JPS61242064A - 相補型半導体装置の製造方法 - Google Patents

相補型半導体装置の製造方法

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JPS61242064A
JPS61242064A JP60083969A JP8396985A JPS61242064A JP S61242064 A JPS61242064 A JP S61242064A JP 60083969 A JP60083969 A JP 60083969A JP 8396985 A JP8396985 A JP 8396985A JP S61242064 A JPS61242064 A JP S61242064A
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well layer
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Kazuhiko Tomioka
和彦 冨岡
Takao Aoki
青木 隆生
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/8238Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/092Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
    • H01L27/0921Means for preventing a bipolar, e.g. thyristor, action between the different transistor regions, e.g. Latchup prevention

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、相補型半導体装置の製造方法にに関し、特に
トウインウェル(TWin Wel+ )層の形成工程
を改良した相補型半導体装置の製造方法に係わる。
〔発明の技術的背景〕
CMO8LS Iを製造する場合には、同一基板上のn
チャンネルMOSトランジスタとnチャンネルMOSト
ランジスタを形成するため、基板表面にトウインウェル
層を形成する必要がある。こうしたトウインウェル層を
有する0MO8LSIは、従来、第2図(a)〜(Q)
に示す方法により製造されている。
まず、例えばn型シリコン基板1上に熱酸化処理等によ
り酸化膜2を形成した後、写真蝕刻法によりp−ウェル
層形成予定部が開孔されたレジストパターン3を形成し
、該レジストパターン3をマスクとして酸化膜2を選択
的にエツチング除去して基板1表面を露出する。つづい
て、レジストパターン3をマスクとしてn型不純物、例
えばボロンを基板表面にイオン注入してボロンイオン注
入層4を形成する(第2図(a)図示)。
次いで、レジストバーン3及び酸化[12を除去し、再
度酸化膜5の形成、写真蝕刻法によるn−ウェル層予定
部が開孔されたレジストパターン6を形成、該レジスト
パターン6をマスクとした酸化膜5のエツチングによる
基板1表面の露出を行なった後、レジストパターン6を
マスクとしてn型不純物、例えばリンを露出した基板表
面にイオン注入してリンイオン注入H7を形成する(同
図(b)図示)。
次いで、レジストパターン6及び酸化膜5を除去した後
、熱処理を施して前記各イオン注入層4.7を活性化し
て基板1表面にp−ウェル層8、n−ウェル層9を互い
に隣接して形成する(同図(C)図示)。
次いで、選択酸化技術等によりp−ウェル層8とn−ウ
ェル層9との界面付近にフィールド酸化膜10を形成す
る(同図(d)図示)。つづいて、熱酸化処理を施して
フィールド酸化膜10で分離されたp−ウェル層8の島
領域及びn−ウェル層9の島領域に夫々ゲート酸化膜第
11.第12を形成し、全面にゲート電極材料膜として
多結晶シリコン膜を堆積した後、該多結晶シリコン膜を
バターニングして前記各島領域のゲート酸化膜第11.
第12上にゲート電極121.122を形成する(同図
(e)図示)。ひきつづき、写真蝕刻法によりn−ウェ
ル層9側を覆うレジストパターン(図示せず)を形成し
、該レジストパターン、ゲート電極121及びフィール
ド酸化膜10をマスクとしてn型不純物、例えば砒素を
p−ウェル層8の島領域にイオン注入した後、レジスト
パターンを除去し、活性化して同島領域にn+型のソー
ス、ドレイン領域13.14を形成する(同図(f)図
示)。更に、写真蝕刻法によりp−ウェル層8側を覆う
レジストパターン(図示せず)を形成し、該レジストパ
ターン、ゲート電極122及びフィールド酸化膜10を
マスクとしてn型不純物、例えばボロンをn−ウェル層
9の島領域にイオン注入した後、該レジストパターンを
除去し、活性化して同島領域にp+型のソース、ドレイ
ン領域15.16を形成する(同図(Q)図示)。この
後、図示しないが常法に従って全面にCVD−8i02
膜の堆積、コンタクトホールの開孔、A2配線の形成等
の工程により0MO8LSIを製造する。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら、上述した従来方法にあってはp−ウェル
層8及びn−ウェル層9を形成するために2回の酸化膜
の形成と、2回の写真蝕刻法を行なう必要があり、工程
が繁雑になる欠点があった。
また、各ウェル層8.9の濃度の制御性を良好にする目
的で基板1として低濃度(高抵抗)のものを使用してい
るため、寄生npnバイポーラトランジスタ、奇生pn
pバイポーラトランジスタによるラッチアップが生じる
という問題があった。
この解決手段として、高濃度のシリコン基板上に低濃度
のシリコンエピタキシャル層を設けた、いわゆるエピタ
キシャルウェハを使用することが考えられるが、ウェハ
コストが高くなるという問題が生じる。
〔発明の目的〕
本発明は、工程の短縮と耐ラツチアツプ性を向上した相
補型半導体装置の製造方法を提供しようとするものであ
る。
〔発明の概要〕
本発明は、第1導電型の半導体基板の表面にブロック層
を形成した後、該ブロック層の第2導電型のウェル層形
成予定部に対応する部分を選択的に除去して開孔部を形
成する工程と、第1導電型の不純物を全面にイオン注入
して前記ブロック層が存在する前記基板表面の近傍にピ
ークを持つ第1導電型不純物イオン注入層及び前記開孔
部に位置する前記基板の深い箇所にピークを持つ第1導
電型不純物イオン注入層を同時に形成する工程と、前記
ブロック層をマスクとして第2導電型の不純物を前記開
孔部を通して前記基板にイオン注入して同基板の表面近
傍にピークを持つ第2導電型イオン注入層を形成する工
程と、前記各不純物イオン注入層を活性化して前記基板
表面に第1導電型ウェル層及び第2導電型ウェル層を形
成すると共に、該第2導電型ウェル層下の基板に第1導
電型拡散層を形成する工程とを具備したことを特徴とす
るものである。かかる本発明によれば、既述の如く工程
の短縮と耐ラツチアツプ性を向上した相補型半導体装置
を得ることができる。
(発明の実施例) 以下、本発明の実施例を第1図(a)〜(a)を参照し
て詳細に説明する。
まず、例えばp型シリコン基板21上に熱酸化処理等に
より厚さ1000人の酸化膜22を形成した後、全面に
厚さ1400人の窒化シリコン膜23を堆積した。つづ
いて、これら酸化第122及び窒化シリコン膜23から
なるブロック層24上に写真蝕刻法によりn−ウェル層
形成予定部が開孔された厚さ1.5μmのレジストパー
ン25を形成した。ひきつづき、該レジストパターン2
5をマスクとして窒化シリコン膜23及び酸化膜22を
例えばリアクティブイオンエツチング法(RIE法)に
より選択的に除去して開孔部26を形成した。この後、
n型不純物、例えばボロンを加速電圧1.5MeV、ド
ーズ量 2X10” 2/cdの条件でイオン注入を行なった。
この時、前記ブロック層24が存在する前記基板21表
面の近傍にピークを持つ第1のボロンイオン注入層27
1と前記開孔部26に位置する前記基板21の深い箇所
(表面から3μmの箇所)にピークを持つ第2のボロン
イオン注入層272が夫々形成されたく第1図(a)図
示)。
次いで、前記ブロック層24をマスクとしてn型不純物
、例えばリンを加速電圧100keV、ドーズ13X1
01210+fの条件でイオン注入して前記’10ツク
層24の開孔部26に位置する基板21表面の近傍にピ
ークを持つリンイオン注入層28を形成した(同図(b
)図示)。つづいて、レジストパーン25、酸化膜22
及び窒化シリコン!I23からなるブロックM24を除
去した後、N2雰囲気中、1000℃の温度下で熱処理
を施した。この時、前記各イオン注入層27ヱ、272
及び28が活性化されて、p型シリコン基板21表面に
深さ3μmのp−ウェル層29及びn−ウェル[130
が互いに隣接して形成されると共に、該nウェル層30
下の基板21部分にp+型広拡散層31形成された(同
図(C)図示)。
次いで、選択酸化技術等によりp−ウェル層29とn−
ウェル層30との界面付近にフィールド酸化膜32を形
成した(同図(d)図示)。つづいて、熱酸化処理を施
してフィールド酸化膜32で分離されたρ−ウェル層2
9の島領域及びn−ウェル層30の島領域に夫々厚さ4
50Aのゲート酸化膜331,332を形成し、全面に
ゲート電極材料膜として厚さ3000人の多結晶シリコ
ン膜を堆積した後、該多結晶シリコン膜をバターニング
して前記各島領域のゲート酸化膜33r 、332上に
ゲート電極34t 、342を形成した(同図(e)図
示〉。ひきつづき、写真蝕刻法によりn−ウェル層3o
側を覆うレジストパターン〈図示せず)を形成し、該レ
ジストパターン、ゲート電極341及びフィールド酸化
膜32をマスクとしてn型不純物、例えば砒素を加速電
圧40keV、ドーズ量5X10”/cdの条件でp−
ウェル層29の島領域にイオン注入した後、レジストパ
ターンを除去し、活性化して同島領域にn+型のソース
、ドレイン領域35.36を形成した(同図(f)図示
)。更に、写真蝕刻法によりp−ウェル層29側を覆う
レジストパターン(図示せず)を形成し、該レジストパ
ターン、ゲート電極342及びフィールド酸化膜32を
マスクとしてn型不純物、例えばボロンを加速電圧40
keV、ドーズJ12X 10” /Ciの条件でn−
ウェル層30の島領域にイオン注入した後、該レジスト
パターンを除去し、活性化して同島領域にp+型のソー
ス、ドレイン領域37.38を形成した(同図(g)図
示)。この後、図示しないが常法に従って全面にCVD
−8i○2膜の堆積、コンタクトホールの開孔、A2配
線の形成等の工程を行なうことによりCMO3LSIを
製造した。
しかして、本発明によれば1回の写真蝕刻法と2回のイ
オン注入によりp−ウェル層29及びn−ウェル層30
を形成できるため、従来法のようにp−ウェル用の写真
蝕刻法、p−ウェルイオン注入、レジストパターンの除
去、酸化膜除去の後にn−ウェル用の写真蝕刻法、n−
ウェルイオン注入、レジストパターンの除去、酸化膜除
去を行なう場合に比べて極めて短縮された工程により0
MO3LSIを製造できる。
また、−回目の高加速度のボロンイオン注入によりn−
ウェル層30下のp型シリコン基板21゜に高濃度のp
+型型数散層31形成でき、nウェル!30を低抵抗化
できるため、寄生npnバイポーラトランジスタ、奇生
pnpバイポーラトランジスタによるラッチアップを抑
制できる。
なお、上記実施例ではブロック層とし、酸化膜と窒化シ
リコン躾との二層により形成したが、酸化膜(CVD−
8i02膜)のみで形成してもよい。こうしたCVD−
8i02膜のみでブロック層を形成するには、窒化シリ
コン膜を使用した場合に比べてその膜厚を1.5倍程度
に厚くすることが望ましい。
上記実施例では、基板をp型のものを、ブロック層を通
してイオン注入する不純物をボロン等のp型のものを使
用したが、これに限定されない。
例えば、基板をn型とし、ブロック層を通してイオン注
入する不純物としてリン等のn型のものを使用してもよ
い。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明によれば工程の短縮と耐ラツ
チアツプ性を向上した高信頼性の相補型半導体装置を簡
単に製造し得る方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(Gl)は本発明の実施例における0M
O8LSIの製造工程を示す断面図、第2図(a)〜(
Q)は従来方法による0MO8LSIの製造工程を示す
断面図である。 21・・・p型シリコン基板、23・・・窒化シリコン
膜、24・・・ブロック層、25・・・レジストパター
ン、26・・・開孔部、271.272・・・ボロンイ
オン注入層、28・・・リンイオン注入層、29・・・
p−ウェル層、30・・・n−ウェル層、31・・・p
“型拡敢層、32・・・フィールド酸化膜、331.3
32・・・ゲート酸化膜、341.342・・・ゲート
電極、35・・・n1型ソース領域、36・・・n1型
ドレイン領域、37・・・p++ソース領域、38・・
・p+型トドレイン領域 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図    B′″ 第1図 第2図    B゛ +1++第1+第11+

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導電型の半導体基板の表面にブロック層を形成した
    後、該ブロック層の第2導電型のウェル層形成予定部に
    対応する部分を選択的に除去して開孔部を形成する工程
    と、第1導電型の不純物を全面にイオン注入して前記ブ
    ロック層が存在する前記基板表面の近傍にピークを持つ
    第1導電型不純物イオン注入層及び前記開孔部に位置す
    る前記基板の深い箇所にピークを持つ第1導電型不純物
    イオン注入層を同時に形成する工程と、前記ブロック層
    をマスクとして第2導電型の不純物を前記開孔部を通し
    て前記基板にイオン注入して同基板の表面近傍にピーク
    を持つ第2導電型イオン注入層を形成する工程と、前記
    各不純物イオン注入層を活性化して前記基板表面に第1
    導電型ウェル層及び第2導電型ウエル層を形成すると共
    に、該第2導電型ウェル層下の基板に第1導電型拡散層
    を形成する工程とを具備したことを特徴とする相補型半
    導体装置の製造方法。
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