JP2003158092A - Manufacturing method for semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method for semiconductor device

Info

Publication number
JP2003158092A
JP2003158092A JP2001357123A JP2001357123A JP2003158092A JP 2003158092 A JP2003158092 A JP 2003158092A JP 2001357123 A JP2001357123 A JP 2001357123A JP 2001357123 A JP2001357123 A JP 2001357123A JP 2003158092 A JP2003158092 A JP 2003158092A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
gas
silicon film
boron
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001357123A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4004277B2 (en
Inventor
Junichi Ono
純一 大野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2001357123A priority Critical patent/JP4004277B2/en
Publication of JP2003158092A publication Critical patent/JP2003158092A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4004277B2 publication Critical patent/JP4004277B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a semiconductor device for reducing resistivity of silicon films 13 and 15 filling a groove part 14, eliminating the dispersion and eliminating generation of a gap. SOLUTION: The manufacturing method for the semiconductor device is provided with a first step of forming oxide films 11 and 12 on a surface of a semiconductor substrate 10 having the groove part 14, a second step of depositing a first silicon film 13 containing boron impurities of a prescribed concentration by thermal decomposition of a reaction gas in which a silicon compound gas and a boron compound gas are mixed, a step of depositing a second silicon film 15 containing the prescribed boron impurities different from the prescribed boron concentration on the first silicon film 13 by the thermal decomposition of the reaction gas in which the silicon compound gas and the boron compound gas are mixed, and a step of heat treatment of averaging boron impurity concentrations in the silicon films 13 and 15.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する分野】本発明は、溝部を利用したMOS
FETやIGBTの溝部にボロンを添加したゲート電極
用シリコン膜を埋め込む場合に有効な半導体装置の製造
方法である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS using a groove.
This is a method of manufacturing a semiconductor device which is effective when a silicon film for a gate electrode to which boron is added is embedded in a groove portion of an FET or an IGBT.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近のMOSFETやIGBTはオン特
性向上のために溝型構造を有する集積度の高いものが多
くなっている。溝部にチャネルを形成するため、溝部側
壁にゲート酸化膜を形成し、残りの溝部にゲート電極用
のシリコン膜を埋め込む必要がある。素子の歩留まりお
よび信頼度を確保するためにはシリコン膜を溝部に均一
に付ける必要がある。即ち、段差被覆性のよい膜が必要
となる。また、MOSFETやIGBTを各セル部分に
対して均一にしかも高速に動作させるためには、ゲート
電極とするシリコン膜はできるかぎり低抵抗にする必要
がある。このため、シリコン膜に不純物を添加して抵抗
を下げている。この段差被覆性、低抵抗の要求は、集積
度が高くなり微細化が進むにつれてますます強くなって
いる。
2. Description of the Related Art Recently, many MOSFETs and IGBTs having a groove type structure and having a high degree of integration are used for improving the on-characteristics. In order to form a channel in the groove, it is necessary to form a gate oxide film on the sidewall of the groove and fill the remaining groove with a silicon film for a gate electrode. In order to secure the yield and reliability of the device, it is necessary to uniformly apply the silicon film to the groove. That is, a film having good step coverage is required. Further, in order to operate the MOSFET and the IGBT uniformly and at high speed with respect to each cell portion, the silicon film used as the gate electrode needs to have a resistance as low as possible. Therefore, impurities are added to the silicon film to reduce the resistance. The requirements for step coverage and low resistance are becoming stronger as the degree of integration increases and miniaturization progresses.

【0003】pチャネルMOSFETやIGBTでは、
製造工程上ボロン添加のシリコン膜を製造することが要
求される。このボロン添加のシリコン膜の形成はnチャ
ネルMOSFETやIGBTに要求される燐添加のシリ
コン膜の形成に比べて難しい工程である。
In p-channel MOSFETs and IGBTs,
It is required to manufacture a boron-added silicon film in the manufacturing process. The formation of this boron-added silicon film is a more difficult process than the formation of the phosphorus-added silicon film required for n-channel MOSFETs and IGBTs.

【0004】図7、図8、図9は従来の半導体装置の製
造工程を説明するための図である。シリコン基板の溝部
にシリコン膜を形成する工程を示している。以下、従来
の実施例について説明する。
FIG. 7, FIG. 8 and FIG. 9 are views for explaining a conventional manufacturing process of a semiconductor device. It shows a process of forming a silicon film in a groove portion of a silicon substrate. Hereinafter, a conventional example will be described.

【0005】第7図に示すシリコン基板30の表面に付
着させたシリコン酸化膜32をマスクにとして、異方性
ドライエッチングによりこのシリコン基板30の表面に
溝部34を形成し、溝部34の側壁にMOSFETやI
GBTのゲート酸化膜となるシリコン酸化膜31を形成
する。次にこのシリコン基板30をCVD装置の反応室
内に設置し、このシリコン基板を550℃に保ち、モノ
シランガスとジボランガスの混合ガスをCVD装置内に
導入し、モノシランガスを分解させ、少量ボロンを含ん
だ段差被覆性のよいシリコン膜33を堆積する。
Using the silicon oxide film 32 attached to the surface of the silicon substrate 30 shown in FIG. 7 as a mask, a groove 34 is formed on the surface of the silicon substrate 30 by anisotropic dry etching, and the side wall of the groove 34 is formed. MOSFET and I
A silicon oxide film 31 to be a gate oxide film of GBT is formed. Next, the silicon substrate 30 is placed in a reaction chamber of a CVD apparatus, the silicon substrate is kept at 550 ° C., a mixed gas of monosilane gas and diborane gas is introduced into the CVD apparatus, the monosilane gas is decomposed, and a step containing a small amount of boron is formed. A silicon film 33 having good coverage is deposited.

【0006】しかる後に第8図に示すように、CVD装
置内においてこのシリコン基板の温度を550℃に保っ
たまま、モノシランガスとジボランガスの混合ガスによ
り、堆積したシリコン膜33より多くのボロンを含んだ
ボロン不純物濃度の高いシリコン膜35をこのシリコン
基板表面が平坦化するまで堆積する。
Thereafter, as shown in FIG. 8, while the temperature of the silicon substrate was kept at 550 ° C. in the CVD apparatus, a mixed gas of monosilane gas and diborane gas contained more boron than the deposited silicon film 33. A silicon film 35 having a high boron impurity concentration is deposited until the surface of the silicon substrate is flattened.

【0007】次に非酸化性の雰囲気中でこのシリコン基
板30を900℃に保ち30分間の熱処理を行ない、シ
リコン膜35からシリコン膜33へボロンを拡散させ、
溝部34内のシリコン膜33、35のボロンの濃度を均
一にする。
Next, the silicon substrate 30 is kept at 900 ° C. in a non-oxidizing atmosphere and heat-treated for 30 minutes to diffuse boron from the silicon film 35 to the silicon film 33.
The boron concentration of the silicon films 33 and 35 in the groove 34 is made uniform.

【0008】その後、異方性ドライエッチング装置を用
い、第9図に示すように、上記シリコン基板に堆積した
シリコン膜33、35をエッチングして溝部34内にの
みシリコン膜33、35を残し、MOSFETの埋め込
みシリコン電極を作製する。
Then, using an anisotropic dry etching apparatus, as shown in FIG. 9, the silicon films 33 and 35 deposited on the silicon substrate are etched to leave the silicon films 33 and 35 only in the groove 34. A buried silicon electrode of MOSFET is manufactured.

【0009】このように、段差被覆性のよい比較的ボロ
ン濃度の低いシリコン膜33を堆積し、さらにゲート電
極の抵抗を下げるため、比較的ボロン濃度の高いシリコ
ン膜35を堆積し、その後、熱処理することにより、溝
部34を空隙なく埋め込み、ある程度低抵抗のシリコン
膜33、35を得ることができる。しかしながら、最近
の高性能なより集積度の高いMOSFETやIGBTの
ゲート電極にはさらに低い抵抗が要求されている。モノ
シランガスは500℃以上の高温にしないと熱分解が起
こらず、ジボランガスはこれよりかなり低温でないと分
解しないため、これ以上シリコン膜中のボロン濃度をあ
げるのは困難である。モノシランガスの反応を500℃
以下の低温にすることは、ボロン濃度をあげることにあ
まり効果がないばかりか、膜の付着速度を落とし、段差
被覆性を悪くすることになるため、とても生産には使え
ない。
In this way, a silicon film 33 having a relatively low boron concentration, which has good step coverage, is deposited, and a silicon film 35 having a relatively high boron concentration is deposited in order to further reduce the resistance of the gate electrode. By doing so, it is possible to fill the groove portion 34 without voids and obtain the silicon films 33 and 35 having a somewhat low resistance. However, even lower resistance is required for the gate electrodes of recent high performance and highly integrated MOSFETs and IGBTs. It is difficult to raise the concentration of boron in the silicon film any more because the monosilane gas does not undergo thermal decomposition unless it is heated to a temperature higher than 500 ° C. and the diborane gas does not decompose unless the temperature is considerably lower than this. Reaction of monosilane gas at 500 ° C
Lowering the temperature below is not very effective in increasing the boron concentration, but also slows down the deposition rate of the film and deteriorates the step coverage, so it is not very useful for production.

【0010】図10は従来の製造方法の問題点を説明す
るための半導体装置の断面図である。シリコン膜33、
35を堆積するときにジシランガスとジボランガスの混
合ガスを用いることもできる。ジシランガスとジボラン
ガスの混合ガスは比較的低温でしかも熱分解温度の差が
少ないため、十分ボロン濃度をあげることができ、ボロ
ンの分布の均一性、即ち抵抗の均一性もよい。しかしな
がら、溝部24にシリコン膜33,35を堆積し埋め込
むときにジシランガスを含む高次シランガスを用いると
空隙を作りやすい。空隙が残ると溝部24内のみにシリ
コン膜33、35を残すためにこれらのシリコン膜3
3、35をエッチングする際に、エッチングガスが空隙
に入り込んで溝部34内の空隙が大きくなり信頼性や、
特性に悪い影響を与える。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device for explaining the problems of the conventional manufacturing method. Silicon film 33,
It is also possible to use a mixed gas of disilane gas and diborane gas when depositing 35. Since the mixed gas of disilane gas and diborane gas has a relatively low temperature and the difference in thermal decomposition temperature is small, the boron concentration can be sufficiently increased, and the boron distribution is uniform, that is, the resistance is uniform. However, when a high-order silane gas containing disilane gas is used when depositing and burying the silicon films 33 and 35 in the groove 24, it is easy to form voids. When the voids remain, the silicon films 33 and 35 are left only in the groove 24 so that the silicon films 3 and 35 are not formed.
When etching 3, 35, the etching gas enters into the voids, and the voids in the groove 34 become large, resulting in reliability and
It has a bad influence on the characteristics.

【0011】このように、従来の方法では、最近の高性
能なより集積度の高いMOSFETやIGBTのゲート
電極に要求されるより低抵抗な空隙の少ないシリコン膜
を作ることには対応できない。また、溝部34を段差被
覆性のよい膜と段差被覆性の悪い低抵抗のシリコン膜と
で埋め込む方法では空隙の発生を完全に押さえることは
困難である。
As described above, the conventional method cannot cope with the formation of a silicon film having a low resistance and a small amount of voids, which is required for a gate electrode of a recent high performance and highly integrated MOSFET or IGBT. Further, it is difficult to completely suppress the generation of voids by the method of filling the groove 34 with a film having good step coverage and a low resistance silicon film having poor step coverage.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を鑑みてなされたもので、その目的は、溝部
を埋めるシリコン膜の抵抗率を小さくし併せて、抵抗率
のばらつきをなくし、空隙の発生をなくすことである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to reduce the resistivity of the silicon film filling the groove portion and to reduce the variation in the resistivity. It is to eliminate the generation of voids.

【0013】[0013]

【課題を解決しようとする手段】シランガスとジボラン
ガスの混合ガスによるシリコン膜とジシランガスあるい
は高次シランガスとジボランガスの混合ガスによるシリ
コン膜との組み合わせにより低抵抗でそのばらつきも少
なく空隙の発生もない半導体装置の製造方法を見つけ
た。
A semiconductor device having low resistance, less variation, and no voids formed by combining a silicon film formed by a mixed gas of silane gas and diborane gas and a disilane gas or a silicon film formed by a mixed gas of high-order silane gas and diborane gas. I found a manufacturing method of.

【0014】上記課題を解決するために、請求項1記載
の発明は溝部を有する半導体基板表面に所定のシリコン
酸化膜を形成する第一の工程と、モノシランガスとジボ
ランガスを混入した反応ガスの熱分解により所定の濃度
のボロン不純物を含有する第一のシリコン膜を堆積する
第二の工程と、高次シランガスとジボランガスを混入し
た反応ガスの熱分解により前記第一のシリコン膜上に前
記所定のボロン濃度とは異なる所定のボロン不純物を含
有する第二のシリコン膜を堆積する第三の工程と、熱処
理によって前記第一のシリコン膜と前記第二のシリコン
膜における不純物濃度を平均化する第四の工程とを備え
たことを特徴とする半導体装置の製造方法である。請求
項2記載の発明は請求項1記載の半導体装置の製造方法
であって、前記半導体基板はシリコン基板であり、第三
の工程における高次シランガスはジシランガスであるこ
とを特徴とする。請求項3記載の発明は請求項1又は請
求項2いずれか1項記載の半導体装置の製造方法であっ
て、前記第一のシリコン膜を堆積する第二の工程におい
て溝部を充填した後前記第二のシリコン膜を堆積するこ
とを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is the first step of forming a predetermined silicon oxide film on the surface of a semiconductor substrate having a groove, and the thermal decomposition of a reaction gas mixed with monosilane gas and diborane gas. By a second step of depositing a first silicon film containing a predetermined concentration of boron impurities by means of thermal decomposition of a reaction gas mixed with a high-order silane gas and diborane gas by the predetermined boron on the first silicon film. A third step of depositing a second silicon film containing a predetermined boron impurity having a different concentration, and a fourth step of averaging the impurity concentrations of the first silicon film and the second silicon film by heat treatment. And a step of manufacturing the semiconductor device. The invention according to claim 2 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a silicon substrate, and the high-order silane gas in the third step is disilane gas. The invention according to claim 3 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the groove portion is filled in the second step of depositing the first silicon film, and then the first silicon film is formed. A second silicon film is deposited.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1、図2、図3は本発明の第1
の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を説明するた
めの断面図である。図4、図5、図6は本発明の第2の
実施の形態に係る半導体装置の製造工程を説明するため
の断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1, FIG. 2 and FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process for the semiconductor device according to the embodiment. 4, 5 and 6 are cross-sectional views for explaining the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【0016】第1の実施例について説明する。第1図に
示すように、シリコン基板10を酸化雰囲気中で熱処理
することにより、シリコン基板10の表面にシリコン酸
化膜12を成長させる。次に、このシリコン酸化膜12
を写真処理することにより、溝部14を形成する部分に
対応するシリコン酸化膜12を除去する。残されたシリ
コン酸化膜12をマスクとし、異方性ドライエッチによ
り、幅0.6μm、深さ5μmの溝部14を形成する。
次にこのシリコン基板を酸化雰囲気中で熱処理をするこ
とにより、溝部14の側壁に厚さ0.05μmのシリコ
ン酸化膜11を形成する。
The first embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the silicon substrate 10 is heat-treated in an oxidizing atmosphere to grow a silicon oxide film 12 on the surface of the silicon substrate 10. Next, this silicon oxide film 12
Is subjected to a photo process to remove the silicon oxide film 12 corresponding to the portion where the groove 14 is formed. Using the remaining silicon oxide film 12 as a mask, a groove 14 having a width of 0.6 μm and a depth of 5 μm is formed by anisotropic dry etching.
Next, the silicon substrate is heat-treated in an oxidizing atmosphere to form a silicon oxide film 11 having a thickness of 0.05 μm on the side wall of the groove 14.

【0017】次にこのシリコン基板10を減圧CVD装
置の反応室内に設置し、このシリコン基板を500℃に
保ち、減圧CVD装置の反応室内を真空度0.1Paま
で排気する。その後、シリコン膜13の成膜用ガスであ
るモノシランガスと不純物添加用ガスであるジボランガ
スをそれぞれ90sccm、14sccmの流量の割合
とする混合ガスを導入し、減圧CVD装置の反応室内の
真空度を13Paに保った状態で、モノシランガスとジ
ボランガスの混合ガスを分解させ、少量のボロンを含ん
だシリコン膜13をこのシリコン基板の表面に厚さ0.
125μm堆積する。
Next, the silicon substrate 10 is placed in the reaction chamber of the low pressure CVD apparatus, the temperature of the silicon substrate is kept at 500 ° C., and the reaction chamber of the low pressure CVD apparatus is evacuated to a vacuum degree of 0.1 Pa. Then, a mixed gas containing monosilane gas, which is a gas for forming the silicon film 13, and diborane gas, which is an impurity-adding gas, at a flow rate of 90 sccm and 14 sccm, respectively, is introduced, and the degree of vacuum in the reaction chamber of the low pressure CVD apparatus is set to 13 Pa. While maintaining the same, a mixed gas of monosilane gas and diborane gas is decomposed to form a silicon film 13 containing a small amount of boron on the surface of the silicon substrate with a thickness of 0.
Deposit 125 μm.

【0018】次に、減圧CVD装置の反応室内に窒素ガ
スを導入し、反応室内の真空度を30Paに調整しなが
ら反応室内のガスを置換し、窒素ガスを流したままこの
シリコン基板の温度を380℃まで下降させる。このシ
リコン基板を380℃に保ち、減圧CVD装置の反応室
内を真空度0.1Paまで排気する。その後、シリコン
膜13の成膜用ガスであるジシランガスと不純物添加用
ガスであるジボランガスをそれぞれ150sccm、2
5sccmの流量の割合とする混合ガスを導入し、減圧
CVD装置の反応室内の真空度を30Paに保った状態
で、ジシランガスとジボランガスの混合ガスを分解さ
せ、多量のボロンを含んだシリコン膜15をこのシリコ
ン基板10の表面に厚さ0.125μm堆積し溝部24
にシリコンを埋め込み、このシリコン基板10の表面を
平坦化する。
Next, nitrogen gas is introduced into the reaction chamber of the low pressure CVD apparatus, the gas in the reaction chamber is replaced while adjusting the degree of vacuum in the reaction chamber to 30 Pa, and the temperature of this silicon substrate is kept while flowing the nitrogen gas. Decrease to 380 ° C. This silicon substrate is kept at 380 ° C., and the reaction chamber of the low pressure CVD apparatus is evacuated to a vacuum degree of 0.1 Pa. After that, disilane gas, which is a gas for forming the silicon film 13, and diborane gas, which is an impurity-adding gas, are supplied at 150 sccm and 2 respectively.
A mixed gas having a flow rate of 5 sccm was introduced, and the mixed gas of disilane gas and diborane gas was decomposed in a state where the degree of vacuum in the reaction chamber of the low pressure CVD apparatus was maintained at 30 Pa to form a silicon film 15 containing a large amount of boron. A groove portion 24 is formed on the surface of the silicon substrate 10 with a thickness of 0.125 μm.
Is filled with silicon to flatten the surface of the silicon substrate 10.

【0019】この加工されたシリコン基板10をアニー
ル炉に設置し、このシリコン基板10を850℃に保
ち、非酸化性雰囲気中にて30分間の熱処理を行ない、
シリコン膜15からシリコン膜13へボロンを拡散さ
せ、溝部14内のシリコン膜13、15のボロンの濃度
を均一にする。
The processed silicon substrate 10 is placed in an annealing furnace, the silicon substrate 10 is kept at 850 ° C., and heat treatment is performed for 30 minutes in a non-oxidizing atmosphere.
Boron is diffused from the silicon film 15 to the silicon film 13 to make the boron concentrations of the silicon films 13 and 15 in the groove 14 uniform.

【0020】その後、異方性ドライエッチング装置を用
い、第3図に示すように、上記シリコン基板10に堆積
したシリコン膜13、15をエッチングして溝部14内
にのみシリコン膜13、15を残す。このようにMOS
FETの埋め込みシリコン電極を作成する。
Thereafter, as shown in FIG. 3, the anisotropic dry etching apparatus is used to etch the silicon films 13 and 15 deposited on the silicon substrate 10 to leave the silicon films 13 and 15 only in the groove portions 14. . In this way MOS
Create a buried silicon electrode for the FET.

【0021】次に第2の実施例について説明する。第1
の実施例と異なる特徴は、堆積するシリコン膜の厚さに
ある。第1の実施例と同様、第4図に示すようにシリコ
ン基板20の表面にシリコン酸化膜22を成長させる。
これをマスクとして利用し、異方性ドライエッチング技
術を用いて幅0.6μm、深さ5μmの溝部14を形成
し、溝部24の側壁に厚さ0.05μmの酸化膜21を
形成する。
Next, a second embodiment will be described. First
The feature different from the above embodiment is the thickness of the deposited silicon film. Similar to the first embodiment, a silicon oxide film 22 is grown on the surface of the silicon substrate 20 as shown in FIG.
Using this as a mask, a groove portion 14 having a width of 0.6 μm and a depth of 5 μm is formed by using an anisotropic dry etching technique, and an oxide film 21 having a thickness of 0.05 μm is formed on the side wall of the groove portion 24.

【0022】次にこのシリコン基板20を減圧CVD装
置の反応室内に設置し、第1の実施例と同様、少量のボ
ロンを含んだシリコン膜23をシリコン基板20の表面
に厚さ0.25μm以上堆積する。図4に示されるよう
に、シリコン膜23は溝24を充填し、シリコン基板2
0の表面は平滑化されている。
Next, this silicon substrate 20 is placed in a reaction chamber of a low pressure CVD apparatus, and a silicon film 23 containing a small amount of boron is formed on the surface of the silicon substrate 20 in a thickness of 0.25 μm or more as in the first embodiment. accumulate. As shown in FIG. 4, the silicon film 23 fills the groove 24, and
The surface of 0 is smoothed.

【0023】次に、このシリコン基板20を減圧CVD
装置の反応室内に設置し、第1の実施例と同様にして、
図5に見られるように多量のボロンを含んだシリコン膜
25をこのシリコン基板20の表面に厚さ0.25μm
堆積する。
Next, this silicon substrate 20 is subjected to low pressure CVD.
It is installed in the reaction chamber of the apparatus, and in the same manner as in the first embodiment,
As shown in FIG. 5, a silicon film 25 containing a large amount of boron is formed on the surface of the silicon substrate 20 to have a thickness of 0.25 μm.
accumulate.

【0024】このシリコン基板20をアニール炉に設置
し、第1の実施例と同じ、非酸化性雰囲気中、850
℃、30分間の熱処理を行ない、シリコン膜25からシ
リコン膜23へボロンを拡散させ、溝部24内のシリコ
ン膜23のボロンの濃度を均一にする。
This silicon substrate 20 is placed in an annealing furnace, and the same 850 as the first embodiment is used in a non-oxidizing atmosphere at 850.
A heat treatment is performed at 30 ° C. for 30 minutes to diffuse boron from the silicon film 25 into the silicon film 23 and make the boron concentration of the silicon film 23 in the groove 24 uniform.

【0025】第2の実施例では、溝部24に埋め込まれ
るシリコン膜は段差被覆性のよいシリコン膜23だけで
あり、第1の実施例のように、段差被覆性の悪い膜を埋
め込まないので、空隙はまったくできない。また、シリ
コン膜25に添加されたボロンはシリコン膜23全体、
深さ約5μmにわたり十分拡散される必要があるが、シ
リコン膜23、25は多結晶または非晶質であるため、
不純物は非常に拡散しやすく、溝部24の中のシリコン
膜23に十分拡散され、シリコン膜23の比抵抗が十分
下がっていることが確認された。
In the second embodiment, the silicon film to be buried in the groove 24 is only the silicon film 23 having a good step coverage, and unlike the first embodiment, the film having a bad step coverage is not buried. There are no voids. Further, the boron added to the silicon film 25 is the entire silicon film 23,
Although it is necessary that the silicon films 23 and 25 are sufficiently diffused over a depth of about 5 μm, the silicon films 23 and 25 are polycrystalline or amorphous.
It was confirmed that the impurities were very easily diffused, were sufficiently diffused in the silicon film 23 in the groove portion 24, and the specific resistance of the silicon film 23 was sufficiently lowered.

【0026】なお、半導体基板としてシリコン基板につ
いて説明したがn型のシリコンであってもp型のシリコ
ンであってもであってもよい。また、炭化珪素その他の
半導体基板であってもよい。溝部形成用のマスクに利用
した酸化膜は、シリコン酸化膜でなくても半導体基板の
溝部形成用のマスクになり、ボロンが半導体基板に拡散
するのを防止できる窒化シリコン等の膜であってもよ
い。また、溝部内側に形成するシリコン酸化膜は、溝部
内側がシリコン酸化膜であればよく、埋め込まれるシリ
コン側が窒化シリコン膜であって溝内側がシリコン酸化
膜である2層の膜等であってもよい。
Although the silicon substrate has been described as the semiconductor substrate, it may be n-type silicon or p-type silicon. Further, it may be a semiconductor substrate such as silicon carbide. Even if the oxide film used for the groove formation mask is not a silicon oxide film, it serves as a groove formation mask for the semiconductor substrate and may be a film of silicon nitride or the like that can prevent boron from diffusing into the semiconductor substrate. Good. The silicon oxide film formed inside the groove may be a silicon oxide film inside the groove, and may be a two-layer film in which the silicon side to be embedded is a silicon nitride film and the inside of the groove is a silicon oxide film. Good.

【0027】本発明の半導体装置の製造方法の利用につ
いて、溝部を利用したMOSFETやIGBTの溝部に
ボロンを添加したゲート電極用シリコン膜を埋め込むの
に有効であることを述べたが、記憶素子に利用すること
もできる。
Regarding the use of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it has been described that it is effective for embedding a silicon film for a gate electrode added with boron in a groove portion of a MOSFET or an IGBT using the groove portion. It can also be used.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、溝を埋めるシリコン膜
の抵抗率を低くすることができ、低効率のばらつきを少
なくすることができる。また、段差被覆性のよい膜を用
いることにより空隙のない膜を作製でき、信頼性のよい
半導体装置の製造方法を提供できる。MOSFETやI
GBTに適用することにより、オン抵抗や高速性の特性
を改善できる。また、溝を利用した記憶素子に適用する
により、高速応答を達成することができる。
According to the present invention, it is possible to reduce the resistivity of the silicon film filling the groove and reduce the variation in low efficiency. Further, by using a film having good step coverage, a film without voids can be formed, and a highly reliable method for manufacturing a semiconductor device can be provided. MOSFET and I
By applying it to the GBT, it is possible to improve the characteristics of on-resistance and high speed. Further, high speed response can be achieved by applying to a memory element using a groove.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
の製造工程を説明するための断面図である。
FIG. 1 is a sectional view for explaining a manufacturing process for a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の
製造工程を説明するための断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process for the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の
製造工程を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process for the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置
の製造工程を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process for the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置
の製造工程を説明するための断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process for the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置
の製造工程を説明するための断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process for the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図7】 従来の半導体装置の製造工程を説明するため
の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a conventional semiconductor device manufacturing process.

【図8】 従来の半導体装置の製造工程を説明するため
の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a conventional manufacturing process of a semiconductor device.

【図9】 従来の半導体装置の製造工程を説明するため
の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a conventional manufacturing process of a semiconductor device.

【図10】 従来の半導体装置の製造方法の問題点を説
明するための半導体装置の断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device for explaining problems with the conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコン基板 11、12 シリコン酸化膜 13、15 シリコン膜 14 溝部 20 シリコン基板 21、22 シリコン酸化膜 23、25 シリコン膜 24 溝部 30 シリコン基板 31、32 シリコン酸化膜 33、35 シリコン膜 34 溝部 10 Silicon substrate 11,12 Silicon oxide film 13, 15 Silicon film 14 Groove 20 Silicon substrate 21, 22 Silicon oxide film 23, 25 Silicon film 24 groove 30 Silicon substrate 31, 32 Silicon oxide film 33, 35 Silicon film 34 Groove

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/78 653 H01L 29/78 301V 655 658E Fターム(参考) 4M104 BB40 CC05 DD45 DD57 DD78 FF01 GG09 GG18 5F045 AB03 AC01 AC19 AD09 AE13 BB16 BB19 5F140 AA00 AA01 AC01 AC24 BA01 BE07 BE11 BF01 BF04 BF32 BF37 BF43 BG28 BG31 BG33 BG37 BG44 BG45 CE05 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/78 653 H01L 29/78 301V 655 658E F term (reference) 4M104 BB40 CC05 DD45 DD57 DD78 FF01 GG09 GG18 5F045 AB03 AC01 AC19 AD09 AE13 BB16 BB19 5F140 AA00 AA01 AC01 AC24 BA01 BE07 BE11 BF01 BF04 BF32 BF37 BF43 BG28 BG31 BG33 BG37 BG44 BG45 CE05

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溝部を有する半導体基板表面に所定のシ
リコン酸化膜を形成する第一の工程と、モノシランガス
とジボランガスを混入した反応ガスの熱分解により所定
の濃度のボロン不純物を含有する第一のシリコン膜を堆
積する第二の工程と、高次シランガスとジボランガスを
混入した反応ガスの熱分解により前記第一のシリコン膜
上に前記所定のボロン濃度とは異なる所定のボロン不純
物を含有する第二のシリコン膜を堆積する第三の工程
と、熱処理によって前記第一のシリコン膜と前記第二の
シリコン膜における不純物濃度を平均化する第四の工程
とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A first step of forming a predetermined silicon oxide film on a surface of a semiconductor substrate having a groove, and a first step of containing a boron impurity of a predetermined concentration by thermal decomposition of a reaction gas mixed with monosilane gas and diborane gas. A second step of depositing a silicon film, and a second step of containing a predetermined boron impurity different from the predetermined boron concentration on the first silicon film by thermal decomposition of a reaction gas mixed with a high-order silane gas and diborane gas. Of the semiconductor device, and a fourth step of averaging the impurity concentrations in the first silicon film and the second silicon film by heat treatment. Production method.
【請求項2】 前記半導体基板はシリコン基板であり、
第三の工程における高次シランガスはジシランガスであ
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。
2. The semiconductor substrate is a silicon substrate,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the high-order silane gas in the third step is disilane gas.
【請求項3】 前記第一のシリコン膜を堆積する第二の
工程において溝部を充填した後前記第二のシリコン膜を
堆積することを特徴とする請求項1又は請求項2いずれ
か1項記載の半導体装置の製造方法。
3. The second silicon film is deposited after the trench is filled in the second step of depositing the first silicon film. Of manufacturing a semiconductor device of.
JP2001357123A 2001-11-22 2001-11-22 Manufacturing method of semiconductor device Expired - Fee Related JP4004277B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001357123A JP4004277B2 (en) 2001-11-22 2001-11-22 Manufacturing method of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001357123A JP4004277B2 (en) 2001-11-22 2001-11-22 Manufacturing method of semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003158092A true JP2003158092A (en) 2003-05-30
JP4004277B2 JP4004277B2 (en) 2007-11-07

Family

ID=19168512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001357123A Expired - Fee Related JP4004277B2 (en) 2001-11-22 2001-11-22 Manufacturing method of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4004277B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005056872A (en) * 2003-08-01 2005-03-03 Seiko Instruments Inc Method of manufacturing semiconductor device
JP2005203391A (en) * 2004-01-13 2005-07-28 Seiko Instruments Inc Method for manufacturing semiconductor device
JP2008004594A (en) * 2006-06-20 2008-01-10 Elpida Memory Inc Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8168521B2 (en) 2009-03-17 2012-05-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of manufacturing semiconductor devices having low resistance buried gate structures

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005056872A (en) * 2003-08-01 2005-03-03 Seiko Instruments Inc Method of manufacturing semiconductor device
JP4627974B2 (en) * 2003-08-01 2011-02-09 セイコーインスツル株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP2005203391A (en) * 2004-01-13 2005-07-28 Seiko Instruments Inc Method for manufacturing semiconductor device
JP2008004594A (en) * 2006-06-20 2008-01-10 Elpida Memory Inc Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4560820B2 (en) * 2006-06-20 2010-10-13 エルピーダメモリ株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
US8168521B2 (en) 2009-03-17 2012-05-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of manufacturing semiconductor devices having low resistance buried gate structures

Also Published As

Publication number Publication date
JP4004277B2 (en) 2007-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6933228B2 (en) Method of manufacturing of contact plug in a contact hole on a silicon substrate
US6316818B1 (en) Vertical bipolar transistor including an extrinsic base with reduced roughness, and fabrication process
US6812073B2 (en) Source drain and extension dopant concentration
JP2877104B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2000223703A (en) Semiconductor device and its manufacture
CN1320614C (en) Composite spacer liner for improved transistor performance
EP0147913A2 (en) Method of producing a semiconductor device comprising a selective vapour growth technique
JP2947828B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPS61177770A (en) Manufacture of semiconductor having complementary area
JP3492973B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR20050118189A (en) Shallow trench isolation in processes with strained silicon
JP4004277B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100671563B1 (en) A method for forming contact of semiconductor device using the epitaxial process
JP2685033B2 (en) MIS type FET and manufacturing method thereof
JP2914282B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
TWI492278B (en) Manufacturing method of semiconductor device
US6962857B1 (en) Shallow trench isolation process using oxide deposition and anneal
KR100638422B1 (en) A method for filling contact-hole of semiconductor device using the epitaxial process
KR100671562B1 (en) A method for forming source/drain of semiconductor device using the epitaxial process
JP2880892B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH05251358A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3437111B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3187314B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3487541B2 (en) Method for manufacturing field effect transistor
JPH08306917A (en) Semiconductor device and its manufacture

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050610

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070619

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070720

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070821

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070821

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100831

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees