JP3345269B2 - Element isolation method for semiconductor device - Google Patents

Element isolation method for semiconductor device

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JP3345269B2
JP3345269B2 JP16198196A JP16198196A JP3345269B2 JP 3345269 B2 JP3345269 B2 JP 3345269B2 JP 16198196 A JP16198196 A JP 16198196A JP 16198196 A JP16198196 A JP 16198196A JP 3345269 B2 JP3345269 B2 JP 3345269B2
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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】本発明は半導体装置の素子分
離方法に関し、詳しくは、活性領域から素子分離領域へ
のシフト、活性領域を形成する際のダメージの改善に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an element isolation method for a semiconductor device, and more particularly to a shift from an active region to an element isolation region and improvement of damage in forming an active region.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の製造技術の発展はめ
ざましく、微細化が進みその集積度は飛躍的に向上して
いる。特に、能動素子の微細化は加工技術の発展ととも
に促進されている。しかし、高集積化のためには能動素
子を形成する活性領域を微細化するだけでなく素子を分
離する素子分離領域(非活性領域)も微細化する必要が
ある。このため製造工程も複雑になり工程数が増加して
きている。
2. Description of the Related Art In recent years, the technology for manufacturing semiconductor devices has been remarkably developed, and the degree of integration has been dramatically improved due to the progress of miniaturization. In particular, miniaturization of active elements has been promoted with the development of processing technology. However, in order to achieve high integration, it is necessary to miniaturize not only an active region for forming an active element but also an element isolation region (inactive region) for isolating the element. For this reason, the manufacturing process is complicated, and the number of processes is increasing.

【0003】図6は従来の半導体装置の素子分離の手順
を示す工程図である。図6において、101はシリコン
基板、102は酸化膜(102aはウエットエッチング
後の酸化膜)、103はフォトレジスト(レジストマス
ク)、104はチャネルカット領域、105は緩衝用酸
化膜、106はシリコン窒化膜(106aはシリコン窒
化膜のマスク)、107はロコス酸化膜、Aは活性領
域、Bは素子分離領域をそれぞれ示す。
FIG. 6 is a process chart showing a procedure of element isolation of a conventional semiconductor device. In FIG. 6, 101 is a silicon substrate, 102 is an oxide film (102a is an oxide film after wet etching), 103 is a photoresist (resist mask), 104 is a channel cut region, 105 is a buffer oxide film, and 106 is silicon nitride. A film (106a is a silicon nitride mask), 107 is a LOCOS oxide film, A is an active region, and B is an element isolation region.

【0004】また、図6(a)は従来の半導体装置の素
子分離の手順1を示す。シリコン基板101上に形成さ
れた酸化膜102に開口部を有する厚い酸化膜のレジス
トマスク103を形成する(図6(a−1))。レジス
トマスク103を用いて、ウエットエッチングにより酸
化膜102の除去し、活性領域となる基板表面を露出さ
せる(図6(a−2))。レジストマスク103を除去
し、活性領域Aと素子分離領域Bを形成する。必要に応
じて酸化膜102aの下側の素子分離領域にチャネルカ
ット領域104となるチャネルストップのイオン注入を
行う(図6(a−3))。
FIG. 6A shows a procedure 1 of element isolation of a conventional semiconductor device. A thick oxide film resist mask 103 having an opening in the oxide film 102 formed on the silicon substrate 101 is formed (FIG. 6A-1). Using the resist mask 103, the oxide film 102 is removed by wet etching, exposing the substrate surface to be an active region (FIG. 6A-2). The resist mask 103 is removed to form an active region A and an element isolation region B. If necessary, ion implantation of a channel stop serving as the channel cut region 104 is performed in the element isolation region below the oxide film 102a (FIG. 6A-3).

【0005】図6(b)は従来の半導体装置の素子分離
の手順2を示す。シリコン基板101上に緩衝用の薄い
酸化膜105を形成し、その上にシリコン窒化膜106
を堆積したのちフォトレジスト103を形成する(図6
(b−1))。フォトレジスト103をマスクとして、
シリコン窒化膜106のうち素子分離用酸化膜107を
形成する領域をエッチングで除去した後、フォトレジス
ト103を除去する(図6(b−2))。
FIG. 6B shows a procedure 2 of element isolation of a conventional semiconductor device. A thin oxide film 105 for buffering is formed on a silicon substrate 101, and a silicon nitride film 106 is formed thereon.
Is deposited, and a photoresist 103 is formed (FIG. 6).
(B-1)). Using the photoresist 103 as a mask,
After the region of the silicon nitride film 106 where the element isolation oxide film 107 is to be formed is removed by etching, the photoresist 103 is removed (FIG. 6B-2).

【0006】シリコン窒化膜106aをマスクとしてロ
コス酸化膜107(素子分離酸化膜)を形成する(図6
(b−3)。その後、シリコン窒化膜106aを除去す
ることにより素子分離領域と活性領域が分離形成され
る。必要に応じて酸化膜107の下側の素子分離領域に
チャネルカット領域104となるチャネルストップのイ
オン注入を行う(図6(b−4))。この素子分離手法
は一般にLOCOS(Local Oxidation of Silicon)技
術と呼ばれる。
A LOCOS oxide film 107 (element isolation oxide film) is formed using silicon nitride film 106a as a mask (FIG. 6).
(B-3). After that, by removing the silicon nitride film 106a, an element isolation region and an active region are separately formed. If necessary, ion implantation of a channel stop serving as the channel cut region 104 is performed in the element isolation region below the oxide film 107 (FIG. 6B-4). This element isolation technique is generally called a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) technique.

【0007】これらの素子分離手法として、特開昭61
−125087号公報にチャネルカット領域が素子分離
領域と一致する素子分離手法が記載されている。
[0007] Japanese Patent Application Laid-Open No.
Japanese Unexamined Patent Publication No. -125087 describes an element isolation technique in which a channel cut region matches an element isolation region.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6
(a)に示す素子分離手法の問題点は、ウエットエッチ
ングの等方性エッチング方法により酸化膜102を除去
して活性領域となる基板表面を開口する際、図6(a−
2)の矢印に示すように活性領域Aから素子分離領域B
への横シフト、すなわちマスク端からのサイドエッチン
グが大きく、素子分離領域のマージンが大きくなるため
微細化に向かない。
However, FIG.
The problem of the element isolation method shown in FIG. 6A is that when the oxide film 102 is removed by an isotropic etching method of wet etching to open the substrate surface serving as an active region, FIG.
As shown by the arrow 2), the active region A is separated from the element isolation region B.
, Ie, side etching from the end of the mask is large, and the margin of the element isolation region becomes large, which is not suitable for miniaturization.

【0009】図6(b)に示すLOCOS手法の問題点
は、図6(b−3)の矢印に示すように、バーズビーク
と呼ばれる、酸化時のロコス酸化膜107のくいこみに
よるシフトが素子分離領域Bから活性領域Aへ発生し微
細化しにくいという問題がある。さらに、シリコン窒化
膜106の堆積、加工、除去等の複雑な製造工程が必要
であり、かつ酸化による局所的なストレスが発生するた
め素子特性が劣化するという問題があった。
The problem of the LOCOS technique shown in FIG. 6B is that, as indicated by the arrow in FIG. 6B-3, the shift caused by the indentation of the LOCOS oxide film 107 during oxidation, called a bird's beak, occurs in the element isolation region. There is a problem that it is difficult to miniaturize because it is generated from B to the active region A. Further, there is a problem that complicated manufacturing steps such as deposition, processing, and removal of the silicon nitride film 106 are required, and element characteristics are deteriorated because local stress is generated by oxidation.

【0010】図6(c)は従来の半導体装置の素子分離
の手順3を示す。図6(c)に示すように、プラズマに
よる異方性エッチング手法を用いた場合には、酸化膜1
02aのエッジが急峻となるため、その上に形成される
配線の断線、エッチング残り、パターニングする際のフ
ォトマージンの低下等の問題が発生する。さらに、異方
性エッチング技術はプラズマによる種々のダメージが発
生するため素子の特性が劣化すると言う問題もある。
FIG. 6C shows a procedure 3 of element isolation of a conventional semiconductor device. As shown in FIG. 6C, when the anisotropic etching method using plasma is used, the oxide film 1 is removed.
Since the edge of 02a becomes steep, problems such as disconnection of wiring formed thereon, residual etching, and a reduction in photo margin at the time of patterning occur. Further, the anisotropic etching technique has a problem that the characteristics of the element are degraded due to various types of damage caused by plasma.

【0011】図7は従来技術による素子分離領域上での
エッチング加工例を示す説明図である。図7において、
101はシリコン基板、102a加工後の酸化膜(素子
分離膜)、108はゲート酸化膜、109はポリシリコ
ン(ゲート電極及びゲート電極配線)、110はエッチ
ング残り、Aは活性領域、Bは素子分離領域をそれぞれ
示す。図7(a)はエッチングで除去されるべきポリシ
リコン109が素子分離領域及び活性領域上に堆積され
ているところを示す。図7(a)の矢印の領域は素子分
離膜102の影となるためエッチングがされにくい。図
7(b)に示すように、影により素子分離膜102端で
エッチング残り110が発生しやすく、ショートの原因
となる。従って、配線部が図7(a)のような段差にな
っていれば、段差部は電流の流れを妨げるため発熱し配
線寿命が短くなり断線が発生しやすい。また、段差部で
は結晶の方位も変化するため断線が発生しやすい原因と
なる。
FIG. 7 is an explanatory view showing an example of etching processing on an element isolation region according to the prior art. In FIG.
101 is a silicon substrate, 102a processed oxide film (element isolation film), 108 is a gate oxide film, 109 is polysilicon (gate electrode and gate electrode wiring), 110 is etching remaining, A is an active region, B is element isolation The regions are indicated respectively. FIG. 7A shows that the polysilicon 109 to be removed by etching is deposited on the element isolation region and the active region. Since the region indicated by the arrow in FIG. 7A becomes a shadow of the element isolation film 102, etching is difficult. As shown in FIG. 7B, an etching residue 110 is easily generated at the end of the element isolation film 102 due to a shadow, which causes a short circuit. Therefore, if the wiring portion has a step as shown in FIG. 7A, the step portion obstructs the flow of current and generates heat, shortening the life of the wiring and easily causing disconnection. Further, since the orientation of the crystal also changes at the step portion, disconnection is likely to occur.

【0012】また、特開昭61−125087号公報に
記載されている素子分離手法は、ゲート電極となる導電
膜を活性領域上に形成後、素子分離膜を選択成長で形成
しようとする結果、ゲート電極の再加工が必要となり、
素子分離領域を形成するために複雑でかつ多くの工程を
費やしている。また、酸化膜のエッジは急峻となり、配
線の断線、エッチング残り、パターニングする際のフォ
トマージンの低下等の問題が発生する。
The element isolation method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-125087 discloses a method in which a conductive film serving as a gate electrode is formed on an active region and then an element isolation film is formed by selective growth. Rework of the gate electrode is required,
It is complicated and requires many steps to form the element isolation region. In addition, the edge of the oxide film becomes steep, causing problems such as disconnection of wiring, remaining etching, and a reduction in photo margin at the time of patterning.

【0013】本発明は以上の事情を考慮してなされたも
ので、例えば、素子分離膜をウエットエッチングする工
程の前にイオン注入の工程を設けることにより、ウエッ
トエッチングの選択エッチングを可能にして、半導体基
板へのダメージが少なく、微細化に対応した素子分離形
成が得られる半導体装置の素子分離方法を提供する。
The present invention has been made in view of the above circumstances. For example, by providing an ion implantation step before a step of wet-etching an element isolation film, it is possible to selectively etch by wet etching. Provided is an element isolation method for a semiconductor device in which damage to a semiconductor substrate is small and element isolation formation corresponding to miniaturization is obtained.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
基板上に絶縁膜を形成する工程(i)と、活性領域上に
開口部を有するマスクを該絶縁膜上に形成する工程(i
i)と、該マスクを用いて該絶縁膜中にイオンを注入す
る工程(iii)と、イオン注入された領域の絶縁膜を該
マスクを用いてウェットエッチングにより除去する工程
(iv)と、前記マスク及び前記絶縁膜を通過して該絶縁
膜直下の領域と、活性領域での閾値に影響を与えない深
さの領域とに、チャネルカット領域を自己整合的に形成
するためのイオンを注入する工程(v-a)と、該マスクを
除去する工程(v)とからなる半導体装置の素子分離方
法が提供される。
According to the present invention, a step (i) for forming an insulating film on a semiconductor substrate and a step (i) for forming a mask having an opening on an active region on the insulating film.
i), a step (iii) of implanting ions into the insulating film using the mask, a step (iv) of removing the insulating film in the ion-implanted region by wet etching using the mask, A region that passes through the mask and the insulating film and is directly below the insulating film, and a depth that does not affect the threshold in the active region.
And a step (v) of implanting ions for forming a channel cut region in a self-aligned manner into the region and a step (v) of removing the mask. .

【0015】工程(i)において、半導体基板はP型ウ
エルでもN型ウエルでもよい。また、半導体基板は1つ
以上のN型ウエルまたはP型ウエルが形成されていても
よい。また、絶縁膜はSiO2(シリコン酸化膜)、P
SG、BPSG、Si34(シリコン窒化膜)の材料が
用いられCVD法で形成される。膜厚さは素子の特性に
応じて必要膜厚(0.01〜1μm)を形成すればよ
い。
In the step (i), the semiconductor substrate may be a P-type well or an N-type well. Further, the semiconductor substrate may be formed with one or more N-type wells or P-type wells. The insulating film is made of SiO 2 (silicon oxide film), P
SG, BPSG, and Si 3 N 4 (silicon nitride film) materials are used and formed by a CVD method. The film thickness may be set to a required film thickness (0.01 to 1 μm) according to the characteristics of the device.

【0016】工程(ii)において、マスクは、絶縁膜上
に0.1〜2μmのフォトレジスト(感光剤)が塗布さ
れ、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて、活性領
域の形状の開口部が形成される。工程(iii)におい
て、該マスクを用いて、開口部から絶縁膜にイオンが注
入される。本発明のイオン注入は、次の工程(iv)で同
マスクを用いて絶縁膜をウエットエッチングで除去する
際、ウエットエッチングレートを速くして選択エッチン
グを可能とするためである。従って、イオン注入領域も
マスクの開口端より横方向に少し回りこむ程度に行われ
ることが好ましい。
In the step (ii), the mask is formed by applying a photoresist (photosensitive agent) of 0.1 to 2 μm on the insulating film, and forming an opening in the shape of an active region by using ordinary photolithography technology. Is done. In step (iii), ions are implanted into the insulating film from the opening using the mask. The ion implantation of the present invention is intended to increase the wet etching rate and enable selective etching when the insulating film is removed by wet etching using the same mask in the next step (iv). Therefore, it is preferable that the ion implantation region is also performed so as to slightly extend in the lateral direction from the opening end of the mask.

【0017】イオン注入には、ホウ素(B)、リン
(P)、砒素(As)、弗化ホウ素(BF2)等のイオ
ンが用いられるが、イオン注入条件(例えば、絶縁膜の
種類、膜厚、形状)により決定される。絶縁膜が、シリ
コン酸化膜でありその厚さが、例えば、0.2μmのと
き、例えば、砒素イオンをイオンエネルギー50KeV
で注入量1.2×1015/cm2、イオンエネルギー22
0KeVで注入量1.2×1015/cm2の注入を行うこ
とが好ましい。
For ion implantation, ions such as boron (B), phosphorus (P), arsenic (As), and boron fluoride (BF 2 ) are used. Thickness, shape). When the insulating film is a silicon oxide film having a thickness of, for example, 0.2 μm, for example, arsenic ions are converted to an ion energy of 50 KeV.
1.2 × 10 15 / cm 2 and ion energy 22
It is preferable to carry out implantation at a dose of 1.2 × 10 15 / cm 2 at 0 KeV.

【0018】絶縁膜中へのイオン注入はその絶縁膜の厚
さ、イオンの深さ、イオン濃度に応じてイオン注入エネ
ルギー/注入量を変えて少なくとも1回以上注入され
る。実際には、イオンエネルギー/イオン注入量をパラ
メータとして、予めイオン注入された濃度領域の注入プ
ロファイルを求め、各データをコンピュータのメモリに
記憶させ、イオン注入装置をコンピュータで制御する。
The ion implantation into the insulating film is performed at least once by changing the ion implantation energy / injection amount according to the thickness of the insulating film, the ion depth, and the ion concentration. Actually, an implantation profile of the ion-implanted concentration region is obtained in advance by using ion energy / ion implantation amount as a parameter, each data is stored in a memory of a computer, and the ion implantation apparatus is controlled by the computer.

【0019】工程(iv)において、絶縁膜のウエットエ
ッチングに用いられる化学薬品は、公知のものが用いら
れる。例えば、絶縁膜が酸化膜の場合は、弗化アンモニ
ウムと弗酸、絶縁膜が窒化膜の場合は、弗化ホウ素酸と
リン酸の混合溶液が用いられる。イオン注入された絶縁
膜を前記マスクを用いてウエットエッチングする際、エ
ッチング条件(絶縁膜の種類、イオン注入の深さ、形
状、エッチングレート)により溶液の種類と混合比、濃
度等が決定される。
In the step (iv), known chemicals are used for the wet etching of the insulating film. For example, when the insulating film is an oxide film, a mixed solution of ammonium fluoride and hydrofluoric acid is used. When the insulating film is a nitride film, a mixed solution of borofluoric acid and phosphoric acid is used. When the ion-implanted insulating film is wet-etched using the mask, the type, mixture ratio, concentration, etc. of the solution are determined by the etching conditions (type of insulating film, depth of ion implantation, shape, etching rate). .

【0020】特に、絶縁膜が酸化膜である場合、弗化ア
ンモニウムと弗酸の混合液がよく用いられる。例えば、
10:1(HF+NH4F)の弗酸緩衝溶液を用いて、
ウエットエッチングする。このとき、上記イオン注入領
域は未注入領域に対し10倍のエッチングレートを有す
る。イオン注入されたイオン濃度によってエッチングレ
ートが変化する。表面から0.15μmまでは0.3μm
/分でエッチングされる。その後、0.1μm/分でエ
ッチングされ、酸化膜が0.3μmまでなら1分程度で
エッチングが完了する。工程(v)において、公知の方
法で前記マスクを剥離して活性領域と素子分離領域の形
成が完了する。
In particular, when the insulating film is an oxide film, a mixed solution of ammonium fluoride and hydrofluoric acid is often used. For example,
Using a 10: 1 (HF + NH 4 F) hydrofluoric acid buffer solution,
Perform wet etching. At this time, the ion-implanted region has an etching rate 10 times that of the non-implanted region. The etching rate changes according to the ion concentration of the implanted ions. 0.3 μm from the surface to 0.15 μm
/ Min. Thereafter, etching is performed at a rate of 0.1 μm / min. If the oxide film reaches 0.3 μm, the etching is completed in about 1 minute. In step (v), the mask is peeled off by a known method to complete the formation of the active region and the element isolation region.

【0021】本発明の半導体装置の素子分離方法によれ
ば、イオン注入された領域の絶縁膜(酸化膜)のウエッ
トエッチングレートが速くなり選択エッチングが可能と
なり、ウエットエッチングにより横方向のシフトが抑制
された最適な活性領域と素子分離領域の分離形成され
る。そのため、活性領域と素子分離領域の微細化に対応
することができる。
According to the element isolation method of the semiconductor device of the present invention, the wet etching rate of the insulating film (oxide film) in the ion-implanted region is increased to enable selective etching, and the lateral etching is suppressed by the wet etching. The optimum active region and the element isolation region are formed separately. Therefore, it is possible to cope with miniaturization of the active region and the element isolation region.

【0022】すなわち、ウエットエッチングは等方性エ
ッチングに用いられていたが、絶縁膜中に予めイオンを
注入することによって、イオン注入された領域のエッチ
ングレートが変化して選択的エッチングが可能となっ
た。つまり、酸化膜の横方向へのシフトを抑制しつつ縦
方向のエッチングが可能となり最適な素子分離形状を得
ることができる。また、ウエットエッチングにより製造
できるためシリコン基板に与えるダメージを防止するこ
とができ良好な素子特性を得ることができる。
That is, wet etching has been used for isotropic etching, but by implanting ions into the insulating film in advance, the etching rate of the ion-implanted region changes and selective etching becomes possible. Was. That is, the etching in the vertical direction can be performed while suppressing the shift of the oxide film in the horizontal direction, so that an optimum element isolation shape can be obtained. In addition, since it can be manufactured by wet etching, damage to the silicon substrate can be prevented, and good device characteristics can be obtained.

【0023】さらに、酸化膜表面でのイオンの回り込み
により表面付近から徐々にエッチング量が減衰するため
素子分離端では異方性エッチングよりはなだらかなテー
パ形状が得られる。これにより素子分離を横切る配線の
エッジ部での断線、エッジ部でのエッチング残りによる
ショートが回避される。
Further, the amount of etching gradually attenuates from the vicinity of the surface due to the ions wrapping around the oxide film surface, so that a gentler taper shape than the anisotropic etching is obtained at the element isolation end. As a result, a disconnection at the edge of the wiring crossing the element isolation and a short circuit due to the remaining etching at the edge are avoided.

【0024】チャネルカット領域の形成が必要な場合に
は、前記工程(v)の前に、前記マスク及び前記絶縁膜
を通過して該絶縁膜直下の領域にチャネルカット領域を
形成するイオン注入工程(v−a)を備えることができ
る。また、この工程に用いられるイオンはホウ素、リ
ン、砒素、弗化ホウ素から構成される。チャネルカット
領域を形成するために、例えば、ホウ素をイオンエネル
ギー100〜300KeV、ドーズ量0.5×1013
2×1013/cm2で注入することが好ましい。
If it is necessary to form a channel cut region, before the step (v), an ion implantation step of forming a channel cut region in a region immediately below the insulating film through the mask and the insulating film. (Va). The ions used in this step are composed of boron, phosphorus, arsenic, and boron fluoride. In order to form a channel cut region, for example, boron is ion energy of 100 to 300 KeV and dose is 0.5 × 10 13 to
It is preferable to implant at 2 × 10 13 / cm 2 .

【0025】すなわち、チャネルカット領域は素子分離
領域の表面に形成し、活性領域のチャネル領域では、例
えば、トランジスタの閾値には何ら影響を与えないよう
に、ホウ素が基板深く侵入するようイオンエネルギー/
ドーズ量を制御する。これにより、自己整合的にチャネ
ルカット領域が形成でき素子分離領域とチャネルカット
領域との間に重ね合わせマージンを必要とせず素子分離
領域の微細化が容易となる。
That is, the channel cut region is formed on the surface of the element isolation region. In the channel region of the active region, for example, ion energy / boron is set so that boron penetrates deep into the substrate so as not to affect the threshold value of the transistor.
Control the dose. As a result, the channel cut region can be formed in a self-aligned manner, and the miniaturization of the element isolation region is facilitated without requiring an overlapping margin between the element isolation region and the channel cut region.

【0026】本発明によれば、例えば、1回のフォトリ
ソグラフィー工程(レジストマスク形成工程)と1回の
イオン注入工程と1回のウエットエッチング工程、さら
に1回のチャネルカット形成のためのイオン注入で活性
領域と素子分離領域が形成できるため製造工程が短縮で
きる。
According to the present invention, for example, one photolithography step (resist mask forming step), one ion implantation step, one wet etching step, and one ion implantation for channel cut formation Thus, an active region and an element isolation region can be formed, so that the manufacturing process can be reduced.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図に示す実施例に基づいて
本発明を詳述する。なお、これによって本発明は限定さ
れるものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings. Note that the present invention is not limited by this.

【0028】図1は本発明の半導体装置の素子分離の手
順を示す工程図である。図1において、1はシリコン基
板、2、2a、2bは酸化膜(絶縁膜)、3はフォトレ
ジストマスク、4はイオン注入領域、5はエッチング領
域、Aは活性領域、Bは素子分離領域をそれぞれ示す。
本発明の実施例1について以下に詳述する。シリコン
基板1上に酸化膜2を200nmの厚さに形成する(図
1(a))。シリコン基板1はP型ウエルでもN型ウエ
ルでもよい。また、シリコン基板1内に1つ以上のN型
ウエルまたはP型ウエルが形成されていてもよい。さら
に所望の位置にチャネルカット領域のための不純物が導
入されていてもよい。また、酸化膜の厚さは素子の特性
に応じて必要膜厚を形成すればよい。
FIG. 1 is a process chart showing a procedure of element isolation of a semiconductor device according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a silicon substrate, 2 is an oxide film (insulating film), 2a and 2b, 3 is a photoresist mask, 4 is an ion implantation region, 5 is an etching region, A is an active region, and B is an element isolation region. Shown respectively.
Embodiment 1 of the present invention will be described in detail below. An oxide film 2 is formed on the silicon substrate 1 to a thickness of 200 nm (FIG. 1A). The silicon substrate 1 may be a P-type well or an N-type well. Further, one or more N-type wells or P-type wells may be formed in the silicon substrate 1. Further, an impurity for a channel cut region may be introduced at a desired position. The oxide film may have a required thickness depending on the characteristics of the element.

【0029】次に、通常のフォトリソグラフィー技術を
用いて、イオン注入領域4上を開口したフォトレジスト
マスク3を用いて砒素イオン50KeVのエネルギーで
3×1015/cm2及び220KeVのエネルギーで3
×1015/cm2の注入を行う(図1(b))。注入さ
れるイオンはホウ素(B)、リン(P)、砒素(A
s)、弗化ホウ素(BF2)等から注入条件により選択
される。
Next, using a photoresist mask 3 having an opening on the ion-implanted region 4 using an ordinary photolithography technique, 3 × 10 15 / cm 2 of arsenic ions at an energy of 50 KeV and 3 × 10 15 / cm 2 at an energy of 220 KeV are used.
An implantation of × 10 15 / cm 2 is performed (FIG. 1B). The ions to be implanted are boron (B), phosphorus (P), arsenic (A
s), boron fluoride (BF 2 ) or the like depending on the implantation conditions.

【0030】図4は本発明におけるイオン注入領域に注
入されたイオンの注入プロファイルを示す説明図であ
る。図4において、縦軸は酸化膜2表面からの深さ(μ
m)を示し、0.2(μm)の厚さに形成されている。
横軸はシリコン基板1表面に対しフォトレジストマスク
3端からの距離(μm)を示している。右上の各実線は
イオンエネルギー/イオン注入量をパラメータとして実
際にイオン注入された高濃度領域の注入プロファイルを
示す。また、点線はウエットエッチングにより開口され
た酸化膜2のエッチング形状を示す。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an implantation profile of ions implanted into the ion implantation region in the present invention. In FIG. 4, the vertical axis represents the depth (μ) from the surface of oxide film 2.
m), and is formed to a thickness of 0.2 (μm).
The horizontal axis indicates the distance (μm) from the edge of the photoresist mask 3 to the surface of the silicon substrate 1. Each solid line at the upper right shows an implantation profile of a high-concentration region where ions are actually implanted using ion energy / ion implantation amount as a parameter. The dotted line shows the etched shape of the oxide film 2 opened by wet etching.

【0031】図5は本発明におけるイオン注入領域に注
入されたイオンの濃度プロファイルを示す説明図であ
る。縦軸は酸化膜に注入されたイオン濃度(log/c
3)を示し、横軸は酸化膜2表面からの深さ(μm)
を示す。酸化膜2に注入されたイオンの濃度と深さの関
係を示す。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a concentration profile of ions implanted into the ion implantation region in the present invention. The vertical axis represents the ion concentration (log / c) implanted into the oxide film.
m 3 ), and the horizontal axis represents the depth (μm) from the surface of the oxide film 2.
Is shown. The relationship between the concentration of ions implanted into the oxide film 2 and the depth is shown.

【0032】続いて、酸化膜2を10:1の緩衝弗酸溶
液(BHF(バッファード弗酸)液;HF+NH4F)
を用いてウエットエッチングする。このとき、上記イオ
ン注入領域4は未注入領域に対し10倍のエッチングレ
ートを有する。従って、表面から150nmまでは30
0nm/分でエッチングされる。その後、100nm/
分でエッチングされ1分程度でエッチングが完了する
(図1(c))。ウエットエッチングに用いられる薬品
は、弗酸、緩衝弗酸等からエッチング条件により選択さ
れる。
Subsequently, the oxide film 2 is coated with a 10: 1 buffered hydrofluoric acid solution (BHF (buffered hydrofluoric acid) solution; HF + NH 4 F).
Wet etching using. At this time, the ion-implanted region 4 has an etching rate 10 times that of the non-implanted region. Therefore, 30 nm from the surface to 150 nm.
Etched at 0 nm / min. After that, 100 nm /
And the etching is completed in about one minute (FIG. 1 (c)). The chemical used for wet etching is selected from hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid and the like according to the etching conditions.

【0033】すなわち、開口部を有するマスクを用いて
酸化膜中に予めイオンを注入することによって、イオン
注入された酸化膜はウエットエッチングレートが変化
し、選択的エッチングが可能となる。つまり、基板表面
付近はエッチングレートが速くなり、横シフト(サイド
エッチング)を抑制しつつ縦方向のエッチングが可能と
なる。従って、ウエットエッチング完了時には、図4の
点線で示すごとく、エッチング形状もなだらかに形成さ
れ、エッチング端はマスク端から0.05μm以内に形
成される。
That is, by implanting ions into the oxide film in advance using a mask having an opening, the ion-implanted oxide film changes in the wet etching rate, and can be selectively etched. That is, the etching rate becomes high near the substrate surface, and vertical etching can be performed while suppressing horizontal shift (side etching). Therefore, when the wet etching is completed, the etching shape is also gentle as shown by the dotted line in FIG. 4, and the etching end is formed within 0.05 μm from the mask end.

【0034】そのため、活性領域と素子分離領域の微細
化に対応することができる。また、ウエットエッチング
によりシリコン基板1に対するダメージがないため良好
な素子特性を得ることができる。ここでは、活性領域か
ら素子分離領域へのサイドエッチングを少なくすること
について述べたが、同じ手法で素子分離領域から活性領
域へのサイドエッチングを少なくすることもできる。
Therefore, it is possible to cope with miniaturization of the active region and the element isolation region. In addition, since there is no damage to the silicon substrate 1 due to wet etching, good device characteristics can be obtained. Here, reduction of side etching from the active region to the element isolation region has been described, but side etching from the element isolation region to the active region can be reduced by the same method.

【0035】実施例1では素子分離の酸化膜2の厚さは
200nmを用いたが、どのような膜厚でもイオン注入
のエネルギー、注入量を最適化することで所望のイオン
注入形状を得ることができる。また、イオン注入をエネ
ルギーや注入量を変えて複数回に分けて行うことで、エ
ッチング端を所望の形状に形成することができる。次に
公知の技術を用いてフォトレジストマスク3を剥離して
活性領域と素子分離領域の形成が完了する(図1
(d))。
In the first embodiment, the thickness of the oxide film 2 for element isolation is 200 nm, but a desired ion implantation shape can be obtained by optimizing the ion implantation energy and the implantation amount for any thickness. Can be. In addition, by performing ion implantation in plural times by changing the energy and the implantation amount, the etching end can be formed in a desired shape. Next, the photoresist mask 3 is peeled off using a known technique to complete the formation of the active region and the element isolation region (FIG. 1).
(D)).

【0036】以下に実施例2を本発明の素子分離形成方
法を用いてNチャネルのトランジスタ(MOSFET)
を製造する場合について説明する。同方法を用いてPチ
ャネルのトランジスタ(MOSFET)を製造すること
もできる。
An N-channel transistor (MOSFET) according to the second embodiment will be described below by using the element isolation forming method of the present invention.
Will be described. A P-channel transistor (MOSFET) can be manufactured by using the same method.

【0037】図2は本発明の半導体装置の製造手順を示
す工程図である。図2において、1aはシリコン基板
(P型半導体基板)、2bは酸化膜(素子分離用酸化
膜)、3はフォトレジスト(マスク)、5はエッチング
領域、6はチャネルカット領域、7はゲート電極及びゲ
ート電極配線、8はゲート絶縁膜、9はソース・ドレイ
ン拡散領域、10は層間絶縁膜、11はコンタクト孔、
12はメタル配線、Aは活性領域、Bは素子分離領域を
それぞれ示す。
FIG. 2 is a process chart showing a procedure for manufacturing the semiconductor device of the present invention. In FIG. 2, 1a is a silicon substrate (P-type semiconductor substrate), 2b is an oxide film (oxide film for element isolation), 3 is a photoresist (mask), 5 is an etching region, 6 is a channel cut region, 7 is a gate electrode. 8 is a gate insulating film, 9 is a source / drain diffusion region, 10 is an interlayer insulating film, 11 is a contact hole,
Reference numeral 12 denotes a metal wiring, A denotes an active region, and B denotes an element isolation region.

【0038】実施例1と同様の方法で、P型半導体基板
1上に200nmの素子分離用酸化膜2とフォトレジス
ト3を形成し、イオン注入後、ウエットエッチングして
活性領域上の酸化膜を開口する(図2(a))。次に、
チャネルカット領域6を形成するためにホウ素(B)を
120KeV、1.5×1013/cm2のドーズ量で注入
する。これによりチャネルカット領域6は素子分離領域
Bの表面に形成される(図2(b))。
In the same manner as in Example 1, a 200 nm isolation oxide film 2 and a photoresist 3 are formed on a P-type semiconductor substrate 1, and after ion implantation, wet etching is performed to form an oxide film on the active region. Open (FIG. 2A). next,
Boron (B) is implanted at a dose of 120 KeV and a dose of 1.5 × 10 13 / cm 2 to form the channel cut region 6. Thereby, the channel cut region 6 is formed on the surface of the element isolation region B (FIG. 2B).

【0039】しかし、トランジスタのチャネル領域(活
性領域A)では、ホウ素が基板深く侵入するためトラン
ジスタの閾値には何ら影響を与えない。すなわち、自己
整合的にチャネルカット領域が形成でき素子分離領域と
チャネルカット領域との間に重ね合わせマージンを必要
としない。
However, in the channel region (active region A) of the transistor, boron does not penetrate deep into the substrate, so that it does not affect the threshold value of the transistor. That is, the channel cut region can be formed in a self-aligned manner, and no overlapping margin is required between the element isolation region and the channel cut region.

【0040】次に、公知の方法でフォトレジスト3を剥
離し、ゲート電極及びゲート電極配線7を形成のための
導電性ポリシリコンを堆積し、公知のフォトリソグラフ
ィー及びドライエッチング技術を用いて、該ポリシリコ
ンを加工し、ゲート電極及びゲート電極配線7を形成す
る(図2(c))。
Next, the photoresist 3 is peeled off by a known method, conductive polysilicon for forming a gate electrode and a gate electrode wiring 7 is deposited, and the photoresist 3 is formed by a known photolithography and dry etching technique. The polysilicon is processed to form a gate electrode and a gate electrode wiring 7 (FIG. 2C).

【0041】図3は本発明による素子分離領域上でのエ
ッチング加工例を示す断面図である。図3に示すよう
に、エッチングで除去されるべきゲート電極及びゲート
電極配線7が素子分離領域及び活性領域上に堆積されて
いる。このとき、素子分離膜2b端(酸化膜)の形状が
なだらかになっているため、ゲート電極及びゲート電極
配線7もなだらかに形成できる。従って、ゲート電極7
の形成する際、ポリシリコンの断線、エッチング残りが
発生しにくい。ここでは、ゲート電極及びゲート電極配
線7が一度に加工できるため工程が少ない。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of etching processing on an element isolation region according to the present invention. As shown in FIG. 3, a gate electrode to be removed by etching and a gate electrode wiring 7 are deposited on the element isolation region and the active region. At this time, since the end (oxide film) of the element isolation film 2b has a gentle shape, the gate electrode and the gate electrode wiring 7 can also be formed smoothly. Therefore, the gate electrode 7
During the formation of polysilicon, disconnection of polysilicon and residual etching are less likely to occur. Here, the number of steps is small because the gate electrode and the gate electrode wiring 7 can be processed at one time.

【0042】次に、ゲート酸化膜8の形成、ゲート電極
7の形成、ソース・ドレイン拡散領域9の形成、層間絶
縁膜10の堆積、コンタクト孔11の形成、メタル配線
12の形成を順次従来の手法を用いて実施すればトラン
ジスタが完成する(図2(d))。
Next, the formation of a gate oxide film 8, the formation of a gate electrode 7, the formation of a source / drain diffusion region 9, the deposition of an interlayer insulating film 10, the formation of a contact hole 11, and the formation of a metal wiring 12 are sequentially performed in a conventional manner. The transistor is completed by using the technique (FIG. 2D).

【0043】従って、1回のフォトリソグラフィー工程
(レジストマスク形成工程)と1回のイオン注入工程
(必要に応じて1回以上のイオン注入)と1回のウエッ
トエッチング工程、さらに1回のチャネルカット形成の
ためのイオン注入工程で活性領域と素子分離領域が形成
することもできるため製造工程が短縮できる。
Therefore, one photolithography step (resist mask formation step), one ion implantation step (one or more ion implantations as necessary), one wet etching step, and one channel cut Since the active region and the element isolation region can be formed in the ion implantation process for formation, the manufacturing process can be shortened.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明によれば、イオン注入工程とウエ
ットエッチング工程を併用することににより、エッチン
グレートを変えてマスクからの横方向へのシフトを小さ
くできるため微細化に対応した領域を形成することがで
きる。従って、より少ない工程で活性領域と素子分離領
域の微細化を図り、さらに形成過程でウエットエッチン
グを用いることができ、半導体基板にダメージを与える
ことなく活性領域と素子分離領域を形成することができ
る。
According to the present invention, by using the ion implantation step and the wet etching step together, it is possible to change the etching rate and reduce the lateral shift from the mask, so that a region corresponding to miniaturization is formed. can do. Therefore, the active region and the element isolation region can be miniaturized with fewer steps, and furthermore, wet etching can be used in the formation process, and the active region and the element isolation region can be formed without damaging the semiconductor substrate. .

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

【図1】本発明の半導体装置の素子分離の手順を示す工
程図である。
FIG. 1 is a process chart showing a procedure of element isolation of a semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の半導体装置の製造手順を示す工程図で
ある。
FIG. 2 is a process chart showing a procedure for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明による素子分離領域上でのエッチング加
工例を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing an example of etching processing on an element isolation region according to the present invention.

【図4】本発明におけるイオン注入領域に注入されたイ
オンの注入プロファイルを示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an implantation profile of ions implanted into an ion implantation region in the present invention.

【図5】本発明におけるイオン注入領域に注入されたイ
オンの濃度プロファイルを示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a concentration profile of ions implanted into an ion implantation region in the present invention.

【図6】従来の半導体装置の素子分離の手順を示す工程
図である。
FIG. 6 is a process chart showing a procedure of element isolation of a conventional semiconductor device.

【図7】従来技術による素子分離領域上でのエッチング
加工例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing an example of an etching process on an element isolation region according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 1a シリコン基板 2 酸化膜 2a 酸化膜 2b 酸化膜 3 フォトレジスト(マスク) 4 イオン注入領域 5 エッチング領域 6 チャネルカット領域 7 ゲート電極及びゲート電極配線(ポリシリコン) 8 ゲート絶縁膜 9 ソース・ドレイン拡散領域 10 層間絶縁膜 11 コンタクト孔 12 メタル配線 Reference Signs List 1 silicon substrate 1a silicon substrate 2 oxide film 2a oxide film 2b oxide film 3 photoresist (mask) 4 ion implantation region 5 etching region 6 channel cut region 7 gate electrode and gate electrode wiring (polysilicon) 8 gate insulating film 9 source Drain diffusion region 10 Interlayer insulating film 11 Contact hole 12 Metal wiring

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜を形成する工程
(i)と、活性領域上に開口部を有するマスクを該絶縁
膜上に形成する工程(ii)と、該マスクを用いて該絶縁
膜中にイオンを注入する工程(iii)と、イオン注入さ
れた領域の絶縁膜を該マスクを用いてウェットエッチン
グにより除去する工程(iv)と、前記マスク及び前記絶
縁膜を通過して該絶縁膜直下の領域と、活性領域での閾
値に影響を与えない深さの領域とに、チャネルカット領
域を自己整合的に形成するためのイオンを注入する工程
(v-a)と、該マスクを除去する工程(v)とからなる半
導体装置の素子分離方法。
A step of forming an insulating film on a semiconductor substrate; a step of forming a mask having an opening on an active region on the insulating film; and a step of forming the insulating film using the mask. A step (iii) of implanting ions into the film, a step (iv) of removing the insulating film in the region where the ions are implanted by wet etching using the mask, and a step of passing the insulating film through the mask and the insulating film. The area just below the membrane and the threshold in the active area
Step of implanting ions for forming a channel cut region in a self-aligned manner with a region having a depth that does not affect the value
(va) and a step (v) of removing the mask.
【請求項2】 前記工程(iii)に用いられるイオンは
ホウ素(B)、リン(P)、砒素(As)、弗化ホウ素
(BF2)からなることを特徴とする請求項記載の半導
体装置の素子分離方法。
Wherein ions used in the step (iii) boron (B), phosphorus (P), arsenic (As), a semiconductor according to claim 1, characterized in that it consists of boron fluoride (BF 2) Device isolation method.
【請求項3】 前記工程(iii)で行われる絶縁膜中へ
のイオン注入はその絶縁膜の厚さに応じてイオン注入エ
ネルギー/注入量を変えて少なくとも1回以上注入され
ることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置
の素子分離方法。
3. The method according to claim 3, wherein the ion implantation into the insulating film performed in the step (iii) is performed at least once by changing ion implantation energy / injection amount according to the thickness of the insulating film. 3. The element isolation method for a semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記工程(iii)で行われる絶縁膜中へ
のイオン注入はその絶縁膜中での注入不純物の所望とす
る分布状態に応じてイオン注入エネルギー/注入量を変
えて少なくとも1回以上注入されることを特徴とする請
求項1または2記載の半導体装置の素子分離方法。
4. The method according to claim 1, wherein the ion implantation into the insulating film performed in the step (iii) is performed at least once by changing ion implantation energy / implantation amount in accordance with a desired distribution state of an impurity implanted in the insulating film. 3. The method according to claim 1, wherein the semiconductor device is implanted.
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