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JP4313073B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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JP4313073B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、詳しくは、第1導電型の半導体基板に、前記第1導電型の第1ウェルと、前記第1ウェルを前記半導体基板と電気的に絶縁分離するように取り囲む第2導電型の第2ウェルを形成してなる多重ウェル構造を有する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
第1導電型の半導体基板に、前記第1導電型の第1ウェルと、前記第1ウェルを前記半導体基板と電気的に絶縁分離するように取り囲む第2導電型の第2ウェルを形成してなる多重ウェル構造を有する半導体装置の製造方法として、下記の特許文献1に開示されたものがある。以下、特許文献1に開示された半導体装置の製造工程につき図7を用いて説明する。尚、以下の説明において、第1導電型はP型で、第2導電型はN型である。
【0003】
はじめに、図7に示すように、P型シリコン基板701上に公知の技術を用いて素子分離702を形成し、フォトリソグラフィー技術を用いてN型ウェル形成用マスクとしてレジストマスク703aを形成した後(図7(a))、イオン注入工程にてリンイオンを注入しN型ウェル704を形成し、レジストマスクを除去する(図7(b))。さらにフォトリソグラフィー技術を用いてP型ウェル形成用マスクとしてレジストマスク703bを形成した後(図7(c))、イオン注入工程にてボロンイオンを注入しP型ウェル705を形成し、レジストマスクを除去する(図7(d))。N型ウェル704とP型ウェル705を形成した後、フォトリソグラフィー技術を用いて埋め込みN型ウェルを形成用マスクとしてレジストマスク703cを形成した後(図7(e))、イオン注入工程にてリンイオンを注入し埋め込みN型ウェル706を形成し、レジストマスクを除去する。このように、シリコン基板と同じ導電型のウェルを取り囲むように、反対の導電性をもつウェルを形成することによりシリコン基板と電気的に絶縁するよう多重にウェル領域を形成する。
【0004】
上述したように、多重にウェル領域を形成した後、弗酸を用いてシリコン基板表面上の酸化膜を除去し、シリコン基板表面を露出させた後ゲート酸化膜707を形成する。ゲート酸化膜の形成後はポリシリコンを堆積し、フォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術によりパターニングし、ゲート電極708を形成する。その後、公知の技術を用いてN型拡散層709及びP型拡散層を形成する(図7(g))。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−251449号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
半導体装置において、ゲート酸化膜の信頼性向上が重要な課題である事は周知の事実である一方、ゲート酸化膜にかかる高電界による絶縁破壊や酸化膜の劣化が問題となるため、多重にウェル領域を形成して多重ウェル構造とすることで低電圧動作を実現する方法が一般的に用いられている。しかし、以下で述べるように多重ウェル構造を有する半導体装置において、シリコン基板表面を露出させるための酸化膜エッチングを行うとシリコン基板表面にピットが形成され、ゲート酸化膜形成後は、ピットの存在が局所的な絶縁破壊や酸化膜質の劣化を引き起こすという問題があった。
【0007】
従来の半導体装置の製造方法の問題点につき、図8を用いて説明する。第1導電型のシリコン基板801内に、第1導電型の第1ウェル802が形成されており、第1ウェル802を取り囲むように第1導電型の導電性とは反対の導電性を持つ第2導電型の第2ウェル803が形成されており、シリコン基板801と第1ウェル802が電気的に絶縁分離されるよう多重にウェル領域を形成した後、ゲート酸化前のシリコン基板表面を露出させる酸化膜ウェットエッチングを行う前までの工程で第1ウェル802上にマイナス電荷804が帯電する。ここで、Cuに代表される水素よりも酸化還元電位の高い金属不純物は弗酸によって除去されず、逆に弗酸溶液中もしくは酸化膜中に金属不純物が存在すると、シリコン基板へ吸着される問題があり、酸化還元反応によって説明できることが知られている。酸化膜エッチング時に弗酸溶液中もしくは酸化膜中から溶け出したCu2+イオン805が、帯電したマイナス電荷804に引きつけられ化1の化学反応式に示すように反応し、シリコン基板801表面にCu核806が形成される(図8(a))。
【0008】
【化1】
Cu2++2e→Cu
【0009】
上述したような多重ウェル構造を有する半導体装置の場合、第1ウェル802は第2ウェル803によってシリコン基板801と電気的に絶縁分離されており、第1ウェル802に蓄積されたマイナス電荷804がシリコン基板801へ拡散されないため、金属不純物との還元反応を引き起こしやすくなり、さらに反応が進みCu807が析出されると共に、化2の化学反応式に示す反応により、Cu807底部にSiO808が形成される(図8(b))。
【0010】
【化2】
Si+2HO→SiO+4H+4e
【0011】
このSiO808は弗酸によりエッチングされるため、最終的にCuが除去されることによりシリコン基板上にピット809が形成される(図8(c))。ゲート酸化膜形成後は、このピット809の存在が局所的な電界集中による絶縁破壊や酸化膜質の劣化を引き起こす原因になる。以上のようにゲート酸化膜質は酸化以前の工程の酸化膜エッチングにより、クリティカルに影響を受けることになる。
【0012】
本発明は、上記の従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、第1導電型の半導体基板に、前記第1導電型の第1ウェルと、前記第1ウェルを前記半導体基板と電気的に絶縁分離するように取り囲む第2導電型の第2ウェルを形成してなる多重ウェル構造を有する半導体装置において、多重ウェル構造の形成方法或いは酸化膜エッチング処理方法を改善することにより、半導体基板上のピット形成を無くすことのできる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0013】
この目的を達成するための本発明に係る半導体装置の製造方法は、第1導電型の半導体基板に、前記第1導電型の第1ウェルと、前記第1ウェルを前記半導体基板と電気的に絶縁分離するように取り囲む前記第1導電型の導電性とは反対の導電性を持つ第2導電型の第2ウェルを形成してなる多重ウェル構造を有する半導体装置の製造方法であって、特許請求の範囲の欄の請求項1に記載したように、前記半導体基板に前記第1ウェルを形成する工程と、前記第1ウェルを含む前記半導体基板の表面をウェットエッチングする工程の後に、少なくとも前記第1ウェルの表面に絶縁膜を形成する工程と、その後に、前記第1ウェル領域の前記絶縁膜上にトランジスタのゲート電極を形成する工程と、その後に、前記第1ウェルの側部と底部を取り囲む領域に、前記第2ウェルを形成する工程と、を有することを第1の特徴とする。
【0014】
更に、本発明に係る半導体装置の製造方法は、特許請求の範囲の欄の請求項2に記載したように、前記半導体基板に前記第2ウェルの表面領域を形成する工程と、前記半導体基板の表面領域の前記第2ウェル以外の領域に前記第1ウェルを形成する工程と、前記第1ウェルを含む前記半導体基板の表面をウェットエッチングする工程の後に、少なくとも前記第1ウェルの表面に絶縁膜を形成する工程と、その後に、前記第1ウェル領域の前記絶縁膜上にトランジスタのゲート電極を形成する工程と、その後に、前記第1ウェルの底部を取り囲む前記半導体基板の内部領域に前記第2ウェルの埋め込み領域を形成し、前記第2ウェルの前記表面領域と前記埋め込み領域によって前記第1ウェルを前記半導体基板と絶縁分離するように取り囲む工程と、を有することを第2の特徴とする。
【0015】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、特許請求の範囲の欄の請求項3に記載したように、前記半導体基板の内部領域に前記第2ウェルの埋め込み領域を形成する工程と、前記半導体基板の前記第2ウェルの前記埋め込み領域上に前記第1ウェル領域を形成する工程と、前記第1ウェルを含む前記半導体基板の表面をウェットエッチングする工程の後に、少なくとも前記第1ウェルの表面に絶縁膜を形成する工程と、前記第1ウェル領域の前記絶縁膜上にトランジスタのゲート電極を形成する工程と、その後に、前記半導体基板の表面領域の前記第1ウェル以外の領域に前記第2ウェルの表面領域を形成する工程と、その後に、前記半導体基板の表面領域の前記第1ウェル以外の領域に前記第2ウェルの表面領域を形成し、前記第2ウェルの前記表面領域と前記埋め込み領域によって前記第1ウェルを前記半導体基板と絶縁分離するように取り囲む工程と、を有することを第3の特徴とする。
【0016】
更に、本発明に係る半導体装置の製造方法は、特許請求の範囲の欄の請求項4に記載したように、上記の各特徴に加えて、前記ウェットエッチングは弗酸水溶液で実施することを第4の特徴とする。
【0017】
本発明に係る半導体装置の製造方法の上記第1乃至第3の何れの特徴によっても、同じ導電型の半導体基板と第1ウェルが反対の導電型の第2ウェルによって電気的に絶縁分離されていない状態で、第1ウェルを含む半導体基板の表面をウェットエッチングする工程が実施されるため、従来技術で指摘したような半導体基板表面上のマイナス電荷の帯電を防ぎ、半導体基板上のピット形成を回避することができる。
【0018】
尚、上記において、表面領域とは基板(またはウェル)表面から基板(またはウェル)内部にかけて連続する領域であり、内部領域または埋め込み領域とは基板表面に露出しない領域を意味する。
【0019】
更に、本発明に係る半導体装置の製造方法は、特許請求の範囲の欄の請求項5に記載したように、前記半導体基板に前記第1ウェルと前記第2ウェル形成した後に、前記半導体基板の表面を、前記半導体基板を形成する半導体結晶のバンドギャップエネルギより大きいエネルギを持つ可視光を照射しながらウェットエッチングする工程と、少なくとも前記第1ウェルの表面に絶縁膜を形成する工程と、前記第1ウェル領域の前記絶縁膜上にトランジスタのゲート電極を形成する工程と、を有することを第5の特徴とする。
【0020】
更に、本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記半導体基板がシリコン基板であり、前記半導体基板の表面をウェットエッチングする工程において照射する光が、可視光、蛍光灯の発光、または、1.1eV以上のエネルギを持つ波長の光であることを第6の特徴とする。
【0021】
本発明に係る半導体装置の製造方法の上記第5または第6の特徴によれば、第1ウェルを含む半導体基板の表面をウェットエッチングする工程中に照射される光のエネルギによって、第1ウェルと第2ウェルの接合界面に生じるマイナス電荷とプラス電荷によって、半導体基板表面上に帯電した電荷が打ち消されるため、従来技術で指摘したような半導体基板上のピット形成を回避することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明に係る半導体装置の製造方法(以下、適宜「本発明方法」という。)の一実施の形態につき、図面に基づいて説明する。
【0023】
〈第1実施形態〉
図1に、請求項1に記載の本発明方法の一実施形態における製造工程を示す。先ず、P型シリコン基板(第1導電型の半導体基板)101上に公知の技術を用いて素子分離102を形成する。その後、公知の技術であるフォトリソグラフィー技術を用いて、P型ウェル形成用の注入マスクとして、レジストマスク103aを形成した後(図1(a))、イオン注入機を用いてボロンイオン注入を行い、P型ウェル(第1導電型の第1ウェル)104を形成する。具体的には、1回目の注入エネルギを150keV、注入量を5.5×1012cm−2とし、2回目の注入エネルギを350keV、注入量を4.0×1012cm−2として注入を行い、その後、レジストマスク103aを取り除く。この段階ではP型シリコン基板101と、P型ウェル104は電気的に絶縁分離されていない状態にある。
【0024】
次に、弗酸水溶液を用いて、熱酸化膜で100〜300Å程度の酸化膜エッチングを行うことで自然酸化膜や犠牲酸化膜等を除去し、シリコン表面を露出させる。ここで、P型ウェル104上に帯電したマイナス電荷105はP型シリコン基板101に拡散されるため、P型ウェル104表面には電荷が存在せず、Cu2+イオン106はP型ウェル104表面に引きつけられることなく、酸化還元反応も起きないため、P型シリコン基板101上にピットが形成されることは無い(図1(b))。
【0025】
前述した方法で酸化膜エッチングを行った後、熱酸化を行うことで30〜200Å程度の厚さのゲート酸化膜107を形成し、公知の技術を用いてポリシリコンを1000〜3000Å程度堆積し、フォトリソグラフィー技術とドライエッチ技術を用いてパターニングを行い、P型ウェル104上にゲート電極108を形成する。
【0026】
次に、フォトリソグラフィー技術を用いて、N型ウェル形成用の注入マスクとして、レジストマスク103bを形成した後(図1(c))、イオン注入機を用いてリンイオン注入を行い、N型ウェル(第2導電型の第2ウェル)109を形成する。具体的には、1回目の注入エネルギを330keV、注入量を2.0×1012cm−2とし、2回目の注入エネルギを800keV、注入量を5.0×1012cm−2とし、3回目の注入エネルギを3MeV、注入量を5.0×1012cm−2として注入を行う。この段階で、P型ウェル104がN型ウェル109によって完全に取り囲まれ、P型シリコン基板101と電気的に絶縁分離される。その後、レジストマスク103bを除去し、公知の技術を用いてN拡散層110及びP拡散層111を形成することで、トランジスタを完成させる(図1(d))。
【0027】
〈第2実施形態〉
図2に、請求項2に記載の本発明方法の一実施形態における製造工程を示す。先ず、P型シリコン基板(第1導電型の半導体基板)201上に公知の技術を用いて素子分離202を形成する。その後、公知の技術であるフォトリソグラフィー技術を用いて、N型ウェル形成用の注入マスクとして、レジストマスク203aを形成した後(図2(a))、イオン注入機を用いてリンイオン注入を行い、N型ウェル(第2導電型の第2ウェルの表面領域)204を形成する。具体的には1回目の注入エネルギを330keV、注入量を2.0×1012cm−2とし、2回目の注入エネルギを800keV、注入量を5.0×1012cm−2として注入を行い、レジストマスク203aを取り除く(図2(b))。
【0028】
その後、P型ウェル形成用の注入マスクとして、レジストマスク203bを形成した後(図2(c))、イオン注入機を用いてボロンイオン注入を行い、P型ウェル(第1導電型の第1ウェル)205を形成する。具体的には1回目の注入エネルギを150keV、注入量を5.5×1012cm−2とし、2回目の注入エネルギを350keV、注入量を4.0×1012cm−2として注入を行い、レジストマスク203bを取り除く。この段階ではP型シリコン基板201と、P型ウェル205は電気的に絶縁分離されていない状態にある。
【0029】
次に、弗酸水溶液を用いて、熱酸化膜で100〜300Å程度の酸化膜エッチングを行うことで自然酸化膜や犠牲酸化膜等を除去し、シリコン表面を露出させる。ここで、P型ウェル205上に帯電したマイナス電荷206はP型シリコン基板201に拡散されるため、P型ウェル205表面には電荷が存在せず、Cu2+イオン207はP型ウェル205表面に引きつけられることなく、酸化還元反応も起きないため、P型シリコン基板201上にピットが形成されることは無い(図2(d))。
【0030】
前述した方法で酸化膜エッチングを行った後、熱酸化を行うことで30〜200Å程度の厚さのゲート酸化膜208を形成し、公知の技術を用いてポリシリコンを1000〜3000Å程度堆積し、フォトリソグラフィー技術とドライエッチ技術を用いてパターニングを行い、P型ウェル205上にゲート電極209を形成する。次にフォトリソグラフィー技術を用いて、埋め込みN型ウェル形成用の注入マスクとして、レジストマスク203cを形成した後(図2(e))、イオン注入機を用いてリンイオン注入を行い、埋め込みN型ウェル(第2導電型の第2ウェルの埋め込み領域)210を形成する。具体的には注入エネルギを3MeV、注入量を5.0×1012cm−2として注入を行う。この段階で、P型ウェル205がN型ウェル204と埋め込みN型ウェル210によって完全に取り囲まれ、P型シリコン基板201と電気的に絶縁分離される。その後、レジストマスク203cを除去し、公知の技術を用いてN+拡散層211及びP+拡散層212を形成することで、トランジスタを完成させる(図2(f))。
【0031】
〈第3実施形態〉
図3に、請求項3に記載の本発明方法の一実施形態における製造工程を示す。先ず、P型シリコン基板301(第1導電型の半導体基板)上に公知の技術を用いて素子分離302を形成する。その後、公知の技術であるフォトリソグラフィー技術を用いて、埋め込みN型ウェル形成用の注入マスクとして、レジストマスク303aを形成した後(図3(a))、イオン注入機を用いてリンイオン注入を行い、埋め込みN型ウェル(第2導電型の第2ウェルの埋め込み領域)304を形成する。具体的には注入エネルギを3MeV、注入量を5.0×1012cm−2として注入を行い、レジストマスク303aを取り除く(図3(b))。
【0032】
その後、P型ウェル形成用の注入マスクとして、レジストマスク303bを形成した後(図3(c))、イオン注入機を用いてボロンイオン注入を行い、P型ウェル(第1導電型の第1ウェル)305を形成する。具体的には1回目の注入エネルギを150keV、注入量を5.5×1012cm−2とし、2回目の注入エネルギを350keV、注入量を4.0×1012cm−2として注入を行い、レジストマスク303bを取り除く。この段階ではP型シリコン基板301と、P型ウェル305は電気的に絶縁分離されていない状態にある。
【0033】
次に、弗酸水溶液を用いて、熱酸化膜で100〜300Å程度の酸化膜エッチングを行うことで自然酸化膜や犠牲酸化膜等を除去し、シリコン表面を露出させる。ここで、P型ウェル305上に帯電したマイナス電荷306はP型シリコン基板301に拡散されるため、P型ウェル305表面には電荷が存在せず、Cu2+イオン307はP型ウェル305表面に引きつけられることなく、酸化還元反応も起きないため、P型シリコン基板301上にピットが形成されることは無い(図3(d))。
【0034】
前述した方法で酸化膜エッチングを行った後、熱酸化を行うことで30〜200Å程度の厚さのゲート酸化膜308を形成し、公知の技術を用いてポリシリコンを1000〜3000Å程度堆積し、フォトリソグラフィー技術とドライエッチ技術を用いてパターニングを行い、P型ウェル305上にゲート電極309を形成する。次にフォトリソグラフィー技術を用いて、N型ウェル形成用の注入マスクとして、レジストマスク303cを形成した後(図3(e))、イオン注入機を用いてリンイオン注入を行い、N型ウェル(第2導電型の第2ウェルの表面領域)310を形成する。具体的には、1回目の注入エネルギを330keV、注入量を2.0×1012cm−2とし、2回目の注入エネルギを800keV、注入量を5.0×1012cm−2として注入を行う。この段階で、P型ウェル305がN型ウェル310と埋め込みN型ウェル304によって完全に取り囲まれ、P型シリコン基板301と電気的に絶縁分離される。その後、レジストマスク303cを除去し、公知の技術を用いてN+拡散層311及びP+拡散層312を形成することで、トランジスタを完成させる(図3(f))。
【0035】
〈第4実施形態〉
図4に、請求項5または6に記載の本発明方法の一実施形態における製造工程の要点を示す。先ず、P型シリコン基板(第1導電型の半導体基板)401上に公知の技術を用いて素子分離402を形成する。その後、従来の技術と同様に、公知の技術であるフォトリソグラフィー技術を用いて、ウェル注入を行うためのレジストマスクを形成し、イオン注入機を用いてイオン注入を行うことで、多重にウェル領域を形成する。ここで、P型ウェル(第1導電型の第1ウェル)403はN型ウェル(第2導電型の第2ウェル)404によってP型シリコン基板401から電気的に絶縁分離されている(図4)。
【0036】
次に、弗酸を用いて、熱酸化膜で100〜300Å程度の酸化膜エッチングを行うことで自然酸化膜や犠牲酸化膜等を除去し、シリコン表面を露出させる。ここで、図5は、酸化膜エッチング処理に用いる装置の概略構成を示す模式図である。図5に示すように、当該処理装置は、弗酸で満たされた弗酸層501、超純水で満たされた水洗層502、IPA(イソプロピルアルコール)で満たされた乾燥層503で構成され、処理装置の上方には蛍光灯504が設置されている。装置によっては、弗酸層にバッファード弗酸を用いたものや、SC1洗浄層、SC2洗浄層、カセットにウェハを入れて回転させることにより乾燥を行う乾燥層等を備えたものもある。被処理ウェハはカセット505に入れられて、処理装置のローダー506へ搬入され、弗酸層→水洗層→乾燥層の順に処理された後、アンローダー507から搬出される。ウェハがローダー506に搬入されてからアンローダー507から搬出されるまでの間は、ウェハに光が照射されるべく、常に蛍光灯が点灯している状態にする。蛍光灯を点灯することで光405を照射することにより、P型ウェル403とN型ウェル404との間のPN接合における光起電力効果(太陽電池の発電原理として周知)によって、マイナス電荷406とプラス電荷407が発生し、P型ウェル表面のマイナス電荷408を打ち消す。そのため、P型ウェル403表面には電荷が存在せず、Cu2+イオン409はP型ウェル403表面に引きつけられることなく、酸化還元反応も起きないため、P型シリコン基板401上にピットが形成されることは無い(図4)。
【0037】
ここで、ウェハに照射する光は、シリコンのバンドギャップエネルギである1.1eV以上のエネルギを持つ波長(約1127nm以下の波長)の光を含むものであれば良い。
【0038】
図6は、ウェハ搬送用カセットとウェハの配置を模式的に示した図である。一般にウェハを処理する際は、ウェハ搬送用カセット601内に、必要最低限の間隔が確保されるように、ウェハ602が配置されて処理が行われる。一方、シリコン表面を露出させる酸化膜エッチング工程においては、ウェハ搬送用カセット603内に、より多くの蛍光灯からの光が照射されるようにウェハ間隔を広げ、ウェハ604のように配置して処理を行うことにより、光によるピット形成の抑制効果がより大きくなる。
【0039】
前述した方法で酸化膜エッチングを行った後、第1実施形態と同じ要領で、図1(d)に示したように、公知の技術を用いて熱酸化を行うことで30〜200Å程度の厚さのゲート酸化膜107を形成し、ポリシリコンを1000〜3000Å程度堆積し、フォトリソグラフィー技術とドライエッチ技術を用いてパターニングを行い、P型ウェル104上にゲート電極108を形成する。その後、公知の技術を用いてN+拡散層110及びP+拡散層111を形成することで、トランジスタを完成させる。
【0040】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る半導体装置の製造方法を用いることによって、多重ウェル構造を有する半導体装置においてシリコン基板上にピットが形成されるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の製造方法の第1実施形態の製造工程を示す工程図
【図2】本発明に係る半導体装置の製造方法の第2実施形態の製造工程を示す工程図
【図3】本発明に係る半導体装置の製造方法の第3実施形態の製造工程を示す工程図
【図4】本発明に係る半導体装置の製造方法の第4実施形態の製造工程の要点を示す図
【図5】本発明に係る半導体装置の製造方法の第4実施形態の製造工程におけるウェットエッチング処理に用いる装置の概略構成を示す模式図
【図6】本発明に係る半導体装置の製造方法の第4実施形態の製造工程で使用するウェハ搬送用カセットとウェハの配置を模式的に示す図
【図7】従来の半導体装置の製造方法の製造工程の一例を示す工程図
【図8】従来の半導体装置の製造方法の問題点を模式的に示す説明図
【符号の説明】
101 P型シリコン基板(第1導電型の半導体基板)
102 素子分離
103a、103b レジストマスク
104 P型ウェル(第1導電型の第1ウェル)
105 マイナス電荷
106 Cu2+イオン
107 ゲート酸化膜
108 ゲート電極
109 N型ウェル(第2導電型の第2ウェル)
110 N型拡散層
111 P型拡散層
201 P型シリコン基板(第1導電型の半導体基板)
202 素子分離
203a、203b、203c レジストマスク
204 N型ウェル(第2導電型の第2ウェルの表面領域)
205 P型ウェル(第1導電型の第1ウェル)
206 マイナス電荷
207 Cu2+イオン
208 ゲート酸化膜
209 ゲート電極
210 埋め込みN型ウェル(第2導電型の第2ウェルの埋め込み領域)
211 N型拡散層
212 P型拡散層
301 P型シリコン基板(第1導電型の半導体基板)
302 素子分離
303a、303b、303c レジストマスク
304 埋め込みN型ウェル(第2導電型の第2ウェルの埋め込み領域)
305 P型ウェル(第1導電型の第1ウェル)
306 マイナス電荷
307 Cu2+イオン
308 ゲート酸化膜
309 ゲート電極
310 N型ウェル(第2導電型の第2ウェルの表面領域)
311 N型拡散層
312 P型拡散層
401 P型シリコン基板(第1導電型の半導体基板)
402 素子分離
403 P型ウェル(第1導電型の第1ウェル)
404 N型ウェル(第2導電型の第2ウェル)
405 光
406 マイナス電荷
407 プラス電荷
408 マイナス電荷
409 Cu2+イオン
501 弗酸層
502 水洗層
503 乾燥層
504 蛍光灯
505 カセット
506 ローダー
507 アンローダー
601、603 カセット
602、604 ウェハ
701 P型シリコン基板(第1導電型の半導体基板)
702 素子分離
703a、703b レジストマスク
704 N型ウェル(第2導電型の第2ウェル)
705 P型ウェル(第1導電型の第1ウェル)
706 埋め込みN型ウェル(第2導電型の第2ウェル)
707 ゲート酸化膜
708 ゲート電極
709 N型拡散層
801 シリコン基板(第1導電型の半導体基板)
802 第1ウェル
803 第2ウェル
804 マイナス電荷
805 Cu2+イオン
806 Cu核
807 Cu
808 SiO
809 ピット
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more specifically, a first well of a first conductivity type, a first well of the first conductivity type, and the first well electrically isolated from the semiconductor substrate. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a multi-well structure formed by forming a second well of the second conductivity type surrounding the first well.
[0002]
[Prior art]
Forming a first well of a first conductivity type and a second well of a second conductivity type surrounding the first well so as to be electrically insulated and separated from the semiconductor substrate; As a method for manufacturing a semiconductor device having a multi-well structure, there is one disclosed in Patent Document 1 below. Hereinafter, the manufacturing process of the semiconductor device disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. In the following description, the first conductivity type is P-type, and the second conductivity type is N-type.
[0003]
First, as shown in FIG. 7, an element isolation 702 is formed on a P-type silicon substrate 701 using a known technique, and a resist mask 703a is formed as an N-type well formation mask using a photolithography technique ( In FIG. 7A, phosphorus ions are implanted in an ion implantation process to form an N-type well 704, and the resist mask is removed (FIG. 7B). Further, after forming a resist mask 703b as a P-type well formation mask using photolithography technology (FIG. 7C), boron ions are implanted in an ion implantation step to form a P-type well 705, and the resist mask is formed. It is removed (FIG. 7 (d)). After forming the N-type well 704 and the P-type well 705, a resist mask 703c is formed using the buried N-type well as a formation mask by using a photolithography technique (FIG. 7E), and then phosphorus ions are formed in an ion implantation step. Is implanted to form a buried N-type well 706, and the resist mask is removed. In this way, multiple well regions are formed so as to be electrically insulated from the silicon substrate by forming wells having opposite conductivity so as to surround wells of the same conductivity type as the silicon substrate.
[0004]
As described above, after multiple well regions are formed, the oxide film on the surface of the silicon substrate is removed using hydrofluoric acid, and the gate oxide film 707 is formed after exposing the surface of the silicon substrate. After forming the gate oxide film, polysilicon is deposited and patterned by photolithography technique and dry etching technique to form the gate electrode 708. Thereafter, an N-type diffusion layer 709 and a P-type diffusion layer are formed using a known technique (FIG. 7G).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-251449
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In semiconductor devices, it is a well-known fact that improving the reliability of the gate oxide film is an important issue. On the other hand, dielectric breakdown due to a high electric field applied to the gate oxide film and deterioration of the oxide film become problems, so that multiple wells A method of realizing a low voltage operation by forming a region to form a multi-well structure is generally used. However, as described below, in a semiconductor device having a multi-well structure, when oxide film etching is performed to expose the silicon substrate surface, pits are formed on the silicon substrate surface. There was a problem of causing local dielectric breakdown and deterioration of oxide film quality.
[0007]
Problems of the conventional method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to FIG. A first conductivity type first well 802 is formed in the first conductivity type silicon substrate 801, and has a conductivity opposite to the first conductivity type conductivity so as to surround the first well 802. A second well 803 of two conductivity type is formed. After multiple well regions are formed so that the silicon substrate 801 and the first well 802 are electrically isolated from each other, the surface of the silicon substrate before gate oxidation is exposed. A negative charge 804 is charged on the first well 802 in the process before the oxide film wet etching. Here, metal impurities having a higher redox potential than hydrogen typified by Cu are not removed by hydrofluoric acid, and conversely, if metal impurities are present in a hydrofluoric acid solution or in an oxide film, they are adsorbed to the silicon substrate. It is known that it can be explained by a redox reaction. Cu dissolved in hydrofluoric acid solution or oxide film during oxide film etching2+The ions 805 are attracted to the charged negative charge 804 and react as shown in the chemical reaction formula of Chemical Formula 1 to form Cu nuclei 806 on the surface of the silicon substrate 801 (FIG. 8A).
[0008]
[Chemical 1]
Cu2++ 2e→ Cu
[0009]
In the case of the semiconductor device having the multi-well structure as described above, the first well 802 is electrically insulated from the silicon substrate 801 by the second well 803, and the negative charge 804 accumulated in the first well 802 is silicon. Since it is not diffused into the substrate 801, it is easy to cause a reduction reaction with metal impurities, and further, the reaction proceeds and Cu 807 is deposited, and at the bottom of Cu 807 by the reaction shown in Chemical Formula 22808 is formed (FIG. 8B).
[0010]
[Chemical formula 2]
Si + 2H2O → SiO2+ 4H++ 4e
[0011]
This SiO2Since 808 is etched with hydrofluoric acid, Cu is finally removed to form pits 809 on the silicon substrate (FIG. 8C). After the gate oxide film is formed, the presence of the pits 809 causes dielectric breakdown due to local electric field concentration and deterioration of the oxide film quality. As described above, the gate oxide film quality is critically affected by the oxide film etching in the process before oxidation.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide the first conductivity type first well and the first well on the first conductivity type semiconductor substrate. To improve a method for forming a multi-well structure or an oxide film etching method in a semiconductor device having a multi-well structure in which a second well of a second conductivity type is formed so as to be electrically insulated and separated from a semiconductor substrate. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can eliminate the formation of pits on a semiconductor substrate.
[0013]
  In order to achieve this object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a first conductive type semiconductor substrate, a first well of the first conductive type, and the first well electrically connected to the semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor device having a multi-well structure formed by forming a second well of a second conductivity type having conductivity opposite to the conductivity of the first conductivity type surrounding so as to be insulated and isolated, According to claim 1 in the column of the claims, at least after the step of forming the first well in the semiconductor substrate and the step of wet etching the surface of the semiconductor substrate including the first well, Forming an insulating film on the surface of the first well;ThenForming a gate electrode of a transistor on the insulating film in the first well region;ThenAnd forming the second well in a region surrounding the side and bottom of the first well.
[0014]
  Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a surface region of the second well in the semiconductor substrate, as described in claim 2 of the claims. After the step of forming the first well in a region other than the second well in the surface region and the step of wet etching the surface of the semiconductor substrate including the first well, an insulating film is formed on at least the surface of the first well Forming a step;ThenForming a gate electrode of a transistor on the insulating film in the first well region;ThenA buried region of the second well is formed in an inner region of the semiconductor substrate surrounding a bottom of the first well, and the first well is insulated from the semiconductor substrate by the surface region and the buried region of the second well. The second feature is to have a step of surrounding as described above.
[0015]
  According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a buried region of the second well in an inner region of the semiconductor substrate; At least the surface of the first well after the step of forming the first well region on the buried region of the second well of the semiconductor substrate and the step of wet etching the surface of the semiconductor substrate including the first well Forming an insulating film on the first well region, forming a gate electrode of a transistor on the insulating film in the first well region,ThenForming a surface region of the second well in a region other than the first well of the surface region of the semiconductor substrate;ThenA surface region of the second well is formed in a region other than the first well in a surface region of the semiconductor substrate, and the first well is insulated from the semiconductor substrate by the surface region of the second well and the embedded region. A third feature is to have a step of surrounding the substrate.
[0016]
Furthermore, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, as described in claim 4 of the claims, in addition to the above features, the wet etching is performed with a hydrofluoric acid aqueous solution. 4 features.
[0017]
According to any of the first to third features of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the same conductivity type semiconductor substrate and the first well are electrically insulated and separated by the opposite conductivity type second well. Since the process of wet etching the surface of the semiconductor substrate including the first well is performed in the absence of the negative charge on the semiconductor substrate surface as pointed out in the prior art, the formation of pits on the semiconductor substrate is prevented. It can be avoided.
[0018]
In the above description, the surface region is a continuous region from the surface of the substrate (or well) to the inside of the substrate (or well), and the internal region or the embedded region means a region that is not exposed on the substrate surface.
[0019]
  Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, as described in claim 5 of the claims, after forming the first well and the second well in the semiconductor substrate, The surface has energy larger than the band gap energy of the semiconductor crystal forming the semiconductor substrate.visible lightWet etching while irradiating, a step of forming an insulating film on at least the surface of the first well, and a step of forming a gate electrode of a transistor on the insulating film in the first well region. Is the fifth feature.
[0020]
Furthermore, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the semiconductor substrate is a silicon substrate, and the light irradiated in the step of wet etching the surface of the semiconductor substrate is visible light, fluorescent light emission, or 1. A sixth feature is that the light has a wavelength having an energy of 1 eV or more.
[0021]
According to the fifth or sixth feature of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first well and the first well are formed by the energy of light irradiated during the wet etching process of the surface of the semiconductor substrate including the first well. The negative charges and positive charges generated at the junction interface of the second well cancel the charges charged on the surface of the semiconductor substrate, so that pit formation on the semiconductor substrate as pointed out in the prior art can be avoided.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention (hereinafter referred to as “the present invention method” as appropriate) will be described with reference to the drawings.
[0023]
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a manufacturing process in an embodiment of the method of the present invention. First, an element isolation 102 is formed on a P-type silicon substrate (first conductivity type semiconductor substrate) 101 using a known technique. Thereafter, a resist mask 103a is formed as an implantation mask for forming a P-type well using a known photolithography technique (FIG. 1A), and then boron ion implantation is performed using an ion implanter. Then, a P-type well (first conductivity type first well) 104 is formed. Specifically, the first implantation energy is 150 keV and the implantation amount is 5.5 × 10.12cm-2And the second implantation energy is 350 keV and the implantation amount is 4.0 × 10.12cm-2Then, the resist mask 103a is removed. At this stage, the P-type silicon substrate 101 and the P-type well 104 are not electrically insulated and separated.
[0024]
Next, a natural oxide film, a sacrificial oxide film, and the like are removed by etching an oxide film of about 100 to 300 mm with a thermal oxide film using a hydrofluoric acid aqueous solution, and the silicon surface is exposed. Here, since the negative charge 105 charged on the P-type well 104 is diffused to the P-type silicon substrate 101, there is no charge on the surface of the P-type well 104, Cu2+Since the ions 106 are not attracted to the surface of the P-type well 104 and no redox reaction occurs, no pits are formed on the P-type silicon substrate 101 (FIG. 1B).
[0025]
After performing oxide film etching by the above-described method, thermal oxidation is performed to form a gate oxide film 107 having a thickness of about 30 to 200 mm, and polysilicon is deposited to a thickness of about 1000 to 3000 mm using a known technique. Patterning is performed using a photolithography technique and a dry etching technique, and a gate electrode 108 is formed on the P-type well 104.
[0026]
Next, after forming a resist mask 103b as an implantation mask for forming an N-type well using photolithography technology (FIG. 1C), phosphorus ions are implanted using an ion implanter to form an N-type well ( The second conductivity type second well) 109 is formed. Specifically, the first implantation energy is 330 keV, and the implantation amount is 2.0 × 10.12cm-2The second implantation energy is 800 keV, and the implantation amount is 5.0 × 10.12cm-2And the third injection energy is 3 MeV and the injection amount is 5.0 × 1012cm-2As an injection. At this stage, the P-type well 104 is completely surrounded by the N-type well 109, and is electrically isolated from the P-type silicon substrate 101. Thereafter, the resist mask 103b is removed and N is removed using a known technique.+Diffusion layer 110 and P+A transistor is completed by forming the diffusion layer 111 (FIG. 1D).
[0027]
Second Embodiment
FIG. 2 shows a manufacturing process in an embodiment of the method of the present invention. First, element isolation 202 is formed on a P-type silicon substrate (first conductivity type semiconductor substrate) 201 using a known technique. Then, after forming a resist mask 203a as an implantation mask for forming an N-type well using a known photolithography technique (FIG. 2A), phosphorus ions are implanted using an ion implanter. An N-type well (surface region of the second conductivity type second well) 204 is formed. Specifically, the first injection energy is 330 keV, and the injection amount is 2.0 × 10.12cm-2The second implantation energy is 800 keV, and the implantation amount is 5.0 × 10.12cm-2Then, the resist mask 203a is removed (FIG. 2B).
[0028]
Thereafter, after forming a resist mask 203b as an implantation mask for forming a P-type well (FIG. 2C), boron ion implantation is performed using an ion implanter to form a P-type well (first conductivity type first mask). Well) 205 is formed. Specifically, the first injection energy is 150 keV and the injection amount is 5.5 × 10.12cm-2And the second implantation energy is 350 keV and the implantation amount is 4.0 × 10.12cm-2Then, the resist mask 203b is removed. At this stage, the P-type silicon substrate 201 and the P-type well 205 are not electrically insulated and separated.
[0029]
Next, a natural oxide film, a sacrificial oxide film, and the like are removed by etching an oxide film of about 100 to 300 mm with a thermal oxide film using a hydrofluoric acid aqueous solution, and the silicon surface is exposed. Here, since the negative charge 206 charged on the P-type well 205 is diffused to the P-type silicon substrate 201, there is no charge on the surface of the P-type well 205, and Cu2+Since the ions 207 are not attracted to the surface of the P-type well 205 and no redox reaction occurs, no pits are formed on the P-type silicon substrate 201 (FIG. 2D).
[0030]
After performing oxide film etching by the above-described method, thermal oxidation is performed to form a gate oxide film 208 having a thickness of about 30 to 200 mm, and polysilicon is deposited to a thickness of about 1000 to 3000 mm using a known technique. Patterning is performed using a photolithography technique and a dry etching technique, and a gate electrode 209 is formed on the P-type well 205. Next, a resist mask 203c is formed as an implantation mask for forming a buried N-type well by using a photolithography technique (FIG. 2E), and then phosphorus ion implantation is performed using an ion implanter, and a buried N-type well is formed. (Embedded region of second conductivity type second well) 210 is formed. Specifically, the injection energy is 3 MeV, and the injection amount is 5.0 × 10.12cm-2As an injection. At this stage, the P-type well 205 is completely surrounded by the N-type well 204 and the buried N-type well 210 and is electrically isolated from the P-type silicon substrate 201. Thereafter, the resist mask 203c is removed, and an N + diffusion layer 211 and a P + diffusion layer 212 are formed using a known technique, thereby completing the transistor (FIG. 2F).
[0031]
<Third Embodiment>
FIG. 3 shows a manufacturing process in an embodiment of the method of the present invention. First, element isolation 302 is formed on a P-type silicon substrate 301 (first conductivity type semiconductor substrate) using a known technique. Thereafter, a resist mask 303a is formed as an implantation mask for forming a buried N-type well by using a known photolithography technique (FIG. 3A), and then phosphorus ion implantation is performed using an ion implanter. Then, a buried N-type well (buried region of the second conductivity type second well) 304 is formed. Specifically, the injection energy is 3 MeV, and the injection amount is 5.0 × 10.12cm-2Then, the resist mask 303a is removed (FIG. 3B).
[0032]
Thereafter, after forming a resist mask 303b as an implantation mask for forming a P-type well (FIG. 3C), boron ion implantation is performed using an ion implanter to form a P-type well (first conductivity type first mask). Well) 305 is formed. Specifically, the first injection energy is 150 keV and the injection amount is 5.5 × 10.12cm-2And the second implantation energy is 350 keV and the implantation amount is 4.0 × 10.12cm-2Then, the resist mask 303b is removed. At this stage, the P-type silicon substrate 301 and the P-type well 305 are not electrically isolated from each other.
[0033]
Next, a natural oxide film, a sacrificial oxide film, and the like are removed by etching an oxide film of about 100 to 300 mm with a thermal oxide film using a hydrofluoric acid aqueous solution, and the silicon surface is exposed. Here, since the negative charge 306 charged on the P-type well 305 is diffused to the P-type silicon substrate 301, there is no charge on the surface of the P-type well 305, and Cu2+Since the ions 307 are not attracted to the surface of the P-type well 305 and no redox reaction occurs, no pits are formed on the P-type silicon substrate 301 (FIG. 3D).
[0034]
After performing oxide film etching by the above-described method, thermal oxidation is performed to form a gate oxide film 308 having a thickness of about 30 to 200 mm, and polysilicon is deposited by about 1000 to 3000 mm using a known technique. Patterning is performed using a photolithography technique and a dry etching technique, and a gate electrode 309 is formed on the P-type well 305. Next, after forming a resist mask 303c as an implantation mask for forming an N-type well using photolithography technology (FIG. 3E), phosphorus ions are implanted using an ion implanter to form an N-type well (first A surface region of the second conductivity type second well) 310 is formed. Specifically, the first implantation energy is 330 keV, and the implantation amount is 2.0 × 10.12cm-2The second implantation energy is 800 keV, and the implantation amount is 5.0 × 10.12cm-2As an injection. At this stage, the P-type well 305 is completely surrounded by the N-type well 310 and the buried N-type well 304 and is electrically isolated from the P-type silicon substrate 301. Thereafter, the resist mask 303c is removed, and an N + diffusion layer 311 and a P + diffusion layer 312 are formed using a known technique, thereby completing the transistor (FIG. 3F).
[0035]
<Fourth embodiment>
FIG. 4 shows the essential points of the manufacturing process in an embodiment of the method of the present invention according to claim 5 or 6. First, element isolation 402 is formed on a P-type silicon substrate (first conductivity type semiconductor substrate) 401 by using a known technique. After that, similarly to the conventional technique, a well-known photolithography technique is used to form a resist mask for well implantation, and ion implantation is performed using an ion implanter, so that multiple well regions are formed. Form. Here, the P-type well (first conductivity type first well) 403 is electrically isolated from the P-type silicon substrate 401 by the N-type well (second conductivity type second well) 404 (FIG. 4). ).
[0036]
Next, using hydrofluoric acid, the oxide film is etched by about 100 to 300 mm with a thermal oxide film to remove the natural oxide film, the sacrificial oxide film, and the like, thereby exposing the silicon surface. Here, FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an apparatus used for the oxide film etching process. As shown in FIG. 5, the processing apparatus includes a hydrofluoric acid layer 501 filled with hydrofluoric acid, a washing layer 502 filled with ultrapure water, and a dry layer 503 filled with IPA (isopropyl alcohol). A fluorescent lamp 504 is installed above the processing apparatus. Some apparatuses use a buffered hydrofluoric acid layer for the hydrofluoric acid layer, an SC1 cleaning layer, an SC2 cleaning layer, and a drying layer that performs drying by putting a wafer in a cassette and rotating it. The wafers to be processed are put in a cassette 505 and loaded into a loader 506 of the processing apparatus, processed in the order of hydrofluoric acid layer → water washing layer → dry layer, and then unloaded from the unloader 507. Between the time when the wafer is loaded into the loader 506 and the time when the wafer is unloaded from the unloader 507, the fluorescent lamp is always turned on so that the wafer is irradiated with light. By irradiating light 405 by turning on a fluorescent lamp, a negative charge 406 is generated by a photovoltaic effect (known as a power generation principle of a solar cell) at a PN junction between the P-type well 403 and the N-type well 404. A positive charge 407 is generated, and the negative charge 408 on the surface of the P-type well is canceled. Therefore, there is no charge on the surface of the P-type well 403 and Cu2+Since the ions 409 are not attracted to the surface of the P-type well 403 and no redox reaction occurs, no pits are formed on the P-type silicon substrate 401 (FIG. 4).
[0037]
Here, the light with which the wafer is irradiated only needs to include light having a wavelength (wavelength of about 1127 nm or less) having an energy of 1.1 eV or more which is the band gap energy of silicon.
[0038]
FIG. 6 is a diagram schematically showing the wafer transfer cassette and the arrangement of the wafers. In general, when a wafer is processed, the wafer 602 is disposed and processed in the wafer transfer cassette 601 so as to ensure a necessary minimum interval. On the other hand, in the oxide film etching process for exposing the silicon surface, the wafer interval is widened so that light from more fluorescent lamps is irradiated in the wafer transfer cassette 603, and the wafer is arranged like the wafer 604. By performing the above, the effect of suppressing the formation of pits by light is further increased.
[0039]
After the oxide film etching is performed by the above-described method, the thickness is about 30 to 200 mm by performing thermal oxidation using a known technique as shown in FIG. Then, a gate oxide film 107 is formed, polysilicon is deposited to a thickness of about 1000 to 3000 mm, and patterning is performed using a photolithography technique and a dry etching technique to form a gate electrode 108 on the P-type well 104. Thereafter, the N + diffusion layer 110 and the P + diffusion layer 111 are formed using a known technique, thereby completing the transistor.
[0040]
【The invention's effect】
As described above in detail, by using the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, pits can be prevented from being formed on a silicon substrate in a semiconductor device having a multi-well structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram showing manufacturing steps of a first embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 2 is a process diagram showing manufacturing steps of a second embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 3 is a process chart showing manufacturing steps of a third embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the main points of a manufacturing process of a fourth embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an apparatus used for wet etching in a manufacturing process of a fourth embodiment of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention;
FIG. 6 is a diagram schematically showing an arrangement of wafer transfer cassettes and wafers used in the manufacturing process of the fourth embodiment of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention.
FIG. 7 is a process diagram showing an example of a manufacturing process of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
FIG. 8 is an explanatory view schematically showing a problem of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
[Explanation of symbols]
101 P-type silicon substrate (first conductivity type semiconductor substrate)
102 element isolation
103a, 103b resist mask
104 P-type well (first conductivity type first well)
105 negative charge
106 Cu2+ion
107 Gate oxide film
108 Gate electrode
109 N-type well (second conductivity type second well)
110 N-type diffusion layer
111 P-type diffusion layer
201 P-type silicon substrate (first conductivity type semiconductor substrate)
202 Element isolation
203a, 203b, 203c resist mask
204 N-type well (surface region of second well of second conductivity type)
205 P-type well (first conductivity type first well)
206 Negative charge
207 Cu2+ion
208 Gate oxide film
209 Gate electrode
210 Buried N-type well (buried region of second conductivity type second well)
211 N-type diffusion layer
212 P-type diffusion layer
301 P-type silicon substrate (first conductivity type semiconductor substrate)
302 Element isolation
303a, 303b, 303c resist mask
304 Embedded N-type well (embedded region of second conductivity type second well)
305 P-type well (first conductivity type first well)
306 negative charge
307 Cu2+ion
308 Gate oxide film
309 Gate electrode
310 N-type well (surface region of second well of second conductivity type)
311 N-type diffusion layer
312 P-type diffusion layer
401 P-type silicon substrate (first conductivity type semiconductor substrate)
402 Element isolation
403 P-type well (first conductivity type first well)
404 N-type well (second well of second conductivity type)
405 light
406 negative charge
407 plus charge
408 negative charge
409 Cu2+ion
501 Hydrofluoric acid layer
502 Washing layer
503 Dry layer
504 Fluorescent light
505 cassette
506 loader
507 unloader
601 and 603 cassettes
602, 604 wafer
701 P-type silicon substrate (first conductivity type semiconductor substrate)
702 element isolation
703a, 703b resist mask
704 N-type well (second well of second conductivity type)
705 P-type well (first conductivity type first well)
706 buried N-type well (second well of second conductivity type)
707 Gate oxide film
708 Gate electrode
709 N-type diffusion layer
801 Silicon substrate (first conductivity type semiconductor substrate)
802 First well
803 Second well
804 negative charge
805 Cu2+ion
806 Cu core
807 Cu
808 SiO2
809 pit

Claims (4)

第1導電型の半導体基板に、前記第1導電型の第1ウェルと、前記第1ウェルを前記半導体基板と電気的に絶縁分離するように取り囲む第2導電型の第2ウェルを形成してなる多重ウェル構造を有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板に前記第1ウェルを形成する工程と、
前記第1ウェルを含む前記半導体基板の表面をウェットエッチングする工程と、を有し、
前記ウェットエッチングする工程の後に、少なくとも前記第1ウェルの表面に絶縁膜を形成する工程と、
その後に、前記第1ウェル領域の前記絶縁膜上にトランジスタのゲート電極を形成する工程と、
その後に、前記第1ウェルの側部と底部を取り囲む領域に、前記第2ウェルを形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first well of a first conductivity type and a second well of a second conductivity type surrounding the first well so as to be electrically insulated and separated from the semiconductor substrate; A method for manufacturing a semiconductor device having a multi-well structure,
Forming the first well in the semiconductor substrate;
Wet etching the surface of the semiconductor substrate including the first well,
After the wet etching step, forming an insulating film on at least the surface of the first well;
Thereafter, forming a gate electrode of a transistor on the insulating film in the first well region;
And a step of forming the second well in a region surrounding the side and bottom of the first well.
第1導電型の半導体基板に、前記第1導電型の第1ウェルと、前記第1ウェルを前記半導体基板と電気的に絶縁分離するように取り囲む第2導電型の第2ウェルを形成してなる多重ウェル構造を有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板に前記第2ウェルの表面領域を形成する工程と、
前記半導体基板の表面領域の前記第2ウェル以外の領域に前記第1ウェルを形成する工程と、
前記第1ウェルを含む前記半導体基板の表面をウェットエッチングする工程と、を有し、
前記ウェットエッチングする工程の後に、少なくとも前記第1ウェルの表面に絶縁膜を形成する工程と、
その後に、前記第1ウェル領域の前記絶縁膜上にトランジスタのゲート電極を形成する工程と、
その後に、前記第1ウェルの底部を取り囲む前記半導体基板の内部領域に前記第2ウェルの埋め込み領域を形成し、前記第2ウェルの前記表面領域と前記埋め込み領域によって前記第1ウェルを前記半導体基板と絶縁分離するように取り囲む工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first well of a first conductivity type and a second well of a second conductivity type surrounding the first well so as to be electrically insulated and separated from the semiconductor substrate; A method for manufacturing a semiconductor device having a multi-well structure,
Forming a surface region of the second well in the semiconductor substrate;
Forming the first well in a region other than the second well in the surface region of the semiconductor substrate;
Wet etching the surface of the semiconductor substrate including the first well,
After the wet etching step, forming an insulating film on at least the surface of the first well;
Thereafter, forming a gate electrode of a transistor on the insulating film in the first well region;
Thereafter, a buried region of the second well is formed in an inner region of the semiconductor substrate surrounding the bottom of the first well, and the first well is formed by the surface region and the buried region of the second well. And a method of surrounding the substrate so as to be insulated and separated.
第1導電型の半導体基板に、前記第1導電型の第1ウェルと、前記第1ウェルを前記半導体基板と電気的に絶縁分離するように取り囲む第2導電型の第2ウェルを形成してなる多重ウェル構造を有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の内部領域に前記第2ウェルの埋め込み領域を形成する工程と、
前記半導体基板の前記第2ウェルの前記埋め込み領域上に前記第1ウェル領域を形成する工程と、
前記第1ウェルを含む前記半導体基板の表面をウェットエッチングする工程と、を有し、
前記ウェットエッチングする工程の後に、少なくとも前記第1ウェルの表面に絶縁膜を形成する工程と、
その後に、前記第1ウェル領域の前記絶縁膜上にトランジスタのゲート電極を形成する工程と、
その後に、前記半導体基板の表面領域の前記第1ウェル以外の領域に前記第2ウェルの表面領域を形成し、前記第2ウェルの前記表面領域と前記埋め込み領域によって前記第1ウェルを前記半導体基板と絶縁分離するように取り囲む工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first well of a first conductivity type and a second well of a second conductivity type surrounding the first well so as to be electrically insulated and separated from the semiconductor substrate; A method for manufacturing a semiconductor device having a multi-well structure,
Forming a buried region of the second well in an internal region of the semiconductor substrate;
Forming the first well region on the buried region of the second well of the semiconductor substrate;
Wet etching the surface of the semiconductor substrate including the first well,
After the wet etching step, forming an insulating film on at least the surface of the first well;
Thereafter, forming a gate electrode of a transistor on the insulating film in the first well region;
Thereafter, a surface region of the second well is formed in a region other than the first well in a surface region of the semiconductor substrate, and the first well is formed in the semiconductor substrate by the surface region of the second well and the buried region. And a method of surrounding the substrate so as to be insulated and separated.
前記ウェットエッチングは弗酸水溶液で実施することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の半導体装置の製造方法。  The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the wet etching is performed with a hydrofluoric acid aqueous solution.
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