JPS58207676A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS58207676A
JPS58207676A JP9058982A JP9058982A JPS58207676A JP S58207676 A JPS58207676 A JP S58207676A JP 9058982 A JP9058982 A JP 9058982A JP 9058982 A JP9058982 A JP 9058982A JP S58207676 A JPS58207676 A JP S58207676A
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JP
Japan
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film
etching
semiconductor layer
region
cvd
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Pending
Application number
JP9058982A
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English (en)
Inventor
Masamizu Konaka
小中 雅水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は高温熱酸化処理を要することなくフィールド
領域に絶縁膜を埋込んだ構造の縦型MO8−FETを得
ることのできる半導体装置の製造方法に関する。
〔発明の技術的背景〕
第1図は従来より多く製作されている縦型MO8−1’
ETの断面構成を示す図である。この半導体装置は、ソ
ースとなるn++シリコン基板1上にp型のシリコン層
2を形成し、このシリコン層2に形成した前記基板1に
達する深さの凹部にケ゛−ト酸化膜3を介して例えば多
結晶シリコンケ゛−ト電極4を形成している。また前記
シリコン層2の表面近傍には不純物を注入してn+型の
ドレイン領域5を形成した構造を有している。尚、図中
6は酸化膜、7 a H7b + 7 cはそれぞれA
t電極、そして8は反転防止用のp+型型半体体層示し
ている。
〔背景技術の問題点〕
ところが、このようにして従来の製造法によって製作さ
れた半導体装置にあっては、上述した断面構造から明ら
かなように、加工精度の問題に起因して多結晶シリコン
ダート電極4の一部がn懺ドレイン領域5の上に車なっ
てしまう。
この結果、ダート・ドレイン間の浮遊容量が増太し、装
置動作特性の高速化を妨げると言う問題を招来している
。しかも、フィールド領域におけるp”−p−n++造
部分におけるケ゛−トと基板1との間の浮遊容量も装置
特注に悪影響を及ぼすと言う問題を有している。従来、
これらの問題の解決法としてフィールド領域を絶縁層化
することが考えられているが、通常の熱酸化法にあって
はn+−p−n++造部分のp領域ノー2の厚みの変化
を招き、実効チャンネル長のゆらぎの原因となると言う
不具合を有していた。
〔発明の目的〕
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、浮遊容量に起因する動作速度上
の問題を招くことがなく、また実効チャンネル長のゆら
ぎの問題を招くことなしに簡易に特性の良好な縦型MO
8−FETを製作することのできる実用性の高い半導体
装置の製造方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は半導体層のフィールド領域を反応性イオンエツ
チングにより除去してこの部分に低温度で絶縁)換を埋
込み、その後凹部ダート領域にH2ガスを含むCF4ガ
スを用いた反応性イオンエツチングにより多結晶シリコ
ンからなるダート電極を自己整合させて形成するように
したものである。
〔発明の効果〕
従って本発明によればフィールド領域に絶縁層を埋込ん
だ上で、一部がドレイン領域に重なり合うことなしにダ
ート電極を形成することができる。しかも低温処理だけ
なので実効チャンネル長のゆらぎを招くことなしに半導
体装置を製作することができる。これ故、従来のように
浮遊容量に起因する問題等を招くことがなく特性の安定
化を図9得る等の効果を奏する。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
第2図(a)〜(11は実施例に係る製造方法を順に示
す工程図であり、第3図はこれによって製作されだ半導
体装置の平面・ぞターンを示す図である。
先ず第2図(a)に示すように、例えばn++シリコン
基板11を準備し、このシリコン基板11上に気相成長
法によって逆導電性のp型シリコン層12を2μm厚程
度に形成する。このp型シリコン層12は製作される半
導体素子の本来の基板として機能するものである。しか
るのち、第2図(b)に示すようにp型シリコン層12
上にCVD −S10□膜13を低温にて堆積形成し、
その上にレジスト14を塗布したのち写真蝕刻法によっ
て素−子形成領域となる部分にのみ上記レジスト14を
残し、フィールド領域に和尚する部分のレジスト14を
除去する。尚、上記CVD −8IO2膜13としては
、半導体ノー表面の汚染を防止する為のものでなくても
よい。しかるのち、第2図(c)に示すように上記レジ
スト14をマスクとしてCVD −SiO2膜13全1
3チングし、更に上記レジスト14およびエツチングさ
れたCVD −8102膜13をマスクとして前記フィ
ールド領域のp型シリコン層12を基板1ノに達する迄
エツチング除去する。このエツチング処理tま、例えば
C42ガスを含むCF4ガスを用いた反応性イオン・エ
ツチングによシ行われ、前記基板11の一部をエツチン
グ除去する程度良性う。
その後、第2図(a)に示すようにリフトオフ加工技術
を用いて前記基板1ノ上のフィールド領域部分にシリコ
ン酸化膜15を形成する。このリフトオフ加工は、例え
ば全面にプラズマCVD −8102膜を堆禎−シ、次
に弗化アンモニウムで1分間程度エツチング処理するこ
とにより行われる。
これによって、フィールド領域と素子形成領域の境界部
に出来る段差部の側面に堆積したプラズマCVD −8
102膜は、平坦部に比して3〜20倍速い速度でエツ
チングされる。この結果、上記段差部側面のプラズマC
VD−8I02膜が選択的に除去されることになる。そ
の後、前記素子形成領域上のレジスト14を除去すると
、このレジスト14上に堆積したプラズマCVD −s
io2mも一緒に除去され、従って第2図(d)に示す
ようにフィールド領域にのみプラズマCVD −5to
2膜15が残されることになる。尚、このとき、上記境
界部には一定の細い溝16が残されることになる。
そこで次に第2図(e)に示すように、素子形成領域お
よびフィールド領域を含む全面にCVD −5tO□膜
15aを形成する。このとき、CVD −8IO□膜1
5aの表面の前記溝16の位置に一足の凹部16thが
形成される。そこで上記CVD −8IO2膜15aの
表面に、流動性があり、しかもcvp −5to2膜1
5,15aとエツチング速度が略等しい、例えばPSG
 、 BSGレジスト等の流動性膜17を形成して、そ
の表面を平坦化する。
この平坦化処理によって、後の微細パターンのリングラ
フイー処理が有利に進められるようになる。
その後、第2図(f)に示すように、前記流動性膜17
、CVD −st載模膜15a15を均一にエツチング
して前記素子形成領域のp型シリコン層12を露出させ
る。これにより、フィールド領域のCVD −SIO□
膜15面とp型シリコン層12面とが平坦化され、上記
フィールド領域はCVD −8102膜15によって埋
込まれることになる。次に、第2図(g)に示すように
p型シリコン層12とCVD −8102膜15の全面
にCvD−8lO□膜18を堆積形成し、更にその上に
レジスト19を塗布してレジスト19を写真蝕刻し、素
子領域中のドレイン形成領域にのみ選択的に上記レジス
ト19を残す。その後、第2図(h)に示すように前記
レジスト19をマスクとしてCVD −8102膜18
を選択的に除去したのち、上記レジスト19を除去し、
残されたCVD −5in2膜18をマスクとして前記
p型シリコン層12を基板11に達する深さまでエツチ
ングして凹部20を形成する。このエツチング処理は、
例えばC42ガスを含むCF4ガスを用いた反応性イオ
ンエツチングにより行われ、この場合も基板11の一部
表面までエツチングする。その後、前記マスクとして用
いたCVD −SIO□膜18全18する。
しかるのち、通常の前処理を行ったのち、乾燥酸素雰囲
気中で900℃、50分間に亘る酸化処理を行い、その
全域に第2図(1)に示すように400X程度の厚場の
ケ゛−ト酸化膜21を形成し、次にCVD法によって多
結晶シリコン膜22を3000 X程度の厚さに堆積形
成する。そして更に、例えばプラズマCVD法を用いて
211m程度の厚みのシリコン窒化膜23を全面に亘っ
て堆積形成する。その後、これをH2ガスを含むCF4
ガスを用いて反応性イオンエツチングし、前記シリコン
窒化膜23を除去すると、同シリコン窒化膜23は第2
図(j)に示すように前記凹部20の部分にのみ残るこ
とになる。そこで次に、ケミカルエツチング、若しくは
C62を含むCF4ガスを用いた反応性イオンエツチン
グにより、表向に露出しだ多結晶シリコン膜22を第2
図侃)に示す如く除去する。これによって多結晶シリコ
ン膜22は、前記四部20にのみ残されることになる。
そして、との凹部20に残された多結晶シリコン膜22
は、その自己整合によってゲート電極となる。しかるの
ち、前’f=t p型シリコン層12の表面近傍に70
keV。
:3X10  crnのドーズ量でA8イオン24を注
入し、その後第2図Ct)に示すように前記シリコン窒
化膜23を除去したのち全面にシリコン酸化膜25をC
VD法によって形成する。その後、900’C程度でア
ニール処理を施し、前記p型シリコン層12の表面近傍
に注入されたAsをイオン化してドレイン領域となるn
+1@26を形成する。その後、前記シリコン酸化膜2
5に第3図に示すパターンに従ってコンタクトホールを
設け、アルミ電極27 a r 27 b r 27 
cを配設して縦型のMOS −FETが完成される。尚
、第3図において、28 a 128 b 、28 c
はそれぞれコンタクトホールを示している。
以上、本発明に係る製造方法を説明したように、その製
造工程は低温処理によって効果的に行われる。そしてフ
ィールド領域に絶縁膜(cvt+ −5io2膜15)
を効果的に埋込むことができ、またケ゛−ト電極22を
ドレイン領域26にyt(なり合せることなしに形成す
ることができる。従って、上記の如く製作された半導体
装置にあっては、従来構造のもののように浮遊′g−旬
による高速動作の妨げ等の問題が生じることがない。し
かも、低温度で絶縁膜を埋込み形成するので素子の実効
チャンネル長のゆらぎを招く要因もなく、その実用的利
点は多大である。つまり、簡易にして効果的に良好なる
特性を備えだ半導体装置を製作することができる。
尚、本発明は上記実施例に限定さiするものではない。
例えば前述したように素子面の平坦化を行ってその製作
を行うようにしているので、例えば第4図に例示するよ
うにドレイン領域となるn+層26を小さくして、p型
シリコン層12より電極29を取出すように構成するこ
とも容易である。またフィールド領域に埋込む絶縁膜1
5はシリコン酸化膜(S102膜)に限定されるもので
はない。、また実施例でnチャンネル型の半導体装置を
製造するものであるがpチャンネル型のものを同様にし
て製作することも勿論可能である。更には基板1ノとし
てSOS構造基板を用いることも勿論可能である。要す
るに本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体装置の素子構造を示す図、第2図
(8)〜4)は本発明の一実施例方法を示す製造工程図
、第3図は実施例方法によって農作される半導体装置の
電極パターンを示す図、第4図は本発明の詳細な説明す
る為の図である。 11・・・n型シリコン基板、12・・・p型シリコン
層、15 ・CVD −5IO2膜、21−i”−ト酸
化膜、22・・・多結晶シリコン膜、23・・・シリコ
ン窒化膜、25・・・シリコン酸化膜、26・・冒゛レ
イン領域Cn”JA)、27 a 、 27 b 、 
27 c −Attl。 極O 出願人代理人  弁騨士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第2図 1ム 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)−導電性の半導体基板上に逆導電性の半導体層を
    形成したのち、この半導体層の素子部形成領域となる部
    分以外のフィールド領域部分を前記半導体基板に達する
    迄エツチングする工程ト、このエツチング除去された領
    域に絶縁膜を埋込んだのちこの絶縁膜面と前記残された
    半導体層面とを同一平面化する工程と、上記半導体層の
    一部を前記半導体基板に達する迄選択的にエツチングし
    て四部を形成し、この凹部と前記露出した半導体層表面
    とに酸化膜を形成する工程と、この酸化膜の全面に電極
    材料膜を堆積形成したのち上記電極材料膜上にシリコン
    窒化+1114を堆積形成する工程と、反応性イオン・
    エツチングにより前記凹部にのみ前記シリコン窒化膜を
    残す工程と、この残されたシリコン窒化膜をマスクとし
    て前記電極材料膜を選択的に除去すると共に残された電
    極材料膜を自己整合きせてケ゛−ト電極を形成する工程
    と、とのケ゛−ト醒極をマスクとして前記半導体層の表
    面近傍に不純物を拡散してドレイン領域を形成する工程
    とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)半導体層のフィールド領域の除去は、Ct2ff
    スを含むCF4ガスを用いた反応性イオン・エツチング
    により行なわれるものであって、絶縁膜面と素子形成部
    領域の半導体層面との同一平面化はH2ガスを含むCF
    4ガスを用いた反応性イオン・エツチングにより行なわ
    れるものである特許請求の範囲第1項記載の半導体装置
    の製造方法。
JP9058982A 1982-05-28 1982-05-28 半導体装置の製造方法 Pending JPS58207676A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4950618A (en) * 1989-04-14 1990-08-21 Texas Instruments, Incorporated Masking scheme for silicon dioxide mesa formation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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