JPS61133623A - Injection into separation channel side wall - Google Patents

Injection into separation channel side wall

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JPS61133623A
JPS61133623A JP60267577A JP26757785A JPS61133623A JP S61133623 A JPS61133623 A JP S61133623A JP 60267577 A JP60267577 A JP 60267577A JP 26757785 A JP26757785 A JP 26757785A JP S61133623 A JPS61133623 A JP S61133623A
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JP
Japan
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substrate
layer
window
trench
method described
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JP60267577A
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Japanese (ja)
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キエ ホワン オー
デイヴイツド スタンレイ ヤニー
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AT&T Corp
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American Telephone and Telegraph Co Inc
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • 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
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    • H01L21/76224Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は分離溝のft1fl 壁に対する注入法、より
具体的には一連のイオン注入及びその抜溝側壁中に十分
なドーパント濃度を実現するため、それを通して溝が形
成される窓を狭くする工程を用いる溝側壁への注入法に
係・る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention describes an implantation method for the ft1fl walls of an isolation trench, and more specifically, a series of ion implantations and implantations through which the trench is formed in order to achieve a sufficient dopant concentration in the sidewalls of the trench. The present invention relates to a trench sidewall injection method that uses a window narrowing process.

(2)従来技術の説明 大規模集積回路の設計が進むとともに、基板の広い面積
を必要としない同じ基板上に配置された各種要素間の分
離を形成する方法が必要になった。溝分離は好ましい分
離方法として発展し、その場合誘電体で満された狭い溝
を、要素間に置くことができ、近接した要素間の優れた
分離ができる。しかし、この問題に伴う問題は、清浄な
界面を保つために、酸化が必要な場合、短い酸化プロセ
ス中、溝に沿って基板からドーパントが偏析することに
関連する。たとえば、二酸化シリコンで満された分離溝
を含むホウ素ドープp形基板では、ホウ素はシリコン基
板から二酸化シリコン中に移動する。更に、正の固定電
荷のため、二酸化シリコンで満ちた溝の縁にあるシリコ
ン基板の部分に沿って、反転が起る可能性がある。従っ
て、二つの近接したn影領域を分離するため溝が用いら
れる場合、領域間にn形反転層が存在すると、導電路と
して働き、二つの領域間の分離が劣化する。
(2) Description of the Prior Art As the design of large scale integrated circuits progresses, a need arises for methods of creating isolation between various elements located on the same substrate that do not require large areas of the substrate. Trench isolation has evolved as a preferred isolation method in which narrow trenches filled with dielectric can be placed between elements, providing excellent isolation between adjacent elements. However, a problem with this problem is related to the segregation of dopants from the substrate along the trenches during the short oxidation process, when oxidation is required to maintain a clean interface. For example, in a boron-doped p-type substrate that includes isolation trenches filled with silicon dioxide, boron migrates from the silicon substrate into the silicon dioxide. Furthermore, due to the positive fixed charge, inversion may occur along the portion of the silicon substrate at the edge of the silicon dioxide-filled trench. Therefore, when a trench is used to separate two adjacent n-shaded regions, the presence of an n-type inversion layer between the regions acts as a conductive path and degrades the separation between the two regions.

この問題を克服する一つの方法は、分離すべき要素を、
溝1i111壁周辺の導電路を分断するのに十分な量だ
け離すことである。しかし、単一基板上で多数の要素を
分離する必要のある時は、この方法に必要なシリコン面
積の量は、きわめて高価になる。別の方法においては、
分離すべき二つの領域間の導電路を分断するため、溝の
底にNチャネルストップ〃を置くことである。1980
年7月8日にC,T。
One way to overcome this problem is to separate the elements to be
The distance is sufficient to separate the conductive path around the wall of the groove 1i111. However, when a large number of elements need to be separated on a single substrate, the amount of silicon area required for this method becomes prohibitive. In another method,
An N-channel stop is placed at the bottom of the trench to break the conductive path between the two regions to be separated. 1980
C,T on July 8th.

Horng  (シー・ティー・ホーング)に承認され
た米国特許第4,211,582号に述べられているよ
うに、基板との界面に沿った溝の底に、反転層が形成さ
れるのを防止するため、溝の底にp+注入を行う。具体
的には、p−形ドーパントを存在させることにより、シ
リコン基板中のホウ素濃度は、その後の酸化中ホウ素が
偏析した後ですら、界面の反転を防止するのに十分であ
ろう。従って、溝の底にn形反転層が形成される可能性
は、著しく小さくなる。
Preventing the formation of an inversion layer at the bottom of the groove along the interface with the substrate, as described in U.S. Pat. No. 4,211,582 issued to C.T. To do this, a p+ implant is performed at the bottom of the trench. Specifically, with the presence of p-type dopants, the boron concentration in the silicon substrate will be sufficient to prevent interface inversion even after boron segregation during subsequent oxidation. Therefore, the possibility that an n-type inversion layer will be formed at the bottom of the trench is significantly reduced.

この方法は溝の底の反転層を除くには十分であるが、溝
の側壁に沿って起るホウ素の偏析は、上で述べたのと同
じ理由により、分離溝の側壁に沿って、反転層を形成す
る。従って、反転側壁を経由して、二つの要素間になお
導電路が存在する。従来技術に残された問題は、側壁反
転を防止し、完全に分離をする分離溝の側壁のドーピン
グ法を得ることである。
Although this method is sufficient to remove the inversion layer at the bottom of the trench, the boron segregation that occurs along the sidewalls of the trench is due to the inversion layer along the sidewalls of the isolation trench. form a layer. Thus, there is still a conductive path between the two elements via the inverted sidewall. A remaining problem in the prior art is to provide a doping method for the sidewalls of isolation trenches that prevents sidewall inversion and provides complete isolation.

本発明の要約 従来技術に残された問題は、本発明に従って解決された
。本発明は分離溝の側壁に注入する方法、より具体的に
は一連のイオン注入を用い、その後溝側壁中の十分なレ
ベルのドーパント濃度を実現するため、それを通して溝
が形成される窓を狭くする工程に係る。
SUMMARY OF THE INVENTION The problems remaining in the prior art have been solved in accordance with the present invention. The present invention utilizes a method of implanting the sidewalls of an isolation trench, more specifically a series of ion implantations, which then narrows the window through which the trench is formed in order to achieve a sufficient level of dopant concentration in the trench sidewalls. It is related to the process of

詳細な説明 第1図はp形基板10中に形成された通常の分離溝12
を示し、この場合溝12は任意の適当なエツチング技術
で形成してよい。ここで、分離溝12は溝12の壁に沿
い、また底を通じて、第1のn+領域14を第2のn+
領域16から分離するために必要である。二酸化シリコ
ン層18が清浄界面を保つため、溝12の表面上に形成
される時、溝12は反転することがある。この反転層が
第1図に描かれている。先に述べたように、この反転層
20が存在するために、n+領域14及びn+領域16
間に、導電路が形成される。上で述べたように、反転層
は溝12の底に、p+領領域イオン注入することにより
、溝12の底では除けるかもしれない。p形部加物を加
えることの結果は、溝12の底部中に存在するp形ドー
パント、通常ホウ素の濃度が、酸化中ホウ素の偏析を打
ち消すのに十分なレベルになることである。このように
濃度を増すと、反転に対する表面閾値電圧が上り、それ
によりn+領域14及びn+領域16間の導電路が分断
される。しかし、上で述べたように、溝12の側壁22
及び24は、このプロセスではイオン注入できない。な
ぜならば、分離溝の幅は理想的には1ミクロンのオーダ
ーであり(もしこれ以上小さくなければ)、通常のイオ
ン注入ビームはイオンビームを側壁に向けるために十分
傾けることができないからである。従って、反転層はな
お溝12の側壁周囲に存在し、n+ 領域14及びn+
領域16間に導電路が形成される。
Detailed Description FIG. 1 shows a conventional isolation trench 12 formed in a p-type substrate 10.
, in which case groove 12 may be formed by any suitable etching technique. Here, the isolation trench 12 connects the first n+ region 14 to the second n+ region along the wall of the trench 12 and through the bottom.
Necessary for separation from region 16. When silicon dioxide layer 18 is formed on the surface of trench 12 to maintain a clean interface, trench 12 may be inverted. This inversion layer is depicted in FIG. As mentioned earlier, due to the presence of this inversion layer 20, n+ region 14 and n+ region 16
A conductive path is formed therebetween. As mentioned above, the inversion layer may be removed at the bottom of trench 12 by implanting p+ region ions into the bottom of trench 12. The result of adding the p-type filler is that the concentration of p-type dopant, typically boron, present in the bottom of trench 12 is at a level sufficient to counteract boron segregation during oxidation. This increase in concentration increases the surface threshold voltage for inversion, thereby breaking the conductive path between n+ region 14 and n+ region 16. However, as mentioned above, sidewall 22 of groove 12
and 24 cannot be ion-implanted by this process. This is because the width of the isolation trench is ideally on the order of 1 micron (if not smaller) and conventional ion implantation beams cannot be tilted sufficiently to direct the ion beam onto the sidewalls. Therefore, an inversion layer is still present around the sidewalls of trench 12, and n+ region 14 and n+
A conductive path is formed between regions 16.

第2−9図は分離溝の側壁にイオン注入し、二つの隣接
したn影領域間の分離を完全にするために、本発明に従
い用いられるプロセスを示す。溝の側壁及び底部にイオ
ン注入することにより、ホウ素濃度は十分増加でき、導
電路全体が除去され、隣接した領域間では信号は確実に
伝わらなくなる。
Figures 2-9 illustrate the process used in accordance with the present invention to implant ions into the sidewalls of isolation trenches to achieve complete isolation between two adjacent n-shaded regions. By implanting ions into the sidewalls and bottom of the trench, the boron concentration can be increased enough to eliminate the entire conductive path and ensure that no signal is transmitted between adjacent regions.

第2図は能動デバイスとそれらの間の分離溝の両方を形
成するために用いられる最初の材料を示す。ここで、明
確にするために、分離溝を形成するプロセスのみについ
て議論することを理解されたい。基板上に能動デバイス
を形成するために、プロセスには間に工程が存在する可
能性がある。
FIG. 2 shows the initial material used to form both the active devices and the isolation trenches between them. It should be understood that here, for clarity, only the process of forming isolation trenches will be discussed. There may be intervening steps in the process to form active devices on the substrate.

第2図を参照すると、基板30の表面全体に、二酸化シ
リコン層32を形成するために、p形基板30が酸化さ
れる。ここで、その後堆積される窒化物により生じる応
力を最小にするのに、150ないし30〇への層で十分
である。上で述べたシリコン窒化物層34が、続いて二
酸化シリコン層32上に堆積される。
Referring to FIG. 2, p-type substrate 30 is oxidized to form a silicon dioxide layer 32 over the entire surface of substrate 30. Referring to FIG. Here, 150 to 300 layers are sufficient to minimize the stress caused by the subsequently deposited nitride. A silicon nitride layer 34, as described above, is subsequently deposited over the silicon dioxide layer 32.

ココア、層34は約1200なイl、240OA(7)
高さになるであろう。テトラエチル・オルトシリケート
を分解することにより、次に二酸化シリコン層36が堆
積される。この化合物はTEOSと簡略化され、当業者
には絶縁性Si O2の優れた適合被膜を形成すること
が知られている。
Cocoa, layer 34 is approximately 1200 ml, 240OA (7)
It will be high. A silicon dioxide layer 36 is then deposited by decomposing the tetraethyl orthosilicate. This compound, abbreviated as TEOS, is known to those skilled in the art to form a highly compatible coating of insulating SiO2.

第2図のシリコン構造は、通常のりソグラフイ技術(図
示されていない)により、パターン形成され、第3図に
示されるように、本質的に垂直な側壁40及び41と水
平な底面42を有する狭い開口又は窓38を形成するた
めに、選択的にエッチさ詐る。特に、誘電体とシリコン
間で高い選択性を有する乾式エッチを、窓38を形成す
るために用いてもよい。窓38の幅は第3図に示される
ように、1ミクロン程度である。上で述べたように、p
形部加物のイオン注入を、基板及び分離溝間のホウ素偏
析の効果を打ち消すp形濃度を増すために用いられる。
The silicon structure of FIG. 2 is patterned by conventional lathography techniques (not shown) to provide a narrow surface having essentially vertical sidewalls 40 and 41 and a horizontal bottom surface 42, as shown in FIG. Selective etching is performed to form openings or windows 38. In particular, a dry etch with high selectivity between dielectric and silicon may be used to form window 38. The width of window 38 is on the order of 1 micron, as shown in FIG. As mentioned above, p
Ion implantation of the filler is used to increase the p-type concentration to counteract the effects of boron segregation between the substrate and isolation trenches.

本発明の目的のため、ホウ素のイオン注入は上で述べた
窓形成プロセスに続く。ここで、第1の一連のイオン注
入は、分離溝の側壁に沿ったドーパント濃度を増すため
に、用いられる。イオン注入は垂直方向に著しく方向性
があり、第4図中の文字Aで示されるように、約150
0人の深さに達するよう、最初はi x 1o1s原子
/ crlのドーズで、45Kevにおいて行われる。
For purposes of the present invention, boron ion implantation follows the window formation process described above. Here, a first series of ion implantations is used to increase the dopant concentration along the sidewalls of the isolation trench. The ion implantation is highly directional in the vertical direction, as indicated by letter A in FIG.
Initially it is carried out at 45 Kev with a dose of i x 1o1s atoms/crl to reach a depth of 0.

第2のイオン注入は、文字Bで示されるように、約40
00 Aの深さに達するよう、1.5 X 1013原
子/ Caのドーズで140KeV  において行われ
る。この型のイオン注入により、ガウス型のドーピング
分布が生じることが良く知られている。従って、ホウ素
イオンのガウス型分布をN平坦化〃シ、比較的均一にす
るとともに、その後のプロセス工程で形成すべき分離溝
の側壁に沿って十分なドーパント濃度を確実にするため
に、ホウ素注入に続いて熱処理が行われる。側壁のドー
ピングを行うために、任意の回数のイオン注入を用いて
もよいことに注意すべきである。ここで、上で述べたよ
うに、2回の注入は本発明の目的のために十分であるこ
とがわかっている。更に、上で述べた45及び140K
evのエネルギーは、例としてのみ考えられる。本発明
を実施するために、多くの他の注入エネルギーの組合せ
を用いてもよい。
The second ion implantation is approximately 40
It is carried out at 140 KeV with a dose of 1.5 X 1013 atoms/Ca to reach a depth of 0.00 A. It is well known that this type of ion implantation produces a Gaussian doping profile. Therefore, boron implants are used to flatten the Gaussian distribution of boron ions and make them relatively uniform, as well as to ensure sufficient dopant concentration along the sidewalls of the isolation trenches to be formed in subsequent process steps. This is followed by heat treatment. It should be noted that any number of ion implantations may be used to effect sidewall doping. Here, as mentioned above, two injections have been found to be sufficient for the purposes of the present invention. Furthermore, the 45 and 140K mentioned above
The energy of ev is considered as an example only. Many other implant energy combinations may be used to practice the invention.

本発明に従う溝側壁のドーピングは、分離溝の形成前に
、窓38の幅を狭くすることにより行われる。従って、
上で述べたイオン注入に続き、窓38の開口は第5図に
示される構造を形成するために形成される薄いマスク材
料44の適合被膜を用いて、狭くされる。
Doping of the trench sidewalls according to the invention is performed by narrowing the width of the window 38 before forming the isolation trench. Therefore,
Following the ion implantation described above, the opening of window 38 is narrowed using a conformal coating of thin masking material 44 that is formed to form the structure shown in FIG.

TE01 (テトラエチル・オルトシリケート)を適合
被膜44に用いてもよい。なぜならば、高品質の適合被
膜を形成することが知られているからである。特に、1
000への厚さの7808層44は本発明の目的のため
に十分であることがわかっている。7808層44は窓
38の側壁40及び41上に堆積した層44の部分だけ
が残るように、非等方性乾式エツチングプロセスにより
、続いて除去される。
TE01 (tetraethyl orthosilicate) may be used for the conformal coating 44. This is because it is known to form a high quality conformal coating. In particular, 1
A thickness of 7808 layers 44 to 0.000 has been found to be sufficient for purposes of the present invention. 7808 layer 44 is subsequently removed by an anisotropic dry etching process so that only the portions of layer 44 deposited on sidewalls 40 and 41 of window 38 remain.

第6図は得られた構造を示し、それはそれぞれ側壁40
及び41に沿ったTEO8領域(又は縁)を含む。第6
図に示されるように、窓38の幅はWに減少している。
FIG. 6 shows the resulting structure, which includes side walls 40 and 40 respectively.
and the TEO8 region (or edge) along 41. 6th
As shown, the width of window 38 is reduced to W.

ここで、側壁40及び41は窓38の端部から、距離y
の所に配置される。言いかえると、窓38の幅は量2y
だけ狭くなっている。ここで、値yはTEO8層44層
厚4に依存する。
Here, the side walls 40 and 41 are spaced a distance y from the edge of the window 38.
will be placed at. In other words, the width of window 38 is the amount 2y
It's only narrower. Here, the value y depends on the TEO8 layer 44 layer thickness 4.

もしTEO8縁部46及び48が存在しなければ、分離
溝は第6図中の垂直な線50及び52で示されるように
なるであろう。これらの側壁はガウス型分布ドーパント
のN尾〃の非常に近くにあるから、ホウ素の非常に低濃
度のみが、側壁に注入されるであろう。このホウ素の量
はホウ素の析出効果を打ち消すには十分でないことがわ
かっており、マスク端を越えてシリコン溝がわずかにオ
ーバーエッチされ、従って溝側壁の反転は防止しない。
If the TEO8 edges 46 and 48 were not present, the isolation grooves would be as shown by vertical lines 50 and 52 in FIG. Since these sidewalls are very close to the Gaussian distributed dopant N tails, only a very low concentration of boron will be implanted into the sidewalls. This amount of boron was found not to be sufficient to counteract the effects of boron precipitation, resulting in slight overetching of the silicon trenches beyond the mask edges, thus not preventing trench sidewall inversion.

従って、上で述べたように、分離溝はTEO8縁部46
及び48を加えることにより狭くされ、それにより、溝
(なお形成されている)の側壁が垂直線54及び56に
沿って配置されるようになる。従って、窓38を狭くす
るためにTEO8縁部46及び48を用いることにより
、より高濃度のホウ素が分離溝の側壁中に注入され、T
E01の堆積量(従って、縁部46及び48のその後の
大きさ)が、側壁ドーパント濃度を制御することになる
。具体的には、側壁54及び56はドーピング濃度のピ
ークを含むため、本技術により側壁54及び56中に注
入されるホウ素の量は、ホウ素偏析の効果を打ち消すの
に十分な以上になり、側壁の反転を防止する。
Therefore, as mentioned above, the isolation trench is located at the TEO8 edge 46.
and 48 so that the side walls of the groove (which is still being formed) are aligned along vertical lines 54 and 56. Therefore, by using the TEO8 edges 46 and 48 to narrow the window 38, a higher concentration of boron is implanted into the sidewalls of the isolation trench and the TEO8 edges 46 and 48 are used to narrow the window 38.
The amount of E01 deposited (and thus the subsequent size of edges 46 and 48) will control the sidewall dopant concentration. Specifically, because sidewalls 54 and 56 contain peak doping concentrations, the amount of boron implanted into sidewalls 54 and 56 by the present technique is more than sufficient to counteract the effects of boron segregation, and to prevent reversal.

プロセスを完了させるため、実際の分離溝が第7図に示
されるように形成される。具体的には、第6図の構造が
約6000への深さまで、非等方性乾式エツチングプロ
セスによりエツチされ、垂直壁54及び56と水平底部
58を含む分離溝60が形成される。非等方性溝エッチ
に続き、TEO8縁部46及び48とともに、1808
層36が完全にエッチ除去される。この場合、緩衝フッ
化水素酸をエッチャントとして用いてもよい。得られた
構造が第7図に示されている。溝60は(化学的清浄化
の後)その後酸化され、第8図に示されるように、溝6
0の表面周辺に、(約1000への)薄い二酸化シリコ
ン層61が形成される。二酸化シリコン層61は溝60
とその後湾60中に堆積される誘電体との間に、清浄な
界面を実現する。層61を形成するために、溝60を酸
化した後、溝60の底部におけるホウ素濃度を増し、こ
の領域中の反転層の形成を防止するため、イオン注入を
追加する。
To complete the process, the actual isolation grooves are formed as shown in FIG. Specifically, the structure of FIG. 6 is etched to a depth of about 6,000 mm using an anisotropic dry etching process to form an isolation trench 60 including vertical walls 54 and 56 and a horizontal bottom 58. Following the anisotropic groove etch, 1808 with TEO8 edges 46 and 48
Layer 36 is completely etched away. In this case, buffered hydrofluoric acid may be used as the etchant. The resulting structure is shown in FIG. The grooves 60 are then oxidized (after chemical cleaning) to form the grooves 60 as shown in FIG.
A thin silicon dioxide layer 61 (to about 1000) is formed around the surface of 0. The silicon dioxide layer 61 has a groove 60
and the dielectric material that is subsequently deposited into the bay 60. After oxidizing trench 60 to form layer 61, ion implantation is added to increase the boron concentration at the bottom of trench 60 and prevent formation of an inversion layer in this region.

たとえば、6 X 10”原子/ crlのドーズで3
0KeVにおいてイオン注入すると第8図に示されるよ
うに、溝60の水平底部58に沿って、ホウ素濃度が得
られる。
For example, at a dose of 6 X 10” atoms/crl 3
Ion implantation at 0 KeV results in a boron concentration along the horizontal bottom 58 of trench 60, as shown in FIG.

要約すると、本発明のイオン注入プロセスに従うと、そ
れぞれ側壁54及び56と底部58を伴う複数のp+形
領領域6264及び66は、基板30中に存在するホウ
素が分離溝60中への偏析を打ち消すための十分なドー
パント濃度を含む。第9図に示されるように、絶縁材料
が続いてウェハ表面全体に均一に堆積される。これは溝
60を満すだけでなく、平坦な表面を生じる。上で述べ
たように、TE01はその適合被膜特性が知られており
、絶縁材料70として用いてもよい。実際には、TE0
1のいくつかの層が各堆積間のアニールとともに、密度
をあげ、TE01の厚い層に付随した応力を減すために
堆積される。この平坦化されたウェハは次に、シリコン
窒化物層34が露出するまで、好ましくは乾式エッチに
より、制御された均一な酸化物エッチを行う。シリコン
窒化物層34を貫き、二酸化シリコン層32までエツチ
ングされるのを防止するため、シリコン窒化物層34に
達した時点を示すため、このプロセスでは終了点の検出
を用いた。通常の状況では、シリコン窒化物層34は1
200及び240〇への厚さで、従って、下の二酸化シ
リコン層32を保護する十分なNスポンジ〃又は停止層
となる。シリコン窒化物層34を除去するため、熱リン
酸が用いられる。このエッチは二酸化シリコンに対し、
高い選択性を有する。第10図は最終的に平坦化された
構造の断面を示す。
In summary, according to the ion implantation process of the present invention, a plurality of p+ regions 6264 and 66 with sidewalls 54 and 56 and bottom 58, respectively, counteracts the segregation of boron present in substrate 30 into isolation trenches 60. Contains sufficient dopant concentration for As shown in FIG. 9, an insulating material is then deposited uniformly over the entire wafer surface. This not only fills the grooves 60, but also produces a flat surface. As mentioned above, TE01 is known for its compatible coating properties and may be used as the insulating material 70. Actually, TE0
Several layers of TE01 are deposited to increase density and reduce stress associated with thick layers of TE01, with an anneal between each deposition. The planarized wafer is then subjected to a controlled, uniform oxide etch, preferably by a dry etch, until the silicon nitride layer 34 is exposed. To prevent etching through silicon nitride layer 34 to silicon dioxide layer 32, endpoint detection was used in this process to indicate when silicon nitride layer 34 was reached. Under normal circumstances, silicon nitride layer 34 is 1
Thicknesses up to 200 and 2400, therefore, provide sufficient N sponge or stop layer to protect the underlying silicon dioxide layer 32. Hot phosphoric acid is used to remove silicon nitride layer 34. This etch is applied to silicon dioxide.
High selectivity. FIG. 10 shows a cross section of the final planarized structure.

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

第1図は従来技術の分離溝の断面を示す図、第2−10
図は本発明に従い形成される分離溝の製作中の各時間で
得られる構造の断面を示す図である。 30・・・p形基板 32.36.61・・・二酸化シリコン層34・・・シ
リコン窒化物層 38・・・窓 40.41・・・側壁 44・・・マスク材料 44・・TEO8層 62.64.66・・・p+形領領 域19) FIG、4 FIG、6 FIG、7 FIG、9 FIG、  t。
Figure 1 is a diagram showing a cross section of a conventional separation groove, Figure 2-10
The figures show cross-sections of the structure obtained at various times during the fabrication of isolation trenches formed according to the invention. 30...p-type substrate 32.36.61...silicon dioxide layer 34...silicon nitride layer 38...window 40.41...side wall 44...mask material 44...TEO8 layer 62 .64.66...p+ shape region 19) FIG, 4 FIG, 6 FIG, 7 FIG, 9 FIG, t.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板中に本質的に垂直な側壁を有する分離溝
を作成する方法において、 前記方法は、 (a)前記基板上に、あらかじめ決められた厚さのマス
ク材料を堆積させる工程、 (b)前記分離溝の位置を指定するため、前記マスク材
料をパターン形成する工程、 (c)工程(a)において形成されたマスク材を通し、
工程(b)で形成されたパターンに従い分離された窓の
列を形成し、前記窓は 本質的に垂直な側壁と前記基板の最上面と一致する本質
的に水平な底面を有する工程、 (d)本質的に垂直な溝側壁と符号するイオンを注入す
るため、前記基板中の各種深さに、前記窓を通して、一
連のイオン注入を行う工程、 (e)被膜を工程(a)で形成された前記マスク材料上
に、前記被膜も工程(c)で形成された窓中に堆積する
ように、適合させて堆積させる工程、 (f)残つた適合被膜が前記窓の垂直側壁を完全に被覆
し、また窓の底部のあらかじめ決められた部分も被覆す
るように、水平に配置された適合被膜を除去するため、 前記被膜をエッチングし、前記エッチングされた適合被
膜はそれによつて前記窓の幅を狭くする工程、 (g)分離された分離溝の列を生成するため、前記マス
ク材を用いて前記基板をエッチングし、前記分離溝は前
記適合被膜により被覆されない前記窓の部分により決る
幅をもつ工程、 (h)前記適合被膜の残つた部分を除去する工程、 (i)前記分離溝を酸化する工程、 (j)前記分離溝の本質的に水平な底部に符号するイオ
ンを注入するため、最終のイオン注入を行う工程、 (k)分離された分離溝を完全に満し、最終的構造を平
坦化するため、前記基板を熱的に酸化し、続いてエッチ
ングする工程 とを含むことを特徴とする方法。 2、特許請求の範囲第1項に記載された方法において、
基板はホウ素ドーパントを含むp形半導体材料で、ホウ
素は工程(d)及び(h)におけるイオン注入種として
用いられることを特徴とする方法。 3、特許請求の範囲第1項に記載された方法において、
工程(d)における一連の注入に、2度の注入を用いる
ことを特徴とする方法。 4、特許請求の範囲第3項に記載された方法において、
第1の注入では1×10^1^3原子/cm^2のイオ
ン注入濃度を得るため、45KeVのエネルギーを用い
、第2の注入では1.5×10^1^3原子/cm^2
のイオン注入濃度を得るために、140KeVのエネル
ギーを用いることを特徴とする方法。 5、特許請求の範囲第1項に記載された方法において、
工程(c)で形成される窓は工程(e)の適合被膜形成
前に、1ミクロン程度の幅をもつことを特徴とする方法
。 6、特許請求の範囲第1項に記載された方法において、
更に、 (1)工程(e)を行う前に、工程(d)の一連のイオ
ン注入を熱的に処理する工程 を含むことを特徴とする方法。 7、特許請求の範囲第1項に記載された方法において、
工程(a)のマスク材料には、前記基板を酸化すること
により形成された二酸化シリコンの層、二酸化シリコン
層上に堆積されたシリコン窒化物の層及びシリコン窒化
物層上に堆積されたテトラエチル・オルトシリケート(
TEOS)により規定される絶縁性材料の最終の層が含
まれることを特徴とする方法。 8、特許請求の範囲第7項に記載された方法において、
二酸化シリコン層は約300Åの厚さから成り、シリコ
ン窒化物層は約200Åの厚さから成り、TEOS層は
約500Åの厚さから成ることを特徴とする方法。 9、特許請求の範囲第1項に記載された方法において、
工程(e)の適合被膜はTEOSと規定されるテトラエ
チル・オルトシリケートから成ることを特徴とする方法
。 10、特許請求の範囲第9項に記載された方法において
、適合被膜は約1000Åの厚さから成ることを特徴と
する方法。 11、特許請求の範囲第1項に記載された方法において
、テトラエチル・オルトシリケートが工程(k)で用い
られることを特徴とする方法。
[Claims] 1. A method of creating an isolation trench having essentially vertical sidewalls in a semiconductor substrate, the method comprising: (a) depositing a predetermined thickness of mask material on the substrate; (b) patterning the masking material to specify the location of the separation trench; (c) passing the masking material formed in step (a) through the masking material;
forming rows of windows separated according to the pattern formed in step (b), said windows having essentially vertical sidewalls and an essentially horizontal bottom surface coincident with a top surface of said substrate; (d) ) performing a series of ion implantations through the window at various depths in the substrate to implant ions that correspond to essentially vertical trench sidewalls; (e) a coating formed in step (a); (f) depositing the remaining conformal coating completely on the vertical sidewalls of the window, such that the coating is also deposited in the window formed in step (c); and etching the horizontally disposed conformal coating so as to also cover a predetermined portion of the bottom of the window, the etched conformal coating thereby forming a width of the window. (g) etching the substrate using the masking material to create a row of separated isolation trenches, the isolation trenches having a width determined by the portion of the window not covered by the conformal coating; (h) removing the remaining portion of the conformal coating; (i) oxidizing the isolation trench; (j) implanting ions corresponding to the essentially horizontal bottom of the isolation trench; (k) thermally oxidizing and subsequently etching the substrate to completely fill the isolated isolation trenches and planarize the final structure. A method characterized by: 2. In the method described in claim 1,
A method characterized in that the substrate is a p-type semiconductor material containing a boron dopant, and boron is used as the ion implantation species in steps (d) and (h). 3. In the method described in claim 1,
A method characterized in that two injections are used in the series of injections in step (d). 4. In the method described in claim 3,
The first implant used an energy of 45 KeV to obtain an ion implantation concentration of 1 x 10^1^3 atoms/cm^2, and the second implant used 1.5 x 10^1^3 atoms/cm^2.
A method characterized in that an energy of 140 KeV is used to obtain an ion implantation concentration of . 5. In the method described in claim 1,
A method characterized in that the window formed in step (c) has a width on the order of 1 micron before forming the conformal coating in step (e). 6. In the method described in claim 1,
Furthermore, (1) a method characterized by including the step of thermally processing the series of ion implantations in step (d) before performing step (e). 7. In the method described in claim 1,
The mask material in step (a) includes a layer of silicon dioxide formed by oxidizing the substrate, a layer of silicon nitride deposited on the silicon dioxide layer, and a layer of tetraethyl nitride deposited on the silicon nitride layer. Orthosilicate (
TEOS). 8. In the method described in claim 7,
A method characterized in that the silicon dioxide layer is about 300 Å thick, the silicon nitride layer is about 200 Å thick, and the TEOS layer is about 500 Å thick. 9. In the method described in claim 1,
A method characterized in that the conformable coating of step (e) consists of tetraethyl orthosilicate, designated as TEOS. 10. The method of claim 9, wherein the conformal coating has a thickness of about 1000 Å. 11. The method according to claim 1, characterized in that tetraethyl orthosilicate is used in step (k).
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