JPH0878633A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0878633A
JPH0878633A JP6239702A JP23970294A JPH0878633A JP H0878633 A JPH0878633 A JP H0878633A JP 6239702 A JP6239702 A JP 6239702A JP 23970294 A JP23970294 A JP 23970294A JP H0878633 A JPH0878633 A JP H0878633A
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boron
oxide film
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manufacturing
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Abstract

PURPOSE: To recover a drop in impurity concentration near the oxide film interface of a boron implantation region as a channel stopper. CONSTITUTION: Using a nitride film as mask for forming LOCOS, boron is ion-implanted and a boron implantation region 107 is formed inside the p-well 102. An oxide film 108 for element separation is formed by thermal oxidation. A transistor and a capacitor are formed on an active region. An interlayer insulation film is formed and a contact hole 111 is formed on this. Boron is ion-implanted and a contact reinforcing implantation region 112 is formed. Heat treatment for activation of the implantation region 112 is performed at a temperature higher than the maximum temperature for heat treatment in the transistor and capacitor forming process (such as 1,000 deg.C, 10sec.).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特にシリコン半導体装置における素子分離膜の
形成方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming an element isolation film in a silicon semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】素子分離は、素子の動作時に素子間の電
気的干渉がなく、個々の素子が完全に独立に動作するこ
とを保証しなければならず、従って、十分に高いパンチ
スルー耐圧およびフィールド反転電圧を持つことが要求
される。半導体装置内部の素子分離領域の形成方法とし
ては、LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon の略)
法が一般的である。
2. Description of the Related Art Isolation of elements must ensure that there is no electrical interference between the elements during operation of the elements and that the individual elements operate completely independently, and therefore, sufficiently high punch-through breakdown voltage and It is required to have a field inversion voltage. As a method of forming an element isolation region inside a semiconductor device, LOCOS (abbreviation of LOCal Oxidation of Silicon) is used.
Law is common.

【0003】このLOCOS法を用いた従来の製造方法
を図9〜11を参照して説明する。まず、図9に示すよ
うに、洗浄されたp型シリコン基板201上に、パッド
酸化膜として100Å厚のシリコン酸化膜203を形成
し、その上に1500Å厚のシリコン窒化膜204を形
成する。その上にフォトレジスト膜205を塗布した
後、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術を
適用して素子分離領域のシリコン窒化膜204とシリコ
ン酸化膜203を除去し、硼素をイオン注入してチャネ
ルストップ用の硼素注入領域207を形成する。
A conventional manufacturing method using this LOCOS method will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 9, a 100 Å thick silicon oxide film 203 is formed as a pad oxide film on a cleaned p-type silicon substrate 201, and a 1500 Å thick silicon nitride film 204 is formed thereon. After applying a photoresist film 205 thereon, the photolithography technique and the dry etching technique are applied to remove the silicon nitride film 204 and the silicon oxide film 203 in the element isolation region, and boron is ion-implanted for channel stop. A boron implanted region 207 is formed.

【0004】次に、図10に示すように、フォトレジス
ト膜205を除去した後、酸化炉において熱酸化を行っ
て、シリコン窒化膜204の除去された領域に素子分離
用酸化膜208を形成する。この熱酸化を高圧下で行う
ことで、酸化膜中へ取り込まれる硼素の量が、酸化を常
圧下で行う場合よりも少なくなること、また図9に示し
た硼素のイオン注入のエネルギーを、注入した硼素の濃
度が酸化膜208とシリコン界面で最大になるように選
ぶことで、パンチスルー耐圧を向上させられることが、
特開平2−112273号公報に示されている。
Next, as shown in FIG. 10, after removing the photoresist film 205, thermal oxidation is performed in an oxidation furnace to form an element isolation oxide film 208 in the removed region of the silicon nitride film 204. . By carrying out this thermal oxidation under high pressure, the amount of boron taken into the oxide film becomes smaller than that in the case where the oxidation is carried out under normal pressure, and the energy of boron ion implantation shown in FIG. It is possible to improve the punch-through breakdown voltage by selecting the concentration of the formed boron to be maximum at the interface between the oxide film 208 and the silicon.
It is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-112273.

【0005】次に、図11に示すように、シリコン窒化
膜204とシリコン酸化膜203を除去する。その後、
図には示していないが、素子領域に公知の方法でトラン
ジスタ、容量等の素子を形成し、必要な配線を施して半
導体装置の製造工程が完了する。
Next, as shown in FIG. 11, the silicon nitride film 204 and the silicon oxide film 203 are removed. afterwards,
Although not shown in the drawing, elements such as transistors and capacitors are formed in the element region by a known method, and necessary wirings are provided to complete the manufacturing process of the semiconductor device.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の製造方法による素子分離膜形成方法では、
以下のような問題点がある。硼素はシリコン中よりも酸
化膜中に入る傾向があるので、素子分離用酸化膜形成の
ための熱酸化時に、注入した硼素の一部が酸化膜内部に
取り込まれ、特にシリコン基板内の酸化膜との界面近傍
で、硼素濃度の低下が著しくなる。
However, in the element isolation film forming method by the conventional manufacturing method as described above,
There are the following problems. Since boron tends to enter the oxide film more than silicon, part of the implanted boron is taken into the oxide film during the thermal oxidation for forming the oxide film for element isolation, and especially the oxide film in the silicon substrate. In the vicinity of the interface with and, the boron concentration is significantly reduced.

【0007】このように、界面近傍の硼素の量が減少し
てしまうため、フィールド反転電圧が低下する。また、
界面の極く近傍では硼素濃度の低下が著しいので、界面
近傍では基板内部よりも空乏層がのび、パンチスルー耐
圧が低下する。すなわち、従来法による素子分離用酸化
膜では、素子分離機能が十分に果たせないことがあっ
た。
As described above, since the amount of boron near the interface is reduced, the field inversion voltage is reduced. Also,
Since the boron concentration is drastically reduced in the vicinity of the interface, the depletion layer extends in the vicinity of the interface as compared with the inside of the substrate, and the punch-through breakdown voltage decreases. That is, the oxide film for element isolation by the conventional method may not be able to fully fulfill the element isolation function.

【0008】図12は、イオン注入後の硼素が、その後
に形成される素子分離用酸化膜とシリコン界面近傍に最
大濃度分布をもつように、注入エネルギーを50keV
とし、8×1012cm-2の硼素を注入した直後、および
980℃で約3500Åの素子分離酸化を行ったのち、
素子形成のための熱処理として850℃で1時間の熱処
理を行ったときの硼素分布のシミュレーション結果であ
る。
In FIG. 12, the implantation energy is set to 50 keV so that the boron after ion implantation has a maximum concentration distribution in the vicinity of the interface between the element isolation oxide film formed later and the silicon.
Immediately after implanting 8 × 10 12 cm −2 of boron and after performing element isolation oxidation of about 3500 Å at 980 ° C.,
It is a simulation result of boron distribution when heat treatment is performed at 850 ° C. for 1 hour as heat treatment for element formation.

【0009】酸化膜中へ硼素が取り込まれた結果、酸化
膜とシリコンの界面が注入分布のピーク近傍に位置する
にも関わらず、素子形成のために熱処理が終了した時点
における酸化膜との界面近傍の硼素濃度が著しく低下し
ている。すなわち、注入分布のピークを界面に一致させ
ても、界面近傍での硼素濃度の低下を防ぐことはできな
い。このため、十分なパンチスルー耐圧、フィールド反
転電圧を得るためには多くの硼素を注入する必要が生じ
る。
As a result of the incorporation of boron into the oxide film, the interface between the oxide film and silicon is located near the peak of the implantation distribution, but the interface with the oxide film at the time when the heat treatment for element formation is completed. The boron concentration in the vicinity is significantly reduced. That is, even if the peak of the implantation distribution coincides with the interface, it is not possible to prevent the decrease in the boron concentration near the interface. Therefore, it is necessary to implant a large amount of boron in order to obtain a sufficient punch-through breakdown voltage and field inversion voltage.

【0010】しかし、多量の硼素の注入は、素子分離酸
化膜端近傍での注入欠陥の増大をもたらし、結果とし
て、素子のリーク電流を増大させ素子特性を劣化させる
恐れがある。例えば、DRAMでは、電荷保持時間の低
下となって現れる。特開平2−112273号公報で
は、素子分離酸化を高圧下で行うことで、酸化膜中への
硼素の取り込みを少なく抑えることを示しているが、そ
の後の熱処理によって硼素濃度が低下することに変わり
はなく、常圧酸化の場合より改善されてはいるものの基
本的な解決手段とはなっていない。
However, the implantation of a large amount of boron causes an increase in implantation defects near the edge of the element isolation oxide film, and as a result, the leakage current of the element may increase and the element characteristics may deteriorate. For example, in a DRAM, the charge retention time is reduced. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2-112273 discloses that element isolation oxidation is performed under high pressure to suppress boron incorporation into the oxide film to a low level. However, subsequent heat treatment changes the boron concentration. However, it is not a basic solution, although it is better than the case of atmospheric oxidation.

【0011】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、高価な高圧酸化炉を用いなくても、酸化膜界面
近傍での硼素濃度低下を防ぐことができ、硼素の注入量
を過度に高くしなくても十分なパンチスルー耐圧とフィ
ールド反転電圧が得られ、信頼性の高い半導体装置を製
造することのできる製造方法を提供することを目的とし
ている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to prevent a decrease in the boron concentration in the vicinity of the oxide film interface without using an expensive high-pressure oxidation furnace, and an excessive boron implantation amount. An object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of manufacturing a highly reliable semiconductor device which can obtain a sufficient punch-through breakdown voltage and a field inversion voltage without increasing the voltage extremely.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、(1)シリコン基板上に、シリコ
ン酸化膜およびシリコン窒化膜をこの順で成膜する工程
と、(2)活性領域を形成すべき領域上を被覆する第1
のフォトレジスト膜を形成する工程と、(3)前記第1
のフォトレジスト膜をマスクとして前記シリコン窒化膜
をエッチング除去する工程と、(4)前記第1のフォト
レジスト膜または前記シリコン窒化膜をマスクとしてチ
ャネルストップ用のホウ素を、ピーク濃度が基板内部に
形成されるようにイオン注入する工程と、(5)酸素を
含む雰囲気中において熱酸化を行って所望の厚さの素子
分離酸化膜を形成する工程と、(6)前記活性領域上に
拡散層、電極を形成し必要な配線を施す素子形成工程
と、を有する半導体装置の製造方法において、前記第
(6)の工程においては、800℃を越える高温熱処理
の最後の熱処理において、それまでの前記第(6)の工
程中での熱処理の最高の温度またはそれ以上の温度で熱
処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法、が
提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, (1) a step of forming a silicon oxide film and a silicon nitride film on a silicon substrate in this order; ) First coating over the area where the active area is to be formed
Forming the photoresist film of (3) the first
Etching the silicon nitride film by using the photoresist film as a mask, and (4) forming boron for a channel stop inside the substrate using the first photoresist film or the silicon nitride film as a mask. Ion implantation as described above, (5) thermal oxidation in an atmosphere containing oxygen to form an element isolation oxide film having a desired thickness, (6) a diffusion layer on the active region, In the method of manufacturing a semiconductor device, which includes an element forming step of forming an electrode and providing necessary wiring, in the step (6), in the final heat treatment of high temperature heat treatment exceeding 800 ° C. There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the heat treatment is performed at the highest temperature or higher in the heat treatment in the step (6).

【0013】[0013]

【作用】半導体装置の素子形成工程においては、熱酸化
工程、拡散工程、注入イオン活性化処理、シリサイド化
処理、層間絶縁膜リフロー処理等のさまざまな熱処理が
行われる。これらの熱処理は、通常、それまでに形成し
た拡散層のプロファイルを崩さないような熱処理温度に
制限されている。
In the element forming process of the semiconductor device, various heat treatments such as a thermal oxidation process, a diffusion process, an implantation ion activation process, a silicidation process, and an interlayer insulating film reflow process are performed. These heat treatments are usually limited to a heat treatment temperature that does not destroy the profile of the diffusion layer formed up to that point.

【0014】而して、本発明においては、各種の高温熱
処理(本明細書においては、硼素のプロファイルに影響
を与える800℃以上の熱処理を高温熱処理と呼ぶこと
にする)のうち、最後の高温熱処理(以下、第2の熱処
理という)をそれまでに素子形成工程において行われた
熱処理(以下、最後の熱処理を除く高温熱処理をまとめ
て第1の熱処理という)の温度の最高値以上の高温(例
えば、1000℃)で行う。この熱処理は、RTP(Ra
pid Thermal Process)法により有利に行うことができ
る。
In the present invention, the last high temperature heat treatment among the various high temperature heat treatments (in this specification, the heat treatment at 800 ° C. or higher which affects the boron profile is called high temperature heat treatment). A heat treatment (hereinafter referred to as a second heat treatment) at a high temperature equal to or higher than the maximum temperature of heat treatments (hereinafter, a high temperature heat treatment excluding the last heat treatment is collectively referred to as a first heat treatment) performed in the element forming process up to that point (hereinafter referred to as a first heat treatment). For example, 1000 ° C.). This heat treatment uses RTP (Ra
This can be advantageously performed by the pid thermal process) method.

【0015】第2の熱処理を第1の熱処理より高温で行
うことにより、次の作用、効果を生じる。 (1)素子分離用酸化膜形成工程において、酸化膜側へ
取り込まれることにより低下し、さらにその後の素子形
成工程において低下した界面付近の硼素濃度を第2の熱
処理により回復することができる。 (2)第2の熱処理の後には、高温の熱処理が行われる
ことはないから、第2の熱処理により回復した硼素濃度
が再び低下せしめられることはない。
By carrying out the second heat treatment at a temperature higher than that of the first heat treatment, the following actions and effects are produced. (1) In the element isolation oxide film forming step, the boron concentration in the vicinity of the interface which is lowered by being taken into the oxide film side and further lowered in the subsequent element forming step can be recovered by the second heat treatment. (2) Since the high temperature heat treatment is not performed after the second heat treatment, the boron concentration recovered by the second heat treatment is not lowered again.

【0016】その結果、従来例により形成した場合に比
較して、パンチスルー耐圧およびフィールド反転電圧を
向上させることができる。あるいは、同等の素子分離能
力を確保するためには、注入イオンドーズを減少させる
ことができる。これにより、欠陥の発生を抑制すること
ができ、リーク電流を低く抑えることができる。したが
って、例えばDRAMにおいては電荷保持特性を向上さ
せることができる。
As a result, the punch-through breakdown voltage and the field inversion voltage can be improved as compared with the case of forming by the conventional example. Alternatively, the implantation ion dose can be reduced in order to secure the same element isolation capability. Thereby, the occurrence of defects can be suppressed, and the leak current can be suppressed to a low level. Therefore, the charge retention characteristic can be improved in, for example, a DRAM.

【0017】なお、熱処理温度によって、酸化膜との界
面近傍の硼素の濃度が変化し、熱処理温度が高い程シリ
コン側での硼素濃度が高くなる現象は、フェアー(R.
B.Fair)等によって、ジャーナル・オブ・エレク
トロケミカルソサエティー誌(1978年、第125
巻、pp.2050-2058)で明らかにされている。
The phenomenon that the boron concentration in the vicinity of the interface with the oxide film changes depending on the heat treatment temperature, and the higher the heat treatment temperature, the higher the boron concentration on the silicon side is fair (R.
B. Fair of the Journal of Electrochemical Society (1978, 125th).
Vol., Pp. 2050-2058).

【0018】[0018]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1〜図6は、本発明の一実施例の製造工
程を順に示した工程断面図である。まず、図1に示すよ
うに、公知の方法によってn型シリコン基板101内に
pウェル102を形成し、表面を洗浄した後、熱酸化法
によりパッド酸化膜となる100Å厚のシリコン酸化膜
103を形成し、その上にCVD法により1500Å厚
のシリコン窒化膜104を形成する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. 1 to 6 are process cross-sectional views sequentially showing the manufacturing process of one embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1, a p-well 102 is formed in an n-type silicon substrate 101 by a known method, and after cleaning the surface, a 100Å-thick silicon oxide film 103 to be a pad oxide film is formed by a thermal oxidation method. Then, a 1500 Å thick silicon nitride film 104 is formed thereon by the CVD method.

【0019】フォトリソグラフィ法により活性領域とな
る領域上を覆うフォトレジスト膜105を形成し、これ
をマスクとしてドライエッチング法によりシリコン窒化
膜104とシリコン酸化膜103を除去して、素子分離
領域のシリコン基板表面を露出させる。
A photoresist film 105 is formed by photolithography to cover the active region, and the silicon nitride film 104 and the silicon oxide film 103 are removed by dry etching using the photoresist film 105 as a mask to remove the silicon in the element isolation region. Expose the substrate surface.

【0020】次に、図2に示すように、再びフォトリソ
グラフィ法を適用して、pウェル102の形成されてい
ない領域上を被覆するフォトレジスト膜106を形成
し、これをマスクとして、硼素を、加速エネルギー:5
0keV乃至120keV、注入ドーズ:8×1012
-2の条件でイオン注入して、チャネルストップ用の硼
素注入領域107を形成する。
Next, as shown in FIG. 2, the photolithography method is applied again to form a photoresist film 106 covering the region where the p well 102 is not formed. Using this as a mask, boron is used as a mask. , Acceleration energy: 5
0 keV to 120 keV, implantation dose: 8 × 10 12 c
Ions are implanted under the condition of m −2 to form a boron implanted region 107 for channel stop.

【0021】次に、図3に示すように、フォトレジスト
膜105および106を剥離除去した後、酸化炉におい
て980℃、常圧下で加湿熱酸化することにより、シリ
コン窒化膜の除去された領域に膜厚約3500Åの素子
分離用酸化膜108を形成する。本発明によれば、常圧
の熱酸化でも後述するように十分の濃度の硼素拡散領域
を得ることができる。しかし、加圧熱酸化法を排除する
ものではない。次に、図4に示すように、シリコン窒化
膜104とパッド酸化膜(103)を除去する。
Next, as shown in FIG. 3, after removing the photoresist films 105 and 106 by peeling and removing, the regions where the silicon nitride film has been removed are subjected to wet thermal oxidation in an oxidizing furnace at 980 ° C. under normal pressure. An oxide film 108 for element isolation having a film thickness of about 3500Å is formed. According to the present invention, it is possible to obtain a boron-diffused region having a sufficient concentration as will be described later even by thermal oxidation under normal pressure. However, the pressure thermal oxidation method is not excluded. Next, as shown in FIG. 4, the silicon nitride film 104 and the pad oxide film (103) are removed.

【0022】その後、図5に示すように、素子領域に公
知の方法で、第1の熱処理として850℃で計1時間の
熱処理を行って、トランジスタ109およびキャパシタ
110を形成する。
Then, as shown in FIG. 5, the element region is subjected to a first heat treatment at 850 ° C. for a total of 1 hour by a known method to form a transistor 109 and a capacitor 110.

【0023】次に、図6に示すように、周辺回路用のコ
ンタクトホール111を開孔し、該コンタクトホールを
介して硼素をイオン注入してコンタクト補強注入領域1
12を形成する。そして、第2の熱処理としてRTA
(Rapid Thermal Annealing )装置を用いて、高温で短
時間、例えば1000℃で10秒乃至90秒の熱処理を
行う。その後、公知の方法により、コンタクト埋め込
み、配線形成等の工程を経て、DRAMが完成する。
Next, as shown in FIG. 6, a contact hole 111 for the peripheral circuit is opened, and boron is ion-implanted through the contact hole to contact-reinforcing implant region 1.
12 is formed. Then, as the second heat treatment, RTA
Using a (Rapid Thermal Annealing) device, heat treatment is performed at a high temperature for a short time, for example, at 1000 ° C. for 10 seconds to 90 seconds. After that, a DRAM is completed by a known method through steps such as contact filling and wiring formation.

【0024】図7は、加速エネルギー:50keV、ド
ーズ:8×1012cm-2で硼素をイオン注入し、980
℃で約3500Åの熱酸化膜を加湿酸素中で形成し、第
1の熱処理として850℃で1時間熱処理を行った直
後、および第2の熱処理として1000℃で10秒およ
び90秒の熱処理を行ったときの硼素分布のシミュレー
ション結果である。
In FIG. 7, boron is ion-implanted at an acceleration energy of 50 keV and a dose of 8 × 10 12 cm −2 , and 980
Immediately after forming a thermal oxide film of about 3500 Å in humidified oxygen at ℃, heat treatment at 850 ℃ for 1 hour as the first heat treatment, and heat treatment at 1000 ℃ for 10 seconds and 90 seconds as the second heat treatment. It is a simulation result of the boron distribution when it is exposed.

【0025】この図から、850℃の熱処理後に5×1
16cm-3であった界面でのシリコン側の硼素濃度が、
1000℃で10秒の熱処理によって1.2×1017
-3と2.4倍に高められている。この界面近傍での濃
度増加は全体で1×1011cm-2に達している。この硼
素の量の変化は、素子分離酸化膜が3500Åのとき、
1.4Vのフィールド反転電圧の改善に対応する。
From this figure, after heat treatment at 850 ° C., 5 × 1
The boron concentration on the silicon side at the interface, which was 0 16 cm −3 ,
1.2 × 10 17 c by heat treatment at 1000 ° C. for 10 seconds
It is 2.4 times higher than m -3 . The concentration increase near this interface reaches 1 × 10 11 cm -2 in total. This change in the amount of boron changes when the element isolation oxide film is 3500 Å
This corresponds to an improvement in the field inversion voltage of 1.4V.

【0026】また、熱処理時間が90秒であっても、界
面近傍除けば、硼素濃度の分布にはほとんど変化が生じ
ていない。したがって、この程度の熱処理では、すでに
形成されているトランジスタのソース・ドレイン領域の
不純物プロファイルが変化することはない(硼素の拡散
係数は、リンやヒ素のそれより大きいため硼素の分布が
変化しない熱処理ではn型のソース・ドレイン領域の不
純物分布が変化することはない)。
Further, even if the heat treatment time is 90 seconds, there is almost no change in the distribution of boron concentration except in the vicinity of the interface. Therefore, this degree of heat treatment does not change the impurity profile of the source / drain regions of the already formed transistor (the heat treatment that does not change the distribution of boron because the diffusion coefficient of boron is larger than that of phosphorus or arsenic). Does not change the impurity distribution in the n-type source / drain region).

【0027】図8は、加速エネルギー:120keV、
ドーズ:8×1012cm-2で硼素をイオン注入し、98
0℃で約3500Åの酸化膜を加湿酸素中で形成し、第
1の熱処理として850℃で1時間熱処理した後、およ
び第2の熱処理として1000℃で10秒熱処理したと
きの硼素分布のシミュレーション結果である。
FIG. 8 shows acceleration energy: 120 keV,
Dose: Boron ion implantation at 8 × 10 12 cm -2 , 98
Simulation result of boron distribution after forming an oxide film of about 3500Å at 0 ° C in humidified oxygen, heat-treating at 850 ° C for 1 hour as the first heat treatment, and heat-treating at 1000 ° C for 10 seconds as the second heat treatment Is.

【0028】この図から、1000℃で10秒の熱処理
によって、界面のシリコン側での硼素濃度が、1.7×
1016cm-3から4.2×1016cm-3へと、約2.6
倍に増大していることがわかる。これらの濃度は、空乏
層にしてそれぞれ0.28μmと0.17μmに相当す
る。したがって、1000℃で10秒の熱処理を追加す
ることで、パンチスルーを防ぐのに必要な素子分離領域
の長さを約0.1μm短くすることができる。逆に、1
000℃で10秒の熱処理を行わない場合と同じ界面の
硼素濃度を得るためには、硼素の注入量を0.4倍に減
らすことができ、その分セルの電荷保持特性を改善でき
る。
From this figure, the heat treatment at 1000 ° C. for 10 seconds resulted in a boron concentration on the silicon side of the interface of 1.7 ×.
From 10 16 cm -3 to 4.2 × 10 16 cm -3 , about 2.6
It can be seen that the number has doubled. These concentrations correspond to 0.28 μm and 0.17 μm in the depletion layer, respectively. Therefore, by adding heat treatment at 1000 ° C. for 10 seconds, the length of the element isolation region required to prevent punch through can be shortened by about 0.1 μm. Conversely, 1
In order to obtain the same boron concentration at the interface as when the heat treatment is not performed at 000 ° C. for 10 seconds, the boron implantation amount can be reduced by 0.4 times, and the charge retention characteristic of the cell can be improved accordingly.

【0029】上記実施例では、第1の熱処理として85
0℃で1時間の場合をしめしているが、この温度と時間
は、素子分離酸化膜との界面近傍での硼素濃度分布に影
響を与える温度と時間ならば、上記の温度と時間に一致
する必要がないことは明らかである。第1の熱処理の他
の条件として、例えば800℃乃至950℃で30分乃
至4時間の場合も含まれる。
In the above embodiment, the first heat treatment is 85
The case of 0 ° C. for 1 hour is shown, but if the temperature and time affect the boron concentration distribution in the vicinity of the interface with the element isolation oxide film, they coincide with the above temperature and time. Obviously there is no need. Other conditions for the first heat treatment include, for example, the case of 800 ° C. to 950 ° C. for 30 minutes to 4 hours.

【0030】上記の実施例では、第2の熱処理として1
000℃で10秒乃至90秒の場合を示しているが、こ
の温度と時間は第1の熱処理温度より高く、かつ第2の
熱処理を行うことによって、それまでに形成された素子
の動作に不都合を生じさせない温度および時間であれ
ば、上記の温度および時間に一致している必要はないこ
とは明らかである。このような条件は、製造しようとす
る素子の構造によって異なるが、第2の熱処理の他の条
件として、例えば1050℃乃至1200℃で1秒乃至
2分の場合も含まれる。
In the above embodiment, the second heat treatment is 1
Although the case of 10 seconds to 90 seconds at 000 ° C. is shown, this temperature and time are higher than the first heat treatment temperature, and by performing the second heat treatment, the operation of the element formed up to that time is inconvenient. Obviously, it is not necessary to match the above temperature and time as long as the temperature and time do not cause Although such conditions vary depending on the structure of the element to be manufactured, other conditions of the second heat treatment include, for example, the case of 1050 ° C. to 1200 ° C. for 1 second to 2 minutes.

【0031】上記の実施例は、n型シリコン基板中のp
ウェルのみの単一ウェル構造について与えられている
が、本発明は特定のウェル構造の場合のみに限定される
ものではなく、例えば深いpウェルまたはnウェル中に
浅いpウェルとnウェルとを形成する、いわゆる3重ウ
ェルの場合にも適用が可能なものである。
The above embodiment is based on p-type in an n-type silicon substrate.
Although given for a single well structure of wells only, the invention is not limited to specific well structures, for example forming shallow p-wells and n-wells in a deep p-well or n-well. It is also applicable to the case of so-called triple well.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明の素子分離形成方法によれば、熱
酸化およびその後のトランジスタ、キャパシタ等の素子
形成工程に用いられる第1の熱処理により低下した酸化
膜界面での硼素濃度を、第1の熱処理温度より高い温度
で行われる第2の熱処理によって回復させることができ
る。その結果、硼素注入量が同じ場合にはパンチスルー
を防ぐのに必要な素子分離領域の長さを短くすることが
でき、半導体装置の高密度化に資することができる。
According to the element isolation forming method of the present invention, the boron concentration at the oxide film interface reduced by the first heat treatment used in the step of forming elements such as thermal oxidation and the subsequent transistor, capacitor, etc. Can be recovered by the second heat treatment performed at a temperature higher than the heat treatment temperature. As a result, when the boron implantation amount is the same, the length of the element isolation region required to prevent punch through can be shortened, which can contribute to higher density of the semiconductor device.

【0033】また、この熱処理を行わない場合に比べて
より少ない硼素注入量で同等のパンチスルー耐圧および
フィールド反転電圧が得られ、硼素注入で導入される欠
陥の量を低く抑えることができる。したがって、素子の
リーク電流を低減でき、例えば、本発明をDRAMの製
造に適用すると、メモリセルの電荷保持時間を改善する
ことができる。
Further, as compared with the case where this heat treatment is not performed, the same punch-through breakdown voltage and field inversion voltage can be obtained with a smaller amount of boron implantation, and the amount of defects introduced by boron implantation can be suppressed to a low level. Therefore, the leak current of the device can be reduced, and for example, when the present invention is applied to the manufacture of DRAM, the charge retention time of the memory cell can be improved.

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

【図1】本発明の一実施例の一製造工程中での断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view in one manufacturing process of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の工程に続く、本発明の一実施例の一製造
工程中での断面図。
FIG. 2 is a sectional view of the embodiment of the present invention during the manufacturing process following the process of FIG. 1;

【図3】図2の工程に続く、本発明の一実施例の一製造
工程中での断面図。
FIG. 3 is a sectional view of the embodiment of the present invention during the manufacturing process following the process of FIG. 2;

【図4】図3の工程に続く、本発明の一実施例の一製造
工程中での断面図。
FIG. 4 is a sectional view of the embodiment of the present invention during the manufacturing process following the process of FIG. 3;

【図5】図4の工程に続く、本発明の一実施例の一製造
工程中での断面図。
FIG. 5 is a sectional view of the embodiment of the present invention during the manufacturing process following the process of FIG. 4;

【図6】図5の工程に続く、本発明の一実施例の一製造
工程中での断面図。
FIG. 6 is a sectional view of the embodiment of the present invention during the manufacturing process following the process of FIG. 5;

【図7】本発明の一実施例の熱処理による素子分離領域
での硼素濃度分布の変化を示すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing changes in boron concentration distribution in an element isolation region due to heat treatment according to an example of the present invention.

【図8】本発明の一実施例の熱処理による素子分離領域
での硼素濃度分布の変化を示すグラフ。
FIG. 8 is a graph showing changes in boron concentration distribution in an element isolation region due to heat treatment according to an example of the present invention.

【図9】従来の製造方法における一製造工程中での断面
図。
FIG. 9 is a cross-sectional view in one manufacturing process in the conventional manufacturing method.

【図10】図9の工程に続く、従来の製造方法における
一製造工程中での断面図。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the conventional manufacturing method that is subsequent to the step of FIG. 9;

【図11】図10の工程に続く、従来の製造方法におけ
る一製造工程中での断面図。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing one manufacturing step in the conventional manufacturing method, following the step of FIG. 10;

【図12】従来例での熱処理による素子分離領域での硼
素濃度分布の変化を示すグラフ。
FIG. 12 is a graph showing changes in the boron concentration distribution in the element isolation region due to heat treatment in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 n型シリコン基板 201 p型シリコン基板 102 pウェル 103、203 シリコン酸化膜(パッド酸化膜) 104、204 シリコン窒化膜 105、106、205 フォトレジスト膜 107、207 硼素注入領域 108、208 素子分離用酸化膜 109 トランジスタ 110 キャパシタ 111 コンタクトホール 112 コンタクト補強注入領域 101 n-type silicon substrate 201 p-type silicon substrate 102 p-well 103, 203 silicon oxide film (pad oxide film) 104, 204 silicon nitride film 105, 106, 205 photoresist film 107, 207 boron implantation region 108, 208 for element isolation Oxide film 109 Transistor 110 Capacitor 111 Contact hole 112 Contact reinforcement injection region

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (1)シリコン基板上に、シリコン酸化
膜およびシリコン窒化膜をこの順で成膜する工程と、 (2)活性領域を形成すべき領域上を被覆する第1のフ
ォトレジスト膜を形成する工程と、 (3)前記第1のフォトレジスト膜をマスクとして前記
シリコン窒化膜をエッチング除去する工程と、 (4)前記第1のフォトレジスト膜または前記シリコン
窒化膜をマスクとしてチャネルストップ用のホウ素を、
ピーク濃度が基板内部に形成されるようにイオン注入す
る工程と、 (5)酸素を含む雰囲気中において熱酸化を行って所望
の厚さの素子分離酸化膜を形成する工程と、 (6)前記活性領域上に拡散層、電極を形成し必要な配
線を施す素子形成工程と、を有する半導体装置の製造方
法において、 前記第(6)の工程においては、800℃を越える高温
熱処理の最後の熱処理においてそれまでの第(6)の工
程中での熱処理の最高の温度またはそれ以上の温度で熱
処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A step of (1) depositing a silicon oxide film and a silicon nitride film on a silicon substrate in this order, and (2) a first photoresist film covering an area where an active area is to be formed. And (3) a step of etching away the silicon nitride film using the first photoresist film as a mask, and (4) a channel stop using the first photoresist film or the silicon nitride film as a mask. Boron for
Ion implantation so that a peak concentration is formed inside the substrate; (5) thermal oxidation in an atmosphere containing oxygen to form an element isolation oxide film having a desired thickness; In the method of manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of forming a diffusion layer and electrodes on an active region and providing necessary wiring, in the method (6), the final heat treatment of high temperature heat treatment exceeding 800 ° C. In the method of manufacturing a semiconductor device, the heat treatment is performed at the maximum temperature of the heat treatment in the (6) th step up to that point or higher.
【請求項2】 前記第(6)の工程における最終の熱処
理がRTP法により行われることを特徴とする請求項1
記載の半導体装置の製造方法。
2. The final heat treatment in the step (6) is performed by an RTP method.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項3】 前記第(6)の工程における最終の熱処
理が、コンタクト孔を介して半導体基板表面に導入され
た不純物の活性化処理であることを特徴とする請求項1
記載の半導体装置の製造方法。
3. The final heat treatment in the (6) th step is an activation treatment of impurities introduced into the surface of the semiconductor substrate through the contact holes.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項4】 前記第(6)の工程における最終の熱処
理が、1000℃以上の温度で行われることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the final heat treatment in the step (6) is performed at a temperature of 1000 ° C. or higher.
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