JPH10214791A

JPH10214791A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH10214791A
Application number: JP9014302A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nimata; 洋幸二俣
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-01-28
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 1998-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】濃度の異なる複数の拡散層を形成する半導体
装置の製造方法において、マスクの除去及び基板の洗浄
回数を削減し、製造工程を簡易化する。【解決手段】高濃度拡散領域と低濃度拡散領域に対応
する領域が開口部とされたマスク４を形成し、このマス
ク４を介してこれら両領域に低濃度の不純物をドープし
た後、低濃度拡散領域を覆うマスクを形成し、このマス
ク５を介して高濃度拡散領域に不足分の不純物をドープ
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、半導体装置の製造
方法に関し、特に不純物のドープ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、家庭電気製品や民生機器には、制
御回路としてワンチップマイクロコンピュータが広く用
いられている。このワンチップマイクロコンピュータ
は、１つのチップにメモリ、入出力部、クロック発生器
等が集積され、それ自体にコンピュータとしての機能を
もたせた半導体素子である。

【０００３】このようなワンチップマイクロコンピュー
タの動作環境は、種々雑多であり、電源電圧の値も用途
（蛍光表示管のコントローラやドライバ等）に応じて様
々である。

【０００４】このため、特に、高電圧あるいは中電圧で
動作する機種に搭載されるワンチップマイクロコンピュ
ータには、通常の耐圧性を有するトランジスタと、これ
よりも不純物濃度を高めた高耐圧トランジスタの両方が
集積される。

【０００５】このような２種類のトランジスタを半導体
基板上に形成する場合には、不純物が低濃度でドープさ
れた低濃度拡散層と不純物が高濃度でドープされた高濃
度拡散層を基板上に並べて形成する必要がある。このよ
うな濃度の異なる拡散層を形成する場合、これまでは次
のような手順が採られている。

【０００６】まず、図８に、不純物がドープされていな
い半導体基板１０１を示す。ここでは、この半導体基板
１０１上に、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ形電界効果トラ
ンジスタ）を、図中左側からＮチャネルトランジスタ、
通常耐圧のＰチャネルトランジスタ、高耐圧のＰチャネ
ルトランジスタの順に形成する場合について説明する。

【０００７】トランジスタを形成するには、後工程でト
ランジスタ同士を分離・絶縁するための酸化膜を形成す
る際にマスクとして使用する、Ｓｉ−Ｎ膜を形成する。

【０００８】まず、図９に示すように、半導体基板１０
１上にＣＶＤ法によってＳｉ−Ｎ膜１０２を全面形成す
る。そして、このＳｉ−Ｎ膜１０２上にレジストマスク
を形成する。このレジストマスクは、酸化膜を形成すべ
き領域、すなわちトランジスタ同士の境界領域が開口部
となされたパターン形状とする。そして、このレジスト
マスクを介して反応性イオンエッチングを行うことによ
って、図１０に示すように、Ｓｉ−Ｎ膜を部分的にエッ
チングする。

【０００９】以上のようにして素子の分離を行うための
マスクを形成した後、不純物をドープすることによって
拡散層を形成する。ここで、Ｎチャネルトランジスタは
Ｐ型拡散層上に形成され、ｐチャネルトランジスタはＮ
型拡散層上に形成される。したがって、ここでは、図中
左側から、Ｐ型拡散層、通常耐圧のためのＮ型拡散層及
び高耐圧のための高濃度Ｎ型拡散層を形成することにな
る。なお、以下、通常耐圧のＮ型拡散層を、高耐圧のた
めの高濃度Ｎ型拡散層と区別するために低濃度Ｎ型拡散
層と称する。

【００１０】これらの拡散層を形成するには、まず、図
１１に示すように、基板１０１上に、Ｐ型拡散領域に対
応する領域が開口部となされた第１のレジストマスク１
０３を形成し、この上からＢ⁺イオンを注入する。この
イオン注入は、例えば９０ｋｅＶ，１Ｅ１３ｉｏｎｓ／
ｃｍ²の条件で行われる。その結果、レジストマスク１
０３に覆われていないＰ型拡散領域にＢ⁺イオンが拡散
し、Ｐ型拡散層が形成される。

【００１１】続いて、第１のレジストマスク１０３を除
去し、基板１０１を洗浄した後、図１２に示すように、
基板１０１上に、低濃度Ｎ型拡散領域に対応する領域が
開口部となされた第２のレジストマスク１０４を形成す
る。そして、この上から、例えば１８０ｋｅＶ，３．５
Ｅ１２ｉｏｎｓ／ｃｍ²の条件でＰ⁺イオンを注入する。
これにより、レジストマスク１０４に覆われていない低
濃度Ｎ型拡散領域にＰ⁺イオンが拡散し、低濃度のＮ型
拡散層が形成される。

【００１２】そして、第２のレジストマスク１０４を除
去し、基板１０１を洗浄した後、図１３に示すように、
高濃度Ｎ型拡散領域に対応する領域が開口部となされた
第３のレジストマスク１０５を形成する。続いて、この
上から、例えば１８０ｋｅＶ，４．５Ｅ１２ｉｏｎｓ／
ｃｍ²の条件でＰ⁺イオンを注入する。その結果、レジス
トマスク１０５に覆われていない高濃度Ｎ型拡散領域に
Ｐ⁺イオンが拡散し、高濃度のＮ型拡散層が形成され
る。すなわち、図１４に示すように、Ｐ型拡散層、低濃
度Ｎ型拡散層、高濃度Ｎ型拡散層が基板上に並んで形成
されることになる。

【００１３】続いて、素子分離のための酸化膜を形成す
る。酸化膜を形成するには、基板を１０００℃程度の水
分を含んだ雰囲気中に曝し、酸化する。このとき、Ｓｉ
−Ｎ膜１０２が形成されている領域は、酸素や水分の拡
散がＳｉ−Ｎ膜によって阻止されることから、Ｓｉ−Ｎ
膜１０２が形成されていない境界領域にのみ選択的に酸
化膜が形成される。

【００１４】この後、拡散層上に、ゲートＳｉＯ₂膜を
形成し、この上にゲート電極を形成する。そして、ゲー
ト電極の両側のＳｉＯ₂膜を除去した後、この領域にＰ
型拡散層ではｎ⁺型拡散層を、Ｎ型拡散層ではｐ⁺型拡散
層をそれぞれ形成し、トランジスタは作製される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、低濃度拡散
層と高濃度拡散層の形成においては、上述の如く、イオ
ン種や打ち込みエネルギーが同じであるものの、イオン
ドーズ量が異なっている。このため、これまでは低濃度
拡散領域に対応する領域が開口部となされたレジストマ
スクを形成して、イオン注入を行い、その後、高濃度拡
散領域に対応する領域が開口部となされたレジストマス
クを形成し、イオン注入を行うようにしている。

【００１６】このため、拡散層の濃度が単一である場合
に比べて、レジスト除去や洗浄作業が少なくとも倍かか
り、製造工程を煩雑化する結果になっている。

【００１７】そこで、本発明はこのような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、不純物濃度の異なる拡散
層が簡易な工程で形成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。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上
に、不純物が高濃度でドープされた高濃度拡散層と、不
純物が低濃度でドープされた低濃度拡散層を形成するに
際して、高濃度拡散領域と低濃度拡散領域に対応する領
域が開口部とされたマスクを形成し、このマスクを介し
てこれら両領域に不純物を低濃度でドープした後、低濃
度拡散領域を覆うマスクを形成し、このマスクを介して
高濃度拡散領域に不足分の不純物をドープすることを特
徴とするものである。

【００１９】例えば、濃度が異なる２種類の拡散層を形
成するに際して、低濃度拡散領域に対応する領域が開口
部となされたマスクを形成して、イオン注入を行い、そ
の後、高濃度拡散領域に対応する領域が開口部となされ
たマスクを形成して、イオン注入を行う場合、後工程で
用いるマスクは前工程で用いるマスクを一旦除去してか
ら形成する必要があるため、マスクの除去及び基板の洗
浄は前工程のイオン注入後と、後工程のイオン注入後の
２度行われることになる。

【００２０】これに対して、高濃度拡散領域と低濃度拡
散領域に対応する領域が開口部とされたマスクを形成
し、このマスクを介してこれら両領域に不純物をドープ
した後、低濃度拡散領域を覆うマスクを形成し、このマ
スクを介して高濃度拡散領域に不足分の不純物をドープ
する場合には、後工程のレジストマスクは前工程のレジ
ストマスク上に重ねて形成されるので、マスクの除去や
基板洗浄は後工程のイオン注入後の１度で済む。したが
って、半導体装置の製造工程の簡易化が図れる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の製造方法の具体的
に説明する。

【００２２】なお、ここでは半導体基板上に、ＭＯＳ
ＦＥＴを、Ｎチャネルトランジスタ、高耐圧のＰチャネ
ルトランジスタ、通常耐圧のＰチャネルトランジスタの
順に並べて形成する例を説明する。

【００２３】図１に、不純物がドープされていない半導
体基板１を示す。ここでは、この半導体基板１上に、図
中左側から、Ｎチャネルトランジスタ、通常耐圧のＰチ
ャネルトランジスタ、高耐圧のＰチャネルトランジスタ
を形成する。

【００２４】トランジスタを形成するには、後工程で、
トランジスタ同士を分離・絶縁するための酸化膜を形成
する際にマスクとして使用する、Ｓｉ−Ｎ膜を形成す
る。

【００２５】先ず、図２に示すように、半導体基板１上
にＣＶＤ法によってＳｉ−Ｎ膜２を全面形成する。そし
て、このＳｉ−Ｎ膜２上にレジストマスクを形成する。
このレジストマスクは、酸化膜を形成すべき領域、すな
わちトランジスタ同士の境界領域が開口部となされたパ
ターン形状とする。そして、このレジストマスクを介し
て反応性イオンエッチングを行うことによって、図３に
示すように、Ｓｉ−Ｎ膜２を部分的にエッチングする。

【００２６】以上のようにして素子の分離を行うための
マスクを形成した後、不純物をドープすることによって
拡散層を形成する。ここで、Ｎチャネルトランジスタは
Ｐ型拡散層上に形成され、ｐチャネルトランジスタはＮ
型拡散層上に形成される。したがって、ここでは、図中
左側から、Ｐ型拡散層、低濃度Ｎ型拡散層及び高耐圧の
ための高濃度Ｎ型拡散層を形成することになる。

【００２７】これらの拡散層を形成するには、まず、図
４に示すように、基板１上に、Ｐ型拡散領域に対応する
領域が開口部となされた第１レジストマスク３を形成
し、この上からＢ⁺イオンを注入する。このイオン注入
は、例えば９０ｋｅＶ，１Ｅ１３ｉｏｎｓ／ｃｍ²の条
件で行われる。その結果、レジストマスク３に覆われて
いないＰ型拡散領域にＢ⁺イオンが拡散し、Ｐ型拡散層
が形成される。そして、レジストマスクを除去し、基板
を洗浄する。

【００２８】このようにしてＰ型拡散層を形成した後、
ここでは、次のようにして低濃度Ｎ型拡散層と高濃度Ｎ
型拡散層を形成する。

【００２９】まず、図５に示すように、低濃度Ｎ型拡散
領域と高濃度Ｎ型拡散領域に対応する領域が開口部とな
された第２のレジストマスク４を形成し、この上から、
低濃度Ｎ型拡散層で必要とされるドーズ量だけＰ⁺イオ
ンを注入する。この例では、１８０ｋｅＶ，３．５Ｅ１
２ｉｏｎｓ／ｃｍ²の条件でイオンを注入する。その結
果、レジストマスク４で覆われていない低濃度Ｎ型拡散
領域と高濃度Ｎ型拡散領域の両方にｐ⁺イオンが拡散す
る。

【００３０】そして、図６に示すように、この上に重ね
て、高濃度Ｎ型拡散領域に対応する領域のみが開口部と
なされた第３のレジストマスク５を形成し、この上か
ら、Ｐ⁺イオンを注入することによって高濃度Ｎ型拡散
領域でのドープ量の不足分を追加する。この例では、１
８０ｋｅＶ，１．０Ｅ１２ｉｏｎｓ／ｃｍ²の条件でイ
オンを注入する。次いで、２層に重ねられたレジストマ
スク４，５を除去し、基板を洗浄する。以上の工程によ
って、図７に示すように、Ｐ型拡散層、低濃度Ｎ型拡散
層、高濃度Ｎ型拡散層が並んで形成されることになる。

【００３１】ここで、これまでは低濃度Ｎ型拡散領域に
Ｐ⁺イオン注入を行う場合には、この領域のみが開口さ
れたレジストマスクを形成し、高濃度Ｎ型拡散領域にＰ
⁺イオン注入を行う場合には、この領域のみが開口され
たレジストマスクを形成する。この場合、後工程で用い
るマスクは前工程で用いるマスクを一旦除去してから形
成する必要があるため、マスクの除去及び基板の洗浄は
前工程のイオン注入後と、後工程のイオン注入後の２度
行われることになる。

【００３２】これに対して、この例では後工程のＰ⁺イ
オン注入のためのレジストマスクを、前工程のＰ⁺イオ
ン注入のためのレジストマスクに重ねて形成しているの
で、レジスト除去と基板洗浄は後工程のイオン注入後の
１度で済む。

【００３３】そして、このようにして拡散層を形成した
後、素子分離のための酸化膜を形成する。酸化膜を形成
するには、基板を１０００℃程度の水分を含んだ雰囲気
中に曝し、酸化する。このとき、Ｓｉ−Ｎ膜２が形成さ
れている領域は、酸素や水分の拡散がＳｉ−Ｎ膜によっ
て阻止されることから、Ｓｉ−Ｎ膜が形成されていない
境界領域にのみ選択的に酸化膜が形成される。

【００３４】そして、拡散層上に、ゲートＳｉＯ₂膜を
形成し、この上にゲート電極を形成する。そして、ゲー
ト電極の両側のＳｉＯ₂膜を除去した後、この領域にＰ
型拡散層ではｎ⁺型拡散層を、Ｎ型拡散層ではｐ⁺型拡散
層をそれぞれ形成し、トランジスタは作製される。以上
のようにしてトランジスタを形成する半導体装置の製造
方法では、レジスト除去や基板の洗浄回数が削減されて
いるので高い製造効率が得られることになる。

【００３５】以上、基板上にＰ型拡散層と不純物濃度の
異なる２種類のＮ型拡散層を形成する製造例を説明した
が、拡散層の濃度が３種類あるいはそれ以上になった場
合でも同様である。

【００３６】例えば、拡散層の濃度が３種類である場合
には、はじめに３つの拡散領域に対応する領域が開口部
とされたレジストマスクを形成し、最も濃度の低い拡散
領域で必要とされるドーズ量だけイオン注入する。次い
で、このレジストマスクに重ねて、２番目に濃度の低い
拡散領域と、最も濃度の高い拡散領域に対応する領域が
開口部とされたレジストマスクを形成し、２番目に濃度
の低い拡散領域で不足するドーズ量だけイオン注入す
る。最後に、このレジストマスクに重ねて、最も濃度の
高い拡散領域に対応する領域が開口部とされたレジスト
マスクを形成し、最も濃度の高い拡散領域で不足するド
ーズ量だけイオン注入し、この後、レジスト除去及び基
板洗浄を行えば良い。この場合には、従来の方法では３
回のレジスト除去及び基板洗浄が必要であるのに対し
て、この作業が１回で済むようになり、製造工程が大幅
に簡易化されることになる。

【００３７】また、ここでは、トランジスタの第１段階
で形成する拡散層にイオン注入する場合を例にして本発
明を説明しているが、本発明は、この他の段階、例えば
しきい値電圧調整のためのイオン注入においても適用可
能である。

【００３８】さらに、この半導体装置では、Ｎチャネル
トランジスタ、高耐圧のＰチャネルトランジスタ、通常
耐圧のＰチャネルトランジスタを並んで形成するが、勿
論、素子の組み合わせはこれに限るものではなく、この
他の集積回路であっても濃度が異なる拡散層を形成する
工程を有するものであれば同様な効果を得ることができ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の半導体装置の製造方法では、半導体基板上に、不純
物が高濃度でドープされた高濃度拡散層と、不純物が低
濃度でドープされた低濃度拡散層を形成するに際して、
高濃度拡散領域と低濃度拡散領域に対応する領域が開口
部とされたマスクを形成し、このマスクを介してこれら
両領域に低濃度の不純物をドープした後、低濃度拡散領
域を覆うマスクを形成し、このマスクを介して高濃度拡
散領域に不足分の不純物をドープするので、濃度が異な
る複数種の拡散層を形成する場合でも、イオン注入用の
マスクの除去や基板洗浄が１度で済む。したがって、半
導体装置の製造工程の簡易化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法を工程順に示すものであり、
トランジスタを形成する前の半導体基板を示す断面図で
ある。

【図２】Ｓｉ−Ｎ膜成膜工程を示す断面図である。

【図３】Ｓｉ−Ｎ膜のパターニング工程を示す断面図で
ある。

【図４】Ｐ型拡散層形成工程を示す断面図である。

【図５】低濃度Ｎ型拡散層形成工程を示す断面図であ
る。

【図６】高濃度Ｎ型拡散層形成工程を示す断面図であ
る。

【図７】形成されたＰ型拡散層，低濃度Ｎ型拡散層，高
濃度Ｎ型拡散層を示す断面図である。

【図８】従来の製造方法を工程順に示すものであり、ト
ランジスタを形成する前の半導体基板を示す断面図であ
る。

【図９】Ｓｉ−Ｎ膜成膜工程を示す断面図である、

【図１０】Ｓｉ−Ｎ膜のパターニング工程を示す断面図
である。

【図１１】Ｐ型拡散層形成工程を示す断面図である。

【図１２】低濃度Ｎ型拡散層形成工程を示す断面図であ
る。

【図１３】高濃度Ｎ型拡散層形成工程を示す断面図であ
る。

【図１４】形成されたＰ型拡散層，低濃度Ｎ型拡散層，
高濃度Ｎ型拡散層を示す断面図である。

【符号の説明】

１半導体基板、２Ｓｉ−Ｎ膜、３，４，５レジス
トマスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に、不純物が高濃度でドー
プされた高濃度拡散層と、不純物が低濃度でドープされ
た低濃度拡散層を形成するに際して、高濃度拡散領域と低濃度拡散領域に対応する領域が開口
部とされたマスクを形成し、このマスクを介してこれら
両領域に不純物を低濃度でドープした後、低濃度拡散領
域を覆うマスクを形成し、このマスクを介して高濃度拡
散領域に不足分の不純物をドープすることを特徴とする
半導体装置の製造方法。