JPS59161859A - 相補型mos半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

相補型mos半導体装置及びその製造方法

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JPS59161859A
JPS59161859A JP58036923A JP3692383A JPS59161859A JP S59161859 A JPS59161859 A JP S59161859A JP 58036923 A JP58036923 A JP 58036923A JP 3692383 A JP3692383 A JP 3692383A JP S59161859 A JPS59161859 A JP S59161859A
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groove
semiconductor device
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Yoshihide Nagakubo
長久保 吉秀
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    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は相補型MOS半導体装置(以下CMO8と略す
)及びその製造方法に関し、特に素子分離技術を改良し
た(JOs及びその製造方法に係る。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
CMO8においては半導体基板表面に形成される多数の
菓子を電気的に分離するために、素子分離領域が設けら
れている。かかる素子分離領域の形成技術としては、従
来よりLOCO8法が広く用いられている。しかしなが
ら、この方法はシリコン窒化膜パターン等の耐酸化性膜
/やターンをマスクとして半導体基板を選択酸化するこ
とによシ酸化膜(素子分離領域)を形成するため、バー
ズビークや窒化膜に起因するホワイトリチン等を生じる
このようなことから、最近、半導体基板に溝部を設け、
この溝部に絶縁材料等からなる分〜1を材を埋込むこと
によシ埋込み型素子分離領域を形成する方法が開発され
ている。かかる方法によ多形成された素子分離領域は半
導体基板中に埋込まれているため、基板表面が平坦とな
り、微細な配線の断線に強い等の利点を有する。ところ
で、0MO8は半導体基板(例えばp型半導体基板)に
n−ウェル領域を設け、かつ埋込み型素子分離領域で分
離された島状のp型子導体基板領域にn+25のソース
、ドレイン領域を、島状のn−ウェル領域にp+型のソ
ース、ドレイン憾域を、夫々電気的に分離して設けた構
造になっている。
しかしながら、埋込み型索子分離領域を構成する溝部側
面の半導体基板(及びウェル領域)部分はリーキイでお
る。つまシ該累子分離領域と基板(及びウェル領域)の
界面はリーキイであるため、この素子分離領域側面に接
触する前記各ソース、ト9レイン領域の箇所でp−n接
合リーク% U+Lが生じ、素子特性を劣化させる欠点
があっだ0 〔発明の目的〕 本発明はnチャンネル、pチャンネルのMOSトランノ
スタを構成する各ソース、ドレイン領域が接する埋込み
型素子分離領域の側面でn −p接合リーク電流の発生
を防止した良好な素子特性を有する0MO8及びその製
造方法を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明は埋込み型素子分離領域の対向する側面に第1.
第2導電型の反転防止層を夫々設けることによって、該
埋込み型素子分離領域の側面に娠して形成される第2導
電型のソース、ドレイン領域、第1導電型のソース、ド
レイン領−域での接置リーク電流の発生を防止すること
を骨子とする。
即ち、本願第1の発明は半導体基体と、この半導体基体
に設けられ、該基体に形成された溝部及び該溝部に埋込
まれた分離材からなる埋込み型素子分離領域と、この分
離領域の対向する側面の半導体基体部分に夫々設けられ
た第1及び第2導電型の反転防止層とを具備したことを
特徴とするものである。
また、本願第2の発明は半導体基体上に、形成すべき溝
部の幅よυ広幅の開口部を有する第1被膜を形成する工
程と、前記開口部の一内側壁付近に位置する半導体基体
部分に第1導電型の不純物をドーピングした彼、該開口
部の他方の内側壁付近に位置する半導体基体部分に第2
導電型の不純物をドーピングし、第1.第2導電温の拡
散層を夫々形成する工程と、少なくとも前記第1被膜の
開口部を含む周辺に第2被膜を形成する工程と、この第
2被膜を異方性エツチングすることによシ前記第1被膜
の開口部内側壁に第2被膜を残存させる工程と、前記第
1被膜及び残存第2被膜をマスクとして前記第1゜第2
導電型の拡散層の大部分が形成された半導体基体部分を
エツチングして溝部を形成すると共に、該溝部が一側面
に第1導電型の拡散層を、それと反対側の側面に第2導
電型の拡散層を、夫々残存させる工程と、前記溝部内に
分離材を埋込んで埋込与型素子分離領域を形成する工程
とを具備したことを特徴とするものである。
上記第1被膜の材料としては、例えば81021S13
N4或いはAt、At合金、 Mo等の各種の金属を用
いることができる。
上記第2被膜は第1被膜に対して選択エツチング性を有
する材料から形成することが必要である。具体的には、
第1被膜がSiO□からなる場合、第2被膜の材料とし
て513N4を用いる。第1被膜が5IO2からなる場
合、第2被膜の材料としてAtやAt合金等の金属を用
いる。
上記溝部内への分離材の埋込み手段としては、例えば溝
部の幅のA以上の膜厚の絶縁膜を堆積した後、該絶縁膜
をエッチバックして絶縁材からなる分離材を埋込む方法
、溝部内周面に予め薄い酸化膜や窒化膜を形成した後、
溝部の幅の残以上の膜厚の絶縁膜を堆積し、これをエッ
チバックして絶縁材からなる分離材を埋込む方法等を採
用し得る。但し、後者の′方法では絶縁膜に代って多結
晶シリコン膜又は非晶質シリコン膜を用いることができ
る。
〔発明の実施例〕
次に、本発明の実施例を第1図〜第8図図示の製造方法
を併記して説明する。
(1)!ず、p型シリコン基81の主面に熱酸化法によ
シ例えば厚さ500Xの熱酸化膜2を成長させた後、全
面に第1被膜としての厚さ4000XのSi3N4膜3
を堆積した。つづいてフォトエツチング技術によ’) 
s i3N 4膜3を選択的に除去して形成すべき溝部
の幅よシ広幅の開口部4を形成した。ひきつづき、写真
蝕刻法によシ前記開ロ部4の一内側壁付近が露出するよ
うにレジストパターン5を形成した後、s16<4腺3
及びレソストノやターフ5をマスクとしてp型不純物、
例えばボロンを露出した熱酸化膜2全通して基板1にイ
オン注入してボロンイオン注入層6を形成した(第1図
図示)。戻に、レソスl−zfターン5を除去し、再度
写真蝕刻法により前記開口部4の反対側の内側壁付近が
露出するようにレノストノやターン7を形成した後S 
I 3 N 4膜3及びレジストパターン7をマスクと
してn型不純物、例えばリンを露出した熱酸化膜2全通
して基板1にイfン注入してリンイオン注入層8を形成
した(第2図図示)。
01)次いで、レジストパターン7を除去し、更に全面
に例えば厚さ3000XのS iO2膜9をCVD法に
よシ堆積した後、熱処理を施した。この時、第3図に示
す如くボロンイオン 注入層、リンイオン注入層が夫々
活性化、拡散されて一端が前記Si3N4膜3Fの領域
まで延びたp−型拡散層10.「型拡散層11が形成さ
れた。
(11)  次いで、リアクティブイオンエツチング(
RIh: )によシS iO2膜9をその膜厚程度除去
して5i5N4膜3の開口部の内側壁にS io 2膜
9′を残存させた(第4図図示)。
(v)  次いで、Si3N4膜3及び残存S jO2
膜9′をマスクとして露出した熱酸化膜2部分をエツチ
ング除去し、更にRIEによりシリコン基板1を所定深
さ選択的に除去した。この時、1型拡散層10及びn−
型拡散層1ノの大部分が形成されたシリコン基板1部分
は除去されて溝部12が形成されると共に、この溝部1
2の一側面の基板1部分にp−型拡散層が、それと反対
の側面の基板1部分にn−型拡散層が、夫々残存され、
これらによりp−型反転防止層13.n−型反転防止層
14が形成された。つづいて、S t sN。膜3及び
残存S iO2膜9管マスクとして、例えば酸素を溝部
12底面の基板1部分にイオン注入してキャリア・キラ
一層15を形成した(第5図図示)。
(■)次いで、Si3N4膜3.残存S 102膜9′
及び熱酸化膜2を除去した後、全面に溝部12の幅の捧
以上の厚さの5i02膜ノロを堆積して該溝部12内を
SiO2で十分に埋め込んだ(第6図図示)。つづいて
、5i02膜16をエッチバックした。これによ)溝部
12内に5i02からなる分離材17が埋込まれ、埋込
み型素子分離領域18が形成された。ひきつづき、n型
不純物例えば砒素をp型シリコン基板1に選択的にイオ
ン注入し、拡散させてn−ウェル領域19を形成した(
第7図図示)。
61D  次いで、常法に従って埋込み型素子分離領域
18で分離されたp型シリコン基板1及びn−ウェル領
域19上にダート酸化膜201 。
202を介して例えば多結晶シリコンからなるケ゛−ト
電極21.,212を形成した。つづいテ、n−ウェル
領域側を覆うレノストパターン(図示せず)を形成し、
このレノスト・平ターン。
埋込み型素子分離領域18及びダート電極211をマス
クとしてn型不純物、例えば砒素をp型シリコン基板1
にイオン注入した。ひきつづき、レノストパターンを除
去し、再i、シリコン基板1の島状領域をωうレノスト
パターン(図示せず)を形成した後、このレノスト・ぐ
ターン、埋込み型素子分離領域18及びダート電極21
2をマスクとしてp型不純物、例えばピロンを「ウェル
領域19にイオン注入し/ζ。この後、レノストパター
ンを除去して熱処理金施すことにより、島状のシリコン
基板l領域の表面に計型のソース、ドレイン領域22□
 、;!317>i、nウェル領域19の表面にf型の
ソース、ドレイン領域222.2.32が、夫々形成さ
れ、0MO8が製造された(第8図図示)。なお、計型
のソース、ドレイン領域22□ 、231の一端は夫々
p−型反転防止層13が形成された埋込み型素子分離領
域18の側面に接すると共に、p+型のソース、ドレイ
ン領域222.232 の一端は夫々1N反転防止層1
4が形成さ1した埋込み型素子分離領域の側面に接する
。(tc、シ、n+型ソース領域221 pP+型ソー
ス領域22□の一端が接する埋込みm素子分離領域は図
示していない。
しかして、本発明の0MO8は第8図に示す如くp型シ
リコン基板1に溝部12及びこの溝部12内に埋込んだ
分離材17からなる埋込み型索子分離領域18を設け、
かつ該素子分離領域180対向する側面(島状のp型シ
リコン基板領域側とn−ウェル領域側)にp−型反転防
止層13、n−型反転防止層14番夫々設けた構造にな
っている。し7゛ヒがって、埋込み型素子分離領域18
の溝部12の形成時におけるその周辺のp型シリコン基
板1及びn−ウェル領域19がリーキイーになることに
伴なって、該分離領域18と接するn”AMソース、ド
レイン領域221231と基板1間、並びにp+型ソー
ス、ドレイン領域222,232 とn−ウェル領域1
9間の接合リーク電流の発生を防止でき、ひいては素子
特性の優れた0MO8を得ることができる。特に、n−
ウェル領域19側の素子分離領域18側面にn−型反転
防止層14を設けることによっ0% n−ウェル領域1
9の一度を低くした場合における一型ソース、ドレイン
領域222,232 とウェル領域19間の接合リーク
電流の発生を防止できるため、cMOsの設計マーノン
を増大できる。
また、上記実施例の如く埋込み型素子分離領域18底面
の基板1部分にキャリア・キラ一層15を設ければ、基
板電流を吸収して耐うソチアッゾ効果を向上できる。
更に、本発明方法によれば開口部4を有する513N4
膜3をマスクの一部としてボロン及びリンを夫々シリコ
ン基板1にイオン注入し、これらを拡散させて一端が5
i3N4膜3下の領域まで延びるp−型拡散層10.n
型拡散層11を夫々形成し、更にSi3N4膜3の開口
部4の内側壁にS i02膜9′を残存させ、5t3N
4膜3及び残存5102膜9′をマスクとして基板1を
エツチングすることによって、溝部12を形成できると
共に、同溝部12の側面に残存したp−型拡散層、n−
型拡散層によシルー型反転防止層り3.n−型反転防止
層14を形成できる。したがって、該溝部12に分離材
17を埋込んで埋込み型素子分離領域18を形成するこ
とにより、該素子分離領域18と接するソース、ドレイ
ン領域221 。
22□ 、 2 、?l  、 23□部分での接合リ
ーク電流の発生を防止した高信頼性の0MO8を極めて
簡牟に製造できる。
なお、上記実施例では半導体基体としてp型シリコン基
板を用い、この基板にn−ウェル領域を選択的に形成し
たが、逆にn壓シリコン基板を用い、この基板にp−ウ
ェル領域を選択的に形成してもよい。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明によれば埋込み型素子分離領
域の側面に接するn型、p型のソース、ドレイン領域部
分での接合リーク電流の発生を防止した良好な素子特性
を有し、かつ設計の自由度が向上された相補型MO8半
導体装置、並びにがかる相補型MO8半導体装置を簡単
に製造し得る方法全提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第8図は本発明の実施例におけるCMO8の製
造工程を示す断面図である。 1・・・p型シリコン基板、3・・・513N4膜、4
・・・開口部、9′・・・残存5i02膜、12・・・
溝部、13・・・p−型反転防止層、14・・・n−型
反転防止層、15・・・キャリア・キラ一層、17・・
・分離材、18・・・埋込み型素子分離領域、19・・
・n−ウェル領域、211.212・・・ダート電極、
221 ・・・訃型ソース領域、231・・・n+型ド
レイン領域、222・・・p+型ンソー領域、232 
・・・f型ト9レイン領域。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦Ln    
            Q城        轢 ト                  0フ糎   
     鞍

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  半導体基体と、この半導体基体に設けられ、
    該基体に形成された溝部及び該溝部に埋込まれた分離材
    からなる埋込み型素子分離領域と、この分離領域の対向
    する側面の半導体基体部分に夫々設けられた第1及び第
    2導電型の反転防止層とを具備したことを特徴とする相
    補型MO8半導体装置。
  2. (2)半導体基体上に、形成すべき溝部の幅よシ広幅の
    開口部を有する第1被膜を形成する工程と、前記開口部
    の一内側壁付近に位置する半導体基体部分に8g1導電
    型の不純物をドーピングした後、該開口部の他方の内側
    壁付近に位置する半導体基体部分に第2導電型の不純物
    をドーピングし、第1.第2導電型の拡散層を夫々形成
    する工程と、少なくとも前記第1被膜の開口部を含む周
    辺に第2被膜を形成する工程と、この第2被膜を異方性
    エツチングすることによシ前記第1被膜の開口部内側壁
    に第2被膜を残存させる工程と、前記第1被膜及び残存
    第2被膜をマスクとして前記第1.第2導電型の拡散層
    の大部分が形成された半導体基体部分をエツチングして
    溝部を形成すると共に、該溝部の一側面に第1導電型の
    拡散Nを、それと反対側の側面に第2導電型の拡散層、
    を、夫々残存させる工程と、前記溝部内に分離材を埋込
    んで埋込み型素子分離領域を形成する工程とを具備した
    ことを特徴とする相補型MO8半導体装置の製造方法。
  3. (3)第1被膜が二酸化硅素、金属もしくは窒化硅素か
    らなることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の相
    補型MO8半導体装置の製造方法。
  4. (4)第2被膜が第1被膜に対して選択エツチング性を
    哨する材料からなることを特徴とする特許請求の範囲第
    2項記載の相補型MO8半導体装置の製造方法。
  5. (5)  溝部の形成稜、第1被膜及び残存m2被膜を
    マスクとして溝部底面の半導体基体に不純v!:Ifi
    −ドーピングしてキャリアキラ一層を形成することを特
    徴とする特許請求の範囲第2項記載の相補型MO8半導
    体装置の製造方法。
  6. (6)  不純物として酸素、炭素もしくは金を用いる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の相補型M
    O8半導体装置の製造方法。
JP58036923A 1983-03-07 1983-03-07 相補型mos半導体装置及びその製造方法 Pending JPS59161859A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6252957A (ja) * 1985-09-02 1987-03-07 Toshiba Corp Cmos半導体装置

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