JPS61267341A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS61267341A
JPS61267341A JP10825185A JP10825185A JPS61267341A JP S61267341 A JPS61267341 A JP S61267341A JP 10825185 A JP10825185 A JP 10825185A JP 10825185 A JP10825185 A JP 10825185A JP S61267341 A JPS61267341 A JP S61267341A
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JP
Japan
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groove
silicon oxide
oxide film
silicon
implanted
Prior art date
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Pending
Application number
JP10825185A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazushige Minegishi
峯岸 一茂
Takashi Morie
隆 森江
Ban Nakajima
中島 蕃
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPS61267341A publication Critical patent/JPS61267341A/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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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】 [産業上の利用分野〕 本発明は、素子分離併用溝型キャパシタあるいは溝型分
離において溝側面および溝底面にチャネルストッパを形
成する方法に関する。
〔発明の背景〕
分離併用溝型キャパシタの製造方法として特願昭59−
209789号がある。該特許出願には、チャネルスト
ツパの形成方法として(1)チャネルストッパ用元素を
含むシリコン酸化膜から溝側面に同相拡散を行う方法お
よび(2)イオン注入の横広がりを利用する方法が示さ
れている。以下にそれぞれの方法の概要および問題点を
示す。第3図はP形シリコン基板1の表面に形成された
溝2の内面にホウ素を含むシリコン酸化膜3を堆積し、
熱処理によりホウ素を拡散させ溝内面のシリコン基板表
面にP+層4を形成したときの断面図である。
一方、近年のL S Tプロセスにおける不純物導入方
法としては、不純物濃度および分布の制御性、操作の簡
便性および装置操作上の安全性の面からイオン注入法が
主流である。特に、チャネルストッパに必要とされる1
017〜10”cm−3の比較的低濃度の不純物導入に
はイオン注入法が優れている。
従って、該特許出願に示されたホウ素を含むシリコン酸
化膜からの同相拡散法はT、 S Iプロセスとしては
最適な方法とは言えない。
該特許出願によるイオン注入の横広がりを利用した方法
を第4図(a)〜(c)に示す。溝を形成するのに先立
ち、注入エネルギーを変えた2段のホウ素イオン注入法
によりイオン注入層5を形成し、熱処理により不純物を
拡散させる(第4図。
(a))。次いで、溝2を形成したのち、再度イオン注
入を行い溝底にチャネルストッパ6を形成する(第4図
(b))。
〔発明が解決しようとする問題点1 以上により溝側面上部および溝底部にチャネルストッパ
が形成されるが、上記特許出願による方法では、溝側面
上部および溝底部に対してそれぞれイオン注入を行う必
要があり、工程数が多くなる問題を有している。また、
イオン注入後にシリコン基板をエツチングして溝を形成
するため、エツチングの際のサイドエッチによりイオン
注入層が侵食され、所望の濃度が得られない問題がある
すなわち、イオン注入マスクおよびSiエツチングマス
クとして用いるシリコン酸化膜7をマスクにホウ素イオ
ンを注入し、熱処理すると、シリコ1     ン基板
1内でのホウ素の濃度分布は、定性的には、第4図(c
)に示す破線のようになる。同図にお一3= いて、各曲線は等1度線であり、内側の閉曲線はど高濃
度である。すなわち、マスクエツジからマスク領域に向
かってホウ素濃度は急激に減少している。
」二記イオン注入および熱処理に続いて、−上記シリコ
ン酸化膜7をマスクにシリコンエツチングを行うが、こ
のとき、シリコン酸化膜7も一部エッチングされる。特
に、シリコン酸化膜7のパターンエツジにテーパがある
場合には、マスク開口部が広がり、エツチング形状は図
の一点鎖線で示すようになる。従って、従来の方法では
、溝側面に分布しているホウ素の主要部が除去されてし
まう問題があった。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために、本発明は、シリコン基板
」二に、開口が設けられた薄膜を形成する工程と、該薄
膜をマスクとして一ヒ記シリコン基板をエツチングして
溝を形成する工程と、上記薄膜の上記開口の端部を所定
の幅エツチングして、該開口寸法を大きくする工程と、
上記薄膜をマスクとしてイオン注入を行い、上記溝側面
上部および該溝底面に高濃度不純物層を形成する工程と
を含むことを特徴とする。
〔作用〕
本発明は、シリコン基板表面に溝を形成したのち、該溝
の幅より広い開口をもつ薄膜をマスクに、該溝周辺の所
定領域および溝底部に同時にイオン注入を行い溝側面上
部および溝底部にチャネルストッパを形成することがで
きることを最も主要な特徴とする。ホウ素を含むシリコ
ン酸化膜からの同相拡散法に比べて制御性に優れたイオ
ン注入法を用い、かつ、溝形成後に溝側面上部および溝
底部に同時にイオン注入を行って工程数を減らすことが
できることが従来の技術と異なる。また、イオン注入後
にシリコン基板をエツチングして溝を形成する従来技術
に比べて、本発明は、溝形成後にイオン注入するので、
不純物の主要部が除去されず、所望の不純物濃度が得ら
れる。
〔実施例〕
実施例 1 一5= シリコン基板表面に形成した溝の側面および底面にイオ
ン注入により高濃度層を形成する方法を提供する本発明
の主旨からすると、本発明は分離併用溝型キャパシタお
よび溝型分離に同等に適用される。従って、実施例1と
しては構造が昨純な溝型分離について本発明を適用した
場合について説明する。
まず、第1図(a)に示すように、比抵抗3〜5Ω・l
のP形シリコン基板1の表面を酸化して膜厚0.5〜2
.0岬のシリコン酸化膜7を形成する。
例えば、水素および酸素を等流量ずつ炉内に流した雰囲
気中で1100℃、約200分の酸化を行うことにより
膜厚1.0−のシリコン酸化膜7が形成される。
次に、第1図(b)に示すように、溝型分離のためのパ
ターニングを施したレジスト8をマスクにシリコン酸化
膜7を異方性エツチングする。異方性エツチングは、例
えば、カソードカップル型エツチング装置により反応ガ
スとしてCF4および水素を用い、圧力5〜10mTo
rr、 RF出力0.2〜0.5W / a#の条件で
行う。
次いで、シリコン基板1を異方性エツチングして溝2を
形成し、第1図(Q)に示す断面形状を得る。シリコン
基板1の異方性エツチングは、例えば、カソードカップ
ル型エツチング装置により反応ガスとして塩素ガスを用
い、圧力10〜40mTorr、 RF出力0 、3−
0.8 W / cAの条件で行う。
次に、第1図(d)に示すにように、シリコン酸化膜7
を緩衝フッ酸液によりエツチングして、溝−に端部にイ
オン注入されるべき所定幅の領域9を露出させ、レジス
ト8を除去する。室温で緩衝フッ酸液により3〜4分間
エツチングを行うと、領域9の幅は約0.2陣となる。
次いで、第1図(e)に示すにように、イオン注入によ
るチャネリングを防ぐためにシリコン酸化膜10を約2
00人形成したのち、ホウ素をイオン注入する。このと
きシリコン基板1に対してほぼ垂直にイオン注入を行う
と、溝を挟んで位置している領域9および溝底11にほ
ぼ同量のイオンを打ち込むことができる。2つのイオン
注入エネルギ−、例えば50 keVおよび150ke
Vを用いて二重にイオン注入を行うと、シリコン基板中
に約0.6μmの深さで高濃度ホウ素層12を形成する
ことができる。
シリコン酸化膜7および10を除去したのち、第1図(
f)に示すにように、素子分離用の膜厚0.1〜0.3
声のシリコン酸化膜13を溝内面を含むシリコン基板表
面に形成する。次いで、溝埋め込み材として例えば化学
的気相成長法により多結晶シリコンを溝幅の半分以上、
望ましくは溝幅と同程度の膜厚だけ堆積する。次に、溝
以外の領域上の多結晶シリコン膜を除去し、溝内にのみ
多結晶シリコン膜14を残す。このためには、例えばC
F4および酸素を混合したプラズマ中で多結晶シリコン
をエツチングすればよい。
次に、溝以外の領域に露出したシリコン酸化膜を緩衝フ
ッ酸液で除去してシリコン基板を露出したのち、第1図
(g)に示すように、再度シリコン基板を酸化してシリ
コン酸化膜15を厚さ100〜500人形成し、シリコ
ン窒化膜16を厚さ500〜200〇人堆積する。
次いで、第1図(h)に示すように、パターニングした
レジストをマスクにシリコン窒化膜16をエツチングし
、シリコン基板表面にホウ素をイオン注入し、レジスト
を除去したのち酸化を行いフィールド領域にシリコン酸
化膜18を形成する。シリコン酸化膜I8の下には、ホ
ウ素イオンを注入された高濃度層17が形成されている
。以上の工程により、溝側面と底部およびフィールド領
域下に寄生チャネルストッパのための高濃度層が形成さ
れた。
以下は公知の方法によりトランジスタ等の素子を形成し
、配線を形成する。第1図(i)には、ゲート】9、ソ
ース、ドレイン拡散層20、層間絶縁膜21および配線
材料22をもつ電界効果形トランジスタが示されている
・実施例 2 実施例1では、第1図(h)に示したように、溝に隣接
した領域にもシリコン酸化膜18′を形成したが、実施
例2では溝内に埋設された多結晶シリコン膜の表面のみ
を酸化する方法について述べる。
第2図(a)に示すように、シリコン基板1上にシリコ
ン窒化膜16を膜厚500〜2000人堆積し、さらに
シリコン酸化膜23を膜厚0,5〜2.077In堆積
したのちパターニングしたレジスト8をマスクにシリコ
ン酸化膜23およびシリコン窒化膜16を異方性エツチ
ングし、次いでシリコン基板1を異方性エツチングして
溝2を形成する。なお、シリコン酸化膜23に代えてリ
ンを含むシリコン酸化膜(PSG)を用いてもよい。
次に、第2図(b)に示すように、緩衝フッ酸液により
シリコン酸化膜23をエツチングして溝2の上端部にイ
オン注入されるべき幅0 、2 、の領域9を露出させ
、レジスト8を除去したのち、ホウ素をイオン注入して
高濃度層12を形成する。
次いで、第2図(c)に示すように、シリコン酸化膜2
3を除去したのち、多結晶シリコンを堆積し、全面的に
エツチングして溝以外の領域では除去し、溝内部には多
結晶シリコン膜14を残して溝を埋め込んだのち、酸化
を行いシリコン酸化膜24を約200人の厚さ形成する
フィールド領域をパターニングするためのレジス1〜を
形成したのち、フィールド領域のシリコン窒化膜をエツ
チングし、第2図(d)に示すように、ホウ素をイオン
注入して高濃度層17を形成したのちレジストおよびシ
リコン酸化膜24を除去し、その後、酸化を行いシリコ
ン酸化膜25を形成する。
最後に、第2図(e)に示すように、トランジスタを形
成する。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、溝型素子分離お
よび分離併用溝型キャパシタにおいて、溝側面および底
面に同時にイオン注入により精度良く高濃度層を形成で
きることから、工程の短縮および高濃度層形成のプロセ
ス歩留りを向上することができる。
また、溝形成の際のサイドエッチにより、イ第1   
  ン注入層が侵食されることがないため、高濃度層の
濃度を高精度に制御することができる。従って、溝側面
の寄生チャネルの防止とともに、過度に高濃度なチャネ
ルストッパが形成されたときの接合耐圧の劣化を防ぐこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(i)はそれぞれ本発明の半導体装置の
製造方法の第1の実施例を示す工程断面図、第2図(a
)〜(e)はそれぞれ本発明の第2の実施例を示す工程
断面図、第3図は従来法による固相拡散法を示す図、第
4図(a)〜(c)は溝側面上部および溝底面にそれぞ
れ別々にイオン注入を行う従来の方法を示す図である。 1・・・p形シリコン基板 2・・・溝3・・・ホウ素
を含むシリコン酸化膜 4.5.6.12.17・・・ホウ素高濃度層8・・・
レジスト 7.10.13.15.18.18′、23.24.2
5・・・シリコン酸化膜 9・・・イオン注入領域  11・・・溝底14・・・
多結晶シリコン膜 16・・・シリコン窒化膜19・・
・ゲート

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  シリコン基板上に、開口が設けられた薄膜を形成する
    工程と、該薄膜をマスクとして上記シリコン基板をエッ
    チングして溝を形成する工程と、上記薄膜の上記開口の
    端部を所定の幅エッチングして、該開口寸法を大きくす
    る工程と、上記薄膜をマスクとしてイオン注入を行い、
    上記溝側面上部および該溝底面に高濃度不純物層を形成
    する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
JP10825185A 1985-05-22 1985-05-22 半導体装置の製造方法 Pending JPS61267341A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63131540A (ja) * 1986-11-21 1988-06-03 Seiko Epson Corp 半導体装置の製造方法
KR100439110B1 (ko) * 1997-12-31 2004-07-16 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 소자분리 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58171832A (ja) * 1982-03-31 1983-10-08 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

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