JPS62132356A

JPS62132356A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPS62132356A
Application number: JP60273038A
Authority: JP
Inventors: Yoshitsugu Nishimoto; 西本　佳嗣
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1985-12-04
Filing date: 1985-12-04
Publication date: 1987-06-15

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、溝内壁に不純物領域が形成された溝部を有す
る半導体装置の製造方法に関し、特に、溝部所謂トレン
チを用いて良好な素子分離等を可能とする半導体装置の
製造方法に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、溝内壁に不純物領域が形成された溝部を有す
る半導体装置の製造方法において、予め不純物領域を形
成し内壁に該不純物領域が残るように溝を形成すること
により、良好な素子分離を簡単を方法で実現するもので
ある。

［従来の技術〕超大規模集積回路等の半導体装置の製造においては、１
−ランジスタ等の素子の電気的活性領域間の分離技術と
してトレンチ素子分離方法が用いられている。

このトレンチ素子分離方法は、シリコン基鈑等の半導体
基板の表面から数μｍ程度の深さに溝を形成し、該溝を
非導電性物質で充填することによって素子間分離を行う
ものである。

そして、トレンチによって素子の分離を行う場合には、
トレンチの側面及び底部に拡散層である不純物領域いわ
ゆるチャンネルストッパー領域が形成される。このチャ
ンネルストッパー領域は、一般に基板の電気的反転層の
形成を阻止するものであり、効果的な素子分離をするた
めには、■・レンチの（ｊｉ１１面及び底部の全域に不
純物領域が形成されることが必要である。

ここで、このようなチャン名ルストソパー領域を有する
ｉ・レンチ（溝部）の形成について、第２図〜第５図を
参照しながら説明する。

第２図に示すように、従来の溝部の形成工程は、先ず、
シリコン基ｔ、ｆｆ１２１に対して、例えばＲＩＥ法に
よって垂直な溝部２２の形成が行われる。溝部２２の形
成後、拡散源層２３が溝部２２を含む全面に被着形成さ
れる。拡散源層２３は、例えばＰＳＧ、Ａｓ５Ｇ、ＢＳ
Ｇ等の不純物含有絶縁膜である。そして、上記拡ｔｆ＆
源Ｆｉｆ２３の形成後、熱処理によって拡散いわゆるド
ライブ−イン拡散を行い第２図中破線で示すチャンネル
ストッパー領域となる所定の不純物領域２４を形成する
。

また、拡散源層２３を用いず、イオン注入によって不純
物を導入する方法も知られている。

例えば第３図に示すように、シリコン基板３１に対して
、角度θだけ斜め上方よりイオン注入を行い溝部３２の
側壁部分やシリコン基板３１の主面近傍に不純物を導入
し、熱拡散させてチャンネルストッパー領域となる不純
物領域３３を形成する。イオン注入の際には、シリコン
基板３１は回転させられており、従って、上記溝部３２
の側壁部分には、所定の不純物の導入がされることにな
る。

また、第４図に示すように、側壁部分がシリコン基板４
１の主面に対して斜めになるような溝部４２いわゆるテ
ーパー形状の溝部４２を形成して、基板４１の主面に垂
直にイオン注入する方法もある。溝部４２の側面及び底
部更に基板４１の主面近傍にチャンネルストッパー領域
となる不純物領域４３が形成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然しなから、上述のような溝部及びチャンネルストッパ
ー領域となる不純物領域の形成においては、溝部の形状
が深い形状になり又開口部が素子の微細化に従って狭く
なると、拡散源層の形成が不良となったり或いは一部に
不純物領域の欠陥が生ずる等の弊害が生じ、容易に不純
物領域を形成し難いという問題を有することになる。

即ち、第５図に示すように、断面上溝部５２の開口幅１
１が縮小化によって狭い幅である場合には、拡散ｍ層５
３の形成が、溝部５２の内側壁５２ａと底部５２ｂでは
一様にならず、特に内側壁５２ａの部分では、拡散源層
５３の膜厚は薄くなる（順向にある。

また、第６図に示すように、開口部６２ａが狭く底部６
２ｂが広い溝部いわゆるオーバーハング形状の溝部６２
をシリコン基板６１に形成した場合にも、同様に側壁部
分では拡散源層６３の厚みが“薄くなる等の問題がある
。

また、第３図に示すような斜めにイオン注入を施して不
純物の導入を図る方法では、溝部３２の底部３２ａに不
純物を導入するのが難しく、該底部３２ａにイオン注入
されない部分が生ずる（いわゆるシャドウ効果）。

また、第４図に示すようなテーパー形状の溝部４２に対
してイオン注入する方法では、テーパー形状のため、開
口部の断面上の開口幅１２が大きくなり、微細化に通し
ない。また、テーパー形状を再現性良く形成することは
困難である。

そこで、本発明は上述の問題点に遥み、溝部の形状の微
細化に対応して、しかも簡単な方法によって良好な不純
物領域及び溝部を形成し得る半導体装置の製造方法の提
供を目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は、溝内壁に不純物領域が形成された溝部を有す
る半導体装置の製造方法において、半導体基板に不純物
領域を形成する工程と、該不純物領域が溝内壁に残るよ
うにエツチングを行う工程とからなる半導体装置の製造
方法により上述の問題点を解決する。

ここで、半導体基板に不純物領域を形成する工程では、
不純物の導入方法として、マスクを用いて所定の領域に
深くイオン注入する方法や、不純物含有絶縁膜等の拡散
源膜を使用した熱拡散を用いることができる。

また、エツチングに際しては、不純物の導入時のマスク
をそのまま用いて、エツチングを行うことができる。

〔作用〕

半導体基板に不純物領域を形成し、その後該不純物領域
が溝内壁に残るようなエツチングによって所定の溝部を
形成するため、溝内壁の周囲は確実に不純物領域に囲ま
れることになり、不良な不純物領域が形成されることは
ない。従って、溝部の形状を微細化に対応して、該溝部
を狭いものとしていった場合でも、電気的反転層の形成
の阻止を効果的に行うことができる。

また、斜めにイオン注入したり、テーパー形状の溝部を
形成する必要もなく、従来の半導体装置の型造技術をも
って、実現が可能であり、工程の簡略化を図って、歩留
り向上を実現し得る。

〔実施例〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。

本実施例の半導体装置の製造方法は、不純物領域を形成
し、その後、所定の溝部を形成するものであって、不純
物領域は確実に溝部の内壁部に配設されるごとになり、
良好なチャンネルス［・ソバ−領域として機能し得る。

ここで、本実施例を工程に従って説明する。尚、英字の
見出しは、第１図の分画記号に対応する。

（ａ）先ず、第１図（ａ）に示すように、半導体基板１
の表面に所定の膜厚のマスク２を形成する。

半導体基板１はシリコン基板であり化合物半導体基板で
も良い。マスク２は酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、
フォトレジスト等であり、拡散源層を用いる場合には、
酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等を選択することがで
きる。

このマスク２には、開口部３が形成される。これは例え
ば選択的エツチングや選択的な露光による。

そして、不純物領域４を形成する。この不純物領域４が
チャンネルストッパー領域として機能する。不純物領域
４の形成は、例えばイオン注入法であり、不純物含有絶
縁膜例えばＰＳＧ、Ａｓ５Ｇ、ｌ３ＳＧ、ＢＰＳＧ等の
材料の膜を拡散源層とした熱拡散によって形成しても良
い。上記拡散源層の形成は、ＣＶＤ法やプレデポジショ
ン法等による。

上記イオン注入法によって不純物領域４を形成する場合
には、例えば５００ＫｅＶ〜１ＭｅＶ程度の高エネルギ
ーのイオン注入を施して、数μｍの深さの不純物領域を
形成することができる。このとき、基板の表面の不純物
濃度が低濃度となる傾向があるため、低エネルギーのイ
オン注入を組み合わせても良い。マスク２の下部の半導
体基板１の表面にも素子分離を確実に行うため不純物領
域４を形成する場合があるが、予め低エネルギーでイオ
ン注入を施してからマスク２を形成しても良く、マスク
２を後の工程等で除去した後に表面に不純物領域を形成
しても良い。また、上記マスク２の膜厚を調整すること
によって、当該マスク２を介して表面に不純物領域４を
形成することもできる。

拡散源層を用いる場合には長時間の熱処理を施し、−イ
オン注入の場合には活性化のための短時間の熱処理を施
す。

（ｂ）不純物領域４の形成後、第１図（ｂ）に示すよう
に、ＲＩＥ法等のエツチング方法によって、上記不純物
領域４が溝内壁に残るようにエツチングを行う。エツチ
ングのマスク２は、上記・イオン注入若しくは拡散ｇ層
の熱拡散のマスク２をそのまま用いることができる。

工、チングは、例えばシリコンと酸化シリコンの選択比
の高いＲＩＥエツチング法であり、所定の形状の溝部５
を形成する。上記マスク２を上述のように自己整合的に
用いたときには、上記不純物領域４は不純物の拡散によ
ってマスク２の開口部３の面積にあたる領域より横方向
に拡がっており、また、深く形成されてなるため、不純
物領域４が八か内壁に残ることになる。尚、マスク２を
新たに形成しても良い。また、エツチング後に７ニール
等を行っても良い。

このようにエツチングを施した場合では、不純物領域４
は確実に溝部５の内壁部に配設されることになり、電気
的反転層が形成されず良好なチャンネルストッパー領域
として機能し得る。不純物領域４を確実に溝部５の内壁
部に配設するためには、特に、溝部５の形状をテーパー
形状とすることもなく、また、溝部５の形状が断面上狭
いものでも良い。従って、半導体装置の微細化に対応し
たものとなり、また、再現性にも優れることになる。

（ｃ）次に、第１図（ｃ）に示すように、絶縁膜６で上
記エツチングにより形成された溝部５を充填し、更に所
定のトランジスタ７等の素子や電極８等を形成し、半導
体装置の製造を完了する。

本実施例の半導体装置の製造方法では、確実に溝部５の
内壁部に不純物領域４が形成されており、従って、確実
な素子分離を実現することができる。

また、以上のように、現状の半導体装置の製造技術を適
用して実現することができ、素子の微細イヒに対応した
ものとなっている。

尚、マスクの形状、マスクの膜厚、イオン注入のエネル
ギー、不純物の種類等は、用途によって選択することが
できる。

上述の実施例においては、素子分離の例を説明したが、
これに限定されず、キャパシタセルに適用することもで
きる。即ち、近年ＤＲＡＭ等の電荷蓄積用のキャパシタ
ーとしてトレンチキャパシターが用いられることがある
。そして、トレンチキャパシターに対して、本発明の半
導体装置の製造方法を適用することで、電荷酉積機能の
向上したトレンチキャパシターを容易に製造することが
できる。

〔発明の効果〕本発明の半導体装置の製造方法は、不純物領域の形成後
、所定のエツチングを行う、このため溝内壁の周囲は確
実に不純物領域に囲まれることになり、不良な不純物領
域が形成されることはない。

従って、半導体装置の微細化に対応し、電気的反転層の
形成の阻止を効果的に行うことができる。

また、斜めにイオン注入したり、テーパー形状の溝部を
形成する必要もなく、溝等の形成の再現性に優れること
になる。更に、従来の半導体装置の製造技術をもって、
実現が可能であり、工程の簡略化を図って、歩留り向上
を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜第１図（ｃ）は本発明の半導体Ｋｌの製
造方法を工程順に説明するための半導体装置の断面図、
第２図は従来の半導体装置の製造方法を説明するための
半導体装置の断面図、第３図は他の従来の半導体装置の
製造方法を説明するための半導体装置の断面図、第４図
は更に他の従来の半導体装置の製造方法を説明するため
の半導体装置の断面図、第５図は溝部の幅を狭くした場
合の問題点を説明するための半導体装置の断面図、第６
図はいわゆるオーバーハング形状の場合の問題点を説明
するための半導体装置の断面図である。ｌ・・・半導体基板２・・・マスク３・・・開口部４・・・不純物領域５・・・；Ｍ部６・・・絶縁膜特　許　出　願　人　　ソニー株式会社代理人　　　弁
理士　　　　　小泡　見間　　　　　　　　　　田村榮
− 不＃、物＠域１形戒第１図（ａ）工・γ今ｌ工糧ｆＦ￥　１　　［！Ｉ　　（ｂ〕第１　ｒＭ　（ｃ）従５釆皆】第３図（１筈ｐめ悄を狭くし氏鵬０′　　　　　　　　　　　
　オーＩで−ハシク°形択の１第５図　　　　　　　第
６図

Claims

【特許請求の範囲】　溝内壁に不純物領域が形成された溝部を有する半導体
装置の製造方法において、半導体基板に不純物領域を形成する工程と、該不純物領
域が溝内壁に残るようにエッチングを行う工程とからな
る半導体装置の製造方法。