JPS5856435A - 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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JPS5856435A
JPS5856435A JP15517081A JP15517081A JPS5856435A JP S5856435 A JPS5856435 A JP S5856435A JP 15517081 A JP15517081 A JP 15517081A JP 15517081 A JP15517081 A JP 15517081A JP S5856435 A JPS5856435 A JP S5856435A
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JP
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recess
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mask
ion implantation
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JP15517081A
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JPH0334657B2 (ja
Inventor
Akira Kurosawa
黒沢 景
Sunao Shibata
直 柴田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric 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

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係り、特に半導体基板
上の各素子間を電気的に絶縁分離するために、フィール
ド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。
半導体としてシリコンを用いた半導体装置、特にMOB
型半導体装置においては寄生チャンネルによる絶縁不良
をなくシ、かつ寄生容量を小さくするために%素子間の
いわゆるフイ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、ζζにCVD技術を用いてフィールド酸化膜
を平坦になるように埋め込む方法(例えばBOX法)が
ある。この素子間分離法は、素子分離後、基板i5!面
がほぼ平坦になシ、シかも分離領域の寸法は正NK形成
した凹部の寸法で決められるため、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。
従来法を第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5−50Ωan11度のP型(1
00)シリコン基板lを用意し、その表面に熱酸化膜2
を形成し、その上に例えばA/膜3を堆積し通常の写真
食刻工程によってレジスト膜4で素子形成予定領域上を
゛覆い熱酸化@2およびA/膜3をパターニングする。
次に(b)図に示すように%kl$8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形
成し、次に同じマスクを用いてフィールド領域の凹部表
面にボロンを注入してイオン注入層5を形成する。次K
 (c)図に示すようにフィールド領域の凹部をBOX
法を用いてほぼ平坦になるまで埋め込む。BOX法の概
略を説明すると、まず第1段階においては、A/膜3を
残したまま半導体表面全面に的えばプラズマC’VD8
10m膜を堆積する。次に例えば緩衝弗酸テフラズマC
VD810g膜を一部エッチングすると、段差部11[
iに堆積したプラズマCVD810を膜はエツチング速
度が速いために選択的に除去されてしまう。その後Aj
膜Sを例えばH!So4とHtOl の混液で除去して
やれば、AI膜s上のプラズマCVD810. Jll
jもリフトオフされ、結局フィールドの凹部は周辺にの
み溝を残して上記プラズマ810鵞膜で埋め込iれる。
次に全面にCVD810m膜を堆積し、CVD8101
膜の表面をレジスト膜で平坦化した後レジスト膜とCV
D810、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、上記周辺の細い溝は上記CVD8
10x膜で埋め込まれ結果として(C)図に示すように
フィールド領域の凹部はほぼ平坦に酸化膜で埋め込まれ
る。その後、素子形成領域に例えばゲート酸化ll!!
yを形成し多結晶シリコンからなるゲート電極8を形成
し、ソース、ドレイン拡散*<図では省略)を形成して
MOB型半導体装置を得る(イ)。(d)図はMO8ト
ランジスタのトランジスタ@W方向に切断した場合の断
面図を示しておシ、フィールド酸化膜60間隔がトラン
ジスタ幅Wを規定する事になる。
しかしながらこのような従来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ンネルが形成され中すく、特にゲー
ト電極8によってll螢の上部A、BにはM08トラン
ジスタの閾値電圧よシ低いゲート電圧で寄生チャンネル
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図は試作し九
トランジスタのVg −log ID特性を示したもの
であるが、本来の特性(破線工)に上記凹部側壁ででき
る寄生トランジスタの特性(破線1)が加算されるため
、実線■で示すよりなAン7を持った特性が現れる。即
ち上記凹部@壁にできる寄生トランジスタはオフ状態で
のドレインリーク電流の原因とな多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、フ
ィールド領域凹部a壁での寄生トランジスタの発生を効
果的に抑える半導体装置の製造方法を提供するものであ
る。
即ち本発明は、半導体基板表面全面に基板のエツチング
用マスクとなる第1の膜を形成し、その素子形成領域上
に第1の膜のエツチング用マスクとなる第2の膜を選択
的に形成した後、第1の膜をエツチングする工程に先た
ち、第2の膜をイオン注入用−スフとして基板と同導遊
型を与える不純物のイオン注入を行う。この場合イオン
注入の条件は、その注入分布のピークがほぼ基板表面部
にくるように選ぶ。この時不純物はほぼガラス分布で横
方向にも広がりそのため第2の膜下の素子形成領域にも
周辺からイオン注入される事になシ、後に凹部を形成し
たときにその側壁上部の前述した寄生トランジスタが形
成されやすい領域にもイオン注入層を残すことができる
。この後は従来と同様、第1の膜をマスクとして第2の
膜を選択的にエツチング除去し、次いで第2の膜をマス
クとして基板表面をエツチングしてフィールド領域に凹
部を形成し、この凹部に平坦になるように絶縁膜を埋め
込む。こうして素子分Mが行われた各素子形成域に所望
の素子を形成する。
従って本発明によれば、フィールド領域凹部の側壁上部
にもイオン注入層を残すことによシ寄生トランジスタの
発生を効果的に抑えることができる。
なお、第1の膜をエツチング後不純物をイオン注入する
事により、凹部側幅にイオン注入層を形成する事は可能
ではあるが、この方法では最も寄生トランジスタが形成
されやすい凹部側幅の上部(第1図Gi)のA、B点)
に有効にイオン注入する事は困難である。本発明の方法
によれば、第1の膜をエツチングする前に、はぼ第1の
膜厚分の4楊を持り加速電圧で不純物をイオン注入する
ことによシ、マスクの下へ周辺から入シ込む不純物のド
ーズ量を適当な大きさに選ぶ事ができる。また一定の注
入条件でイオン注入された不純物のプロファイルだけで
凹部側壁にすべて十分な不純物を注入する□事は困難で
はあるが、本発明の方法によれば加速電圧を変える事に
よシ任意のプロファイルで凹部@纏にイオン注入を行な
える。もちろん、第1の膜をエツチング後、再度のイオ
ン注入を行うこともできるし、また凹部形成後、従来と
同様に四部表面にイオン注入を行うことが好ましい。
以下この発明をMOB型半導体装置に適用した実施例に
つき第3図を参照して説明する。
第3図(a)に示すように面方位(Zoo)、比抵抗5
〜50Ω−(醸のP形シリコン基板11を用意し、その
全面に第1の膜として厚さ500λ稲度の熱酸化膜12
および厚さ0.5μTIL根度のA/膜13を順次形成
する。次に通常の写真食刻工程により累子形成領域上を
第2の膜であるレジスト膜14で覆う。次にレジスト膜
14をマスクにしてボロンのイオン注入を行なう。この
時注入条件は加速電圧130 K4V 、  ドーズ量
I X 10”個/a#1程度に選び、ボロンの濃度の
ピークが熱酸比膜12とシリコン基板22の界面付近に
くるようにする。この時イオン注入層15はほぼガラス
分布でレジスト膜14下の素子形成w4域のシリコンに
も周辺から注入される。
次に第3図(b)に示すように、M膜13および熱酸化
膜z2を選択的にエツチングしてバターニング後、再度
ボロンのイオン注入を例えば加速電圧150KJ、  
ドーズ量3 x l Q” 個/ am””C行い、イ
オン注入層z6を形成する。これら2回のイオン注入工
稈で加速電圧とドーズ量を制御することによって所望の
ボロンのプロファイルを得ることができる。次に第3図
(C)に示すようにA/膜13をマスクにしてフィール
ド領域のシリコン基板11をエツチングし凹部を形成す
る。この時図示のように凹部側壁にはイオン注入層15
 e 1 fjが残されている。その後凹部表面に屯ボ
ロンを例えば加速電圧25Kev、  ドーズ量I X
 10”個ハがで注入しイオン注入層11を形成する。
その後社第3図(d)に示すように上記凹部を前述した
BoX工根工程い酸化膜18で埋め込み素子分離を実現
する。第3図(、)は、その後通常工程でMOS)7ン
ジスタを試作した場合のトランジスタ幅W方向の断面図
を示しており、19はゲート酸化膜、26゛は多結晶シ
リコンからなるゲートを極である。
本実施列によれば、フィールド領域凹部側面にも、はぼ
理想的なプロファイルでボロンを注入する事が出来るた
め、寄生チャンネルや寄生トランジスタが形成されるお
それがなく、理想的なlogIn−Vg特性が帰られる
。また本実施例によれ゛は凹部911面に制御性良くほ
ぼ任意なプロファイルでボロンの注入が可能であるため
、拡散1の耐圧の劣化や容量の増大をまねくおそれもな
い。
なお、上記実施例においては、フィールド領域に形成し
た凹部を2段階の酸化膜の埋め込みによって平坦な、フ
ィールド酸化膜とするBOX法について述べたが、本発
I!Aは他の埋め込み方法、例えばCVD酸化膜や流動
性のガラスなどの絶縁物あるいは基板を熱酸化して帰ら
れる絶縁物で溝の一部又は全部を一回又は複数回で埋め
込む方法を用いた場合にも全く同様に適用できる。また
上記実m例はnチャンネルMOBを形成する場合につい
て述べたが、本発明はPチャンネルvos−?cu08
製造プロセスにも適用できることは勿論、バイポーラ型
半導体装鐙の素子間分離にも適用できる。更にJfF板
として81基板を例にとって説明したが、80B基板あ
るいは絶縁物上で再結晶化されたいわゆるSOI構造を
用いてもよ(又、81以外鍔えば畑As  基板などに
も本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図G)〜(d)は従来のBOX法を説明する九めの
製造工程断面図、第2図社従来のBOX法によるMO8
)ランジスタVg−1ogXD*性図、第3図(a)〜
(e)は本発明の一実施No素子間分離法を説明するた
めの製造工種断面図である。 11−・・シリコン4Il、xz−熱酸化膜、IJ−A
/膜(第1c)Ill)、x i−レpx)膜(#I2
のgり、15,1σ、1r−イオン注入層、18−酸化
膜、19−ゲート酸化膜、2o−ゲート電極。 出願人代理人  弁理士 鉤 江 武 2第1図 ム 第2v!J 0   0.5  1.0   1.5   2.OT
g (v)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板の表面全面にJ&板のエツチング用マ
    スクとなる第io!sを形成する工程と、素子形成領域
    上に前記第1の膜のエツチング用マスクとなる第2の膜
    を選択的に形成する工程と、前記第2の膜をマスクとし
    て前記第1の膜を選択的にエツチング除去し、残された
    第10膜をマスクとして基板表面を選択的にエツチング
    してフィールド領域に凹部を形成する工程と、前記凹部
    に絶縁膜を埋込む工程とを有する半導体装置の製造方法
    において、前記第1の膜を選択的にエツチング除去する
    前に、前記第2の膜をイオン注入用マスクとして基板と
    同導電型を与える不純物を基板表面部にイオン注入する
    工程を設け、イオン注入分布の広がシを利用して前記凹
    部を形成したときに少くともそのf11壁上部にイオン
    注入層を残すようにしたことを特徴とする半導体装置の
    製造方法。 (l前記第1の膜を選択的にエツチング除去した後、基
    板と同導電型を与える不純物をイオン注入して前記凹部
    表面部にイオン注入層を形成する工程を含む特許請求の
    範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。 (3J前前記部を形成した後、基板と同導電型を与える
    不純物をイオン注入して前記凹部表面部にイオン注入層
    を形成する工程を含む特許請求の範囲第1項記載の半導
    体装置の製造方法。
JP15517081A 1981-06-10 1981-09-30 半導体装置の製造方法 Granted JPS5856435A (ja)

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US06/384,648 US4472874A (en) 1981-06-10 1982-06-03 Method of forming planar isolation regions having field inversion regions
DE8282105074T DE3279916D1 (en) 1981-06-10 1982-06-09 Method of manufacturing integrated circuit devices using dielectric isolation
EP82105074A EP0067419B1 (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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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62108538A (ja) * 1985-10-31 1987-05-19 インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション 半導体集積回路構造体
JPH05146217A (ja) * 1992-05-20 1993-06-15 Iseki & Co Ltd コンバインにおける穀粒貯留装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5423230A (en) * 1977-07-22 1979-02-21 Mitsubishi Rayon Eng Kk Controlling system of sulfur oxide discharge amount contained in the combustion gas

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