JPH06268057A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH06268057A JPH06268057A JP5050955A JP5095593A JPH06268057A JP H06268057 A JPH06268057 A JP H06268057A JP 5050955 A JP5050955 A JP 5050955A JP 5095593 A JP5095593 A JP 5095593A JP H06268057 A JPH06268057 A JP H06268057A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高集積化と動作速度の向上を同時に達成する
ことができる半導体装置の製造方法を提供する。 【構成】 半導体基板101の表面部分において、素子
分離領域に絶縁膜202,203を形成する工程と、絶
縁膜202,203が形成された半導体基板101の表
面のうち所望の領域(II)に写真蝕刻法を用いてレジス
ト膜204を形成する工程と、レジスト膜204をマス
クとして所望の領域(II)以外の領域(I)にチャネル
ストッパ用の不純物イオンを注入する工程とを備える。
ことができる半導体装置の製造方法を提供する。 【構成】 半導体基板101の表面部分において、素子
分離領域に絶縁膜202,203を形成する工程と、絶
縁膜202,203が形成された半導体基板101の表
面のうち所望の領域(II)に写真蝕刻法を用いてレジス
ト膜204を形成する工程と、レジスト膜204をマス
クとして所望の領域(II)以外の領域(I)にチャネル
ストッパ用の不純物イオンを注入する工程とを備える。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関する。
に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の高集積化に伴い、素子自体
の微細化と共に素子を微細な領域で分離する技術が重要
になっている。近年では素子分離を行う場合、素子分離
領域にフィールド酸化膜を形成し、ウエルと同型の不純
物をチャネルストッパとして注入することが行われてい
る。この不純物の濃度は、フィールド酸化膜の真下がピ
ークになるようにする必要がある。このようなフィール
ドイオン注入をフィールド酸化膜を形成した後に行うこ
とにより、フィールド酸化膜形成時の熱工程によって不
純物が拡散することがなく、不純物分布の制御性を高め
ることができる。以下に、従来行われていた素子分離法
について図2を用いて説明する。
の微細化と共に素子を微細な領域で分離する技術が重要
になっている。近年では素子分離を行う場合、素子分離
領域にフィールド酸化膜を形成し、ウエルと同型の不純
物をチャネルストッパとして注入することが行われてい
る。この不純物の濃度は、フィールド酸化膜の真下がピ
ークになるようにする必要がある。このようなフィール
ドイオン注入をフィールド酸化膜を形成した後に行うこ
とにより、フィールド酸化膜形成時の熱工程によって不
純物が拡散することがなく、不純物分布の制御性を高め
ることができる。以下に、従来行われていた素子分離法
について図2を用いて説明する。
【0003】図2(a)のように、半導体基板101の
表面部分に所定の不純物濃度でボロンイオン(B+ )等
を注入してp型ウエル115を形成し、その表面に熱酸
化法により熱酸化膜102を形成する。この後、CVD
法を用いて多結晶シリコン膜103を約1000オング
ストローム、シリコン窒化膜104を約2000オング
ストローム、多結晶シリコン膜105を約3000オン
グストロームの膜厚で順に堆積する。多結晶シリコン膜
105上に写真蝕刻法を用いて、素子領域を覆うように
レジスト膜106を形成する。
表面部分に所定の不純物濃度でボロンイオン(B+ )等
を注入してp型ウエル115を形成し、その表面に熱酸
化法により熱酸化膜102を形成する。この後、CVD
法を用いて多結晶シリコン膜103を約1000オング
ストローム、シリコン窒化膜104を約2000オング
ストローム、多結晶シリコン膜105を約3000オン
グストロームの膜厚で順に堆積する。多結晶シリコン膜
105上に写真蝕刻法を用いて、素子領域を覆うように
レジスト膜106を形成する。
【0004】レジスト膜106をマスクとして、多結晶
シリコン膜105に異方性イオンエッチングを行い、熱
酸化によって堆積を膨脹させて図2(b)に示されるよ
うなシリコン酸化膜107を得る。得られたシリコン酸
化膜107をマスクとしてシリコン窒化膜104に異方
性イオンエッチングを行い、多結晶シリコン膜103の
途中まで除去した時点で停止する。この後、シリコン酸
化膜107をフッ化アンモニウム(NH4 F )を用いて除
去する。
シリコン膜105に異方性イオンエッチングを行い、熱
酸化によって堆積を膨脹させて図2(b)に示されるよ
うなシリコン酸化膜107を得る。得られたシリコン酸
化膜107をマスクとしてシリコン窒化膜104に異方
性イオンエッチングを行い、多結晶シリコン膜103の
途中まで除去した時点で停止する。この後、シリコン酸
化膜107をフッ化アンモニウム(NH4 F )を用いて除
去する。
【0005】図2(c)のように、半導体基板101の
うち素子分離領域の部分を酸化してフィールド酸化膜1
08を形成する。
うち素子分離領域の部分を酸化してフィールド酸化膜1
08を形成する。
【0006】図2(c)のように、シリコン窒化膜10
4a及び多結晶シリコン膜103aをケミカルドライエ
ッチング(以下、CDEという)法等を用いて除去し、
熱酸化膜102をNH4 Fエッチングで除去した後、表
面に熱酸化法を用いて約120オングストロームのシリ
コン酸化膜109を形成する。パンチスルーを防止する
ため、ボロンイオン(B+ )を加速電圧160keV、
ドーズ量2×10131/cm2 の条件で、深さがフィール
ド酸化膜108の直下になるように注入する。
4a及び多結晶シリコン膜103aをケミカルドライエ
ッチング(以下、CDEという)法等を用いて除去し、
熱酸化膜102をNH4 Fエッチングで除去した後、表
面に熱酸化法を用いて約120オングストロームのシリ
コン酸化膜109を形成する。パンチスルーを防止する
ため、ボロンイオン(B+ )を加速電圧160keV、
ドーズ量2×10131/cm2 の条件で、深さがフィール
ド酸化膜108の直下になるように注入する。
【0007】図2(e)に示されるように、素子領域の
表面上にゲート酸化膜111を形成し、その上にゲート
電極112を形成し、イオン注入を行ってドレイン、ソ
ース領域となる不純物領域113を形成する。さらに、
メタライゼーション工程等を経て図示されていない配線
層を形成して半導体装置を得る。
表面上にゲート酸化膜111を形成し、その上にゲート
電極112を形成し、イオン注入を行ってドレイン、ソ
ース領域となる不純物領域113を形成する。さらに、
メタライゼーション工程等を経て図示されていない配線
層を形成して半導体装置を得る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の素子分
離法には次のような問題があった。フィールド酸化膜1
08を形成した後フィールドイオンを注入するため、フ
ィールド酸化膜108とフィールドイオン注入による不
純物領域110とを自己整合的に形成することができな
い。そこで、素子分離領域と素子領域との両方の領域に
フィールドイオンの注入が行われる。この結果、素子領
域に注入されたフィールドイオンによって、素子領域中
の不純物濃度が増加し、ブレイクダウン耐圧が悪化す
る。
離法には次のような問題があった。フィールド酸化膜1
08を形成した後フィールドイオンを注入するため、フ
ィールド酸化膜108とフィールドイオン注入による不
純物領域110とを自己整合的に形成することができな
い。そこで、素子分離領域と素子領域との両方の領域に
フィールドイオンの注入が行われる。この結果、素子領
域に注入されたフィールドイオンによって、素子領域中
の不純物濃度が増加し、ブレイクダウン耐圧が悪化す
る。
【0009】さらに、フィールドイオンの注入は、上述
したように不純物イオンがフィールド酸化膜の直下に位
置するように深く行う。しかし、熱拡散工程等を経る段
階でチャネル付近まで不純物が染み出していく。これに
より、素子領域中のチャネル領域の不純物濃度まで増加
し、閾値電圧に変動が生じる。さらに、素子領域中の不
純物領域113の不純物濃度が増加することで、不純物
領域113と半導体基板101との間の容量が増大し、
動作速度が低下するという問題もあった。
したように不純物イオンがフィールド酸化膜の直下に位
置するように深く行う。しかし、熱拡散工程等を経る段
階でチャネル付近まで不純物が染み出していく。これに
より、素子領域中のチャネル領域の不純物濃度まで増加
し、閾値電圧に変動が生じる。さらに、素子領域中の不
純物領域113の不純物濃度が増加することで、不純物
領域113と半導体基板101との間の容量が増大し、
動作速度が低下するという問題もあった。
【0010】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、高集積化と動作速度の向上という相反する要求を満
たし、さらにブレイクダウン耐圧を向上させることので
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。
で、高集積化と動作速度の向上という相反する要求を満
たし、さらにブレイクダウン耐圧を向上させることので
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。
【0011】
【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、半導体基板の表面部分における素子分離領域
に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜が形成された前
記半導体基板の表面のうち、所望の領域に写真蝕刻法を
用いてレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜を
マスクとしてチャネルストッパ用の不純物イオンを注入
する工程とを備えたことを特徴としている。
造方法は、半導体基板の表面部分における素子分離領域
に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜が形成された前
記半導体基板の表面のうち、所望の領域に写真蝕刻法を
用いてレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜を
マスクとしてチャネルストッパ用の不純物イオンを注入
する工程とを備えたことを特徴としている。
【0012】ここで、前記半導体基板の表面部分に形成
された前記絶縁膜のうち、前記所望の領域に形成された
ものは、前記所望の領域以外に形成されたものよりも幅
が広く形成されていてもよい。
された前記絶縁膜のうち、前記所望の領域に形成された
ものは、前記所望の領域以外に形成されたものよりも幅
が広く形成されていてもよい。
【0013】
【作用】チャネルストッパ用の不純物イオンを、半導体
基板の表面全体に注入するのではなく、所望の領域には
注入せず、他の領域にのみ注入する。このように、所望
の領域には不純物イオンを注入しないことで、素子領域
における不純物濃度を増加させず、基板との間の容量を
軽減して動作速度を速め、また素子領域のブレイクダウ
ン耐圧を向上させることができる。逆に、所望の領域以
外には不純物イオンを注入してチャネルストッパとして
の機能を高めることで、絶縁膜の幅を小さくしても支障
がないため、高集積化に寄与することができる。
基板の表面全体に注入するのではなく、所望の領域には
注入せず、他の領域にのみ注入する。このように、所望
の領域には不純物イオンを注入しないことで、素子領域
における不純物濃度を増加させず、基板との間の容量を
軽減して動作速度を速め、また素子領域のブレイクダウ
ン耐圧を向上させることができる。逆に、所望の領域以
外には不純物イオンを注入してチャネルストッパとして
の機能を高めることで、絶縁膜の幅を小さくしても支障
がないため、高集積化に寄与することができる。
【0014】ここで、不純物イオンを注入しない所望の
領域には幅の広い絶縁膜を形成することでチャネルスト
ッパとして必要な機能を確保することができ、さらに素
子領域と基板との間の容量を低減することで高速化が実
現される。不純物イオンを注入する領域には、幅の狭い
絶縁膜を形成して高集積化を達成することができる。
領域には幅の広い絶縁膜を形成することでチャネルスト
ッパとして必要な機能を確保することができ、さらに素
子領域と基板との間の容量を低減することで高速化が実
現される。不純物イオンを注入する領域には、幅の狭い
絶縁膜を形成して高集積化を達成することができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【0016】図1に、本実施例による半導体装置の製造
方法により得られる工程別の素子の縦断面を示す。上述
の図2(a)から図(c)までに図示されたフィールド
酸化膜108を形成する工程までは従来の方法と同様で
あり、説明を省略する。但し、本実施例では高集積化が
必要な領域(I)ではフィールド酸化膜202の幅が短
く、高集積化よりも動作速度の高速化がより優先される
領域(II)では、フィールド酸化膜203の幅が大きく
なるように形成される。ここで、領域(I)にはチャネ
ルストッパ用にフィールドイオンを注入し、領域(II)
には注入しない。
方法により得られる工程別の素子の縦断面を示す。上述
の図2(a)から図(c)までに図示されたフィールド
酸化膜108を形成する工程までは従来の方法と同様で
あり、説明を省略する。但し、本実施例では高集積化が
必要な領域(I)ではフィールド酸化膜202の幅が短
く、高集積化よりも動作速度の高速化がより優先される
領域(II)では、フィールド酸化膜203の幅が大きく
なるように形成される。ここで、領域(I)にはチャネ
ルストッパ用にフィールドイオンを注入し、領域(II)
には注入しない。
【0017】フィールド酸化膜202、203が形成さ
れた後、図1(a)に示されるように、写真蝕刻法によ
り領域(II)のみを覆うようにレジスト膜204が形成
される。このレジスト膜204をマスクとして、例えば
p型不純物イオンとしてボロンイオン(B+ )が、例え
ば加速電圧160keV、ドーズ量2×1013で、領域
(I)にのみ注入される。これにより、フィールド酸化
膜202直下の深さに、パンチスルー防止用不純物層2
05が形成される。
れた後、図1(a)に示されるように、写真蝕刻法によ
り領域(II)のみを覆うようにレジスト膜204が形成
される。このレジスト膜204をマスクとして、例えば
p型不純物イオンとしてボロンイオン(B+ )が、例え
ば加速電圧160keV、ドーズ量2×1013で、領域
(I)にのみ注入される。これにより、フィールド酸化
膜202直下の深さに、パンチスルー防止用不純物層2
05が形成される。
【0018】この後、図2(b)のようにゲート酸化膜
109を形成し、多結晶シリコン等を堆積して所望の形
状に加工してゲート電極206を形成する。さらに、不
純物イオンを注入して不純物領域207を形成し、図示
されていない配線層を形成して半導体装置を形成する。
109を形成し、多結晶シリコン等を堆積して所望の形
状に加工してゲート電極206を形成する。さらに、不
純物イオンを注入して不純物領域207を形成し、図示
されていない配線層を形成して半導体装置を形成する。
【0019】このように、高集積化と動作速度という相
反する要求に対応できるように、必要な領域にのみフィ
ールドイオンの注入を行う。
反する要求に対応できるように、必要な領域にのみフィ
ールドイオンの注入を行う。
【0020】例えば、半導体記憶装置ではメモリセルや
デコーダ、センスアンプ等の回路では高集積化の方が優
先される。このような領域(I)ではフィールド酸化膜
202の幅を、例えば0.7μmというように小さく形
成する。そして、パンチスルー防止のためフィールドイ
オンを注入する。
デコーダ、センスアンプ等の回路では高集積化の方が優
先される。このような領域(I)ではフィールド酸化膜
202の幅を、例えば0.7μmというように小さく形
成する。そして、パンチスルー防止のためフィールドイ
オンを注入する。
【0021】フィールドイオンを注入すると、上述した
ように素子領域中のチャネル領域の不純物濃度まで上昇
し、閾値電圧が深くなる。この結果、リーク電流の低減
にも寄与し得る。また、これを利用することで、ゲート
酸化膜の厚みが異なる素子間の閾値電圧をほぼ同一にす
ることができ、結果的に全体の動作速度を高速化するこ
とができる。
ように素子領域中のチャネル領域の不純物濃度まで上昇
し、閾値電圧が深くなる。この結果、リーク電流の低減
にも寄与し得る。また、これを利用することで、ゲート
酸化膜の厚みが異なる素子間の閾値電圧をほぼ同一にす
ることができ、結果的に全体の動作速度を高速化するこ
とができる。
【0022】逆に、例えば半導体記憶装置における入出
力バッファ等のように、高集積化よりも動作速度が優先
される回路が形成される領域(II)では、フィールド酸
化膜203の幅を例えば1.5μmというように大きく
形成する。これにより、フィールドイオンを注入しなく
とも、パンチスルーを防止することができる。
力バッファ等のように、高集積化よりも動作速度が優先
される回路が形成される領域(II)では、フィールド酸
化膜203の幅を例えば1.5μmというように大きく
形成する。これにより、フィールドイオンを注入しなく
とも、パンチスルーを防止することができる。
【0023】この結果、素子領域における不純物領域の
不純物濃度が増加せず、基板との間の容量が増大しない
ため動作速度を高速化させることができる。また、素子
領域の不純物領域の不純物濃度が上昇するのを防ぐこと
で、ブレイクダウン耐圧を向上させることができる。さ
らに、フィールドイオンを注入せず不純物領域下の不純
物濃度を低減することで、ドレイン近傍での電界の集中
を防ぎ、緩和することができる。この結果、ホットキャ
リアの生成を抑制することができ、信頼性の高いMOS
型トランジスタを得ることができる。
不純物濃度が増加せず、基板との間の容量が増大しない
ため動作速度を高速化させることができる。また、素子
領域の不純物領域の不純物濃度が上昇するのを防ぐこと
で、ブレイクダウン耐圧を向上させることができる。さ
らに、フィールドイオンを注入せず不純物領域下の不純
物濃度を低減することで、ドレイン近傍での電界の集中
を防ぎ、緩和することができる。この結果、ホットキャ
リアの生成を抑制することができ、信頼性の高いMOS
型トランジスタを得ることができる。
【0024】上述した実施例は一例であり、本発明を限
定するものではない。例えば、本実施例ではNチャネル
型MOSトランジスタを形成する場合を例にとって説明
したが、Pチャネル型MOSトランジスタを形成する場
合も同様に本発明を適用することができる。
定するものではない。例えば、本実施例ではNチャネル
型MOSトランジスタを形成する場合を例にとって説明
したが、Pチャネル型MOSトランジスタを形成する場
合も同様に本発明を適用することができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、チャネルストッパ用の不純物イ
オンを所望の領域には注入せず、他の領域にのみ注入す
ることで、所望の領域では素子領域の不純物濃度の増加
を防止し、基板との間の容量を軽減して動作速度を速
め、素子のブレイクダウン耐圧を向上させることがで
き、またドレイン近傍での電界を緩和することができる
ため、ホットキャリアの生成を抑制して信頼性を高める
ことが可能である。
置の製造方法によれば、チャネルストッパ用の不純物イ
オンを所望の領域には注入せず、他の領域にのみ注入す
ることで、所望の領域では素子領域の不純物濃度の増加
を防止し、基板との間の容量を軽減して動作速度を速
め、素子のブレイクダウン耐圧を向上させることがで
き、またドレイン近傍での電界を緩和することができる
ため、ホットキャリアの生成を抑制して信頼性を高める
ことが可能である。
【0026】逆に所望の領域以外には不純物イオンを注
入してチャネルストッパとしての機能を高めることで絶
縁膜の幅を小さく形成することができ、高集積化に寄与
すると共に、素子領域中の不純物濃度を高めて閾値電圧
を高めてリーク電流を低減することが可能である。
入してチャネルストッパとしての機能を高めることで絶
縁膜の幅を小さく形成することができ、高集積化に寄与
すると共に、素子領域中の不純物濃度を高めて閾値電圧
を高めてリーク電流を低減することが可能である。
【図1】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を説明した工程別素子断面図。
を説明した工程別素子断面図。
【図2】従来の半導体装置の製造方法を説明した工程別
素子断面図。
素子断面図。
101 半導体基板 109 シリコン酸化膜 115 p型ウエル 202,203 フィールド酸化膜 204 レジスト膜 205 パンチスルー防止用不純物層
Claims (2)
- 【請求項1】半導体基板の表面部分における素子分離領
域に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜が形成された前記半導体基板の表面のうち、
所望の領域に写真蝕刻法を用いてレジスト膜を形成する
工程と、 前記レジスト膜をマスクとしてチャネルストッパ用の不
純物イオンを注入する工程とを備えたことを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】前記半導体基板の表面部分に形成された前
記絶縁膜のうち、前記所望の領域に形成されたものは、
前記所望の領域以外に形成されたものよりも幅が広く形
成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置の製造方法。
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DE19757609A1 (de) * | 1997-12-23 | 1999-07-01 | Siemens Ag | Soi-mosfet |
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US5119162A (en) * | 1989-02-10 | 1992-06-02 | Texas Instruments Incorporated | Integrated power DMOS circuit with protection diode |
JP2512216B2 (ja) * | 1989-08-01 | 1996-07-03 | 松下電器産業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US5107321A (en) * | 1990-04-02 | 1992-04-21 | National Semiconductor Corporation | Interconnect method for semiconductor devices |
JPH0824171B2 (ja) * | 1990-05-02 | 1996-03-06 | 三菱電機株式会社 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
US5173438A (en) * | 1991-02-13 | 1992-12-22 | Micron Technology, Inc. | Method of performing a field implant subsequent to field oxide fabrication by utilizing selective tungsten deposition to produce encroachment-free isolation |
US5393691A (en) * | 1993-07-28 | 1995-02-28 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Fabrication of w-polycide-to-poly capacitors with high linearity |
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- 1993-03-11 JP JP05095593A patent/JP3462886B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
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- 1994-03-09 KR KR1019940004504A patent/KR0166991B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1994-03-11 EP EP94103787A patent/EP0615288A3/en not_active Ceased
-
1995
- 1995-12-04 US US08/566,490 patent/US5691564A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP0615288A3 (en) | 1996-09-11 |
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JP3462886B2 (ja) | 2003-11-05 |
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