JP2838693B2 - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

半導体素子の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
方法に係るもので、詳しくは、素子の隔離(isolation)
構造を有した半導体素子の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】64MDRAM(以下、DRAMと称す
る)の半導体素子を、改良形LOCOS(local oxidati
on of silicon)法を適用して製造する従来の方法を、図
2を用いて説明する。第1工程として、図9(A)及び
(B)に示すように、ペリフェリ(periphery) 領域(基
板内に第1導電型pウェル7A及び第2導電型nウェル
5の形成された部分)とセル(cell)領域(基板内に第1
導電型pウェル7Bの形成された部分)とに区分された
基板1上に絶縁膜のベース酸化膜8A,8Bを成長す
る。
【0003】次いで、第2工程として、図10(A)及び
(B)に示すように、該ベース酸化膜8A,8B上に第
1酸化防止膜としての第1窒化膜9A,9Bを蒸着し、
該第1窒化膜9A,9B上のアクティブ領域に写真食刻
工程を施して感光膜4A,4Bを形成する。次いで、第
3工程として、図11(A)及び(B)に示すように、該
感光膜4A,4Bをマスクとして第2窒化膜9A,9B
とベース酸化膜8A,8Bとを食刻し、前記基板1上の
ペリフェリ領域及びセル領域にアクティブ領域を形成す
る。
【0004】次いで、第4工程として、図12(A)及び
(B)に示すように、前記感光膜4A,4Bを除去した
後、前記基板1上のペリフェリ領域中第2導電型nウェ
ル5の形成された部位のみにアクティブ領域用パターン
が十分に覆われる程度の厚さで再び感光膜4Aを形成す
る。その後、該感光膜4Aをマスクとし前記基板1内に
高濃度の第1導電型不純物のp+ 不純物をイオン注入
し、ペリフェリ領域とセル領域との第1導電型pウェル
7A内に第1フィールドイオン注入領域として、N−フ
ィールドイオン注入領域のp+ 領域10Aを形成した
後、前記感光膜4Aを除去する。
【0005】次いで、第5工程として、図13(A)及び
(B)に示すように、前記基板1のペリフェリ領域及び
セル領域の第1導電型pウェル7A,7Bの形成された
部位のみにアクティブ領域用パターンが十分に覆われる
程度の厚さに感光膜4A,4Bを形成した後、該感光膜
4A,4Bをマスクとし基板1全面に高濃度の第2導電
型不純物のn+ 不純物をイオン注入して、ペリフェリ領
域の第2導電型nウェル5内に第2フィールドイオン注
入領域として、P−フィールドイオン注入領域のn+
域11を形成し、前記感光膜4A,4Bを除去する。
【0006】次いで、第6工程として、図14(A)及
び(B)に示すように、LOCOS熱処理(annealing)
を施して前記第1窒化膜9A,9B及び基板1上に第2
酸化防止膜として薄膜の第2窒化膜12A,12Bを蒸
着した後、該第2窒化膜12A,12B上にHLD絶縁
膜13A,13Bを蒸着する。次いで、第7工程とし
て、図15(A)及び(B)に示すように、該HLD絶縁
膜13A,13Bと第2窒化膜12A,12Bとを乾式
食刻してアクティブ領域用パターン側面にHLD絶縁膜
13A,13B及び第2窒化膜12A,12Bからなる
側壁スペーサを形成し、該側壁スペーサをマスクとしシ
リコン基板を乾式食刻する。
【0007】以後の工程からは、便宜上、ペリフェリ領
域の第1導電型ウェル7A,7B及び第2導電型ウェル
5は相互に段差のない状態として表示する。次いで、第
8工程として、図16(A)及び(B)に示すように、フ
ィールド酸化処理を行なってフィールド酸化膜14A,
14Bを形成し、HLD絶縁膜13A,13Bを除去し
た後フィールド拡散(diffusion) を行なう。その結果、
ペリフェリ領域及びセル領域の第1導電型pウェル7内
にN−フィールド10’A,10’Bが形成され、第2
導電型nウェル5内にP−フィールド11’が形成され
る。
【0008】次いで、第9工程として、図17(A)及び
(B)に示すように、前記第1窒化膜9A,9B及び第
2窒化膜12A,12Bを除去し、前記ベース酸化膜8
A,8Bを除去して、半導体素子の隔離構造の製造を終
了する。即ち、このような従来改良形LOCOS法は、
フィールド酸化膜14A,14B、N−フィールド1
0’A,10’B、及びP−フィールド11’によりア
クティブ領域と素子形成領域とが隔離されている。
【0009】そして、このような改良形LOCOS法を
用いて半導体素子を製造すると、フィールド酸化膜のバ
ーズビーク(bird's beak )部分が相当な急斜面に形成
され、アクティブ領域が良好に確保されて、セル領域は
極めて優秀に確保されるという長点があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の半導体素子の製造方法においては、セル領域
を除いたペリフェリ領域上フィールド酸化膜14A,1
4Bと基板表面アクティブ領域との間にN−フィールド
10’A,10’B及びP−フィールド11’が夫々形
成され、それらN−フィールド10’A,10’B及び
P−フィールド11’側に位置した寄生的なトランジス
タが優先的にターンオンするダブルハンプ(double hum
p) 現象が発生するため、全てのメモリを駆動させる回
路の位置されたペリフェリ領域から漏洩電流及び待機電
流(stand-by current)が発生し、素子の動作特性を低下
させるという不都合な点があった。
【0011】本発明の目的は、デザインルールの厳しい
セル領域には改良形LOCOS法を適用し、漏洩電流の
発生し易い通常のペリフェリ領域にはLOCOS法を適
用して素子の隔離構造を形成し、ダブルハンプ現象を防
止し得る半導体素子の製造方法を提供しようとするもの
である。
【0012】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明では、基板上の、第1導電型ウェル(7A)と第
2導電型ウェル(5)との形成されたペリフェリ領域お
よび第1導電型ウェル(7B)の形成されたセル領域
に、絶縁膜(8A,8B)及び第1酸化防止膜(9A,
9B)を順次形成する工程と、前記セル領域の露出され
た前記第1導電型ウェル(7B)に高濃度の第1導電型
不純物をイオン注入し、前記セル領域の前記第1導電型
ウェル(7B)内に第1フィールドイオン注入領域(1
0B)を形成する工程と、前記セル領域の前記アクティ
ブ領域側面に側壁スペーサを形成する工程と、前記ペリ
フェリ領域の基板表面所定部位が露出されるように前記
第1酸化防止膜(9A)及び絶縁膜(8A)を選択食刻
して前記ペリフェリ領域のアクティブ領域を形成する工
程と、前記ペリフェリ領域の露出された前記第1導電型
ウェル(7A)に高濃度の第1導電型不純物をイオン注
入して、前記ペリフェリ領域の前記第1導電型ウェル
(7A)内に第1フィールドイオン注入領域(10A)
を形成する工程と、前記ペリフェリ領域の露出された前
記第2導電型ウェル(5)に高濃度の第2導電型不純物
をイオン注入して、前記ペリフェリ領域の前記第2導電
型ウェル(5)内に第2フィールドイオン注入領域(1
1)を形成する工程と、フィールド酸化を行なってフィ
ールド酸化膜(14A,14B)を形成する工程と、前
記第1酸化防止膜(9A,9B)、絶縁膜(8A,8
B)、及び側壁スペーサを除去する工程と、を順次行な
うようになっている。
【0013】また、請求項2に係る発明では、前記セル
領域のアクティブ領域側面に側壁スペーサを形成する工
程は、前記ペリフェリ領域及びセル領域の第1酸化防止
膜(9A,9B)と、表面の露出された基板内とに、第
2酸化防止膜(12A,12B)及びHLD絶縁膜(1
3A,13B)を順次形成した後、それらを乾式食刻し
て形成する。
【0014】また、請求項3に係る発明では、前記第1
及び第2酸化防止膜は、窒化膜である。また、請求項4
に係る発明では、前記セル領域のアクティブ領域側面に
側壁スペーサを形成した後に、露出された基板表面を所
定厚さに乾式食刻する工程が追加される。
【0015】また、請求項5に係る発明では、前記ペリ
フェリ領域の前記第1導電型ウェル(7A)内に第1フ
ィールドイオン注入領域(10A)を形成する工程は、
基板上のセル領域及びペリフェリ領域に前記アクティブ
領域を覆う感光膜を形成する工程と、ペリフェリ領域の
前記第1導電型ウェル(7A)表面及び該第1導電型ウ
ェル(7A)上のアクティブ領域が露出されるように前
記感光膜を選択食刻する工程と、前記感光膜をマスクと
して、基板内に高濃度の第1導電型不純物をイオン注入
する工程と、前記感光膜を除去する工程と、を順次行な
う。
【0016】また、請求項6に係る発明では、前記ペリ
フェリ領域の第2導電型ウェル(15)内に第2フィー
ルドイオン注入領域(11)を形成する工程は、基板上
のセル領域及びペリフェリ領域に前記アクティブ領域を
覆う感光膜を形成する工程と、前記ペリフェリ領域の第
2導電型ウェル(5)表面及び該第2導電型ウェル
(5)上に形成されたアクティブ領域が露出されるよう
に前記感光膜を選択食刻する工程と、前記感光膜をマス
クとして、基板内に高濃度の第2導電型不純物をイオン
注入する工程と、前記感光膜を除去する工程と、を順次
行なう。
【0017】また、請求項7に係る発明では、前記フィ
ールド酸化によりフィールド酸化膜(14A,14B)
を形成した後、前記イオン注入された不純物の拡散を行
なう工程が追加される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明に係る半導体素子の製造方法を、図
1(A)及び(B)〜図8(A)及び(B)を用いて説
明すると次のようである。先ず、第1工程として、図1
(A)及び(B)に示すように、ペリフェリ領域(基板
内の第1導電型pウェル7Aと第2導電型nウェル5と
の形成された部位)及びセル領域(基板内に第1導電型
pウェル7Bの形成された部位)上に絶縁膜のベース酸
化膜8A,8Bを成長し、該酸化膜8A,8B上に第1
酸化防止膜の第1窒化膜9A,9Bを蒸着する。その
後、該第1窒化膜9A,9B上に感光膜4A,4Bを蒸
着し、セル領域の第1窒化膜9A,9B表面所定部位が
露出されるように前記感光膜4A,4Bを選択食刻した
後、該感光膜4A,4Bをマスクとしその下部の第1窒
化膜9A,9B及びベース酸化膜8A,8Bを食刻して
基板1表面所定部位を露出させる。その結果、基板1上
のセル領域にアクティブ領域が形成される。
【0019】次いで、第2工程として、図2(A)及び
(B)に示すように、前記感光膜4A,4Bを除去し、
セル領域のうち、表面の露出された前記基板1内に高濃
度の第1導電型p+ 不純物をイオン注入して、第1導電
型pウェル7A内に第1フィールドイオン注入領域とし
てのN−フィールドイオン注入領域10Aを形成する。
その後、前記第1窒化膜9及び表面の露出された基板1
上に第2酸化防止膜の第2窒化膜12A,12Bを蒸着
し、該第2窒化膜12A,12B上にHLD絶縁膜13
A,13Bを蒸着する。
【0020】次いで、第3工程として、図3(A)及び
(B)に示すように、前記HLD絶縁膜13A,13B
及び第2窒化膜12A,12Bを乾式食刻し、セル領域
のアクティブ領域側面にHLD絶縁膜13A,13Bと
第2窒化膜とからなる側壁スペーサを形成する。その
後、該側壁スペーサをマスクとしセル領域のシリコン基
板を所定厚さに乾式食刻する。ただし、このセル領域の
シリコン基板の乾式食刻工程は省略しても構わない。
【0021】次いで、第4工程として、図4(A)及び
(B)に示すように、前記第1窒化膜9A,9B、側壁
スペーサ、及び基板1上に感光膜4A,4Bを形成し、
ペリフェリ領域の基板表面所定部位が露出されるように
前記感光膜4Aを選択食刻する。その後、該感光膜4A
をマスクとして、第1窒化膜9A及びベース酸化膜8A
を食刻して基板1のペリフェリ領域にアクティブ領域を
形成し、前記感光膜4Aを除去する。
【0022】次いで、第5工程として、図5(A)及び
(B)に示すように、アクティブ領域及び側壁スペーサ
の形成された前記基板1上にアクティブ領域が十分に覆
われる程度の厚さに感光膜4A,4Bを形成し、ペリフ
ェリ領域の第1導電型pウェル7A表面及び該第1導電
型ウェル7A上に形成されたアクティブ領域が露出され
るように前記感光膜4Aを選択食刻した後、基板1内に
高濃度の第1導電型p+ 不純物をイオン注入して、ペリ
フェリ領域の第1導電型pウェル7A内に第1フィール
ドイオン注入領域としてのN−フィールドイオン注入領
域10Aを形成する。その後、前記感光膜4A,4Bを
除去する。
【0023】次いで、第6工程として、図6(A)及び
(B)に示すように、アクティブ領域及び側壁スペーサ
の形成された前記基板1上に、前記アクティブ領域が十
分に覆われる程度の厚さに感光膜4A,4Bを形成し、
ペリフェリ領域の第2導電型ウェル5表面及び該第2導
電型nウェル5上に形成されたアクティブ領域が露出さ
れるように感光膜4Aを選択食刻した後、基板1内に高
濃度の第2導電型n+不純物をイオン注入して、ペリフ
ェリ領域の第2導電型nウェル5内に第2フィールドイ
オン注入領域としてのP−フィールドイオン注入領域1
1を形成する。以後、前記感光膜4A,4Bを除去す
る。
【0024】次いで、第7工程として、図7(A)及び
(B)に示すように、フィールド酸化を行なってフィー
ルド酸化膜14A,14Bを形成し、前記HLD絶縁膜
13A,13Bを除去した後、フィールド拡散を行なっ
て第1導電型pウェル7A,7B内にN−フィールド1
0’A,10’Bを形成し、第2導電型ウェル5内にP
−フィールド11’を形成する。
【0025】次いで、第8工程として、図8(A)及び
(B)に示すように、前記第1窒化膜9A,9B、第2
窒化膜12A,12B、及びベース酸化膜8A,8Bを
除去して、本工程による半導体素子の隔離構造製造を終
了する。即ち、本発明は、ペリフェリ領域上フィールド
酸化膜14A下方側にのみN−フィールド10’A及び
P−フィールド11’が夫々形成され、それらN−フィ
ールド10’A及びP−フィールド11’が基板上面に
位置されずにアクティブ領域を確保するようになってい
るため、アクティブ領域のエッジから発生するダブルハ
ンプ現象を防止し、全てのメモリを駆動させる回路が位
置されたペリフェリ領域から発生する漏洩電流及び待機
電流を防止し得るようになる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る半導体
素子の製造方法においては、同一メモリチップのセル領
域は改良形LOCOS法を用いて形成し、ペリフェリ領
域は通常のLOCOS法を用いて形成することにより、
ペリフェリ領域のフィールド酸化膜下方側のみにN−フ
ィールド及びP−フィールドを形成し、ペリフェリ領域
上のアクティブ領域を優秀に確保するようになってい
る。このため、従来のアクティブエッジ領域から発生す
るダブルハンプ現象を防止し、ペリフェリ領域から発生
する漏洩電流及び待機電流を防止し得るという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る半導体素子の製造方法の工程順
序図
【図2】 本発明に係る半導体素子の製造方法の工程順
序図
【図3】 本発明に係る半導体素子の製造方法の工程順
序図
【図4】 本発明に係る半導体素子の製造方法の工程順
序図
【図5】 本発明に係る半導体素子の製造方法の工程順
序図
【図6】 本発明に係る半導体素子の製造方法の工程順
序図
【図7】 本発明に係る半導体素子の製造方法の工程順
序図
【図8】 本発明に係る半導体素子の製造方法の工程順
序図
【図9】 従来の半導体素子の製造方法を示した工程順
序図
【図10】 従来の半導体素子の製造方法を示した工程
順序図
【図11】 従来の半導体素子の製造方法を示した工程
順序図
【図12】 従来の半導体素子の製造方法を示した工程
順序図
【図13】 従来の半導体素子の製造方法を示した工程
順序図
【図14】 従来の半導体素子の製造方法を示した工程
順序図
【図15】 従来の半導体素子の製造方法を示した工程
順序図
【図16】 従来の半導体素子の製造方法を示した工程
順序図
【図17】 従来の半導体素子の製造方法を示した工程
順序図
【符号の説明】
1 基板 4A,4B 感光膜 5 第2導電型ウェル 7A,7B 第1導電型ウェル 8A,8B ベース酸化膜(絶縁膜) 9A,9B 第1窒化膜(第1酸化防止膜) 10A,10B N−フィールドイオン注入領域(第1
フィールドイオン注入領域) 10’A,10’B N−フィールド 11 P−フィールドイオン注入領域(第2フィールド
イオン注入領域) 11’P−フィールド 12A,12B 第2窒化膜(第2酸化防止膜) 13A,13B HLD絶縁膜

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】同一メモリチップのセル領域は改良形LO
    COS法を用いて形成し、ペリフェリ領域は通常のLO
    COS法を用いて形成して、素子隔離構造を有した半導
    体素子を製造する方法であって、 基板上の、第1導電型ウェル(7A)と第2導電型ウェ
    ル(5)との形成されたペリフェリ領域および第1導電
    型ウェル(7B)の形成されたセル領域に、絶縁膜(8
    A,8B)及び第1酸化防止膜(9A,9B)を順次形
    成する工程と、 前記セル領域の基板表面所定部位が露出されるように前
    記第1酸化防止膜(9B)及び絶縁膜(8B)を選択食
    刻して前記セル領域のアクティブ領域を形成する工程
    と、 前記セル領域の露出された前記第1導電型ウェル(7
    B)に高濃度の第1導電型不純物をイオン注入し、前記
    セル領域の前記第1導電型ウェル(7B)内に第1フィ
    ールドイオン注入領域(10B)を形成する工程と、 前記セル領域の前記アクティブ領域側面に側壁スペーサ
    を形成する工程と、 前記ペリフェリ領域の基板表面所定部位が露出されるよ
    うに前記第1酸化防止膜(9A)及び絶縁膜(8A)を
    選択食刻して前記ペリフェリ領域のアクティブ領域を形
    成する工程と、 前記ペリフェリ領域の露出された前記第1導電型ウェル
    (7A)に高濃度の第1導電型不純物をイオン注入し
    て、前記ペリフェリ領域の前記第1導電型ウェル(7
    A)内に第1フィールドイオン注入領域(10A)を形
    成する工程と、 前記ペリフェリ領域の露出された前記第2導電型ウェル
    (5)に高濃度の第2導電型不純物をイオン注入して、
    前記ペリフェリ領域の前記第2導電型ウェル(5)内に
    第2フィールドイオン注入領域(11)を形成する工程
    と、 フィールド酸化を行なってフィールド酸化膜(14A,
    14B)を形成する工程と、 前記第1酸化防止膜(9A,9B)、絶縁膜(8A,8
    B)、及び側壁スペーサを除去する工程と、 を順次行なう半導体素子の製造方法。
  2. 【請求項2】前記セル領域のアクティブ領域側面に側壁
    スペーサを形成する工程は、前記ペリフェリ領域及びセ
    ル領域の第1酸化防止膜(9A,9B)と、表面の露出
    された基板内とに、第2酸化防止膜(12A,12B)
    及びHLD絶縁膜(13A,13B)を順次形成した
    後、それらを乾式食刻して形成する請求項1に記載の半
    導体素子の製造方法。
  3. 【請求項3】前記第1及び第2酸化防止膜は、窒化膜で
    ある請求項2に記載の半導体素子の製造方法。
  4. 【請求項4】前記セル領域のアクティブ領域側面に側壁
    スペーサを形成した後に、露出された基板表面を所定厚
    さに乾式食刻する工程が追加される請求項1〜請求項3
    のいずれか1つに記載の半導体素子の製造方法。
  5. 【請求項5】前記ペリフェリ領域の前記第1導電型ウェ
    ル(7A)内に第1フィールドイオン注入領域(10
    A)を形成する工程は、 基板上のセル領域及びペリフェリ領域に前記アクティブ
    領域を覆う感光膜を形成する工程と、 ペリフェリ領域の前記第1導電型ウェル(7A)表面及
    び該第1導電型ウェル(7A)上のアクティブ領域が露
    出されるように前記感光膜を選択食刻する工程と、 前
    記感光膜をマスクとして、基板内に高濃度の第1導電型
    不純物をイオン注入する工程と、 前記感光膜を除去する工程と、 を順次行なう請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載
    の半導体素子の製造方法。
  6. 【請求項6】前記ペリフェリ領域の第2導電型ウェル
    (5)内に第2フィールドイオン注入領域(11)を形
    成する工程は、 基板上のセル領域及びペリフェリ領域に前記アクティブ
    領域を覆う感光膜を形成する工程と、 前記ペリフェリ領域の第2導電型ウェル(5)表面及び
    該第2導電型ウェル(5)上に形成されたアクティブ領
    域が露出されるように前記感光膜を選択食刻する工程
    と、 前記感光膜をマスクとして、基板内に高濃度の第2導電
    型不純物をイオン注入する工程と、 前記感光膜を除去する工程と、 を順次行なう請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載
    の半導体素子の製造方法。
  7. 【請求項7】前記フィールド酸化によりフィールド酸化
    膜(14A,14B)を形成した後、前記イオン注入さ
    れた不純物の拡散を行なう工程が追加される請求項1〜
    請求項6のいずれか1つに記載の半導体素子の製造方
    法。
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