JPH11238806A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH11238806A
JPH11238806A JP10041454A JP4145498A JPH11238806A JP H11238806 A JPH11238806 A JP H11238806A JP 10041454 A JP10041454 A JP 10041454A JP 4145498 A JP4145498 A JP 4145498A JP H11238806 A JPH11238806 A JP H11238806A
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JP
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region
ion implantation
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JP10041454A
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English (en)
Inventor
Akio Kitade
秋夫 北出
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 安定した電気的特性を可能とする半導体装置
及び高耐圧半導体素子領域形成のためにマスク数を増加
させることなく製造することができる製造方法を提供す
る。 【解決手段】 少なくとも第1、第2のウエル領域と第
3、第4のウエル領域とが異なる耐圧の回路素子を有
し、半導体基板1に第1のNウエル領域2と第2のPウ
エル領域4を形成後素子分離領域を該Nウエル領域とP
ウエル領域との間に形成する工程と、第1のNウエル領
域に高耐圧PMOSの閾値設定用のフォトレジストをマ
スクとしてP型不純物をイオン注入で行い低濃度の第3
のNウエル8を形成し、マスクを用いて高耐圧PMOS
の閾値設定のイオン注入を行う工程と、第2のPウエル
領域に高耐圧の閾値設定用のフォトレジストをマスクと
してN型不純物をイオン注入で行い低濃度の第4のPウ
エル9を形成し、マスクを用いて高耐圧NMOSの閾値
設定のイオン注入を行う工程により製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高耐圧の半導体素
子と低耐圧の半導体素子を混載する半導体装置、特に高
耐圧の半導体素子と制御用の低耐圧半導体素子を混載し
たウエル構造をなす半導体装置及びその製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、耐圧の異なる半導体素子を混載し
た半導体装置、高耐圧の半導体素子と制御用の半導体素
子とその製造方法については、特開平6−15172号
公報に開示されている。その製造方法を図4を参照し説
明する。
【0003】図4(a)に示すように、基板濃度5×1
14cm-3のP型半導体基板1上に公知のホトリソグラ
フィー技術、更にはイオン打ち込み技術でリンを1.5
×1013イオン/cm2導入し、1200℃で5時間の
熱処理を行いNウエル層2、3を形成する。
【0004】次いで、公知のホトリソグラフィー技術、
更にはイオン打ち込み技術によりボロンを1.0×10
13イオン/cm2導入し、再び1200℃で5時間の熱
処理を行い、図4(b)に示すように、Nウエル2層の
一部を含むようにPウエル層4を形成する。ここで、そ
の重なった領域41が形成される。
【0005】図4(c)に示すように、公知の製造方法
により、ウエル層のない領域すなわちP型半導体基板1
そのものの領域と、重なった領域41には、それぞれL
DD構造の高耐圧のトランジスタを形成し、Nウエル層
3のみの領域とPウエル層4のみの領域には低耐圧のト
ランジスタを形成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の製造方法で
は、ウエル形成、例えば重なった領域形成を2回のホト
リソグラフィー技術により達成しているが、その後のト
ランジスタの形成については公知の技術により形成する
ので全工程を通して考えると、高耐圧半導体素子の形成
のためにマスク数が増加することになる。
【0007】そして、このようにして得られた、高耐圧
部のNMOSトランジスタは基板1上に形成されてお
り、基板1はリーク電流をうけることから、NMOSト
ランジスタの電気的特性が不安定となっている。
【0008】そこで、本発明は、この点に鑑み、安定し
た電気的特性を可能とする半導体装置及び高耐圧半導体
素子領域形成のためにマスク数を増加させることなく製
造することができる製造方法を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板上に耐圧の異なる回路素子を有する半導体装
置において、半導体基板に第1導電型の第1のウエル領
域と第2導電型の第2のウエル領域を有し、前記第1の
ウエル領域に第1導電型の第3のウエル領域を有し、第
2のPウエル領域に第2導電型の第4のウエル領域を有
し、少なくとも前記第1、第2のウエル領域と第3、第
4のウエル領域とが異なる耐圧の回路素子を有すること
を特徴とする。
【0010】本発明の半導体装置の製造方法は、前記半
導体基板に第1のNウエル領域と第2のPウエル領域を
形成後、素子分離領域を該Nウエル領域と該Pウエル領
域との間に形成する工程と、第1のNウエル領域に高耐
圧PMOSの閾値設定用のホトレジストをマスクとして
P型不純物をイオン注入で行い低濃度の第3のNウエル
を形成し、該マスクを用いて高耐圧PMOSの閾値設定
のイオン注入を行う工程と、第2のPウエル領域に高耐
圧の閾値設定用のホトレジストをマスクとしてN型不純
物をイオン注入で行い低濃度の第4のPウエルを形成
し、該マスクを用いて高耐圧NMOSの閾値設定のイオ
ン注入を行う工程を有することを特徴とする。
【0011】本発明の作用を以下に説明する。本発明の
半導体装置は、高耐圧半導体素子をウエル内に形成して
いるから、安定した電気的特性のものとすることができ
る。更に、高耐圧半導体素子を形成するウエル領域はN
MOS、PMOSそれぞれの閾値設定用の注入マスクを
利用し、その後閾値設定のイオン注入することで、同じ
マスクを複数回使用できることから、全工程を通じてマ
スク枚数の増加することを抑制することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)本発明の半導体
装置の実施の形態1として、耐圧の異なる半導体素子の
例について、図1を参照し説明する。図1は実施の形態
1の半導体装置を模式的に説明する断面図である。
【0013】P型半導体基板1上に、Nウエル層2とP
ウエル層4がある。Nウエル層2内には一部分の領域に
P型不純物の注入により形成されている低濃度のNウエ
ル層8を有し、このNウエル層2内において該P型不純
物の注入されていないままの領域に低耐圧のPMOSが
形成され、該Nウエル層8内において高耐圧PMOSが
形成されている。Pウエル層4内には一部分の領域にN
型不純物の注入により形成されている低濃度のPウエル
層9があり、Pウエル層4内において低耐圧NMOSが
形成され、該Pウエル層9内に高耐圧NMOSが形成さ
れている。尚、53は素子分離領域である。
【0014】ここで高耐圧PMOS、高耐圧NMOSは
それぞれNウエル層8内に、Pウエル層9内に位置して
おり、安定な電気的特性がえられる。そして、MOSト
ランジスタのバックゲートをウエルコンタクトから供給
できるためトランジスタの電気的特性が安定となる。
【0015】(実施の形態2)本発明の実施の形態2と
して、上記半導体装置の製造方法の例について図2〜3
を参照し説明する。図2〜3はそれぞれ前記製造方法の
工程を模式的に説明する断面図である。
【0016】基板濃度5×1014cm-3程度のP型半導
体基板1上に熱酸化膜5を60nm程度堆積させた後ホ
トリソグラフィー技術による処理を行い、その後イオン
注入によりリンをドーズ量1.5×1013イオン/cm
2注入する(図2(a)参照)。なお、この図におい
て、6は窒化膜、7はホトレジストである。
【0017】その後、ホトレジスト7を除去後、熱酸化
処理により酸化膜51を400nm程度形成する。次い
で、窒化膜6を除去する。次に、酸化膜51をマスクと
して、ボロンをドーズ量5×1012イオン/cm2注入
する(図2(b)参照)。
【0018】更に、酸化膜51をエッチングにより除去
する。その後、熱酸化処理により酸化膜52を30nm
程度形成し、更に熱処理を1100℃で2時間行い、N
ウエル層2とPウエル層4を形成する。次いで、窒化膜
61を200nm程度堆積する(図2(c)参照)。
【0019】ホトリソグラフィー技術による処理を行
い、窒化膜61、酸化膜52を素子分離領域に対応して
パターニングする(図2(d)参照)。続いて、熱酸化
処理によりロコス酸化膜53を形成し、素子分離領域が
得られる(図2(e)参照)。
【0020】次いで、低耐圧NMOSの閾値設定用マス
クとして、ホトリソグラフィー技術による処理を行い、
Pウエル4の低耐圧NMOSを形成すべき領域に対向す
る部分を窓開けするようホトレジストをパターニングす
る。続いて、このホトレジストをマスクとして前記低耐
圧NMOSの閾値設定のイオン注入を行う。このときの
イオン注入条件として、ボロンを20KeVで、ドーズ
量3×1012イオン/cm2で注入を行う(図3(f)
参照)。次いで、このホトレジストを除去する。
【0021】その後、低耐圧PMOSの閾値設定用マス
クとして、ホトリソグラフィー技術による処理とエッチ
ングを行い、Nウエル2の低耐圧PMOSを形成すべき
領域に対向する部分を窓開けするようホトレジストをパ
ターニングする。続いて、このホトレジストをマスクと
して前記低耐圧PMOSの閾値設定のイオン注入を行
う。このときのイオン注入条件としてボロンを20Ke
Vで、ドーズ量3.5×1012イオン/cm2で注入を
行う(図3(g)参照)。次いで、このホレジストを除
去する。
【0022】次いで、高耐圧PMOSの閾値設定用マス
クとして、ホトリソグラフィー技術とエッチングによる
処理を行い、Nウエル2の高耐圧PMOSを形成すべき
領域に対向する部分を窓明するようホトレジスト71を
パターニングする(図3(h)参照)。
【0023】その後、このパターニングされたホトレジ
スト71をマスクとしてP型不純物注入を、例えばボロ
ンを250KeVでドーズ量1×1012イオン/cm2
注入し、続いて、該ホトレジスト71をマスクとしてボ
ロンを120KeVでドーズ量5×1011イオン/cm
2を注入することで段階的に不純物濃度を変え、低濃度
のNウエル8を形成する。尚、この低濃度のNウエル8
の形成は、公知のイオン打ち込み技術によりP型不純物
を打ち込み、熱処理を行って形成してもよい。
【0024】その後、該ホトレジスト71をマスクとし
て高耐圧PMOSの閾値設定のイオン注入を行う。この
ときのイオン打ち込み条件として、ボロンを20KeV
で、ドーズ量3×1012イオン/cmで注入する。尚、
注入の順序は上記に限定されるものではなく、入れ替え
ることもこともできる。
【0025】次いで、高耐圧NMOSの閾値設定用マス
クとして、フォトリソグラフィー技術による処理を行
い、Pウエル2の高耐圧NMOSを形成すべき領域に対
向する部分を窓明するようホトレジスト72をパターニ
ングする(図3(i)参照)。
【0026】その後、このパターニングされたホトレジ
スト72をマスクとしてN型不純物注入を、例えばリン
を500KeVでドーズ量2×1012イオン/cm2
入し、続いて、リンを250KeVでドーズ量1×10
12イオン/cm2を注入することで段階的に不純物濃度
を変え、低濃度のPウエル9を形成する。尚、この低濃
度のPウエル9の形成は、公知のイオン打ち込み技術に
よりN型不純物を打ち込み、熱処理を行って形成しても
よい。
【0027】その後、該ホトレジスト72をマスクとし
て高耐圧NMOSの閾値設定のイオン注入を行う。この
ときのイオン打ち込み条件として、ボロンを20KeV
で、ドーズ量1×1012イオン/cmで注入する。尚、
注入の順序は上記に限定されるものではなく、入れ替え
ることもこともできる。
【0028】その後、従来技術と同様に、高耐圧CMO
S部である低濃度Nウエル8、低濃度Pウエル9には、
LDDトランジスタを形成し、低耐圧CMOSであるN
ウエル2、Pウエル4には通常のトランジスタを形成す
る(図3(j)参照)。
【0029】この実施の形態2においては、高耐圧NM
OS、PMOSを形成するウエル領域は閾値設定用マス
クを利用することができるので、全工程でのマスク枚数
の増加が抑制される。そして、高耐圧NMOS、高耐圧
PMOSのウエル形成はイオン注入を段階的に行うの
で、高温の熱処理を削減することもできる。
【0030】上記実施の形態においては、高耐圧NMO
Sトランジスタ、PMOSトランジスタとして、LDD
構造の例を挙げたが、これに限らずオフセット構造でも
良く、他の回路素子でも適用できるのは言うまでもな
い。そして、上記実施の形態においては、P型半導体基
板を用いたが、N型半導体基板を用いてよいのも言うま
でもない。
【0031】
【発明の効果】本発明の半導体装置は、高耐圧半導体素
子をウエル内に形成しているから、安定した電気的特性
のものとすることができる。本発明の半導体装置の製造
方法は、高耐圧半導体素子を形成するウエル領域はNM
OS、PMOSそれぞれの閾値設定用の注入マスクを利
用し形成し、その後閾値設定のイオン注入することで、
同じマスクを複数回使用できることから、全工程を通じ
てマスク枚数の増加することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の実施の形態1を模式的に
示す断面図である。
【図2】本発明の半導体装置の製造方法の実施の形態2
の製造工程を模式的に説明する断面図である。
【図3】本発明の半導体装置の製造方法の実施の形態2
の製造工程を模式的に説明する断面図である。
【図4】従来の半導体装置の製造工程を模式的に説明す
る断面図である。
【符号の説明】
1 P型半導体基板 2、3 Nウエル層 4 Pウエル層 41 重なった領域 5、51、52、53 酸化膜 6、61 窒化膜 7、71 フォトレジスト 8 低濃度のNウエル層 9 低濃度のPウエル層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に耐圧の異なる回路素子を
    有する半導体装置において、 半導体基板に第1導電型の第1のウエル領域と第2導電
    型の第2のウエル領域を有し、前記第1のウエル領域に
    第1導電型の第3のウエル領域を有し、 前記第2のウエル領域に第2導電型の第4のウエル領域
    を有し、 少なくとも前記第1、第2のウエル領域と第3、第4の
    ウエル領域とが異なる耐圧の回路素子を有することを特
    徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板に第1のNウエル領域と第2
    のPウエル領域を形成後素子分離領域を該Nウエル領域
    と該Pウエル領域との間に形成する工程と、 第1のNウエル領域に高耐圧PMOSの閾値設定用のホ
    トレジストをマスクとしてP型不純物をイオン注入で行
    い低濃度の第3のNウエルを形成し、該マスクを用いて
    高耐圧PMOSの閾値設定のイオン注入を行う工程と、 第2のPウエル領域に高耐圧の閾値設定用のホトレジス
    トをマスクとしてN型不純物をイオン注入で行い低濃度
    の第4のPウエルを形成し、該マスクを用いて高耐圧N
    MOSの閾値設定のイオン注入を行う工程を有すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
JP10041454A 1998-02-24 1998-02-24 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH11238806A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1191583A2 (en) * 2000-09-08 2002-03-27 Texas Instruments Incorporated Low voltage transistor
US7541248B2 (en) 2003-01-27 2009-06-02 Renesas Technology Corp. Integrated semiconductor device and method of manufacturing thereof

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Effective date: 20031216