JPS6312160A - 島状ｓｏｉのチヤネルストツパ形成方法 - Google Patents

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】 〔概要〕 島状ＳＯＩの側面に設けられ高ドープ領域からなるチャ
ネルストッパの形成において、島状ＳＯ■の上面にイオ
ン阻止膜を該上面の縁部を表出させて設け、その膜をマ
スクにしたイオン注入を行う方法にすることにより、 従来方法に付随したエツチング方法と５ＣＩＩの面方位
に関する制約を緩和したものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、島状ＳＯＩの側面に設は高ドープ領域からな
るチャネルストッパの形成方法に関す。

３０　Ｉ　　（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎ５ｕｌａｔ
ｏｒ）は、絶縁体上のシリコン層のことであり、パター
ン化により電気的にフローティング状態の島状にするこ
とが出来る。そして、島状ＳＯＩにトランジスタを形成
することは、完全分離によるトランジスタの性能向上を
可能にしている。

その際、島状ＳＯＩの側面上を通る配線（電極）が寄生
チャネルを形成してリークを生じさせる場合には、リー
ク防止のために、島状ＳＯＩの側面に高ドープ領域から
なるチャネルストッパを設けることがある。例えば、第
３図の模式平面図（ａｌおよび模式側断面図（ｂ）に示
すｎチャネルＭＯＳトランジスタ′における、ソース領
域１１とドレイン領域１３との間の上記リークを防止す
るｐ＋型のチャネルストッパ３の如くである。なお同図
において、ｌはＳＯＩ下の絶縁体、２は島状ＳＯＩ、１
２はソース電極、１４はドレイン電極、１５はゲート絶
縁膜、１６はゲート電極、１７は配線、１８は絶縁層、
である。

そしてこのチャネルストッパは、対象とする島状ＳＯＩ
に制約されることなく形成出来るのが望ましい。

〔従来の技術〕

島状ＳＯＩにチャネルストッパを形成する従来方法は第
４図の工程順側面図（ａ）〜（ｄ）に示すが如くである
。

即ち、先ず（図（２ｋｌ参照〕、絶縁体１上に形成され
た面方位が（１００）の５ＯＩ２ａの上に、島状５ＯＩ
２形成用のレジストマスク４を形成する。

次いで〔図（ｂｌ参照〕、エツチング液に水酸化カリウ
ム（ＫＯＨ）　を用いレジストマスク４をマスクにして
絶縁体１が表出するまで５ＯＩ２ａをパターン化エツチ
ングする。さすれば、側面が直線的に傾斜した台形の島
状５ＯＩ２が形成される。なおこの場合、側面は（１１
１）面となる。

次いで〔図（Ｃ）参照〕、レジストマスク４をそのまま
にして一導電形の不純物例えば硼素（Ｂ）をイオン注入
する。さすれば、島状５０１２においては、側面が直線
的に傾斜していることからその側面部に選択的にイオン
注入されたイオン注入領域３ａが形成される。

次いでＣ図（ｄ）参照〕、レジストマスク４を除去した
後、イオン注入領域３ａを活性化する熱処理を行って、
例えばｐ＋型領領域らなるチャネルス）７パ３の形成を
完了する。

島状５０１２に対するトランジスタの形成は、その後に
なされる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上に述べた従来方法は、エツチング用剤が
加熱を要するＫＯ）Ｉと言った特別のものであり、然も
５ＯＩＯ面方位が（１００）の場合に限定されるので、
特殊なエツチングが必要となり且つ面方位の異なるＳＯ
Ｉには適用出来ない問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、島状ＳＯＩの上面に注入イオンを阻止す
るイオン阻止膜を該上面の縁部を表出させて形成する工
程と、該イオン阻止膜をマスクにして一導電型の不純物
をイオン注入する工程とを含んでなる本発明のチャネル
ストッパ形成方法によって解決される。

本発明によれば、上記イオン阻止膜は、その上に設けら
れ上記島状ＳＯＩの形成のパターン化に用いるマスクを
用いた選択的サイドエツチングにより形成するのが望ま
しい。

〔作用〕

上記イオン阻止膜は上記上面の縁部を表出させているの
で、島状ＳＯＩの側面が直線的に傾斜しなくとも即ち略
垂直な部分を有していても、その側面部に所望のチャネ
ルストッパを形成することが出来る。

このことにより、島状ＳＯＩを形成するパターン化のエ
ツチングに通常の方法が採用出来ることになり、然もＳ
ＯＩの面方位を任意にすることも可能になる。

またイオン阻止膜の形成に上記の選択的サイドエツチン
グを採用すれば、島状ＳＯＩ上面の縁部を表出させるの
を自己整合的に行うことが出来て、イオン阻止膜パター
ン化の位置合わせが不要になる利点がある。

〔実施例〕

以下、本発明方法によるチャネルスト、バ形成の第一お
よび第二の実施例についてそれぞれ第１図および第２図
を用い説明する。企図を通じ同一符号は同一機能対象物
を示す。

第一の実施例における手順は、第１図の工程順側面図（
ａ）〜（ｄ）に示す如くである。

先ず〔図（ａｌ参照〕、絶縁体１上に形成された面方位
が任意の５ＯＩ２ａ（厚さ約０．５μｍ）上に、通常の
方法で厚さ約０．０５μｍの熱酸化（Ｓｉ０２）膜５と
約０．１５　μｍの窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜６ａ
とを順次形成し、その上に島状５ＯＩ２形成用のレジス
トマスク４を形成する。

更に、レジストマスク４をマスクにした通常の方法で、
レジストマスク４と略同じ大きさになるように窒化シリ
コン膜６ａと熱酸化膜５とをエツチングする。

なお、熱酸化膜５は、窒化シリコン膜６ａを直接形成し
た場合に生ずる５ＯＩ２ａ表面の劣化を防止して、５Ｏ
Ｉ２ａをパターン化して形成される島状５ＯＩ２ａの表
面を良好な状態に保つために設けたものである。

次いで〔図（ｂｌ参照〕、４弗化炭素（ＣＦ４）＋５％
酸素（０２）＋８％窒素（Ｎ２）を反応ガス（圧力的０
．５Ｔｏｒｒ）にした等方性プラズマエツチング（励起
高周波は、２　ＭＨｚ、　　１５０Ｗ）により５０１２
ａをパターン化エツチングして絶縁体１を表出させる。

さすれば、５ＯＩ２ａは、直接的には熱酸化膜５がマス
クとなり、側面が凹状に傾斜した島状ＳＯ■２を形成す
る。同時に、窒化シリコン膜６ａは、サイドエツチング
されて、周縁が島状５ＯＩ２上面の周縁より略均−に小
さくなったイオン阻止膜６を形成する。イオン阻止膜６
が島状５ＯＩ２の上面より小さくなるのは、窒化シリコ
ン膜６ａに対するエツチングレートの方が大きいためで
、周縁の差の幅は約０．２μｍとなる。

次いで〔図（Ｃ）参照〕、熱酸化膜５のイオン阻止膜６
よりはみ出した部分を弗酸で除去して島状５０１２上面
の縁部を表出させ、更にレジストマスク４を除去してか
ら、イオン阻止Ｍ＊６をマスクにしてＢをイオン注入す
る。イオン注入の条件は、加速エネルギーが２５　Ｋ　
ｅＶ、ドーズ量が２Ｘ１０”／ｄ、である。さすれば、
島状５ＯＩ２の側面部に、選択的にイオン注入されたイ
オン注入領域３ａが形成される。

次いで〔図（ｄ）参照〕、島状５ＯＩ２の側面絶縁用と
する二酸化シリコンの絶縁層７　（厚さ０．２〜０．５
μｍ程度）を形成するため、窒化シリコンのイオン阻止
膜６をマスクにして熱酸化する。さすれば、この加熱に
よりイオン注入領域３ａは、絶縁層７の内側に位置して
活性化され所望のｐ゛型チャネルストッパ３となる。上
記熱酸化を行わない場合には、別途の熱処理によりイオ
ン注入領域３ａの活性化を行えば良い。

島状５ＯＩ２に対するトランジスタの形成は、イオン阻
止膜６および熱酸化膜５を除去した後に行う。

この実施例では、５ＯＩ２ａの面方向に制約がなく、然
もエツチング方法とエツチング用剤との選択により、島
状５ＯＩ２と所望のイオン阻止膜６とを同時に且つ自己
整合的に形成している。

第二の実施例における手順は、第２図の工程順側面図Ｔ
ａ）〜（ｅ）に示す如くである。

先ず〔図（ａｌ参照〕、第一の実施例の場合と同様に、
絶縁体１上に形成された面方位が任意の５０１２ａ（厚
さ約０．３μｍ）上に、通常の方法で厚さ約Ｑ、０５　
ｐ　ｒｍの熱酸化（ＳｉＯｚ）膜５と約０．１５　ｔｌ
ｍの窒化シリコン（Ｓｉｘ　Ｎａ　）　膜６ａとを順次
形成し、その上に島状５ＯＩ２形成用のレジストマスク
４を形成して、レジストマスク４と略同じ大きさになる
ように窒化シリコン膜６ａと熱酸化膜５とをエツチング
する。

次いで〔図０））参照〕、４塩化炭素（ＣＣ１４）＋５
％０２＋８％Ｎ２を反応ガス（圧力的０．０６Ｔｏｒｒ
）にした平行平板対向電極型リアクティブイオンエツチ
ング（電力３００Ｗ）によりレジストマスク４をマスク
にして５ＯＩ２ａをパターン化エツチングして絶縁体１
を表出させる。さすれば、このエツチングは異方性の垂
直エツチングとなり、レジストマスク４の大きさに倣っ
て側面が略垂直な島状５ＯＩ２が形成される。

次いで〔図（Ｃ）参照〕、レジストマスク４をそのまま
にして窒化シリコン膜５ａを選択的にサイドエツチング
し、周縁が島状５ＯＩ２周縁より内側に約０．２μｍ入
ったイオン阻止１１！ｉ　６を形成する。このエツチン
グには、エツチング用剤を燐酸（Ｈ３ｐｏ４）にしたウ
ェットエツチングを用いれば良い。

次いで〔図（ｄｌ参照〕、熱酸化膜５のイオン阻止膜６
よりはみ出した部分を弗酸で除去して島状ＳＯ■２上面
の縁部を表出させ、更にレジストマスク４を除去してか
ら、イオン阻止膜６をマスクにしてＢをイオン注入する
。イオン注入の条件は、加速エネルギーが８０Ｋｅν、
ドーズ量が５Ｘ１０１２／−１である。さすれば、島状
５ＯＩ２の側面部に、選択的にイオン注入されたイオン
注入領域３ａが形成される。

次いで〔図（ｅ）参照〕、島状５ＯＩ２の側面絶縁用と
する二酸化シリコンの絶縁層７　（厚さ０．２〜０．５
μｍ程度）を形成するため、窒化シリコンのイオン阻止
膜６をマスクにして熱酸化する。さすれば、この加熱に
よりイオン注入領域３ａは、絶縁層７の内側に位置して
活性化され所望のρ“型チャネルストッパ３となる。上
記熱酸化を行わない場合には、別途の熱処理によりイオ
ン注入領域３ａの活性化を行えば良い。

島状５ＯＩ２に対するトランジスタの形成は、イオン阻
止膜６および熱酸化膜５を除去した後に行う。

この実施例では、第一の実施例の場合と同様に５ＯＩ２
ａの面方向に制約がない。また窒化膜６ａに対するサイ
ドエツチングを別工程にしており、島状５ＯＩ２の上面
縁部の表出幅を成る程度任意に設定出来る。そしてその
際、レジストマスク４をそのまま利用するので第一の実
施例の場合と同様に自己整合的になり、イオン阻止膜６
の形成にパターン化の位置合わせが不要である。

なお、第二の実施例から容易に類推可能なように、窒化
シリコン膜６ａに対するサイドエツチングを別工程にす
る場合には、島状５Ｏｒ２を形成するパターン化エツチ
ングには、通常のエツチング方法の中から上記第一また
は第二の実施例とは別のエツチング方法を適宜選定して
用いることが可能である。

また、上記実施例では、ｐ型の不純物であるＢをイオン
注入してチャネルストッパ３を２１型にしたが、ｎ＋型
にしたい場合には、ｎ型の不純物例えば燐（Ｐ）または
砒素（Ａｓ）などをイオン注入すれば良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の構成によれば、島状ＳＯＩ
の側面に設けられ高ドープ領域からなるチャネルストッ
パの形成において、従来方法に付随している制約即ちＳ
Ｏ■の面方位とエツチング方法とに関する制約を緩和す
ることが出来て、対象とする島状ＳＯＩの範囲の拡大を
可能にさせる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法第一の実施例の工程順側面図（ａ）
〜（ｄ）、 第２図は本発明方法第二の実施例の工程順側面図（ａ）
〜（ｅｌ、 第３図は島状ＳＯＩに形成されたトランジスタ例の模式
平面図（ａ）と模式側断面図中）、第４図は従来方法の
工程順側面図Ｔａ１〜（ｄ）、である。 図において、 １はｓｏｒ下の絶縁体、 ２は島状ｓｏｉ、 ２ａはＳＯＩ。 ３はチャネルストッパ、 ３ａはイオン注入領域、 ４はレジストマスク（２形成用マスク）、５は熱酸化膜
、 ６はイオン阻止膜、 ６ａは窒化シリコン膜、 である。 ＄、発Ｂ月方法第−の定力色イテｊの工ψＩｇｒ則面図
ψト’（ｄ）第　１　図 弔　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）島状ＳＯＩの上面に注入イオンを阻止するイオン阻
   止膜を該上面の縁部を表出させて形成する工程と、該イ
   オン阻止膜をマスクにして一導電型の不純物をイオン注
   入する工程とを含んでなることを特徴とする島状ＳＯＩ
   のチャネルストッパ形成方法。 ２）上記イオン阻止膜は、その上に設けられ上記島状Ｓ
   ＯＩの形成のパターン化に用いるマスクを用いた選択的
   サイドエッチングにより形成することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の島状ＳＯＩのチャネルストッパ
   形成方法。