JPH1126392A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH1126392A
JPH1126392A JP19055097A JP19055097A JPH1126392A JP H1126392 A JPH1126392 A JP H1126392A JP 19055097 A JP19055097 A JP 19055097A JP 19055097 A JP19055097 A JP 19055097A JP H1126392 A JPH1126392 A JP H1126392A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor substrate
well region
region
type impurity
ion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP19055097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Sugawara
正博 菅原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH1126392A publication Critical patent/JPH1126392A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable formation of a transistor of triple well structure, without increasing the number of processes. SOLUTION: This method is provided with the following: a process wherein a thin resist mask 13 of about 2-2.5 μm thick is formed on a semiconductor substrate 10 in which element isolation regions 11 are formed, and then phosphorus ions are implanted in the semiconductor substrate 10 by an accelerating voltage 3 MV, a process for implanting phosphorus ions by an accelerating voltage 2.3 MV, a process for implanting boron ions by an acceleration voltage 100 KV, a process for eliminating the resist mask 13, and a process for heat- treating the semiconductor substrate 10. Thereby a transistor of triple-well structure can be formed by using a single resist mask 13.

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ものである。
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 triple well transistor without increasing the number of steps.

【0002】[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
回避するための方法としては、トリプルウェル構造のト
ランジスタを形成する方法がある。この方法を用いたM
OSトランジスタ形成法の一例を図3及び図4に示す。
2. Description of the Related Art In MOS type semiconductor integrated circuit devices, problems in electrical characteristics such as latch-up and soft errors are becoming more serious as design dimensions become finer. As a method for avoiding this problem, there is a method of forming a transistor having a triple well structure. M using this method
FIGS. 3 and 4 show an example of an OS transistor formation method.

【0003】まず、図3(a)に示すように、シリコン
基板20上に素子分離領域21を形成する。次に、図3
(b)に示すように、後でnウェル領域25を形成する
領域上を膜厚約5μmのレジスト22でマスクした後、
例えばPイオンを加速電圧3MeVで1×1013(/c
2 )注入し、底部にn+ 層23を形成する。
First, as shown in FIG. 3A, an element isolation region 21 is formed on a silicon substrate 20. Next, FIG.
As shown in (b), after a region on which an n-well region 25 will be formed later is masked with a resist 22 having a thickness of about 5 μm,
For example, P ions are converted to 1 × 10 13 (/ c) at an acceleration voltage of 3 MeV.
m 2 ) Implant to form an n + layer 23 at the bottom.

【0004】次に、図3(c)に示すようにレジストマ
スク22を除去し、pウェル領域28を形成する領域上
に膜厚約2.54μmのレジスト材24でマスクした
後、例えばPイオンを加速電圧1MeVで1×10
13(/cm2 )注入し、nウェル領域25を形成する。
Next, as shown in FIG. 3C, the resist mask 22 is removed, and after masking with a resist material 24 having a thickness of about 2.54 μm on a region where a p-well region 28 is to be formed, for example, a P ion Is 1 × 10 at an acceleration voltage of 1 MeV.
13 (/ cm 2 ) is implanted to form an n-well region 25.

【0005】その後、図4(a)に示すように、レジス
トマスク24を除去した後、nウェル領域25上に膜厚
1.5μmのレジスト材26でマスクする。このマスク
26は、符号27で示すように、初めのマスク22とは
領域が異なっている。これはpウェル領域をnウェル領
域で囲い込むために必要となる。
Then, as shown in FIG. 4A, after the resist mask 24 is removed, a mask is formed on the n-well region 25 with a resist material 26 having a thickness of 1.5 μm. The area of the mask 26 is different from that of the initial mask 22, as indicated by reference numeral 27. This is necessary to surround the p-well region with the n-well region.

【0006】その後、図4(b)に示すように、例えば
500keVでBイオンを5×1012(/cm2 )注入
し、pウェル領域28を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, 5 × 10 12 (/ cm 2 ) of B ions are implanted at, for example, 500 keV to form a p-well region 28.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述した方法では、ウ
ェル領域形成のために3枚のマスクが必要となる。ま
た、それに伴い、工程数も増加するという問題があっ
た。そこで本発明は、レジストを介して注入エネルギー
を変えたイオン注入を行うようにすることにより、トリ
プルウェル構造のトランジスタを1枚のマスクで形成す
ることができる半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
In the above-described method, three masks are required to form a well region. In addition, there has been a problem that the number of steps increases accordingly. Accordingly, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device in which a transistor having a triple well structure can be formed with a single mask by performing ion implantation with varied implantation energy through a resist. Aim.

【0008】[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、素子分離領域が形成された半導体基板上の第
一の領域にフォトレジストを形成する第一の工程と、前
記第一の工程後、前記半導体基板に、第一の注入エネル
ギーでn型不純物をイオン注入する第二の工程と、前記
第二の工程後、前記半導体基板に、前記第一の注入エネ
ルギーよりも低い第二の注入エネルギーで、前記n型不
純物をイオン注入する第三の工程と、前記第三の工程
後、前記半導体基板に、p型不純物をイオン注入する第
四の工程と、前記第四の工程後、前記フォトレジストを
除去する第五の工程と、前記第五の工程後、前記半導体
基板に熱処理を施す第六の工程とを備えることを特徴と
している。
According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first step of forming a photoresist in a first region on a semiconductor substrate on which an element isolation region is formed; After the step, a second step of ion-implanting an n-type impurity into the semiconductor substrate at a first implantation energy; and after the second step, a second step lower than the first implantation energy into the semiconductor substrate. A third step of ion-implanting the n-type impurity at an implantation energy of; a fourth step of ion-implanting a p-type impurity into the semiconductor substrate after the third step; and after the fourth step. A fifth step of removing the photoresist, and a sixth step of performing a heat treatment on the semiconductor substrate after the fifth step.

【0009】また、本発明の他の特徴とするところは、
前記フォトレジストの膜厚が、2.0〜2.5μmであ
ることを特徴としている。
Another feature of the present invention is that
The photoresist has a thickness of 2.0 to 2.5 μm.

【0010】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記n型不純物は燐イオンであり、前記p型不純物
はボロンイオンであることを特徴としている。
In another feature of the present invention, the n-type impurity is a phosphorus ion and the p-type impurity is a boron ion.

【0011】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記第一の注入エネルギーは3MeVであり、前記
第二の注入エネルギーは2.0〜2.5MeVであり、
さらに、前記第四の工程において、前記p型不純物を4
00〜450keVでイオン注入することを特徴として
いる。
According to another feature of the present invention, the first implantation energy is 3 MeV, the second implantation energy is 2.0 to 2.5 MeV,
Further, in the fourth step, the p-type impurity is
It is characterized by ion implantation at 00 to 450 keV.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1及び図2は、本発明の半導体
装置の製造方法の実施の形態を示す図である。まず、図
1(a)に示すように、半導体基板10上に素子分離領
域11を形成する。次に、図1(b)に示すように、n
ウェル領域12を形成する領域上に膜厚2.0〜2.5
μm、好適には2.3μm程度のレジストマスク13を
形成した後、Pイオンを加速電圧3MeVで1×1013
(/cm2 )注入する。このとき、Pウェル領域ににお
ける深い部分である、深さ2.7μm程度の領域にPイ
オンが注入され、n+ 層14を形成する。
1 and 2 show an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. First, as shown in FIG. 1A, an element isolation region 11 is formed on a semiconductor substrate 10. Next, as shown in FIG.
A film thickness of 2.0 to 2.5 is formed on the region where the well region 12 is formed.
After forming a resist mask 13 having a thickness of about 2.3 μm, preferably about 2.3 μm, P ions are implanted at an acceleration voltage of 3 MeV to 1 × 10 13.
(/ Cm 2 ). At this time, P ions are implanted into a region having a depth of about 2.7 μm, which is a deep portion in the P well region, to form the n + layer 14.

【0013】一方、nウェル領域12を形成する領域に
は深さ1.04μmの領域にPイオンが注入され、これ
がnウェル領域12として機能する。次いで、図1
(c)に示すように、Pイオンを、加速電圧2.0〜
2.5MeV好適には2.3MeVで4×1012(/c
2 )注入する。
On the other hand, P ions are implanted into a region having a depth of 1.04 μm in a region where the n-well region 12 is to be formed, and this serves as the n-well region 12. Then, FIG.
As shown in (c), the P ions are converted to an acceleration voltage of 2.0 to 2.0.
2.5 MeV, preferably 4 × 10 12 (/ c) at 2.3 MeV
m 2 ) Inject.

【0014】これは、nウェル領域12におけるn型不
純物の表面濃度が足りないため、補填する目的と、素子
分離領域11直下でpウェル領域を取り囲むn型不純物
が途切れないようにするために注入するものである。
This is because the surface concentration of the n-type impurity in the n-well region 12 is insufficient, and the implantation is performed for the purpose of filling and for preventing the n-type impurity surrounding the p-well region immediately below the element isolation region 11 from being interrupted. Is what you do.

【0015】続いて、図2(a)に示すように、Bイオ
ンを、加速電圧400〜450keVで注入する。好適
には、450keVで5×1012(/cm2 )注入し、
pウェル領域15を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 2A, B ions are implanted at an acceleration voltage of 400 to 450 keV. Preferably, 5 × 10 12 (/ cm 2 ) is implanted at 450 keV,
A p-well region 15 is formed.

【0016】このとき、レジストマスク13が存在する
ため、Bイオンはnウェル領域12には侵入しない。次
いで、図2(b)に示すように、レジストマスク13を
除去した後、例えば950℃・30分の熱処理を施し、
各ウェル領域12、14、15を形成する。
At this time, since the resist mask 13 exists, B ions do not enter the n-well region 12. Next, as shown in FIG. 2B, after removing the resist mask 13, a heat treatment is performed, for example, at 950 ° C. for 30 minutes.
The respective well regions 12, 14, 15 are formed.

【0017】なお、この方法でウェル領域を形成をする
場合に、素子分離の方式はLOCOS、トレンチ分離な
どの任意の分離法を用いることができ、分離法を問わな
い。また、基板表面を保護するためのシリコン酸化膜形
成工程などを含むことが可能である。
When a well region is formed by this method, an arbitrary isolation method such as LOCOS or trench isolation can be used as an element isolation method, regardless of the isolation method. Further, it may include a step of forming a silicon oxide film for protecting the surface of the substrate.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように、発明においては、
フォトレジストの膜厚を、例えば、500keV程度で
打ち込まれたボロンイオンは通過させず、かつ、2.3
MeV程度で打ち込まれた燐イオンは通過させるような
膜厚に制御することにより、レジストを介したイオン注
入を行うことができるので、トリプルウェル構造のトラ
ンジスタを一枚のマスクで形成することができる。
As described above, in the present invention,
Boron ions implanted at a photoresist film thickness of, for example, about 500 keV are not allowed to pass, and 2.3.
By controlling the film thickness so that phosphor ions implanted at about MeV can pass, ion implantation can be performed through a resist, so that a transistor having a triple well structure can be formed with one mask. .

【0019】さらに、自己整合的にnウェル領域を形成
することができるので、Pウェル領域を取り囲むnウェ
ル領域がマスクずれにより途切れてしまうことをなくし
て、良好な特性の半導体装置を製造することができる。
Furthermore, since the n-well region can be formed in a self-aligned manner, the n-well region surrounding the p-well region is not interrupted by a mask shift, and a semiconductor device having good characteristics can be manufactured. Can be.

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

【図1】本発明の実施の形態を示す工程断面図である。FIG. 1 is a process sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態を示す工程断面図である。FIG. 2 is a process cross-sectional view illustrating the embodiment of the present invention.

【図3】従来のMOSトランジスタの形成を示す工程断
面図である。
FIG. 3 is a process sectional view showing the formation of a conventional MOS transistor.

【図4】従来のMOSトランジスタの形成を示す工程断
面図である。
FIG. 4 is a process sectional view showing the formation of a conventional MOS transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 11 素子分離領域 12 nウェル領域 13 レジストマスク(nウェル領域上) 14 nウェル領域 15 pウェル領域 Reference Signs List 10 semiconductor substrate 11 element isolation region 12 n-well region 13 resist mask (on n-well region) 14 n-well region 15 p-well region

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 素子分離領域が形成された半導体基板上
の第一の領域にフォトレジストを形成する第一の工程
と、 前記第一の工程後、前記半導体基板に、第一の注入エネ
ルギーでn型不純物をイオン注入する第二の工程と、 前記第二の工程後、前記半導体基板に、前記第一の注入
エネルギーよりも低い第二の注入エネルギーで、前記n
型不純物をイオン注入する第三の工程と、 前記第三の工程後、前記半導体基板にp型不純物をイオ
ン注入する第四の工程と、 前記第四の工程後、前記フォトレジストを除去する第五
の工程と、 前記第五の工程後、前記半導体基板に熱処理を施す第六
の工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
A first step of forming a photoresist in a first region on a semiconductor substrate on which an element isolation region is formed; and after the first step, a first implantation energy is applied to the semiconductor substrate. a second step of ion-implanting an n-type impurity; and after the second step, the n-type impurity is implanted into the semiconductor substrate at a second implantation energy lower than the first implantation energy.
A third step of ion-implanting a p-type impurity, a fourth step of ion-implanting a p-type impurity into the semiconductor substrate after the third step, and a step of removing the photoresist after the fourth step. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a fifth step; and a sixth step of performing a heat treatment on the semiconductor substrate after the fifth step.
【請求項2】 前記フォトレジストの膜厚が、2.0〜
2.5μmである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。
2. The method according to claim 1, wherein the photoresist has a thickness of 2.0 to 2.0.
The method according to claim 1, wherein the thickness is 2.5 μm.
【請求項3】 前記n型不純物は燐イオンであり、前記
p型不純物はボロンイオンである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. The method according to claim 1, wherein the n-type impurities are phosphorus ions, and the p-type impurities are boron ions.
【請求項4】 前記第一の注入エネルギーは3MeVで
あり、前記第二の注入エネルギーは2.0〜2.5Me
Vであり、さらに、前記第四の工程において、前記p型
不純物を400〜450keVでイオン注入することを
特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
4. The first implantation energy is 3 MeV, and the second implantation energy is 2.0 to 2.5 MeV.
2. The method according to claim 1, wherein in the fourth step, the p-type impurity is ion-implanted at 400 to 450 keV. 3.
JP19055097A 1997-07-01 1997-07-01 Manufacture of semiconductor device Withdrawn JPH1126392A (en)

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Effective date: 20040907