JPS5925242A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5925242A
JPS5925242A JP12471383A JP12471383A JPS5925242A JP S5925242 A JPS5925242 A JP S5925242A JP 12471383 A JP12471383 A JP 12471383A JP 12471383 A JP12471383 A JP 12471383A JP S5925242 A JPS5925242 A JP S5925242A
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JP
Japan
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stopper
layer
punch
channel
channel stopper
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Pending
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JP12471383A
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English (en)
Inventor
Yoshio Sakai
芳男 酒井
Keiko Mori
圭子 森
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to JP12471383A priority Critical patent/JPS5925242A/ja
Publication of JPS5925242A publication Critical patent/JPS5925242A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01L21/76202Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using a local oxidation of silicon, e.g. LOCOS, SWAMI, SILO
    • H01L21/76213Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using a local oxidation of silicon, e.g. LOCOS, SWAMI, SILO introducing electrical inactive or active impurities in the local oxidation region, e.g. to alter LOCOS oxide growth characteristics or for additional isolation purpose
    • H01L21/76216Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using a local oxidation of silicon, e.g. LOCOS, SWAMI, SILO introducing electrical inactive or active impurities in the local oxidation region, e.g. to alter LOCOS oxide growth characteristics or for additional isolation purpose introducing electrical active impurities in the local oxidation region for the sole purpose of creating channel stoppers

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】 本発明は高集積へ・10s−LSIを構成する微細なM
OS)ランジスタにおいて、≠−子を侍)生をjj4わ
ない新しいチャネルストッパの構造と形成法に関するも
のでちる。
従来、hiO8,LsIにおいて素子間の寄生MO3効
果を防止するため、第1図に示すように厚いフィールド
酸化1y:4 (S i O2) 1の下にp形ンリコ
ン基板2よりも高い不純物濃度を有するp形チャネルス
トッパ3が形成されている。しかし、このチャネルスト
ッパ3は熱拡散により素子領域に入り込み、特に素子領
域の1llil ’vVが小さい場合には、チャネルス
トッパはM OS l・ランジスタ特性に影響を与える
。例えば、素子領域Wが小さくなった場合には、チャネ
ルストッパの侵入によりへ4.OSトランジスタのしき
い値電圧Vthや基板効果定数■(や接合容量Cjが増
太し、素子の性能が損われる。このチャネルストッパの
素子領域への侵入は、従来のチャネルストッパの形成法
が第2図に示すように、選択酸化のマスクとなるナイト
ライド酸(SI3N4)4をチャネルストッパを形成す
るだめのボロンイオン5の打ぢ込みのマスクに用い(第
2 [>++A) )、 その後、ノワいフィールド酸
化1摸6を高温長時間の熱酸化にJ、り形成−1°るだ
め(第2図0J))、この熱工程でチャオルストッパの
p形層7が横方向にも拡散し、素子領域に入シ込むため
である(第2図(C))。なお、20】はレジスト、2
02はSiO□膜、203 td: n ’ト形層、2
04はゲート電極である。
本発明(d、上記従来法の欠点を改善し、微+I’tl
lなべtoshランジスタのll′存1生を」貝わず、
さC)にt″IJ、δ川なh4. OS +・ランジス
タのパンチスル耐圧を向上させる新しいチャネルストッ
パの構造と形成法を提供するものである。このため、本
考案では厚いフィールド酸化++gを形成した後、厚い
フィールド酸化膜を通して高エネルギーを有する不純;
吻イオンをイオン打込みしてチャネルストッパを形成し
、さらに、素子領域の/リコン基5)、フ内深くにイオ
ン打ち込与さJしでできだチャネルスト、ハ吉同−の小
机物層を[v[OS トランジスタのパンチスルストッ
パに用いることを特徴とし−Cいる。
第3図は本発明によるチャネルストッパの構造を示すも
のである。上記の様に、ヂャネルストッパであるl)層
8は例えば200Tぐ07以上の高エネルギを有するボ
ロンイオンの厚いフィールド酸化膜9を迎しての打ち込
みによって形成されたものであり、さらに素子領域の内
7X(1深く、例えば05〜08)Llllのところし
C1,1:高エネルギーの1オン打し込・ノ4によっで
形1ノ之さ扛たpllJ0が存r[する。3・を子]偵
域i/l−ヘl03I・ランジスタが形成さtしだ1・
5合(・こし、」11,6子の動作に関係するのは/リ
コン基板11表面から約05μm以内の領域であるため
、1層10の素子特性に力える影響は非常に小さい。
この1層10はMO8I−ランジスタのチャオ・ル長が
短かくなった場合に短チヤネル効果を軽減さ一田、さら
にドレイン・ソース間のパンチスル耐圧全向上させるだ
めのパンチスルストッパとしての役割を果す。
第4図はN+osトランジスタのしきい値電圧vthの
チャネル幅Wに対する依存性を示したものである。図面
において従来構造401では既に述べたようにチャネル
幅Wが小さくなるとともにチャネルストッパの影fy+
+によりしきい値電圧は増加しでいくが、本発明による
構造402ではしきい値電圧はほとんど変化せず、好゛
ましい素子特性を示し7でいる。第5図、第6図はそれ
ぞれ素子領域の幅Wに対する基板効果定数K、拡t1り
層接合容量Cの依存性を示したものである。同図におい
て基板効果定数と拡散層接合客月e」−それぞtt][
〜πWが長い場合の値で規格化されている。従来+1り
造501601では幅Wが小さくなるにつれチャネルス
トッパの影響により基板効果定数にと拡散層容量Cjが
大きくなり、素子特性が損われているが、本名jJJに
よる構造J 02 + 602では幅〜■に対する依存
性は非常に小さく、LSIを設計する土で好寸しい特性
をカえ−Cいる。第7図はMOSトランジスタのしきい
値電圧vthのチャネル長依存性を示したものであり、
本発明による構造702のI特徴が現われでいる。即ち
、従来構造701の場合には、チャネル長が短くなると
しきい値′rl圧のヂ、Yネル長依存性が大きくなり、
チャネル長のバラツキによるしきい値電圧のバラツキが
大きくなるが、本発明(でよる構造ではチャネルストッ
パと同時に形成ざ〕tたパンチスルートッパカ存在する
プこめにしきい値電圧のチャネル長依存性が小さく、し
きい値電圧のバラツキは非常に小さくなる。
次に本発明による構造の形成法について述べる。
第8図に第1の形成法を示す。才ず最初に低濃度p形シ
リコン是板12表面に20〜50 n mの剪いS +
 (J 211m 13を形成し、さらにその上に選択
酸化のマスクきなる]、 00〜150 IT mの5
i3N411瘍14を形成する(第8図(A))。次に
Si3Nイ膜をマスクに選択酸化をおこない、06〜0
8μI11の厚いフィールド酸化膜(S10□)15を
形成する(第8図(IJ))。次にb + −+ N 
4 IIIJ4を除去し、20〜50 n mの薄いゲ
ート酸化膜13′を形成した後、ボロンイオン801を
200〜400KeVの高いエネルギーで(0,5−2
)xlo  Cm  ウェハ全面に打ちLへむ。なお、
ボロンの2価のイオンを用い、1価のボロンイオンの1
/2のエネルギーでイオン打ち込ノドしてもよい。
この時、ボロンイオンl34−は厚いフィールド酸化1
1!%I5を】IT+ シてンリコン基板12に打ち込
まれ、p形チャネルストッパ16が形成され、フィール
ド酸化11慎下の寄生ぺ4.OSトラ/ジスクのしきい
値1匡圧はlQV、lJ、」二ノイi(fカT!$ら、
!′L/)。さらにシリコン内部深くにパンチスルース
トッパ17が形成される(第8は1(C))。次に素子
領域に微細なN・IOSトランジスタ(ソース、ドレイ
ン11 ” 領域802ゲート肛極803 )を形成し
、fltll (i!II性の良い高性能素子特性を得
ることができる(第8図(B))。
第9図は本発明による第2図の形成法である。
本形成法では薄いゲート酸化膜13’ を形成した後、
03〜0.5μ+nの多結晶シリコン18を堆積させ、
その後、ボロンイオンB+ 801を300KeV以上
の高エネルギーでイオン打ち込みする(第9図(A))
。この」場合は、多結晶シリコンを通してボロンイオン
が打ち込みされるため、シリコン内部のボロンの打ち込
み深さは第1の実施例の場合よりも03μm程度曵くな
る。この方法により形成さf’Lる構造(第9図(B)
)では、パンチスルストッパ19が表面近くに形成され
るため、+14−高濃度拡散層20の低面は低濃度 J
′ノ+)コン基板と接し、接合容量低減の点で奸才しい
第10図は第3の形成法であり、薄いゲート酸化膜13
′を形成した後、多結晶シリコンを堆積させ、ホトエッ
ヂフグ法により多結晶シリコンゲート電極22を形成し
た後、高エネルギーのボロンイオン13801を打ち込
みする方法である。
この場合にはゲー ト電極下のパンチスルストッパ23
の深さは浅くなる。
第11図は第4の形成法であり、i専いゲート酸化膜1
3′ を形成した後、ソース、ドレイン拡散層が形成さ
れる領域のみにホトレジスト膜25を残し、ゲート電極
下のみに深いパンチスルス)yバ26を形成する方法で
ある。
第12図は第5の形成法であり、05〜1.0μrTl
の厚い5in2膜27を部分的に除去し7で素子となる
領域を形成し、薄いゲート酸化膜28全形成した後、ホ
トレジスト膜29を06〜15ノ月11ウェハ全面に塗
布する。この場合、ホトレジスト膜は表面段差の大きい
領域に厚く塗布される。
従って、111グ素プラズマ中でホトレジスト膜の表面
を一定膜厚だし〕エツチングすると第12回(13)に
示すように表面段差部にのみホトレジスト膜29が残存
する。この後、ボロンイオン]3+’801 ヲ200
1(eV以上の高エネルギで打し込むと素子領域の中央
部のみに深いパンチスルストッパ30が形成される。
第1;3図は第6の形成法である。()5〜10μmの
厚いS + 02膜引を形成した後、素子となる領域の
5iO21摸を除去し、その後、高エネルギーでボロン
イオン801を打ち込みする(第13図(A))。その
後、厚い5I02膜が除去された領域にエピクキンヤル
法により05〜101i mのシリコン33を成長させ
、このシリコン層内にぺ・10Sトランジスタを形成す
る(第13図(13)、(C))。この(l’¥直では
1\10Sトランジスタは比較的濃度の高いパンチスル
ストツノく層32に四重れるため、外部雑音等による電
荷の流入を防ぐと吉ができる。
本発明は上記実施例に限定されると吉なく、pチャネル
MO8,LSIやCMO8−1,SIにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体装置のチャネルストッパ<を7ト
す図、第2区は従来の半導体装置のチャネルストッパの
製法を示す図、第3図は本発明の半導体装置のチャネル
ストッパの千1〜成を示す図、第4図、45図、第6図
、第7図は本発明の半導体装16.の効果を示す図、第
8図、第9図、第10図、第11図、第12図、第13
図は本発明の半導体装置の実施例を示す図である。 jl・p−形S1基板、8 ・チャネルストッパ、9・
フィールド絶縁膜(Si02)。 兇 II¥] 第 2 図 / 第 3 図 第 4 m 第 5(2) −てrw/Frし↑&(メツm) 第 6 口 すヤTIし長(μm) 第 8 図      冗 9 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ■、第1導電形の半導体基板上に複数の素子が設けられ
    、各素子は厚い絶縁膜によって他の素子より分離されて
    なる半導体装置において、前記厚い絶縁膜下(!:素子
    領域の基板内に、基板より高不純物濃度の第1導電形領
    域を設けてなることを特徴とする半導体装置。
JP12471383A 1983-07-11 1983-07-11 半導体装置 Pending JPS5925242A (ja)

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JP12471383A JPS5925242A (ja) 1983-07-11 1983-07-11 半導体装置

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