JP4121201B2 - Triple well manufacturing method of semiconductor memory device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体メモリ装置の製造方法に係り、特に半導体メモリ装置のトリプルウェルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常、CMOS DRAM装置はラッチアップ免疫性、セル隔離並びに動作速度を改善するために、基板にバックバイアス電圧(back bias voltage:以下VBB)を印加する。しかし、サブミクロン装置のような高集積半導体メモリ装置において、前記バックバイアス電圧はNチャンネルトランジスタで短チャンネル効果を増やすという短所がある。このような問題点を解決するために、メモリセルアレイ領域にはバックバイアス電圧VBBを印加して周辺回路領域中Nチャンネルトランジスタが形成される領域には接地電圧VSSを印加してメモリ装置の特性を向上させることができるトリプルウェル(triple well)構造が提案された。
【0003】
このようなトリプルウェル構造を採用する半導体メモリ装置が図1に示されている。図1を参照すれば、P型基板100上に各々ソース並びにドレーン領域になるN型不純物領域112、122並びにゲート酸化膜114、124を介在して形成されたゲート116、126で構成されるNチャンネルトランジスタが形成されるP型第1ウェル110並びにP型第2ウェル120が形成されている。また周辺回路領域には、ソース並びにドレーン領域になるP型不純物領域132、ゲート酸化膜134並びにゲート136で構成されるPチャンネルトランジスタが形成されるN型第1ウェル130が形成されている。
【0004】
また、P型第1ウェル110とP型第2ウェル120は、P型第2ウェル120を包んでいるN型第2ウェル140により分離されている。N型第2ウェル140は、基板の表面から第1深さになる領域まで垂直に延設される側壁領域142と、側壁領域142の下端部と連結され、基板から第2深さになる領域に水平に形成されたベース領域144とで構成されている。
【0005】
したがって、P型第2ウェル120内に形成されたP型不純物領域128にはバックバイアス電圧VBBが印加され、P型第1ウェル110内に形成されたP型不純物領域118には接地電圧VSSが印加される。そして、N型第1ウェル130内に形成されたN型不純物領域138には電源電圧VCCが印加される。
【0006】
ところが図1に示されたように、P型第1ウェル110、P型第2ウェル120、N型第1ウェル130、N型第2ウェル140のベース領域144並びに側壁領域142で構成されたトリプルウェル構造を製造するためには最小4回以上の写真蝕刻工程が要求されて工程が非常に複雑になるという短所がある。
【0007】
そして、トリプルウェル構造では、ベース領域144と側壁領域142でなされたN型第2ウェル140がP型第2ウェル120を完全に包んでP型第1ウェル110と電気的に完全に分離させることが重要である。ところが、ベース領域144を形成するための写真蝕刻工程時ミスアラインが発生して点線で表示されたようなN型第2ウェルのベース144′が形成される場合、ベース144′と側壁領域142が十分にオーバーラップ出来なくP型第1ウェル110とP型第2ウェル120が短絡されるという問題点が発生する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が果たそうとする技術的課題は単純化された工程で電気的特性が向上されたトリプルウェルを製造できるトリプルウェルの製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題を達成するための本発明の製造方法によって形成されるトリプルウェルは、第1導電型の半導体基板内に形成された第1導電型の第1ウェル、第1導電型の第2ウェル、第2導電型の第1ウェル並びに前記第1導電型の第1ウェルと前記第1導電型の第2ウェルを分離させるために前記第1導電型の第2ウェルを包む第2導電型の第2ウェルで構成される。そして、前記第2導電型の第2ウェルは、基板の表面から基板内に第1深さになる領域まで延設された側壁領域と、前記側壁領域の下端部と連結されて基板から第2深さになる領域に水平に形成されたベース領域とから構成される。
【0010】
前記トリプルウェルを製造するための本発明の一態様によれば、前記第2導電型の第2ウェルのベース領域と前記第1導電型の第2ウェルは、一つのマスクパターンをイオン注入マスクとして使用して形成する。そして、前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を形成する時、前記マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第2導電型の不純物が前記半導体基板に垂直な方向と入射角θをなしながら傾斜するように前記基板の表面に入射されるように前記第2導電型の不純物を注入して前記マスクパターンにより露出された領域より広い領域に前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を形成する。
【0011】
前記入射角θは5゜乃至30゜であることが望ましい。また、前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を限定するマスクパターンは、前記第2導電型の第2ウェルの側壁領域の内側壁により限定される半導体基板領域を露出させるように形成されることが望ましい。
【0012】
前記トリプルウェルを製造するための本発明の他の態様によれば、前記側壁領域を形成するためのイオン注入エネルギーと前記ベース領域を形成するためのイオン注入エネルギーを同一または類似にして前記側壁領域と前記ベース領域を形成することによって、前記側壁領域と前記ベース領域がオーバーラップされて前記第1導電型の第1ウェルと前記第1導電型の第2ウェルを完全に分離させるようにし、前記ベース領域と前記第1導電型の第2ウェルは同一マスクパターンをイオン注入マスクとして使用して形成する。
【0013】
前記第2導電型の第2ウェルの側壁領域とベース領域を形成する段階は、先に、前記第1導電型の半導体基板を提供した後、前記第1導電型の半導体基板上に前記第2導電型の第2ウェルの側壁領域を限定する第1マスクパターンを形成する。次に、前記第1マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第2導電型の不純物を第1エネルギーで注入する。続いて、前記第1マスクパターンを取り除いた後、前記半導体基板上に前記ベース領域を限定する第2マスクパターンを形成する。最後に前記第2マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し前記第2導電型の不純物を前記第1エネルギーと同一または類似な第2エネルギーで注入して前記第1深さと同一または類似な第2深さに該当する領域に前記ベース領域を形成する。
【0014】
望ましくは、前記第1マスクパターンを取り除く段階前に前記第1マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第2導電型の不純物を前記第1エネルギーより大きいエネルギーで注入する段階をさらに実施する。
【0015】
前記トリプルウェルを製造するための本発明のまた他の態様によれば、先に、前記第1導電型の半導体基板を提供した後、前記第1導電型の半導体基板上に前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を限定するマスクパターンを形成する。次に、前記マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第2導電型の不純物を注入して前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を形成する。続いて、前記マスクパターンの側壁にスペーサを形成した後、前記マスクパターン並びにスペーサをイオン注入マスクとして使用し第1導電型の不純物を注入して前記第1導電型の第2ウェルを形成する。
【0016】
前記マスクパターンは、前記第1導電型の第2ウェルの側壁に形成される前記第2導電型の第2ウェルの側壁領域を一部または全部露出させ、前記スペーサは、前記露出された第2ウェルの側壁領域をおおうことが望ましい。
【0017】
前記トリプルウェルを製造するための本発明のまた他の態様によれば、先に、前記第1導電型の半導体基板を提供した後、前記第1導電型の半導体基板上に前記第1導電型の第2ウェルを限定する第1マスクパターンを形成する。次に、前記第1マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第1導電型の不純物を注入して前記第1導電型の第2ウェルを形成する。続いて、前記第1マスクパターンを縮少させて前記第1マスクパターンにより露出された領域より広い領域を露出させる第2マスクパターンで形成する。最後に、前記第2マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第2導電型の不純物を注入して前記第1導電型の第2ウェルの下に前記第1導電型の第2ウェルより大きい幅を有する前記第2導電型の第2ウェルを形成する。
【0018】
前記第2マスクパターンは、前記第1導電型の第2ウェルの側壁に形成される前記第2導電型の第2ウェルの側壁領域を一部または全部を露出させるように形成されることが望ましい。
本発明によれば、簡単な工程で完全な構造のトリプルウェルを形成することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下添付した図面を参照して本発明の望ましい実施の形態を説明することによって本発明を詳細に説明する。しかし、本発明は以下で開示される実施の形態の一例に限らず相異なる多様な形態で具現されることであり、単に本実施の形態の一例は本発明の開示が完全なるようにし、通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されることである。添付された図面で多様な膜と領域の厚さは明瞭性のために強調された。そして、図面に表示された導電型は例示のためのことであって基板の導電型がP型の場合を基準として示したことである。しかし、基板の導電型がN型の場合にも同じく適用でき、この場合ウェルの導電型も示された導電型と反対導電型を有するようになる。図面で同一参照符号は同一部材を示す。
【0020】
<実施例1>
図2を参照すれば、第1導電型、例えばP型の半導体基板200上にパッド酸化膜205を通常の方法で形成した後、第1導電型の第1ウェル、例えばP型第1ウェル210を限定する第1マスクパターン210Mを形成する。次に、第1マスクパターン210Mをイオン注入マスクとして使用し、P型不純物イオン209を注入することによってP型第1ウェル210を形成する。続いて、第1マスクパターン210Mを通常の方法で取り除く。
【0021】
図3を参照すれば、P型第1ウェル210が形成された半導体基板200の全面に第2導電型の第1ウェル、すなわち、N型第1ウェル並びに第2導電型の第2ウェル、すなわち、N型第2ウェルの側壁領域を限定する第2マスクパターン342Mを形成する。次に、第2マスクパターン342Mをイオン注入マスクとして使用しN型不純物イオン341を注入して、周辺回路領域にはN型第1ウェル330を、メモリセルアレイ領域にはN型第2ウェルの側壁領域342を、形成する。続いて、第2マスクパターン342Mを通常の方法で取り除く。
【0022】
図4を参照すれば、N型第2ウェルのベース領域を限定する第3マスクパターン444Mを基板200の全面に形成する。第3マスクパターン444MはN型第2ウェルの側壁領域342の内側壁により限定される半導体基板領域を露出させるように形成することが望ましい。
【0023】
次に、第3マスクパターン444Mをイオン注入マスクとして使用し、N型不純物イオン443を傾斜するように注入してN型第2ウェルのベース領域444を形成して側壁領域342とベース領域444で構成されたN型第2ウェル440を完成する。
【0024】
N型不純物イオン443を傾斜するように注入する方式としては、半導体基板200をイオン注入装置(図示せず)内にローディングする時不純物イオンの入射方向と基板200に垂直な方向が入射角θをなして傾斜するようにローディングする方式を使用する。したがって、不純物イオンが基板200に垂直な方向と入射角θをなしながら傾斜するように基板200表面に入射される。
【0025】
この時、入射角θは5゜乃至30゜になるようにすることが望ましい。入射角はベース領域444と側壁領域342がオーバーラップされる幅W1と不純物イオンの入射範囲値(Projected Range:基板の表面から不純物濃度最高地点までの距離、以下Rp)により決定される。
【0026】
すなわち、入射角(傾斜角)θは下記式1により計算できる。
sinθ=W1Rp … 式1
前記式中θは傾斜角であり、W1はベース領域444と側壁領域342がオーバーラップされる幅であり、Rpは不純物イオンの入射範囲値である。
【0027】
本発明によって製造されるトリプルウェルの適正Rpは、1乃至1.8μmであり、適正オーバーラップ幅W1が0.2乃至0.8μmである。したがって、これを前記式1に代入して計算すればθが5゜乃至30゜がなるようして不純物を注入することが望ましいということがわかる。
【0028】
前述したように、本実施例ではN型の不純物443を傾斜するようにイオン注入するためにN型第2ウェルのベース領域444が第3マスクパターン444Mにより露出される領域より両側面にさらに拡張されて形成されることができる。したがって、N型第2ウェルのベース領域444がN型第2ウェルの側壁領域342とオーバーラップされる幅W1を増大させ、P型第1ウェル210と後続工程で形成されるP型第2ウェル(図5の520参考)を電気的に完全に分離させてこの二つのウェルが短絡されることを防止し、二つのウェル210、520に相異なる電圧を印加することが可能なようにする。
【0029】
図5を参照すれば、N型第2ウェルのベース領域444を限定する第3マスクパターン444Mをそのままイオン注入マスクとして使用し、P型の不純物イオン519を注入してP型第2ウェル520を形成する。
【0030】
前述したように本実施例によってトリプルウェル構造を形成すれば、N型第2ウェルのベース領域444と側壁領域342がオーバーラップされる幅W1を最大化できる。したがって、P型第1ウェル210とP型第2ウェル520が短絡されることを防止して電気的に完全に分離させることができる。また、N型第2ウェルのベース領域444とP型第2ウェル520を一つのマスクパターン444Mを使用して形成することができる。
【0031】
すなわち、工程が複雑で生産コストに多くの影響を及ぼすマスクパターン形成工程、例えばフォトレジストパターン形成工程を減少させることができるので、工程が単純化されて生産コストを節減できる長所がある。
【0032】
本実施例ではP型第1ウェル210、N型第1ウェル230並びにN型第2ウェルの側壁領域342を予め形成した後にN型第2ウェルのベース領域444とP型第2ウェル520を形成したが、その製造順序を変えて形成することができることはもちろんである。すなわち、N型第2ウェルのベース領域444とP型第2ウェル520を形成した後、P型第1ウェル210、N型第1ウェル230並びにN型第1ウェルの側壁領域342を形成することもできる。そして、P型第2ウェル520を先に形成してN型第2ウェルのベース領域444を形成することもできる。
【0033】
<実施例2>
図6を参照すれば、P型第1ウェル610が形成されている半導体基板600のパッド酸化膜605上にN型第1ウェル並びにN型第2ウェルの側壁領域を限定する第1マスクパターン642Mを形成する。第1マスクパターン642Mをイオン注入マスクとして使用し、N型不純物イオン641を0.2乃至1.0MeVで注入して深さがD1のN型第1ウェル630′並びにN型第2ウェルの側壁領域642′を形成する。
【0034】
次に、図7に示されたように、第1マスクパターン642Mをそのままイオン注入マスクとして使用しイオン注入エネルギーを1.0乃至1.8MeVに変えてN型不純物イオン741を注入して深さがD2のN型第1ウェル730′並びにN型第2ウェルの側壁領域742′を形成する。したがって、深さがD1のN型第1ウェル630′と深さがD2のN型第1ウェル730′で構成されたN型第1ウェル730と深さがD1のN型第2ウェルの側壁領域642′並びに深さがD2のN型第2ウェルの側壁領域742′で構成されたN型第2ウェルの側壁領域742を完成する。続いて第1マスクパターン642Mを通常の方法で取り除く。
【0035】
図8を参照すれば、N型第2ウェルのベース領域を限定する第2マスクパターン844Mをパッド酸化膜605上に形成する。次に、第2マスクパターン844Mをイオン注入マスクとして使用し、N型の不純物843を1.0乃至1.8MeVのイオン注入エネルギーで注入してN型第2ウェルのベース領域844を形成する。
【0036】
したがって、N型第2ウェルの側壁領域742の最大Rpとベース領域844の最大Rp値が同一になるので、図8に示されているように側壁領域742とベース領域844が十分にオーバーラップされて完全なN型第2ウェル840を完成できる。
【0037】
図9を参照すれば、第2マスクパターン844Mをそのままイオン注入マスクとして使用し、P型不純物イオン919を100乃至500MeVで注入してP型第2ウェル920を形成する。
【0038】
第2実施例では、N型第2ウェルの側壁領域742を2回のイオン注入工程を経て形成する。特に、N型第2ウェルのベース領域844を形成するための不純物のイオン注入エネルギーとN型第2ウェルの側壁領域742を最大深さD2に形成するためのイオン注入エネルギーを同一または類似にすることによりベース領域844と側壁領域742が垂直方向に十分にオーバーラップされて完全なN型第2ウェル840を形成することができるようにする。
【0039】
また、N型第2ウェルのベース領域844とP型第2ウェル920を一つのマスクパターン844Mで限定するために工程が単純化されるという長所がある。
本実施例でN型第2ウェルの側壁領域742を形成するために相互異なるイオン注入エネルギーで2回のイオン注入工程を実施する理由は次の通りである。
【0040】
N型第2ウェルのベース領域844が形成される深さであるD2が大きい場合、すなわち、ベース領域844を形成するためのイオン注入エネルギーが大きい場合、ベース領域844を形成するためのイオン注入エネルギーと同一または類似なエネルギーで1回のみイオン注入して側壁領域742を形成すれば、側壁領域が基板の表面からD2深さまで連続的に連結されなく基板の表面から分離されて深さがD2になる領域付近にのみ形成される場合を防止するためである。
【0041】
したがって、側壁領域742とベース領域844を垂直方向に十分にオーバーラップさせて第1導電型の第1ウェル610と第2ウェル920を完全に分離させることができ、1回のイオン注入工程で側壁領域742を基板の表面からベース領域844が形成される深さ(例:D2)まで延設させることさえできるならば、ベース領域844を形成するためのイオン注入エネルギーと同一または類似なイオン注入エネルギーで1回のイオン注入工程を実施して側壁領域742を形成することがさらに望ましい。
また、必要に応じてはイオン注入工程の回数を2回以上に増やすことができることはもちろんである。
【0042】
<実施例3>
図10を参照すれば、第2実施例の図6乃至図7に示されているような同一な工程を経て、P型第1ウェル610、N型第1ウェル730並びにN型第2ウェルの側壁領域742を形成する。次に、N型第2ウェルのベース領域を限定するマスクパターン1044Mをパッド酸化膜605上に形成する。続いて、マスクパターン1044Mをイオン注入マスクとして使用し、N型不純物イオン1043が基板700に対してθの角度をなしながら入射されるように注入する。その結果、側壁領域742と垂直方向でオーバーラップされるのみならず水平方向にもオーバーラップされるベース領域1044を形成してN型第2ウェル1040を完成する。
【0043】
図11を参照すれば、N型第2ウェルのベース領域1044を限定するマスクパターン1044Mをそのまま使用してP型不純物イオン1119を注入してP型第2ウェル1120を形成する。
【0044】
本実施例によれば、N型第2ウェルの側壁領域742は相互異なるイオン注入エネルギーで2回以上イオン注入して形成し、ベース領域1044は不純物イオンを傾斜するように注入して形成するために、側壁領域742とベース領域1044が垂直方向並びに水平方向に広い領域に渡ってオーバーラップされるのでP型第1ウェル610とP型第2ウェル1120を電気的に完全に隔離させることができる。
【0045】
また、第1実施例並びに第2実施例と同じく、一つのマスクパターン1044MでN型第2ウェルのベース領域1044とP型第2ウェル1120を同時に形成するために製造工程が簡単になり生産コストを節減できることはもちろんである。
【0046】
<実施例4>
図12を参照すれば、パッド酸化膜1205、P型第1ウェル1210、N型第1ウェル1230並びにN型第2ウェルの側壁領域1242が形成された半導体基板1200上にN型第2ウェルのベース領域を限定するマスクパターン1244M、例えばフォトレジストパターンを形成する。次に、マスクパターン1244Mをイオン注入マスクとして使用し、N型不純物イオン1243を注入してN型第2ウェルのベース領域1244を形成する。
【0047】
この時、マスクパターン1244Mは半導体基板1200内に所定深さで形成された側壁領域1242の一部または全部を露出させるように形成されてベース領域1244が側壁領域1242と十分にオーバーラップされるようにする。その結果側壁領域1242とベース領域1244で構成されたN型第2ウェル1240を完成する。
【0048】
次に、前記マスクパターン1244Mをフォトレジストパターンで形成した場合にはフォトレジストパターン1244Mと半導体基板1200間の接着力を良くするためにベーク(bake)工程を実施する。フォトレジストパターン1244Mのベーク工程は概略180乃至230℃程度で進めることが望ましく、約200℃で進めることが望ましい。あまり高い温度でベーク工程を進めると、フォトレジストパターン1244Mが変形される場合もあるからである。
続いて、マスクパターン1244Mが形成されている半導体基板1200の全面にスペーサ形成用絶縁膜(図示せず)を形成する。
【0049】
絶縁膜としては酸化膜を使用することが望ましい。そして、マスクパターン1244Mをフォトレジストパターンに形成する場合、酸化膜を高温で形成すればフォトレジストパターンが縮まるパッドリング(puddling)が発生する。したがって、酸化膜は低温で形成することが望ましい。したがって、低温で酸化膜を形成することができるプラズマ化学気相蒸着法を使用して形成することが望ましく、蒸着温度は180乃至250℃に設定することが望ましい。
【0050】
続けて、絶縁膜が形成された半導体基板の全面に対して異方性蝕刻を進めることによって、図13に示されているように、マスクパターン1244Mの側壁に一定幅W2を有するスペーサ1320Sを形成する。
【0051】
この時、酸化膜スペーサ1320Sの幅W2はマスクパターン1244Mの厚さ並びにマスクパターン1244Mが露出させている半導体基板1200の露出幅dに依存する。例えばマスクパターン1244Mの厚さが4500Åであり、マスクパターン1244Mにより露出された半導体基板の距離が数百μmである時マスクパターン1244M上に形成される酸化膜の厚さは1000乃至4000Å程度で形成することが望ましい。1000乃至4000Å厚さで形成された酸化膜を異方性蝕刻すれば、マスクパターン1244Mの側壁に幅W2が1000乃至4000Åの酸化膜スペーサ1320Sを形成できるようになる。
【0052】
この時形成される酸化膜スペーサ1320Sの幅W2がマスクパターン1244Mにより露出されたN型第2ウェルの側壁領域1242をすべて遮って側壁領域1242内の半導体基板1200領域のみ露出させることができる大きさで形成されるべきことはもちろんである。
【0053】
引続きマスクパターン1244Mとスペーサ1320Sをイオン注入マスクとして使用しP型不純物イオン1319を注入してP型第2ウェル1320を形成する。
【0054】
本実施例によれば、酸化膜スペーサ1320Sの幅W2によってN型ウェルの側壁領域1242とベース領域1244がオーバーラップされる幅W1を自動的に決定できる。
【0055】
再び言えば、酸化膜スペーサ1320Sを形成できる幅W2ほどのN型第2ウェルの側壁領域1242を露出させるマスクパターン1244Mを形成した後、N型不純物を注入してN型第2ウェルの側壁領域1242と一定幅W1ぐらいオーバーラップされるN型第2ウェルのベース領域1244を形成することができる。
【0056】
また、酸化膜スペーサ1320Sを自己整列方式で形成することによってP型第2ウェル1320をN型第2ウェル1240内にのみ形成することができる。したがって、P型第1ウェル1210とP型第2ウェル1320間の短絡を効果的に防止できる。
【0057】
また、前述した第1実施例乃至第3実施例と同じく一つのマスクパターン1244MのみでN型第2ウェルのベース領域1244とP型第2ウェル1320を同時に形成することができるために製造工程が簡単になり生産コストを節減できる。
【0058】
<第5実施例>
図14を参照すれば、パッド酸化膜1405が全面に形成され、P型第1ウェル1410並びにN型第1ウェル1430並びにN型第2ウェルの側壁領域1442が形成されている半導体基板1400上にP型第2ウェル1420が形成される領域を露出させる第1マスクパターン1420Mを形成する。望ましくは、第1マスクパターン1420MはN型第2ウェルの側壁領域1442をすべて遮るように形成する。
【0059】
続いて、前記第1マスクパターン1420Mをイオン注入マスクとして使用し、P型不純物イオン1419を注入してN型第2ウェルの側壁領域1424により限定された半導体基板1400内にP型第2ウェル1420を形成する。
【0060】
図15を参照すれば、P型第2ウェル1420を形成した後、前記第1マスクパターン1420Mを縮少させる工程を進める。第1マスクパターン1420Mをフォトレジストパターンで形成した場合、フォトレジストパターン1420Mに対して等方性蝕刻を実施してフォトレジストパターンの大きさを縮少させる。等方性蝕刻は通常のプラズマ蝕刻方式を使用して進めたり通常的なデスカム(descum)装備を用いて進める。
【0061】
すなわち、点線で示された元来の第1マスクパターン1420Mを縮少させて実線でなされた第2マスクパターン1544Mになるようにする。第2マスクパターン1544MはN型第2ウェルのベース領域を限定する。第2マスクパターン1544MはN型第2ウェルの側壁領域1442の一部または全部を露出させるように形成される。
【0062】
第1マスクパターン1420Mが第1フォトレジストパターンであり、これを縮少させて第2マスクパターン1544M、すなわち第2フォトレジストパターンを形成する場合には第2フォトレジストパターンの厚さが概略2500Å以上になるように工程条件を調節する。第2フォトレジストパターンがイオン注入マスクとしての役割を十分に遂行できるようにするためである。
【0063】
続いて、第2マスクパターン1544Mをイオン注入マスクとして使用し、N型不純物イオン1543を注入してN型第2ウェルのベース領域1544を形成する。図15に示されているように第1マスクパターン1420Mが縮少された幅W2が結局N型第2ウェルのベース領域1544とN型第2ウェルの側壁領域1542がオーバーラップされる幅W1を決定する。
【0064】
すなわち、本実施例は一つのマスクパターン1420Mを形成した後、これを用いてP型第2ウェル1420を形成した後、その大きさを縮少させてP型第2ウェル1420より広い幅を有するN型第2ウェルのベース領域1544を形成する。したがって、N型第2ウェルのベース領域1544とN型第2ウェルの側壁領域1542を十分にオーバーラップさせて形成してN型第2ウェル1540を完成する。したがって、P型第1ウェル1410とP型第2ウェル1420間に短絡が発生する問題点を単純化された工程で効果的に防止できる。
【0065】
【発明の効果】
本発明によれば、第1導電型の第2ウェルを取り囲んで第1導電型の第1ウェルと分離させて第1導電型の第1ウェルと第2ウェルに相異なる電圧が印加できるようにする第2導電型の第2ウェルのベース領域と第1導電型の第2ウェルを同一マスクを使用して形成する。また、第2導電型の第2ウェルのベース領域と側壁領域が完全に連結されるよう形成する。それゆえに、特性が向上されたトリプルウェル構造を単純化された工程で効果的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明で製造しようとするトリプルウェル構造を有する半導体メモリ装置の断面図である。
【図2】 本発明の第1実施例によってトリプルウェルを製造する方法を説明するための製造工程中間段階構造物の断面図を示す。
【図3】 本発明の第1実施例によってトリプルウェルを製造する方法を説明するための製造工程中間段階構造物の断面図を示す。
【図4】 本発明の第1実施例によってトリプルウェルを製造する方法を説明するための製造工程中間段階構造物の断面図を示す。
【図5】 本発明の第1実施例によってトリプルウェルを製造する方法を説明するための製造工程中間段階構造物の断面図を示す。
【図6】 本発明の第2実施例によってトリプルウェルを製造する方法を説明するための製造工程中間段階構造物の断面図を示す。
【図7】 本発明の第2実施例によってトリプルウェルを製造する方法を説明するための製造工程中間段階構造物の断面図を示す。
【図8】 本発明の第2実施例によってトリプルウェルを製造する方法を説明するための製造工程中間段階構造物の断面図を示す。
【図9】 本発明の第2実施例によってトリプルウェルを製造する方法を説明するための製造工程中間段階構造物の断面図を示す。
【図10】 本発明の第3実施例によってトリプルウェルを製造する方法を説明するための製造工程中間段階構造物の断面図を示す。
【図11】 本発明の第3実施例によってトリプルウェルを製造する方法を説明するための製造工程中間段階構造物の断面図を示す。
【図12】 本発明の第4実施例によってトリプルウェルを製造する方法を説明するための製造工程中間段階構造物の断面図を示す。
【図13】 本発明の第4実施例によってトリプルウェルを製造する方法を説明するための製造工程中間段階構造物の断面図を示す。
【図14】 本発明の第5実施例によってトリプルウェルを製造する方法を説明するための製造工程中間段階構造物の断面図を示す。
【図15】 本発明の第5実施例によってトリプルウェルを製造する方法を説明するための製造工程中間段階構造物の断面図を示す。
【符号の説明】
100 P型基板
110 P型第1ウェル
112、122、138 N型不純物領域
114、124 ゲート酸化膜
116、126、136 ゲート
118、128 P型不純物領域
120 P型第2ウェル
130 N型第1ウェル
132 P型不純物領域
134 ゲート酸化膜
140 N型第2ウェル
142 側壁領域
144 ベース領域
144′ ベース[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly to a method for manufacturing a triple well of a semiconductor memory device.
[0002]
[Prior art]
In general, a CMOS DRAM device applies a back bias voltage (hereinafter referred to as VBB) to a substrate in order to improve latch-up immunity, cell isolation, and operation speed. However, in a highly integrated semiconductor memory device such as a submicron device, the back bias voltage is an N channel transistor and has a disadvantage of increasing a short channel effect. In order to solve such a problem, the memory cell array region is applied with a back bias voltage VBB, and the region of the peripheral circuit region where the N-channel transistor is formed is applied with the ground voltage VSS to improve the characteristics of the memory device. A triple well structure has been proposed that can be improved.
[0003]
A semiconductor memory device employing such a triple well structure is shown in FIG. Referring to FIG. 1, an N formed of N-
[0004]
The P-type first
[0005]
Accordingly, the back bias voltage VBB is applied to the P-
[0006]
However, as shown in FIG. 1, the triple formed of the P-type first
[0007]
In the triple well structure, the N-type
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
A technical problem to be solved by the present invention is to provide a triple well manufacturing method capable of manufacturing a triple well with improved electrical characteristics by a simplified process.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The triple well formed by the manufacturing method of the present invention for achieving the above technical problem includes a first conductivity type first well and a first conductivity type second well formed in a first conductivity type semiconductor substrate. A second well of the first conductivity type and a second well of the first conductivity type in order to separate the first well of the first conductivity type and the second well of the first conductivity type in order to separate the first well of the first conductivity type and the second well of the first conductivity type; The second well. The second conductivity type second well is connected to a side wall region extending from the surface of the substrate to a region having a first depth in the substrate and a lower end portion of the side wall region to be second from the substrate. And a base region formed horizontally in a region to be deep.
[0010]
According to one aspect of the present invention for manufacturing the triple well, the base region of the second well of the second conductivity type and the second well of the first conductivity type are formed using one mask pattern as an ion implantation mask. Use to form. Then, when forming the base region of the second conductivity type second well, the mask pattern is used as an ion implantation mask while the second conductivity type impurity forms an incident angle θ with the direction perpendicular to the semiconductor substrate. Impurities of the second conductivity type are implanted so as to be incident on the surface of the substrate so as to be inclined, and a base region of the second conductivity type second well is formed in a region wider than the region exposed by the mask pattern. Form.
[0011]
The incident angle θ is preferably 5 ° to 30 °. The mask pattern for defining the base region of the second conductivity type second well is formed to expose a semiconductor substrate region defined by the inner side wall of the side wall region of the second conductivity type second well. It is desirable.
[0012]
According to another aspect of the present invention for manufacturing the triple well, the sidewall region is formed by making the ion implantation energy for forming the sidewall region the same as or similar to the ion implantation energy for forming the base region. Forming the base region, the sidewall region and the base region are overlapped to completely separate the first conductivity type first well and the first conductivity type second well, The base region and the second well of the first conductivity type are formed using the same mask pattern as an ion implantation mask.
[0013]
The step of forming the sidewall region and the base region of the second conductivity type second well includes providing the first conductivity type semiconductor substrate and then forming the second conductivity type on the first conductivity type semiconductor substrate. A first mask pattern is formed to limit the sidewall region of the conductive type second well. Next, using the first mask pattern as an ion implantation mask, a second conductivity type impurity is implanted with a first energy. Subsequently, after removing the first mask pattern, a second mask pattern for defining the base region is formed on the semiconductor substrate. Finally, using the second mask pattern as an ion implantation mask, the second conductivity type impurity is implanted with a second energy that is the same as or similar to the first energy, and a second depth that is the same as or similar to the first depth. The base region is formed in the corresponding region.
[0014]
Preferably, before the step of removing the first mask pattern, a step of implanting a second conductivity type impurity with an energy larger than the first energy is performed using the first mask pattern as an ion implantation mask.
[0015]
According to another aspect of the present invention for manufacturing the triple well, after providing the first conductive type semiconductor substrate, the second conductive type is formed on the first conductive type semiconductor substrate. A mask pattern for limiting the base region of the second well is formed. Next, using the mask pattern as an ion implantation mask, a second conductivity type impurity is implanted to form a base region of the second conductivity type second well. Subsequently, a spacer is formed on the sidewall of the mask pattern, and then the first conductivity type impurity is implanted using the mask pattern and the spacer as an ion implantation mask to form the first conductivity type second well.
[0016]
The mask pattern exposes part or all of the sidewall region of the second conductivity type second well formed on the sidewall of the first conductivity type second well, and the spacer is exposed to the exposed second well. It is desirable to cover the sidewall region of the well.
[0017]
According to another aspect of the present invention for manufacturing the triple well, after providing the first conductive type semiconductor substrate, the first conductive type is formed on the first conductive type semiconductor substrate. A first mask pattern for defining the second well is formed. Next, using the first mask pattern as an ion implantation mask, a first conductivity type impurity is implanted to form the first conductivity type second well. Subsequently, the first mask pattern is reduced to form a second mask pattern that exposes a wider area than the area exposed by the first mask pattern. Finally, a second conductivity type impurity is implanted using the second mask pattern as an ion implantation mask so that a width larger than the first conductivity type second well is formed under the first conductivity type second well. A second well of the second conductivity type is formed.
[0018]
The second mask pattern may be formed to expose a part or all of a sidewall region of the second conductivity type second well formed on a sidewall of the first conductivity type second well. .
According to the present invention, a triple well having a complete structure can be formed by a simple process.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the exemplary embodiment disclosed below, but may be embodied in various different forms. The exemplary embodiment is merely intended to complete the disclosure of the present invention, and It is provided to fully inform those who have knowledge of the scope of the invention. In the accompanying drawings, various film and region thicknesses have been emphasized for clarity. The conductivity types displayed in the drawings are for illustration purposes, and are based on the case where the conductivity type of the substrate is P-type. However, the present invention can also be applied to the case where the conductivity type of the substrate is N-type. In this case, the conductivity type of the well also has a conductivity type opposite to that shown. In the drawings, the same reference numerals denote the same members.
[0020]
<Example 1>
Referring to FIG. 2, after a
[0021]
Referring to FIG. 3, the second conductive type first well, that is, the N-type first well and the second conductive type second well, that is, the entire surface of the
[0022]
Referring to FIG. 4, a
[0023]
Next, using the
[0024]
As a method of implanting the N-
[0025]
At this time, it is desirable that the incident angle θ be 5 ° to 30 °. The incident angle is determined by a width W1 where the
[0026]
That is, the incident angle (tilt angle) θ can be calculated by the following
sin θ =
In the above equation, θ is an inclination angle, W1 is a width in which the
[0027]
The appropriate Rp of the triple well manufactured according to the present invention is 1 to 1.8 μm, and the appropriate overlap width W1 is 0.2 to 0.8 μm. Therefore, if this is substituted into
[0028]
As described above, in this embodiment, the N-
[0029]
Referring to FIG. 5, the
[0030]
As described above, when the triple well structure is formed according to the present embodiment, the width W1 in which the
[0031]
That is, the mask pattern forming process, which is complicated and has a great influence on the production cost, for example, the photoresist pattern forming process can be reduced, so that the process can be simplified and the production cost can be reduced.
[0032]
In this embodiment, the P-type first well 210, the N-type first well 230, and the N-type second
[0033]
<Example 2>
Referring to FIG. 6, a
[0034]
Next, as shown in FIG. 7, the
[0035]
Referring to FIG. 8, a
[0036]
Therefore, since the maximum Rp of the
[0037]
Referring to FIG. 9, the
[0038]
In the second embodiment, the
[0039]
In addition, since the N-type second
The reason why the ion implantation process is performed twice with different ion implantation energies in order to form the
[0040]
When D2, which is the depth at which the
[0041]
Accordingly, the first conductivity type first well 610 and the second well 920 can be completely separated by sufficiently overlapping the
Of course, the number of ion implantation steps can be increased to two or more as required.
[0042]
<Example 3>
Referring to FIG. 10, the P-type first well 610, the N-type first well 730, and the N-type second well are processed through the same process as shown in FIGS. 6 to 7 of the second embodiment.
[0043]
Referring to FIG. 11, a P-type
[0044]
According to this embodiment, the
[0045]
Further, as in the first and second embodiments, the N-type second
[0046]
<Example 4>
Referring to FIG. 12, an N-type second well is formed on a
[0047]
At this time, the
[0048]
Next, when the
Subsequently, a spacer formation insulating film (not shown) is formed on the entire surface of the
[0049]
It is desirable to use an oxide film as the insulating film. When the
[0050]
Subsequently, anisotropic etching is performed on the entire surface of the semiconductor substrate on which the insulating film is formed, thereby forming a
[0051]
At this time, the width W2 of the
[0052]
The width W2 of the
[0053]
Subsequently, a P-type
[0054]
According to the present embodiment, the width W1 in which the
[0055]
In other words, after forming a
[0056]
Further, the P-type second well 1320 can be formed only in the N-type second well 1240 by forming the
[0057]
In addition, since the
[0058]
<Fifth embodiment>
Referring to FIG. 14, a
[0059]
Subsequently, using the
[0060]
Referring to FIG. 15, after the P-type
[0061]
That is, the original
[0062]
When the
[0063]
Subsequently, using the
[0064]
That is, in this embodiment, after forming one
[0065]
【The invention's effect】
According to the present invention, different voltages can be applied to the first and second wells of the first conductivity type by surrounding the second well of the first conductivity type and separating from the first well of the first conductivity type. The base region of the second well of the second conductivity type and the second well of the first conductivity type are formed using the same mask. In addition, the base region and the sidewall region of the second conductivity type second well are formed to be completely connected. Therefore, a triple well structure with improved characteristics can be effectively formed by a simplified process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor memory device having a triple well structure to be manufactured according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a manufacturing process intermediate structure for explaining a method of manufacturing a triple well according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a manufacturing process intermediate stage structure for explaining a method of manufacturing a triple well according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an intermediate stage structure for explaining a method of manufacturing a triple well according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a manufacturing process intermediate structure for explaining a method of manufacturing a triple well according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows a cross-sectional view of an intermediate stage structure for explaining a method of manufacturing a triple well according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of an intermediate structure of a manufacturing process for explaining a method of manufacturing a triple well according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a manufacturing process intermediate structure for explaining a method of manufacturing a triple well according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a manufacturing process intermediate structure for explaining a method of manufacturing a triple well according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a manufacturing process intermediate stage structure for explaining a method of manufacturing a triple well according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 shows a cross-sectional view of an intermediate stage structure for explaining a method of manufacturing a triple well according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view of an intermediate stage structure for explaining a method of manufacturing a triple well according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a manufacturing process intermediate stage structure for explaining a method of manufacturing a triple well according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view of a manufacturing process intermediate structure for explaining a method of manufacturing a triple well according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 15 shows a cross-sectional view of an intermediate stage structure for explaining a method of manufacturing a triple well according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 P-type substrate
110 P-type first well
112, 122, 138 N-type impurity region
114, 124 Gate oxide film
116, 126, 136 gates
118, 128 P-type impurity region
120 P type second well
130 N-type first well
132 P-type impurity region
134 Gate oxide film
140 N-type second well
142 Side wall region
144 Base area
144 'base
Claims (13)
前記第1導電型の半導体基板を提供する段階と、
前記半導体基板上に前記第2導電型の第2ウェルの側壁領域と前記第2導電型の第1ウェルとを限定する第1マスクパターンを形成する段階と、
前記第1マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第2導電型の不純物を前記基板に注入して、前記第2導電型の第2ウェルの側壁領域と前記第2導電型の第1ウェルを形成する段階と、
前記半導体基板上に前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を限定する第2マスクパターンを形成する段階と、
前記第2マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第2導電型の不純物が前記半導体基板に垂直な方向と入射角θをなしながら傾斜させて前記基板の表面に入射させ、前記第2導電型の不純物を前記第2深さで、前記第2マスクパターンにより露出された領域より広い領域に注入し、前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を形成する段階と、
前記第2マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第1導電型の不純物を注入して前記第2マスクパターンにより露出された領域内に前記第1導電型の第2ウェルを形成する段階と、
を含むことを特徴とする半導体メモリ装置のトリプルウェルの製造方法。A first conductivity type first well, a first conductivity type second well, a second conductivity type first well, and the first conductivity type first well formed in the first conductivity type semiconductor substrate; In order to separate the second well of the first conductivity type, a second well of the second conductivity type surrounding the second well of the first conductivity type is formed, and the second well of the second conductivity type is a surface of the substrate To a region having a first depth in the substrate, and a base region connected to the lower end of the sidewall region and formed in a region having a second depth from the substrate. In a method for manufacturing a triple well of a semiconductor device,
Providing a semiconductor substrate of the first conductivity type;
Forming a first mask pattern defining a sidewall region of the second conductivity type second well and the second conductivity type first well on the semiconductor substrate;
Using the first mask pattern as an ion implantation mask, a second conductivity type impurity is implanted into the substrate to form a sidewall region of the second conductivity type second well and the second conductivity type first well. And the stage of
Forming a second mask pattern for defining a base region of the second conductivity type second well on the semiconductor substrate;
Using the second mask pattern as an ion implantation mask, a second conductivity type impurity is incident on the surface of the substrate at an angle of incidence θ with respect to a direction perpendicular to the semiconductor substrate. Implanting impurities into the region deeper than the region exposed by the second mask pattern at the second depth to form a base region of the second conductivity type second well;
Using the second mask pattern as an ion implantation mask and implanting a first conductivity type impurity to form a second well of the first conductivity type in a region exposed by the second mask pattern;
A method for manufacturing a triple well of a semiconductor memory device.
前記第1導電型の半導体基板を提供する段階と、
前記半導体基板上に前記第2導電型の第2ウェルの側壁領域と前記第2導電型の第1ウェルを限定する第1マスクパターンを形成する段階と、
前記第1マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第2導電型の不純物を前記基板に注入して、前記第2導電型の第2ウェルの側壁領域と前記第2導電型の第1ウェルを形成する段階と、
前記第1導電型の半導体基板上に前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を限定する第2マスクパターンを形成する段階と、
前記第2マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第2導電型の不純物が前記半導体基板に垂直な方向と入射角θをなしながら傾斜させて前記基板の表面に入射させ、前記第2導電型の不純物を前記第2深さで、前記第2マスクパターンにより露出された領域より広い領域に注入し、前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を形成する段階と、
前記第2マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第1導電型の不純物を注入して前記第2マスクパターンにより露出された領域内に前記第1導電型の第2ウェルを形成する段階と、を含み、
前記第1導電型の第2ウェルは半導体メモリ素子のメモリアレイ領域であり、前記第1導電型の第1ウェル及び前記第2導電型の第1ウェルは前記半導体素子の周辺回路領域に配置されたトランジスタのウェルであることを特徴とする半導体メモリ装置のトリプルウェルの製造方法。A first conductivity type first well, a first conductivity type second well, a second conductivity type first well, and the first conductivity type first well formed in the first conductivity type semiconductor substrate; In order to separate the second well of the first conductivity type, a second well of the second conductivity type surrounding the second well of the first conductivity type is formed, and the second well of the second conductivity type is a surface of the substrate To a region having a first depth in the substrate, and a base region connected to the lower end of the sidewall region and formed in a region having a second depth from the substrate. In a method for manufacturing a semiconductor device triple well,
Providing a semiconductor substrate of the first conductivity type;
Forming a first mask pattern defining a sidewall region of the second conductivity type second well and the second conductivity type first well on the semiconductor substrate;
Using the first mask pattern as an ion implantation mask, a second conductivity type impurity is implanted into the substrate to form a sidewall region of the second conductivity type second well and the second conductivity type first well. And the stage of
Forming a second mask pattern for defining a base region of the second conductivity type second well on the first conductivity type semiconductor substrate;
The second with impurity of the second conductivity type using the mask pattern as an ion implantation mask is tilted with no angle of incidence θ and the direction perpendicular to the semiconductor substrate to be incident on the surface of the substrate, the second conductivity type in the impurity the second depth, the steps of the second injected into wider than the exposed area region by a mask pattern to form a base region of the second well of the second conductivity type,
Using the second mask pattern as an ion implantation mask and implanting a first conductivity type impurity to form a second well of the first conductivity type in a region exposed by the second mask pattern ; Including
The second well of the first conductivity type is a memory array region of a semiconductor memory device, a first well of the first well and the second conductive type of the first conductivity type disposed in the peripheral circuit region of the semiconductor element A method for producing a triple well of a semiconductor memory device, wherein the well is a well of a transistor.
前記第1導電型の半導体基板を提供する段階と、
前記第1導電型の半導体基板上に前記第2導電型の第2ウェルの側壁領域と前記第2導電型の第1ウェルとを共に限定する第1マスクパターンを形成する段階と、
前記第1マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第2導電型の不純物を第1エネルギーで注入して前記基板の表面から第1深さになる領域まで延設された前記側壁領域及び前記第2導電型の第1ウェルを同時に形成する段階と、
前記第1マスクパターンを取り除く段階と、
前記半導体基板上に前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を限定する第2マスクパターンを形成する段階と、
前記第2マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し前記第2導電型の不純物を前記第1エネルギーと同一の第2エネルギーで注入して前記第1深さと同一の第2深さに該当する領域に前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を形成する段階と、
前記第2マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第1導電型の不純物を注入して前記第2マスクパターンにより露出された領域内に前記第1導電型の第2ウェルを形成する段階と、を含み、
前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を形成する段階は、
前記第2マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し前記第2導電型の不純物を前記半導体基板に垂直な方向と入射角θをなしながら傾斜させて前記基板の表面に入射させ、前記第2導電型の不純物を前記第2深さで前記第2マスクパターンにより露出された領域より広い領域に注入し、前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を形成する段階であることを特徴とする半導体メモリ装置のトリプルウェルの製造方法。A first conductivity type first well, a first conductivity type second well, a second conductivity type first well, and the first conductivity type first well formed in the first conductivity type semiconductor substrate; In order to separate the second well of the first conductivity type, a second well of the second conductivity type surrounding the second well of the first conductivity type is formed, and the second well of the second conductivity type is separated from the surface of the substrate. A semiconductor comprising a side wall region extending to a region having a first depth in the substrate and a base region connected to a lower end portion of the side wall region and formed in a region having a second depth from the substrate. In the manufacturing method of the triple well of the element,
And providing a semiconductor substrate before Symbol first conductivity type,
Forming a first mask pattern to limit both the said and the second conductive type second well side wall regions of the first conductivity type semiconductor substrate a second conductivity type first well of,
Using the first mask pattern as an ion implantation mask, a second conductivity type impurity is implanted with a first energy to extend from the surface of the substrate to a region having a first depth, and the second sidewall region and the second region Simultaneously forming a first well of conductivity type;
Removing the first mask pattern;
Forming a second mask pattern for defining a base region of the second conductivity type second well on the semiconductor substrate;
The second mask pattern is used as an ion implantation mask, and the second conductivity type impurity is implanted with a second energy that is the same as the first energy, to a region corresponding to the second depth that is the same as the first depth. Forming a base region of a second well of the second conductivity type ;
Using the second mask pattern as an ion implantation mask and implanting a first conductivity type impurity to form a second well of the first conductivity type in a region exposed by the second mask pattern; Including
Forming the base region of the second conductivity type second well,
Using the second mask pattern as an ion implantation mask, the second conductivity type impurity is incident on the surface of the substrate at an angle of incidence θ with respect to a direction perpendicular to the semiconductor substrate. In the step of forming a base region of the second well of the second conductivity type by implanting the impurity in a region wider than the region exposed by the second mask pattern at the second depth. A method for manufacturing a triple well of a memory device.
前記第1導電型の半導体基板を提供する段階と、
前記第1導電型の半導体基板上に前記第2導電型の第2ウェルの側壁領域と前記第2導電型の第1ウェルとを共に限定する第1マスクパターンを形成する段階と、
前記第1マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第2導電型の不純物を注入して前記基板の表面から第1深さになる領域まで延設された前記側壁領域及び前記第2導電型の第1ウェルを同時に形成する段階と、
前記第1マスクパターンを取り除く段階と、
前記第1導電型の半導体基板上に前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を限定する第2マスクパターンを形成する段階と、
前記第2マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第2導電型の不純物を前記第2深さに注入して前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を形成する段階と、
前記第2マスクパターンの側壁にスペーサを形成する段階と、
前記第2マスクパターン並びにスペーサをイオン注入マスクとして使用し第1導電型の不純物を注入して前記第1導電型の第2ウェルを形成する段階と、
を含むことを特徴とする半導体メモリ装置のトリプルウェルの製造方法。 A first conductivity type first well, a first conductivity type second well, a second conductivity type first well, and the first conductivity type first well formed in the first conductivity type semiconductor substrate; In order to separate the second well of the first conductivity type, the second well of the second conductivity type surrounding the second well of the first conductivity type is formed, and the second well of the second conductivity type is the surface of the substrate To a region having a first depth in the substrate, and a base region connected to the lower end of the sidewall region and formed in a region having a second depth from the substrate. In a method for manufacturing a semiconductor device triple well,
Providing a semiconductor substrate of the first conductivity type;
Forming a first mask pattern on the first conductive type semiconductor substrate to limit both a sidewall region of the second conductive type second well and the second conductive type first well;
Using the first mask pattern as an ion implantation mask, a second conductivity type impurity is implanted to extend from the surface of the substrate to a region having a first depth, and the second conductivity type second impurity. Simultaneously forming one well;
Removing the first mask pattern;
Forming a second mask pattern for defining a base region of the second conductivity type second well on the first conductivity type semiconductor substrate;
Using the second mask pattern as an ion implantation mask and implanting a second conductivity type impurity to the second depth to form a base region of the second conductivity type second well;
Forming a spacer on a sidewall of the second mask pattern;
Forming a second well of the first conductivity type by implanting a first conductivity type impurity using the second mask pattern and the spacer as an ion implantation mask;
Method for producing the triple-well semi-conductor memory device which comprises a.
前記第2導電型の第2ウェルのベース領域が形成された半導体基板の全面に絶縁膜を形成する段階と、
前記絶縁膜を異方性蝕刻して前記第2マスクパターンの側壁にスペーサを形成する段階とでなされたことを特徴とする請求項7に記載の半導体メモリ装置のトリプルウェルの製造方法。 Forming the spacer comprises :
Forming an insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate on which the base region of the second well of the second conductivity type is formed;
Method for producing the triple-well semiconductor memory device according to claim 7, characterized in that said made insulating film is anisotropically etched in the step of forming a spacer on sidewalls of the second mask pattern.
前記基板の全面にフォトレジスト膜を形成した後、パタニングして前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を限定するフォトレジストパターンを形成する段階であり、
前記絶縁膜を形成する段階前に、
前記フォトレジストパターンをベークする段階をさらに備え、
前記絶縁膜を形成する段階は、
低温酸化膜を形成する段階であることを特徴とする請求項8に記載の半導体メモリ装置のトリプルウェルの製造方法。 Forming the second mask pattern comprises:
Forming a photoresist film on the entire surface of the substrate and then patterning to form a photoresist pattern that defines a base region of the second well of the second conductivity type;
Before the step of forming the insulating film,
Further comprising baking the photoresist pattern;
The step of forming the insulating film includes:
9. The method of manufacturing a triple well of a semiconductor memory device according to claim 8 , wherein the method is a step of forming a low temperature oxide film .
前記スペーサは、前記第2マスクパターンにより露出された前記第2導電型の第2ウェルの側壁領域を覆うことを特徴とする請求項7に記載の半導体メモリ装置のトリプルウェルの製造方法。 The second mask pattern exposes part or all of a sidewall region of the second conductivity type second well formed on a side surface of the first conductivity type second well,
8. The method of claim 7 , wherein the spacer covers a sidewall region of the second conductivity type second well exposed by the second mask pattern .
前記第1導電型の半導体基板を提供する段階と、
前記第1導電型の半導体基板上に前記第2導電型の第2ウェルの側壁領域と前記第2導電型の第1ウェルとを共に限定する第1マスクパターンを形成する段階と、
前記第1マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第2導電型の不純物を第1エネルギーで注入して前記基板の表面から第1深さになる領域まで延設された前記側壁領域及び前記第2導電型の第1ウェルを同時に形成する段階と、
前記第1マスクパターンを取り除く段階と、
前記第1導電型の半導体基板上に前記第1導電型の第2ウェルを限定する第2マスクパターンを形成する段階と、
前記第2マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第1導電型の不純物を注入して前記第1導電型の第2ウェルを形成する段階と、
前記第2マスクパターンを縮少させて前記第2マスクパターンにより露出された領域より広い領域を露出させる第3マスクパターンで形成する段階と、
前記第3マスクパターンをイオン注入マスクとして使用し第2導電型の不純物を前記第2深さに注入して前記第1導電型の第2ウェルの下に前記第1導電型の第2ウェルより大きい幅を有する前記第2導電型の第2ウェルのベース領域を形成する段階を含み、
前記第1導電型の第2ウェルは半導体メモリ素子のメモリアレイ領域であり、前記第1導電型の第1ウェル及び前記第2導電型の第1ウェルは前記半導体素子の周辺回路領域に配置されたトランジスタのウェルであることを特徴とする半導体メモリ装置のトリプルウェルの製造方法。 A first conductivity type first well, a first conductivity type second well, a second conductivity type first well, and the first conductivity type first well formed in the first conductivity type semiconductor substrate; In order to separate the second well of the first conductivity type, a second well of the second conductivity type surrounding the second well of the first conductivity type is formed, and the second well of the second conductivity type is separated from the surface of the substrate. A semiconductor comprising a side wall region extending to a region having a first depth in the substrate and a base region connected to a lower end portion of the side wall region and formed in a region having a second depth from the substrate. In the manufacturing method of the triple well of the element,
Providing a semiconductor substrate of the first conductivity type;
Forming a first mask pattern on the first conductive type semiconductor substrate to limit both a sidewall region of the second conductive type second well and the second conductive type first well;
Using the first mask pattern as an ion implantation mask, a second conductivity type impurity is implanted with a first energy to extend from the surface of the substrate to a region having a first depth, and the second sidewall region and the second region Simultaneously forming a first well of conductivity type;
Removing the first mask pattern;
Forming a second mask pattern defining the second well of the first conductivity type on the semiconductor substrate of the first conductivity type;
Using the second mask pattern as an ion implantation mask and implanting a first conductivity type impurity to form the first conductivity type second well;
Reducing the second mask pattern to form a third mask pattern that exposes a wider area than the area exposed by the second mask pattern;
Using the third mask pattern as an ion implantation mask, a second conductivity type impurity is implanted to the second depth and below the first conductivity type second well from the first conductivity type second well. Forming a base region of the second well of the second conductivity type having a large width,
The first conductivity type second well is a memory array region of a semiconductor memory element, and the first conductivity type first well and the second conductivity type first well are disposed in a peripheral circuit region of the semiconductor element. method for producing the triple-well semi-conductor memory device which is a well of the transistor.
前記半導体基板の全面にフォトレジスト膜を形成した後パタニングして前記第1導電型の第2ウェルが形成される領域を露出させる第1フォトレジストパターンを形成する段階であり、
前記第2マスクパターンを形成する段階は、
前記第1フォトレジストパターンを等方性蝕刻して前記第1フォトレジストパターンにより露出された領域より広い領域を露出させる第2フォトレジストパターンを形成する段階であることを特徴とする請求項11に記載の半導体メモリ装置のトリプルウェルの製造方法。The forming of the first mask pattern,
A step of forming a first photoresist pattern exposing a region Pas tanning and second well of the first conductivity type is formed after forming a photoresist film on the entire surface of the semiconductor substrate,
Forming the second mask pattern comprises:
The method according to claim 11, wherein the second photoresist pattern is formed by isotropically etching the first photoresist pattern to expose a wider area than the area exposed by the first photoresist pattern. A triple well manufacturing method of the semiconductor memory device described.
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