JP3263058B2 - Method of implanting impurities into semiconductor inner wall - Google Patents

Method of implanting impurities into semiconductor inner wall

Info

Publication number
JP3263058B2
JP3263058B2 JP2000022871A JP2000022871A JP3263058B2 JP 3263058 B2 JP3263058 B2 JP 3263058B2 JP 2000022871 A JP2000022871 A JP 2000022871A JP 2000022871 A JP2000022871 A JP 2000022871A JP 3263058 B2 JP3263058 B2 JP 3263058B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wall
impurity
boron
film
trench
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2000022871A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000164523A (en
Inventor
健二 青木
忠男 赤嶺
直人 斎藤
Original Assignee
セイコーインスツルメンツ株式会社
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 セイコーインスツルメンツ株式会社 filed Critical セイコーインスツルメンツ株式会社
Priority to JP2000022871A priority Critical patent/JP3263058B2/en
Publication of JP2000164523A publication Critical patent/JP2000164523A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3263058B2 publication Critical patent/JP3263058B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の表面に設
けられたトレンチ又は溝の内壁に対して不純物を一様且
つ連続的に注入する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for uniformly and continuously implanting impurities into an inner wall of a trench or a groove provided on a surface of a semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から半導体装置の集積度を向上させ
る一環として、半導体基板の表面にトレンチを設け、こ
のトレンチに対して半導体抵抗素子や半導体容量素子を
形成する技術が知られている。あるいはこのトレンチを
利用して素子分離領域を形成する方法が知られている。
これらの素子あるいは分離領域を形成する為に、トレン
チ内壁に対して不純物を拡散する必要がある。従来にお
いては、かかる内壁に対する不純物の注入はイオンイン
プランテーションやいわゆるブリデポジションによって
行なっていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a part of improving the degree of integration of a semiconductor device, a technique has been known in which a trench is provided on the surface of a semiconductor substrate and a semiconductor resistance element and a semiconductor capacitance element are formed in the trench. Alternatively, a method of forming an element isolation region using the trench is known.
In order to form these elements or isolation regions, it is necessary to diffuse impurities into the trench inner wall. Conventionally, the implantation of impurities into the inner wall has been performed by ion implantation or so-called bled deposition.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらイオンイ
ンブランチーションの場合には、注入すべき不純物のイ
オンを加速して打込む為、必然的に注入の方向性が生じ
る。従って、トレンチの内壁全面に由って不純物を一様
の濃度且つ一様の深度で注入する事ができないという問
題点があった。又いわゆるプリデポジションを用いた場
合には、トレンチ内壁の不活性披膜を介して不純物の拡
散が行なわれる為、拡散濃度及び拡散深度を制御する事
が困難であるという問題点があった.
However, in the case of ion implantation, since ions of impurities to be implanted are implanted at an accelerated rate, there is inevitably a directivity of implantation. Therefore, there is a problem that impurities cannot be implanted at a uniform concentration and a uniform depth over the entire inner wall of the trench. In addition, when so-called pre-deposition is used, since the impurity is diffused through an inert film on the inner wall of the trench, it is difficult to control the diffusion concentration and the diffusion depth.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の問
題点に鑑み、本発明はトレンチの内壁に対して一様且つ
連続的に不純物を注入する事のできる方法を提供する事
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a method capable of uniformly and continuously implanting impurities into the inner wall of a trench. I do.

【0005】図1は本発明にかかる不純物注入方法の概
念を説明する為の工程図である。図1(A)に示す工程
において、半導体基板1の表面に凹部2を設ける。凹部
2は例えばトレンチであり内壁3を有している。ここで
いう内壁3は凹都2の側壁及び底面壁を含む概念であ
る。内壁3は不可避的に不活性被膜4によって被覆され
ている。
FIG. 1 is a process chart for explaining the concept of the impurity implantation method according to the present invention. In the step shown in FIG. 1A, a recess 2 is provided on the surface of a semiconductor substrate 1. The recess 2 is, for example, a trench and has an inner wall 3. The inner wall 3 here is a concept including the side wall and the bottom wall of the recess 2. The inner wall 3 is inevitably covered with an inert coating 4.

【0006】図1(B)に示す工程において、内壁3の
表面に存在する不活性被覆を除去し活性面を露出する。
半導体基板1がシリコンで構成されている場合には、こ
の不活性被覆4はシリコンの酸化膜である。凹部2ある
いはトレンチは通常反応牲イオンエッチングにより形成
されるが、反応性イオンエッチングの終了後、凹部2の
内壁3は速かに不活性被膜により覆われる。従って図1
(B)に示す工程により、凹部2の内壁3の清浄化を行
ない活性面を露出させる必要がある。この清浄化処理は
半導体基板1を加熱状態に保持し高真空中に放置する事
により行なわれる。この時水素ガス等の還元牲気体を導
入すれば清浄化が促進される。
In the step shown in FIG. 1B, the inactive coating existing on the surface of the inner wall 3 is removed to expose the active surface.
When the semiconductor substrate 1 is made of silicon, the inert coating 4 is a silicon oxide film. The concave portion 2 or the trench is usually formed by reactive ion etching. After the reactive ion etching is completed, the inner wall 3 of the concave portion 2 is quickly covered with the inert film. Therefore, FIG.
It is necessary to clean the inner wall 3 of the concave portion 2 to expose the active surface by the step shown in FIG. This cleaning process is performed by holding the semiconductor substrate 1 in a heated state and leaving it in a high vacuum. At this time, if a reducing gas such as hydrogen gas is introduced, purification is promoted.

【0007】図1(C)に示す工程において、内壁3の
露出した活性面に対して不純物成分例えばボロンを有す
る気体例えばジボランを供給し不純物成分元素又は不純
物成分の化合物を吸着して不純物膜5を形成する。この
不純物膜5の吸着処理は高真空下においてジポランガス
を所定の蒸気圧で導入する事により行なわれる.不純物
膜5は活性面に対してのみ実質的に選択的に吸着され
る。
In the step shown in FIG. 1C, a gas having an impurity component, for example, diborane, is supplied to the exposed active surface of the inner wall 3 to adsorb the impurity component or the compound of the impurity component to thereby form an impurity film 5. To form The adsorption treatment of the impurity film 5 is performed by introducing diporane gas at a predetermined vapor pressure under a high vacuum. The impurity film 5 is substantially selectively adsorbed only on the active surface.

【0008】最後に図1(D)に示す工程において、半
導体基板1を加熱し不純物膜5を構成する不純物例えば
ボロンを内壁3の内部に向って拡散し活性化する。その
結果、内壁うに沿って不純物拡散層6が形成される。こ
の不純物拡散層6は吸着された不純物膜5の吸着量等を
制御する事により所望の導電率及び不純物拡散濃度を有
する。その結果、不純物拡散層6は抵抗体層、電極層、
あるいは電気的分離層として用いる事ができる。
Finally, in a step shown in FIG. 1D, the semiconductor substrate 1 is heated to diffuse impurities such as boron forming the impurity film 5 toward the inside of the inner wall 3 and activate it. As a result, an impurity diffusion layer 6 is formed along the inner wall. The impurity diffusion layer 6 has a desired conductivity and impurity diffusion concentration by controlling the amount of the adsorbed impurity film 5 and the like. As a result, the impurity diffusion layer 6 becomes a resistor layer, an electrode layer,
Alternatively, it can be used as an electrical isolation layer.

【0009】次に図2及び図3を参照して本発明の作用
を詳細に説明する。図2は本発明にかかる不純物の注入
方法を実施する為の注入装置を示すブロック図である。
図示する様に、シリコン基板1は石英製のチャンバ12
の内部中央付近に設置される。シリコン基板1にはあら
かじめトレンチが設けられており且つトレンチの内壁以
外の部分にはマスクが施されている。シリコン基板1の
温度は赤外線ランプ加熱方式あるいは抵抗加熱方式を用
いた加熱系13により制御されており、所定の温度に保
つ事ができる。チャンバ12の内部はターポ分子ポンプ
を主排気ポンプとする複数のポンプから構成される高真
空排気系14を用いて高真空に排気する事が可能であ
る。又チャンバ12の内部の真空度は圧力計15により
常時モニタされている。シリコン基板1の搬送は、チャ
ンバ12に対してゲートバルブ16aを介して接続され
たロード室17とチャンバ12との間で、ゲートバルブ
16aを開いた状態で搬送機構18を用いて行なわれ
る。
Next, the operation of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 is a block diagram showing an implantation apparatus for performing the impurity implantation method according to the present invention.
As shown, a silicon substrate 1 is made of a quartz chamber 12.
It is installed near the center of the interior. The silicon substrate 1 is provided with a trench in advance, and a mask is applied to portions other than the inner wall of the trench. The temperature of the silicon substrate 1 is controlled by a heating system 13 using an infrared lamp heating method or a resistance heating method, and can be maintained at a predetermined temperature. The inside of the chamber 12 can be evacuated to a high vacuum using a high vacuum evacuation system 14 including a plurality of pumps using a terpo molecular pump as a main evacuation pump. The degree of vacuum inside the chamber 12 is constantly monitored by the pressure gauge 15. The transfer of the silicon substrate 1 is performed using the transfer mechanism 18 between the load chamber 17 connected to the chamber 12 via the gate valve 16a and the chamber 12 with the gate valve 16a opened.

【0010】なおロード室17は、シリコン基板1のロ
ード室17への出入れ時と搬送時を除いて、通常はゲー
トバルブ16bを開いた状態でロード室排気系19によ
り高真空に排気されている。チャンバ12にはガス導入
制御系20を介してガス供給源21が接続されている。
ガス供給源21は不純物の注入処理に必要な種々の原料
気体を貯蔵する複数のガスボンベを内蔵している。
The load chamber 17 is usually evacuated to a high vacuum by the load chamber exhaust system 19 with the gate valve 16b open except when the silicon substrate 1 enters and exits from the load chamber 17 and during transport. I have. A gas supply source 21 is connected to the chamber 12 via a gas introduction control system 20.
The gas supply source 21 incorporates a plurality of gas cylinders for storing various source gases required for the impurity injection process.

【0011】ガス供給源21からチャンバ12へ導入さ
れるガスの種類、導入量、導入時間等はガス導入制御系
20によりコントロールされている。
The type, amount and time of gas introduced from the gas supply source 21 into the chamber 12 are controlled by a gas introduction control system 20.

【0012】次に図2に示す注入装置を用いてシリコン
基板1の表面内に形成された内壁に不純物を注入する工
程を、ボロンをドープする場合を例にとって詳細に説明
する。まず、シリコン基板1に形成されたトレンチの内
壁を清浄化する処理を説明する。
Next, the step of implanting impurities into the inner wall formed in the surface of the silicon substrate 1 using the implantation apparatus shown in FIG. 2 will be described in detail, taking the case of doping with boron as an example. First, a process for cleaning the inner wall of the trench formed in the silicon substrate 1 will be described.

【0013】シリコン基板1はバックグランド圧力が1
×10-4Pa以下に保持された真空チャンバ12の中央
部にセットされる。そしてシリコン基板1を850℃に
保持し且つ水素ガスを、例えばチャンバ12の内部の圧
力が1.3×10-2paになる様な条件で所定時間導入
する。これによりシリコン基板1の内壁に形成されてい
た自然酸化膜が除去され、化学的に活性なシリコン表面
が露出する。
The silicon substrate 1 has a background pressure of 1
It is set at the center of the vacuum chamber 12 maintained at × 10 −4 Pa or less. Then, the silicon substrate 1 is maintained at 850 ° C., and hydrogen gas is introduced for a predetermined time under such conditions that the pressure inside the chamber 12 becomes 1.3 × 10 −2 pa, for example. As a result, the natural oxide film formed on the inner wall of the silicon substrate 1 is removed, and the chemically active silicon surface is exposed.

【0014】続いて、活性化された内壁に対してボロン
あるいはボロンを含む化合物の吸着層が形成される。即
ち内壁表面の清浄化が完了した後、水素ガスの導入を停
止し、基板温度を例えば800℃に設定する。その設定
温度に到達し安定した後、チャンバ12内にボロンを含
む化合物ガスであるジボラン(B26)を窒素ガスを用
いて5%に希釈した原料ガスを、例えばチャンバ12の
圧力が1.3×10-2paとなる様な条件で一定時間導
入する。この結果、ボロンあるいはボロンを含む化合物
の吸着層がシリコン基板1の活性化された内壁に吸着さ
れる。この時、ボロンの吸着層あるいはボロンを含む化
合物の吸着層の形成と同時に、ジボラン導入時の基板温
度及びジボラン導入圧力で決まる一定の割合で、ボロン
のバルク中への拡散も部分的に進行していると思われ
る。続いて、シリコン基板1の加熱処理即ちアニールが
行なわれる。ボロン不純物膜を内壁に吸着させた後、ジ
ボランガスの導入を停止し、真空中で所定時間加熱を行
なう。この時の基板温度は不純物吸着処理に用いられた
基板温度より若干高めに設定する事が好ましい。
Subsequently, an adsorption layer of boron or a compound containing boron is formed on the activated inner wall. That is, after the cleaning of the inner wall surface is completed, the introduction of hydrogen gas is stopped, and the substrate temperature is set to, for example, 800 ° C. After the temperature reaches the set temperature and stabilizes, the raw material gas obtained by diluting diborane (B 2 H 6 ), which is a compound gas containing boron, to 5% with nitrogen gas in the chamber 12 is cooled to 1%, for example. It is introduced for a certain period of time under the condition of 3 × 10 −2 pa. As a result, an adsorption layer of boron or a compound containing boron is adsorbed on the activated inner wall of the silicon substrate 1. At this time, at the same time as the formation of the boron adsorption layer or the boron-containing compound adsorption layer, the diffusion of boron into the bulk at a certain rate determined by the substrate temperature and diborane introduction pressure during the introduction of diborane also partially proceeds. Seems to be. Subsequently, heat treatment, that is, annealing of the silicon substrate 1 is performed. After the boron impurity film is adsorbed on the inner wall, the introduction of diborane gas is stopped, and heating is performed for a predetermined time in a vacuum. The substrate temperature at this time is preferably set to be slightly higher than the substrate temperature used in the impurity adsorption treatment.

【0015】このアニールを行なう事によりボロンの不
純物膜を拡散源とした不純物拡散層が内壁に沿って形成
されると同時に、拡散された不純物原子の活性化が行な
われる。本発明においては、ボロンの吸着量及びアニー
ル条件(基板加熱温度と加熱時間)を制御する事によっ
て、所望の不純物濃度及び拡散深度を有する不純物拡散
層を得る事ができる。
By performing this annealing, an impurity diffusion layer using a boron impurity film as a diffusion source is formed along the inner wall, and at the same time, the diffused impurity atoms are activated. In the present invention, an impurity diffusion layer having a desired impurity concentration and diffusion depth can be obtained by controlling the amount of absorbed boron and the annealing conditions (substrate heating temperature and heating time).

【0016】図3は上述した工程においてジボラン導入
圧力をパラメータとした場合の、ドープされたボロンの
ピーク濃度のジボラン導入時間依存特性図である。図3
に示す様に、ジボラン導入圧力を大きくすればするはど
ボロンの吸着量が増加し注入されるボロンのピーク濃度
も従って増加する。
FIG. 3 is a graph showing the dependence of the peak concentration of doped boron on diborane introduction time when the diborane introduction pressure is used as a parameter in the above-described process. FIG.
As shown in (1), as the diborane introduction pressure is increased, the amount of adsorbed boron increases, and the peak concentration of boron to be injected increases accordingly.

【0017】又ジボランガスの導入時間を長くすればす
るはど、吸着されるボロンの量が増し、従って注入され
るボロンのピーク濃度も増加する。この様に、ジボラン
の導入圧力及び導入時間を適当に設定する事により、不
純物拡散層のボロンピーク濃度を調整する事が可能であ
り、その結果ボロン拡散層は様々の用途に用いる事がで
きる。
As the time for introducing the diborane gas is increased, the amount of adsorbed boron increases, and accordingly, the peak concentration of the injected boron also increases. Thus, by appropriately setting the introduction pressure and introduction time of diborane, the boron peak concentration of the impurity diffusion layer can be adjusted, and as a result, the boron diffusion layer can be used for various applications.

【0018】以上の説明から明らかな様に、この発明は
化学的に活性処理を施された半導体内壁に少なくとも半
導体のドーバントとなる不純物元素を含んだ物質の吸着
層を形成し、その吸着層を不純物拡散源として半導体の
内壁中に不純物ドーピングを行なう所にその原理的特徴
を有している。発明者の詳細な研究によれば、酸化膜で
覆われた不活性面に対しては活性面に比べて、吸着層が
殆んど形成されないかあるいは少なくとも1桁以上少な
い量の吸着不純物しか残らない事が判明している。特
に、シリコン表面にボロンを吸着させる場合には、あら
かじめ自然酸化膜等の不活性被覆を除去しておく事が重
要であると思われる。
As is apparent from the above description, the present invention forms an adsorption layer of a substance containing at least an impurity element which becomes a semiconductor dorant on a semiconductor inner wall which has been chemically activated, and forms the adsorption layer. It has a principle feature in that an impurity is doped into an inner wall of a semiconductor as an impurity diffusion source. According to the inventor's detailed research, almost no adsorbed layer is formed or at least an order of magnitude less adsorbed impurities remain on an inactive surface covered with an oxide film than on an active surface. It turns out there is no. In particular, when boron is adsorbed on the silicon surface, it is considered important to remove an inert coating such as a natural oxide film in advance.

【0019】シリコン半導体の内壁に対してP型の不純
物を注入する場合には、ジボラン以外の原料気体例えば
トリメチルガリウム(TMG)、三塩化ホウ素(BCl
)等に代表されるIII族元素の化合物を用いる事がで
きる。同様にシリコン半導体の内壁に対してN型の不純
物をドーピングする場合には、原料気体としてアルシン
(AsH3)、三塩化リン(PCl3)、五塩化アンチモ
ン(SbCl5)、ホスフイン(PH3)等を利用する事
ができる。
When implanting a P-type impurity into the inner wall of a silicon semiconductor, a source gas other than diborane, for example, trimethylgallium (TMG), boron trichloride (BCl
3 ) A compound of a group III element represented by, for example, can be used. Similarly, when an N-type impurity is doped into the inner wall of a silicon semiconductor, arsine (AsH 3 ), phosphorus trichloride (PCl 3 ), antimony pentachloride (SbCl 5 ), and phosphine (PH 3 ) are used as source gases. Etc. can be used.

【0020】又半導体基板内壁の清浄化処理を行なう為
には、基板温度は、バックグランド圧力及び雰艶気ガス
との関連を含めて、800℃ないし1200℃の範囲に
設定する事が好ましく、吸着層形成処理においては基板
温度を400℃ないし950℃の範囲に設定する事が好
ましい。
In order to carry out the cleaning treatment of the inner wall of the semiconductor substrate, the substrate temperature is preferably set in the range of 800 ° C. to 1200 ° C., including the relationship between the background pressure and the atmosphere gas. In the adsorption layer forming process, it is preferable to set the substrate temperature in the range of 400 ° C. to 950 ° C.

【0021】さらに、活性化された半導体基板の内壁に
対して直接不純物吸着膜を形成する他に、下地処理とし
てエビタキシャル成長されたシリコン膜を用いる事も可
能である。あるいは形成された不純物吸着膜の上にエビ
タキシヤル成長法によりシリコン単結晶膜を形成しても
よい.さらには、不純物吸着膜及びシリコン単結晶膜を
互いに積層させて不純物拡散層を形成してもよい。この
様に、シリコン挙措晶膜を介在きせると不純物の活性化
が促進されるという特徴がある。さらに、不純物吸着膜
及びシリコン単結晶膜を積層させる事により、結果的に
不純物拡散層の層厚を自由に制御する事ができる。さら
に、不純物吸着膜の形成及び拡散を繰返す事により、所
望の不純物濃度及び拡散深度を有する不純物拡散層を得
る事もできる。
Further, besides forming an impurity adsorption film directly on the inner wall of the activated semiconductor substrate, it is also possible to use a silicon film grown epitaxially as a base treatment. Alternatively, a silicon single crystal film may be formed on the formed impurity adsorption film by the epitaxial growth method. Further, the impurity diffusion layer may be formed by stacking the impurity adsorption film and the silicon single crystal film on each other. As described above, there is a feature that activation of impurities is promoted by interposing a silicon crystal structure film. Further, by laminating the impurity adsorption film and the silicon single crystal film, the thickness of the impurity diffusion layer can be freely controlled as a result. Further, by repeating formation and diffusion of the impurity adsorption film, an impurity diffusion layer having a desired impurity concentration and diffusion depth can be obtained.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下図面に従って本発明の好適な
実施例を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0023】図4は本発明にかかる不純物の注入方法を
いわゆるトレンチ抵抗素子の製造に応用した実施例を示
す工程図である。図4(A)に示す工程において、シリ
コンからなる半導体基板41の表面にトレンチ42を設
け、内壁43を形成する。トレンチ42の形成は例えば
反応性イオンエッチングにより行なわれる。
FIG. 4 is a process chart showing an embodiment in which the impurity implantation method according to the present invention is applied to the manufacture of a so-called trench resistance element. In the step shown in FIG. 4A, a trench 42 is provided on the surface of a semiconductor substrate 41 made of silicon, and an inner wall 43 is formed. The formation of the trench 42 is performed by, for example, reactive ion etching.

【0024】図4(B)に示す工程において、不純物を
注入する領域以外の領域をマスクする為にトレンチ42
の両側に沿って絶縁膜44を形成する。絶縁膜44はシ
リコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜を化学気相成長法
により堆積する事により形成される。
In the step shown in FIG. 4B, a trench 42 is formed to mask a region other than the region into which impurities are implanted.
An insulating film 44 is formed along both sides of the substrate. The insulating film 44 is formed by depositing a silicon oxide film or a silicon nitride film by a chemical vapor deposition method.

【0025】図4(C)に示す工程において、内壁43
及びシリコン基板41の露出された表面に対して清浄化
処理を行ない、不活性膜を除去して活性面を露出させ
る。続いてこの活性面に対してジボランガスを供給し、
選択的にボロンを含む不純物吸着膜45を形成する。こ
の不純物吸着膜45の形成は化学的に行なわれる為、内
壁43に沿って一様な厚みで堆槙される。
In the step shown in FIG.
Then, a cleaning process is performed on the exposed surface of the silicon substrate 41 to remove the inactive film and expose the active surface. Subsequently, diborane gas is supplied to this active surface,
An impurity adsorption film 45 containing boron is selectively formed. Since the impurity adsorption film 45 is formed chemically, it is deposited along the inner wall 43 with a uniform thickness.

【0026】図4(D)に示す工程において、基板41
の加熱処理が施され吸着膜45を構成する不純物ボロン
は内壁43に沿って一様に拡散され、不純物拡散層46
を形成する。この不純物拡散層46はP+型であり、不
純物ボロンの導入量を制御する事により、所望の抵抗値
を有している。加えて不純物拡散膚46は内壁43に沿
って均一且つ連続的に形成されている為極めて良好な抵
抗体膜を提供している。
In the step shown in FIG.
Is subjected to the heat treatment, and the impurity boron forming the adsorption film 45 is uniformly diffused along the inner wall 43, and the impurity diffusion layer 46 is formed.
To form The impurity diffusion layer 46 is of a P + type, and has a desired resistance value by controlling the amount of boron introduced. In addition, since the impurity diffusion layer 46 is formed uniformly and continuously along the inner wall 43, an extremely good resistor film is provided.

【0027】最後に図4(E)に示す工程において、一
対の電極膜47が形成され、いわゆるトレンチ抵抗素子
が製造される。本実施例によれば、トレンチ内に抵抗素
子を設ける事ができるので半導体装置の微細化が可能と
なる。トレンチ内壁への抵抗体膜の形成を従来のデポジ
ション技術で行なうと、段切れあるいは膜厚不均一等の
問題が生じ実用上好ましくない。
Finally, in a step shown in FIG. 4E, a pair of electrode films 47 are formed, and a so-called trench resistance element is manufactured. According to the present embodiment, since a resistive element can be provided in the trench, the semiconductor device can be miniaturized. If the resistive film is formed on the inner wall of the trench by a conventional deposition technique, a problem such as step disconnection or uneven film thickness occurs, which is not preferable in practical use.

【0028】図5は本発明にかかる不純物注入方法をト
レンチ抵抗素子の製造に応用した他の実施例を示す摸式
図である。図示する様に、本実施例にかかるトレンチ抵
抗素子はシリコン半導体基板51の表面に形成された凹
部52を有している。この凹部52は上方に比べて下方
の部分が拡大しており、半導体基板51をより立体的に
有効活用する事が可能である。凹部52の内壁に沿って
ボロンの不純物拡散層53が形成されている。この凹郭
52の両側には絶縁膜54を介して一対の電極膜55が
形成されている。この一対の電極膜55の各端邸は不純
物拡散層53に接合されており、トレンチ抵抗素子を構
成する。
FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment in which the impurity implantation method according to the present invention is applied to the manufacture of a trench resistance element. As shown, the trench resistance element according to the present embodiment has a concave portion 52 formed on the surface of a silicon semiconductor substrate 51. The lower portion of the concave portion 52 is larger than the upper portion, so that the semiconductor substrate 51 can be more effectively utilized three-dimensionally. A boron impurity diffusion layer 53 is formed along the inner wall of the recess 52. A pair of electrode films 55 is formed on both sides of the concave section 52 via an insulating film 54. Each end of the pair of electrode films 55 is joined to the impurity diffusion layer 53 to constitute a trench resistance element.

【0029】図6は本発明にかかる不純物の注入方法を
いわゆるトレンチ分離領域の形成に応用した実施例を示
す工程図である。図6(A)に示す工程において、シリ
コンからなる半導体基板61の表面に絶縁膜62を形成
する。絶縁膜62はシリコン酸化膜あるいはシリコン窒
化膜から構成されている。絶縁膜62の上にはレジスト
膜63が塗布されている。レジスト膜63は所定のバタ
ンに従ってエッチングされ、部分的に除去されている。
この部分的に除去された部分には後に素子分離の為の領
域が形成される。
FIG. 6 is a process chart showing an embodiment in which the impurity implantation method according to the present invention is applied to the formation of a so-called trench isolation region. In the step shown in FIG. 6A, an insulating film 62 is formed on a surface of a semiconductor substrate 61 made of silicon. The insulating film 62 is made of a silicon oxide film or a silicon nitride film. A resist film 63 is applied on the insulating film 62. The resist film 63 is etched according to a predetermined pattern and is partially removed.
A region for element isolation is formed later in the partially removed portion.

【0030】図6(B)に示す工程において、レジスト
膜63を介して反応性イオンエッチングが行なわれトレ
ンチ64が形成され、引き続き、硫酸過酸化水あるいは
濃硝酸で処理する事で、レジスト膜63も除去される。
In the step shown in FIG. 6B, reactive ion etching is performed through the resist film 63 to form a trench 64, and then the trench 64 is formed. Is also removed.

【0031】続いて図6(C)に示す工程において、ト
レンチの内壁に対してのみ選択的にボロンの不純物吸着
膜が形成される。この吸着膜65は前述した様に、ジボ
ランガスを基板61を加熱した状態で導入する事により
行なわれる。
Subsequently, in a step shown in FIG. 6C, a boron impurity adsorption film is selectively formed only on the inner wall of the trench. As described above, this adsorption film 65 is formed by introducing diborane gas while heating the substrate 61.

【0032】図6(D)に示す工程において、基板61
の加熱処理が行なわれ、不純物吸着膜65に含まれるポ
ロンはトレンチの内壁に沿って半導体基板61に拡散さ
れ活性化される。その結果、高濃度のP型不純物拡散層
66が形成される。この不純物拡散層66はトレンチを
完全且つ一様に覆う様に形成されている。
In the step shown in FIG.
Is performed, and the boron contained in the impurity adsorption film 65 is diffused into the semiconductor substrate 61 along the inner wall of the trench and activated. As a result, a high concentration P-type impurity diffusion layer 66 is formed. This impurity diffusion layer 66 is formed so as to completely and uniformly cover the trench.

【0033】最後に図6(E)に示す工程において、ト
レンチ64の内部に酸化膜67が充填される。この結
果、いわゆるトレンチ分離領域が形成されるのである。
このトレンチ分離領域は充填された酸化膜67と不純物
拡散層66の2層構造を有する。高濃度のP型不純物拡
散層66が酸化膜67と半導体基板61の問に介在して
いる為、素子領域の分離が完全に行なわれる。即ちこの
不純物拡散層66は界面近傍の半導体層の反転を防止す
る機能を有し、トレンチ分離領域の開値電圧を著しく高
めるものである。
Finally, in the step shown in FIG. 6E, the inside of the trench 64 is filled with an oxide film 67. As a result, a so-called trench isolation region is formed.
This trench isolation region has a two-layer structure of a filled oxide film 67 and an impurity diffusion layer 66. Since the high-concentration P-type impurity diffusion layer 66 is interposed between the oxide film 67 and the semiconductor substrate 61, the element region is completely separated. That is, the impurity diffusion layer 66 has a function of preventing inversion of the semiconductor layer near the interface, and significantly increases the open voltage of the trench isolation region.

【0034】最後に図7は本発明にかかる不純物の注入
方法をいわゆるトレンチ容量素子の製造に応用した実施
例を示す断面図である。図示する様に、トレンチ容量素
子はN型のシリコン半導体基板71に形成されている。
基板71の表面にはトレンチが設けられており、トレン
チの内壁に沿ってP+型の電極層72が形成されてい
る。この電極層72は本発明にかかる不純物の注入方法
により形成されたものであり、ボロンを含むP+型の不
純物拡散層である。この電極層72に沿って誘電体層7
3が形成されている。誘電体層73は例えば二酸化シリ
コンを化学気相成長させる事により堆積される。又誘電
体層73に沿って他方の電極層74が形成されている。
FIG. 7 is a sectional view showing an embodiment in which the impurity implantation method according to the present invention is applied to the manufacture of a so-called trench capacitor. As shown, the trench capacitance element is formed on an N-type silicon semiconductor substrate 71.
A trench is provided on the surface of the substrate 71, and a P + type electrode layer 72 is formed along the inner wall of the trench. The electrode layer 72 is formed by the impurity implantation method according to the present invention, and is a P + type impurity diffusion layer containing boron. The dielectric layer 7 extends along the electrode layer 72.
3 are formed. The dielectric layer 73 is deposited, for example, by chemical vapor deposition of silicon dioxide. The other electrode layer 74 is formed along the dielectric layer 73.

【0035】この電極膚74は例えばシリコン多結晶膜
を堆積し且つ高濃度に不純物を注入する事により形成さ
れる。本実施例によれば、半導体基板の表面内部にトレ
ンチ容量素子を容易に形成する事ができ、半導体装置の
集積度を向上させる事ができる。
The electrode skin 74 is formed, for example, by depositing a polycrystalline silicon film and injecting impurities at a high concentration. According to this embodiment, the trench capacitance element can be easily formed inside the surface of the semiconductor substrate, and the degree of integration of the semiconductor device can be improved.

【0036】[0036]

【発明の効果】上述した様に、本発明によれば、半導体
基板の表面内部に形成された内壁の清浄化処理、不純物
吸着処理、及び拡散処理の一連の工程により、内壁に沿
って不純物拡散層を均一且つ連続的に形成する事ができ
るという効果がある。又、不純物拡散層に注入される不
純物の濃度及び拡散深度を容易に制御する事が可能であ
り、この様にして得られた不純物拡散層は様々な用途に
用いる事ができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, impurity diffusion along the inner wall is performed by a series of steps of cleaning, impurity adsorption, and diffusion of the inner wall formed inside the surface of the semiconductor substrate. The effect is that the layers can be formed uniformly and continuously. Further, it is possible to easily control the concentration and the diffusion depth of the impurity implanted into the impurity diffusion layer, and there is an effect that the impurity diffusion layer thus obtained can be used for various purposes.

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

【図1】図1は不純物注入方法の工程図である。FIG. 1 is a process chart of an impurity implantation method.

【図2】図2は不純物注入に用いる装置のブロック図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram of an apparatus used for impurity implantation.

【図3】図3は注入されたボロンピーク濃度のグラフで
ある。
FIG. 3 is a graph of the peak boron concentration injected.

【図4】図4はトレンチ抵抗素子の製造工程図である。FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the trench resistance element.

【図5】図5はトレンチ抵抗素子の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a trench resistance element.

【図6】図6はトレンチ分離領域の形成工程図である。FIG. 6 is a process chart of forming a trench isolation region.

【図7】図7はトレンチ容量素子の断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a trench capacitor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板 2…凹部 3…内壁 4…不活性被膜 5…不純物吸着膜 6…不純物拡散層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate 2 ... Concave part 3 ... Inner wall 4 ... Inactive coating 5 ... Impurity adsorption film 6 ... Impurity diffusion layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−53920(JP,A) 特開 昭64−74719(JP,A) 特開 昭62−283624(JP,A) 特開 昭63−249332(JP,A) 特開 昭63−164358(JP,A) 「最新LSIプロセス技術」前田和夫 1988年 第4版 工業調査会発行 p p197 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/225 H01L 21/22 H01L 21/822 H01L 27/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-63-53920 (JP, A) JP-A-64-74719 (JP, A) JP-A-62-283624 (JP, A) JP-A-63-283624 249332 (JP, A) JP-A-63-164358 (JP, A) "Latest LSI process technology" Kazuo Maeda, 1988, 4th edition, Industrial Research Committee, pp. 197 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB (Name) H01L 21/225 H01L 21/22 H01L 21/822 H01L 27/04

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板の表面に凹部を設け内壁を
形成する第一工程と、 前記内壁の表面に存在する不活性被覆を除去し活性面を
露出する第二工程と、前記半導体基板の温度400℃以上950℃以下で、
記活性面にジボランを供給し、ボロンあるいはボロン元
素を含んだ化合物を吸着して、前記活性面に不純物膜を
形成する第三工程と、 前記半導体基板を加熱し前記不純物膜中のボロンを前記
内壁に拡散する第四工程と、を有することを特徴とする
不純物の注入方法。
1. A recess formed in a surface of the semiconductor substrate, a first step of forming an inner wall, and a second step of exposing the removed active surface with an inert coating on the surface of the inner wall, of the semiconductor substrate A third step of supplying diborane to the active surface and adsorbing boron or a compound containing a boron element to form an impurity film on the active surface at a temperature of 400 ° C. or higher and 950 ° C. or lower; And a fourth step of diffusing boron in the impurity film into the inner wall.
【請求項2】 前記第二工程と、前記第三工程とが真空
チャンバで連続的に行う請求項に記載の不純物の注入
方法。
Wherein said the second step, injection method of impurities according to claim 1, said third step is carried out continuously in a vacuum chamber.
【請求項3】 前記第二工程がバックグラウンド圧力1
×10-4Pa以下で、かつ、基板温度800℃以上12
00℃以下であることを特徴とする請求項に記載の不
純物の注入方法。
3. The method according to claim 1, wherein the second step is performed at a background pressure of 1
× 10 −4 Pa or less, and a substrate temperature of 800 ° C. or more and 12
3. The method according to claim 2 , wherein the temperature is not higher than 00.degree.
【請求項4】 前記半導体基板の前記凹部が、前記半導
体基板の表面に底部の幅が開口部の幅より広い形状であ
る請求項1記載の不純物の注入方法。
4. The semiconductor device according to claim 1 , wherein the concave portion of the semiconductor substrate is provided with the semiconductor.
The width of the bottom is larger than the width of the opening on the surface of the substrate.
2. The method according to claim 1, wherein the impurity is implanted.
【請求項5】 前記内壁にボロンが拡散された層は、抵
抗体層である請求項1記載の不純物の注入方法。
5. A layer in which boron is diffused into the inner wall,
2. The method according to claim 1, wherein the impurity is an antibody layer.
【請求項6】 前記凹部の前記内壁を酸化膜で埋める第
五工程を更に有する請求項1記載の不純物の注入方法。
6. A method for filling the inner wall of the recess with an oxide film.
2. The method according to claim 1, further comprising five steps.
【請求項7】 前記抵抗体層は、第1の電極層を構成
し、更に、前記第1の電極層上に誘電体層を形成する第
5工程と、また更に、前記誘電体層上に第2の電極を形
成する第6の工程よりなる請求項5記載の不純物の注入
方法。
7. The resistor layer forms a first electrode layer.
And forming a dielectric layer on the first electrode layer.
5 steps, and furthermore, forming a second electrode on the dielectric layer
6. The impurity implantation according to claim 5, comprising a sixth step of forming.
Method.
JP2000022871A 1989-12-01 2000-01-31 Method of implanting impurities into semiconductor inner wall Expired - Lifetime JP3263058B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000022871A JP3263058B2 (en) 1989-12-01 2000-01-31 Method of implanting impurities into semiconductor inner wall

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000022871A JP3263058B2 (en) 1989-12-01 2000-01-31 Method of implanting impurities into semiconductor inner wall

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP01313722A Division JP3130906B2 (en) 1989-12-01 1989-12-01 Method of implanting impurities into semiconductor inner wall

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000164523A JP2000164523A (en) 2000-06-16
JP3263058B2 true JP3263058B2 (en) 2002-03-04

Family

ID=18549105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000022871A Expired - Lifetime JP3263058B2 (en) 1989-12-01 2000-01-31 Method of implanting impurities into semiconductor inner wall

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3263058B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004111776A (en) 2002-09-20 2004-04-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Impurity introduction method, device and element
US9093266B2 (en) * 2011-04-11 2015-07-28 Micron Technology, Inc. Forming high aspect ratio isolation structures

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
「最新LSIプロセス技術」前田和夫 1988年 第4版 工業調査会発行 pp197

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000164523A (en) 2000-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100373853B1 (en) Selective epitaxial growth method in semiconductor device
US5275872A (en) Polycrystalline silicon thin film transistor
US5366922A (en) Method for producing CMOS transistor
US5338697A (en) Doping method of barrier region in semiconductor device
JP3130906B2 (en) Method of implanting impurities into semiconductor inner wall
JP2947828B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3263058B2 (en) Method of implanting impurities into semiconductor inner wall
JP2920546B2 (en) Method for manufacturing same-polarity gate MIS transistor
JP2926344B2 (en) Method for manufacturing field effect transistor
JP3023481B2 (en) Method of implanting impurities into semiconductor film
JP3116163B2 (en) Method of manufacturing insulated gate field effect transistor
JP2928929B2 (en) Impurity doping method
JP2867046B2 (en) Manufacturing method of complementary insulated gate field effect transistor
JP2973011B2 (en) Method of forming semiconductor element isolation region
JP3180122B2 (en) Method of impurity doping
JP2934665B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2926419B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH03235326A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH03178137A (en) Manufacture of insulated gate field-effect transistor
JP2876414B2 (en) Manufacturing method of diffusion resistance element
JPH03178127A (en) Manufacture of soi substrate
JPH03173429A (en) Formation of semiconductor element isolation region
JPH04111309A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
EP0431616A2 (en) Method of producing CMOS transistor
JPH03178138A (en) Semiconductor device and manufacture thereof

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

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

Year of fee payment: 7

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081221

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091221

Year of fee payment: 8

EXPY Cancellation because of completion of term