JPH1074954A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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JPH1074954A
JPH1074954A JP9167683A JP16768397A JPH1074954A JP H1074954 A JPH1074954 A JP H1074954A JP 9167683 A JP9167683 A JP 9167683A JP 16768397 A JP16768397 A JP 16768397A JP H1074954 A JPH1074954 A JP H1074954A
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film
forming
semiconductor device
oxide film
silicon layer
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Yo Hwan Koh
▲尭▼煥 高
Jin Hyeok Choi
珍赫 崔
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 SOI基板上のCMOSトランジスタのよう
な隣接ウェルを有する半導体装置において、ラッチアッ
プ現象を防止する。 【解決手段】 シリコン基板20の上に埋込み酸化膜層
21と単結晶シリコン層22を順次形成し、単結晶シリ
コン層22に各導電型のイオン注入を行い、nウェル領
域とpウェル領域を形成し、両ウェル領域の間に底部が
下の絶縁膜に届いて垂直に立つ部分とその上部に水平に
延びる部分を一体に有する断面T字形のフィールド酸化
膜を形成する。これにより、両ウェルの分離を完全なも
のにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、SOI(silico
n on insulator)基板上のCMOSトランジスタのよう
に二つの隣接するウェルを持つ半導体装置に関するもの
で、特に、ラッチアップ問題を除去するために完全に絶
縁された多数のウェルを持つ半導体装置とその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、高速メモリ装置を製造するために
は、一般にSOI基板を使用する。SOI基板は、シリ
コン基板の一定深さに全体的に形成された埋込み酸化膜
とその埋込み酸化膜上に形成された単結晶シリコン層が
SOI構造をなすもので、メモリ素子を具現する場合、
埋込み酸化膜層により寄生容量(parasitic capacitanc
e)が減少して、メモリ素子を初めとして全ての半導体
素子の動作速度を増加させることが分かっている。
【0003】しかし、SOI基板上に形成されたトラン
ジスタは、シリコン基板の所定領域に埋込み酸化膜が形
成されている構造として、通常のMOSトランジスタの
電極端子であるバルク端子(接地端子)を持っていない
ので、寄生バイポーラ効果が誘発されて、トランジスタ
の降伏電圧を低くして、ホットエレクトロンによる素子
の特性の劣化が表われて、信頼性を低下させる。
【0004】そのような問題点を解決するための従来技
術を図7に示す。図面に示すように、シリコン基板10
の所定領域に埋込み酸化膜層11と単結晶シリコン薄膜
12を順に形成して、ウェルを形成するために単結晶シ
リコン薄膜12に不純物を注入する。次に、熱酸化工程
により素子分離のためのフィールド酸化膜13を形成し
た後、フィールド酸化膜13の下の単結晶シリコン薄膜
12を介する漏洩電流を防止するために、ドープ領域1
4を単結晶シリコン薄膜12の途中に形成する。続い
て、活性化領域上にゲート酸化膜15とゲート電極用の
ポリシリコン膜16を形成し、所定の大きさにパターニ
ングして、ゲート電極16を形成した後、低濃度不純物
をイオン注入してソース/ドレイン領域を形成し、ここ
までの基板全体構造の上に酸化膜を蒸着した後、全面蝕
刻してゲート電極の側壁に側壁酸化膜17を形成する。
【0005】この場合、一般にドーピングされた単結晶
シリコン層に熱酸化膜工程によるフィールド酸化膜を形
成するとき、埋込み酸化膜とフィールド酸化膜が触れ合
わないようにフィールド酸化膜と埋込み酸化膜の間に1
0nm〜100nmの厚さでドーピングされたシリコン
膜を形成することによって、シリコン膜を通じてウェル
電極の電圧がゲート下部領域に作用してゲート下部領域
の電圧の上昇を抑制し、SOIトランジスタの信頼性を
改善していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
構造では、素子間を分離するためのフィールド酸化膜が
完全にウェル間を分離できないから、nウェルとpウェ
ルの間に寄生バイポーラ効果によりかなり高い漏洩電流
が発生するというラッチアップ現象を効果的に防止でき
ない不具合がある。
【0007】したがって、この発明は、上述のような従
来の問題点を解決すべくなされたもので、隣接ウェルを
利用する半導体装置において、漏洩電流を減少させて素
子のラッチアップ現象を防止できるSOIトランジスタ
とその製造方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するために、半導体基板と、上記半導体基板の上
に形成された絶縁膜と、上記絶縁膜上の所定領域に形成
されたnウェル領域およびpウェル領域からなる半導体
層と、上記半導体層のnウェル領域およびpウェル領域
の間に形成され、その上部の幅が下部の幅より広く形成
されてその底部が上記絶縁膜と接続されるT字形の素子
分離膜とを備えて、半導体装置を構成するものである。
【0009】さらに、この発明は、半導体基板と、上記
半導体基板の上に形成された絶縁膜と、上記絶縁膜上の
所定領域に形成されたnウェル領域およびpウェル領域
からなる半導体層と、上記半導体層のnウェル領域およ
びpウェル領域の間に垂直に形成され、かつ上記絶縁膜
の上に形成される第1の素子分離膜と、上記半導体層の
nウェル領域およびpウェル領域の間に水平に形成さ
れ、かつ上記第1の素子分離膜と合わさってT字形の素
子分離膜を形成する第2の素子分離膜とを備えて、半導
体装置を構成するものである。
【0010】さらに、また、この発明は、多数のウェル
をもつ半導体装置の製造方法において、シリコン基板の
上に埋込み酸化膜とシリコン層を順に積層する段階と、
上記シリコン層に多数のウェルを形成する段階と、上記
シリコン層の上に窒化膜を形成する段階と、上記ウェル
の境界面上の窒化膜を選択的に蝕刻して第1の開口を形
成する段階と、上記第1の開口の一部分を露出するホッ
トレジストパターンを形成する段階と、上記ホットレジ
ストパターンを蝕刻防止膜として上記シリコン層を蝕刻
して上記埋込み酸化膜を露出させて上記第1の開口より
小さい第2の開口を形成する段階と、上記ホットレジス
トパターンを除去する段階と、上記第1の開口および第
2の開口の所定部分が上記埋込み酸化膜と接する素子分
離膜を形成する段階とを含んで製造するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図3を参照しなが
ら、この発明の実施の形態について説明する。なお、各
実施の形態の間で共通する部分や部位には同一の符号を
付し、重複する説明は省略する。
【0012】まず、図1のように、シリコンの半導体基
板20の所定領域に埋込み酸化膜層21と非ドープの単
結晶シリコン層22を任意の方法で形成し、追って単結
晶シリコン層22にnウェルとpウェルを形成する。こ
れら全体構造の上にパッド酸化膜23と窒化膜24を形
成して、フィールド酸化膜が形成される部分の窒化膜2
4を選択蝕刻して除去する。
【0013】次いで、図2のように、nウェルとpウェ
ルの接合領域の境界面上のパッド酸化膜23の所定部位
が露出するようにホトレジスト25のパターンを形成し
て、そのホトレジストパターン25を蝕刻防止膜として
パッド酸化膜23と単結晶シリコン層22を選択蝕刻す
る。
【0014】最後に、図3のように、ホトレジストパタ
ーン25を除去した後、LOCOS工程のような熱酸化
膜工程によりフィールド酸化膜26を下の埋込み酸化膜
層21の上に接してT字形に形成する。このとき、単結
晶シリコン層の蝕刻過程で発生したシリコンの損傷(da
mage)がフィールド酸化膜の形成のための熱酸化工程で
補償される。次に、高エネルギーでフィールド酸化膜2
6に不純物をイオン注入して、フィールド酸化膜26の
上部水平部分の下の単結晶シリコン薄膜22を通しての
漏洩電流を防止するために、フィールド酸化膜26の下
部垂直部分の両側壁にドープ領域27を形成する。
【0015】この場合、上記のようにフィールド酸化膜
26が埋込み酸化膜層21に接して形成されているの
で、隣接するウェル間を完全に分離させることができ、
ウェルの間の寄生バイポーラ現象を除くことができて、
素子間の不完全な電気的隔離に起因するラッチアップ現
象を防止することができる。
【0016】次に、添付の図4〜6を参照して、この発
明の他の実施例を詳細に説明する。
【0017】まず、図4のように、シリコンの半導体基
板30の所定領域に埋込み酸化膜層31と非ドープの単
結晶シリコン層32をシリコン基板30の所定領域の上
に形成し、イオン注入工程を実施して単結晶シリコン層
32に多数のウェルを形成する。これら全体構造の上に
パッド酸化膜33と窒化膜34を順に形成した後、ウェ
ルの境界領域上の窒化膜34を選択蝕刻する。
【0018】次に、図5のように、LOCOS工程のよ
うな熱酸化工程によりフィールド酸化膜35を形成し、
上記フィールド酸化膜35に不純物をイオン注入してフ
ィールド酸化膜35の下に単結晶シリコン層32を介す
る漏洩電流を防止するためのドープ領域36を形成した
後、フィールド酸化膜35とドープ領域36の所定領域
を蝕刻する。
【0019】続いて、図6のように、上記の単結晶シリ
コン蝕刻過程で発生した損傷領域を補償するために、酸
化膜37を形成し、フィールド酸化膜35が蝕刻され
て、除去された領域内にシリコン酸化膜又は窒化膜から
なる誘電体膜38を充填して、ウェル間の電気的通路が
形成されるのを完全に遮断し、ラッチアップ問題の発生
を防止する。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ウェル間の漏洩電流を減少させて半導体素子のラッ
チアップ現象を防止することができる。
【0021】
【付言】なお、この発明は、前述した実施例と図面に限
定されるものではなく、この発明の技術的思想を逸脱し
ない範囲内で、種々の置換および変更が可能であるのは
当然である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 SOI基板に形成された隣接するpウェルと
nウェルを有する半導体装置において、この発明の一実
施例による素子分離膜の形成工程を示す、半導体装置の
断面図である。
【図2】 この発明の一実施例による製造工程での半導
体装置の断面図である。
【図3】 この発明の一実施例による製造工程での半導
体装置の断面図である。
【図4】 この発明の他の実施例による製造工程での半
導体装置の断面図である。
【図5】 この発明の他の実施例による製造工程での半
導体装置の断面図である。
【図6】 この発明の他の実施例による製造工程での半
導体装置の断面図である。
【図7】 SOI基板に形成された隣接するpウェルと
nウェルを有する半導体装置の、従来技術による素子分
離膜の形成工程を示す、断面図である。
【符号の説明】 20:半導体基板、21:埋込み酸化膜層、22:単
結晶シリコン層、23:パッド酸化膜、24:窒化膜、
25:ホトレジスト、26:フィールド酸化膜、27:
ドープ領域
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 613A

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、 上記半導体基板の上に形成された絶縁膜と、 上記絶縁膜上の所定領域に形成されたnウェル領域およ
    びpウェル領域からなる半導体層と、 上記半導体層のnウェル領域およびpウェル領域の間に
    形成され、その上部の幅が下部の幅より広く形成されて
    その底部が上記絶縁膜と接続されるT字形の素子分離膜
    とを備えてなる半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置であって、 さらに、上記絶縁膜と接しない素子分離膜と上記絶縁膜
    の間に形成された不純物注入層を備えてなることを特徴
    とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の半導体装置であって、 上記絶縁膜は酸化膜からなることを特徴とする半導体装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の半導体装置であって、 上記半導体層は単結晶シリコン層からなることを特徴と
    する半導体装置。
  5. 【請求項5】 半導体基板と、 上記半導体基板の上に形成された絶縁膜と、 上記絶縁膜上の所定領域に形成されたnウェル領域およ
    びpウェル領域からなる半導体層と、 上記半導体層のnウェル領域およびpウェル領域の間に
    垂直に形成され、かつ上記絶縁膜の上に形成される第1
    の素子分離膜と、 上記半導体層のnウェル領域およびpウェル領域の間に
    水平に形成され、かつ上記第1の素子分離膜と合わさっ
    てT字形の素子分離膜を形成する第2の素子分離膜とを
    備えてなる半導体装置。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の半導体装置であって、 さらに、上記第2の素子分離膜と上記絶縁膜の間に形成
    された不純物注入層を備えてなることを特徴とする半導
    体装置。
  7. 【請求項7】 請求項5に記載の半導体装置であって、 上記第1の素子分離膜は酸化膜からなることを特徴とす
    る半導体装置。
  8. 【請求項8】 請求項5に記載の半導体装置であって、 上記第2の素子分離膜は酸化膜または窒化膜であること
    を特徴とする半導体装置。
  9. 【請求項9】 請求項5に記載の半導体装置であって、 上記半導体層は単結晶シリコン層であることを特徴とす
    る半導体装置。
  10. 【請求項10】 多数のウェルをもつ半導体装置の製造
    方法において、 シリコン基板の上に埋込み酸化膜とシリコン層を順に積
    層する段階と、 上記シリコン層に多数のウェルを形成する段階と、 上記シリコン層の上に窒化膜を形成する段階と、 上記ウェルの境界面上の窒化膜を選択的に蝕刻して第1
    の開口を形成する段階と、 上記第1の開口の一部分を露出するホットレジストパタ
    ーンを形成する段階と、 上記ホットレジストパターンを蝕刻防止膜として上記シ
    リコン層を蝕刻して上記埋込み酸化膜を露出させて上記
    第1の開口より小さい第2の開口を形成する段階と、 上記ホットレジストパターンを除去する段階と、 上記第1の開口および第2の開口の所定部分が上記埋込
    み酸化膜と接する素子分離膜を形成する段階とを含んで
    なる半導体装置の製造方法。
  11. 【請求項11】 請求項10に記載の半導体装置の製造
    方法であって、 上記素子分離膜を形成する段階の後、上記素子分離膜と
    上記埋込み酸化膜の間に不純物注入領域を形成する段階
    をさらに含んでなることを特徴とする製造方法。
  12. 【請求項12】 請求項10に記載の半導体装置の製造
    方法であって、 上記シリコン層は単結晶シリコン層であることを特徴と
    する製造方法。
  13. 【請求項13】 請求項11に記載の半導体装置の製造
    方法であって、 上記不純物注入領域を形成する段階は、上記素子分離膜
    の下部のシリコン層にイオン注入を行うことを含んでい
    ることを特徴とする製造方法。
  14. 【請求項14】 請求項10に記載の半導体装置の製造
    方法であって、 さらに、上記シリコン層の上にパッド酸化膜を形成する
    段階を含んでいることを特徴とする製造方法。
  15. 【請求項15】 多数のウェルをもつ半導体装置の製造
    方法において、 シリコン基板の上に埋込み酸化膜とシリコン層を順に積
    層する段階と、 上記シリコン層に多数のウェルを形成する段階と、 上記シリコン層の上に窒化膜を形成する段階と、 上記ウェルの境界面上の窒化膜を選択的に蝕刻して第1
    の開口を形成する段階と、 上記第1の開口に素子分離膜を形成する段階と、 上記素子分離膜の所定領域と上記シリコン層を蝕刻して
    第2の開口を形成して上記埋込み酸化膜の所定部分を露
    出させる段階と、 上記第2の開口内に絶縁膜を形成する段階とを含んでな
    る半導体装置の製造方法。
  16. 【請求項16】 請求項15に記載の半導体装置の製造
    方法であって、 上記第2の開口内に絶縁膜を形成する段階は、さらに、
    上記ウェルの露出した側面に酸化膜を形成する段階を含
    んでいることを特徴とする製造方法。
  17. 【請求項17】 請求項15に記載の半導体装置の製造
    方法であって、 上記第2の開口内に形成される絶縁膜は、窒化膜とシリ
    コン酸化膜のうちのいずれか一つであることを特徴とす
    る製造方法。
  18. 【請求項18】 請求項15に記載の半導体装置の製造
    方法であって、 上記シリコン層は単結晶シリコン層であることを特徴と
    する製造方法。
  19. 【請求項19】 請求項15に記載の半導体装置の製造
    方法であって、 さらに、上記シリコン層の上にパッド酸化膜を形成する
    段階を含んでいることを特徴とする製造方法。
  20. 【請求項20】 請求項15に記載の半導体装置の製造
    方法であって、 上記第1の開口に素子分離膜を形成する段階の後、上記
    素子分離膜と上記埋込み酸化膜の間に不純物注入領域を
    形成する段階をさらに含んでいることを特徴とする製造
    方法。
  21. 【請求項21】 請求項20に記載の半導体装置の製造
    方法であって、 上記不純物注入領域を形成する段階は、上記素子分離膜
    の下部のシリコン層にイオン注入を行うことを含んでい
    ることを特徴とする製造方法。
JP9167683A 1996-06-29 1997-06-24 半導体装置とその製造方法 Pending JPH1074954A (ja)

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KR1996P26534 1996-06-29
KR1019960026534A KR100233286B1 (ko) 1996-06-29 1996-06-29 반도체 장치 및 그 제조방법

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JPH1074954A true JPH1074954A (ja) 1998-03-17

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ID=19465198

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