(57)【要約】【課題】イオン注入技術を用いた不純物層形成のフォトリソグラフィ工程数を効率的に削減するとともに、より製造コストが低く、製造納期も短い、製造しやすい半導体装置を提供する。【解決手段】半導体基板上にマスク材を同じ線幅のラインを等間隔に縦横に直交する格子状形状を基本配置として、不純物１を導入したい格子一部の横ラインと不純物２を導入したい格子一部の縦ラインを排除した形で形成し、縦ライン方角を０°としたとき２６．６°以内のツイスト角η１および−η１で２回、ティルト角φ１の条件で不純物１のイオン注入を行い、縦ライン方角を０°としたとき２６．６°以内ツイスト角η２および−η２で２回、ティルト角φ２の条件で不純物２のイオン注入をする。各不純物でマスク材の左右から２回のイオン注入を行うことで、マスク材の下に不純物を打ち込み、隣接した不純物層を接触させて形成する。【選択図】図１
2014170873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に対してイオン注入を行って不純物領域を形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成された、マスク材からなる同じ線幅のラインを等間隔に縦横に直交させた格子を基本配置として、前記不純物領域となる領域の前記格子の一方の方角のラインの一部および前記格子の他方の方角のラインの一部を削除した形で形成する工程と、
第１の不純物をイオン注入深さＲ１として、ティルト角φ１と、前記格子の一方の方角のラインに対しツイスト角η１により、前記半導体基板の全面にイオン注入する第１のイオン注入工程と、
前記一方の方角のラインに対しツイスト角−η１で、ツイスト角以外のイオン注入条件を前記第１のイオン注入工程の条件と同じ条件として注入する第２のイオン注入工程と、
第２の不純物をイオン注入深さＲ２として、ティルト角φ２と、前記格子の他方の方角のラインに対しツイスト角η２により、前記半導体基板の全面にイオン注入する第３のイオン注入工程と、
前記他方の方角のラインに対しツイスト角−η２で、ツイスト角以外のイオン注入条件を前記第３のイオン注入工程の条件と同じ条件として注入する第４のイオン注入工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１のイオン注入工程および前記第２のイオン注入工程により注入される前記第１の不純物は、前記格子の前記他方の方角のラインの一部が削除された領域にのみ注入され、
前記第３のイオン注入工程および前記第４のイオン注入工程により注入される前記第２の不純物は、前記格子の前記一方の方角のラインの一部が削除された領域にのみ注入されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１のイオン注入工程および前記第２のイオン注入工程により、前記格子のうち前記他方の方角に沿って隣り合う領域に注入される前記第１の不純物は、前記隣り合う領域を隔てている前記一方の方角のラインの下で接触し、
前記第３のイオン注入工程および前記第４のイオン注入工程により、前記格子のうち前記一方の方角に沿って隣り合う領域に注入される前記第２の不純物は、前記隣り合う領域を隔てている前記他方の方角のラインの下で接触することを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記マスク材の膜厚をＴ、前記格子のライン幅をＬ、前記格子のスペース幅をＳとした場合、前記第１の不純物のイオン注入条件と前記第２の不純物のイオン注入条件は、それぞれ、ｉ＝１、２に対し、
Ｔ・ｃｏｓηｉ・ｔａｎφｉの値が、Ｓの値以上、かつ、Ｌ＋Ｓの値以下であり、
２・Ｔ・ｓｉｎηｉ・ｔａｎφｉの値が、Ｓの値以下であり、
２・Ｒｉ・ｓｉｎφｉ・ｓｉｎηｉの値がＬ−０．１μｍ以上であること、
を特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記マスク材からなる前記格子おいて、特定の格子にある四角形のスペース領域を前記マスク材で埋めてあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記マスク材を形成する前に、前記半導体基板の全面に第３の不純物をイオン注入する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記マスク材を形成した後、第４の不純物をティルト角０°の条件でイオン注入する工程を含むことを特徴とした請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造方法に関する。特に、イオン注入技術を用いて、複数の異なるイオン種および複数の異なる濃度を有する不純物層を形成する際にそのフォトリソグラフィ工程数の削減を可能にする製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の微細化および多様化が進められ、複数イオン種および複数濃度の組合せからなる多数の不純物拡散層が使用され複雑な半導体装置構造を形成する要求が出てきている。
【０００３】
ＭＯＳ型トランジスタ構造においても、複数耐圧毎に調整されたＮウエル層およびＰウエル層、素子分離のためのＮ型チャネルストップ層およびＰ型チャネルストップ層、複数種閾値毎に調整されたＭＯＳチャネル層、容量形成のため埋め込み層、極性の異なるポリシリコンゲート電極および複数種のポリシリコン抵抗層、複数耐圧毎に調整されたドレイン構造の複数種および複数濃度種の基板Ｎ型拡散層および基板Ｐ型拡散層が使用されている。
【０００４】
これら多数の不純物拡散層の形成方法は、フォトリソグラフィ工程技術を用いて該当領域のフォトレジストを開口した後、イオン注入技術を用いて所望の領域に不純物層を形成する方法が一般的に用いられている。そのためフォトリソグラフィ工程数が増大し、製造コストが増加し製造納期が長期化する問題が発生している。この問題を解決するためにイオン注入技術を用いて不純物層を形成するためのフォトリソグラフィ工程の削減方法がいくつか考えられている。
【０００５】
最もオーソドックスなフォトリソグラフィ工程削減方法としては、不純物イオン注入を同じタイミングで行う工程の中で、もっとも濃度が薄い不純物層の形成はフォトリソグラフィ工程を使用せずに全面にイオン注入を行うことで形成し、残りの同じタイミングで形成する不純物層は、フォトリソグラフィ工程を用いて薄い不純物層に追加してイオン注入することで形成する方法である。この方法の場合、所望の特性を得られるように、既にイオン注入されているイオンと同型種のイオンを追加で打ちこむ場合はより少ないドーズ量に調整し、異型種のイオンを打ちこむ場合にはより多いドーズ量で調整する必要がある。
【０００６】
更に進んだフォトリソグラフィ工程削減の方法として特許文献１に示すような製造手法がある。図６はこの手法を用いた製造方法の平面図である。シリコン基板１上にフォトレジスト２を膜厚Ｔで塗布したのち、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト２のＮ型不純物層３となる領域およびＰ型不純物層４となる領域を幅Ｗのスリット形状として開口する。このとき異なるイオン種のイオン注入領域はスリット方向が互いに直交するように形成する。
【０００７】
しかる上で図面に示すように、Ｎ型不純物層３となる領域におけるフォトレジストのスリット方向に沿ってシリコン基板１表面に対し角度θにて不純物（リン）を注入する。このときＰ型不純物層４となる領域では、スリットの垂直方向にイオンが進み、すべての不純物（リン）イオンがスリット形状のフォトレジスト２の側面に阻まれ基板に届かないようなイオン注入角度設定となっている。フォトレジスト２の膜厚をＴ、スリット幅をＷ、イオン注入角度をθとしたとき、Ｗ≦Ｔ／ｔａｎθの関係になっていることが選択的にＮ型不純物層３となる領域にイオンを注入しＰ型不純物層４となる領域にイオンを注入しない条件である。
【０００８】
さらに、Ｐ型不純物層４となる領域におけるフォトレジスト２のスリット方向に沿ってシリコン基板１の表面に対し角度θをつけて不純物（ボロン）を注入することにより、選択的にＰ型不純物層４となる領域に不純物（ボロン)イオンを注入しＮ型不純物層３の領域にはイオンが注入されない条件とする。１回のフォトリソグラフィ工程で、２種類の異なった領域へ各々２種類のイオン注入を行う製造手法となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−５５４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、このようなイオン注入技術を用いた不純物層形成のフォトリソグラフィ工程数を削減する方法において、スリット形状のフォトレジスト下部領域には不純物層がイオン注入されず、同一種の不純物層が分離形成されてしまうといった問題点と、不純物層が複雑に入り組んだレイアウト構造には適用できないといった問題点があった。
【００１１】
本発明の目的は、イオン注入技術を用いた不純物層形成のフォトリソグラフィ工程数を効率的に削減するとともに、より製造コストが低く、製造納期も短い、製造しやすい半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題点を解決するために、本発明の製造方法では、フォトリソグラフィ技術を用いて半導体基板上に形成された、マスク材からなる同じ線幅のラインを等間隔に縦横に直交させた格子を基本配置として、一部の格子の横ラインおよび一部の格子の縦ラインを排除した形で形成する工程と、第１の不純物を前記格子一方のライン方角を０°としたとき２６．６°以内のツイスト角η１と、ティルト角φ１の条件でイオン注入する工程と、前記格子一方の前記ライン方角を０°としたときツイスト角−η１で、ツイスト角以外のイオン注入条件を1回目のイオン注入条件と同じ条件で注入する工程と、第２の不純物をもう一方の格子のライン方角を０°としたとき２６．６°以内のツイスト角η２と、ティルト角φ２の条件でイオン注入する工程と、前記もう一方の前記格子ラインの方角を０°としたときツイスト角−η２で、ツイスト角以外のイオン注入条件が第２不純物の1回目のイオン注入条件と同じ条件で注入する工程とを含み、前記マスク材の膜厚をＴ、前記格子のライン幅をＬ、前記格子のスペース幅をＳ、前記不純物のイオン注入における、前記対象ライン方向を０°とした場合のツイスト角をη、ティルト角をφ、不純物のイオン注入深さをＲとした場合、前記第１不純物のイオン注入条件と前記第２不純物のイオン注入の条件は、Ｔ・ｃｏｓη・ｔａｎφの値が、Ｓの値以上、かつ、Ｌ＋Ｓの値以下であり、２・Ｔ・ｓｉｎη・ｔａｎφの値が、Ｓの値以下であり、２・Ｒ・ｓｉｎφ・ｓｉｎηの値がＬ−０．１μｍ以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法とした。
【００１３】
前記マスク材を形成した後、第３の不純物をティルト角０°の条件でイオン注入する工程を含むことを特徴とした半導体装置の製造方法とした。
【００１４】
前記格子状のマスク材において、特定の格子にある四角形のスペース領域をマスク材で埋める形状としたことを特徴とする半導体装置の製造方法とした。
【００１５】
前記マスク材を形成する前に、全面に第４の不純物をイオン注入する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法とした。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明は複数種の不純物層の形成を1度のフォトリソグラフィ工程で形成できるため、製造コストが低く製造納期の短い半導体装置を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の一例を示す半導体装置の製造方法の平面図および工程順断面図である。
【図２】図１に続く、本発明の実施の一例を示す半導体装置の製造方法の平面図および工程順断面図である。
【図３】構造物によるイオン注入の遮蔽効果の説明図である。
【図４】シリコン基板内のイオンの入り込み方の説明図である。
【図５】本発明の実施の一例を示す半導体装置の製造方法の平面図である。
【図６】従来の半導体装置の製造方法の平面図および工程順断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を、図面を用いて説明する。
最初に、イオン注入で用いられるイオンビームがフォトレジストで遮蔽された場合に、イオンの注入されない影となる部分の大きさの記述について図３を用いて説明する。フォトレジスト２は二方向にあり、フォトレジスト２ａ、２ｂは直角に交わっている。イオン注入のティルト角はシリコン基板１の表面における法線とイオンビーム５の角度であり、φで示される。ツイスト角はフォトレジスト２の壁面に対する垂直方向（この図ではフォトレジスト２ｂに沿う方向）とのイオンビーム５の角度であり、ηで示される。イオンビーム５がフォトレジスト２の壁面上Ａ点をかすめてシリコン基板１の表面上のＢ点へ入射する場合、イオンビーム５のシリコン基板１上への射影線Ａ'Ｂを考えると直角三角形ＡＡ'Ｂの角Ａはイオン注入のティルト角φとなる。フォトレジスト２の高さをＴとすると、射影線Ａ'Ｂの長さはＴ・ｔａｎφとなる。また、イオンビーム５の到達する点Ｂの位置をフォトレジスト２上の点Ａ'を基準としフォトレジスト２の壁面に対する垂直方向成分（線分Ａ'Ｃの長さ）とフォトレジスト２壁面に対する水平方向成分（線分ＢＣの長さ）で表現する。直角三角形Ａ'ＢＣの角Ａ'はツイスト角ηであり、垂直方向成分（線分Ａ'Ｃの長さ）は（射影線Ａ'Ｂの長さ）・ｃｏｓη＝Ｔ・ｔａｎφ・ｃｏｓηとなる。水平方向成分（線分ＢＣの長さ）は（射影線Ａ'Ｂの長さ）・ｓｉｎη＝Ｔ・ｔａｎφ・ｓｉｎηとなる。以上から、フォトレジスト２ａにより、線分Ａ'Ｃの長さまではイオンが注入されず、フォトレジスト２ｂにより、線分ＢＣの長さまではイオンが注入されず、影となることが分かる。
【００１９】
上記の説明を元に、構造物であるフォトレジストによるイオン注入の遮蔽効果を用いた本発明の実施形態を説明する。図１（ａ）〜（ｉ）および、図２（ｊ）〜（ｏ）は本発明の実施の一例を示す半導体装置の製造方法の平面図および工程順断面図である。図１（ａ）〜（ｃ）は、シリコン基板１の表面にフォトレジスト２を塗布したのち、フォトリソグラフィ技術を用いて同じ線幅のラインが等間隔に縦横に直交するように配置した格子状形状のフォトレジスト２を形成している。格子状形状のフォトレジスト２では一部の格子の横ラインおよび一部の格子の縦ラインが削除されている。図１（ａ）は平面図であり、図1（ｂ）は図1（ａ）におけるＸ−Ｘ'の断面図、図1（ｃ）は図1（ａ）におけるＹ−Ｙ'の断面図である。なお、これらの断面図ではフォトレジストの断面だけを示してあり、後方に位置するフォトレジストの壁は省略してある。フォトレジスト２に囲まれた正方形の領域で、Ｂ（ボロン）をイオン注入する領域は、平面図正方形の下辺のフォトレジストを形成していない。また、Ｐ（リン）をイオン注入する領域は、平面図正方形の左辺のフォトレジストを形成していない。本実施例ではフォトレジスト膜厚Ｔを１．２μｍ、格子を形成するフォトレジスト２の幅Ｌを０．２μｍ、フォトレジスト２の間隔スペースＳを１．８μｍとしている。
【００２０】
図１（ｄ）は、Ｐ（リン）をイオン注入し、Ｎ型不純物層３を形成している平面図であり、図１（ｅ）は図１（ｄ）におけるＸ−Ｘ'の断面図、図１（ｆ）は図１（ｄ）におけるＹ−Ｙ'の断面図である。Ｐ（リン）は、図１（ｄ）〜（ｆ）の矢印方向よりイオン注入される。イオン注入条件は、ティルト角φ＝６１°であり、ツイスト角ηは、格子の一方のライン方角である横方向（平面図水平方向）を０°として図では右下方向にη＝＋２２．５°に設定し、１４０ｋｅｖのエネルギーで平面図左から注入している。この条件でイオン注入を行うと、平面図１（ｄ）の縦方向線のフォトレジスト２によるイオン注入の影は、図３を用いて説明したようにＴ・ｃｏｓη・ｔａｎφで計算され、２．０μｍとなる。図１（ｅ）のように、フォトレジスト２の間隔がＳ、すなわち１．８μｍの領域にはフォトレジスト２に遮蔽されＰ（リン）は基板入射されず、平面図正方形の縦方向線のフォトレジスト２が無い領域にのみ、Ｐ（リン）は基板に入射する。
【００２１】
一方、平面図１（ｄ）の横方向線のフォトレジスト２によるイオン注入の影は、図３を用いて説明したようにＴ・ｓｉｎη・ｔａｎφで計算され０．８３μｍとなる。図１（ｆ）のように、縦方向線のフォトレジスト２が無い領域では、横方向線のフォトレジスト２からＹ'方向に０．８３μｍの位置まではＰ（リン）が入射せず、０．８３μｍ以上の離れた領域にＰ（リン）が入射することになる。また、イオン注入の深さをＲとした場合、横方向線のフォトレジスト２の下端からＹ'方向すなわちフォトレジスト下側にＰ（リン）が打ち込まれる距離は、後で図４を用いて説明するように、Ｒ・ｓｉｎφ・ｓｉｎηで計算され、イオン注入深さＲをＲｐ＋２・ΔＲｐ＝０．３μｍと代入すると、０．１μｍとなり、フォトレジスト２の線幅は０．２μｍとしているので、フォトレジスト２の下は線幅中央の位置まで側面からＰ（リン）が入り込む条件となっている。
【００２２】
図１（ｇ）は、さらにＰ（リン）をイオン注入し、Ｎ型不純物層３を広げるように形成している平面図であり、図１（ｈ）は図１（ｇ）におけるＸ−Ｘ'の断面図、図１（ｉ）は図１（ｇ）におけるＹ−Ｙ'の断面図である。Ｐ（リン）は、図１（ｇ）〜（ｉ）の矢印方向よりイオン注入される。イオン注入条件は、ティルト角φ＝６１°ツイスト角ηは、平面図水平方向を０°としてη＝−２２．５°に設定し、１４０ｋｅｖのエネルギーで注入している。1回目のＰ（リン）イオン注入とはツイスト角のみ変更し、注入方向は横方向線のフォトレジスト２の垂直面に対し面対称の条件となっている。図１（ｈ）の断面方向すなわち横方向における効果は、1回目のＰ（リン）イオン注入の時と同じであるが、図１（ｉ）の断面方向すなわち縦方向の効果はイオン注入方向が変わり、1回目のイオン注入で打ち込めなかった領域である、横方向線のフォトレジスト２によるイオン注入の影の領域、横方向線のフォトレジスト２の下側半分の領域にイオンを供給し、Ｎ型不純物層３を図１（ｇ）、（ｉ）のように１つに接触させるようにイオン注入することができる。この効果により、図１（ａ）におけるフォトレジスト２に囲まれた正方形の領域で左辺のフォトレジストを形成していない領域にのみＮ型拡散層３を形成しており、かつ、隣接したフォトレジスト２に囲まれた正方形の領域で左辺のフォトレジストを形成していない領域は接触し、一つのＮ型拡散層３が形成される。
【００２３】
図２（ｊ）はＢ（ボロン）をイオン注入し、Ｐ型不純物層４を形成している平面図であり、図２（ｋ）は図２（ｊ）におけるＸ−Ｘ'の断面図、図２（ｌ）は図２（ｊ）におけるＹ−Ｙ'の断面図である。図２（ｍ）は、さらにＢ（ボロン）をイオン注入し、Ｐ型不純物層４を広げるように形成している平面図であり、図２（ｎ）は図２（ｍ）におけるＸ−Ｘ'の断面図、図２（ｏ）は図２（ｍ）におけるＹ−Ｙ'の断面図である。Ｂ（ボロン）のイオン注入はＰ（リン）のイオン注入と全く同じ構成で処理される。異なる点は、ツイスト角は１回目２回目ともＰ（リン）の場合から９０°変更して９０°±２２．５°としており、平面図における横方向のフォトレジスト２にてイオンを遮蔽しており、エネルギーもイオン注入深さＲがＰ（リン）のイオン注入と同等になるエネルギー６０ｋｅｖ（Ｒ＝０．３μｍ）で処理を行っている。ただし、ツイスト角は、格子の他方のライン方角である縦方向（平面図垂直方向）を０°とすれば、Ｐ（リン）のイオン注入の場合と同様に、±２２．５°となる。その他の条件および効果は全くＰ（リン）のイオン注入と変わらない。したがって、図１（ａ）におけるフォトレジスト２に囲まれた正方形の領域で下辺のフォトレジストを形成していない領域にのみＰ型拡散層４を形成しており、かつ、隣接したフォトレジスト２に囲まれた正方形の領域で下辺のフォトレジストを形成していない領域は接触し、一つのＰ型拡散層４が形成されている。
【００２４】
図１（ｇ）の平面図のように、フォトレジスト２に囲まれた正方形領域単位に、イオン注入する領域とイオン注入しない領域を、平面図正方形の一辺のフォトレジスト２の壁の有無で制御するための条件は、フォトレジスト２の膜厚をＴ、フォトレジスト２のスペース（正方形の1辺の長さ）幅をＳ、フォトレジスト２の壁の厚み（線幅）をＬ、遮蔽するフォトレジスト２壁面に対する垂直方向成分の距離Ｔ・ｔａｎφ・ｃｏｓηの関係は、Ｓ≦Ｔ・ｔａｎφ・ｃｏｓη≦Ｌ＋Ｓとなる。Ｔ・ｔａｎφ・ｃｏｓηはイオン注入によるフォトレジスト壁の影の長さであり、フォトレジスト２のスペースＳより大きいことでフォトレジスト２の壁が有る領域でイオン注入されない条件となり、フォトレジスト２のスペースとフォトレジスト２の壁の厚み（線幅）の和であるＳ＋Ｌより小さいことで、フォトレジスト２の壁が無い領域でイオン注入の影が伸びすぎず所望の正方形領域のすべてにイオンを注入される条件になる。
【００２５】
また、遮蔽するフォトレジスト２壁面に対する水平方向成分の距離Ｔ・ｔａｎφ・ｓｉｎηがフォトレジスト２のスペースＳの半分より大きいと、正方形領域間の真ん中にイオン注入されない帯領域が発生してしまう。そのため、Ｓ≧２・Ｔ・ｔａｎφ・ｓｉｎηの条件も必要である。
【００２６】
図４は、シリコン基板内のイオンの入り込み方の説明図である。イオン注入のティルト角はシリコン基板１の表面の法線とイオンビーム５の角度であり、φで示される。ツイスト角はシリコン基板上の基準方向とのイオンビーム５の角度であり、ηで示される。イオンビーム５がシリコン基板１の表面上のＢ点へ入射しシリコン基板１内部のＤ点へ届いた場合、イオンビーム５のシリコン基板１表面への射影線ＢＤ'を考えると直角三角形ＢＤ'Ｄの角Ｄはイオン注入のティルト角φとなる。イオンビーム５のイオン注入深さをＲとすると、射影線ＢＤ'の長さはＲ・ｓｉｎφとなる。また、イオンが到達する点Ｄの位置をシリコン基板１表面上の点Ｂを基準とし基準方向に対する垂直方向成分（線ＢＥの距離）と基準方向に対する水平方向成分（線ＥＤ'の距離）で表現する。直角三角形ＢＥＤ'の角Ｂ'はツイスト角ηであり、垂直方向成分（線ＢＥの距離）は（射影線ＢＤ'の長さ）・ｃｏｓη＝Ｒ・ｓｉｎφ・ｃｏｓηとなる。水平方向成分（線ＥＤ'の距離）は（射影線ＢＤ'の長さ）・ｓｉｎη＝Ｒ・ｓｉｎφ・ｓｉｎηとなる。
【００２７】
図１（ｇ）の平面図のように、隣接したイオン注入する正方形領域で、領域に挟まれたフォトレジスト２の下で不純物層が接触し一つの不純物層として形成されるための条件は、イオン注入の深さの水平方向成分の距離＝Ｒ・ｓｉｎφ・ｓｉｎηがフォトレジスト２の壁の厚み（線幅）Ｌの半分に到達する必要がある。フォトレジスト２の線幅Ｌとの関係は、Ｌ≦２・Ｒ・ｓｉｎφ・ｃｏｓηとなる。もちろんイオン注入後に熱拡散を行うことで不純物拡散の伸び＝０．１μｍ程度を考慮すると、Ｌ−０．１μｍ≦２・Ｒ・ｓｉｎφ・ｃｏｓηの条件が必要である。
【００２８】
まとめると、フォトレジスト２に囲まれた正方形の領域内に、イオン注入する領域とイオン注入しない領域を、平面図正方形の一辺のフォトレジスト２の壁の有無で制御する条件は、それぞれのイオン種について、フォトレジストの膜厚をＴ、フォトレジスト格子のライン幅をＬ、スペース幅をＳ、壁を無くした面に垂直方向を０°とした場合の2回のイオン注入のツイスト角をそれぞれ±η、ティルト角をφ、不純物のイオン注入深さをＲとした場合、第１条件としてＳ≦Ｔ・ｃｏｓη・ｔａｎφ≦Ｌ＋Ｓであること。第２条件としてＳ≧２・Ｔ・ｓｉｎη・ｔａｎφであること。第３条件として２・Ｒ・ｓｉｎφ・ｓｉｎη≧Ｌ−０．１μｍであること。以上の３条件を同時に満たす必要がある。３条件におけるφとηの範囲は０＜φ＜９０°、０＜η＜９０°であり、第１条件と第２条件からｔａｎηは１／２以下、つまりツイスト角ηは０＜η＜２６．６°の範囲にあるべきことが導ける。
【００２９】
また、このような構成にすることで２種の不純物領域を１度のフォトリソグラフィ工程で格子の正方形サイズの分解能で自由に配置することが可能である。
【００３０】
図５は、本発明の実施の一例を示す半導体装置の製造方法の平面図である。第１領域１１のマスク材１０の形状は、格子内の四角形スペース領域をマスク材１０で埋め込んだ形状となっている。第２領域１２のマスク材１０の形状は、完全な格子状形状となっている。第３領域１３のマスク材１０の形状は、格子内の四角形スペースにおいて左にある縦ラインを排除した形状になっている。第４領域１４のマスク材１０の形状は、格子内の四角形スペースにおいて下にある横ラインを排除した形状になっている。
【００３１】
マスク材１０を形成する前に最も薄い濃度の第１不純物層をイオン注入法により基板全面に形成する。次に図５のように、フォトリソ技術を用いてマスク材１０を配置し、ティルト角０°にて２番目に薄い濃度の第２不純物層をイオン注入法により形成する。マスク材１０のない領域すべてに第２不純物層が形成される。その後、本発明を使用し、ティルト角、ツイスト角、イオンエネルギー、マスク材のライン幅およびスペース幅を条件の満たす範囲に設定し、第３の不純物層を２回のイオン注入法で形成する。また、第４の不純物層も９０°角度を変えて、本発明の条件の満たす範囲でイオン注入法にて形成する。第３および第４の不純物層の濃度は、第２領域の不純物のドーズ量より多く、予めイオン注入されている第２不純物を用意に打ち消すことが出来る構成になっている。
【００３２】
これにより図５の第１領域１１に第１不純物層を、第２領域１２に第２不純物層を、第３領域１３に第３不純物層を、第４領域１４に第４の不純物層を形成している。この手法を用いれば、1つのフォトリソグラフィ工程で４種類の不純物層を形成すること可能である。ただし、第２の不純物層はマスク材１０に分離されてしまうため、第２不純物を第1不純物と同型不純物とし第２不純物層同士を導通させたり、孤立した不純物層としたりして使用する必要がある。
【符号の説明】
【００３３】
１    シリコン基板
２    フォトレジスト
３    N型不純物層
４    Ｐ型不純物層
５    イオンビーム
１０  マスク材
１１  第１領域
１２  第２領域
１３  第３領域
１４  第４領域
【図１】
2014170873.tif 000003
【図２】
2014170873.tif 000004
【図３】
2014170873.tif 000005
【図４】
2014170873.tif 000006
【図５】
2014170873.tif 000007
【図６】
2014170873.tif 000008