JPS60244043A - 相補型半導体装置の製造方法 - Google Patents

相補型半導体装置の製造方法

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JPS60244043A
JPS60244043A JP59099236A JP9923684A JPS60244043A JP S60244043 A JPS60244043 A JP S60244043A JP 59099236 A JP59099236 A JP 59099236A JP 9923684 A JP9923684 A JP 9923684A JP S60244043 A JPS60244043 A JP S60244043A
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film
substrate
groove
forming
element isolation
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Yoshihide Nagakubo
長久保 吉秀
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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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〕 本発明は相補型半導体装置の製造方法に関し、特に相補
型半導体装置の素子分離に使用されるものである。
〔発明の技術的背蜆とその問題点〕
従来、半導体装置の素子分離法としては窒化シリコン膜
を耐酸化性マスクとして利用J−る選択酸化法(LOC
O8法)が最も一般的に使用されている。しかし、この
方法はバーズビーク、ホワイトリボンの発生等の欠点を
有することから将来の高集積半導体装置の素子分離には
不適当である。
特に、CMO8半導体装置においては、素子分備酸化膜
の幅を大きくしなければラツヂアツプを防止する効果が
ほとんどないため、高集積化を妨げる原因となっている
そこで、第1図に示されるような埋込み型の素子分離技
術(1−レンチアイソレーション)が注目されている。
第1図において、例えばP型シリコン基板1の主面には
溝が形成され、この溝の内部には素子分離材2が埋設さ
れている。この素子分離材2によりP型ウェル領域3と
ウェル領域3以外の基板1とが分離されている。ウェル
領域3以外の基板1上にはゲート酸化膜4を介してゲー
ト電極5が形成され、ゲート電極5の両側方の基板1表
面にはP+型ソース、ドレイン領域6.7が形成されて
PチャネルMOSトランジスタが構成されている。一方
、つ■ル領1* 3上にはグー1へ酸化膜4を介してグ
ー1〜電極5が形成され、グー1〜電極5の両側方の基
板1表面にはN++ソース、ドレイン領tiili8.
9が形成されてNチVネルM OSトランジスタが構成
されている。
上述した埋込み型素子分離技術では阜根1の主面が平坦
化され、微細な配線の断線を防止できるうえにCIvl
 OSにおけるラッヂアップも有効に防止できるという
利点がある。
しかし、従来の埋め込み型素子分離技術では溝の内部の
素子分離材を介して互いに対向する基板の側壁の一方に
のみ反転防止用の拡散層を形成することができないので
、素子分離材に接lノてPN接合を形成すると、接合リ
ーク電流が大きくなるという欠点がある。特に、N+型
抵拡散層例えば第2図に示す如くN++ソース、ドレイ
ン領域8.9を形成した場合には素子分離材2に治った
接合リーク電流が顕著となる。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、埋込み
型素子分離技術を用いた場合の接合リーク電流を低減し
得る相補型半導体装置を簡便に製造し得る方法を提供し
ようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明の相補型半導体装置の製造方法は、第1導電型の
半導体基板のウェル領域予定部上以外に第1の被膜(例
えばCVD酸化膜)を形成する工程と、該第1の被膜を
マスクとして第2導電型の不純物をイオン注入する工程
と、全面に第2の被膜(例えば窒化シリコン膜)を形成
する工程と、ウェル領域予定部上の第2の被膜上に高分
子膜(例えばホトレジスト)を形成する工程と、該高分
子膜をマスクとして前記第2の被膜の一部をエツチング
する工程と、熱処理により前記高分子膜の端部の形状を
変形させる工程と、異方性エツチングにより基板をエツ
チングし、基板の側壁の一方が基板主面に対して垂直面
、他方が基板主面にて第2導電型のウェル領域を形成す
る工程と、第5− 1の被膜及び第2の被膜をマスクとして不純物をイオン
注入することにより反転防止層を形成する工程と、第1
及び第2の被膜を除去した後、前記溝の内部に素子分離
材を埋設する工程と、該素子分離材以外の素子領域にM
 OS l−ランジスタ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。
このような方法によれば、従来の方法に写真蝕刻工程を
追加することなくウェル領域、素子分離用の溝及び反転
防止層をセルファラインで形成することができるので、
極めて簡便な工程で接合リーク電流を防止し得る相補型
半導体装置を製造することができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第3図(a)〜(h)を参照し
て説明する。
まず、N型シリコン基板21表面に膜厚500人の熱酸
化膜22を形成する。次に、全面に膜厚1uInのCV
D′M化膜(第1の被膜)23を堆積した後、ウェル領
域予定部上の部分を選択的にエツ−6= チングする。つづいて、CVD1化膜#捜コウ23をマ
スクとしてPウェル形成のためのボロンを加速エネルギ
ー100kev、ドーズ間 3×1Q12.、’lの条
件でイオン注入してボロンドープ層24を形成する。つ
づいて、全面に膜厚0゜6μmの窒化シリコン膜(第2
の被膜)25をjw積し、更にスピンロー1〜により全
面にホl用ノジスト(高分子膜)26を塗布する (第
3図(a)図示)。つづいて、プラズマエツチングにょ
リボ1へレジスト26を全面エッチバックすることにに
リウェル領域予定部上の窒化シリコン膜24上にホトレ
ジスト26を残存させる(同図(b)図示)。
次いで、CVD酸化I!*23及びホトレジスト−26
をマスクとしてプラズマエツチングにより窒化シリコン
膜25をエツチングする。この際、プラズマエツチング
は等方性エツチングであるため、ホ1へレジスト26下
の窒化シリコン膜25もサイドエツチング(アンダーカ
ット)され、基板21上の熱酸化膜22の一部が露出す
る(同図(C)図示)。つづいて、150〜160”C
F熱処理(ベーキング)を行ない、窒化シリコン膜25
の端部から延出しているホトレジスト 基板21主面に沿って先端へ向かうに従い膜厚が減少す
るように変形させる(同図((1)図示)。
次いで、異方性エツチングにより露出した熱酸化膜22
及び基板21をエツチングし・、深さ4。
5 pmの溝27を形成する。この際、基板21のエツ
チングの進行とともにホトレジスト チング選択比の関係から徐々にエツチングされるので、
ウェル領域以外の素子領域側では基板21の側壁の一方
(ウェル領域以外の素子領域側)は基板21主面に対し
て垂直面どなり、他方(つTル領域側)はホトレジスト
26の端部の膜厚に応じて徐々にエツチングされ始め、
基板21に対して鈍角をなす傾斜面となる。また、ホト
レジスi・26が完全にエツチングされても窒化シリコ
ン膜25がエツチングのマスクとなるので、ウェル領域
予定部の基板21はエツチングされない。つづいて、1
200’Cで熱処理を行ない、ボロントープ層24のボ
ロンを拡散させてP型ウェル領域28を形成する(同図
(e)図示)。つづいて、CVDΩ良化III 2 3
と窒化シリコン膜25をマスクとしてボロン(I I 
B+)を3 X 1 0” onJ2のドーズ間でイオ
ン注入して溝27内の14111721の底面及び傾斜
面にボロンドープ層29を形成する(同図(f)図示)
。つづいて、富化シリコン膜25、CVD酸化膜23及
び熱酸化膜22を除去した後、全面に素子分離材となる
CVD酸化膜をj「積し、更に全面エッチバックするこ
とにより溝27内にCVDIa化膜30を埋設する。つ
づいて、熱処理にJ:リボロンドープ層29を活性化さ
せ、P−型反転防止層31を形成する(同図(CI)図
示)。
次いで、ウェル領域28以外の基板21上及びウェル領
域28上にゲート酸化膜32、32を介してグー1へ電
極33、33を形成する。つづいて、グー1〜電極33
をマスクとしてウェル領域28に選択的にヒ素をイオン
注入することによりN+型ソース、ドレイン領域34.
35を形成する。つづいて、グー1〜電極33をマスク
としてウェル領9− 1或28以外の基#i21に選択的にボロンをイオン注
入することによりP+型ソース、ドレインFijt I
lt36、37を形成する。つづいて、全面に層間絶縁
膜38を堆積した後、コンタク1〜ホールを開孔し、更
に全面に配線金属を蒸着した後、パターニングして配線
39、・・・を形成し、CMOSを製造する(同図(h
)図示)。
第3図(h)図示のCMOSは、溝の内部に埋設された
素子分離材であるCVD酸化膜30を介して互いに対向
する基板21の側壁の一方(NチャネルMoSトランジ
スタ側)の傾斜面、すなわちN+型ソース、ドレイン領
域34.35とP型ウェル領域28との接合点が形成さ
れる面にP−型反転防止層31が形成されているので、
両者の間の接合リーク電流を低減することができ、素子
特性を向上することができる。
しかして上記方法によれば、第3図(a)の工程で第1
の被膜であるCVDI化膜23を形成した後は、同工程
におけるウェル形成のためのイオン注入、同図(C)の
工程における素子分離幅に=10− 対応する開口部の形成、同図(e)の工程における溝2
7の形成、同図(f)の工程における反転防止用のイオ
ン注入等選択的に行なうべき工程を全てセルファライン
で行なうことができるため、従来の方法に写真蝕刻法を
追加することなく上述したような接合リーク電流を低減
した素子特性の良好なCM OSを製造することかでき
る。
なお、上記実施例では溝の内部にCVD酸化膜を埋設し
たが、これに限らず例えば溝の内部表面に熱酸化膜を形
成1ノだ後、多結晶シリコンを埋設してもよい。
(発明の効果) 以上詳述した如く本発明によれば、埋込み型素子分離技
術を用いた場合に接合リーク電流を有効に防止し1qる
相補型半導体装置を容易に製造し得る方法を提供できる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の埋込み型素子分離技術を用いて製造され
た0MO3の断面図、第2図は同c hi 。 Sの欠点を示す説明図、第3図(a)〜(h)は本発明
の実施例におけるC tvl 0 Sの製造方法を示す
断面図である。 21・・・N型シリコン基板、22・・・熱酸化膜、2
3・・・CVD酸化膜、24・・・ボロントープ層、2
5・・・窒化シリコン膜、26・・・ホトレジスh、2
7・・・溝、28・・・P型ウェル領域、29・・・ボ
ロントープ層、30・・・CVD酸化膜、31・・・P
−型反転防止層、32・・・ゲート酸化膜、33・・・
ゲート電極、34.35・・・N+型ソース、ドレイン
領域、36.37・・・P+ソース、トレイン領域、3
8・・・層間絶縁膜、39・・・配線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板のウェル領域予定部上以
    外に第1の被膜を形成する■稈と、該第1の被膜をマス
    クとして第2導電型の不純物をイオン注入する工程と、
    全面に第2の被膜を形成する工程と、ウェル領域予定部
    上の第2の被膜上に高分子膜を形成する工程と、該高分
    子膜をマスクとして前記第2の被膜の一部をエツチング
    する工程と、熱処理により前記高分子膜の端部の形状を
    変形させる工程と、異方性エツチングにより基板をエツ
    チングし、基板の側壁の一方が基板主面に対して垂直面
    、他方が基板主面に対して鈍角をなすエル領域を形成す
    る工程と、第1の被膜及び第2の被膜をマスクとして不
    純物をイオン注入することにより反転防止層を形成する
    工程と、第1及び第2の?(!2膜を除去した後、前記
    潜の内部に素子分離材を埋設する工程と、該素子分日月
    以外の素子領域にM OS l−ランジスタを形成する
    工程とを貝陥したことを特徴とする相?1i型半導体装
    置の製造方法。
  2. (2) 全面にスピンコー1〜ににり形成した高分子膜
    を全面エッチバックすることによりウェル領域予定部−
    Lの第2の被膜上に高分子膜を形成する特許請求の範囲
    第1項記載の相補型半導体装置の製造方法。 (31120°C以上の熱処理により高分子膜の端部の
    形状を変形させる特許請求の範囲第1項紀(kの相補型
    半導体装lの製造方法。
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