JPS58175843A - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路の製造方法

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JPS58175843A
JPS58175843A JP5883382A JP5883382A JPS58175843A JP S58175843 A JPS58175843 A JP S58175843A JP 5883382 A JP5883382 A JP 5883382A JP 5883382 A JP5883382 A JP 5883382A JP S58175843 A JPS58175843 A JP S58175843A
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JP
Japan
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film
groove
polycrystalline
thin film
substrate
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JP5883382A
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Tadanaka Yoneda
米田 忠央
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture 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
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76224Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
    • H01L21/76227Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials the dielectric materials being obtained by full chemical transformation of non-dielectric materials, such as polycristalline silicon, metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体集積回路の製造方法に関し、絶縁分離の
場合分離領域の幅が大きくならず、バードビークが少な
くしかも分離領域近傍の結晶欠陥を少なくしてリーク電
流の少ない半導体集積回路を得ることを目的とする。
MO8LSIにおいてバードビークが生じない絶縁分離
をする場合、第1図に示すようにたとえばP形層板1上
に厚さ0.05pm(D 5i02膜2.厚さ0.1μ
mのS i3N4膜3を形成する。そしてホトエッチ技
術によりホトレジスト膜4をマスクとして分離領域上の
5t3N4膜3 e 5102膜2をエツチングし、さ
らにSi 基板1を異方性エツチングし、深さ約0.5
μmの溝5を形成する。そしてチャネルストッパ用のボ
ロンイオン注入を行いイオン注入領域6を形成する(第
1図A)。
次にホトレジスト膜4を除去し、加熱酸化法により溝6
の周辺に厚さ0.02μmの5lo2膜7を形成し、さ
らにCVD法により厚さα1μmのS i’ 3 N4
膜8を形成する。そしてスパンタエッチ法もしくはイオ
ンエッチ法によりS i3 N4膜8を除去し、溝6の
側面にのみ813N4膜8を残す(第1図B)。
そして6〜1oK9/dの加圧水蒸気中で酸化すると溝
6の底面からのみ酸化が進行し、厚さ1μmの分離用S
iO2膜9が形成される。同時にイオン注入領域6のボ
ロンが拡散源となってP+形チャネルストッパー領域1
1が形成される。そして基板10表面と5i02膜9表
面とは同じ高さになる。
しかし、溝6の側面にS i 3N4膜8があって側面
方向に酸化が進行しないために813 N 4膜8と接
している分離用5i02膜9の厚さが薄くなり、凹部1
0が形成される。この凹部10のために微細パターンの
形成歩留が悪くなるという問題がある(第1図C)。
その後S 1204膜3 、5i02膜2を除去し、ゲ
ート酸化膜16、polysiゲート電極12、P+形
ソースドレイン領域13.14を形成する。この場合、
第1図Cにおいて、。5i02膜9を形成するために長
時間酸化を行うと813N4.3直下のSi基板上に薄
くSi3N4膜16が形成されるために、酸化しても酸
化膜16が形成されない領域ができ、ゲート酸化膜16
のピンホール密度が高くなる。
まだS I 3N4膜8とSiO2膜9.Si基板1間
の歪が大きく、SiO2膜9の周辺に結晶欠陥が発生す
るので基板1とドレイン14間のリーク電流が多くなり
、LSIの歩留が下る。また、ピ形チャネルストッパー
領域11とn+形ドレイン領域14は接しているので逆
方向耐圧が低くなるし、基板、ドレイン間のp−n接合
容敏も大きくなるという問題がある(第1図D)。
本発明は分離形成領域の半導体基板上に溝を設け、溝の
側面に多結晶半導体もしくは無定形半導体を設けた後、
酸化雰囲気中で加熱することにより、前記多結晶半導体
もしくは無定形半導体を酸化物にすることにより前記溝
部を酸化物で埋め、分離領域の幅が大きくならず、しか
も分離領域の凸部(バードビーク)の少ない半導体集積
回路の製造方法である。
MO8LSIを製造する場合の第1の実施例を第2図に
従って説明する。
P形シリコン半導体基板2o上に厚さ0.0611rr
LのS+02膜21.約0.1 pmのS 13N4膜
22を形成する。そしてホ) IJソ技術に↓り分離領
域以外の領域上にホトレジスト膜23を残し、溝幅lを
例えば2μmとする(第2図A)。
そしてホトレジスト膜23をマスクトシてスパッタエツ
チングする。例えばC4F8ガスを導入し、約0−07
Torr、200Wでプラズマスパッタエツチングを行
う。そうするとS i3 N4膜22、SiO2膜21
が除去される。さらに例えばCF4 ガスを導入し、約
0.05 ’po r r、 30 owでプラズマス
パッタエヴチすることによりSi基板20の表面から約
1.5μmのSi をエツチングし、表面と溝側面との
なす角度が900の溝24を形成する(第2図B)。
次に、HNO3,HFの混合液で溝24の底面および側
面を0.1μmエツチングし、プラズマスパッタエツチ
ング時に生じた結晶歪、汚染領域を除去する。そして6
0Kev、約3×1olOnS/dのボロンをイオン注
入し、溝24の底部にイオン注入領域25を形成する(
第2図C)。
次に、ホトレジスト膜23を除去し、加熱酸化法により
溝24部に厚さ約0,11tmのSiO2膜26全26
する。そして、CVD法、蒸着法、スパンタ法等により
、厚さ約0.5μmの多結晶のSi 薄膜27を形成す
る(第2図D)。
次に有機樹脂膜(例えば商品名AZ1350)を回転塗
布法により基板上に塗布膜28を形成する。
そうすると、多結晶Si薄膜27の表面は厚さ0.8/
17+1となるが、溝24は塗布膜28で埋まる(第2
図E)。
次に、02ガスプラズマ中でエツチング量約0.877
771の厚さの、塗布膜28を除去する。そうすると溝
24にのみ塗布膜28が残る(第2図F)。
そして、露出した多結晶Si薄膜27をCF4プラズマ
で除去する。そうすると溝24の周辺に形成された多結
晶Si薄膜27のみが残る。その後湾24に埋まってい
た塗布膜28を除去する(第2図G)。
次に、900〜10oo℃、6〜10に9/dの加圧水
蒸気中で酸化する。この場合、多結晶Si薄膜27を酸
化すると消費されたSiの厚さの約2倍の5t02厚さ
になる。そこで多結晶St薄膜間距離XがO,F5pm
であって厚さ0.5膜mの5t02膜を形成する。そう
すると多結晶Si薄膜27が0.25μm消費され、0
.25μm盛り上ってS t 02膜3oで溝が埋まる
。またボロンイオン注入領域26が拡散源となってP+
十形ャネルストッパー領域31が形成される(第2図H
)。
SiO2膜3oで埋まった後は溝24の底面および多結
晶Si薄膜27の酸化速度が遅くなるので少々酸化を続
けても分離領域は盛り上ることはない。その理由は酸化
膜厚は酸化時間の平方根に比例するためで、を時間でα
271m形成するとすれば、1μmの5t02膜形成後
を時間加熱しても0.02μm酸化が進行するだけであ
る。故に5t02膜3oで埋もれると溝の底面は1.6
μmの5t02膜が形成されたのと同じであるので、S
iO2膜で埋もれだ後少々酸化しても溝24の底面の酸
化は進行しない。
次に513N4膜22 * 5i02膜21を除去し、
ゲート酸化膜32 、 polysiゲート電極33 
、 n十形ソース・ドレイン領域34.36を形成する
(第2図■)。
上記工程において、表面と溝側面とのなす角度が900
の溝24を形成してい・3が、900になっていなくて
も第3図に示すように溝の周辺に多結晶Si薄膜を残す
ことができイ、ので上記工程と同じように溝24をSi
O2膜で埋ろることができる。
本発明の第2の実施例として溝24の側面に形成された
多結晶St薄膜2γを全部5io2に変換して溝24を
埋める方法を第4図に示す。
第2図りに示す工程においてS i02膜26を形成す
る工程を省く。そして、多結晶Si薄膜27の厚さを0
.26μm、溝の幅lを1μmとして0.5μm酸化す
る。そうすると、溝24の側面の多結晶St薄膜27が
全部S iO23σに変換して溝24が埋まる。しかし
溝24の底面に8102膜に変換されない多結晶Si薄
膜27が残り、イオン注入領域25が拡散源となってピ
ラ多結晶シリコン膜36が残る。
そして、上記工程でMO8LSIを製作すると、第5図
に示すように、ドレイン領域34、ソース領域35.5
i02膜37、Ae配線3B カ形成すレる。
上記構造において、基板20に対してAl配線38が正
の電圧に印加されると、5t02膜30′周辺に電子が
誘起され、電圧が上るとn形に変換する。そうするとド
レイン領域34とソース領域35間に電流が流れる。こ
のときのAl配線の電圧をvTFと名づける。
上記構造でば5t02膜30′  の周辺がn形に変換
してもP+形多結晶Si膜36中の電子の移動度が低い
ため、ドレイン領域34とソース領域36間に流れる電
流が小さい。そのだめにAl配線の電圧を高くしてもか
まわない。即ちVTFが高くなる。
上記工程において、多結晶Si薄膜の代りに無定形(ア
モルファス)Sj を用いても良いし、Siの代りに酸
化によって酸化物を形成し、溝24を埋める薄膜であれ
ばどんな材料でも良い。
本発明によれば、絶縁分離層の厚さは溝24の深さで決
まる。一方、酸化膜厚は多結晶Si薄膜27の間の距離
で決まる。故に溝24の深さを深<L、Si 薄膜間距
離を短かくすると、絶縁分離層の厚さが厚くても酸化時
間は短かくて良い。そうするとチャネルストッパー31
の拡散深さは浅くなるため横方向の広がりが小さくなる
そのだめp+十形ャネルストッパー31とn+形:/−
ス・ドレイン領域34.35とが接せず、基板とじレイ
ン間の逆方向耐圧が低くならないし、p−n接合容量も
小さい。また、絶縁分離層形成のだめの酸化時間が短か
くて良いため5i3N4膜22直下のSi基板の表面に
新に813N4膜が形成されることはないので、ゲート
酸化膜32のピンホール密度は小さい。さらに基板2o
を酸化せずにSt薄膜27を酸化して絶縁分離層を形成
するので基板に歪が生ぜず、積層欠陥が生じることはな
い。そのために基板2oとソース、ドレイン34.35
間のp−n接合リーク電流が小さい。
以上のことから歩留の高いLSIを得ることができる。
溝の側面のSi薄膜27を酸化するので、分離領域は平
坦になり、微細パターンを法留よ〈形成できる。また、
S i02分離領域の面積が溝24の幅よりも大きくな
らないため、受動、能動素子形成領域の面積が小さくな
らずLSIの特性悪化を防ぐことができる。
また、第2の実施例のように分離用5t02膜30′ 
 直下にp+形多結晶シリコン薄膜36があるので寄生
MOSトランジスタのVT(VTF)を高くすることが
できる。
上記工程はMO8LSIについて述べているが、バイポ
ーラLSIについても同じことがいえる。
以上のように、本発明は、分離領域の幅が大きくならず
、凸部の少ない分離領域を形成でき、高密度な半導体装
置の製造に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図A−Dは従来の絶縁分離の製造工程図、第2図は
A〜■は本発明の第一の実施例の絶縁分離製造工程図、
第3図は本発明の絶縁分離の製造工程において溝側面を
基板表面に対して垂直に形成しなかった場合の断面構造
図、第4図は本発明の第二の実施例の工程の要部断面構
造図、第5図は本発明の第二の実施例の方法にて形成さ
れたMO8LSIの部分断面構造図である。 20・・・・・・半導体基板、22・・・・・・S i
3N4膜、2 es 、 3o 、 30’−−−−−
−SiO膜、24−−−・−・溝、27・・・・・・多
結晶シリコン薄膜、25・・・・・・イオン注入領域、
28・・・・・・ホトレジスト膜、36・・・・・・p
+形多結晶シリコン薄膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第2図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 0) −導電形半導体基板上に前記基板の酸化を阻止す
    る酸化阻止膜を形成する工程と、所定の領域の前記阻止
    膜を除去し、さらに前記半導体基板を所定の深さだけ除
    去し凹部を形成する工程と、前記凹部の側面部および底
    部に薄膜を形成する工程と、前記薄膜の全部もしくは一
    部を酸化して酸化物を形成し、該酸化物で前記凹部を埋
    める工程とを備えたことを特徴とする半導体集積回路の
    製造方法。 (2)  凹部を形成した後、基板上に薄膜を形成し前
    記凹部に有機薄膜を形成し、前記有機薄膜をマスクにし
    て前記薄膜を除去し、前記凹部に薄膜を残すことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体集積回路の
    製造方法。
JP5883382A 1981-06-01 1982-04-08 半導体集積回路の製造方法 Pending JPS58175843A (ja)

Priority Applications (2)

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JP5883382A JPS58175843A (ja) 1982-04-08 1982-04-08 半導体集積回路の製造方法
US06/384,030 US4493740A (en) 1981-06-01 1982-06-01 Method for formation of isolation oxide regions in semiconductor substrates

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JP5883382A JPS58175843A (ja) 1982-04-08 1982-04-08 半導体集積回路の製造方法

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JPS58175843A true JPS58175843A (ja) 1983-10-15

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JP (1) JPS58175843A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0245622A2 (en) * 1986-05-12 1987-11-19 International Business Machines Corporation Trench sidewall isolation by polysilicon oxidation
US5116779A (en) * 1990-02-23 1992-05-26 Sharp Kabushiki Kaisha Process for forming semiconductor device isolation regions

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0245622A2 (en) * 1986-05-12 1987-11-19 International Business Machines Corporation Trench sidewall isolation by polysilicon oxidation
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