JPH0312776B2 - - Google Patents

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JPH0312776B2
JPH0312776B2 JP9318484A JP9318484A JPH0312776B2 JP H0312776 B2 JPH0312776 B2 JP H0312776B2 JP 9318484 A JP9318484 A JP 9318484A JP 9318484 A JP9318484 A JP 9318484A JP H0312776 B2 JPH0312776 B2 JP H0312776B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に素
子分離技術の改良に係る。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
半導体装置の素子分離技術としては選択酸化法
が一般的に用いられているが、バーズビーグによ
る寸法変換差が大きく、ホワイトリボンの発生が
素子特性を劣化させる原因となる。基板主面の平
坦化が困難である等の欠点がある。
そこで、第1図a〜fに示すような埋込み型の
素子分離技術が注目されている。
まず、表面の結晶方位(100)のP-型シリコン
基板1上に膜厚約1000Åの第1の熱酸化膜2を形
成する。次に、素子領域予定部上にホトレジスト
パターン3を形成した後、これをマスクとしてフ
イールド反転防止用の不純物、例えば11B+を加
速エネルギー120keV、ドーズ量3×1013cm-2
条件でイオン注入し、ボロンドープ層4を形成す
る(第1図a図示)。次いで、前記ホトレジスト
パターン3をマスクとして前記第1の熱酸化膜2
の一部をエツチングする。つづいて、前記ホトレ
ジストパターン3を除去した後、熱処理により前
記ボロンドープ層4のボロンを拡散させ、フイー
ルド反転防止層となるP型不純物領域5を形成す
る(同図b図示)。つづいて、残存した第1の熱
酸化膜2をマスクとして基板1を6000Å程度エツ
チングして溝6を形成し、その周囲にP型フイー
ルド反転防止層7を形成する。つづいて、残存し
ている第1の熱酸化膜2を除去する(同図c図
示)。
次いで、溝6の内部を含む基板1表面に膜厚約
500Åの第2の熱酸化膜8を形成した後、全面に
膜厚6000ÅのCVD酸化膜9を堆積する(同図d
図示)。つづいて、全面にホトレジストを塗布し
た後、反応性イオンエツチングによりホトレジス
トをエツチングし、基板1の溝7の形状に対応す
る前記CVD酸化膜9の凹部にのみホトレジスト
10を残存させる(同図e図示)。つづいて、反
応性イオンエツチングを用いて残存したホトレジ
スト10、CVD酸化膜9及び第2の熱酸化膜8
を同時に基板1が露出するまでエツチングし、基
板1の溝の内部にCVD酸化膜9を埋設して素子
分離領域を形成する(同図f図示)。
以下、CVD酸化膜9に囲まれた素子領域に通
常の工程に従い例えばMOS半導体装置を形成す
る。
しかし、上述した従来の素子分離技術には以下
のような欠点がある。
すなわち、第1図aの工程でホトレジストパタ
ーン3をマスクとしてボロンをイオン注入してボ
ロンドープ層4を形成し、同図bの工程で熱処理
によりボロンドープ層4のボロンを拡散させてフ
イールド反転防止層となるP型不純物領域5を形
成した後、同図cの工程で基板1をエツチングし
て溝6を形成し、その周囲にP型フイールド反転
防止層7を形成すると、基板1の主面近傍ではボ
ロンの拡散が十分でないため、基板1より高濃度
のフイールド反転防止層が形成されないことにな
る。この結果、同図fまでの工程で溝の内部に
CVD酸化膜9を埋設して素子分離領域を形成し
た後、素子領域に例えばMOSトランジスタのN+
型ソース・ドレイン領域を形成した場合、フイー
ルドエツジ(第1図f中破線で表示)では接合リ
ーク電流が発生し易くなり、デバイスの電気的特
性を劣化させるという問題があつた。
このように基板1の主面近傍にフイールド反転
防止層が形成されないことを防止するために、第
1図aに対応する工程では浅いイオン注入を行な
い、同図cに対応する工程で基板1をエツチング
して溝6を形成した後、再びボロンをイオン注入
するという方法を採用することにより基板1の主
面近傍にもフイールド反転防止層が形成されるよ
うにすることも行なわれている。しかし、この方
法ではイオン注入工程と熱処理工程とが一回づつ
追加され、工程的に繁雑となる。
〔発明の目的〕
本発明は上記欠点を解消するためになされたも
のであり、簡便な工程で埋込み型の素子分離領域
の周縁部にもフイールド反転防止層を形成するこ
とができ、接合リーク電流を有効に防止できると
ともに微細な素子分離領域を形成し得る半導体装
置の製造方法を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明の半導体装置の製造方法は、一導電型の
半導体基板上に耐酸化性膜(例えば窒化シリコン
膜)及び被酸化性膜(例えば多結晶シリコン膜)
を順次堆積する工程と、前記被酸化性膜の一部を
選択的にエツチングする工程と、残存した被酸化
性膜をマスクとして基板と同導電型の不純物をイ
オン注入する工程と、熱酸化を行ない前記被酸化
性膜を酸化膜に変換して体積を膨張させるととも
に不純物を拡散させる工程と、該酸化膜をマスク
として前記耐酸化性膜をエツチングし、更に基板
をエツチングして溝を形成する工程と、該溝の内
部に素子分離用の絶縁膜を埋設する工程とを具備
したことを特徴とするものである。
このような方法によれば、フイールド反転防止
用のイオン注入のマスクとなる被酸化性膜を熱酸
化により酸化膜に変換してその体積を膨張させ、
この酸化膜を基板のエツチングの際のマスクとす
るため、フイールドエツジにもフイールド反転防
止層を確実に形成することができる。したがつ
て、フイールドエツジにPN接合が形成されても
接合リーク電流を低減することができる。また、
被酸化性膜を酸化膜に変換して体積を膨張させた
ことによりレジスト寸法より微細な素子分離領域
を形成することができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第2図a〜hを参照し
て説明する。
まず、表面の結晶方位(100)のP-型シリコン
基板11の表面に膜厚約500Åの第1の熱酸化膜
12を形成する。次に、膜厚約500Åの窒化シリ
コン膜(耐酸化性膜)13及び膜厚約2000Åの多
結晶シリコン膜(被酸化性膜)14を順次堆積す
る(第2図a図示)。つづいて、素子領域予定部
上に最終的な素子分離幅よりも幅の広い開口部を
有するホトレジストパターン15を形成した後、
これをマスクとして反応性イオンエツチングによ
り前記多結晶シリコン膜14をエツチングする。
つづいて、ホトレジストパターン15をマスクと
してフイールド反転防止用の不純物例えば11B+
を加速エネルギー100keV、ドーズ量3×1013cm
-2の条件でイオン注入してボロンドープ層16を
形成する(同図b図示)。つづいて、前記ホトレ
ジストパターン15を除去した後、燃焼酸化雰囲
気中で熱酸化を行ない前記多結晶シリコン膜14
を第2の熱酸化膜17に変換してその体積を膨張
させる。これと同時にボロンドープ層16のボロ
ンが拡散してフイールド反転防止層となるP型不
純物領域18が形成される(同図c図示)。
次いで、前記第2の熱酸化膜17をマスクとし
て前記窒化シリコン膜13及び第1の熱酸化膜1
2を順次エツチングし、更に基板11を約6000Å
程度エツチングして溝19を形成し、その周囲に
P型フイールド反転防止層20を形成する(同図
d図示)。つづいて、第2の熱酸化膜17、窒化
シリコン膜13及び第1の熱酸化膜12を順次エ
ツチング除去する(同図e図示)。
次いで、溝19の内面を含む基板11の表面に
膜厚約500Åの第3の熱酸化膜21を形成する。
つづいて、全面に膜厚約6000ÅのCVD酸化膜2
2を堆積する(同図f図示)。つづいて、全面に
ホトレジストを塗布した後、反応性イオンエツチ
ングによりこのホトレジストパターンをエツチン
グし、溝19の形状に対応するCVD酸化膜22
の凹部にホトレジスト23を残存させる(同図g
図示)。つづいて、反応性イオンエツチングによ
り残存したホトレジスト23、CVD酸化膜22
及び第3の熱酸化膜21を同時に基板11が露出
するまでエツチングし、溝の内部に第3の熱酸化
膜21を介してCVD酸化膜22を埋設して素子
分離領域を形成する(同図h図示)。
以下、CVD酸化膜22に囲まれた素子領域に
通常の工程に従い例えばMOS半導体装置を形成
する。
しかして上記方法によれば、第2図bの工程で
最終的な素子分離幅よりも幅の広い開口部を有す
る被酸化性膜(多結晶シリコン膜14)をマスク
としてフイールド反転防止用のボロンをイオン注
入した後、同図cの工程で多結晶シリコン膜14
を熱酸化して第2の熱酸化膜17とし、その体積
を膨張させることによりその開口部を最終的な素
子分離幅と同一にするとともにボロンを拡散させ
てフイールド反転防止層となるP型不純物領域1
8を形成するので、同図dの工程で第2の熱酸化
膜17をマスクとして基板11をエツチングして
溝19を形成すると、最終的にフイールドエツジ
となる基板11主面にも確実にフイールド反転防
止層20が形成される。この結果、同図e〜hの
工程で溝19の内部に第3の熱酸化膜21を介し
てCVD酸化膜22を埋設して素子分離領域を形
成した後、CVD酸化膜22に囲まれた素子領域
に例えばMOSトランジスタのN+型ソース、ドレ
イン領域が形成されても比較的高濃度のP型フイ
ールド反転防止層20とのPN接合となるので接
合リーク電流を低減することができる。
なお、上記実施例では耐酸化性膜である窒化シ
リコン膜13を堆積する前に基板11表面に第1
の熱酸化膜12を形成しているが、第1の熱酸化
膜12を形成しなくてもよい。ただし、窒化シリ
コン膜13の下に熱酸化膜を形成していない場
合、第3図cの工程における多結晶シリコン膜1
4の熱酸化時に基板11表面にホワイトリボンが
発生して素子特性を劣化させるおそれがあるの
で、窒化シリコン膜13の下に熱酸化膜を形成す
ることが望ましい。
また、上記実施例では第2図fの工程でCVD
酸化膜22を堆積する前に溝19の内部を含む基
板11表面に第3の熱酸化膜21を形成している
が、第3の熱酸化膜21は形成しなくてもよい。
ただし、第3の熱酸化膜を形成しない場合、基板
11に膜質の劣るCVD酸化膜22が直接接触す
ることになり素子特性を劣化させるおそれがある
ので、第3の熱酸化膜21を形成することが望ま
しい。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明の半導体装置の製造方
法によれば、埋込み型の素子分離領域の周縁部に
確実にフイールド反転防止層を形成することがで
き、接合リーク電流を低減できる等顕著な効果を
奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜fは従来の素子分離技術を工程順に
示す断面図、第2図a〜hは本発明の実施例にお
ける素子分離技術を工程順に示す断面図である。 11……P-型シリコン基板、12……第1の
熱酸化膜、13……窒化シリコン膜、14……多
結晶シリコン膜、15……ホトレジストパター
ン、16……ボロンドープ層、17……第2の熱
酸化膜、18……P型不純物領域、19……溝、
20……P型フイールド反転防止層、21……第
3の熱酸化膜、22……CVD酸化膜、23……
ホトレジスト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一導電型の半導体基板上に耐酸化性膜及び被
    酸化性膜を順次堆積する工程と、前記被酸化性膜
    の一部を選択的にエツチングする工程と、残存し
    た被酸化性膜をマスクとして基板と同導電型の不
    純物をイオン注入する工程と、熱酸化を行ない前
    記被酸化性膜を酸化膜に変換して体積を膨張させ
    るとともに不純物を拡散させる工程と、該酸化膜
    をマスクとして前記耐酸化性膜をエツチングし、
    更に基板をエツチングして溝を形成する工程と、
    該溝の内部に素子分離用の絶縁膜を埋設する工程
    とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造
    方法。 2 耐酸化性膜として窒化シリコン膜を、被酸化
    性膜として多結晶シリコン膜をそれぞれ用いる特
    許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方
    法。 3 半導体基板上に耐酸化性膜を堆積する前に、
    基板上に熱酸化膜を形成する特許請求の範囲第1
    項記載の半導体装置の製造方法。 4 半導体基板に形成された溝の内部に素子分離
    用の絶縁膜を埋設する前に溝の内部を含む基板表
    面に熱酸化膜を形成する特許請求の範囲第1項記
    載の半導体装置の製造方法。
JP9318484A 1983-12-16 1984-05-10 半導体装置の製造方法 Granted JPS60236247A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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