JPS60136330A - Manufacture of complementary metal insulator semiconductor device - Google Patents

Manufacture of complementary metal insulator semiconductor device

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JPS60136330A
JPS60136330A JP58243898A JP24389883A JPS60136330A JP S60136330 A JPS60136330 A JP S60136330A JP 58243898 A JP58243898 A JP 58243898A JP 24389883 A JP24389883 A JP 24389883A JP S60136330 A JPS60136330 A JP S60136330A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulator
well
conductivity type
recess
complementary metal
Prior art date
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Pending
Application number
JP58243898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Nojiri
野尻 一男
Satoshi Meguro
目黒 怜
Katsuhiko Ito
勝彦 伊藤
Kazuyuki Tsukuni
和之 津国
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
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS60136330A publication Critical patent/JPS60136330A/en
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    • 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

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  • Computer Hardware Design (AREA)
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  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable a narrower and deep isolation region of an insulator to be formed easily, by selectively forming a recess having sheer side walls, providing the insulator selectively on the side walls and thereafter growing single crystal semiconductor within the recess. CONSTITUTION:A recess 4 when formed by an anisotropic etching process has approximately vertical side walls 4a. A silicon wafer with such a recess is provided with an insulator layer 5 of SiO2 covering all over the surface including the sheer side walls 4a. The surface is then processed by reactive ion etching so that the insulator 5 is selectively left only on the side walls 4a while the silicon is exposed only on the bottom of the recess 4. Single crystal silicon is grown within the recess 4 and doped with B so as to form a P type well 7. In N type regions inside and outside the well 7, MOSFET's 12 and 13 with P channels are completed, respectively. The well 7 is surrounded by narrow and deep isolation region 14 consisting of the insulator 5.

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] この発明は、CM OS (Complement、a
ry MetalOxide Sem1conduct
or) L S Iを代表とした相補型金属絶縁物半導
体装置の製造技術に関するもので、特に高集積化および
ラッチアップ防止の上で有効な技術に関するものである
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to a CM OS (Complement, a
ry MetalOxide Sem1conduct
The present invention relates to manufacturing technology for complementary metal-insulator semiconductor devices, typically LSI, and particularly to technology effective in achieving high integration and preventing latch-up.

[背景技術] 相補型金属絶縁物半導体装置では、第1導電型の半導体
基体の一面に、反対導電型の第2導電型゛ のウェルを
形成し、そのウェルの内外に第1導電型の金属絶縁物半
導体素子および第2導電型の金属絶縁物半導体素子をそ
れぞれ形成する。このため、ウェルの内外を電気的に分
離することが必要であり、従来一般には、LOGO3(
Local 0x−idaeion of 5ilic
on)法が用いられていた。
[Background Art] In a complementary metal-insulator semiconductor device, a well of a second conductivity type, which is an opposite conductivity type, is formed on one surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a metal of a first conductivity type is formed inside and outside the well. An insulator semiconductor element and a second conductivity type metal-insulator semiconductor element are respectively formed. For this reason, it is necessary to electrically isolate the inside and outside of the well, and conventionally, LOGO3 (
Local 0x-idaeion of 5ilic
on) method was used.

しかし、LOCO8法による分離領域は、ラッチアップ
防止のため、ウェルの周囲部分に充分な幅(たとえば、
7〜8μm程度)をもって形成せざるを得す、高集積化
する上で問題となっていた。
However, in order to prevent latch-up, the isolation region using the LOCO8 method has a sufficient width (for example,
7 to 8 μm), which poses a problem in achieving high integration.

そこで、トレンチと称する深い溝と、その内部を埋める
絶縁物とによって分離領域を構成する技術が提案された
。これは、幅1μm、深さ5μm程度の溝を形成した後
、その溝を二酸化シリコン等で埋める方法であり、LO
COS法において平面的に充分な距離をもった横長の分
離領域に代えて、半導体基体の深さ方向に充分な距離を
とった縦長の分離領域を用いるものである(以上1日経
エレクトロニクス、 1982年6月21日号、第14
6〜151ページ参照)。
Therefore, a technique has been proposed in which an isolation region is formed by a deep groove called a trench and an insulator filling the inside thereof. This is a method in which a groove with a width of about 1 μm and a depth of about 5 μm is formed, and then the groove is filled with silicon dioxide, etc., and the LO
In place of the horizontally elongated separation region with a sufficient distance in the plane in the COS method, a vertically elongated separation region with a sufficient distance in the depth direction of the semiconductor substrate is used (see Nikkei Electronics, 1982). June 21 issue, No. 14
(See pages 6-151).

しかし、本発明者の検討によると、この提案方法には、
次のような問題点があることが判明した。
However, according to the inventor's study, this proposed method has the following:
The following problems were found.

(1)分離領域の幅はホトリソグラフィ技術で規定され
てしまい、その下限はたとえば0.8μrn程度である
(1) The width of the isolation region is determined by photolithography technology, and its lower limit is, for example, about 0.8 μrn.

(2)幅が狭く、深さが深い溝を形成することはきわめ
て困難であり、しかもまた、そうした溝内に絶縁物を埋
めることも困難である。
(2) It is extremely difficult to form narrow and deep trenches, and it is also difficult to fill such trenches with an insulator.

(3)トレンチ構造を形成した後でウェルへの不純物の
導入を行なうため、ウェルの形成がセルファラインでで
きず、余分なマスクが必要となる。
(3) Since impurities are introduced into the well after the trench structure is formed, the well cannot be formed using self-alignment, and an extra mask is required.

特にこの場合、溝幅が狭いことからマスク合わせがきわ
めて困難である。
Particularly in this case, mask alignment is extremely difficult because the groove width is narrow.

[発明の目的] この発明の目的は、より狭い幅をもつ縦長の絶縁物分前
領域を容易に形成しうる技術を提供することにある。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a technique that can easily form a vertically elongated insulating material front region having a narrower width.

この発明の別の目的は、縦長の絶縁物分離領域に対し、
ウェルをセルファラインで形成しうる技術を提供するこ
とにある。
Another object of the present invention is to
The object of the present invention is to provide a technology that allows wells to be formed using Selfa Line.

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添イ4図面から明らかになるで
あろう。
The above and other objects and novel features of this invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying four drawings.

[発明の概要] この出願において開示される発明のうち代表的なものの
概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
[Summary of the Invention] A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、半導体基体の一面のうち、ウェルを形成すべ
き部分に切り立った側壁をもつ凹部を選択的に形成し、
CVD (Chemical Vapour Dep−
osit、1on)法と異方性エツチング、あるいは選
択酸化と異方性エツチングの各組合わせによって、側壁
部分に絶縁物分離領域を構成するための絶縁物を選択的
に形成し、その後凹部内に単結晶半導体を選択的に成長
させるようにしている。これにより、絶縁物分離領域の
幅は、CVD法あるいは選択酸化による膜厚で決定され
るため、ホトリソグラフィ技術によることなくたとえば
0.1〜0.5μm程度ときわめて狭く形成することが
できる。
That is, a concave portion with steep side walls is selectively formed in a portion of one surface of a semiconductor substrate where a well is to be formed;
CVD (Chemical Vapor Dep-
An insulator for forming an insulator isolation region is selectively formed on the side wall portion by a combination of the osit, 1on) method and anisotropic etching, or a combination of selective oxidation and anisotropic etching, and then an insulator is formed in the recess. Single crystal semiconductors are grown selectively. As a result, the width of the insulator isolation region is determined by the film thickness obtained by CVD or selective oxidation, so it can be formed extremely narrow, for example, on the order of 0.1 to 0.5 μm, without using photolithography.

さらに、前記凹部形成時にエツチングに対するマスクと
して用いるマスク層を、0η記単結晶半導体の領域内に
不純物を導入してウェルを形成する際に、不純物導入に
苅するマスクとしても用いることによって、ウェルの形
成をセルファライン化することができる。
Furthermore, the mask layer used as a mask for etching when forming the recesses can also be used as a mask for introducing impurities when forming wells by introducing impurities into the region of the single crystal semiconductor. Formation can be self-aligned.

[実施例1] 第1図〜第6図はこの発明をCMO8LSIに適用した
一実施例を示す工程図である。
[Example 1] Figures 1 to 6 are process diagrams showing an example in which the present invention is applied to a CMO8LSI.

(第1図を参照して) 第1導電型の半導体基体であるN型のシリコンウェハ1
の表面に、熱酸化あるいはCVD法によって二酸化シリ
コン(SiO2)膜2を形成した後、それをパターニン
グすることによりウェルを形成すべき部分以外を被うマ
スク層3を形成する。このマスク層3は次の工程でのシ
リコンのエツチングに対するマスク、およびそれより後
の工程での選択エピタキシャル成長およびイオン打込み
に対するマスクとして用いるものである。したがって、
シリコンのエツチング後においても残存し、その残存し
たものがイオン打込みに対するマスクとして機能しうる
よ゛う−、適切な膜厚に設定すべきである。
(Refer to Figure 1) N-type silicon wafer 1 which is a semiconductor substrate of the first conductivity type.
A silicon dioxide (SiO2) film 2 is formed on the surface by thermal oxidation or CVD, and then patterned to form a mask layer 3 covering areas other than the areas where wells are to be formed. This mask layer 3 is used as a mask for silicon etching in the next step, and as a mask for selective epitaxial growth and ion implantation in subsequent steps. therefore,
The film should be set to an appropriate thickness so that it remains even after silicon is etched and the remaining material can function as a mask for ion implantation.

(第2図を参照して) 次に、マスク層3をエツチングに対するマスクとして利
用して、異方性のエツチングたとえば反応性イオンエツ
チングによってシリコンウェハ1の表面に四部4を形成
する。異方性のエツチング処理であるため、四部4の側
壁4aは切り立ちほぼ垂直となる。この凹部4の部分に
は後で単結晶半導体を選択成長し、そこにP型のウェル
を形成するので、凹部4のエツチング深さは、ウェルの
深さと同程度あるいはそれ以上たとえば5μ■1程度と
する。この凹部4の深さは、分離領域の深さを規定する
ことになる。
(See FIG. 2) Then, using the mask layer 3 as a mask for etching, the quadrature 4 is formed on the surface of the silicon wafer 1 by anisotropic etching, for example reactive ion etching. Since the etching process is anisotropic, the side walls 4a of the four parts 4 are steep and almost vertical. Since a single crystal semiconductor will later be selectively grown in the recess 4 and a P-type well will be formed there, the etching depth of the recess 4 will be approximately the same as or more than the depth of the well, for example, approximately 5 μm. shall be. The depth of this recess 4 defines the depth of the separation region.

(第3図を参照して) 凹部4の形成後、シリコンウェハ1の表面全体にCVD
法によって5i02からなる絶縁物層5を形成する。絶
縁物層5は切り立った側壁4aをも完全に被うことを要
する。したがって、絶縁物層5の形成にはカバレッジの
良い条件、たとえば高温、低圧でのCVD法を用いるの
が良い。側壁4aの部分を被う絶縁物5が電気的な分離
領域を構成することになるので絶縁物(層)5の厚さは
たとえば0.1〜0.5μm程度となし、ピンホールフ
リーにするのが良い。
(Refer to FIG. 3) After forming the recess 4, the entire surface of the silicon wafer 1 is subjected to CVD.
An insulator layer 5 made of 5i02 is formed by a method. The insulating layer 5 is required to completely cover the steep sidewall 4a. Therefore, for forming the insulating layer 5, it is preferable to use a CVD method under conditions with good coverage, such as high temperature and low pressure. Since the insulating material 5 covering the side wall 4a constitutes an electrically isolated region, the thickness of the insulating material (layer) 5 is, for example, about 0.1 to 0.5 μm to make it pinhole-free. It's good.

(第4図を参照して) 次に、絶縁物5を堆積したシリコンウェハ1の表面を異
方性の反応性イオンエツチング処理によって、側壁4a
の部分にのみ選択的に絶縁物5を残す。反応性イオンエ
ツチングはきわめてエツチングの指向性が高いので、凹
部4の底およびマスク層3上の絶縁物5のみが除去され
るわけである。
(See FIG. 4) Next, the surface of the silicon wafer 1 on which the insulator 5 has been deposited is subjected to an anisotropic reactive ion etching process to etch the side walls 4a.
The insulator 5 is selectively left only in the area. Since reactive ion etching has extremely high etching directionality, only the bottom of the recess 4 and the insulator 5 on the mask layer 3 are removed.

(第5図を参照して) 反応性イオンエツチング処理を終えると、シリコンウェ
ハ1の表面は、凹部4の底4bのみシリコンが露出した
状態になる。そこで、選択エピタキシャル成長により、
四部4内にのみ単結晶半導体であるシリコン6を成長さ
せることができる。
(See FIG. 5) When the reactive ion etching process is completed, the surface of the silicon wafer 1 is in a state where only the bottom 4b of the recess 4 has silicon exposed. Therefore, by selective epitaxial growth,
Silicon 6, which is a single crystal semiconductor, can be grown only within the four parts 4.

反応ガスとしては、ジクロルシランと塩化水素と水素と
の混合ガスなどを用いる。この場合、同時に第2導電型
のP型不純物であるボロンをシリコン6中にドープする
ことによって1選択エピタキシャル成長を終えると同時
にP型のウェル7を形成することができる。P型のウェ
ル7の形成については、シリコン6の選択エピタキシャ
ル成長後に、イオン打込みおよびそれに続く熱拡散によ
って形成することもできる。どちらにおいても、マスク
層3がボロン導入に対するマスクとして機能するので、
別設マスクを要するものではない。なお、選択エピタキ
シャル成長させる単結晶シリコン6の厚さはその表面が
シリコンウェハ1の表面と一致するように設定する。
As the reaction gas, a mixed gas of dichlorosilane, hydrogen chloride, and hydrogen is used. In this case, by simultaneously doping boron, which is a P-type impurity of the second conductivity type, into the silicon 6, the P-type well 7 can be formed at the same time as the selective epitaxial growth is completed. The P-type well 7 can also be formed by selective epitaxial growth of silicon 6, followed by ion implantation and subsequent thermal diffusion. In either case, the mask layer 3 functions as a mask for boron introduction, so
It does not require a separate mask. Note that the thickness of the single crystal silicon 6 to be selectively epitaxially grown is set so that its surface coincides with the surface of the silicon wafer 1.

(第6図を参照して) そして、マスク層3をふっ酸系の液によるウェットエツ
チングによって除去した後、通常のCMOSプロセスに
よって、ゲート酸化膜8、ポリシリコン等からなるゲー
ト9およびP+型あるいはN+型のソース、ドレイン1
0.s、10d ; 11s、11dさらには図示しな
い絶縁保護膜およびアルミニウム配線を形成する。これ
によって、P型のウェル7の内部にNチャネルのMO3
FET12が、またウェル7の外部のN型の領域にはP
チャネルのMO3FET13がそれぞれ完成する。
(See FIG. 6) After removing the mask layer 3 by wet etching with a hydrofluoric acid solution, a gate oxide film 8, a gate 9 made of polysilicon, etc., and a P+ type or N+ type source, drain 1
0. s, 10d; 11s, 11d Furthermore, an insulating protective film and aluminum wiring (not shown) are formed. As a result, N-channel MO3 is placed inside the P-type well 7.
The FET 12 is also connected to the N-type region outside the well 7.
Each channel MO3FET 13 is completed.

ウェル7の周囲部分には、絶縁物5からなる幅0、i−
0,5μm、深さ5μm程度の縦長の分離領域14が存
在するので、寄生の縦型と横型バイポーラトランジスタ
に起因するラッチアップの防止上有利な構造である。
The peripheral part of the well 7 is made of an insulator 5 with a width of 0, i-
Since there is a vertically long isolation region 14 of about 0.5 μm and 5 μm deep, this structure is advantageous in preventing latch-up caused by parasitic vertical and lateral bipolar transistors.

[実施例2] 実施例1では1分離領域14をCV、D法による被膜5
によって形成したが、分離領域14をより緻密な熱酸化
による5i02によって形成することもできる。この場
合、前記マスク層3を耐酸化物質たとえば窒化シリコン
(Si3N4)によって形成し、凹部4を形成した後、
そのマスク層3を選択酸化に対するマスクとして前記側
壁4aを含む凹部4の内面に5i02酸化膜を形成して
から、その酸化膜を異方性エツチングするようにすれば
良い。その後の工程は、実施例1と同様である。
[Example 2] In Example 1, one separation region 14 was coated with the coating 5 by the CV and D method.
However, the isolation region 14 can also be formed by 5i02 using denser thermal oxidation. In this case, the mask layer 3 is formed of an oxidation-resistant material such as silicon nitride (Si3N4), and after the recess 4 is formed,
Using the mask layer 3 as a mask for selective oxidation, a 5i02 oxide film is formed on the inner surface of the recess 4 including the side wall 4a, and then the oxide film is anisotropically etched. The subsequent steps are the same as in Example 1.

なおこの場合、Si3N4からなるマスク層3を凹部4
の形成後においてもシリコンウェハ1上に残し、その後
に行なう異方性エツチングおよびイオン打込みに対する
マスクとして機能させることを要する。また、この実施
例2において、Si3N4膜3を直接シリコン基板1に
被着させて熱処理(酸化)を行なうと、ストレスのため
にシリコン基板1に結晶欠陥が発生しやすい。したがっ
て、Si3N4膜3とシリコン基板1との間にストレス
緩和のための薄い5i02膜を挿入することが望ましい
In this case, the mask layer 3 made of Si3N4 is placed in the recess 4.
It is necessary to leave it on the silicon wafer 1 even after the formation of the silicon wafer 1 and to function as a mask for the subsequent anisotropic etching and ion implantation. Furthermore, in this second embodiment, if the Si3N4 film 3 is directly deposited on the silicon substrate 1 and then subjected to heat treatment (oxidation), crystal defects are likely to occur in the silicon substrate 1 due to stress. Therefore, it is desirable to insert a thin 5i02 film between the Si3N4 film 3 and the silicon substrate 1 for stress relief.

[実施例3] 実施例1および実施例2においてはP型ウェルのみを形
成する、いわゆる片ウェル方式について述べたが、Nチ
ャネルMO8FET、PチャネルMO3FETの特性を
それぞれ独立に最適化したいという要求からPチャネル
MO8FET側にもNウェルを形成する、いわゆる両ウ
ェル方式が採られることがある。第7図〜第16図はこ
の両ウェル方式の実施例を示す工程図である。
[Example 3] In Example 1 and Example 2, a so-called single-well method was described in which only a P-type well was formed. A so-called double-well system may be adopted in which an N-well is also formed on the P-channel MO8FET side. FIG. 7 to FIG. 16 are process diagrams showing an embodiment of this double-well system.

(第7図を参照して) 第1導電型の半導体基体であるN型のシリコンウェハ1
の表面にリンイオン15をイオン打込み法により導入し
、N型の打込み層16を形成する。
(Refer to FIG. 7) N-type silicon wafer 1 which is a semiconductor substrate of the first conductivity type
Phosphorus ions 15 are introduced into the surface of the substrate by an ion implantation method to form an N-type implantation layer 16.

ここで、シリコンウェハ1の濃度はNウェルおよびPウ
ェルの濃度より低くしておくことが望ましく、実施例に
おいてはN−と表示した。
Here, it is desirable that the concentration of the silicon wafer 1 is lower than the concentration of the N well and the P well, and is indicated as N- in the examples.

(第8図を参照して) 次にシリコンウェハlの表面に熱酸化あるいはCVD法
によって5i02膜2を形成する。なお、第7図におけ
るリンのイオン打込みは5i02膜2を形成した後に行
なっても良い。次の第9図〜第12図に示す工程は実施
例′lの第1図〜第4図と同一であるため説明は省略す
る。なお、第1−0図におけるシリコンエツチングの際
、P型ウェルが形成されるべき領域のリン打込み層16
はエツチングにより除去される。
(See FIG. 8) Next, a 5i02 film 2 is formed on the surface of the silicon wafer 1 by thermal oxidation or CVD. Note that the phosphorus ion implantation in FIG. 7 may be performed after the 5i02 film 2 is formed. The following steps shown in FIGS. 9 to 12 are the same as those in FIGS. 1 to 4 of Example 'l, and therefore their explanation will be omitted. Note that during silicon etching in FIG. 1-0, the phosphorus implantation layer 16 in the region where the P-type well is to be formed is
is removed by etching.

(第13図を参照して) 第12図の工程が終了した段階ではシリコンウェハ1の
表面は凹部4の底4bのみシリコンが露出した状態にな
る。この状態で凹部4内に単結晶シリコン6を成長させ
る。この時のシリコン6の不純物のタイプおよび濃度は
シリコンウェハ1と同じで良い。
(Refer to FIG. 13) When the process shown in FIG. 12 is completed, the surface of the silicon wafer 1 is in a state where only the bottom 4b of the recess 4 is exposed. In this state, single crystal silicon 6 is grown in the recess 4. The type and concentration of impurities in the silicon 6 at this time may be the same as in the silicon wafer 1.

(第14図を参照して) 次に5iO7膜3をマスクとしてシリコン6゜すなわち
P型ウェルとなるべき領域にボロンイオン17をイオン
打込み法により導入し、P型の打込み層18を形成する
(Refer to FIG. 14) Next, using the 5iO7 film 3 as a mask, boron ions 17 are introduced into the silicon 6°, that is, the region to be a P-type well, by ion implantation to form a P-type implantation layer 18.

(第15図を参照して) 次に、1100−1200℃程度の高温でN型の打込み
層16およびP型の打込み層18を引き伸ばし拡散し、
それぞれN型ウェル19.P型つェル7を形成する。
(Refer to FIG. 15) Next, the N-type implantation layer 16 and the P-type implantation layer 18 are stretched and diffused at a high temperature of about 1100-1200°C.
N-type well 19. A P-type well 7 is formed.

(第16図を参照して) 次に実施例1と同様にNチャネルMO3FET12、P
チャネルM OS F E T13を形成する。
(Refer to FIG. 16) Next, as in the first embodiment, N-channel MO3FET12, P
A channel MOS FET13 is formed.

なお、上記実施例3においてはN型ウェルの引き伸ばし
拡散は第1.5図でP型ウェルの引き伸ばし拡散と同時
に行なっているが、これは別々に行なっても良い。その
場合、N型ウェルの引き伸ばし拡散は第10図でシリコ
ンエツチングを行ない凹部4を形成した後であれば、第
15図までの工程の間どの時点で行なっても良い。
Incidentally, in the third embodiment, the stretching diffusion of the N-type well is carried out simultaneously with the stretching diffusion of the P-type well as shown in FIG. 1.5, but these may be carried out separately. In that case, the stretching diffusion of the N-type well may be performed at any point during the process up to FIG. 15, as long as it is after silicon etching is performed to form the recess 4 in FIG. 10.

[効果] (1)ウェルの周囲部分に位置する。縦長の絶縁物分離
領域の幅を、CVD法あるいは熱酸化による膜厚で規定
できるので、ホトリソグラフィ技術の制約を受けること
なく、たとえば0.1〜0.5μm程度ときわめて狭く
形成することができる。
[Effects] (1) Located in the periphery of the well. Since the width of the vertically long insulator isolation region can be defined by the film thickness by CVD or thermal oxidation, it can be formed extremely narrow, for example, on the order of 0.1 to 0.5 μm, without being constrained by photolithography technology. .

したがって、分離領域の占有面積が縮小し、デバイスの
高集積化をより一層図ることができる。
Therefore, the area occupied by the isolation region is reduced, and the device can be further integrated.

(2)絶縁物分離領域の深さは、ウェルを形成すべき部
分のエツチング深さで決まるので、従来のトレンチ構造
に比べて、深い分離領域を比較的容易に形成することが
できる。
(2) Since the depth of the insulator isolation region is determined by the etching depth of the portion where the well is to be formed, a deep isolation region can be formed relatively easily compared to the conventional trench structure.

(3)ウェルを形成すべき部分のエツチングに対するマ
スク層を、選択成長による単結晶半導体内に不純物を導
入してウェルを形成する際に、不純物導入に対するマス
クとして用いることができ、それによってウェルの形成
をセルファライン化することができる。
(3) The mask layer for etching the part where a well is to be formed can be used as a mask for impurity introduction when forming a well by introducing impurities into a single crystal semiconductor by selective growth. Formation can be self-aligned.

以上この発明を実施例に基づき具体的に説明したが、こ
の発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうま
でもない。たとえば、絶縁物層5をC,VD法によって
形成する場合、側壁4aを含む凹部内面を熱酸化して2
0〜50 n m程度の薄い緻密な5i02膜を形成し
た後にCvr)法によって5iOz等の絶縁物J’f’
15を形成しても良い。こうすることにより、CVD法
による絶縁物層のみの場合に比較して絶縁耐圧を向上さ
せることができる。また、半導体基体1をP型とし。
Although this invention has been specifically described above based on Examples, it goes without saying that this invention is not limited to the above-mentioned Examples, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, when forming the insulating layer 5 by the C, VD method, the inner surface of the recess including the side wall 4a is thermally oxidized and
After forming a thin and dense 5i02 film of about 0 to 50 nm, an insulator J'f' such as 5iOz is formed by the Cvr) method.
15 may be formed. By doing so, the dielectric strength can be improved compared to the case where only the insulating layer is formed by the CVD method. Further, the semiconductor substrate 1 is of P type.

ウェル7をN型としても良い。さらに、半導体基体1.
としては、シリコンウェハのばか基板上にエピタキシャ
ル層を有するエピタキシャルウェハなどをも用いること
ができる。
Well 7 may be of N type. Furthermore, semiconductor substrate 1.
Alternatively, an epitaxial wafer having an epitaxial layer on a silicon wafer substrate can also be used.

さらにまた、実施例1〜3において、選択的なエピタキ
シャル成長によって形成されたウェルの不純物濃度分布
を任意の分布に制御できる。キャリア・ガスおよびシリ
コンを堆積するための主反応ガスに対する不純物ガスの
割合を連続的に変化させれば容易に制御できる。不純物
ガスとしてはジボランB2H6を用いれば良い。
Furthermore, in Examples 1 to 3, the impurity concentration distribution of the well formed by selective epitaxial growth can be controlled to an arbitrary distribution. This can be easily controlled by continuously changing the ratio of the impurity gas to the carrier gas and the main reaction gas for depositing silicon. Diborane B2H6 may be used as the impurity gas.

ウェルの不純物濃度分布は、第17図に示すようにする
のが良い。すなわち、ウェルの内部がその表面より不純
物濃度が高くなるようにする。これによって寄生トラン
ジスタによるラッチアップ(サイリスタ現象)を防止で
きる。この不純物濃度分布は、前述のように、容易に実
現し得る。ウェルの表面にウェルと反対導電型の不純物
を導入し。
The impurity concentration distribution in the well is preferably as shown in FIG. 17. That is, the impurity concentration in the inside of the well is higher than that on the surface. This can prevent latch-up (thyristor phenomenon) caused by parasitic transistors. This impurity concentration distribution can be easily achieved as described above. Impurities of the opposite conductivity type to the well are introduced onto the surface of the well.

表面のキャリア濃度を下げると移動度が下がってしまう
が、このような方法によらなくても良い。
Although lowering the surface carrier concentration lowers the mobility, such a method is not necessary.

M eVオーダーの高加速エネルギーのイオン打込みに
よる方法は困難であるが、この方法による必要もない。
Although a method using ion implantation with high acceleration energy on the order of M eV is difficult, this method is not necessary.

[利用分野] この発明は、CVD8を代表とした相補型の金属絶縁物
半導体装置、特に高集積かつ高性能のデバイスに適用し
て大きな効果を得ることができる。
[Field of Application] The present invention can be applied to complementary metal-insulator semiconductor devices such as CVD8, particularly highly integrated and high-performance devices, to obtain great effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図〜第6図はこの発明の一実施例を工程順に示す断
面図、 第7図〜第16図はこの発明の他の実施例を工程順に示
す断面図、 第17図は不純物濃度の分布を示す図である。 1・・・半導体基体(シリコンウェハ)、3・・・マス
ク層、4・・・凹部、4a・・・側壁、5・・・絶縁物
、6・・・単結晶半導体、7・・・P型ウェル、12・
・・NチャネルM OS F E T、13・・・Pチ
ャネルMOS F E T、14・・・絶縁物分離領域
、15・・・リンイオン、16・・・リン打込み層、1
7・・・ボロンイオン、18・・・ボロン打込み層、1
9・・・N型ウェル。 第 1 図 第 2 図 第 3 図 第 5 図 / 第 6 図 第 7 図 + + + + + + 「”
Figures 1 to 6 are cross-sectional views showing one embodiment of the present invention in order of process, Figures 7 to 16 are cross-sectional views showing other embodiments of this invention in order of process, and Figure 17 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention in order of process. It is a figure showing distribution. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semiconductor base (silicon wafer), 3... Mask layer, 4... Recessed part, 4a... Side wall, 5... Insulator, 6... Single crystal semiconductor, 7... P Type well, 12.
... N channel MOSFET, 13... P channel MOSFET, 14... Insulator isolation region, 15... Phosphorus ion, 16... Phosphorus implantation layer, 1
7...Boron ion, 18...Boron implantation layer, 1
9...N type well. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 5/ Figure 6 Figure 7 + + + + + + “”

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ■、第1導電型の半導体基体の一面に、反対導電型の第
2導電型のウェルがあり、このウェルの内外に第1導電
型の金属絶縁物半導体素子および第2導電型の金属絶縁
物半導体素子をそJしぞ九有し、かつ、ウェルの周囲部
分にウェルの深さと同程度あるいはそれよりも深い縦長
の絶縁物分離領域が存在する相補型金属絶縁物半導体装
置を製造するに際し1次の各工程を少なくとも含むこと
を特徴とする相補型金属絶縁物半導体装置の製法。 (A)第1導電型の半導体基体の一面のうち前記ウェル
を形成ずべき部分以外を被うマスク層を形成し、そのマ
スク層をエツチングに対するマスクとして前記ウェルを
形成すべき部分に切り立った(+1!l壁をもつ四部を
形成する工程。 (B)この四部の側壁に前記絶縁物分離領域を構成する
ための絶縁物を選択的に形成する工程。 (C)(B)工程後、凹部内に単結晶半導体を選択的に
成長させる工程。 (1)) (C)工程と同時あるいは(C)工程後、前
記単結晶半導体の領域内に不純物を導入してウェルを形
成する工程。 2、前記(B)工程において絶縁物を選択的に形成する
手段として、(A)工程後、前記半導体基体の一面全体
に#!!縁物を堆積した後、堆積した#!!織物層を異
方性エツチングする手法を用いる、特許請求の範囲第1
項記載の相補型金属絶縁物半導体装置の製法。 3、前記(A)工程のマスク層を耐酸化物質によって形
成し、前記(B)工程において絶縁物を選択的に形成す
る手段として、(A)工程後、前記マスク層を選択酸化
に対するマスクとして前記側壁を含む凹部の内面に酸化
膜を形成した後、その酸化膜を異方性エツチングするこ
とによって、絶縁物としての酸化膜を前記側壁部分にの
み残す手法を用いる、特許請求の範囲第1項記載の相補
型金属絶縁物半導体装置の製法。 4、前記マスク層を(D)工程における不純物の導入に
対するマスクとして用いる、特許請求の範囲第1項記載
の相補型金属絶縁物半導体装置の製法。 5、前記(A)工程の前に第1導電型の半導体基体の表
面近傍に第1導電型と同一の導電型を持つ不純物を導入
する工程と、この不純物を前記(A)工程終了後から前
記(D)工程終了までの間の任意の時点において引き伸
ばし拡散し、第1導電型のウェルを形成する工程とを含
む特許請求の範囲第1項記載の相補型金属絶縁物半導体
装置の製法。
[Claims] (1) A well of a second conductivity type, which is an opposite conductivity type, is provided on one surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a metal-insulator semiconductor element of a first conductivity type and a second conductivity type are disposed inside and outside the well. A complementary metal-insulator semiconductor having nine conductive-type metal-insulator semiconductor elements and having a vertically long insulator isolation region around the well that is as deep as or deeper than the well. 1. A method for manufacturing a complementary metal-insulator semiconductor device, the method comprising at least each primary step in manufacturing the device. (A) A mask layer is formed to cover the area other than the area where the well is to be formed on one surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type, and the mask layer is used as a mask for etching to form a cut in the area where the well is to be formed. A process of forming four parts having +1!l walls. (B) A process of selectively forming an insulator for forming the insulator isolation region on the side walls of these four parts. (C) After the (B) process, a recess is formed. (1)) A step of introducing impurities into a region of the single crystal semiconductor to form a well at the same time as step (C) or after step (C). 2. As a means for selectively forming an insulator in the step (B), after the step (A), #! is applied to the entire surface of the semiconductor substrate. ! After depositing the edges, # deposited! ! Claim 1 using a method of anisotropically etching the textile layer
A method for manufacturing a complementary metal-insulator semiconductor device as described in 1. 3. The mask layer in the step (A) is formed of an oxidation-resistant material, and as a means for selectively forming an insulator in the step (B), after the step (A), the mask layer is used as a mask for selective oxidation. Claim 1 uses a method in which an oxide film is formed on the inner surface of the recess including the side wall, and then the oxide film is anisotropically etched to leave the oxide film as an insulator only on the side wall portion. A method for manufacturing a complementary metal-insulator semiconductor device as described in 1. 4. The method for manufacturing a complementary metal-insulator semiconductor device according to claim 1, wherein the mask layer is used as a mask for introducing impurities in the step (D). 5. A step of introducing an impurity having the same conductivity type as the first conductivity type into the vicinity of the surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type before the step (A), and a step of introducing this impurity after the end of the step (A). 2. The method for manufacturing a complementary metal-insulator semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of stretching and diffusing at any point before the end of the step (D) to form a well of the first conductivity type.
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