JPH0334656B2 - - Google Patents
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- JPH0334656B2 JPH0334656B2 JP56143799A JP14379981A JPH0334656B2 JP H0334656 B2 JPH0334656 B2 JP H0334656B2 JP 56143799 A JP56143799 A JP 56143799A JP 14379981 A JP14379981 A JP 14379981A JP H0334656 B2 JPH0334656 B2 JP H0334656B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置の製造方法にかかわり、半
導体基板上の各素子間を電気的に絶縁分離するた
めに、素子間の領域に絶縁膜を埋め込む半導体装
置の製造方法に関するものである。
導体基板上の各素子間を電気的に絶縁分離するた
めに、素子間の領域に絶縁膜を埋め込む半導体装
置の製造方法に関するものである。
半導体としてシリコンを用いた半導体装置、特
にMOS型半導体装置においては寄生チヤネルに
よる絶縁不良をなくし、かつ寄生容量を小さくす
るために素子間のいわゆるフイールド領域に厚
い、酸化膜を形成する事が行われている。
にMOS型半導体装置においては寄生チヤネルに
よる絶縁不良をなくし、かつ寄生容量を小さくす
るために素子間のいわゆるフイールド領域に厚
い、酸化膜を形成する事が行われている。
従来このような酸化膜を用いる素子間分離法と
して、フイールド領域のシリコン基板を一部エツ
チングして凹部を形成し、ここにフイールド酸化
膜を埋め込む方法として例えばBOX法がある。
BOX法に代表される基板をエツチングした後、
酸化膜を埋め込む素子間分離法は素子分離後、基
板表面がほぼ平坦になり、しかも分離領域の寸法
は一度のマスク合せで決められる。そのため高集
積化された集積回路を製作する上で非常に有効な
素子分離技術である。
して、フイールド領域のシリコン基板を一部エツ
チングして凹部を形成し、ここにフイールド酸化
膜を埋め込む方法として例えばBOX法がある。
BOX法に代表される基板をエツチングした後、
酸化膜を埋め込む素子間分離法は素子分離後、基
板表面がほぼ平坦になり、しかも分離領域の寸法
は一度のマスク合せで決められる。そのため高集
積化された集積回路を製作する上で非常に有効な
素子分離技術である。
BOX法を第１図を用いて簡単に説明する。
第１図ａに示すように、比抵抗５〜50Ωcm程度
のＰ（100）シリコン基板１を用意する。次に熱酸
化膜２を形成し、その上にマスク材となる第一の
膜、例えばAl膜３を堆積し、通常の写真食刻工
程によつてレジスト膜４で素子形成予定領域上を
覆いAl膜３および熱酸化膜２をパターニングす
る。次にｂ図に示すようにAl膜３をマスクにし
てシリコン基板１をエツチングしフイールド領域
に凹部をつくる。次に同じマスクを用いてフイー
ルド領域の凹部底面にボロンをイオン注入５す
る。次にｃ図に示すようにフイールド領域の溝を
酸化膜６で、ほぼ平坦になるまで埋め込む。酸化
膜の埋め込み方法としては、次に述べるような２
段階の埋め込み技術を用いる。即ち第一段階にお
いては、Al膜３を残したまま半導体表面全面に
例えばプラズマCVDSiO2膜を堆積する。次に例
えば、緩衝弗酸で、プラズマCVDSiO2膜を一部
エツチングすると、上記凹部側面に堆積したプラ
ズマCVDSiO2膜はエツチング速度が速いため選
択的に除去されてしまう。その後Al膜を例えば
H2SO4とH2O2の混液で除去すると、Al膜上のプ
ラズマCVDSiO2膜もリフトオフされ、結局フイ
ールドの凹部は周辺にのみ細いＶ字溝を残して上
記プラズマSiO2膜で埋め込まれる。次に全面に
CVDSiO2膜を堆積し、CVDSiO2膜の表面をレジ
スト膜で平坦化し、レジストとCVDSiO2膜のエ
ツチング速度が等しくなるようなエツチング条件
で、素子形成領域のシリコン基板が露出するまで
エツチングすると、上記周辺の細いＶ字溝は
CVDSiO2膜で埋め込まれ、結果としてＣ図に示
すように、フイールド領域の凹部はほぼ平坦に酸
化膜で埋め込まれる。その後は、素子形成領域に
所望の素子を形成する。例えばMOS型トランジ
スタを試作した場合をｄ図に示す。ｄ図において
はゲート酸化膜７とゲート電極材料であるpolySi
膜８を示している。図面とは垂直方向にそれぞれ
ソースとドレインになる拡散層がある（図面では
省略）ｄ図はMOSトランジスタのトランジスタ
幅Ｗ方向に切断した場合の断面図を示しており、
フイールド酸化膜６の間隔がトランジスタ幅Ｗを
表わす事になる。
のＰ（100）シリコン基板１を用意する。次に熱酸
化膜２を形成し、その上にマスク材となる第一の
膜、例えばAl膜３を堆積し、通常の写真食刻工
程によつてレジスト膜４で素子形成予定領域上を
覆いAl膜３および熱酸化膜２をパターニングす
る。次にｂ図に示すようにAl膜３をマスクにし
てシリコン基板１をエツチングしフイールド領域
に凹部をつくる。次に同じマスクを用いてフイー
ルド領域の凹部底面にボロンをイオン注入５す
る。次にｃ図に示すようにフイールド領域の溝を
酸化膜６で、ほぼ平坦になるまで埋め込む。酸化
膜の埋め込み方法としては、次に述べるような２
段階の埋め込み技術を用いる。即ち第一段階にお
いては、Al膜３を残したまま半導体表面全面に
例えばプラズマCVDSiO2膜を堆積する。次に例
えば、緩衝弗酸で、プラズマCVDSiO2膜を一部
エツチングすると、上記凹部側面に堆積したプラ
ズマCVDSiO2膜はエツチング速度が速いため選
択的に除去されてしまう。その後Al膜を例えば
H2SO4とH2O2の混液で除去すると、Al膜上のプ
ラズマCVDSiO2膜もリフトオフされ、結局フイ
ールドの凹部は周辺にのみ細いＶ字溝を残して上
記プラズマSiO2膜で埋め込まれる。次に全面に
CVDSiO2膜を堆積し、CVDSiO2膜の表面をレジ
スト膜で平坦化し、レジストとCVDSiO2膜のエ
ツチング速度が等しくなるようなエツチング条件
で、素子形成領域のシリコン基板が露出するまで
エツチングすると、上記周辺の細いＶ字溝は
CVDSiO2膜で埋め込まれ、結果としてＣ図に示
すように、フイールド領域の凹部はほぼ平坦に酸
化膜で埋め込まれる。その後は、素子形成領域に
所望の素子を形成する。例えばMOS型トランジ
スタを試作した場合をｄ図に示す。ｄ図において
はゲート酸化膜７とゲート電極材料であるpolySi
膜８を示している。図面とは垂直方向にそれぞれ
ソースとドレインになる拡散層がある（図面では
省略）ｄ図はMOSトランジスタのトランジスタ
幅Ｗ方向に切断した場合の断面図を示しており、
フイールド酸化膜６の間隔がトランジスタ幅Ｗを
表わす事になる。
しかしながら、このような従来のBOX法によ
る素子分離においてはフイールドに形成した凹部
の側壁には反転を防止するためのボロンのイオン
注入５が行われていない。そのため、上記側壁に
おいては、寄生チヤネルが形成されやすくなり、
特にゲート電極８によつて側面の上部にはMOS
トランジスタの閾値電圧より低いゲート電圧で寄
生チヤネルが形成されてしまう。この様子を示し
たのが第２図である。第２図は試作したトランジ
スタのサブ・スレシホールド特性（logID−VG特
性）を示したもので、本来の特性に上記溝部側
面でできる寄生トランジスタの特性が加算され
るため、実線で示すようなキンクを持つた特性が
現われる。このように従来BOX法において上記
溝部側面にできる寄生トランジスタはOFF状態
でのリーク電流の原因となり素子特性を劣化させ
る事になる。
る素子分離においてはフイールドに形成した凹部
の側壁には反転を防止するためのボロンのイオン
注入５が行われていない。そのため、上記側壁に
おいては、寄生チヤネルが形成されやすくなり、
特にゲート電極８によつて側面の上部にはMOS
トランジスタの閾値電圧より低いゲート電圧で寄
生チヤネルが形成されてしまう。この様子を示し
たのが第２図である。第２図は試作したトランジ
スタのサブ・スレシホールド特性（logID−VG特
性）を示したもので、本来の特性に上記溝部側
面でできる寄生トランジスタの特性が加算され
るため、実線で示すようなキンクを持つた特性が
現われる。このように従来BOX法において上記
溝部側面にできる寄生トランジスタはOFF状態
でのリーク電流の原因となり素子特性を劣化させ
る事になる。
本発明は、かかる従来法の欠点に鑑みなされた
もので異方性エツチグによる凹部形成前に、素子
形成領域表面に設けた被膜をマスクに基体と同導
伝型不純物のイオン注入を行つて凹部側壁にも基
体とい同導伝型不純物の添加を行い、このイオン
注入工程中、注入深さ及びドーズ量を変えること
により所望の不純物分布を得、しかるのち堆積絶
縁膜を埋め込むことによつて高集積化を計りなが
ら素子特性を向上させた素子間分離法を実現する
半導体装置の製造方法を提供するものである。
もので異方性エツチグによる凹部形成前に、素子
形成領域表面に設けた被膜をマスクに基体と同導
伝型不純物のイオン注入を行つて凹部側壁にも基
体とい同導伝型不純物の添加を行い、このイオン
注入工程中、注入深さ及びドーズ量を変えること
により所望の不純物分布を得、しかるのち堆積絶
縁膜を埋め込むことによつて高集積化を計りなが
ら素子特性を向上させた素子間分離法を実現する
半導体装置の製造方法を提供するものである。
以下本発明の一実施例を第３図ａ〜ｆを用いて
説明する。
説明する。
第３図ａに於て示された様に半導体基体、例え
ばＰ型シリコン基板３１上に熱酸化膜３２及び
Al膜３３から成る被膜を素子形成部を覆う如く
に形成する。次にこのAl膜３３をマスクに基板
と同導伝型不純物、例えばボロンを例えば、
50KeVの加速電圧で１×1013／cm-2イオン注入す
る。次に加速電圧を例えば180KeVに変え、ドー
ズ量１×1012／cm-2で再びボロンをイオン注入す
る。以上都合２回のイオン注入を行うと、第３図
ｂに示した様なボロンのイオン注入層３４が形成
される。次いで同じAl膜３３をマスクとして、
基板シリコンを例えばリアクテイブイオンエツチ
ングを用いて約0.6μｍの深さにエツチングを行い
フイールド部（素子間分離領域）に凹部を形成す
る。更にこの凹部の底にボロンをイオン注入する
（第３図ｃ）。以下は例えば従来のBOX法と同様
の２段階の酸化膜埋め込みにより、この凹部を例
えばシリコン酸化物（SiO2）で埋め込み第３図
ｄの如くフイールド酸化膜３５が埋め込まれた構
造を得る。更に例えばゲート酸化膜３６、ポリシ
リコンゲート３７を形成し、このポリシリコンゲ
ート３７をマスクにAsをイオン注入してソース、
ドレイン３８が順次形成されMOSトランジスタ
が完成される。尚、第３図ｅ，ｆはそれぞれ
MOSトランジスタのチヤネルに垂直な方向及び
チヤネルに平行な方向に沿つて断面図である。以
上の方法によると、フイールド酸化膜の側壁部３
９にボロンが導入されている為、従来の方法の様
に、この部分に寄生トランジスタが形成されトラ
ンジスタのリーク電流を増加させることが全くな
くなつた。又、ボロンのイオン注入を加速電圧及
びドーズ量を変えて２回行つた為、最終的には第
３図ｅに示した様に浅い位置で濃度が高く、深い
位置で濃度の低い状態が実現されている。この様
に本発明によれば凹部側壁が急峻であつても、
又、凹部形成時にマスク下にサイドエツチングが
入つても不純物が有効に添加でき、又、第３図ｅ
の様な分布を実現することによりリーク電流発生
を有効におさえつつ且つソース、ドレインの接合
容量を小さくし、素子の動作速度も向上すること
が出来た。
ばＰ型シリコン基板３１上に熱酸化膜３２及び
Al膜３３から成る被膜を素子形成部を覆う如く
に形成する。次にこのAl膜３３をマスクに基板
と同導伝型不純物、例えばボロンを例えば、
50KeVの加速電圧で１×1013／cm-2イオン注入す
る。次に加速電圧を例えば180KeVに変え、ドー
ズ量１×1012／cm-2で再びボロンをイオン注入す
る。以上都合２回のイオン注入を行うと、第３図
ｂに示した様なボロンのイオン注入層３４が形成
される。次いで同じAl膜３３をマスクとして、
基板シリコンを例えばリアクテイブイオンエツチ
ングを用いて約0.6μｍの深さにエツチングを行い
フイールド部（素子間分離領域）に凹部を形成す
る。更にこの凹部の底にボロンをイオン注入する
（第３図ｃ）。以下は例えば従来のBOX法と同様
の２段階の酸化膜埋め込みにより、この凹部を例
えばシリコン酸化物（SiO2）で埋め込み第３図
ｄの如くフイールド酸化膜３５が埋め込まれた構
造を得る。更に例えばゲート酸化膜３６、ポリシ
リコンゲート３７を形成し、このポリシリコンゲ
ート３７をマスクにAsをイオン注入してソース、
ドレイン３８が順次形成されMOSトランジスタ
が完成される。尚、第３図ｅ，ｆはそれぞれ
MOSトランジスタのチヤネルに垂直な方向及び
チヤネルに平行な方向に沿つて断面図である。以
上の方法によると、フイールド酸化膜の側壁部３
９にボロンが導入されている為、従来の方法の様
に、この部分に寄生トランジスタが形成されトラ
ンジスタのリーク電流を増加させることが全くな
くなつた。又、ボロンのイオン注入を加速電圧及
びドーズ量を変えて２回行つた為、最終的には第
３図ｅに示した様に浅い位置で濃度が高く、深い
位置で濃度の低い状態が実現されている。この様
に本発明によれば凹部側壁が急峻であつても、
又、凹部形成時にマスク下にサイドエツチングが
入つても不純物が有効に添加でき、又、第３図ｅ
の様な分布を実現することによりリーク電流発生
を有効におさえつつ且つソース、ドレインの接合
容量を小さくし、素子の動作速度も向上すること
が出来た。
次に本発明の第２の実施例を第４図に示す。こ
の実施例では、シリコンエツチング前のイオン注
入を３回行つており、第１の実施例と同様の２回
のイオン注入に加えて更に250KVで１×1014／cm
-2のボロンのイオン注入を行つたものである。即
ち、側壁部のボロンの分布は、深い部分で更に濃
度が高く、且つ素子形成領域につき出した形にな
つている。こうすることにより、ドレイン近傍で
のインパクトアイオニゼーシヨンにより発生した
電子が他の領域へ侵入するのを防ぐことが出来、
例えばダイナミツクRAMの製造に用いた場合な
どは回路の信頼性を大きく向上させることが出来
た。
の実施例では、シリコンエツチング前のイオン注
入を３回行つており、第１の実施例と同様の２回
のイオン注入に加えて更に250KVで１×1014／cm
-2のボロンのイオン注入を行つたものである。即
ち、側壁部のボロンの分布は、深い部分で更に濃
度が高く、且つ素子形成領域につき出した形にな
つている。こうすることにより、ドレイン近傍で
のインパクトアイオニゼーシヨンにより発生した
電子が他の領域へ侵入するのを防ぐことが出来、
例えばダイナミツクRAMの製造に用いた場合な
どは回路の信頼性を大きく向上させることが出来
た。
以上、述べた如く、本発明の方法は従来法にな
い数々のすぐれた特徴をもつていることが判る。
尚、上記実施例では、シリコンエツチング前のボ
ロンのイオン注入を２回〜３回行う場合について
のみ述べたがこれは２回以上ならいかなる条件の
組合せで行つてもよい。例えば不純物の種類を
夫々変えても良い。加速電圧、ドーズ量を連続的
に変えながらイオン注入する事も可能である。又
基板としてＰ型基板の場合のみを述べたがＮ型基
板でもよく、又Ｐ、Ｎ両方の存在するいわゆる
CMOSのプロセスに用いてもよい。又SOSやそ
の他、絶縁膜上に形成された半導体膜に素子を形
成する場合に用いてもよい。そして、この様な場
合、基板のエツチングを下の絶縁膜表面にまで達
する如く行つてもよい。
い数々のすぐれた特徴をもつていることが判る。
尚、上記実施例では、シリコンエツチング前のボ
ロンのイオン注入を２回〜３回行う場合について
のみ述べたがこれは２回以上ならいかなる条件の
組合せで行つてもよい。例えば不純物の種類を
夫々変えても良い。加速電圧、ドーズ量を連続的
に変えながらイオン注入する事も可能である。又
基板としてＰ型基板の場合のみを述べたがＮ型基
板でもよく、又Ｐ、Ｎ両方の存在するいわゆる
CMOSのプロセスに用いてもよい。又SOSやそ
の他、絶縁膜上に形成された半導体膜に素子を形
成する場合に用いてもよい。そして、この様な場
合、基板のエツチングを下の絶縁膜表面にまで達
する如く行つてもよい。
第１図ａ〜ｄは従来法を説明する為の工程断面
図、第２図は従来法で得られるID−VG特性図、第
３図ａ〜ｆは本発明の一実施例を示す工程断面
図、第４図は本発明の第２の実施例で得られた
MOSFETの断面図である。 図に於て、１，３１……シリコン基板、３，３
３……Al膜、５，３４……ボロン、イオン注入
層、８，３７……ポリシリコンゲート。
図、第２図は従来法で得られるID−VG特性図、第
３図ａ〜ｆは本発明の一実施例を示す工程断面
図、第４図は本発明の第２の実施例で得られた
MOSFETの断面図である。 図に於て、１，３１……シリコン基板、３，３
３……Al膜、５，３４……ボロン、イオン注入
層、８，３７……ポリシリコンゲート。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体基体上に選択的に被膜を形成する工程
と、この被膜をマスクとして基体と同導伝型不純
物をイオン注入する工程と、前記被膜をエツチン
グマスクとして基体を異方性エツチングし、側壁
に前記不純物が添加された凹部を形成する工程
と、この凹部を堆積絶縁物で埋め込む工程とを備
え、前記イオン注入工程中、注入深さ及びドーズ
量を変化させることにより凹部側壁に所望の不純
物分布を得るようにした事を特徴とする半導体装
置の製造方法。 ２ 加速電圧を変えて複数回イオン注入する事に
より注入深さを変化させるようにした事を特徴と
する前記特許請求の範囲第１項記載の半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14379981A JPS5846648A (ja) | 1981-09-14 | 1981-09-14 | 半導体装置の製造方法 |
| US06/384,648 US4472874A (en) | 1981-06-10 | 1982-06-03 | Method of forming planar isolation regions having field inversion regions |
| EP82105074A EP0067419B1 (en) | 1981-06-10 | 1982-06-09 | Method of manufacturing integrated circuit devices using dielectric isolation |
| DE8282105074T DE3279916D1 (en) | 1981-06-10 | 1982-06-09 | Method of manufacturing integrated circuit devices using dielectric isolation |
| CA000404883A CA1191280A (en) | 1981-06-10 | 1982-06-10 | Method of forming plunar isolation regions having field inversion regions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14379981A JPS5846648A (ja) | 1981-09-14 | 1981-09-14 | 半導体装置の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20127590A Division JPH0738410B2 (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5846648A JPS5846648A (ja) | 1983-03-18 |
| JPH0334656B2 true JPH0334656B2 (ja) | 1991-05-23 |
Family
ID=15347243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14379981A Granted JPS5846648A (ja) | 1981-06-10 | 1981-09-14 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5846648A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6269532A (ja) * | 1985-09-21 | 1987-03-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体集積回路装置およびその製造方法 |
| US4883768A (en) * | 1989-02-28 | 1989-11-28 | United Technologies Corporation | Mesa fabrication in semiconductor structures |
| JP2553694B2 (ja) * | 1989-03-10 | 1996-11-13 | 松下電器産業株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP4891044B2 (ja) * | 2006-12-14 | 2012-03-07 | 三菱農機株式会社 | トラクタの油圧装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5423230A (en) * | 1977-07-22 | 1979-02-21 | Mitsubishi Rayon Eng Kk | Controlling system of sulfur oxide discharge amount contained in the combustion gas |
-
1981
- 1981-09-14 JP JP14379981A patent/JPS5846648A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5423230A (en) * | 1977-07-22 | 1979-02-21 | Mitsubishi Rayon Eng Kk | Controlling system of sulfur oxide discharge amount contained in the combustion gas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5846648A (ja) | 1983-03-18 |
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