JPH11204660A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH11204660A
JPH11204660A JP10015061A JP1506198A JPH11204660A JP H11204660 A JPH11204660 A JP H11204660A JP 10015061 A JP10015061 A JP 10015061A JP 1506198 A JP1506198 A JP 1506198A JP H11204660 A JPH11204660 A JP H11204660A
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JP
Japan
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region
resist pattern
well
thin film
light
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JP10015061A
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Masushi Taki
益志 滝
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UMC Japan Co Ltd
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Nippon Foundry Inc
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ツインウェル構造を有する半導体装置におい
て、各々のウェルをゲート電極構造直下において浅く形
成することにより信頼性を向上させる。 【解決手段】 露光装置の有する限界解像力以下の寸法
からなる複数の遮光部(ライン)と透過部(スペース)
にて構成された半透過領域6bを有するレチクルを用い
て露光を行い、同一工程で厚膜レジストパターン7aと
薄膜レジストパターン7bを形成する。ウェル形成の際
は、薄膜レジストパターン7bを透過させる条件で不純
物のイオン注入を行う。これにより、薄膜レジストパタ
ーン7bの下層が浅いpウェル9を形成するとともに、
厚膜レジストパターン7aの下層への不純物のイオン注
入を阻止することができる。

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、特に半導体基板上にpウェルとnウェルから
なるツインウェル構造を形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のツインウェル構造の形成方法を簡
単に説明する。まず、シリコン半導体基板上に公知LO
COS法等により素子分離構造を形成して、ツインウェ
ルを形成する素子活性領域をそれぞれ画定する。
【0003】続いて、pウェルの形成に際し、公知のフ
ォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成し
て、p型不純物が導入されないようにnウェルを形成す
る領域を被覆し、pウェルを形成する領域のみを開口す
る。
【0004】そして、ホウ素(B)のイオン注入を行
い、開口された領域のシリコン半導体基板にイオン注入
層を形成する。
【0005】次に、上記レジストパターンを除去した後
に、同様にフォトリソグラフィーにより、イオン注入層
が形成されたpウェル形成領域を覆うとともにnウェル
を形成する領域を開口したレジストパターンを形成す
る。
【0006】その後、燐(P)のイオン注入を行い、n
ウェル形成領域のシリコン半導体基板にイオン注入層を
形成する。次に、前記pウェル形成領域、nウェル形成
領域に打ち込まれたイオン注入層を拡散させるために高
温、長時間の熱処理を施す。これにより熱拡散が成さ
れ、pウェル、nウェルからなるツインウェル構造が完
成する。
【0007】このように、ツインウェル構造を形成した
後は、各々のウェルにおける素子活性領域上にゲート酸
化膜、不純物がドープされた多結晶シリコン膜を順次形
成し、フォトリソグラフィー及びこれに続くドライエッ
チングによりゲート構造を形成する。
【0008】そして、ソース/ドレインに相当する高濃
度不純物拡散層を形成するためイオン注入を行う。この
イオン注入により、ゲート構造の両側におけるシリコン
半導体基板の表面領域にソース/ドレイン拡散層を形成
する。そして、pウェル及びnウェルの各々のウェルに
おいて、ゲート及びソース/ドレイン拡散層からなるM
OSトランジスタが完成する。
【0009】図8は、上述した工程により形成されたツ
インウェル構造と、各々のウェル領域において形成され
たMOSトランジスタを示している。
【0010】すなわち、図8においては、シリコン半導
体基板21がフィールド酸化膜24により素子分離され
ており、一方の素子活性領域にはpウェル29が形成さ
れ、他方の素子活性領域にはnウェル30が形成されて
いる。そして、それぞれのウェルにはゲート酸化膜2
2、ゲート電極26からなるゲート構造が形成され、ゲ
ート構造の両側のシリコン半導体基板21の表面領域に
は一対の不純物拡散層23,25が形成されている。
【0011】そして、図8に示すように、上述した方法
によればpウェル29及びnウェル30はともにゲート
構造の直下、及びにソース/ドレイン拡散層の直下にお
いては同一の深さに形成される。
【0012】しかしながら、このようにゲート構造及び
ソース/ドレイン拡散層の下層においてウェルが同一の
深さに形成されると、ゲート電極構造の直下においては
ゲート空乏容量が大きくなり、結果的にジャンクション
リーク電流が生じてしまう。このため、低電圧下の対処
が必要となる。
【0013】この問題を防止するため、特開平7−18
3514号公報にはゲート電極構造直下のウェル層のみ
を浅くする構造が記載されている。同公報によれば、ウ
ェル形成のイオン注入の際にゲート電極領域部のみを薄
いレジスト膜で覆い、該レジスト膜を透過するエネルギ
ーにてイオン注入を行うことにより、図9に示すような
ゲート電極構造直下においては浅いウェル31aを形成
し、その他の領域、すなわちソース/ドレイン拡散層直
下の領域には通常に深いウェル31bを形成している。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
7−183514号公報に記載された方法によれば、シ
ングルウエル構造の場合には上記構造を形成することが
できるものの、pウェル及びnウェルが形成されたツイ
ンウェル構造においては、ゲート電極構造直下に浅いウ
ェルを形成することができなかった。
【0015】図10は特開平7−183514号公報に
記載された方法をツインウェル構造に適用した場合を示
している。ツインウェル構造を形成する場合には、上述
したようにpウェルを形成する際にnウェルを覆うレジ
ストパターン32aを形成する必要がある。そして、こ
のnウェルを覆うレジストパターン32aの形成と同時
に、pウェルのゲート電極構造直下を浅くするための薄
いレジストパターン32bを形成することになる。
【0016】この場合、図10から明らかなように、レ
ジストパターンの膜厚は全域に渡って均一に形成される
ため、pウェルにおける薄いレジストパターン32bを
透過して不純物がイオン注入されると、nウェルを形成
する領域のシリコン半導体基板21にも不純物がイオン
注入されてしまうことになる。
【0017】すなわち、特開平7−183514号公報
に記載された方法では、イオン注入による不純物をレジ
ストパターン32aの下層には到達させずに、レジスト
パターン32bの下層のみに到達させることはできなか
った。
【0018】従って、本発明の目的は、ツインウェル構
造を有する半導体装置において、各々のウェルをゲート
電極構造直下において浅く形成することを可能として、
信頼性を向上させた半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。
【0019】
【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、半導体基板上にウェル構造を有する半導体装
置の製造方法であって、薄膜領域と厚膜領域を有し、前
記薄膜領域に隣接して開口部が形成された第1のレジス
トパターンを前記半導体基板上に形成する第1の工程
と、前記第1のレジストパターンをマスクとして前記薄
膜領域を透過し前記厚膜領域を透過しないように第1の
不純物のイオン注入を行い、前記半導体基板に前記薄膜
領域の下層が前記開口部の下層よりも浅くなるように第
1のイオン注入層を形成する第2の工程とを有する。
【0020】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第1のイオン注入層がp型のイ
オン注入層又はn型のイオン注入層であって、前記第2
の工程後、前記第1のレジストパターンを除去する第3
の工程と、薄膜領域と厚膜領域を有し前記薄膜領域に隣
接して開口部が形成された第2のレジストパターンを形
成し、前記厚膜領域により前記第1のイオン注入層を覆
う第4の工程と、前記第2のレジストパターンをマスク
として前記薄膜領域を透過し前記厚膜領域を透過しない
ように前記第1の不純物と逆導電型の第2の不純物のイ
オン注入を行い、前記半導体基板に前記薄膜領域の下層
が前記開口部の下層よりも浅くなるように第2のイオン
注入層を形成する第5の工程と、前記半導体基板に熱処
理を施して、前記第1及び第2のイオン注入層を拡散さ
せて第1及び第2のウェルを形成する第6の工程とを更
に有する。
【0021】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第1の工程において、露光装置
の有する最小分解能以下の幅で透過部と遮光部が交互に
構成された領域を有するレチクルを用いてフォトリソグ
ラフィーを施し、前記領域を透過した光線により前記薄
膜領域を形成する。
【0022】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第4の工程において、露光装置
の有する最小分解能以下の幅で透過部と遮光部が交互に
構成された領域を有するレチクルを用いてフォトリソグ
ラフィーを施し、前記領域を透過した光線により前記薄
膜領域を形成する。
【0023】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第1の工程において、薄膜クロ
ムあるいはモリブデンシリコンによるハーフトーンのパ
ターンから成る領域を有するレチクルを用いてフォトリ
ソグラフィーを施し、前記領域を透過した光線により前
記薄膜領域を形成する。
【0024】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第4の工程において、薄膜クロ
ムあるいはモリブデンシリコンによるハーフトーンのパ
ターンから成る領域を有するレチクルを用いてフォトリ
ソグラフィーを施し、前記領域を透過した光線により前
記薄膜領域を形成する。
【0025】
【作用】本発明においては、フォトリソグラフィーに用
いるレチクルの一部の領域が、露光装置の有する最小分
解能以下の幅で透過部と遮光部が交互に構成されてい
る。そして、この領域に露光を施した場合、透過部の幅
が最小分解能以下に形成されているため、レジストの感
光する割合を100%未満に低減させることができる。
また、遮光部においても左右に隣接する透過部からの回
折光が生じるため、これらの回折光の重複により透過部
と同等の露光量とすることができる。
【0026】また、本発明においては、フォトリソグラ
フィーに用いるレチクルの一部の領域が、薄膜クロム
(Cr)、モリブデンシリコン(Mo−Si)等による
ハーフトーンのパターンから構成されている。従って、
通常の露光感光領域の露光エネルギーを100%とする
と、これらの領域下においては100%未満の露光エネ
ルギーが照射されることになる。
【0027】従って、これらの領域下に形成されるレジ
ストパターンの膜厚は、完全に遮光がなされて100%
残存したレジストパターンの膜厚に比して薄く形成され
ることになる。
【0028】これにより、レジストパターンに薄膜領域
と厚膜領域を形成することができる。ウェル形成のイオ
ン注入の際には、これらの厚膜領域、薄膜領域及び薄膜
領域に隣接した開口部が形成されたレジストパターンを
マスクとして、不純物が薄膜領域のレジストパターンを
透過するような条件でイオン注入を行う。これにより、
開口部の下層においては不純物注入の障壁がないため深
い底のウェルが形成され、薄膜領域の下層においては注
入のエネルギーが吸収されるため、浅い底のウェルを形
成することができる。そして、厚膜領域においてはレジ
ストパターンがストッパーとして作用するため、不純物
を半導体基板にイオン注入することなく下層の半導体基
板を保護することができる。
【0029】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
の第1の実施形態を図面に基づいて説明する。図1及び
図2は、nウェル、pウェルからなるツインウェル構造
上のnMOSトランジスタ、pMOSトランジスタの製
造方法を工程順に示した概略断面図である。
【0030】先ず、ウエル形成に先立って半導体基板上
にいわゆるLOCOS(選択酸化)法によりフィールド
酸化膜を形成して素子分離を行う。
【0031】すなわち、図1(a)に示すように、シリ
コン半導体基板1上にドライ酸化、もしくは水素を燃焼
して水を生成して酸化させるパイロジェニック法等によ
って、シリコン酸化膜2を100〜300Å程度の膜厚
に形成する。このシリコン酸化膜2はシリコン窒化膜3
を形成する際のパッドの役割を果たす。その後、選択酸
化時のマスクとして機能するシリコン窒化膜3を低圧化
学気相成長(LPCVD)法等によりl000〜150
0Å程度の膜厚に形成する。
【0032】このシリコン酸化膜2とシリコン窒化膜3
の膜厚は、LOCOS法による酸化の際にフィールド酸
化膜の素子分離端におけるバーズビーク量を決定付ける
が、本発明の本質とは直接的に関与しないため、上述し
た膜厚は工程条件により変えることが可能である。
【0033】続いて、素子分離領域において開口部が形
成されたレジストパターンをフォトリソグラフィーによ
り形成し、ドライエッチングにより素子分離領域のシリ
コン窒化膜3をエッチングする。一例としては、CF4
/O2 /N2 の混合雰囲気を用いたケミカルドライエッ
チングによりシリコン窒化膜3を選択的に除去する。
【0034】次に、図1(b)に示すように、パイロジ
ェニック法等により、950〜1000℃程度の酸化設
定温度で5000〜7000Å程度の膜厚のフィールド
酸化膜4を形成する。これにより、フィールド酸化膜4
からなる素子分離構造が完成して素子活性領域19,2
0が画定される。
【0035】上述した工程は従来技術と同様のLOCO
S法を用いた選択酸化法を示している。そして、本発明
の特徴は図1(c)以降に示す工程にあり、以下に詳細
に述べる。
【0036】図1(c)に示すように、素子活性領域1
9,20の表面におけるシリコン半導体基板1の表面
に、ドライ酸化、もしくは水素を燃焼し、水を生成して
酸化させるパイロジェニック法等により100Å程度の
膜厚のシリコン酸化膜5を形成する。このシリコン酸化
膜5は、ウェル形成時のイオン注入によるシリコン半導
体基板1へのダメージを防止するとともに、高温熱処理
によるウェル拡散処理時の外方拡散(アウトディフュー
ジョン)の防止をすることができる。
【0037】そして、素子活性領域19,20にpウェ
ル形成のイオン注入に先だってフォトリソグラフィーに
よりレジストパターン7a,7bを形成する。
【0038】図1(c)には、このフォトリソグラフィ
ーの露光に使用するレチクル6を示している。レチクル
6は、pウェルを形成する場合、pウェル形成領域以外
の非イオン打ち込み領域であるnウェル領域がクロムで
全面被覆形成された非透過領域6aとされている。
【0039】そして、pウェル形成領域内のゲート電極
形成領域は、露光装置の限界解像力以下の寸法からなる
複数の遮光部(ライン)と透過部(スペース)にて構成
された半透過領域6bとされている。そして、ゲート電
極形成領域以外のpウェル形成領域は透過領域6cとさ
れている。
【0040】本発明の特徴の一つであるこのレチクル6
の作用を、ポジ型レジストを用いたフォトリソグラフィ
ーの場合を例に挙げ図3を用いて説明する。
【0041】図3(a)に示すように、上述した非透過
領域6aのようにクロムにて被覆された遮光領域ではレ
ジストに照射される光強度が0%となるため、この領域
のレジストは露光されず100%残存することになる。
【0042】図3(b)に示すように、図3(a)の遮
光領域幅(ゲート幅)と同一の寸法の中心部に露光装置
の限界解像力以上の寸法(D1 )からなる透過部(スペ
ース)を設けた場合には遮光領域の寸法も限界解像力以
上で設定されており、結果的には遮光領域部は100%
レジスト膜が残存し、遮光領域に挟まれたスペースはレ
ジスト残膜が0%となる。
【0043】しかし、図3(c)に示すように、遮光領
域のライン幅、ならびに遮光領域に挟まれたスペースが
露光装置の限界解像力以下の寸法(D2 )にて設定され
た場合、遮光領域に挟まれたスペースの光強度は限界解
像力寸法以下にて設定されているため、レジストに照射
される光強度は100%までは到達しない。
【0044】また、図3(c)に示す遮光領域は両側に
位置する大小のスペース領域からの回折光の影響によ
り、実線に示される光強度となり、レジスト膜が100
%残存することはない。
【0045】従って、図3(c)に示す構成を図4のゲ
ート幅の寸法内に配置することにより、図4に実線で示
す光強度分布とレジスト残膜分布を得ることが可能であ
る。すなわち、図4に示すように、遮光領域及び遮光領
域の間のスペースを設定することにより、ゲート幅の範
囲において、残膜が薄く形成されたレジストパターンを
形成することができる。
【0046】そして、図3(c)及び図4に示すレジス
ト残膜の制御は、露光エネルギーと形成する幅寸法によ
り任意に設定することができる。図5は、g線波長によ
る露光装置を用い、レジスト塗布膜厚を1.0μmとし
た場合の、各々のスペース幅(D2 )による露光量に対
するレジスト残膜厚を示している。
【0047】同一レジスト残膜を得るには、使用する露
光装置において図5に示すような相関関係を求めること
により、スペース幅と露光量を任意に設定するのが好適
である。
【0048】このように、非透過領域6a、半透過領域
6b、及び透過領域6cを有するレチクル6を用いて、
図1(c)に示すようにnウェル形成領域上にイオン注
入時の阻止膜として厚膜レジストパターン7aを形成
し、pウェル形成領域内のゲート電極形成領域に薄膜レ
ジストパターン7bを形成し、薄膜レジストパターン7
bの両側に隣接して開口部を形成することができる。
【0049】ここで、ゲート電極形成領域のレジストパ
ターン7bの幅寸法は、露光時のアライメントズレ、熱
処理によるウェル拡散時の横方向拡散を考慮に入れると
下記寸法Aに設定するのが望ましい。 B≦A≦C ここで、 A:ゲート領域部のレジストパターン寸法 B:設計上ゲート電極寸法 C:ゲート電極形成のフォトリソグラフィー工程に生じ
るアライメントズレ(3σ値) である。
【0050】次に、図1(d)に示すように、pウェル
を形成するためのイオン注入を行う。この際、ゲート電
極形成領域の薄膜レジストパターン7bを透過する加速
エネルギーに設定してイオン注入を行う。具体的には、
厚膜レジストパターン7aが膜厚1.2μm程度、薄膜
レジストパターン7bが膜厚0.3μm程度に形成され
ている場合に、不純物としてホウ素(B)を用い、加速
エネルギー150KeV程度、ドーズ量9.0×1011
/cm2 程度の条件にてイオン注入を行う。
【0051】この条件でイオン注入を行った場合、シリ
コン半導体基板1に対してRp=4205Å程度の深さ
で不純物が打ち込まれ、△Rp=834Å程度のバラツ
キの範囲で分布することになる。
【0052】レジスト膜に対してはシリコン半導体基板
1の場合とほとんど同等である。一方、シリコン酸化膜
に対してはRp=4434Å程度の深さで打込まれ、△
Rp=851Å程度のバラツキの範囲で分布する。
【0053】従って、結果的には厚膜レジストパターン
7aが被覆された箇所にはホウ素は打ち込まれず、薄膜
レジストパターン7bが形成されたゲート形成領域部に
は若干の打ち込みが成される。そして、厚膜レジストパ
ターン7a及び薄膜レジストパターン7bに被覆されて
いない領域には通常通りイオン注入が施されることとな
る。従って、図1(d)に示すようにゲート形成領域部
には浅いイオン注入層17aが形成され、ゲート形成領
域の両側、すなわち後にソース/ドレイン拡散層が形成
される領域部には深いイオン注入層17bが形成される
ことになる。
【0054】次に、図2(a)に示すように、レジスト
パターン7a,7bを除去した後、nウェル形成領域に
nウェルを形成するためのレジストパターン8a,8b
を、レジストパターン7a,7bの形成と同様の方法を
用いて形成する。すなわち、pウェル形成領域における
イオン注入層17a,17bを厚膜レジストパターン8
aで覆い、nウェル形成領域におけるゲート形成領域を
薄膜レジストパターン8bで覆うようにする。
【0055】次に、レジストパターン8a,8bをマス
クとしてnウェルを形成するためのイオン注入を行う。
ここでは、前述したホウ素(B)とは逆導電型の不純物
である燐(P)をイオン注入する。この際、ゲート電極
形成領域の薄膜レジストパターン8bを透過する加速エ
ネルギーに設定してイオン注入を行う。具体的には、厚
膜レジストパターン8aが膜厚1.0μm程度、薄膜レ
ジストパターン8bが膜厚0.12μm程度に形成され
ている場合に、不純物として燐(P)を用い、加速エネ
ルギー150KeV程度、ドーズ量1.5×1013/c
2 程度の条件にてイオン注入を行う。
【0056】この条件でイオン注入を行った場合、シリ
コン半導体基板1に対してRp=1888Å程度の深さ
で不純物が打ち込まれ、△Rp=628Å程度のバラツ
キの範囲で分布することになる。
【0057】レジスト膜に対してはシリコン半導体基板
1の場合とほとんど同等である。一方、シリコン酸化膜
に対してはRp=1537Å程度の深さで打込まれ、△
Rp=461Å程度のバラツキの範囲で分布する。
【0058】従って、結果的には厚膜レジストパターン
8aが被覆された箇所には燐(P)は打ち込まれず、薄
膜レジストパターン8bが形成されたゲート形成領域部
には若干の打ち込みが成される。そして、厚膜レジスト
パターン8a及び薄膜レジストパターン8bに被覆され
ていない領域には通常通りイオン注入が施されることと
なる。従って、図2(a)に示すようにゲート形成領域
部には浅いイオン注入層18aが形成され、ゲート形成
領域の両側、すなわち後にソース/ドレイン拡散層が形
成される領域部には深いイオン注入層18bが形成され
ることになる。
【0059】次に、図2(b)に示すように、イオン注
入層17a,17b,18a,18bを拡散させるため
に、温度1150℃程度、N2 雰囲気にて6時間程度の
熱処理を施す。これにより、pウェル9、nウェル10
からなるツインウェル構造を完成させる。そして、上述
した製造工程により、これらのpウェル9、nウェル1
0のゲート電極形成領域にのみ選択的に浅いウエル層と
された構造を形成することが可能となる。
【0060】次に、図2(c)に示すように、pウェル
9、nウェル10の表面にゲート酸化膜を形成した後、
CVD法により不純物がドープされた多結晶シリコン膜
を形成し、ゲート電極形状にパターニングする。その
後、ゲート電極の両側における各々のウェル表面領域に
ソース/ドレイン拡散層となる一対の不純物拡散層1
3,14を形成する。これにより、pウェル9に形成さ
れたnMOSトランジスタ、nウェル10に形成された
pMOSトランジスタを完成させる。
【0061】以上説明したように、第1の実施形態にお
いては、非透過領域6a、露光装置の有する限界解像力
以下の複数の遮光部(ライン)と透過部(スペース)に
て構成された半透過領域6b及び透過領域6cを有する
レチクルを用いてフォトリソグラフィーを行う。
【0062】この際、半透過領域6bにおける透過部
(スペース)は最小分解能以下に形成されているため、
レジストの感光量を低減させることができる。また、遮
光部(ライン)においても左右に隣接する透過部(スペ
ース)からの回折光が生じるため、これらの回折光の重
複により透過部(スペース)と同等の露光量が得られる
ことになる。
【0063】これにより、ウェル形成の際のイオン注入
のマスクとなるレジストパターンとして、厚膜レジスト
パターン7a(8a)と薄膜レジストパターン7b(8
b)を同時に形成することができる。そして、厚膜レジ
ストパターン7a(8a)を透過させずに、薄膜レジス
トパターン7b(8b)を透過させるように不純物のイ
オン注入を行うことにより、薄膜レジストパターン7b
(8b)の下層が浅く形成されたウェル構造を形成する
ことができる。
【0064】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態を図面に基づいて説明する。図6及び図7は、
nウェル、pウェルからなるツインウェル構造上のnM
OSトランジスタ、pMOSトランジスタの製造方法を
工程順に示した概略断面図である。なお、図6及び図7
において第1の実施形態と実質的に同一な構成要素等に
ついては同一符号を記す。
【0065】先ず、ウエル形成に先立って半導体基板上
にいわゆるLOCOS法によりフィールド酸化膜を形成
して素子分離を行う。
【0066】すなわち、図6(a)に示すように、シリ
コン半導体基板1上にドライ酸化、もしくは水素を燃焼
して水を生成して酸化させるパイロジェニック法等によ
って、シリコン酸化膜2を100〜300Å程度の膜厚
に形成する。このシリコン酸化膜2はシリコン窒化膜を
形成する際のパッドの役割を果たす。その後、選択酸化
時のマスクとして機能する窒化シリコン膜3を低圧化学
気相成長(LPCVD)法等によりl000〜1500
Å程度の膜厚に形成する。
【0067】続いて、素子分離領域において開口部が形
成されたレジストパターンをフォトリソグラフィーによ
り形成し、ドライエッチングにより素子分離領域のシリ
コン窒化膜3をエッチングする。一例として、CF4
2 /N2 の混合雰囲気を用いたケミカルドライエッチ
ングによりシリコン窒化膜3を選択的に除去する。
【0068】次に、図6(b)に示すように、パイロジ
ェニック法等により、950〜1000℃程度の酸化設
定温度で5000〜7000Å程度の膜厚のフィールド
酸化膜4を形成する。これにより、フィールド酸化膜4
からなる素子分離構造が完成して素子活性領域19,2
0が画定される。
【0069】次に、図6(c)に示すように、素子活性
領域19,20の表面におけるシリコン半導体基板1の
表面に、ドライ酸化、もしくは水素を燃焼し、水を生成
して酸化させるパイロジェニック法等により100Å程
度の膜厚のシリコン酸化膜5を形成する。このシリコン
酸化膜5は、ウェル形成時のイオン注入によるシリコン
半導体基板1へのダメージを防止するとともに、高温熱
処理によるウェル拡散処理時の外方拡散(アウトディフ
ュージョン)の防止をすることができる。
【0070】そして、素子活性領域19,20にpウェ
ル形成のイオン注入に先だってフォトリソグラフィーに
よりレジストパターン7a,7bを形成する。
【0071】図6(c)には、このフォトリソグラフィ
ーの露光に使用するレチクル16を示している。レチク
ル16は、pウェル領域が透過領域16cとされ、pウ
ェル形成領域以外の非イオン打ち込み領域であるnウェ
ル形成領域はクロムで全面被覆形成された非透過領域1
6aとされている。
【0072】そして、pウェル形成領域内のゲート電極
形成領域は、位相反転技術等で用いられる薄膜クロム
(Cr)、モリブデンシリコン(Mo−Si)等による
ハーフトーンのパターン16bとされている。
【0073】すなわち、レチクル16はnウェル形成領
域は遮光領域とされ、pウェル形成領域のゲート電極形
成領域は半透過領域とされ、その他のpウェル形成領域
は透過領域とされている。そして、このレチクル16を
用いてフォトリソグラフィーの露光を行う。
【0074】その後、現像を行うことにより、図6
(c)に示すように、nウェル形成領域上にイオン注入
時の阻止膜として厚膜レジストパターン7aを形成し、
pウェル形成領域内のゲート電極形成領域に薄膜レジス
トパターン7bを形成し、薄膜レジストパターン7bの
両側に隣接して開口部を形成することができる。
【0075】ここで、第1の実施形態と同様に、ゲート
電極形成領域のレジストパターン7bの幅寸法は、露光
時のアライメントズレ、熱処理によるウェル拡散時の横
方向拡散を考慮に入れると下記寸法Aに設定するのが望
ましい。 B≦A≦C ここで、 A:ゲート領域部のレジストパターン寸法 B:設計上ゲート電極寸法 C:ゲート電極形成のフォトリソグラフィー工程に生じ
るアライメントズレ(3σ値) である。
【0076】次に、図6(d)に示すように、pウェル
を形成するためのイオン注入を行う。この際、ゲート電
極形成領域の薄膜レジストパターン7bを透過する加速
エネルギーに設定してイオン注入を行う。具体的には、
厚膜レジストパターン7aが膜厚0.8μm程度、薄膜
レジストパターン7bが膜厚0.4μm程度に形成され
ている場合に、不純物としてホウ素(B)を用い、加速
エネルギー150KeV程度、ドーズ量9.0×1011
/cm2 程度の条件にてイオン注入を行う。
【0077】この条件でイオン注入を行った場合、シリ
コン半導体基板1に対してRp=4205Å程度の深さ
で不純物が打ち込まれ、△Rp=834Å程度のバラツ
キの範囲で分布することになる。
【0078】レジスト膜に対してはシリコン半導体基板
1の場合とほとんど同等である。一方、シリコン酸化膜
に対してはRp=4434Å程度の深さで打込まれ、△
Rp=851Å程度のバラツキの範囲で分布する。
【0079】従って、結果的には厚膜レジストパターン
7aが被覆された箇所にはホウ素は打ち込まれず、薄膜
レジストパターン7bが形成されたゲート形成領域部に
は若干の打ち込みが成される。そして、レジストパター
ン7a,7bに被覆されていない領域には通常通りイオ
ン注入が施されることとなる。従って、図6(d)に示
すようにゲート形成領域部には浅いイオン注入層17a
が形成され、ゲート形成領域の両側、すなわち後にソー
ス/ドレイン拡散層が形成される領域部には深いイオン
注入層17bが形成されることになる。
【0080】次に、図7(a)に示すように、レジスト
パターン7a,7bを除去した後、nウェル形成領域に
nウェル形成するためのレジストパターン8a,8b
を、レジストパターン7a,7bの形成と同様の方法を
用いて形成する。すなわち、nウェル形成領域以外はク
ロムで全面被覆され、nウェル形成領域のゲート電極形
成領域はハーフトーンのパターンが形成され、nウェル
形成領域のゲート電極形成領域以外の領域は透過部とさ
れたレチクルを用いてフォトリソグラフィーの露光を行
う。
【0081】これにより、pウェル形成領域におけるイ
オン注入層17a,17bを厚膜レジストパターン8a
で覆い、nウェル形成領域におけるゲート形成領域を薄
膜レジストパターン8bで覆うようにレジストパターン
を形成する。
【0082】次に、レジストパターン8a,8bをマス
クとしてnウェルを形成するためのイオン注入を行う。
ここでは、前述したホウ素(B)とは逆導電型の不純物
である燐(P)をイオン注入する。この際、ゲート電極
形成領域の薄膜レジストパターン8bを透過する加速エ
ネルギーに設定してイオン注入を行う。具体的には、厚
膜レジストパターン8aが膜厚0.4μm程度、薄膜レ
ジストパターン8bが膜厚0.2μm程度に形成されて
いる場合に、不純物として燐(P)を用い、加速エネル
ギー150KeV程度、ドーズ量1.5×1013/cm
2 程度の条件にてイオン注入を行う。
【0083】この条件でイオン注入を行った場合、シリ
コン半導体基板1に対してRp=1888Å程度の深さ
で不純物が打ち込まれ、△Rp=628Å程度のバラツ
キの範囲で分布することになる。
【0084】レジスト膜に対してはシリコン半導体基板
1の場合とほとんど同等である。一方、シリコン酸化膜
に対してはRp=1537Å程度の深さで打込まれ、△
Rp=461Å程度のバラツキの範囲で分布する。
【0085】従って、結果的には厚膜レジストパターン
8aが被覆された箇所には燐(P)は打ち込まれず、薄
膜レジストパターン8bが形成されたゲート形成領域部
には若干の打ち込みが成される。そして、レジストパタ
ーン8a,8bに被覆されていない領域には通常通りイ
オン注入が施されることとなる。従って、図7(a)に
示すようにゲート形成領域部には浅いイオン注入層18
aが形成され、ゲート形成領域の両側、すなわち後にソ
ース/ドレイン拡散層が形成される領域部には深いイオ
ン注入層18bが形成されることになる。
【0086】次に、図7(b)に示すように、イオン注
入層17a,17b,18a,18bを拡散させるため
に、温度1150℃程度、N2 雰囲気にて6時間程度の
熱処理を施す。これにより、pウェル9、nウェル10
からなるツインウェル構造を完成させる。そして、上述
した製造工程により、これらのpウェル9、nウェル1
0のゲート電極形成領域にのみ選択的に浅いウエル層と
された構造を形成することが可能となる。
【0087】次に、図7(c)に示すように、pウェル
9、nウェル10の表面にゲート酸化膜を形成した後、
CVD法により不純物がドープされた多結晶シリコン膜
を形成し、ゲート電極形状にパターニングする。その
後、ゲートの両側における各々のウェル表面領域にソー
ス/ドレイン拡散層となる一対の不純物拡散層13,1
4を形成する。これにより、pウェル9に形成されたn
MOSトランジスタ、nウェル10に形成されたpMO
Sトランジスタを完成させる。
【0088】以上説明したように、第2の実施形態にお
いては、非透過領域16a、位相反転技術等で用いられ
る薄膜クロム(Cr)、モリブデンシリコン(Mo−S
i)等によるハーフトーンのパターン16b及び透過領
域16cを有するレチクルを用いてフォトリソグラフィ
ーを行う。
【0089】この際、ハーフトーンのパターン16bに
おいてはレジストの感光量を低減させることができる。
従って、完全に遮光が成される非透過領域16aに形成
されるレジストパターンの膜厚よりも薄い膜厚のレジス
トパターンを形成することが可能である。
【0090】これにより、ウェル形成の際のイオン注入
のマスクとなるレジストパターンとして、厚膜レジスト
パターン7a(8a)と薄膜レジストパターン7b(8
b)を同時に形成することができる。そして、厚膜レジ
ストパターン7a(8a)を透過させずに、薄膜レジス
トパターン7b(8b)を透過させるように不純物のイ
オン注入を行うことにより、薄膜レジストパターン7b
(8b)の下層が浅く形成されたウェル構造を形成する
ことができる。
【0091】
【発明の効果】本発明によれば、ツインウェル構造を有
する半導体装置において、各々のウェルをゲート電極を
形成する領域が周辺よりも浅く形成された構造とするこ
とができる。従って、ゲート空乏容量を減少させ、サブ
スレッシュホールド特性が改善され、ジャンクションリ
ーク電流を減少させることが可能である。これにより、
低消費電力、且つ高速化を達成した半導体装置の製造方
法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図2】図1に続いて、本発明の第1の実施形態に係る
半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図であ
る。
【図3】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置のレ
ジストパターンの形成方法を説明する図である。
【図4】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置のレ
ジストパターンの形成方法を説明する図である。
【図5】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置のレ
ジストパターンの露光量と残膜厚の関係を示す特性図で
ある。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図7】図6に続いて、本発明の第2の実施形態に係る
半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図であ
る。
【図8】従来の半導体装置の一例を示す概略断面図であ
る。
【図9】従来の半導体装置の他の例を示す概略断面図で
ある。
【図10】従来の半導体装置における問題点を示す概略
断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン半導体基板 2,5 シリコン酸化膜 3 シリコン窒化膜 6,16 レチクル 6a,16a 非透過領域 6b 半透過領域 6c,16c 透過領域 7a,8a 厚膜レジストパターン 7b,8b 薄膜レジストパターン 9 pウェル 10 nウェル 13,14 不純物拡散層 16b ハーフトーンのパターン 17a,18a 浅いイオン注入層 17b,18b 深いイオン注入層 19,20 素子活性領域

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上にウェル構造を有する半導
    体装置の製造方法であって、 薄膜領域と厚膜領域を有し、前記薄膜領域に隣接して開
    口部が形成された第1のレジストパターンを前記半導体
    基板上に形成する第1の工程と、 前記第1のレジストパターンをマスクとして前記薄膜領
    域を透過し前記厚膜領域を透過しないように第1の不純
    物のイオン注入を行い、前記半導体基板に前記薄膜領域
    の下層が前記開口部の下層よりも浅くなるように第1の
    イオン注入層を形成する第2の工程とを有することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第1のイオン注入層がp型のイオン
    注入層又はn型のイオン注入層であって、 前記第2の工程後、前記第1のレジストパターンを除去
    する第3の工程と、 薄膜領域と厚膜領域を有し前記薄膜領域に隣接して開口
    部が形成された第2のレジストパターンを形成し、前記
    厚膜領域により前記第1のイオン注入層を覆う第4の工
    程と、 前記第2のレジストパターンをマスクとして前記薄膜領
    域を透過し前記厚膜領域を透過しないように前記第1の
    不純物と逆導電型の第2の不純物のイオン注入を行い、
    前記半導体基板に前記薄膜領域の下層が前記開口部の下
    層よりも浅くなるように第2のイオン注入層を形成する
    第5の工程と、 前記半導体基板に熱処理を施して、前記第1及び第2の
    イオン注入層を拡散させて第1及び第2のウェルを形成
    する第6の工程とを更に有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。
  3. 【請求項3】 前記第1の工程において、露光装置の有
    する最小分解能以下の幅で透過部と遮光部が交互に構成
    された領域を有するレチクルを用いてフォトリソグラフ
    ィーを施し、前記領域を透過した光線により前記薄膜領
    域を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の
    半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第4の工程において、露光装置の有
    する最小分解能以下の幅で透過部と遮光部が交互に構成
    された領域を有するレチクルを用いてフォトリソグラフ
    ィーを施し、前記領域を透過した光線により前記薄膜領
    域を形成することを特徴とする請求項2又は3に記載の
    半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記第1の工程において、薄膜クロムあ
    るいはモリブデンシリコンによるハーフトーンのパター
    ンから成る領域を有するレチクルを用いてフォトリソグ
    ラフィーを施し、前記領域を透過した光線により前記薄
    膜領域を形成することを特徴とする請求項1又は2に記
    載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記第4の工程において、薄膜クロムあ
    るいはモリブデンシリコンによるハーフトーンのパター
    ンから成る領域を有するレチクルを用いてフォトリソグ
    ラフィーを施し、前記領域を透過した光線により前記薄
    膜領域を形成することを特徴とする請求項2又は5に記
    載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003152095A (ja) * 2001-11-19 2003-05-23 Fuji Electric Co Ltd 高耐圧icおよびその製造方法
JP2009027060A (ja) * 2007-07-23 2009-02-05 Nec Electronics Corp 半導体装置の製造方法
JP2009027062A (ja) * 2007-07-23 2009-02-05 Nec Electronics Corp 半導体装置の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003152095A (ja) * 2001-11-19 2003-05-23 Fuji Electric Co Ltd 高耐圧icおよびその製造方法
JP2009027060A (ja) * 2007-07-23 2009-02-05 Nec Electronics Corp 半導体装置の製造方法
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