JPS63185043A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

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JPS63185043A
JPS63185043A JP62016961A JP1696187A JPS63185043A JP S63185043 A JPS63185043 A JP S63185043A JP 62016961 A JP62016961 A JP 62016961A JP 1696187 A JP1696187 A JP 1696187A JP S63185043 A JPS63185043 A JP S63185043A
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Japan
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etching
corner
insulating film
region
semiconductor
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JP62016961A
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Ichiro Nakao
中尾 一郎
Kenji Tateiwa
健二 立岩
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置の製造方法に関するものである。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device.

従来の技術 半導体MO8)ランジスタの素子間分離技術としては、
従来からLOCO8法が一般的に用いられ、最近のサブ
ミクロントランジスタではBOX法(1983年IΣD
M83−27東芝)が適用され始めている。
Conventional technology Semiconductor MO8) As for isolation technology between transistors,
Conventionally, the LOCO8 method has been commonly used, and in recent submicron transistors, the BOX method (1983 IΣD
M83-27 Toshiba) is beginning to be applied.

発明が解決しようとする問題点 LOCO8法を第2図に示す。図に示すように、シリコ
ン基板1上のパットSiO2,Si3N48をマスクに
基板1の一部を酸化して酸化膜9oを形成するとバーズ
ビーク9と呼ばれる酸化膜の食い込み部分が形成され、
1Aの部分に形成されるトランジスタの実効的なチャネ
ル幅を狭くして第3図の曲線10oに示すように狭チャ
ネル効果という現象をおこす。このため、2μm以下の
素子分離には適用できにくい。第3図は狭チャネル効果
を示すもので、曲線2oOは後述する本発明の方法、3
00は従来のBOX法の逆チャネル効果を示す。
Problems to be solved by the invention The LOCO8 method is shown in FIG. As shown in the figure, when a part of the substrate 1 is oxidized using the pads SiO2, Si3N48 on the silicon substrate 1 as a mask to form an oxide film 9o, a part of the oxide film called a bird's beak 9 is formed.
By narrowing the effective channel width of the transistor formed in the 1A portion, a phenomenon called a narrow channel effect occurs as shown by the curve 10o in FIG. For this reason, it is difficult to apply to element isolation of 2 μm or less. FIG. 3 shows the narrow channel effect, and the curve 2oO is the method of the present invention, 3, which will be described later.
00 indicates the reverse channel effect of the conventional BOX method.

これ属対して、BOX法の一例を第4図に示す。An example of the BOX method for this category is shown in FIG.

基板1上に酸化膜2とPo1ySi 3を形成し、分離
領域となるところをPo1ySi 3と酸化膜2をマス
りにして基板1をドライエツチングする。次にCVDS
i○2eを堆積し、レジスト7を回転塗布する。その後
レジスト7とCvDSlo26のエツチング速度が等し
くなるエツチング条件でドライエツチングを行ない平坦
化する。最後に素子領域のPo1ySi  3と510
22を選択的に除去する。
An oxide film 2 and a PolySi 3 are formed on a substrate 1, and the substrate 1 is dry-etched using the PolySi 3 and the oxide film 2 as masks in areas that will become isolation regions. Next, CVDS
i○2e is deposited and resist 7 is applied by spin coating. Thereafter, dry etching is performed under etching conditions such that the etching speeds of the resist 7 and the CvDSlo 26 are equal to each other for planarization. Finally, Po1ySi 3 and 510 in the element area
22 is selectively removed.

BOX法テハ、Locos法のような5IO2の素子領
域への食い込みがないため、素子の微細化に適している
。しかし、BOX法にも欠点がある。
Unlike the BOX method and the Locos method, there is no encroachment of 5IO2 into the device region, so this method is suitable for miniaturization of devices. However, the BOX method also has drawbacks.

それはコーナ一部分(エツジ部)40oで電界集中がお
こってコーナ一部でのしきい値電圧が下がって、コーナ
一部で過大電流が流れ、第6図のトランジスタ特性50
0に示すhump電流が流れる。
This is because electric field concentration occurs at the corner (edge) 40o, the threshold voltage at the corner decreases, and an excessive current flows at the corner, resulting in the transistor characteristics 50 shown in Figure 6.
A hump current shown at 0 flows.

なお、eooは正常特性である。このため、LOCO9
法とは逆の逆狭チャネル効果がおこる。
Note that eoo is a normal characteristic. For this reason, LOCO9
An inverse narrow channel effect occurs, which is the opposite of the law.

そこで、第4図(、)の段階で、第6図に示すような、
ななめイオン注入と熱処理を行ない、コーナ一部のしき
い値電圧を上げて、hump電流を抑制する方法がとら
れている。6oは注入領域、51は拡散領域である。し
かし、この方法では、もつともhump電流の流れやす
いコーナ一部へは、Po1ySt 3および5iO32
が表面にあるため十分な注入ができない。また、側面か
ら注入しているため、反射の影響で側面からの注入効率
自体も悪い。したがってコーナ一部で十分に高いしきい
値電圧を得るために、注入濃度を高くする必要がでてく
る。すると注入イオンのチャネル部へのしみ出しのため
、特性に影響を与えてしまう。そのため注入量のコント
ロールが難しい。
Therefore, at the stage of Figure 4(,), as shown in Figure 6,
A method of suppressing the hump current is to perform diagonal ion implantation and heat treatment to raise the threshold voltage of a part of the corner. 6o is an injection region, and 51 is a diffusion region. However, with this method, Po1ySt 3 and 5iO32
is on the surface, making it impossible to inject sufficiently. Furthermore, since the injection is performed from the side, the efficiency of injection from the side itself is poor due to the influence of reflection. Therefore, in order to obtain a sufficiently high threshold voltage at a portion of the corner, it is necessary to increase the implantation concentration. Then, the implanted ions seep into the channel portion, which affects the characteristics. Therefore, it is difficult to control the injection amount.

そこで第7図に示す傾斜BOXが提案された。Therefore, an inclined box shown in FIG. 7 was proposed.

このようなコーナ一部に傾斜をつけることによってコー
ナ一部での電界集中を少なくしている。これによυ、コ
ーナ一部でのしきい値を下げるためのイオン注入量を減
らすことができる。したがって注入イオンのチャネル部
へのしみ出しも減少できる。しかしこの場合、たとえば
領域I A 、 1 Bにトランジスタがそれぞれ形成
されるが、となりのトランジスタ間の分離耐圧が減少し
てしまうという欠点がある。
By sloping a portion of such a corner, electric field concentration at the portion of the corner is reduced. This makes it possible to reduce the amount of ion implantation required to lower the threshold at some corners. Therefore, seepage of implanted ions into the channel portion can also be reduced. However, in this case, although transistors are formed in the regions IA and 1B, for example, there is a drawback that the isolation voltage between adjacent transistors is reduced.

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、BOX分離法に
おける、フィールド領域の半導体をエツチングするマス
クとして用いる素子領域上の多層膜のうち半導体に接す
る層、もしくは、半導体に接する絶縁膜上の層をサイド
エツチングし、フィールド領域に埋め込む絶縁膜を、サ
イドエツチングされた部分にも形成することにより、素
子領域部のコーナ一部にゲート酸化膜より厚い絶縁膜を
形成し、コーナ一部電界集中を抑制し、コーナ一部のh
ump電流を抑制するものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides a layer in contact with the semiconductor of the multilayer film on the element region used as a mask for etching the semiconductor in the field region in the BOX separation method, or By side-etching the layer on the insulating film that is in contact with the semiconductor and forming the insulating film buried in the field region also in the side-etched part, an insulating film thicker than the gate oxide film is formed in a part of the corner of the element region. This suppresses electric field concentration in a part of the corner.
This suppresses the pump current.

作  用 本発明は上記した方法により、素子領域の半導体コーナ
一部上にゲート酸化膜より厚い絶縁膜を形成できる。し
かも、厚い絶縁膜を形成する部分は、サイドエツチング
を行なった部分である。このサイドエツチングは、多層
膜の選択エツチング時に行なえるので、任意のサイドエ
ツチングが可能である。したがってコーナ一部の任意の
幅に厚い絶縁膜を形成できるわけである。
Operation According to the present invention, an insulating film thicker than a gate oxide film can be formed on a portion of a semiconductor corner of an element region by the method described above. Furthermore, the portion where the thick insulating film is to be formed is the portion where side etching has been performed. Since this side etching can be performed during selective etching of the multilayer film, any side etching can be performed. Therefore, it is possible to form a thick insulating film with any desired width in a part of the corner.

これにより、コーナ一部での電界集中を軽減でき、コー
ナ一部のしきい値電圧の低下を抑制できる。つまり、h
ump電流を抑制できる。
This makes it possible to reduce electric field concentration at a portion of the corner and suppress a drop in threshold voltage at the portion of the corner. In other words, h
The pump current can be suppressed.

実施例 第1図に本発明の一実施例を示す。Example FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

(、)で、Si基板1上に20nmの5io2(熱酸化
膜)2,140nmのPo1ySi  3.500nm
のPSG4を形成した後、フィールド領域のPSG4を
ドライエツチングし、さらにPo1ySi  3をエツ
チングする。この時、Po1ySi  3を50nmサ
イドエツチングする条件でエツチングする。下に510
22があるため、Po1ySi  3の選択エツチング
ができるため、任意のサイドエツチングが可能である。
(,), 20 nm of 5io2 (thermal oxide film) 2,140 nm of PolySi 3.500 nm on Si substrate 1
After forming the PSG4 in the field region, the PSG4 in the field region is dry etched, and then the Po1ySi3 is further etched. At this time, PolySi 3 is etched under the conditions of side etching of 50 nm. 510 below
22, selective etching of Po1ySi3 can be performed, and arbitrary side etching is possible.

(ロ)図で、PSG4をマスクとして異方性ドライエツ
チングにより、51022とSl基板1のフィールド領
域となる部分を500nmエツチングする。異方性ドラ
イエツチングを使用するので、PSG4と51022と
St基板1のエツジが一致し、Po1ySi 3のエツ
ジのみが50nm後退している。
(b) In the figure, 51022 and the portion of the Sl substrate 1 that will become the field region are etched by 500 nm by anisotropic dry etching using the PSG 4 as a mask. Since anisotropic dry etching is used, the edges of PSG4, 51022, and St substrate 1 coincide, and only the edge of Po1ySi3 is recessed by 50 nm.

(C)図でPSG4を除去した後、CVD5iO25を
堆積する。この工程でコーナ一部に厚い絶縁膜16を形
成できる。さらに、レジスト6を塗布して表面を平坦化
する。
(C) After removing PSG4, CVD5iO25 is deposited. In this step, a thick insulating film 16 can be formed in a part of the corner. Furthermore, a resist 6 is applied to flatten the surface.

(d)図で、CVD5IO□ 6とレジストを等速でエ
ツチングするドライブエツチング条件で、Po1ySi
3の表面が出るまでエツチングし、フィールド領域に分
離用のSio2を形成する。
(d) In the figure, Po1ySi was etched under the drive etching conditions of etching CVD5IO
Etching is performed until the surface of No. 3 is exposed, and Sio2 for isolation is formed in the field region.

(−)図で、素子領域上のPo1ySi 3と5iO2
2を除去する。これによJSt02gで分離された素子
分離構造が形成される。
(-) In the figure, Po1ySi 3 and 5iO2 on the element region
Remove 2. As a result, an element isolation structure separated by JSt02g is formed.

この後、通常の方法で、基板1の一部の素子形成領域1
0にゲート酸化膜、ゲート電極、ソース。
After that, a part of the element formation region 1 of the substrate 1 is
Gate oxide film, gate electrode, source at 0.

ドレイン等を形成してトランジスタ(図示せず)を作製
する。
A transistor (not shown) is manufactured by forming a drain and the like.

この方法により、素子領域部のコーナ一部にゲート酸化
膜よシ厚い絶縁膜を形成できる。しかも、この厚い絶縁
膜の幅は、サイドエツチング量に対応しており、このサ
イドエツチングは、多層膜の選択エツチング時に行なえ
るので、任意のサイドエツチングが可能である。したが
って、コーナ一部の任意の幅に厚い絶縁膜を形成できる
わけである。本発明の断面形状はLOGO8分離に似て
いるが、LOCO8分離ではSi(〜の食い込みが制御
できない点で、本発明と大きく異なる。
By this method, it is possible to form an insulating film thicker than the gate oxide film in a part of the corner of the element region. Moreover, the width of this thick insulating film corresponds to the amount of side etching, and this side etching can be performed when selectively etching a multilayer film, so any side etching can be performed. Therefore, it is possible to form a thick insulating film in any desired width of a part of the corner. The cross-sectional shape of the present invention is similar to LOGO8 separation, but LOCO8 separation differs greatly from the present invention in that the encroachment of Si (~) cannot be controlled.

これによシ、コーナ一部での電界集中を軽減でき、コー
ナ一部のしきい値電圧の低下を抑制できる。つまり、h
ump電流を抑制できる。
This makes it possible to reduce electric field concentration at a portion of the corner and suppress a drop in threshold voltage at the corner. In other words, h
The pump current can be suppressed.

発明の効果 素子領域部のコーナ一部にゲート酸化膜より厚い絶縁膜
を形成するため、コーナ一部での電界集中を抑制するこ
とができる。したがって、コーナ一部のしきい値電圧の
低下を抑制でき、hump電流を抑制できる。
Since an insulating film thicker than the gate oxide film is formed at a corner part of the effect element region of the invention, electric field concentration at the corner part can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the threshold voltage at a part of the corner, and it is possible to suppress the hump current.

また、コーナ一部の厚い絶縁膜領域は、サイドエツチン
グ量できまる。このサイドエツチングは、多層膜の選択
エツチング時に行なえるので、任意のサイドエツチング
が可能である。したがってコーナ一部の任意の幅に厚い
絶縁膜を形成でかる。
Further, the thick insulating film region in a part of the corner is determined by the amount of side etching. Since this side etching can be performed during selective etching of the multilayer film, any side etching can be performed. Therefore, it is possible to form a thick insulating film in any desired width of a part of the corner.

このように本発明は、微細な性能低下のない半導体素子
を高密度に形成することが可能であシ、大規模なLSI
の製造に大きく寄与するものである。
In this way, the present invention enables semiconductor elements to be formed at high density without a slight deterioration in performance, and is suitable for large-scale LSI
This greatly contributes to the production of

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

第1図は本発明の一実施例のプロセス断面図、第2図は
r、ocos法のプロセス断面図、第3図は各分離法の
チャネル幅効果を示す図、第4図は従来BOX法のプロ
セス断面図、第6図は従来1・・・・・・S1基板、2
・・・・・・SiO2,3・・・・・・Po1ySi。 4−−−−−−P SG、 is、 1es’−・−・
−CVDf3*02.6・・・・・・レジスト、1o・
・・・・・素子形成領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
f!1 と     lS 第1図 Wi2図 第3図 マスクチーr7−ル′町畷19唇ン 第4図 第5図 OVll。 第6図 t//117図
Figure 1 is a cross-sectional view of the process of an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the process of the r, ocos method, Figure 3 is a diagram showing the channel width effect of each separation method, and Figure 4 is the conventional BOX method. Figure 6 is a cross-sectional view of the process of conventional 1...S1 substrate, 2
...SiO2,3...Po1ySi. 4-------P SG, is, 1es'--・-
-CVDf3*02.6...Resist, 1o.
...Element formation area. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
f! 1 and lS Fig. 1 Wi2 Fig. 3 Mask tea r7-ru' Machinawate 19 lips Fig. 4 Fig. 5 OVll. Figure 6t//Figure 117

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体基板上に多層膜を形成し、前記多層膜をマスクと
して前記半導体基板のフィールド領域をエッチングする
工程と、素子形成領域上に残された前記多層膜のうち前
記半導体基板に接する層もしくは前記半導体基板に接す
る絶縁膜上の層をサイドエッチングする工程と、前記サ
イドエッチングされた部分と、フィールド領域に絶縁膜
を形成する工程と、前記素子形成領域上に半導体素子を
形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
A step of forming a multilayer film on a semiconductor substrate and etching a field region of the semiconductor substrate using the multilayer film as a mask, and etching a layer of the multilayer film remaining on the element formation region that is in contact with the semiconductor substrate or the semiconductor A step of side-etching a layer on an insulating film in contact with the substrate, a step of forming an insulating film in the side-etched portion and a field region, and a step of forming a semiconductor element on the element formation region. A method for manufacturing a featured semiconductor device.
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