JPH1140662A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH1140662A
JPH1140662A JP9250400A JP25040097A JPH1140662A JP H1140662 A JPH1140662 A JP H1140662A JP 9250400 A JP9250400 A JP 9250400A JP 25040097 A JP25040097 A JP 25040097A JP H1140662 A JPH1140662 A JP H1140662A
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manufacturing
semiconductor device
trench
boron
implanted
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仁 安彦
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the inverse narrow channel effect of a semiconductor device, using trench isolation across a (p) well and (n) well. SOLUTION: After a trench 3 has been formed on the main face of a semiconductor substrate constituted of a mono-crystalline silicon substrate 1, boron 4 is ion-injected into the entire face, including the sidewall face of the trench 3, and a boron injection layer 5 is formed on a boundary face between the trench 3 and the mono-crystalline silicon substrate 1. The deterioration of boron concentration in the mono-crystalline silicon substrate 1 in the neighborhood of the boundary face with the trench 3 can be compensated beforehand.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、トレンチアイソレ
ーションを具備する半導体装置の製造方法に関して、特
に、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field
Effect Transistor)集積回路装置において、トランジス
タのチャネル幅が減少するにしたがって閾値電圧が低下
するという逆狭チャネル効果を低減できる半導体装置の
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having trench isolation, and more particularly, to a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field).
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device capable of reducing an inverse narrow channel effect in which a threshold voltage decreases as a channel width of a transistor decreases in an integrated circuit device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の半導体装置の製造方法で
は、まず,図9(A)に示されるように、単結晶ケイ素
基板101にトレンチ103を形成後、トレンチ103
の内壁全てを化学的気相成長(CVD)法により酸化し
て酸化ケイ素105がパイルアップされる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of semiconductor device manufacturing method, first, as shown in FIG. 9A, a trench 103 is formed in a single crystal silicon substrate 101, and then the trench 103 is formed.
Is oxidized by chemical vapor deposition (CVD) to pile up silicon oxide 105.

【0003】次いで、図9(B)に示されるように化学
的機械的研磨(CMP)法により表面の酸化ケイ素10
5が研磨され平坦化されることによって、トレンチ10
3が酸化ケイ素105により埋めこまれ、表面側に形成
されるゲート電極110との間に設けられるゲート絶縁
膜111により表面が覆われる。
[0003] Next, as shown in FIG. 9 (B), the surface of the silicon oxide 10 is removed by a chemical mechanical polishing (CMP) method.
5 is polished and flattened, so that trenches 10 are formed.
3 is buried with silicon oxide 105, and the surface is covered with a gate insulating film 111 provided between the gate electrode 110 and the gate electrode 110 formed on the surface side.

【0004】ここで、トレンチ103を埋め込んだ酸化
ケイ素105が単結晶ケイ素基板101の表面より低く
下がった図9(B)に示されるような状態では、図9
(C)の特性図に示されるように、MOSFETのチャ
ネル幅が10μmから0.2μmに減少した場合、MO
SFETの閾値電圧がほぼ0.15V減少してしまうと
いう問題がある。
Here, in the state shown in FIG. 9B in which the silicon oxide 105 filling the trench 103 is lower than the surface of the single crystal silicon substrate 101, as shown in FIG.
As shown in the characteristic diagram (C), when the channel width of the MOSFET is reduced from 10 μm to 0.2 μm, the MO
There is a problem that the threshold voltage of the SFET is reduced by about 0.15V.

【0005】その理由は、例えば、1981年のIED
M(International Electron Device Meeting )・テク
ニカル・ダイジェスト(380ページから383ペー
ジ)に記載されているように、トレンチ肩部112の近
傍で、ゲート電極110から単結晶ケイ素基板101内
部方向の電界Vと表面に平行な方向の電界Hとの集中が
あり、トレンチ肩部112で閾値電圧が下がってしまう
からである。
[0005] The reason is, for example, that the 1981 IED
As described in the International Electron Device Meeting (M) Technical Digest (pages 380 to 383), the electric field V and the surface from the gate electrode 110 to the inside of the single crystal silicon substrate 101 near the trench shoulder 112. This is because there is concentration of the electric field H in a direction parallel to the above, and the threshold voltage decreases at the trench shoulder 112.

【0006】すなわち、MOSFETのチャネル幅が小
さくなった場合、この閾値電圧が低下した部分の、チャ
ネル全体に占める割合が大きくなり、MOSFET全体
としても閾値電圧が低下する。
That is, when the channel width of the MOSFET is reduced, the ratio of the lowered threshold voltage to the entire channel increases, and the threshold voltage of the MOSFET as a whole also decreases.

【0007】この問題を解決するには、トレンチの側壁
から不純物をイオン注入して半導体素子端部の閾値電圧
を高める方法がある。
To solve this problem, there is a method of increasing the threshold voltage at the end of the semiconductor element by ion-implanting impurities from the side wall of the trench.

【0008】しかし、この不純物濃度が、単結晶ケイ素
基板101とトレンチ103を埋める酸化膜との界面付
近において、単結晶ケイ素基板101内より高くなるた
め、接合容量および接合リーク電流の増大を引き起こ
す。
However, since the impurity concentration becomes higher near the interface between the single crystal silicon substrate 101 and the oxide film filling the trench 103 than in the single crystal silicon substrate 101, the junction capacitance and the junction leakage current increase.

【0009】この問題を避けるためには、例えば、特開
平6−177239号公報に記載されているように、素
子分離領域の半導体をエッチングしてテーパー形状のト
レンチを作成する、すなわち、半導体素子の端部で肩状
を形成させないこと、または肩形状部分を面取りするこ
とにより、電界集中を押さえるなどの方法がある。
In order to avoid this problem, for example, as described in JP-A-6-177239, a semiconductor in an element isolation region is etched to form a tapered trench. There is a method of suppressing the electric field concentration by not forming a shoulder shape at the end or chamfering the shoulder shape portion.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
装置の製造方法では、半導体素子の端部で肩状を形成さ
せないこと、または肩形状部分を面取りすることによ
り、電界集中を押さえる方法をとっても、トランジスタ
のチャネル幅が小さい場合に閾値電圧が低下する逆狭チ
ャネル効果による現象が起きるという問題点がある。
In the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device, a method of suppressing the electric field concentration by not forming a shoulder at the end of the semiconductor element or chamfering the shoulder is used. In addition, when the channel width of the transistor is small, there is a problem that a phenomenon occurs due to an inverse narrow channel effect in which the threshold voltage decreases.

【0011】その理由は、チャネルに含まれるボロンが
熱拡散によって基板のケイ素とトレンチを埋める酸化ケ
イ素との界面で酸化ケイ素側にパイルアップするため外
方向に拡散し、トレンチと基板との界面付近でチャネル
に含まれるボロン濃度の低下した領域が形成されるから
である。このボロンの拡散は、イオン注入などで発生す
る格子間ケイ素の存在により、摂氏800度程度でも生
じる。
The reason is that the boron contained in the channel diffuses outward because it piles up on the silicon oxide side at the interface between the silicon of the substrate and the silicon oxide filling the trench by thermal diffusion, and the vicinity of the interface between the trench and the substrate. This forms a region in which the concentration of boron contained in the channel is reduced. This diffusion of boron occurs even at about 800 degrees Celsius due to the presence of interstitial silicon generated by ion implantation or the like.

【0012】他方、nウェルを形成する不純物の燐また
は砒素は基板のケイ素側にパイルアップされるため、チ
ャネルから外方向への拡散がないので、この現象は起こ
らない。
On the other hand, this phenomenon does not occur because the impurity phosphorus or arsenic forming the n-well is piled up on the silicon side of the substrate and does not diffuse outward from the channel.

【0013】本発明の課題は、上記問題点を解決し、ト
ランジスタのチャネル幅が小さくなっても閾値電圧が低
下しない半導体装置の製造方法を提供することである。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which the threshold voltage does not decrease even when the channel width of the transistor decreases.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の製造方法は、pウェルおよびnウェル上に跨がるトレ
ンチアイソレーションを具備する半導体装置の製造方法
において、半導体基板の主面にトレンチを形成する工程
に次いで、このトレンチの側面を含む全面にボロンをイ
オン注入する工程を設けることである。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is directed to a method of manufacturing a semiconductor device having trench isolation over a p-well and an n-well. Subsequent to the formation step, a step of implanting boron ions into the entire surface including the side surfaces of the trench is provided.

【0015】更に構成要件として、nウェルを形成する
イオン注入の工程に際して、nウェル領域にケイ素を注
入することが加えられる。また、ボロンをイオン注入す
る工程で、ボロンおよび燐を順次イオン注入すること、
ボロンおよび砒素を順次イオン注入すること、または、
ボロン、燐および砒素の全てを順次イオン注入すること
が挙げられる。また、ボロンをイオン注入する前記工程
がnウェル領域をフォトレジストで覆った後であること
も構成要件に加えることができる。
Further, as a constituent requirement, in the step of ion implantation for forming an n-well, it is added that silicon is implanted into the n-well region. Further, in the step of implanting boron ions, boron and phosphorus ions are sequentially implanted,
Ion implantation of boron and arsenic sequentially, or
The ion implantation of boron, phosphorus, and arsenic in sequence may be mentioned. In addition, the step of implanting boron ions after the n-well region is covered with the photoresist can be added as a constituent feature.

【0016】この構成により、基板のケイ素とトレンチ
を埋める酸化ケイ素との界面近傍の基板内で濃度低下を
補償する程度のみのボロンをイオン注入することによ
り、接合容量または接合リークの増大は生じない。ま
た、ボロンを表面全面にイオン注入することによるフォ
トレジスト工程の増加は不要である。
According to this structure, by implanting boron only in the substrate near the interface between the silicon of the substrate and the silicon oxide filling the trench, an amount that compensates for the decrease in concentration does not increase the junction capacitance or the junction leakage. . Further, it is unnecessary to increase the number of photoresist steps by implanting boron into the entire surface.

【0017】更に、ボロンが注入されて側面の閾値電圧
が低下したnウェル領域では、パイルアップした燐また
は砒素がボロンの働きをキャンセルするので、閾値電圧
の低下は生じない。
Further, in the n-well region in which boron is implanted and the threshold voltage on the side surface is reduced, piled-up phosphorus or arsenic cancels the function of boron, so that the threshold voltage does not decrease.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0019】図1は本発明の実施の一形態を示す機能ブ
ロック図である。図1に示された半導体装置の製造方法
では、第1導電型の単結晶ケイ素基板1の表面に酸化ケ
イ素2を形成する工程に次いで、図1(A)に示される
ようにトレンチ3が形成されたものとする。
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of the present invention. In the method for manufacturing a semiconductor device shown in FIG. 1, a trench 3 is formed as shown in FIG. 1A after a step of forming a silicon oxide 2 on the surface of a first conductivity type single crystal silicon substrate 1. It shall have been done.

【0020】次の工程は、図1(B)に示されるよう
に、トレンチ3の側面を含む全面に、酸化ケイ素2をマ
スクとして、斜め方向にボロン4をイオン注入する。例
えば、ボロン4はトレンチ3の側壁面に対してドーズ量
5E12cm-2でイオン注入されるものとする。このイ
オン注入により、ボロン注入層5が形成される。注入す
る深さは不純物分布のピークが表面から50nm程度に
あればよく、例えば、注入角度が垂直方向に対して30
度傾けた場合、30KeV程度が加えられればよい。
In the next step, as shown in FIG. 1B, boron 4 is ion-implanted obliquely over the entire surface including the side surfaces of the trench 3 using the silicon oxide 2 as a mask. For example, it is assumed that boron 4 is ion-implanted into the side wall surface of the trench 3 at a dose of 5E12 cm −2 . By this ion implantation, a boron implanted layer 5 is formed. The implantation depth may be such that the peak of the impurity distribution is about 50 nm from the surface.
When tilted by about 30 keV, about 30 KeV may be applied.

【0021】上記条件は本発明を限定するものではな
く、注入角度が異なる場合、トレンチ表面に酸化ケイ素
などのマスクが形成された場合、それぞれの条件により
条件の変更が可能である。
The above conditions do not limit the present invention. When the implantation angle is different, or when a mask such as silicon oxide is formed on the trench surface, the conditions can be changed depending on the respective conditions.

【0022】次いで、図1(C)に示されるようにトレ
ンチ3を酸化ケイ素6により埋め、表面研磨などの工程
により酸化ケイ素6以外の範囲の単結晶ケイ素基板1を
露出させて、pウェル7およびnウェル8それぞれを形
成する不純物をイオン注入した後、アニール処理により
ソースドレイン11を形成する。この工程の間、主にイ
オン注入工程で発生した格子間のケイ素により、ボロン
が増速拡散して濃度が低下するが、最初に表面全面に注
入した量に相当するボロンのみが、トレンチ3を埋めて
いる酸化膜に外方拡散するので、pウェル7では単結晶
ケイ素基板1とトレンチ3との界面付近でボロン濃度が
所定の濃度以下には低下せず、逆狭チャネル効果は発生
しない。
Next, as shown in FIG. 1C, the trench 3 is filled with silicon oxide 6 and the single crystal silicon substrate 1 in a region other than the silicon oxide 6 is exposed by a process such as surface polishing to form a p-well 7. After ion implantation of impurities for forming the n well 8 and the n well 8, respectively, the source / drain 11 is formed by annealing. During this step, boron is acceleratedly diffused and the concentration is reduced mainly by silicon between lattices generated in the ion implantation step. However, only boron corresponding to the amount initially implanted over the entire surface is formed in the trench 3. Since the boron is diffused outward into the buried oxide film, the boron concentration does not drop below a predetermined concentration in the p-well 7 near the interface between the single crystal silicon substrate 1 and the trench 3, and the reverse narrow channel effect does not occur.

【0023】図1(C)には、更にゲート絶縁膜9およ
びゲート電極10を形成するゲート電極パターンニング
工程およびソースドレイン11の領域を形成するソース
ドレイン領域形成工程を済ませた状態が示されている。
FIG. 1C shows a state in which a gate electrode patterning step for forming a gate insulating film 9 and a gate electrode 10 and a source / drain region forming step for forming a source / drain 11 region have been completed. I have.

【0024】また、図2は、図1を参照して説明した工
程に基づくMOSFETの閾値電圧のチャネル幅依存性
を示す特性図である。図示されるように、チャネル幅が
変化しても閾値電圧の変化は殆どない。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the channel width dependence of the threshold voltage of the MOSFET based on the process described with reference to FIG. As shown, even if the channel width changes, the threshold voltage hardly changes.

【0025】次に、図3を参照して図1とは別の第2の
実施例について説明する。
Next, a second embodiment different from FIG. 1 will be described with reference to FIG.

【0026】図1(C)において、nウェル8領域にあ
るボロンは、できるだけトレンチ内の酸化ケイ素6の方
向に外方拡散させてしまうことが望ましい。このため、
図3に示されるように、nウェル8に対するイオン注入
の際、フォトレジスト12をマスクにケイ素13を追加
注入して格子間のケイ素を増加させておく。この場合の
ドーズ量は、1E14cm-2以上が望まれる。
In FIG. 1C, it is desirable that boron in the n-well 8 region is diffused outward in the direction of the silicon oxide 6 in the trench as much as possible. For this reason,
As shown in FIG. 3, at the time of ion implantation into the n-well 8, silicon 13 is additionally implanted using the photoresist 12 as a mask to increase the amount of silicon between lattices. In this case, the dose is desired to be 1E14 cm −2 or more.

【0027】次に、図4の特性を有する第3の実施例に
ついて説明する。
Next, a third embodiment having the characteristics shown in FIG. 4 will be described.

【0028】図4は、図1(B)において、表面全面に
ボロンをイオン注入する際、追加して燐をイオン注入し
た場合の特性図である。燐は、ボロンと同程度の深さに
なるエネルギーで、ボロンと同一または2倍までのドー
ズ量によりイオン注入されたものである。この方法で
は、逆狭チャネル効果は残るが、チャネル幅が10μm
から0.2μmに減少しても、閾値電圧は、0.08V
程度の減少であり、図9(C)に示される従来の特性に
比べ、大幅な向上が確認された。
FIG. 4 is a characteristic diagram in the case where boron ions are additionally implanted into the entire surface in FIG. 1B. Phosphorus is ion-implanted at an energy of a depth similar to that of boron and at a dose equal to or twice that of boron. In this method, the inverse narrow channel effect remains, but the channel width is 10 μm.
Threshold voltage is 0.08 V
This is a degree of reduction, and a significant improvement was confirmed as compared with the conventional characteristics shown in FIG. 9 (C).

【0029】この効果は、燐の代わりに砒素を用いても
同様であり、更に、燐と砒素とを組み合わせても同様で
ある。これらの注入時期がボロンの注入工程の前後いず
れでも、その改善された効果は同様である。
This effect is the same even when arsenic is used instead of phosphorus, and the same applies when phosphorus and arsenic are combined. The improved effect is the same regardless of whether the injection timing is before or after the boron injection step.

【0030】また、図5に示されるように、ボロンのイ
オン注入をpウェル7のみに選択的に行うことも効果的
である。この場合、図示されるように、トレンチ3を形
成する工程の後、nウェル8のみをフォトレジスト14
で覆い、ボロンをイオン注入すればよい。しかし、この
工程で分離幅が小さい場合、ボロンを傾斜させてボロン
注入すると、フォトレジスト14の陰になって注入不能
な事態が生じる。
As shown in FIG. 5, it is also effective to selectively implant boron ions only in the p-well 7. In this case, as shown, after the step of forming the trench 3, only the n-well 8 is covered with the photoresist 14.
And boron ions may be implanted. However, in the case where the separation width is small in this step, if boron is implanted by inclining boron, a situation arises in which implantation is impossible due to the shadow of the photoresist 14.

【0031】図6(A),(B)は、図5で生じる問題
点を回避するために用いるフォトレジスト15,16の
形状を例示する第4および第5の実施例の説明図であ
る。
FIGS. 6A and 6B are explanatory views of the fourth and fifth embodiments illustrating the shapes of the photoresists 15 and 16 used for avoiding the problem occurring in FIG.

【0032】図6(A)では、図5のフォトレジスト1
4を形成後、例えば、フォトレジスト14の流動する温
度においてアニールすることによって、フォトレジスト
の肩部を丸めたフォトレジスト15を形成している。こ
の結果、イオン注入に対する陰の部分が少くなってい
る。
In FIG. 6A, the photoresist 1 shown in FIG.
After the formation of the photoresist 4, the photoresist 15 having a rounded shoulder is formed by annealing at a temperature at which the photoresist 14 flows, for example. As a result, there is less shadow behind ion implantation.

【0033】また、図6(B)では、図5のフォトレジ
スト14を形成後、フォトレジスト14を異方性エッチ
ングしてトレンチの側壁にフォトレジスト16によるサ
イドウォールを形成しており、上記同様の効果が得られ
ている。
In FIG. 6B, after the photoresist 14 of FIG. 5 is formed, the photoresist 14 is anisotropically etched to form a sidewall by the photoresist 16 on the side wall of the trench. The effect is obtained.

【0034】上記説明の工程は他の工程の中に組み込ま
れるものであり、上記機能が満たされる限り、工程の前
後入れ替えまたは同時処理などの変更は自由であり、上
記説明が本発明を限定するものではない。
The steps described above are incorporated into other steps, and the steps described above can be freely replaced or changed simultaneously, as long as the above functions are satisfied, and the above description limits the present invention. Not something.

【0035】次に、図7に図1(C)を併せ参照して、
第6の実施例について説明する。
Next, referring to FIG. 7 and FIG.
A sixth embodiment will be described.

【0036】上記第2の実施例の説明で記載されている
ように、図1(C)において、nウェル8領域にあるボ
ロンは、できるだけトレンチ内の酸化ケイ素6の方向に
外方拡散させてしまうことが望ましい。他方、pウェル
7領域については、ゲート絶縁膜9の界面から0.25
マイクロメートル以上の深さで単結晶ケイ素基板1まで
の領域のボロンの濃度は、MOSFETの閾値電圧に影
響を与えない。しかし逆にこの領域におけるボロンの濃
度が高くなるにしたがって接合容量または接合リークが
増加するため、この領域のボロンも上記同様、できるだ
けトレンチ内の酸化ケイ素6の方向に外方拡散させてし
まうことが望ましい。
As described in the description of the second embodiment, in FIG. 1C, boron in the n-well 8 region is diffused outward in the direction of the silicon oxide 6 in the trench as much as possible. Is desirable. On the other hand, the region of the p well 7 is 0.25 from the interface of the gate insulating film 9.
The concentration of boron in the region up to the micrometer depth and up to the single crystal silicon substrate 1 does not affect the threshold voltage of the MOSFET. However, conversely, as the concentration of boron in this region increases, the junction capacitance or junction leakage increases, so that boron in this region also diffuses outward in the direction of silicon oxide 6 in the trench as much as possible, as described above. desirable.

【0037】このため、第6の実施例では、図7に示さ
れるように、pウェル7領域およびnウェル8領域を形
成した後の工程で、全面にケイ素を注入して格子間のケ
イ素を増加させておく。この場合のケイ素注入のピーク
深さはトレンチの深さと同じで、ドーズ量は1E14c
-2以上が望まれる。
For this reason, in the sixth embodiment, as shown in FIG. 7, in the step after the formation of the p-well 7 region and the n-well 8 region, silicon is implanted into the entire surface to remove silicon between lattices. Keep increasing. In this case, the peak depth of the silicon implantation is the same as the depth of the trench, and the dose is 1E14c.
m- 2 or more is desired.

【0038】この第6の実施例における説明のように、
pウェル7領域について、ゲート絶縁膜9の界面から
0.25マイクロメートル以上の深さで単結晶ケイ素基
板1までの領域のボロンの濃度は、MOSFETの閾値
電圧に影響を与えないが、逆にこの領域におけるボロン
の濃度が高くなるにしたがって接合容量または接合リー
クが増加するため、この領域のボロンも、できるだけト
レンチ内の酸化ケイ素6の方向に外方拡散させてしまう
ことが望ましい。
As described in the sixth embodiment,
In the p-well 7 region, the boron concentration in the region from the interface of the gate insulating film 9 to the single crystal silicon substrate 1 at a depth of 0.25 μm or more does not affect the threshold voltage of the MOSFET, but on the contrary. Since the junction capacitance or the junction leakage increases as the boron concentration in this region increases, it is desirable that boron in this region is also diffused outward in the direction of silicon oxide 6 in the trench as much as possible.

【0039】しかし、pウェル7領域のゲート電極10
の下のボロンの濃度を低くしすぎるとソースドレイン1
1との間にパンチスルーによる電流が流れるという問題
を生じる。この問題を解決するため、次の処理、すなわ
ち、第7の実施例を講じることができる。
However, the gate electrode 10 in the p-well 7 region
If the concentration of boron underneath is too low,
This causes a problem that a current due to punch-through flows between them. To solve this problem, the following processing, that is, the seventh embodiment can be taken.

【0040】次に、図8に図1(C)を併せ参照して第
7の実施例について説明する。
Next, a seventh embodiment will be described with reference to FIG. 8 and FIG.

【0041】図示されるように、ゲート電極10をパタ
ーンニング後の工程で、全面にケイ素を注入して格子間
のケイ素を増加させておく。その後の工程で、ソースド
レイン11領域を形成する前に、摂氏800度以上の熱
処理を行い、ボロンを増速拡散させている。この方法に
よりゲート電極10の下の領域におけるボロンの濃度は
低下しない。
As shown in the figure, in the step after patterning the gate electrode 10, silicon is implanted into the entire surface to increase the amount of silicon between lattices. In a subsequent step, before forming the source / drain 11 region, a heat treatment at 800 ° C. or more is performed to accelerate and diffuse boron. With this method, the concentration of boron in the region below the gate electrode 10 does not decrease.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
レンチアイソレーションを用いた半導体装置の逆狭チャ
ネル効果を減少できる効果を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the effect of reducing the inverse narrow channel effect of a semiconductor device using trench isolation can be obtained.

【0043】その理由は、トレンチ形成後、ボロンを表
面全面にイオン注入しているので、このボロンのイオン
注入により、熱拡散によってトレンチを埋める酸化ケイ
素に向けて外方拡散して濃度低下した分のボロンを補償
できるからである。
The reason is that, after the trench is formed, boron is ion-implanted into the entire surface, so that the boron ion-implantation outwardly diffuses toward the silicon oxide filling the trench by thermal diffusion, resulting in a decrease in concentration. This is because boron can be compensated.

【0044】本発明は、特にnMOSFETの逆狭チャ
ネル効果に対して効果的であり、実施例によれば、半導
体集積回路装置のスタンバイ電流を30%、低減するこ
とができた。
The present invention is particularly effective against the reverse narrow channel effect of the nMOSFET, and according to the embodiment, the standby current of the semiconductor integrated circuit device can be reduced by 30%.

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

【図1】本発明の実施の一形態を示す断面説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1における閾値電圧のチャネル幅依存性の一
例を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing an example of channel width dependence of a threshold voltage in FIG.

【図3】本発明の第2の実施形態を示す断面説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施形態における閾値電圧のチ
ャネル幅依存性の一例を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of channel width dependence of a threshold voltage according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の途中工程の一形態を示す断面説明図で
ある。
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view showing one mode of an intermediate step of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施形態(A)および第5の実
施形態(B)を示す断面説明図である。
FIG. 6 is an explanatory sectional view showing a fourth embodiment (A) and a fifth embodiment (B) of the present invention.

【図7】本発明の第6の実施形態を示す断面説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory sectional view showing a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第7の実施形態を示す断面説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory sectional view showing a seventh embodiment of the present invention.

【図9】従来の一例を示す断面説明図(A),(B)、
および閾値電圧のチャネル幅依存性の一例を示す特性図
(C)である。
FIGS. 9A and 9B are cross-sectional explanatory views showing an example of the related art.
FIG. 7C is a characteristic diagram (C) showing an example of channel width dependence of threshold voltage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 単結晶ケイ素基板 2、6 酸化ケイ素 3 トレンチ 4 ボロン 5 ボロン注入層 7 pウェル 8 nウェル 12、14、15、16 フォトレジスト 13、17、18 ケイ素 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single crystal silicon substrate 2, 6 Silicon oxide 3 Trench 4 Boron 5 Boron injection layer 7 P well 8 N well 12, 14, 15, 16 Photoresist 13, 17, 18 Silicon

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 pウェルおよびnウェル上に跨がるトレ
ンチアイソレーションを具備する半導体装置の製造方法
において、半導体基板の主面にトレンチを形成する工程
に次いで、このトレンチの側面を含む全面にボロンをイ
オン注入する工程を設けることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
In a method of manufacturing a semiconductor device having a trench isolation extending over a p-well and an n-well, after a step of forming a trench in a main surface of a semiconductor substrate, the entire surface including a side surface of the trench is formed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of implanting boron ions.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
において、前記nウェルを形成するイオン注入の工程に
際して、nウェル領域にケイ素を注入することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of ion implantation for forming the n-well, silicon is implanted in an n-well region.
【請求項3】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
において、ボロンをイオン注入する工程で、ボロンおよ
び燐の一方をイオン注入し、次いで他方をイオン注入す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of implanting boron, one of boron and phosphorus is implanted, and then the other is implanted. Production method.
【請求項4】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
において、ボロンをイオン注入する工程で、ボロンおよ
び砒素の一方をイオン注入し、次いで他方をイオン注入
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of implanting boron, one of boron and arsenic is implanted, and then the other is implanted. Production method.
【請求項5】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
において、ボロンをイオン注入する工程で、ボロン並び
に燐および砒素のうちの一つをまずイオン注入し、次い
で他の一つをイオン注入し、更に次いで残りの一つをイ
オン注入することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of implanting boron, one of boron and phosphorus and arsenic is first implanted, and then the other is implanted. And then ion-implanting the remaining one.
【請求項6】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
において、ボロンをイオン注入する前記工程は、nウェ
ル領域をフォトレジストで覆った後であることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of implanting boron ions is performed after the n-well region is covered with a photoresist.
【請求項7】 請求項6に記載の半導体装置の製造方法
において、ボロンをイオン注入する前記工程は、nウェ
ル領域をフォトレジストで覆い、このレジストをリフロ
ーした後、であることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the step of implanting boron ions is performed after the n-well region is covered with a photoresist and the resist is reflowed. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項8】 請求項7に記載の半導体装置の製造方法
において、ボロンをイオン注入する前記工程は、リフロ
ーしたフォトレジストを、エッチバックして前記トレン
チの側壁に選択的に残した後であることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the step of implanting boron ions is performed after etch-back of the reflowed photoresist to selectively leave the photoresist on the side wall of the trench. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項9】 請求項1から請求項8までのいずれか一
つに記載の半導体装置の製造方法において、半導体素子
を面取りしておくことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor element is chamfered.
【請求項10】 請求項1から請求項8までのいずれか
一つに記載の半導体装置の製造方法において、半導体素
子端部のトレンチ肩部を丸めておくことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a trench shoulder at an end of the semiconductor element is rounded. .
【請求項11】 請求項1から請求項8までのいずれか
一つに記載の半導体装置の製造方法において、トレンチ
を埋める絶縁物の表面を半導体基板の表面より外側に盛
り上げることを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the surface of the insulator filling the trench is raised outside the surface of the semiconductor substrate. Device manufacturing method.
【請求項12】 請求項1から請求項11までのいずれ
か一つに記載の半導体装置の製造方法において、半導体
基板は第1導電型の単結晶ケイ素基板であることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a first conductivity type single crystal silicon substrate. Production method.
【請求項13】 請求項1に記載の半導体装置の製造方
法において、前記pウェルおよび前記nウェルを形成し
た後、次いで、全面にケイ素を注入することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein after forming the p-well and the n-well, silicon is implanted over the entire surface.
【請求項14】 請求項13に記載の半導体装置の製造
方法において、前記ケイ素の注入のピーク深さがトレン
チアイソレーションの深さとほぼ同じであることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein a peak depth of the silicon implantation is substantially equal to a depth of the trench isolation.
【請求項15】 請求項1に記載の半導体装置の製造方
法において、ゲート電極パターンニング後、ソースドレ
イン領域形成前に、全面にケイ素を注入することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
15. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein silicon is implanted into the entire surface after patterning the gate electrode and before forming the source / drain regions.
【請求項16】 請求項15に記載の半導体装置の製造
方法において、前記ケイ素の全面注入の後、ソースドレ
イン領域形成前に、ほぼ摂氏800度以上の熱処理を行
うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein a heat treatment at about 800 ° C. or more is performed after the whole implantation of silicon and before forming a source / drain region. Production method.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010038755A (en) * 1999-10-27 2001-05-15 박종섭 Fabricating method of semiconductor device
KR20010064965A (en) * 1999-12-20 2001-07-11 박종섭 Method for manufacturing of semiconductor device
KR20020057524A (en) * 2001-01-05 2002-07-11 박종섭 Method of isolating semiconductor devices
US6613635B2 (en) 2000-12-28 2003-09-02 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of fabricating semiconductor device having element isolation trench

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