JPH02184068A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(4!t 要〕
SOI構造を有する半導体基板に素子を形成する半導体
装置の製造方法に関し、
素子形成層内で結晶転位の発生を抑制することを目的と
し、
SOI構造を有する半導体基板の素子形成層に複数のウ
ェルを形成する工程と、上記ウェルを形成した後に上記
ウェル間を分離する溝型アイソレーションを形成する工
程とを含み構成する。[Detailed Description of the Invention] (Requires 4!t) Regarding a method for manufacturing a semiconductor device in which an element is formed on a semiconductor substrate having an SOI structure, the purpose is to suppress the occurrence of crystal dislocations in the element formation layer, and the SOI structure is The method includes a step of forming a plurality of wells in an element formation layer of a semiconductor substrate having a semiconductor substrate, and a step of forming a groove type isolation for separating the wells after forming the wells.
本発明は、半導体の製造方法に関し、より詳しくは、S
OI構造を有する半導体基板に素子を形成する半導体装
置の製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor, and more specifically, to a method for manufacturing a semiconductor.
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which elements are formed on a semiconductor substrate having an OI structure.
α線ソフトエラー、CMOSラッチアンプを防止する半
導体装置を作成するために、2つの単結晶半導体層の間
に絶縁層を有する構造、即ちSOl (sHIcon−
on−insulating 5ubstrate)構
造が提案されている。In order to create a semiconductor device that prevents α-ray soft errors and CMOS latch amplifiers, a structure with an insulating layer between two single crystal semiconductor layers, that is, SOI (sHIcon-
An on-insulating 5 substrate structure has been proposed.
このSOi構造を有する半導体基板にウェルを形成する
場合には、第2図(a)に示すような半導体基板50の
素子形成層51に、ウェル形成領域52間を分離するた
めの溝型アイソレージジン54を絶縁WI53に達する
深さに形成しく第2図(b))、この後にウェル形成i
l域52にP型用元素又はn型用元素イオンを注入しく
同図(C))、最後に1200℃程度の温度で約3時間
はどウェルランニングを行って元素を拡1敗、活性化し
、これをウェル55とするようにしている(同にl!I
(d))。When forming a well in a semiconductor substrate having this SOi structure, a trench type isolation layer is provided in the element formation layer 51 of the semiconductor substrate 50 as shown in FIG. 2(a) to separate the well formation regions 52. The well 54 is formed to a depth that reaches the insulation WI 53 (FIG. 2(b)), and then the well is formed i.
P-type element or n-type element ions are implanted into region 52 (Figure (C)).Finally, well running is performed at a temperature of about 1200°C for about 3 hours to spread and activate the elements. , this is designated as well 55 (also l!I
(d)).
しかし、このような方法によってウェル55を形成する
場合には、ウェルを形成しようとする素子形成層51の
下方及び側方が絶縁膜により覆われ、しかも、この素子
形成層51は極めて薄いために、第2図(d)の矢印で
示すように、ウェルランニングの際に溝型アイソレーシ
ョン54から素子形成J?!!51内部にかけて結晶転
位が発生し易くなり、ウェル55内に形成する素子の特
性を劣化させるといった問題がある。However, when the well 55 is formed by such a method, the bottom and sides of the element formation layer 51 in which the well is to be formed are covered with an insulating film, and furthermore, since the element formation layer 51 is extremely thin, , as shown by the arrow in FIG. 2(d), device formation J? from the groove type isolation 54 during well running. ! ! There is a problem that crystal dislocations are more likely to occur inside the well 51 and the characteristics of the element formed in the well 55 are deteriorated.
もとより、溝型のアイソレーションの代わりにLOGO
3によるアイソレーションを形成することによって結晶
転位を阻止することも可能であるが、溝型に比べて面積
が大きいために装置の微細化に適さなかったり、ラフチ
アツブフリーな状態を実現できないといった不都合があ
る。Of course, LOGO instead of groove type isolation
Although it is possible to prevent crystal dislocation by forming isolation according to 3, it is not suitable for device miniaturization because the area is larger than the groove type, and it is not possible to achieve a rough stub-free state. There is an inconvenience.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、微細化に支障をきたさずに結晶転位の発生を抑制す
ることができる半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can suppress the occurrence of crystal dislocations without hindering miniaturization.
上記した課題は、SOI構造を有する半導体基板に溝型
アイソレーションを形成する工程を有する半導体装置の
!t!!造方法において、SOI構造を有する半導体基
板1の素子形成層2に複数のウェル1O111を形成す
る工程と2、F記つェル1O111を形成した後に上記
ウェル10.11間を分離する溝型アイソレーション2
0を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装
置の1!!遣方法により解決する。The above-mentioned problem is solved by a semiconductor device having a process of forming groove type isolation on a semiconductor substrate having an SOI structure! T! ! In the manufacturing method, a step of forming a plurality of wells 1O111 in the element formation layer 2 of the semiconductor substrate 1 having an SOI structure, and 2. After forming the wells 1O111, a trench type isolator is formed to separate the wells 10 and 11. Ration 2
1 of a semiconductor device characterized by comprising a step of forming 0! ! The problem can be solved by the method of delivery.
(作 用〕
本発明によれば、SOI構造を有する半導体基板lの素
子形成層2に複数のウェル10.11を形成した後に、
ウェル10..11間を分離する溝型アイソレーション
20を形成するようにしたので、ウェルランニングの際
に加える高熱によって、溝型アイソレーション20外周
の素子形成層2内に結晶転位は発生しない。(Function) According to the present invention, after forming the plurality of wells 10.11 in the element formation layer 2 of the semiconductor substrate l having an SOI structure,
Well 10. .. Since the groove type isolation 20 is formed to separate the groove type isolation 20, crystal dislocations do not occur in the element forming layer 2 around the groove type isolation 20 due to the high heat applied during well running.
このため、ウェル10.11内に形成する素子を良好な
特性に保持することができるとともに、半導体装置の微
細化が可能になる。Therefore, it is possible to maintain good characteristics of the elements formed in the wells 10 and 11, and it is also possible to miniaturize the semiconductor device.
第1図は、本発明の一実施例を示す工程を断面で表すも
のであって、図中符号lは、SOI構造を有する半導体
基板で、シリコン等の半導体よりなる素子形成層2、下
地層3及びこれらの間に形成される絶縁層4から構成さ
れている。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a process according to an embodiment of the present invention, in which reference numeral 1 indicates a semiconductor substrate having an SOI structure, an element formation layer 2 made of a semiconductor such as silicon, and a base layer. 3 and an insulating layer 4 formed between them.
この半導体基板1にウェルを形成する場合には、最初の
工程として第1図(a)に示すように、素子形成層2の
表面を熱酸化して約300人の二酸化膜リコン(Sin
g)膜5を形成するとともに、この5IO2膜5の上に
窒化IW(SisNa’R々)6を1000λ程度の厚
さとなるように積層する。When forming a well in this semiconductor substrate 1, as shown in FIG.
g) A film 5 is formed, and IW nitride (SisNa'R) 6 is laminated on the 5IO2 film 5 to a thickness of about 1000λ.
こめ後で、後述する素子分離用のアイソレーションを形
成するための準備として、素子骨#領域に位置する窒化
1!り6をフォトリソグラフィ法によりエツチングして
窓7を設ける(第1図(b))。After the nitriding process, the nitrided 1! A window 7 is provided by etching the groove 6 by photolithography (FIG. 1(b)).
次に、半導体基板lの素子形成M2の中にウェルを形成
する。例えば、PウェルとNウェルを同一の半導体基板
1に形成する場合には、まず、第1図(c)に示すよう
にPウェルを形成しない領域をレジスト8によって覆い
、ボロン(B)元素を素子形成層2に注入した後、レジ
スト8を剥離する。Next, a well is formed in the element formation M2 of the semiconductor substrate l. For example, when forming a P-well and an N-well on the same semiconductor substrate 1, first, as shown in FIG. After injecting into the element forming layer 2, the resist 8 is peeled off.
次いで、同図(d)に示すように、Nウェルを形成しな
い部分をレジスト9により覆い、この上からm (P)
元素を素子形成層2に注入した後、レジスト9を除去す
る。元素は180KeV、 l XIO”ca+−”
の条件で注入する。Next, as shown in the same figure (d), the part where the N well is not formed is covered with a resist 9, and m (P)
After the elements are implanted into the element forming layer 2, the resist 9 is removed. The element is 180KeV, l XIO"ca+-"
Inject under the following conditions.
このようにしてイオン注入を終えたあとで、ウェルラン
ニングを行うために図示しない加熱炉に半導体基板1を
入れ、窒素雰囲気中で約1.20θ℃で3時間片度加熱
すると、第1図(e)に示すように、注入元素であるボ
ロンや燐は素子形成層2内で拡散し、活性化する。After completing the ion implantation in this way, the semiconductor substrate 1 is placed in a heating furnace (not shown) for well running, and heated once at about 1.20θ°C for 3 hours in a nitrogen atmosphere, as shown in FIG. As shown in e), the implanted elements such as boron and phosphorus diffuse within the element forming layer 2 and become activated.
この場合、ボロンが拡散した領域はPウェルlOとなり
、また、燐の拡散領域はNウェル11となり、これによ
りウェルの形成工程が終了する。In this case, the region where boron is diffused becomes the P well 1O, and the region where phosphorus is diffused becomes the N well 11, thus completing the well forming process.
この状態では、溝型アイソレーションが形成されていな
いので素子形成層2内で結晶転位は発生しない。In this state, no crystal dislocation occurs in the element formation layer 2 because no groove type isolation is formed.
この段jj9で、Pウェル11、Nウェル12の領域内
に形成しようとする素子を分離するために、素子形成層
2の表面を酸素雰囲気中で900°Cで加熱すると、上
記したようなパターニングを終えた窒化膜6は酸化防止
用の膜として作用するため、窒化膜6の窓7から露出し
た素子形成層2は熱酸化され、第1図(「)に示すよう
にLOCO3法によりフィールド酸化膜12.13が形
成されることになる。In this stage jj9, in order to separate the elements to be formed in the regions of the P well 11 and the N well 12, the surface of the element forming layer 2 is heated at 900°C in an oxygen atmosphere, resulting in the patterning described above. Since the nitride film 6 that has been subjected to the nitride film 6 acts as an oxidation prevention film, the element forming layer 2 exposed through the window 7 of the nitride film 6 is thermally oxidized, and then field oxidized by the LOCO3 method as shown in FIG. A film 12.13 will be formed.
次に、窒化膜2及びフィールド酸化膜12.13の上に
PSG膜14を気相成長法により4000人程度0厚さ
に形成し、このPSC膜14をレジス)15により覆っ
た後に、Pウェル10とNウェル11とを分離する領域
に位置するレジスト15を露光処理、現像処理により除
去する(第1図(g))。Next, a PSG film 14 is formed on the nitride film 2 and the field oxide film 12, 13 to a thickness of about 4,000 by vapor phase growth, and after covering this PSC film 14 with a resist 15, the P-well The resist 15 located in the region separating the resist 10 and the N-well 11 is removed by exposure and development (FIG. 1(g)).
そしてパターニングしたレジスト15をマスクとして使
用し、フッ素系のガス、例えばCF、にCHF2を加え
たガス用いて反応性イオンエツチング(RI B)を行
い、PSG膜14、窒化膜6、酸化膜5をパターニング
して溝形成用窓16を形成する(第1図(h))。Then, using the patterned resist 15 as a mask, reactive ion etching (RI B) is performed using a fluorine-based gas, such as CF, plus CHF2, to remove the PSG film 14, nitride film 6, and oxide film 5. Patterning is performed to form groove forming windows 16 (FIG. 1(h)).
次に、レジスト15を灰化した後に、PSGI’214
をマスクとして使用し、塩素系ガス、例えば塩素、四塩
化炭素を用いてRIUF、法により半導体基板Iの素子
形成層2をエンチングすると、PSG膜夏4に対するシ
リコンの選択比が高いため、第1図(i)に示すように
、シリコンよりなる素子形成層2だけがエツチングされ
てアイソレージジン形成用の溝17が形成されることに
なる。この溝17は素子形成層2の下の絶縁層4に達す
る深さとする。Next, after ashing the resist 15, PSGI'214
When the element formation layer 2 of the semiconductor substrate I is etched by the RIUF method using a chlorine-based gas such as chlorine or carbon tetrachloride, using as a mask, the selectivity of silicon to the PSG film 4 is high. As shown in Figure (i), only the element forming layer 2 made of silicon is etched to form a groove 17 for forming an isolation gin. This groove 17 has a depth that reaches the insulating layer 4 below the element forming layer 2.
この後に、フッ酸(IIF)溶液によりPSG膜14を
除去する。フッ酸はアイソレーション形成用溝17内を
洗浄する機能も併せて持っている。After this, the PSG film 14 is removed using a hydrofluoric acid (IIF) solution. Hydrofluoric acid also has the function of cleaning the inside of the isolation forming groove 17.
さらに、この溝17の内壁を熱酸化して酸化膜18を形
成した後に(第1図(j))、溝17中にポリシリコン
19を埋め込んでこれを溝型アイソレージクン20とす
る(第1図(k))。Furthermore, after thermally oxidizing the inner wall of this trench 17 to form an oxide film 18 (FIG. 1(j)), polysilicon 19 is buried in the trench 17 to form a trench type isolation 20 (FIG. 1(j)). Figure 1 (k)).
そして、最後に、熱酸化により溝型アイソレーション2
0内のポリシリコン19表面部分を酸化してキャップ層
21を形成させた後に、燐酸により窒化膜6を除去する
(第1図(1))。Finally, groove type isolation 2 is formed by thermal oxidation.
After forming a cap layer 21 by oxidizing the surface portion of the polysilicon 19 within the cap layer 2, the nitride film 6 is removed using phosphoric acid (FIG. 1(1)).
上述した実施例においては、溝型アイソレーション20
を作成する前にウェル10.1!を形成するようにして
いるため、ウェルランニングの際に1200°Cの温度
を加えることによって素子形成層2例の界面に発生する
結晶転位を防止することが可能になる。In the embodiment described above, the groove isolation 20
Well 10.1 before creating! Therefore, by applying a temperature of 1200° C. during well running, it is possible to prevent crystal dislocations occurring at the interface between the two element forming layers.
上記した基板lのPウェル10とNウェル11にCMO
Sトランジスタ30.40を形成した構造の一例を示す
と、第1図(+1)のようになる。この場合、ウェル1
O1ll内に結晶転位が発生していないためにトランジ
スタ30.40の特性を劣化させず、ラッチアップを防
止することができる。CMO is applied to the P well 10 and N well 11 of the substrate 1 described above.
An example of a structure in which S transistors 30 and 40 are formed is shown in FIG. 1 (+1). In this case, well 1
Since no crystal dislocation occurs in O1ll, the characteristics of the transistors 30 and 40 are not deteriorated, and latch-up can be prevented.
なお、図中符号3!はトランジスタ30のゲート?]t
i、32はそのソース、33はそのドレインを示し、ま
た41はトランジスタ40のゲート電極、42はそのソ
ース、43はそのドレインを示している。In addition, the code 3 in the figure! Is it the gate of transistor 30? ]t
i, 32 indicates its source, 33 indicates its drain, 41 indicates the gate electrode of the transistor 40, 42 indicates its source, and 43 indicates its drain.
(発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、SOI法により形成
した半導体基板の素子形成層にウェルを形成した後に、
ウェル間を分離する溝型アイソレーションを設けるよう
にしたので、ウェルランニングの際に加える熱によって
、溝ヘー1アイソレーシゴンの外側の素子形成層に結晶
転位は発生せず、ウェル内に形成する素子を良好な特性
に保持できるとともに、半導体装置の微細化が可能にな
る。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, after forming a well in the element formation layer of a semiconductor substrate formed by the SOI method,
Since groove-type isolation is provided to separate the wells, the heat applied during well running does not generate crystal dislocations in the element formation layer outside the groove-to-1 isolation, and they are formed inside the wells. Elements can be maintained with good characteristics, and semiconductor devices can be miniaturized.
第1図(a)〜(m)は、本発明の一実施例の製造工程
を示す断面図、
第2図(a)〜(d)は、従来方法の製造工程を示す断
面図である。
(符号の説明)
1・・・半導体基板、
2・・・素子形成層、
3・・・下地層、
4・・・絶縁層、
5・・・5iO1膜、
6・・・窒化膜、
8.9・・・レジスト、
10・・・Pウェル、
11・・・Nウェル、
I4・・・PSG膜、
15・・・レジスト、
17・・・アイソレーション形成用窓、20・・・溝型
アイソレーション。FIGS. 1(a) to (m) are cross-sectional views showing the manufacturing process of an embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) to (d) are cross-sectional views showing the manufacturing process of a conventional method. (Explanation of symbols) 1... Semiconductor substrate, 2... Element formation layer, 3... Base layer, 4... Insulating layer, 5... 5iO1 film, 6... Nitride film, 8. 9... Resist, 10... P well, 11... N well, I4... PSG film, 15... Resist, 17... Window for isolation formation, 20... Groove type iso ration.
Claims (1)
を形成する工程を有する半導体装置の製造方法において
、 SOI構造を有する半導体基板の素子形成層に複数のウ
ェルを形成する工程と、 上記ウェルを形成した後に上記ウェル間を分離する溝型
アイソレーションを形成する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。[Claims] A method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of forming groove-type isolation in a semiconductor substrate having an SOI structure, the step of forming a plurality of wells in an element formation layer of the semiconductor substrate having an SOI structure; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a groove type isolation for separating the wells after forming the wells.
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JP1004480A JPH02184068A (en) | 1989-01-11 | 1989-01-11 | Manufacture of semiconductor device |
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JPH02184068A true JPH02184068A (en) | 1990-07-18 |
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JP1004480A Pending JPH02184068A (en) | 1989-01-11 | 1989-01-11 | Manufacture of semiconductor device |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH02184068A (en) |
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1989
- 1989-01-11 JP JP1004480A patent/JPH02184068A/en active Pending
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