3
不純物領域を形成した後、前記半導体基板を熱処理する
工程と、を有する。
【0011】本発明の半導体装置の製造方法における前
記第2のイオン注入条件は、前記レジストマスクを形成
した領域では前記レジストマスクを透過して、前記第2
不純物領域の不純物イオンを補償して前記第3不純物領
域が前記第1導電型として機能する条件、及び前記レジ
ストマスクを形成しない領域では前記第2導電型の前記
第1不純物領域の不純物イオンで補償され、前記第1不
純物領域が前記第2導電型として機能する条件を満た
す。
【0012】
【作用】本発明によれば、第1及び第2のイオンの注入
条件とレジストマスクの膜厚を制御して第1及び第2の
イオンを適宜互いに補償させ、第2導電型の不純物領域
が第1導電型の不純物領域に囲まれた構造のトリプルウ
ェルを形成する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の第1の実施の形態
を、図面を参照しながら具体的に説明する。図1および
図2は、本発明の第1の実施の形態に係わるトリプルウ
ェル構造のトランジスタ形成工程の概略断面図である。
【0014】まず、図1(a)に示すように、P型半導
体基板1上に公知の方法で素子分離領域11を形成す
る。次に、図1(b)に示すように、半導体基板1の全
面にエネルギ一3.6MeVのPイオンを2〜3×10
13(/cm2 注入し、n+埋めこみ層15を形成す
る。
【0015】次に、図2(a)に示すように、膜厚2.
5μmのレジストマスク12をpウェル形成領域13上
に形成する。
【0016】次に、図2(b)に示すように、エネルギ
ー2MeVのBイオンを5×1012(/cm2 注入
し、さらにエネルギー1MeVのPイオンを1×1013
(/cm2 )注入する。このとき、Pイオンはマスクを
貫通せず、マスク領域以外の領域にのみnウェル領域1
4が形成される。
【0017】また、pウェル領域13では、エネルギー
2MeVのBイオンがレジストマスクをスルーして深さ
1.0μmの領域に注入される。一方、nウェル領域1
4ではBイオンは深さ3μmの領域、すなわちn+埋め
こみ層15領域に注入される。
【0018】ところが、この領域にはすでにエネルギー
3.6MeVのPイオンが2〜3×1013(/cm2
注入されており、結果としてこの領域はnウェルとし
て機能する。その結果、pウェル領域13はnウェル領
域14、およびn+埋めこみ層15に囲まれた構造とな
り、完全なトリプルウェルとなる。最後にレジストマス
ク12を除去した後、例えば950℃・30分の熱処理
を施してウェルを活性化する。
【0019】なお、本実施の形態では、エネルギー3.
6MeVのPイオンを基板全面に注入しているが、nウ
ェルで囲む必要のないpウェル領域にはマスクをしてお
き、イオン注入することも可能である。また、本実施の
形態で示したイオン注入の条件およびレジスト膜厚は制
限付きではあるが、変更することが可能である。
【0020】また、pウェルとnウェルを同一マスクで
形成する際、nウェルイオン注入を1回のみとしている
が、電気特性の向上のため、数100keVのイオン注
入を追加することも可能である。また、熱処理の条件を
変更することも可能である。また、素子分離領域を形成
するのはウェル形成の前でも後でも良い。
【0021】以下に、本発明の第2の実施の形態を、図
面を参照しながら具体的に説明する。図3および図4
は、本発明の第2の実施の形態に係わるトリプルウェル
構造のトランジスタ形成工程の概略断面図である。
【0022】まず、図3(a)に示すように、P型半導
体基板1上に公知の方法で素子分離領域31を形成す
る。次に、図3(b)に示すように基板全面にエネルギ
ー3.6MeVのPイオンを2〜3×1013(/c
2 )注入し、n+埋めこみ層35を形成した後、引き
続きエネルギー1MeVのPイオンを3×1012(/c
2)程度注入する。エネルギー1MeVのPイオンは
深さ1μm程度の領域33に入り、nウェルとして機能
する。
【0023】次に図4(a)に示すように、膜厚2.5
μmのレジストマスク32をpウェル形成領域上に形成
する。続いて、図4(b)に示すように、エネルギー2
MeVのBイオンを6×1012(/cm2 )注入する。
【0024】このとき、pウェル形成領域361ではエ
ネルギー2MeVのBイオンがレジストスルーで深さ
1.0μmの領域に注入され、既に前工程で注入された
エネルギ一1MeVのPイオンと相殺されるが、Bイオ
ンの方が注入量が多いため、結果としてpウェル361
として機能する。
【0025】一方、レジストマスク領域以外ではBイオ
ンはnウェル領域33を貫通して深さ3μmの領域36
2に注入される。ところがこの領域にはすでにエネルギ
ー3.6MeVのPイオンが注入されており、Pイオン
と相殺されるが、Pイオンの方が注入量が多いため、結
果としてこの領域362はnウェルとして機能する。
【0026】その結果、pウェル361はnウェル34
およびn+埋めこみ層35に囲まれた構造となり、完全
なトリプルウェルとなる。なお、図4(b)に示してい
るn層33は模式的に注入される深さを示しているが実
際には上部及び下部に広がったn属領域34を形成して
いる。最後にレジストマスク32を除去した後、例えば
950℃・30分の熱処理を施してウェルを活性化す
る。
【0027】なお、本実施の形態では、エネルギー3.
6MeVのPイオンを基板全面に注入しているが、nウ
ェルで囲む必要のないpウェル領域にはマスクをしてお
き、イオン注入することも可能である。また、実施の形
態で示したイオン注入の条件およびレジスト膜厚は制限
付きではあるが、変更することが可能である。
【0028】但し、Bイオンの注入量は、深い領域に注
入するPイオンより少なく、浅い領域に注入するPイオ
ンより多くする必要がある。また、Bイオンを注入する
際に、レジストスルーしない範囲のエネルギー領域でP
イオンを注入することが可能である。また、熱処理の条
件を変更することも可能である。また、素子分離領域を
形成するのはウェル形成の前でも後でも良い。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高エネルギーイオン注入を用いて、工程数の増加を招く
ことなく、トリプルウェル構造のトランジスタを形成す
ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わるトリプルウ
ェル構造のトランジスタ形成工程の概略断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係わるトリプルウ
ェル構造のトランジスタ形成工程の概略断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係わるトリプルウ
ェル構造のトランジスタ形成工程の概略断面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係わるトリプルウ
ェル構造のトランジスタ形成工程の概略断面図である。
【図5】従来のMOSトランジスタの形成工程の概略断
面図である。
【図6】従来のMOSトランジスタの形成工程の概略断
面図である。
【符号の説明】
11、21、31 素子分離領域 13、23、361 pウェル 12、22、32 レジストマスク 14、24、33、362、34 nウェル 15、35 n+埋めこみ層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板に第1のイオン
    を注入して第2導電型の第1不純物領域を形成する工程
    と、 前記第1不純物領域の一部領域上にレジストマスク領域
    を形成する工程と、前記レジストマスク領域を含む第1
    不純物領域に第2のイオンを注入し、第1導電型の第2
    不純物領域を形成する工程と、 前記レジストマスク領域を含む前記第1不純物領域に、
    前記レジストマスク領域のレジストマスクを貫通しない
    条件で前記第1のイオンを注入し、前記第2導電型の第
    3不純物領域を形成する工程と、 前記第3不純物領域を形成した後、前記半導体基板を熱
    処理する工程と、を有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第2のイオンの注入条件は、前記レ
    ジストマスクを形成した領域では前記レジストマスクを
    透過して前記第1不純物領域の上方に前記第1導電型の
    第2不純物領域を形成し、前記レジストマスクを形成し
    ない領域では前記第2導電型の第1不純物領域の不純物
    イオンで補償され、前記第1不純物領域が前記第2導電
    型として機能する条件を満たすことを特徴とする請求項
    1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 第1導電型の半導体基板に第1のイオン
    の第1次注入を行って、第2導電型の第1不純物領域を
    形成する工程と、 前記第1のイオンを注入エネルギーを変えて第2次注入
    を行って、前記第2導電型の第2不純物領域を前記第1
    不純物領域上に形成する工程と、 前記第1不純物領域の一部領域上にレジストマスクを形
    成する工程と、 前記レジストマスク領域を含む前記第1不純物領域に第
    2のイオンを注入し、前記レジストマスクが形成された
    前記第2導電型の第2不純物領域に前記第1導電型の第
    3不純物領域を形成する工程と、 前記第3不純物領域を形成した後、前記半導体基板を熱
    処理する工程と、を有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第2のイオンの注入条件は、前記レ
    ジストマスクを形成した領域では前記レジストマスクを
    透過して、前記第2不純物領域の不純物イオンを補償し
    て前記第3不純物領域が前記第1導電型として機能する
    条件、及び前記レジストマスクを形成しない領域では前
    記第2導電型の第1不純物領域の不純物イオンで補償さ
    れ、前記第1不純物領域が前記第2導電型として機能す
    る条件を満たすことを特徴とする請求項3に記載の半導
    体装置の製造方法。
JP9347062A 1997-12-02 1997-12-02 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH11168145A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100322889B1 (ko) * 1999-12-30 2002-02-09 박종섭 반도체장치의 제조방법
CN100414688C (zh) * 2004-12-02 2008-08-27 三洋电机株式会社 半导体装置及其制造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100322889B1 (ko) * 1999-12-30 2002-02-09 박종섭 반도체장치의 제조방법
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Effective date: 20050301