JPS5846647A - 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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JPS5846647A
JPS5846647A JP14379881A JP14379881A JPS5846647A JP S5846647 A JPS5846647 A JP S5846647A JP 14379881 A JP14379881 A JP 14379881A JP 14379881 A JP14379881 A JP 14379881A JP S5846647 A JPS5846647 A JP S5846647A
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boron
film
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oxide film
etching
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JP14379881A
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Sunao Shibata
直 柴田
Akira Kurosawa
黒沢 景
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • 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

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  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
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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】 本発明は半導体装置の製造方法にかかわり、半導体基板
上の各素子間を電気的に絶縁分離するために、素子間の
領域に絶縁膜を埋め込む半導体装置の製造方法に関する
ものである。
4!導体としてシリコンを用いた半導体装置、特にMO
8型半導体装置においては寄生チャネルによる絶縁不良
をなくし、かつ寄生容量を小さくするために素子間のい
わゆるフィールド領域に厚い、酸化膜を形成する事が行
われている。
従来このような酸化膜を用いる素子間分離法として、フ
ィールド領域のシリコン基板を一部エッチングして凹部
を形成し、ここにフィールド酸化膜を埋め込む方法とし
て例えばBOx法がある。
BOX法に代表される基板をエツチングした後、酸化膜
を埋め込む素子間分離法は素子分離後、基板表面がほぼ
平坦になり、しかも分離領域の寸法は一度のマスク合せ
で決められる。そのため高集積化された集積回路を製作
する上で非常に有効な素子分離技術である。
BOX法を第1図を用いて簡単に説明する。
第1図(a)に示すように、比抵抗5〜500am程度
のP (10G)シリコン基板(1)を用意する。
次に熱鹸化膜(2)を形成し、その上にマスク材となる
第一の躾、例えばAl膜(3)を堆積し、通常の写真食
刻工程によってレジストfill (,4)で素子形成
予定領域上を覆いAJ膜(3)および熱酸化11(2)
をパターニングする。次に(b)図に示すように/l躾
(3)をマスクにしてシリコン基板(1)をエツチング
しフィールド領域に凹部をつくる。次に同じマスクを用
いてフィールド領域の凹部底面にボロンをイオン注入(
5)する。
次に(C)図に示すようにフィールド領域の溝を酸化膜
(6)で、はぼ平坦になるまで埋め込む。
酸化膜の埋め込み方法としては、次に述べるような2段
、lII!iの埋め込み技術を用いる。即ち第一段階に
おいては、Al膜(3)を残したまま半導体表向全面に
例えばプラズマCVD5 t 0211を堆積する。次
に例えば、緩衝弗酸で、プラズマCVD5i02躾を一
部工′ツチングすると、上記凹部側面に堆積したプラズ
マ、CVD5 i 02 IIはエツチング速、度が速
いために選択的に除去されてしまう。
その後、Al膜を例えばN2 So嗜とN202の混液
で除去すると、/Ill上のプラズマCVD5i02躾
もリフトオフされ、結局フィールドの凹部は周辺にのみ
細いV字溝を残して上記プラズマ5102膜で埋め込ま
れる。次に全面にcvDS l 0211ヲ堆1mシ、
CVD5 I 02 m(1)表Ii!レジスト躾て平
坦化し、レジストとCVD5102膜のエツチング速度
が等しくなるようなエツチング条件で、素子形成領域の
シリコン基板が露出するまでエツチングすると、上記周
辺の細いV字溝はCVD5 i 02膜で埋め込まれ、
結果として(C)図に示すように、フィールド領域の四
部はほぼ平坦に酸化膜で埋め込まれる。その後は、素子
形成領域に所望の素子を形成する。例えばM゛O8型O
8ンジスタを試作した場合を(d)図に示す。(d)図
においてはゲート酸化膜(7)とゲート電極材料である
polys i III (8)を示している。図面と
は垂直方向にそれぞれソースとドレインになる拡散層が
ある(図面では省略) (d)図はMOSトランジスタ
のトランジスタ幅W方向に切断した場合の断面図を示し
ており、フィールド酸化膜(6)の間隔がトランジスタ
幅Wを表わす事になる。しかしながら、このような従来
のBOx法による素子分離においてはフィールドに形成
した凹部の側壁には反転を防止するためのボロンのイオ
ン注入が行われていない。そのため、上記側壁において
は、寄生チャネルが形成されやすくなり、特にゲート電
極(8)によって側面の上部にuMOSトランジスタの
閾値電圧より低いゲ・  −ト電圧で寄生チャネルが形
成されてしまう。この様子を示し′たのが第2図である
。第2図は試作したトランジスタのサブ・スレシホール
ド特性(、1G(II D−V G特性)を示したもの
で、本来の特性■に上記溝部側面でできる寄生トランジ
スタの特性■が加算されるため、実線で示すようなキン
クを持った特性が現われる。このように従来、上記凹部
側面にできる寄生トランジスタはOFF状態でのリーク
電流の原因となり素子−特性を劣化させる事になる。
本発明は、かかる従来法の欠点に鑑みなされたもので・
凹部形成前に、素子形成領域表面に設けた被膜をマスク
に基体と同導伝型不純物のイオン注入及び該注入不純物
の熱拡散を施して、凹部側壁にも基体と同導伝型不純物
の添加を充分行い、高集積化を計りながら素子特性を向
上させた素子1分離法を実現する半導体装置の製造方法
を提供するものである。
以下本発明の一実施例を第3図(a)〜(Q)を用いて
説明する。
半導体基体、例えばP型シリコン基板(21)上に、被
膜例えば熱酸化II(22)及びシリコン窒化II(2
3>により素子領域を覆う。次にシリコン窒化膜をマス
クとして基板に基板と同導伝型不純物、例えハホロンヲ
例工1.1140K V T 1 x 1018 / 
cs−2イオン注入しボロンのイオン注入層(24)を
形成する。イオン注入の特性で、このとき注入されたボ
ロンは一部マスク下の部分にも分布する。このマスク下
の部分への分布の拡がりの程度aは約0.14μ−であ
る(第3図(a))。次にウェハーを例えば1000℃
のN2雰囲気で30分熱処理してボロンを拡散させると
横方向の拡がりaは約0.3μmとなる(第3図(b)
)。次に第3図(C)に示したように窒化膜(23)を
マスクとして基板シリコン(21)を例えばボロン分布
のピークより深くリアクティブ・イオン・エツチングす
ることにより素子間の部分に凹部を形成する。次に再び
ボロンを例えば50K Vで1X 1012 cm−2
でイオン注入し凹部の底にボロンのイオン注入II(2
5)を形成する。次に第3図(d)の如く全面にプラズ
マ5i02 (2B>を例えば1.5μIIM1積する
これをHFとH2Oの混液(HF:H20=1:20)
で例えば約1分エツチングすると第3図(e)の如く、
段差部の側壁についたSiO2のみ選択的に除去される
。次に例えば1000℃のドライ酸素雰囲気で約20分
酸化することにより露出したシリコン表面を酸化IIN
 (27)で覆う。尚この酸化は別に行わなくてもよい
。次に窒化膜(23)をエツチング除去すると窒化膜上
のプラズマ5in2 (28)も同時に除去され、さら
に酸化II(22)を除去すれば第3図(f>に示した
様に、素子形成領域周辺部に一定形状の溝(29)を残
してフィールド領域が、はぼ全面酸化膜によって埋め込
まれる。次いでこの溝をCVD5 i 02で埋めれば
完全に平明なフィールド酸化膜の形状が得られる。この
CVD5 i 02の埋め込み方法は従来例と同じ方法
でもよいし、その他いかなる方法を用いてもよい。次に
例えばゲート酸化l1l(30)ポリシリコンのゲート
(31)を形成し、ポリシリコンのゲート(31)をマ
スクにAsをイオン注入してソース。
ドレインが形成されMOSトランジスタが完成される(
第3図(Q)。、さて、以上に述べた方法では出来りつ
だ素子のサブスレシホールド特性は第2図に示された■
の特性の如くなり従来例の様にリーク電流の生じること
が無くなった。これは、第3図(Q)にも示した様にフ
ィールド酸化膜の側壁部(32)に十分な量のボロンが
導入されている為である。即ら、窒化11(23)をマ
スクとしてボロンをイオン注入した後、1000℃のN
2中で熱処理を行っている為、拡散によってさらに多く
のボロンが凹部側壁に添加されており、これが素子特性
を従来例にくらべ著しく改善させた理由である。このよ
うに本発明によれば凹部側壁が急峻であっても側壁に・
充分な量の不純物を添加する事が出来、素子特性を向上
させる事が出来る。又、拡散によって十分横方向の拡り
a(第3図(a)参照)も太きく (0,3μm)なっ
ており、その後の3i基板のエツチング工程(第3図(
C))でサイドエッチが入っても側壁部のボロンがなく
なることもなく、製品の歩留りも向上させることが出来
る。以上に述べた如く、本発明による方法は、従来の方
法に較べて数々のすぐれた特徴をもっている。尚、前記
実施例では窒化膜マスクを用いた場合のみを述べたが、
これはその他ポリSi、りんドープ5i02他いかなる
材料であっても、その後3iエツチング前に導入される
熱工程に耐え得るものであれば何でもよい。又、Siの
溝に5102を埋め込む手法として2段階で埋め込むい
わゆるBOX法の場合についてのみ述べたが、これは他
のいかなる方法を用いてもよい。例えば基板3i自身を
選択酸化することにより酸化膜を形成してフィールド部
の凹部を埋め込んでもよい。
又、基板としてP型基板の場合のみを述べたがN型基板
でもよく、又P、N両方の存在するいわゆる0MO8の
プロセスに用いてもよい。又SO8やその他絶縁膜上に
形成された半導体膜に素子を形成する場合に用いてもよ
い。そしてこの様な場合、基板のエツチングを下の絶縁
膜表面にまで達する如く行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(d)は従来法を説明する為の工程断面
図、第2図は従来法で得られるfo−Va特性図、第3
図(a)〜(g>は本発明の一実施例を示す工程断面図
である。 図に於て 1.21 シリコン基板    A1 23    シリコン窒化膜 5.24 ボロン、イオン注入層 代理人  弁理士 則近憲佑(はが1名)第  1  
図 ρ ’7”r$C11艷)CValt)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基体上に選択的に被膜を形成する工程と、この被
    膜をマスクとして基体と同導伝型不純物をイオン注入す
    る工程と、このイオン注入された不純物を熱拡散させる
    工程と、前記被膜をエツチングマスクとして基体をエツ
    チングし、側壁に前記不純物が添加された凹部を形成す
    る工程と、この凹部を絶縁物で埋め込み素子間分離領域
    を形成する工程とを備えた事を特徴とする半導体装置の
    製造方法。
JP14379881A 1981-06-10 1981-09-14 半導体装置の製造方法 Granted JPS5846647A (ja)

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EP82105074A EP0067419B1 (en) 1981-06-10 1982-06-09 Method of manufacturing integrated circuit devices using dielectric isolation
DE8282105074T DE3279916D1 (en) 1981-06-10 1982-06-09 Method of manufacturing integrated circuit devices using dielectric isolation
CA000404883A CA1191280A (en) 1981-06-10 1982-06-10 Method of forming plunar isolation regions having field inversion regions

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