JPH0583194B2 - - Google Patents

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JPH0583194B2
JPH0583194B2 JP1245104A JP24510489A JPH0583194B2 JP H0583194 B2 JPH0583194 B2 JP H0583194B2 JP 1245104 A JP1245104 A JP 1245104A JP 24510489 A JP24510489 A JP 24510489A JP H0583194 B2 JPH0583194 B2 JP H0583194B2
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JP
Japan
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film
region
oxidation
impurity
sio
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JP1245104A
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JPH02119172A (ja
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Koichi Nagasawa
Satoshi Meguro
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体装置の製法に関し、更に詳し
くは相補型絶縁ゲート電界効果トランジスタを構
成する半導体集積回路の製造技術に関する。
従来のCMOSICプロセスとしては、N型シリ
コン基板の表面にP型ウエル領域を形成した後、
このP型ウエル領域に位置合せしてN型及びP型
のチヤンネルストツパ領域を形成し、さらに選択
酸化処理によりフイールドSiO2膜を形成するも
のがある。このようなプロセスは例えば本願出願
人と同一出願人によつて出願された特開昭53−
62487号公報によつて知られている。ところが、
かかる公報に記載された発明によればP型ウエル
領域に対してチヤンネルストツパーを位置合せし
て形成するために特別のマスク合せ工程が必要と
される問題がある。そして又、N型基板に形成さ
れるPチヤンネルのMOSトランジスタの特性が
基板の不純物濃度によつて直接的に支配される。
本発明が解決しようとする課題は、トランジス
タの特性を改善させ、かつ高集積度のCMOSIC
を得るのに適したプロセスを提供するものであつ
て、2つのウエルおよチヤンネルストツパー形成
のための不純物導入プロセスを簡単化し、それら
のマスク合わせ余裕をなくして高集積度を図るこ
とにある。
かかる課題を解決するための本発明の手段は、
半導体基板の表面第1領域上に第1の耐酸化性被
膜を選択的に配置する工程と、前記第1の耐酸化
性被膜が形成されていない半導体基板の表面第2
領域に第1のウエル領域形成のための第1導電型
の不純物を導入する第1不純物導入工程と、前記
第1の耐酸化性被膜をマスクとする選択的酸化処
理により前記第1導電型の不純物が導入された基
板表面に前記第1不純物導入と整合された関係に
ある酸化物膜を形成する工程と、前記第1の耐酸
化性被膜を除去した後、前記選択酸化処理により
形成された酸化物膜をマスクとする酸化膜厚差を
利用した選択的不純物導入処理により前記基表面
の第1領域に前記第1導電型とは逆の第2のウエ
ル領域形成のための第2導電型の不純物を導入す
る前記酸化物膜と整合された関係の第2不純物導
入工程と、前記基板表面の第1領域及び第2領域
上それぞれに第2の耐酸化性被膜を選択的に配置
する工程と、前記酸化物膜の膜厚差の利用及び前
記第2の耐酸化性被膜をマスクとする選択的不純
物導入処理により前記第2領域表面に第2導電型
のチヤネルストツパ形成のための不純物を導入す
る、一部が前記酸化物膜と整合された関係の第3
不純物導入工程と、前記第2の耐酸化性被膜をマ
スクとする前記第1領域表面及び第2領域表面を
選択的に酸化処理することにより前記第2の耐酸
化性被膜に整合された関係のフイールド酸化物膜
を形成する工程とを有することにある。
かかる本発明によれば、2つのウエル形成のた
めの第1及び第2不純物導入工程、チヤネルスト
ツパ形成のための第3不純物導入工程およびフイ
ールド酸化物膜形成工程のこれらすべてが順次整
合関係をもつて、いわゆる自己整合的に形成され
るために、プロセスが簡素化され、特にマスク合
わせ余裕を設ける必要がなくなり、高集積化が達
成し得るのである。以下、本発明の実施例を図面
を用いて説明する。
第1a図乃至第1o図は、本発明の一実施例に
よるCMOSICの製造工程を示すもので、各々の
図に対応する(a)〜(o)の各工程は次の通りである。
(a) 例えば(100)の結晶方位を呈する比抵抗
10ΩcmのN--型シリコンからなる半導体基板1
0を用意した後、この基板10の表面に熱酸化
法により約300Åの厚さのSiO2膜11を形成す
る。そして、SiO2膜11上にはCVD法などに
よりSi3N4膜12を被着した後、このSi3N4
12を所定のN型ウエル形成パターンに対応し
て選択的にエツチ除去する。エツチング液は熱
リン酸が用いられる。他の方法としてはプラズ
マエツチを用いてもよい。このとき、SiO2
11はエツチングストツパーとして役立つ。次
に、残存するSi3N4膜12をマスクとして、例
えば矢印で示す如くヒ素イオンを基板表面内に
選択的にイオン打込みし、イオン打込み領域1
3Aを形成する。すなわち、イオン打込みは基
板10の主面全体に施される。しかしながら、
Si3N4膜12が形成された基板10表面内には
ヒ素イオンが達しない。このため基板10内に
はSi3N4膜12によつて規定されたイオン打込
み領域13Aが形成される。打込みエネルギー
は125KeV、イオンのドーズ量は1.3×
1012atoms/cm2が好ましい。
(b) 次に、基板10表面を熱酸化し、Si3N4膜1
2によつて規定された約1100Åの厚さのSiO2
膜14を形成すると共に、このときの熱処理に
よりイオン打込み領域13A中のヒ素イオンを
活性化且つ再分布させてN-型ウエル領域13
をSiO膜14の下の基板10表面内に形成す
る。この結果、N-型ウエル領域13はSiO2
14に自己整合した関係において形成される。
このN-型ウエル領域の一部はチヤンネルスト
ツパーとしての役目をはたすために形成され
る。
(c) Si3N4膜12を除去した後、膜厚差を利用し
た不純物導入が行なわれる。すなわち、厚い
SiO2膜14を通さないが薄いSiO2膜11を通
すようなエネルギー例えば55KeVのエネルギ
ーで例えばBF2イオンを選択的に基板10表面
内に打込み、イオン打込み領域15Aを形成す
る。すなわちSiO2膜14によつて規定された
イオン打込み領域が選択的に形成される。この
ときのイオンのドーズ量は3.8×1012atoms/cm2
が好ましい。
(d) 次に、N2等の不活性ガス雰囲気中で例えば
1200℃で6時間の熱処理を行なうことによりイ
オン打込み領域15A中のイオンを活性化且つ
再分布させてP-型ウエル領域15を形成する。
このとき、P-型ウエル領域15はN-型ウエル
領域13に自己整合した形で形成される。この
後、約1400Åの厚さの新らたなSi3N4をデポジ
ツトし、その不要部を選択的にエツチ除去する
ことによりアクテイブ領域配置パターンに対応
したSi3N4膜16a,16b,16cを残存さ
せる。
(e) Si3N4膜16bとSiO2膜14およびSi3N4
16cとをマスクとしてP-型ウエル領域15
表面内に選択的にBF2イオンを打込み、チヤン
ネルストツパ用イオン打込み領域17Aを形成
する。この時のイオン打込みエネルギーは
50KeV、イオンのドーズ量は4×1013atoms/
cm2が好ましい。
(f) 次に、Si3N4膜16a,16b,16cをマ
スクとして基板表面を選択的に熱酸化して約
1μmの厚さのフイールドSiO2膜18を形成す
ると共に、このときの熱処理によりイオン打込
領域17A中のイオンを活性化且つ再分布させ
てチヤンネルストツパー用P型領域17を形成
すると同時にN-型ウエル領域13の不純物
(ヒ素)をフイールドSiO2膜18の下で引伸し
拡散してチヤンネルストツパー用N-型領域1
9を形成する。この結果、フイールドSiO2
18の下には、N-型ウエル領域13に自己整
合した形でチヤンネルストツパー用N-型領域
19が形成されると共に、N-型ウエル領域1
3及びP-型ウエル領域15に自己整合した形
でチヤンネルストツパー用P型領域17が形成
され、しかもこれらの領域17,19はフイー
ルドSiO2膜18にも自己整合した形で形成さ
れる。
(g) Si3N4膜16a,16b及びこれらの下の
SiO2膜をフイールドSiO2膜18をマスクとす
る選択的エツチ処理により除去してアクテイブ
領域配置用の孔18a,18b,18cをフイ
ールドSiO2膜18に設ける。
(h) フイールドSiO2膜18の孔18a,18b,
18c内のN-型ウエル領域13およびP-型ウ
エル領域15の表面を熱酸化して約400Åの厚
さにゲートSiO2膜20,21a,21bを形
成する。その上に (i) SiO2膜18,20,21a,21b上に約
3500Åの厚さの多結晶シリコン層をCVD法に
よりデポジツトし、これにリンをドープして低
抵抗化した後、さらにこの低抵抗化されたポリ
Siをパターニングしてゲート電極層22及び2
3を形成する。
(j) ゲート電極層22,23の表面および露出し
たN-型ウエル領域とP-型ウエル領域の表面を
熱酸化してSiO2膜24でおおう。
(k) 基板上面にSi3N4膜25をデポジツトする。
このSi3N4膜25の厚さは500Å程度がよい。
(l) Si3N4膜25上面にCVD法により厚さ3000Å
のSiO2膜26を形成する。このSiO2膜を選択
的にエツチング除去してPチヤンネルMOSト
ランジスタのソースおよびドレイン領域を形成
すべきN-型ウエル領域13上のSi3N4膜25を
露出させる。しかる後、イオン打込処理により
ゲート部(ゲート電極層22及びその下のゲー
トSiO2膜20)に自己整合した形のP+型イオ
ン打込み領域40A及びP+型イオン打込み領
域41AをN-型ウエル領域13に形成する。こ
の時の不純物イオンはボロンが用いられる。ま
た、イオン打込みエネルギーは30KeVであり、
イオン打込みドーズ量は3×1015atoms/cm2
ある。
(m) SiO2膜26を残した状態で再びCVD法によ
りSi3N4膜25上面に厚さ3000ÅのSiO2膜27
をデポジツトする。そして、このSiO2膜27
およびその下のSiO2膜26を選択的にエツチ
ング除去してNチヤンネルMOSトランジスタ
のソースおよびドレイン領域を形成すべきP-
型ウエル領域15上のSi3N4膜25を露出させ
る。しかる後、イオン打込処理によりゲート部
(ゲート電極層23及びその下のゲートSiO2
21a)に自己整合した形のN+型イオン打込
み領域42A及びN+型イオン打込み領域43
AをP-型ウエル領域15内に形成する。この
時の不純物イオンはリンが用いられる。また、
イオン打込みエネルギーは80KeVであり、イ
オン打込みドーズ量は8×1015atoms/cm2であ
る。
(n) SiO膜27,26を除去し、さらにSi3N4
25を除去する。しかる後、基板10上面に厚
さ6000ÅのPSG(リンケイ酸ガラス)膜28を
被着する。しかる後、N2雰囲気中で熱処理し、
イオン打込み領域40A,41A,42Aおよ
び43A中の不純物を活性化し、引伸し拡散す
る。この結果、P+型ソース領域40、P+型ド
レイン領域41、N+型ドレイン領域42およ
びN+型ソース領域43が所望の深さに形成さ
れる。なお、N+型領域44は他のNチヤンネ
ルMOSトランジスタのソース領域もしくはド
レイン領域を示す。
(o) PSG膜28およびその下のSiO2膜24を選
択的にエツチングすることによつてコンタクト
孔を形成した後、Al等の電極金属を蒸着し、
適宜パターニングすることにより電極(または
配線層)29,30,31,32を形成する。
ここで、電極層31はNチヤンネルMOS型
FETのソース領域43にオーミツク接触する
もので、通常、接地される。また、電極層30
はNチヤンネルMOS型FETのドレイン領域4
2とPチヤンネルMOS型FETのドレイン領域
41とを相互接続するもので、出力端子となる
ものである。さらに、電極層29はPチヤンネ
ルMOS型FETのソース領域40にオーミツク
接触するもので、動作電圧源に接続される。な
お、ゲート電極層22及び33は図示しない部
分で一体になつており、これは入力端子が接続
される。このような接続関係によつて、上記し
たPチヤンネルMOS型FETとNチヤンネル
MOS型FETとはインバータ回路を構成する。
なお、このように接続関係は単なる一実施例で
あり、本発明を何等制限するものではない。
以上のように、本発明の方法によれば、酸化膜
厚の差を利用することによりN型ウエル領域に対
して自己整合的にP型ウエル領域を形成するので
特別のマスク合せ作業が不要なこと、また、P、
Nの各チヤンネルのMOSトランジスタはそれぞ
れN、Pの各ウエル領域に形成されるのでVTH
の特性が基板の不純物濃度によつて直接的に支配
されないことなどの優れた作用効果が得られる。
その上、P、Nの各ウエル領域と各々に対応する
チヤンネルストツパ領域とが自己整合的に形成さ
れると共に各チヤンネルストツパ領域とフイール
ドSiO2膜(分離用絶縁膜)とが自己整合的に形
成されるので、これらの点に関しても本来ならば
必要であるマイク合せ作業が不要となり、プロセ
スの簡単化の観点から有益である。そして、上記
のようにいくつかのマスク合せ作業が不要になる
ということはそれに対応して基板上にマスク合せ
余裕を設けなくてもよいことを意味するから、本
発明による製法が高集積度のCMOSICを実現す
るのに好適なものであることは明らかである。
さらに、本発明の具体的方法によれば工程(k)の
段階でSi3N4膜を形成した点に大きな特徴を有し
ている。すなわち、このSi3N4膜の存在により工
程(l)および工程(m)の段階でSiO2膜26,27を
選択的にエツチングする際にフイールドSiO2
18がエツチされることがない。このため、フイ
ールドSiO2膜18に段差が生ずることがないか
ら配線層の段切れが全く生じなくなる。
本発明の方法によれば耐酸化膜としてSi3N4
12が単独で用いられているが何等これに限定さ
れるものではなく多結晶シリコン膜の上にSi3N4
膜が形成された多層膜としてもよい。そして特に
この多結晶シリコン膜の一部を配線あるいは電極
としてそのまま残してもいてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1a図乃至第1o図は、本発明の一実施例に
よるCMOSICの製造工程を示す基板断面図であ
る。 10……半導体基板、11,14……SiO2膜、
12,16a,16b,16c……Si3N4膜、1
3……N-型ウエル領域、15……P-型ウエル領
域、17……チヤンネルストツパ用P型領域、1
8……フイールドSiO2膜、19……チヤンネル
ストツパ用N型領域、25……Si3N4膜、28…
…PSG膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板の表面第1領域上に第1の耐酸化
    性被膜を選択的に配置する工程と、前記第1の耐
    酸化性被膜が形成されていない半導体基板の表面
    第2領域に第1のウエル領域形成のための第1導
    電型の不純物を導入する第1不純物導入工程と、
    前記第1の耐酸化性被膜をマスクとする選択的酸
    化処理により前記第1導電型の不純物が導入され
    た基板表面に前記第1不純物導入と整合された関
    係にある酸化物膜を形成する工程と、前記第1の
    耐酸化性被膜を除去した後、前記選択酸化処理に
    より形成された酸化物膜をマスクとする酸化膜厚
    差を利用した選択的不純物導入処理により前記基
    板表面の第1領域に前記第1導電型とは逆の第2
    のウエル領域形成のための第2導電型の不純物を
    導入する前記酸化物膜と整合された関係の第2不
    純物導入工程と、前記基板表面の第1領域及び第
    2領域上それぞれに第2の耐酸化性被膜を選択的
    に配置する工程と、前記酸化物膜の膜厚差の利用
    及び前記第2の耐酸化性被膜をマスクとする選択
    的不純物導入処理により前記第2領域表面に第2
    導電型のチヤネルストツパ形成のための不純物を
    導入する、一部が前記酸化物膜と整合された関係
    の第3不純物導入工程と、前記第2の耐酸化性被
    膜をマスクとする前記第1領域表面及び第2領域
    表面を選択的に酸化処理することにより前記第2
    の耐酸化性被膜に整合された関係のフイールド酸
    化物膜を形成する工程とを有することを特徴とす
    る半導体装置の製法。
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BE869173A (nl) * 1978-07-20 1978-11-16 Esso N V Sa Werkwijze en toestel voor het controleren van de ijking van een op een onder druk staand reservoir gemonteerde inwendige veiligheidsklep

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