JPS61288462A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPS61288462A
JPS61288462A JP60129783A JP12978385A JPS61288462A JP S61288462 A JPS61288462 A JP S61288462A JP 60129783 A JP60129783 A JP 60129783A JP 12978385 A JP12978385 A JP 12978385A JP S61288462 A JPS61288462 A JP S61288462A
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JP
Japan
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ion implantation
mask
groove
layer
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP60129783A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Wada
恭雄 和田
Takaaki Hagiwara
萩原 隆旦
Hitoshi Kume
久米 均
Masaaki Nakai
中井 正章
Toru Nakamura
徹 中村
Masao Tamura
田村 誠男
Nobuyoshi Kashu
夏秋 信義
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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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03Making the capacitor or connections thereto
    • H10B12/038Making the capacitor or connections thereto the capacitor being in a trench in the substrate

Abstract

PURPOSE:To enable the structure in which the periphery of the side planes and the bottom of the groove processed on a surface of a semiconductor substrate by self-alignment is surrounded with an impurity-doped layer by utilizing high-energy ion implantation. CONSTITUTION:By using an ion implantation mask 4 formed on an Si substrate 1 as a mask, boron ions B<+> are implanted by amout 3 MeV to form an ion implantation layer 3 about 5mum deep. By the lateral scattering of the ions implanted at that time, the ion implantation layer 3 shows a shape expanding in the inside of the substrate compared with the ion implantation mask 4. Next, a groove 2 is formed in the substrate 1 by reactive ion etching using the ion implantation mask 4 as a mask. At this time, the size shift of the groove 2 from the mask 4 due to RIE can be made smaller than that of the ion implantation layer 3, so that an impurity-doped layer 5 is formed on side walls of the groove 2. By the ion implantation with high energy, the ion implantation layer 3 which is much larger than the mask 4 in the deeper part of the substrate 1.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に。[Detailed description of the invention] [Field of application of the invention] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly relates to a method of manufacturing a semiconductor device.

半導体基板中に、側面のまわりが不純物ドープ層で囲ま
れた溝を形成するに際し、高エネルギーイオン打込み技
術を用いる半導体装置製造方法に関するもので2例えば
、  C−MO8製造に用いて良好な溝アイソレーショ
ン構造を形成できる。
This article relates to a semiconductor device manufacturing method that uses high-energy ion implantation technology to form a trench whose side surfaces are surrounded by an impurity-doped layer in a semiconductor substrate. ration structure can be formed.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来、半導体基板中に形成した溝の側面に不純物をドー
プする方法としては、形成した溝内にPSG (Pho
spho−3ijicate Glass 、  リン
珪酸ガラス)膜を堆積し、このPSG膜からリンを溝側
面に拡散する方法〔アイ・イー・ディ・エム テクニカ
ルダイジェスト エEDM TechnicalDig
est +E、 Arail (1983) 2−11
 l あるいはアンチモンの気相拡散によりアンチモン
を拡散する方法〔(1)エレクトロ ケミカル ソサイ
アティ誌J、 plectro、−chem、 Soc
+ M、 Namba et al、 (1981) 
128(2)+420 i (2)エレクトロ ケミカ
ル ソサイアテイ誌J、 Electroche’m、
 Sac、 M、 Namba et al (198
4)131(1)、 190 El等が提案されている
Conventionally, as a method of doping impurities into the side surfaces of a trench formed in a semiconductor substrate, PSG (Pho
A method of depositing a spho-3ijicate Glass (phosphosilicate glass) film and diffusing phosphorus from this PSG film to the side surfaces of the groove [IDM Technical Digest EDM Technical Dig
est +E, Arail (1983) 2-11
l Or a method of diffusing antimony by vapor phase diffusion of antimony [(1) Electro Chemical Society Journal J, Plectro, -chem, Soc.
+M, Namba et al. (1981)
128 (2) + 420 i (2) Electro Chemical Society J, Electroche'm,
Sac, M., Namba et al. (198
4) 131(1), 190 El, etc. have been proposed.

しかしながら、これらのいずれの方法によっても、不純
物濃度を低くシテ、かつ精度よく拡散することは困難で
ある。この理由は、熱拡散の原理的な限界によるもので
、一般的に固溶度よりも不純物濃度が低い状態で±5%
以内の精度で濃度を制御することは技術的に不可能に近
いからで1ある。
However, with any of these methods, it is difficult to diffuse impurities with low concentration and with high precision. The reason for this is due to the theoretical limit of thermal diffusion, and generally ±5% when the impurity concentration is lower than the solid solubility.
This is because it is technically almost impossible to control the concentration with an accuracy within 1.

このために、一般的にはイオン打込み技術を用いて低濃
度拡散層を形成する方法が採用される。
For this purpose, a method is generally adopted in which a low concentration diffusion layer is formed using ion implantation technology.

イオン打込み方式によれば、イオン打込み量が電流積算
値で制御できることから、±1%程度の精度で濃度制御
が可能である。しかしながら、従来のイオン打込み技術
では、半導体基板中に形成した溝の側面に不純物をドー
プすることは不可能に近かった。この理由は、打込まれ
たイオンの直進性によるもので、第2図に示すように、
基板7内に形成された溝8に不純物ドープ層9を形成す
るためには、溝8の開口部の幅をW、深さをdとすると
打込み角度θはian”−” (w/a )以下にする
必要がある。例えば幅Wが1μm、深さdが5μmの溝
の側壁に完全に不純物をドープするためには、打込み角
度θを約10度以下にする必要がある。一方不純物をド
ープすべき溝の側面は、任意の方向を向いている可能性
があるため、打込み角θは、立体的に変える必要がある
。つまり2例えばウェーハを、イオンビームに対してθ
傾けて、いわゆる。
According to the ion implantation method, since the amount of ion implantation can be controlled by the integrated current value, the concentration can be controlled with an accuracy of approximately ±1%. However, with conventional ion implantation techniques, it is nearly impossible to dope the side surfaces of a trench formed in a semiconductor substrate with impurities. The reason for this is due to the straightness of the implanted ions, as shown in Figure 2.
In order to form the impurity doped layer 9 in the groove 8 formed in the substrate 7, if the width of the opening of the groove 8 is W and the depth is d, the implantation angle θ is ian"-" (w/a). It is necessary to do the following. For example, in order to completely dope the side wall of a groove with a width W of 1 μm and a depth d of 5 μm with impurities, the implantation angle θ needs to be about 10 degrees or less. On the other hand, since the side surfaces of the groove to be doped with impurities may be oriented in any direction, the implantation angle θ needs to be changed three-dimensionally. In other words, 2 For example, the wafer is θ with respect to the ion beam.
Tilt, so-called.

みそすり運動をさせる必要がある。しかしながら。It is necessary to have misosuri exercise. however.

この方°法には、基本的に2つの点で限界がある。This method is fundamentally limited in two ways.

その一点は、溝底部へのドーピングが困難な点であり、
他の一点は、イオン打込み量を正確に制御できない点で
ある。すなわち、半導体基板中に打込まれる全イオン数
はモニタできるが、このうち。
One point is that it is difficult to dope the bottom of the groove.
Another point is that the amount of ion implantation cannot be accurately controlled. That is, the total number of ions implanted into the semiconductor substrate can be monitored;

溝の側面に打込まれるイオン数を正確に測定することは
不可能に近<、シたがって、上記の斜め方向からイオン
打込みを行う方法で、所望の特性を持つドープ層を形成
することはできない。
It is nearly impossible to accurately measure the number of ions implanted into the side surfaces of the groove, so it is impossible to form a doped layer with the desired characteristics by implanting ions from an oblique direction as described above. Can not.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、従来技術での上記した問題点を解決するため
になされたもので、底面を含む全側面のまわりが精度よ
く制御された不純物ドープ層で囲まれている溝を半導体
基板中に形成することのできる半導体装置製造方法を提
供することを目的とするものである。
The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems in the conventional technology, and it forms a groove in a semiconductor substrate whose entire side surface including the bottom surface is surrounded by a precisely controlled impurity doped layer. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can perform the following steps.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明では、上記目的を達成するために、半導体基板上
にイオン打込みマスクを形成する工程と。
In order to achieve the above object, the present invention includes a step of forming an ion implantation mask on a semiconductor substrate.

このイオン打込みマスクをマスクとしてイオン打込みを
行って上記半導体基板中に不純物ドープ層を形成する工
程と、上記マスクで覆われていない部分の上記半導体基
板をエッチして側面のまわりが上記不純物ドープ層で囲
まれている溝を形成する工程とを含んでなる製造方法と
する。
A step of performing ion implantation using the ion implantation mask as a mask to form an impurity-doped layer in the semiconductor substrate, and etching the semiconductor substrate in a portion not covered with the mask so that the impurity-doped layer is formed around the side surfaces. The manufacturing method includes the step of forming a groove surrounded by.

本発明の原理を第1図を用いて具体的に説明する。第1
図仏)は、シリコン基板1上に形成したイオン打込みマ
スク4をマスクとして、ボロンイオンB+を3 MeV
で打込み、深さ5μmのイオン打込み層3を形成した状
態を示す。この時、打込まれたイオンの横方向散乱によ
り、イオン打込み層3は。
The principle of the present invention will be specifically explained using FIG. 1st
In the figure, boron ions B+ are implanted at 3 MeV using an ion implantation mask 4 formed on a silicon substrate 1 as a mask.
This figure shows the state in which an ion implantation layer 3 having a depth of 5 μm was formed by implantation. At this time, the ion implantation layer 3 is caused by lateral scattering of the implanted ions.

イオン打込みマスク4よりも基板内部で広がった形状を
持つ、第1図(b)は、上記イオン打込みマスク4をマ
スクにして2反応性イオンエッチ(以下R1Bと略)に
より、基板l中に溝2を形成した状態を示す。この時、
 RIEによるマスク4からの。
FIG. 1(b), which has a shape that is wider inside the substrate than the ion implantation mask 4, is a groove formed in the substrate l by two-reactive ion etching (hereinafter abbreviated as R1B) using the ion implantation mask 4 as a mask. 2 is shown. At this time,
From Mask 4 by RIE.

溝2の寸法シフトは、イオン打込み層3よりも小さくで
きるため、溝2の側壁に不純物ドープ層5が形成できる
。高いエネルギーでイオン打込みを行うことにより、基
板1の深い部分にはマスク4よりも十分広いイオン打込
み層3を形成できるが2表面付近では、必ずしも1分広
いイオン打込み層が形成できない場合があり、続くエツ
チングにより不純物ドープ層が除去される場合がある。
Since the dimensional shift of the groove 2 can be smaller than that of the ion implantation layer 3, the impurity doped layer 5 can be formed on the sidewall of the groove 2. By performing ion implantation with high energy, it is possible to form an ion implantation layer 3 that is sufficiently wider than the mask 4 in the deep part of the substrate 1, but it may not necessarily be possible to form an ion implantation layer 1 minute wider near the surface of the substrate 1. Subsequent etching may remove the impurity doped layer.

しかしながら、上記不純物°ドープ層が除去される部分
の深さは、たかだか0.5μm程度であり、この部分は
通常のチャネルドープ等により十分ドープ可能であるた
め、特に問題にはならない。
However, the depth of the portion where the impurity doped layer is removed is approximately 0.5 μm at most, and this portion can be sufficiently doped by ordinary channel doping, etc., so this does not pose a particular problem.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下2本発明の実施例について述べる。 Two embodiments of the present invention will be described below.

実施例1 第3図(a)は、抵抗率lOΩ・儂のシリコン基板1o
のp型(100)面に、厚さ20 nmの熱酸化膜11
を成長させた後、化学気相成長(以下OVDと略)法に
より窒化シリコン(Si3H4)膜15を厚さ120 
nm堆積し、さらにイオン打込みマスク12を形成し、
このマスク12に覆われていない領域に、B+を2.5
MeV、打込み量3 X 10”儒−2で打込み、イオ
ン打込み層13を形成した状態を示す。この打込み条件
では、深さ約3μmの位置に最大濃度2.5刈017c
rIL−3の濃度を持ち、接合深さ約4μmのB+イオ
ン打込4層13が形成される。また最大濃度を持つ深さ
でのイオン打込み層13の横方開広がりは約0.7μm
であった。
Example 1 FIG. 3(a) shows a resistivity of 1OΩ and my silicon substrate 1o.
A thermal oxide film 11 with a thickness of 20 nm is deposited on the p-type (100) plane of the
After growing, a silicon nitride (Si3H4) film 15 is grown to a thickness of 120 mm using a chemical vapor deposition (OVD) method.
nm deposited, further forming an ion implantation mask 12,
Apply 2.5 B+ to the area not covered by this mask 12.
This figure shows the state in which the ion implantation layer 13 was formed by implanting at MeV and an implantation amount of 3 x 10"F-2. Under these implantation conditions, a maximum concentration of 2.5 017c was implanted at a depth of about 3 μm.
Four B+ ion-implanted layers 13 having a concentration of rIL-3 and a junction depth of approximately 4 μm are formed. Furthermore, the lateral spread of the ion implantation layer 13 at the maximum concentration depth is approximately 0.7 μm.
Met.

第3図(b)は、イオン打込みマスク12を用いてシリ
コン基板10を平行平板型のRIEによりエツチングし
、深さ3.5μmの溝14を形成した状態を示す。
FIG. 3(b) shows a state in which the silicon substrate 10 is etched by parallel plate type RIE using the ion implantation mask 12 to form a groove 14 with a depth of 3.5 μm.

反応ガスとしては臭化三弗化メタン(0BrFa )を
用い、圧力0.3 Torr 、反応電力100Wとい
う条件で加工した。このようなエッチ条件により、溝1
4のマスク12からの寸法シフトは、0.1μm以下と
Bromide trifluoride methane (0BrFa) was used as the reaction gas, and processing was carried out under the conditions of a pressure of 0.3 Torr and a reaction power of 100W. With these etching conditions, groove 1
The dimensional shift of No. 4 from the mask 12 is 0.1 μm or less.

溝14の側壁に、十分なり ドープ層13を残すことが
できた。
A sufficient amount of the doped layer 13 could be left on the side wall of the groove 14.

第3図(c)は、イオン打込みマスク12を除去した後
、 RIBによるダメージを除くために溝14の内壁を
弗酸:硝酸= 1 : 200 (容積比)のエツチン
グ液で閏秒間エッチし、約0.05μmのダメージ層を
除去し、その後、再び酸化して溝内面に厚さ0.2μm
の熱酸化膜16を成長させ、さらにCVD法により多結
晶シリコン層を堆積して溝内の空隙を埋めると共に、余
分な多結晶シリコンを除去して、溝の埋込み層17を形
成した状態を示す。
FIG. 3(c) shows that after removing the ion implantation mask 12, the inner wall of the groove 14 is etched for a leap second with an etching solution of hydrofluoric acid:nitric acid=1:200 (volume ratio) to remove damage caused by RIB. The damaged layer of approximately 0.05 μm is removed, and then oxidized again to form a 0.2 μm thick layer on the inner surface of the groove.
A thermal oxide film 16 is grown, and a polycrystalline silicon layer is further deposited by the CVD method to fill the voids in the trench, and the excess polycrystalline silicon is removed to form a trench-burying layer 17. .

本実施例によれば、良好な溝アイソレーション構造を形
成でき2例えばC−MOSに用いると、上記アイソレー
ション構造のしきい電圧vTHは、 2QV以上と、完
全なアイソレーションとなる。なお。
According to this embodiment, a good trench isolation structure can be formed. When used in, for example, a C-MOS, the threshold voltage vTH of the isolation structure is 2QV or more, resulting in complete isolation. In addition.

上記実施例では、溝14を多結晶シリコンで埋めるとし
て述べたが2通常の二酸化シリコン(sloQ)。
In the above embodiment, it has been described that the trench 14 is filled with polycrystalline silicon, but 2 ordinary silicon dioxide (sloQ) is used.

PSG等、絶縁膜のCVD法により埋めることも可能で
あり、さらに、熱酸化のみにより溝14を完全に埋める
ことも可能であることは言うまでもない。
It goes without saying that it is also possible to fill in the groove 14 by CVD of an insulating film such as PSG, and it is also possible to completely fill the trench 14 only by thermal oxidation.

実施例2 本実施例は、溝の側壁にp型およびp型の不純物ドープ
層を残す例である。
Example 2 This example is an example in which p-type and p-type impurity doped layers are left on the sidewalls of the trench.

第4図(a)は、p型(100)面、抵抗率10Ω−m
のシリコン基板10に、厚さ20 nmの熱酸化膜11
゜厚さ50 nmの5IBN4膜15. CVD法によ
る厚さ400nmのPSG膜2膜上1のおの堆積した後
、イオン打込みマスク(例えばタングステン〕12を形
成し。
Figure 4(a) shows p-type (100) plane, resistivity 10Ω-m.
A thermal oxide film 11 with a thickness of 20 nm is formed on a silicon substrate 10 of
5IBN4 film with a thickness of 50 nm15. After depositing 2 PSG films 1 with a thickness of 400 nm using the CVD method, an ion implantation mask (for example, tungsten) 12 is formed.

このイオン打込みマスク12をマスクにして、 PSG
膜2膜上1 Si、N4膜15.熱酸化膜11を0H2
FQガスを用いたRIEによって除去した状態を示す。
Using this ion implantation mask 12 as a mask, PSG
Film 2 on film 1 Si, N4 film 15. Thermal oxide film 11 is 0H2
A state removed by RIE using FQ gas is shown.

第4図(b)は、イオン打込みマスク12をマスクとし
て、B を2−OMeV、  またAs  を3.OM
eVでおのおの3 X 1013cm−2および5 X
 1014m−2打込んだ後、再びRIEにより、シリ
コン基板10に深さ4μmの溝14を形成し、その後、
イオン打込みマスク12.  PSG膜2膜上1 Si
♂N4膜15お主15酸化膜11を除去し、酸化雰囲気
で加熱して溝14の内壁およびシリコン基板10表面に
、熱酸化膜16を形成した状態を示す。この時、溝14
の側壁のまわりには、n型拡散層19およびp型拡散層
加が形成される。
In FIG. 4(b), using the ion implantation mask 12 as a mask, B is set at 2-OMeV and As is set at 3-OMeV. OM
3 x 1013 cm-2 and 5 x respectively in eV
After implanting 1014 m −2 , a groove 14 with a depth of 4 μm was formed in the silicon substrate 10 again by RIE, and then,
Ion implantation mask 12. 1 Si on 2 PSG films
The figure shows a state in which the N4 film 15 and the oxide film 11 are removed and heated in an oxidizing atmosphere to form a thermal oxide film 16 on the inner wall of the trench 14 and the surface of the silicon substrate 10. At this time, groove 14
An n-type diffusion layer 19 and a p-type diffusion layer are formed around the sidewalls.

第4図(c)は、  C!VD法により多結晶シリコン
を厚さ0.6μm堆積し、溝14を完全に埋めた後、レ
ジストパターンを形成してエツチングにより、基板上に
堆積した多結晶シリコンを必要部分を残して除去し、多
結晶シリコン層18を形成した状態を示す。
Figure 4(c) shows C! After depositing polycrystalline silicon to a thickness of 0.6 μm using the VD method to completely fill the groove 14, a resist pattern is formed and etching is performed to remove the polycrystalline silicon deposited on the substrate except for the necessary portions. A state in which a polycrystalline silicon layer 18 is formed is shown.

この時、溝の側面には、n型拡散層19およびp型拡散
層加力λ形成される。この理由は、ボロンBとヒ素As
の熱拡散における拡散係数の差異による。
At this time, an n-type diffusion layer 19 and a p-type diffusion layer with an applied force λ are formed on the side surfaces of the groove. The reason for this is that boron B and arsenic As
due to differences in diffusion coefficients in thermal diffusion.

すなわち、 AsはBと比較して拡散係数が小さいため
、浅い接合が形成され、一方、Bは拡散係数が大きいた
め、深い接合が形成される。したがって深いn型層と浅
いp型層を形成するためには9例えば不純物として、リ
ン(P)とガリウム(Ga)を用いれば良い。なお、上
記の熱酸化膜16はr  S IO2/5IJIN4 
/5IO11等の積層構造とすることも可能であり、ま
た、他の誘電率の大きな絶縁膜2例えば’ra、o、等
を用いることもできることは言うまでもない。
That is, As has a smaller diffusion coefficient than B, so a shallow junction is formed, whereas B has a larger diffusion coefficient, so a deep junction is formed. Therefore, in order to form a deep n-type layer and a shallow p-type layer, for example, phosphorus (P) and gallium (Ga) may be used as impurities. Note that the above thermal oxide film 16 is r S IO2/5IJIN4
It goes without saying that a laminated structure such as /5IO11 or the like can be used, and other insulating films 2 having a large dielectric constant such as 'ra, o, etc. can also be used.

実施例3 本実施例では、基板内部のみでなく、基板表面近傍の溝
側面にも不純物ドープ層を残す場合である。
Example 3 In this example, an impurity doped layer is left not only inside the substrate but also on the side surfaces of the groove near the surface of the substrate.

第5図(a)は、p型(100)面、抵抗率10Ω・ぼ
のシリコン基板10に9通常の選択酸化(LOcO8)
法により素子分離用酸化膜22およびp型のチャネルス
トッパ沼を形成した状態において、厚さ30 nmの熱
酸化膜11を成長後、厚さ0.5μmのPSG膜2膜上
厚さ0.8μmのタングステンサスをおのおの堆積後、
溝を形成すべき部分のタングステンサスおよびPSG 
膜21を、レジストパターン5をマスクとして加工した
状態を示す。この時、タングステン膜冴をテーパエッチ
することによりイオン打込みマスクを形成する。
FIG. 5(a) shows a p-type (100) plane, resistivity 10Ω, silicon substrate 10 subjected to normal selective oxidation (LOcO8).
After growing a thermal oxide film 11 with a thickness of 30 nm in a state where an oxide film 22 for element isolation and a p-type channel stopper swamp were formed by the method, a 0.8 μm thick thermal oxide film 11 with a thickness of 0.8 μm was grown on two PSG films with a thickness of 0.5 μm. After depositing each tungsten suspension,
Tungsten suspension and PSG in the area where grooves are to be formed
A state in which the film 21 is processed using the resist pattern 5 as a mask is shown. At this time, an ion implantation mask is formed by taper etching the tungsten film.

第5図(b)は、レジストパターン5.テーパエッチし
たタングステンサスおよびPSG膜21をマスクとして
、B+を2 MeVで5X1013cm2+  またA
s+を3 MeVでI X 10” cm−” y お
のおのイオン打込みを行ってB イオン打込み層20お
よびAs  イオン打込み層19を形成した状態を示す
。これらのイオン打込み層19.20の形状は、主とし
て、タングステン膜あの形状により決まる。すなわち、
タングステンサラが存在する部分にはイオン打込みされ
ず、テーパ部には浅い打込み層が形成され、さらにイオ
ン打込みマスクが無い部分には深いイオン打込み層がお
のおの形成される。したがって、イオン打込み層19お
よびIの形状は、実施例1(第3図)に示したような下
膨れの“洋なし”型ではなく、はぼ均一なドープが可能
となる。
FIG. 5(b) shows resist pattern 5. Using the taper-etched tungsten suspension and PSG film 21 as a mask, B+ was 5X1013cm2+ at 2 MeV and A
This figure shows a state in which a B ion implantation layer 20 and an As ion implantation layer 19 are formed by performing ion implantation of s+ at 3 MeV and I x 10"cm-"y respectively. The shape of these ion-implanted layers 19, 20 is determined primarily by the shape of the tungsten film. That is,
Ions are not implanted in the portions where the tungsten plate is present, shallow implantation layers are formed in the tapered portions, and deep ion implantation layers are formed in the portions where there is no ion implantation mask. Therefore, the shape of the ion-implanted layers 19 and I is not a "pear" shape with a downward bulge as shown in Example 1 (FIG. 3), but can be doped more uniformly.

第5図(C)は、第5図(b)におけるレジスト膜5゜
PSG膜21をマスクとして、シリコン基板10をほぼ
垂直に加工して溝を形成し、さらにレジスト膜5゜タン
グステン膜24.  PSG膜21.熱酸化膜11を除
去後、厚さ6nmの熱酸化膜26.厚さ15 nmの0
VA)窒化膜nおよびこの窒化膜τを熱酸化して成長さ
せた厚さ3 nmの熱酸化膜あを形成、さらにリンをド
ープした多結晶シリコンより成るゲート18を形成した
状態を示す。
In FIG. 5(C), using the resist film 5° PSG film 21 in FIG. 5(b) as a mask, the silicon substrate 10 is processed almost vertically to form a groove, and then the resist film 5° tungsten film 24. PSG film 21. After removing the thermal oxide film 11, a thermal oxide film 26 with a thickness of 6 nm is formed. 0 with a thickness of 15 nm
VA) A nitride film n and a 3 nm thick thermal oxide film grown by thermally oxidizing the nitride film τ are formed, and a gate 18 made of polycrystalline silicon doped with phosphorus is further formed.

第5図(d)は、第5図(C)の状態からシリコン基板
10上に9層間酸化膜あ、ゲート酸化膜あ、タングステ
ンゲート四、ヒ素イオン打込み層間2層間PSG膜31
.Al配線32を順次形成して、典型的なダイナミック
・ランダム・アクセス・メモリのメモリ・セルを形成し
た状態を示す。
FIG. 5(d) shows that from the state of FIG. 5(C), 9 interlayer oxide films A, gate oxide film A, tungsten gate 4, and 2 interlayer PSG films 31 between arsenic ion implantation layers are formed on the silicon substrate 10 from the state shown in FIG. 5C.
.. A state in which Al interconnections 32 are sequentially formed to form a memory cell of a typical dynamic random access memory is shown.

本実施例で、B+ドープ層加がAs+ドープ層19に比
べ広がりが大きいのは、(1)イオン打込み時の不純物
の横方同人がりかBの方が太きい、(2)打込み後の熱
処理による不純物の拡散が、Bの方がAsよりも早い、
という二つの理由、による。
In this example, the reason why the B+ doped layer spreads wider than the As+ doped layer 19 is because (1) the lateral dopant of impurities during ion implantation is thicker in layer B, and (2) the heat treatment after implantation The diffusion of impurities is faster in B than in As,
This is due to two reasons.

以上のように1本実施例によれば、自己整合的に溝の側
面および底面のまわりが不純物ドープ層で囲まれた構造
を形成できる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to form a structure in which the side and bottom surfaces of the groove are surrounded by the impurity-doped layer in a self-aligned manner.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように2本発明によれば、高エネルギーイ
オン打込みにより、自己整合的に、半導体基板面に加工
された溝の側面および底面のまわりが不純物ドープ層で
囲まれている構造を形成することができ、その技術的効
果は大きい。
As explained above, according to the present invention, high-energy ion implantation forms a structure in which the side and bottom surfaces of a groove processed in a semiconductor substrate are surrounded by an impurity-doped layer in a self-aligned manner. The technical effects are great.

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

第1図(a)、 (b)は本発明の概要説明用の断面図
。 第2図は従来技術の問題点を説明する図、第3図(aL
 (bL (cL  第4図(aL (b)、 (c)
、、  第5図(a)、 (bL(C)、 (d)はそ
れぞれ本発明の詳細な説明する断面図である。 〈符号の説明〉 1.10・・・シリコン基板   2,14°°゛溝3
、5.13.19.20・・・不純物ドープ層(イオン
打込み層)4.12・・・イオン打込みマスク 11、16.26.28・・・熱酸化膜 15・・・窒
化シリコン膜17、18°°゛多結晶シリコン層 21
.31・・・PSG膜ρ・・・素子分離用酸化膜 乙・・・p型チャネルストッパ 四・・・タングステンゲート (至)・・・ヒ素イオン打込み層  32・・・AI配
線33・・・層間酸化膜      讃・・・ゲート酸
化膜代理′人弁理士 中 村 純之助 矛1図 3−イオン打ゐンり管 1’2図 θ−・イ才〉寸丁2か叶椰契 u−−一聞口1檜暢 d−−一埼て ?4図 矛5図 (Q) (b) 矛5図 (C) (d)
FIGS. 1(a) and 1(b) are sectional views for explaining the outline of the present invention. Figure 2 is a diagram explaining the problems of the prior art, and Figure 3 (aL
(bL (cL) Figure 4 (aL (b), (c)
,, Figures 5(a), (bL(C), and (d) are cross-sectional views explaining the present invention in detail, respectively. <Explanation of symbols> 1.10...Silicon substrate 2,14°° Groove 3
, 5.13.19.20... Impurity doped layer (ion implantation layer) 4.12... Ion implantation mask 11, 16.26.28... Thermal oxide film 15... Silicon nitride film 17, 18°°゛Polycrystalline silicon layer 21
.. 31...PSG film ρ...Oxide film for element isolation B...P-type channel stopper 4...Tungsten gate (to)...Arsenic ion implantation layer 32...AI wiring 33...Interlayer Oxide film praise...Gate oxide film agent's patent attorney Junnosuke Nakamura 1 Figure 3 - Ion implantation tube 1'2 Figure θ-・Isai> Dimension 2 or Kano Palm contract U--Ichimon Mouth 1 Hinobu Nobu d--Ichisakite? Figure 4, Figure 5 (Q) (b) Figure 5 (C) (d)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  半導体基板上にイオン打込みマスクを形成する工程と
、このイオン打込みマスクをマスクとしてイオン打込み
を行って上記半導体基板中に不純物ドープ層を形成する
工程と、上記マスクで覆われていない部分の上記半導体
基板をエッチして側面のまわりが上記不純物ドープ層で
囲まれている溝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。
forming an ion implantation mask on a semiconductor substrate; performing ion implantation using the ion implantation mask as a mask to form an impurity doped layer in the semiconductor substrate; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of etching a substrate to form a groove whose side surfaces are surrounded by the impurity-doped layer.
JP60129783A 1985-06-17 1985-06-17 Manufacture of semiconductor device Pending JPS61288462A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02197161A (en) * 1988-09-14 1990-08-03 Sanyo Electric Co Ltd Manufacture of semiconductor device
US5043292A (en) * 1990-05-31 1991-08-27 National Semiconductor Corporation Self-aligned masking for ultra-high energy implants with application to localized buried implants and insolation structures

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