JPS62120079A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPS62120079A
JPS62120079A JP26032285A JP26032285A JPS62120079A JP S62120079 A JPS62120079 A JP S62120079A JP 26032285 A JP26032285 A JP 26032285A JP 26032285 A JP26032285 A JP 26032285A JP S62120079 A JPS62120079 A JP S62120079A
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JP
Japan
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film
nitride film
pattern
impurity
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP26032285A
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Japanese (ja)
Inventor
Keizo Aoyama
青山 慶三
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To highly integrate a semiconductor device while preventing a transistor from deteriorating in its characteristics by forming an element separating insulating film of MISFET in plural steps so that at least one of the steps does not include implanting of a channel cut high density impurity. CONSTITUTION:A silicon nitride film is grown on an SiO2 film 12 formed on a semiconductor substrate 11, with a mask 23 a nitride film pattern 13 is formed, and P-type impurity is implanted in high density for channel cut. Then, the impurity ions 14 are implanted only out of the pattern 13 (a). Then, with the second mask 24 the second nitride film pattern 13a is formed (b). Thereafter, when a field oxide film 15 is formed by thermally oxidizing, a channel cut layer 16 is formed thereunder, but this layer does not affect the other portion of the film 15. Accordingly, the same impurity density as the substrate is obtained over the entire width W (c), the pattern 13a, the oxide film 12 are then removed, a gate oxide film is newly formed, a gate electrode 17 is formed (d), an insulating film, a wiring layer are formed to complete a transistor (e).

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 旧5FETの素子分離用絶縁膜を複数工程により形成し
、これら工程の少なくとも一つはチャネルカット用高濃
度不純物の導入を含まないことを特徴とする方法である
[Detailed Description of the Invention] [Summary] A method characterized in that an insulating film for element isolation of a former 5FET is formed through multiple steps, and at least one of these steps does not include the introduction of high-concentration impurities for channel cut. be.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は半導体装置の製造方法に関するもので、更に詳
しく言えばトランジスタの特性劣化を防止しつつそれの
高集積を可能にするMISFETの製造方法に関するも
のである。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more specifically, to a method for manufacturing a MISFET that enables high integration while preventing deterioration of transistor characteristics.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体装置の製造においては選択酸化法(LOGOS 
>によって半導体基板に素子分離用の絶縁膜を形成する
。その方法を第3図を参照して説明すると、先ずその(
alに示される如く、半導体基板31(例えばシリコン
基板)上に初期酸化膜と呼称される二酸化シリコン(5
iO2)膜32を形成し、その上にシリコン窒化膜(5
iINa m +以下には単に窒化膜という)を成長し
それをパターニングして窒化膜パターン33を形成し、
次いでチャネルカソト用の基板と同導電型の不純物を高
濃度に例えばイオン注入法によって注入する。なお図に
おいて、符号34を付した点は注入された不純物イオン
を模式的に示す。
Selective oxidation method (LOGOS) is used in the manufacturing of semiconductor devices.
> forms an insulating film for element isolation on a semiconductor substrate. To explain the method with reference to Figure 3, first the (
As shown in FIG. 1, silicon dioxide (5.5%
iO2) film 32 is formed, and a silicon nitride film (5
iINa m+ (hereinafter simply referred to as a nitride film) is grown and patterned to form a nitride film pattern 33,
Next, impurities of the same conductivity type as the substrate for channel cathode are implanted at a high concentration by, for example, ion implantation. Note that in the figure, a point designated by the reference numeral 34 schematically indicates an implanted impurity ion.

次いで例えば熱酸化法によって酸化すると、第3図(b
lに示されるSiO+の素子分離絶縁膜35が、またそ
の下にチャネルカット層36が作られる。この絶縁膜は
フィールド酸化膜とも呼称される。この熱酸化の後に基
板と反対導電型の不純物を拡散してソース、ドレイン領
域(図示せず)を形成する。
Then, when oxidized, for example, by a thermal oxidation method, the result is shown in Fig. 3(b).
A SiO+ element isolation insulating film 35 shown in FIG. 1 is formed, and a channel cut layer 36 is formed thereunder. This insulating film is also called a field oxide film. After this thermal oxidation, impurities having a conductivity type opposite to that of the substrate are diffused to form source and drain regions (not shown).

次いで同図(C1に示される如く例えば多結晶シリコン
(ポリシリコン)のゲート電極37を成長し、その上に
燐・シリケート・ガラス(PSG)の如き物質の絶縁膜
38を形成し、この絶縁膜に窓を窓開けし、次いで例え
ばアルミニウム(八β)の配線層39を形成する。
Next, as shown in the same figure (C1), a gate electrode 37 made of polycrystalline silicon (polysilicon), for example, is grown, and an insulating film 38 made of a material such as phosphorus silicate glass (PSG) is formed thereon. Then, a wiring layer 39 of aluminum (8β), for example, is formed.

第4図は第3図(C1のトランジスタの平面図であって
、第3図(clは第4図のIII−I線に沿う断面図で
ある。なお第4図において、40はゲート電極窓、41
と42はソース、ドレイン電極窓である。図示のパター
ン43は素子分離絶縁膜を作るためのもので、その内部
には素子が、また外部にフィールド酸化膜が形成される
ものである。
FIG. 4 is a plan view of the transistor in FIG. 3 (C1), and FIG. 3 (cl is a cross-sectional view taken along line III-I in FIG. , 41
and 42 are source and drain electrode windows. The illustrated pattern 43 is for forming an element isolation insulating film, in which elements are formed and a field oxide film is formed outside.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

第3図TC)と第4図に符号Wで示す幅はトランジスタ
のチャネル方向幅と呼称される。このWで示す領域内の
基板の不純物の濃度がトランジスタの特性を決定する一
つの要因であるが、フィールド酸化膜の下にはチャネル
カット用に基板と同導電型の不純物が高濃度に拡散され
ているので、第3図(C)にΔWで示す領域内では基板
の中央部分より不純物の濃度が大になり、トランジスタ
の特性に好ましくないまたは特性の異なった影響を与え
る領域である。最近はトランジスタが高集積化され、W
は2.0μm程度のものを使用することがあるのでトラ
ンジスタの特性を決定する実効部分は2.0μm −(
0,5+o、s ) μm =1.OIImと小になる
The width indicated by the symbol W in FIG. 3 (TC) and FIG. 4 is called the width in the channel direction of the transistor. The concentration of impurities in the substrate in the region indicated by W is one of the factors that determines the characteristics of the transistor, but impurities of the same conductivity type as the substrate are diffused at a high concentration under the field oxide film for channel cut. Therefore, in the region indicated by ΔW in FIG. 3(C), the concentration of impurities is higher than in the central portion of the substrate, and this region has an unfavorable or different influence on the characteristics of the transistor. Recently, transistors have become highly integrated, and W
is about 2.0 μm, so the effective part that determines the characteristics of the transistor is 2.0 μm − (
0,5+o,s) μm =1. It becomes small as OIIm.

かかる現象はnarro賀channel (狭いチャ
ネル)効果と呼称され、それはトランジスタの高集積化
が進むにつれてΔWの比重が増大するため大になる(頃
向にある。
This phenomenon is called the narrow channel effect, and it becomes larger as the degree of integration of transistors increases because the specific gravity of ΔW increases.

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、旧5
FETの製造において、ナロウ・チャネル効果を防止し
、それによってトランジスタの高集積化を実現しうる方
法を提供することを目的とする。
The present invention was created in view of these points, and
It is an object of the present invention to provide a method for preventing narrow channel effects in manufacturing FETs, thereby realizing high integration of transistors.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1図は本発明方法を実施する工程における半導体装置
要部の断面図、第2図は第1図のデバイスを作るマスク
パターンの平面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a semiconductor device in a step of carrying out the method of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a mask pattern for making the device of FIG.

図示実施例においては、半導体基板11上に初期酸化膜
12を形成し、その上に成長したシリコン窒化膜をバタ
ーニングして窒化膜パターン13を作り、チャネルカッ
ト用の基板と同導電型の不純物をイオン注入法により注
入し、次いで窒化膜パターン13をエツチングしてより
小なる窒化膜パター°ン13aを形成し、しかる後に熱
酸化によりフィールド酸化膜15を形成する。
In the illustrated embodiment, an initial oxide film 12 is formed on a semiconductor substrate 11, a silicon nitride film grown thereon is buttered to form a nitride film pattern 13, and an impurity of the same conductivity type as the substrate for channel cutting is formed. is implanted by ion implantation, then the nitride film pattern 13 is etched to form a smaller nitride film pattern 13a, and then a field oxide film 15 is formed by thermal oxidation.

〔作用〕[Effect]

上記した方法においては、フィールド酸化膜は複数の工
程で行われ、それら工程の最後の部分の少な(とも1工
程においてはチャネルカット用の高濃度不純物の拡散が
行われないので、基板中央部分に向かったフィールド酸
化膜の端部分の下の部分は基板の不純物が導入されてい
ない部分となんら変るところがないので、前記したWの
幅一杯にチャネル領域が形成され、ナロウ・チャネル効
果が防止されるのである。
In the method described above, the field oxide film is formed in multiple steps, and the final part of those steps (in each step, high-concentration impurity diffusion for channel cutting is not performed, so the field oxide film is formed in the central part of the substrate). Since the lower part of the end of the field oxide film towards which it is directed is no different from the part of the substrate into which impurities have not been introduced, a channel region is formed over the entire width of the W described above, and the narrow channel effect is prevented. It is.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

本発明の方法を2工程でフィールド酸化膜を形成する場
合を例にとって説明する。
The method of the present invention will be explained by taking as an example a case where a field oxide film is formed in two steps.

本発明においては第2図に示すマスクパターンを用い、
同図において、23と24は第1と第2のフィールド酸
化膜形成用マスクパターン、25はゲート電極形成用マ
スクパターン、26はコンタクト窓形成用のマスクパタ
ーンである。
In the present invention, the mask pattern shown in FIG. 2 is used,
In the figure, 23 and 24 are mask patterns for forming first and second field oxide films, 25 is a mask pattern for forming gate electrodes, and 26 is a mask pattern for forming contact windows.

先ず第1図(alを参照すると、半導体基板(例えばp
型シリコン基板)11上に初期酸化膜と呼称される5i
02膜12を形成し、その上にシリコン窒化膜(以下窒
化膜と略称する)を成長し、第2図のマスク23を用い
バターニングして窒化膜パターン13を形成し、チャネ
ルカット用にp型の不純物を高濃度にイオン注入法で注
入する。なお、第1図は第2図のマスクパターンを用い
てデバイスを形成した場合の同図I−I線に沿う断面図
である。
First, referring to FIG. 1 (al), a semiconductor substrate (for example, p
5i called initial oxide film on 11 (type silicon substrate)
02 film 12 is formed, a silicon nitride film (hereinafter abbreviated as nitride film) is grown on it, and a nitride film pattern 13 is formed by patterning using the mask 23 in FIG. A high concentration of type impurities is implanted using ion implantation. Note that FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line I--I in the figure when a device is formed using the mask pattern in FIG. 2.

第1図(a)に注入された不純物イオンは符号14を付
した点線で模式的に示すが、不純物は窒化膜パターン1
3でマスクされた部分には注入されず、図示の如く窒化
膜パターン13の外方にのみ注入される。
The impurity ions implanted in FIG.
3 is not implanted, but is implanted only to the outside of the nitride film pattern 13 as shown.

次に、第2のマスク24を用いて窒化膜パターン13を
エツチングして第2の窒化膜パターン13aを形成する
(第1図(b))。図においてこのバターニングで除去
された窒化膜は点線で示すが、それの下の基板部分には
不純物が導入されていない。
Next, the nitride film pattern 13 is etched using the second mask 24 to form a second nitride film pattern 13a (FIG. 1(b)). In the figure, the nitride film removed by this patterning is indicated by a dotted line, but no impurity is introduced into the substrate portion below it.

次いで熱酸化によってフィールド酸化膜15を形成する
と、第1図(C1に示されるように、フィールド酸化膜
15の下にチャネルカット層16が形成されるが、この
チャネルカット層16はフィールド酸化膜15の他の部
分の下には及ばない。従って、第1図(e)にWで示す
幅の全体にわたって基板と同一の不純物濃度が確保され
、第3図(C)に示したΔWの幅をもった不純物濃度の
異なる部分は発生しない。
Next, when the field oxide film 15 is formed by thermal oxidation, a channel cut layer 16 is formed under the field oxide film 15, as shown in FIG. Therefore, the same impurity concentration as the substrate is ensured over the entire width shown by W in FIG. 1(e), and the width of ΔW shown in FIG. 3(C) is No portions with different impurity concentrations are generated.

以後は通常の技術で窒化膜パターン13aを除去し、初
期酸化膜12を除去し、新たにゲート酸化膜を作り、ゲ
ート電極17を第1図(d)に示される如く形成し、絶
縁膜、配線層などを形成して第1図fe)に示すトラン
ジスタを完成する。なお第1図f81は切断方向が同図
(dlと90°ずれたもので、図において、1日はソー
ス領域、19はドレイン領域、20は例えばPSGの絶
縁膜、21は例えばアルミニウム(i)の配線、22は
カバー膜(PSGまたは窒化膜)である。
Thereafter, the nitride film pattern 13a is removed using a conventional technique, the initial oxide film 12 is removed, a new gate oxide film is formed, a gate electrode 17 is formed as shown in FIG. 1(d), and an insulating film, Wiring layers and the like are formed to complete the transistor shown in FIG. 1(fe). Note that the cutting direction of FIG. 22 is a cover film (PSG or nitride film).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べてきたように、本発明によれば、微細なチャネ
ル方向幅を形成した場合にチャネルカット拡散による実
効的なチャネル幅の減少が防止され、トランジスタを高
集積度で形成することを可能にする効果がある。
As described above, according to the present invention, when a fine width in the channel direction is formed, reduction in the effective channel width due to channel cut diffusion is prevented, making it possible to form transistors with a high degree of integration. It has the effect of

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

第1図fatないしく1ll)は本発明実施例の断面図
、第2図は第1図の工程に用いるマスクパターンの平面
図、 第3図(alないしくC)は従来例の断面図、第4図は
第3図のデバイスの平面図である。 第1図と第2図において、 11は半導体基板、 12は SiO2膜、 13と13aは窒化膜パターン、 14は不純物イオン、 15はフィールド酸化膜、 16はチャネルカット層、 17はゲート電極、 18はソース領域、 19はドレイン領域、 20は絶縁膜、 21はi配線、 22はカバー)模、 23と24はフィールド酸化膜形成用マスクパターン、 25はゲート電極形成用マスクパターン、26はコンタ
クト窓形成用マスクパターンである。 爬朗賀虞シ1猷面品 ネ発明覚浣材゛j防命図 G+@nzit+4ト−1−zスゲtyv−yrt?4
J第2図 ぐ(Aヒ府り占シIDΔ 第3図 乍シ3D八Gテ゛ンくイス・ζト面口う第4図
Figure 1 (fat to 1ll) is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view of a mask pattern used in the process of Figure 1, Figure 3 (al to C) is a cross-sectional view of a conventional example, FIG. 4 is a plan view of the device of FIG. 3. 1 and 2, 11 is a semiconductor substrate, 12 is a SiO2 film, 13 and 13a are nitride film patterns, 14 is an impurity ion, 15 is a field oxide film, 16 is a channel cut layer, 17 is a gate electrode, 18 19 is a source region, 19 is a drain region, 20 is an insulating film, 21 is an i-wire, 22 is a cover pattern, 23 and 24 are mask patterns for forming a field oxide film, 25 is a mask pattern for forming a gate electrode, 26 is a contact window This is a mask pattern for formation. Rerogaga Yushi 1 Inventive material ゛j Lifeguard map G + @nzit + 4 To-1-z Suge tyv-yrt? 4
J2nd figure (A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 メタル・インシュレータ・セミコンダクタ電界効果トラ
ンジスタ(MISFET)の製造において、半導体基板
(11)上に二酸化シリコン膜(12)を形成し、全面
にシリコン窒化膜を成長しそれをパターニングしてシリ
コン窒化膜パターン(13)を形成して素子分離用絶縁
膜を作るためのシリコン窒化膜パターニングは複数の工
程で行い、シリコン窒化膜のそれぞれのパターニングの
後において基板(11)にチャネルカット用の基板と同
導電型の不純物を注入するが、 少なくとも最後の窒化膜のパターニングにおいては前記
した不純物の注入をなさず、しかる後に酸化することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
[Claims] In manufacturing a metal insulator semiconductor field effect transistor (MISFET), a silicon dioxide film (12) is formed on a semiconductor substrate (11), a silicon nitride film is grown on the entire surface, and it is patterned. Silicon nitride film patterning to form a silicon nitride film pattern (13) to create an insulating film for element isolation is performed in multiple steps, and after each patterning of the silicon nitride film, a pattern is formed on the substrate (11) for channel cutting. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that an impurity of the same conductivity type as that of a substrate is implanted, but the impurity is not implanted at least in the final patterning of a nitride film, and is then oxidized.
JP26032285A 1985-11-20 1985-11-20 Manufacture of semiconductor device Pending JPS62120079A (en)

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