JPS6038861A - 相補型の半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

相補型の半導体集積回路装置の製造方法

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JPS6038861A
JPS6038861A JP58146332A JP14633283A JPS6038861A JP S6038861 A JPS6038861 A JP S6038861A JP 58146332 A JP58146332 A JP 58146332A JP 14633283 A JP14633283 A JP 14633283A JP S6038861 A JPS6038861 A JP S6038861A
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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】 [技術分野] この発明は、同一の半導体基板上に、異なる導電型の絶
縁ゲー1へ電界効果トランジスタ[以下、M I S 
F E ’L: (Metal In5ulaしor 
Sem1conducしorFieLcl 1Effe
ct Transistor)という]が形成されて回
路を構成する相補型の半導体装積回路装置に関し、特に
高集積化を図る上で有効な技術に関するものである。
[背景技術] この種の相補型の半導体装積回路装置においては、たと
えば4μm程度の深さの深いウェルがあるので、そのウ
ェルの周囲部分に寄生チャネル防止のための対策を施す
ことが必要である。
この対策としては、ウェルの周囲部分にたとえば10μ
rn程度の充分な(寄生チャネルを防止するのに充分な
)寸法的余裕をもたせることが効果的である。
ところが、高集積化が進んだ伍、そのような11法的な
余裕がより高い集積度を4くめる−1.での障害になる
ようになってきた。
また、基板と異なる導電型のウェルに形成する場合、イ
オン打込みと長時間の引伸ばし拡散との組合わせが利用
さILるが、引伸ばし拡散によって不純物イオンが基板
の表面上横方向にも等方的に拡散されてしまう。この横
方向の拡散は、ウェルの大きさにばらつきを生じる原因
になるなどのいくつかの不都合を生じるもので、避けな
ければならない。
[発明の目的] この発明の目的は、相補型の半導体集積回路装置におい
て、ウェルのアイソレーションをできるだけ小さい占有
面積をもって形成しうるにうにすることにある。
この発明の他の目的は、ウェルの位置および大きさを適
切に規制しうるようにすることにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は
、この明細書の記述および添(=J図面から明らかにな
るであろう。
[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。
すなわち、ウェルのアイソレーションを溝掘り分離構造
にするとともに、その他の素子間分離領域を今までどお
りの厚い酸化膜によって構成する。
溝掘り分部構造は、半導体基板の一面に溝を形成し、そ
の溝を多結晶シリコンあるいは二酸化シリコンなどの絶
atJ料からなる埋込み材料によって埋めた構造である
。溝については、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サイドエッチをほとんど生じる
ことなく形成することができる。したがって、その溝を
ウェルの深さ以上にすることは容易であり、前記ウェル
周囲部分の寸法的余裕を深さ方向つまり縦にとることが
できる。
しかも一方、ウェルのアイソレーション以外の、その他
の素子間分離領域には、かなり広い部分も含まれ、その
ような広い部分を)?−?掘り分離もνf造とするには
困難(たとえば表面に大きなくぼみが生じることが避け
がたい)が伴なうが、選択酸化技術による厚い酸化膜で
(、構成することによって、そのような困難を避けるこ
とができる。
[実施例] 第1図はこの発明をCM OS (Complemcn
L、aryMO8)に適用した一実施例を示ずI’7i
 1rii +21である。
N型のシリコン半導体基板I−の一面に(15、互いに
異なる導電型のP型のウェル2とN型のウェル3とを有
している。そして、lj型のつ上ル2にはNチャネルの
M OS F E 71’ 4が、またIVJl、(l
jのウェル3にはPチャネルのM OS F’ E T
!5がそれぞれ形成されている。各M OS F lぺ
T4,5は、N+型あるいはP+型のソース4S、5S
および1−レイン4D、5D、ならびに多才−、晶シリ
コンからなるゲート電極4G、SGとによって構成され
ておリ、それらの各素子はパシベーション用絶B膜6上
のアルミニウム配線7によって互いに結線されて所定の
回路が植成されている。なお、基板1と同じ導電型のウ
ェル3は、PチャネルM OS FET5のしきい値を
適正に制御するためのものであり、裁板1の比抵抗が制
御されているような場合には省n+!iLうるものであ
る。
ここで、P型ウェル2の周囲、換言すれば、P型ウェル
2とN型ウェル3との境界部分には、溝掘り分難構造の
ウェル分離領域8が形成されている。このウェル分離領
域8は、その幅がたとえば2μm程度と全体的にほぼ一
定に設定された深い17+79と、その溝9内を埋める
埋込み材料10とからなる。深い溝9の側面91は基板
1の表面に対してほぼ垂直であり、溝9の底面92はウ
ェル2゜3の底部よりも深い位置にある。
また、各MO3FlΣT4,5のフィールド部分には、
基板1の表面自体の選択酸化による厚い酸fヒWAll
が形成されている。この厚い酸化膜11は、その」二に
形成されるアルミニウム配線7の浮遊容量を低減するに
足る17%さをもたせることが少なくとも必要で1.た
とえば数百II Illから数μmの範囲に選択される
次に、第12図に示すCMO8を周るのにりT適な製造
方法について説明する。
まず、N型シリコン基扱1.の表面に、熱酸化により二
酸化シリコン薄膜1−2を形成した後、ホトレジスト1
3を用いたホトエツチングによって、二酸化シリコン薄
膜12およびノ、(板りのシリコンを除去して溝9を形
成する(第2W1)。!!& 01′一ついて、たとえ
ば幅を2μm、深さを4μIrI程度とする。この場合
、溝9の形成を反応性イメンエノチングを用いて行なう
のが良い。
ついで、エツチングによるシリコン露出面の欠陥をなく
すため、溝9の内面にjj゛4.酸化によって薄い二酸
化シリコン膜14を形成する。そして、低圧CVD法に
よって多結晶シリコンからなる埋込み材料10をシリコ
ン基板1の表面全体に堆積する(第3図)。この堆積量
は、少なくともii4. ’3の深さを越えるだけは必
要である。しかし−!M’ r−1の幅を2μm程度と
狭くしており、しかも、CVD法では溝の側面からも埋
込み材料が積もって行くので、埋込み材料10は比較的
容易に溝9を埋めて行く。
次に、堆積した埋込み材料10を酸化して少なくとも溝
9中のものを二酸化シリコンにしてから、基板1」二の
余分なものをエッチバックし、基板1の表面を平坦化す
る。この段階で基板1の表面を再び酸化することによっ
て、各ウェル2,3を形成すべき基板1の表面部分に数
+Tl m程度の薄い二酸化シリコン膜15を形成する
。そして、各ウェル2,3を形成すべき部分をそれぞれ
ホトレジスト(図示せず)で被い、各ウェル2,3形成
のためのイオン打込みを順次行なう(第4図)。この場
合、一方のウェルについては他方のウェル形成のための
ボ1〜マスクの反転マスクを用いることができる。
これらウェル形成のためのイオン打込み後、基板1.を
たとえば1200℃、窒素雰囲気中で熱処理することに
より、打ち込んだ不純物を引伸ばし拡散して深さ3〜4
μI11程度の1】型ウェル2およびN型ウェル3を同
時に形成する(第5図)。この場合、不純物は深さ方向
のみならず横方向にも等方的に引き伸ばされるが、各ウ
ェル2,3を形成ずべき部分の境界部分に既にウェル分
離領域8が形成されているので、その領域8が横方向拡
散に対するストッパとして機能する。したがって、各ウ
ェル2.3は引伸ばし拡散の条件のいかんにかかわらず
、領域8にあたりそAしを1:(に境界とすることにな
る。
次に、図示しないシリコン基板(+−ライI−膜を用い
た選択酸化技術によって、素子を形成しない領域の表面
部分に厚い酸化膜11に形成する(第6図)。この選択
酸化に際して、厚い酸化膜J1を形成すべき部分に、チ
ャネルストッパをイオン打込みすることができるのはも
ちろんである。
その後、周知のシリコン基板1〜M OS I” ET
のプロセスにしたがって、前記第[図に示ずようなCM
O3構造を完成する。
[効果] (1)ウェル層のアイソレーションを溝掘り分前構造と
しているので、CMO3のウェル周辺のレイアラ1〜パ
ターンの縮小が可能であり、デバイスのより一層の高集
積化を図ることができる。これは、ウェル周囲の寄生チ
ャネルの寸法を裁板の縦方向しことっていることから横
方向の寸法を小さくできるからである。
(2)素子間の他のフィールド部分をも溝掘り分子il
l構造とした場合には1幅の広い領域の形成が困難であ
るが、ここでは他のフィールド部分を基板の表面酸化に
よる厚い酸化膜で形成しているので、上のようなIjζ
掘り分離構造がもつ難点を回避することができる。
(3)溝掘り分ml!構造のウェル分離領域をまず形成
し、その後、その領域を引伸ばし拡散に対するストッパ
としてウェル層を形成するという製造方法にあっては、
ウェル層の大きさおよび位置を適切に規制することがで
きる。
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せるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲でf!n々変更可能であることはい
うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すCMO3の断面図、 第2図〜第6は第1−図に示すC〜? OSの製造方法
を示す工程図である。 1・・・半導体基板、2・・・裁板と)′へなるJ停電
型のウェル(P型ウェル)、3・・・基板と同じ導電ハ
′1のウェル(N型ウェル)、4・・・NチャネルMO
3FET、5・・・PチャネルM OS FE T、4
S。 5S・・・ソース、4D、5D・・・ドレイン、/1(
’;。 5G・・・ゲート電極、6・・・バシヘーシ三ン用絶縁
膜、7・・・アルミニウム配線、8・・・ウェル分離領
域、9・・・溝、91−・・・溝の側面、92・・・!
Mlの底面、10・・・埋込み材料、]1・・厚い酸化
膜512・・・二酸化シリコン薄11A、13・・・ホ
I〜レジノ、1〜.14.15・・・二酸化シリコン膜
、L6・・・ファイナルパッシベーション吸。 代理人 弁理士 高 橋 明 夫 第 1 図 ゾ 第 3 図 第 4 図 第5図 第60

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1導電型の半導体基板の一面に、反対導電型の第
    2導電型のウェルがあり、このウェルの内部に第1導電
    型の絶縁ゲート電界効果トランジスタ、ウェルの外部に
    第2導電型の絶縁ゲート電界効果トランジスタかそれぞ
    れ存在して回路を構成する相補型の半導体集積回路装置
    において、前記基板と異なる導電型のウェルの周囲に、
    その溝がほぼ一定に設定された深い溝を有し、かつその
    溝内に埋込み材料が充填されており、しかも前記各絶縁
    グー1〜電界効果トランジスタ間のフィールド部分に、
    前記基板表面の酸化による厚い酸化膜が存在することを
    特徴とする相補型の半導体集積回路装置。 2.0η記基板と異なる導電型のウェルの側面は。 前記溝の部分に当たっている特許請求の範囲第1項に記
    載のネ11補型の半導体集積回路装置。 3、前記溝の深さは、前記ウェルの深さ以」二である特
    許請求の範囲第1−項あるいは第2項に記載の相補型の
    半導体集積回路装置。 4、前記溝の幅は、R1の深さよりも小さい4、〒ii
    ′l請求の範囲第1項〜第3項のいず]Lかに記載の相
    補型の半導体集積回路装置。 5、次の各工程からなる、相補型の゛1〜淳体M′、積
    回路装置の製造方法。 (A)第1導電型の半導体J、l−板の−・面一に、反
    刺導電型の第2導電型のウェルを形成ずへき領域の周囲
    部分に、幅がほぼ一定の深い!:11:を形成し、つい
    でその深い溝内に埋込み材料を充填する上程。 (B)(A)工程後、前記ウェルを形成する工程。 (C)前記半導体基板の一面上、17: jG(体A・
    ?子を形成しない領域の表面部分に、選択酸化技術によ
    って厚い酸化膜を形成する工程。 (D)前記ウェルの内部に第1導電型の絶縁ゲート電界
    効果トランジスタ、ウェルの外部に第2導電型の絶縁ゲ
    ート電界効果1−ランジスタをそれぞれ形成する工程。 6、前記ウェルの形成をイオン打込みと引伸ばし拡散に
    より行ない、ウェルの引伸ばし拡散時、前記溝の部分を
    拡散に対するストッパとして用いる特許請求の範囲第5
    項に記載の相補型の半導体集積回路装置の製造方法。
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