JPS63197332A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS63197332A JPS63197332A JP62030355A JP3035587A JPS63197332A JP S63197332 A JPS63197332 A JP S63197332A JP 62030355 A JP62030355 A JP 62030355A JP 3035587 A JP3035587 A JP 3035587A JP S63197332 A JPS63197332 A JP S63197332A
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Links
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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。
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
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に半導体基板
に形成した溝側壁にキャパシターを形成・するメモリー
素子の製造方法に関する。
に形成した溝側壁にキャパシターを形成・するメモリー
素子の製造方法に関する。
従来の技術
半導体装置の中でもダイナミックメモリー(DRAM
)はその容量増大のために量も微細化が要求されるもの
の一つであり、そのためには狭くて深い溝の側壁に電荷
を蓄えるトレンチキャパシターが提案され、その構造あ
るいは製造方法が試みられている。
)はその容量増大のために量も微細化が要求されるもの
の一つであり、そのためには狭くて深い溝の側壁に電荷
を蓄えるトレンチキャパシターが提案され、その構造あ
るいは製造方法が試みられている。
これらのなかで素子間を電気的に分離するだめの分離溝
の側壁をキャパシターとして利用する方法は小さなメモ
リーセル面積で大きな蓄積電荷が得られるため、大容量
DRAMを実現する有効な方法である。
の側壁をキャパシターとして利用する方法は小さなメモ
リーセル面積で大きな蓄積電荷が得られるため、大容量
DRAMを実現する有効な方法である。
以下に分離溝の側壁にキャパシターを形成する従来の技
術を説明する。
術を説明する。
第2図において6はマスクとなる5102膜や多結晶S
i膜およびSi基板に形成した溝6,9は各々n形、p
形不純物層である。
i膜およびSi基板に形成した溝6,9は各々n形、p
形不純物層である。
表面K Sin□膜2.多結晶si膜3. CVDSi
O2膜4を形成したp形Si基板1に写真蝕刻法で形成
したホトレジスト(図示せず)をマスクにしてCV D
Sin□膜4.多結晶8i膜3.SiO2膜2を反応
性イオンエツチング(RIIE )法でエツチングし、
さらにCV D SiO□膜4をマスクにして8i基板
1をエツチングすることによって溝6を形成する(第2
図a)。
O2膜4を形成したp形Si基板1に写真蝕刻法で形成
したホトレジスト(図示せず)をマスクにしてCV D
Sin□膜4.多結晶8i膜3.SiO2膜2を反応
性イオンエツチング(RIIE )法でエツチングし、
さらにCV D SiO□膜4をマスクにして8i基板
1をエツチングすることによって溝6を形成する(第2
図a)。
適切な洗浄の後溝6の側壁(をなすS1基板)Kn形不
純物を添加しn形不純物層6を形成する(第2図b)。
純物を添加しn形不純物層6を形成する(第2図b)。
このときに形成されるn形不純物層6は薄いほうが望ま
しいためSi中の拡散係数の小さいムSがn形不純物と
して選ばれることが多く。
しいためSi中の拡散係数の小さいムSがn形不純物と
して選ばれることが多く。
その添加方法はたとえば溝6の側壁に対して斜めの方向
に加速したイオンを照射する方法、ム8を含む5in2
膜(ムSガラス膜)を溝6側壁上に形成し熱処理によっ
てムSを熱拡散させる方法、ムSを含む雰囲気中でSi
基板1を加熱して直接溝6側壁にムSを熱拡散させる方
法等が用いられる。
に加速したイオンを照射する方法、ム8を含む5in2
膜(ムSガラス膜)を溝6側壁上に形成し熱処理によっ
てムSを熱拡散させる方法、ムSを含む雰囲気中でSi
基板1を加熱して直接溝6側壁にムSを熱拡散させる方
法等が用いられる。
次に溝5の底面(をなす81基板1中)にBを添加して
p形不純物層9を形成し、電気的な分離を図る(第2図
G)。Bの添加方法は溝3の側壁に添加されないように
S1基板1表面に垂直な方向にBイオンを照射し、すで
に底面に形成されたn形不純物層のn形不純物よりも十
分多い量だけ添加する方法が用いられている。
p形不純物層9を形成し、電気的な分離を図る(第2図
G)。Bの添加方法は溝3の側壁に添加されないように
S1基板1表面に垂直な方向にBイオンを照射し、すで
に底面に形成されたn形不純物層のn形不純物よりも十
分多い量だけ添加する方法が用いられている。
続いて溝6側壁表面に熱酸化法によってキャパシター絶
縁膜となる薄い5iO7膜1oを形成した後、n形不純
物であるpを添加した多結晶Si膜を形成しエッチバッ
ク法を用いることによって溝6内に多結晶S1膜12を
埋め込み、さらに溝3の上部多結晶Si膜12を除去し
てCV D SiO□膜13全13むことによって分離
溝の側壁にキャパシターを形成する(第2図d)。
縁膜となる薄い5iO7膜1oを形成した後、n形不純
物であるpを添加した多結晶Si膜を形成しエッチバッ
ク法を用いることによって溝6内に多結晶S1膜12を
埋め込み、さらに溝3の上部多結晶Si膜12を除去し
てCV D SiO□膜13全13むことによって分離
溝の側壁にキャパシターを形成する(第2図d)。
発明が解決しようとする問題点
前述の従来の製造方法で、チャンネルストッパーたるp
形不純物層を形成するため溝6の底面にBイオンを添加
する際に、たとえSi基板1表面に垂直な方向に照射し
ても溝6の側壁が垂直でない場合には側壁の一部にも添
加される(第1図0)。
形不純物層を形成するため溝6の底面にBイオンを添加
する際に、たとえSi基板1表面に垂直な方向に照射し
ても溝6の側壁が垂直でない場合には側壁の一部にも添
加される(第1図0)。
ところが溝6を形成する際前述のようにCVD5iO□
膜4等をマスクにRIIE法でSi基板1を選択的にエ
ツチングすると側壁が垂直にならず傾斜することが多い
。しかも溝の上部より下部の方が狭くなることが多く、
このように側壁が傾斜した溝5にはBイオンが添加され
てしまう。溝5の側壁はキャパシターの電極となるべく
浅いn形不純物層6が形成されているが、このn形不純
物層6の前記Bイオンが添加された部分はp形に変換さ
れ、したがってキャパシターの電極面積が減少し容量が
減るため所望の電荷量を蓄積できないという問題を生じ
、蓄積される電荷量が減少するとα粒子等の影響を受け
やすくなるなど半導体装置の信頼性を低下させてしまう
。
膜4等をマスクにRIIE法でSi基板1を選択的にエ
ツチングすると側壁が垂直にならず傾斜することが多い
。しかも溝の上部より下部の方が狭くなることが多く、
このように側壁が傾斜した溝5にはBイオンが添加され
てしまう。溝5の側壁はキャパシターの電極となるべく
浅いn形不純物層6が形成されているが、このn形不純
物層6の前記Bイオンが添加された部分はp形に変換さ
れ、したがってキャパシターの電極面積が減少し容量が
減るため所望の電荷量を蓄積できないという問題を生じ
、蓄積される電荷量が減少するとα粒子等の影響を受け
やすくなるなど半導体装置の信頼性を低下させてしまう
。
問題点を解決するだめの手段
本発明の製造方法は、溝の底面にチャンネルストッパー
を形成する際に、溝の底面には殆んど形成せすて側壁上
部に所定の厚さの薄膜を形成して溝の開口をせばめた後
、Si基板と同一導電形不純物イオンをSi基板表面に
略垂直な方向に照射することによって鵜の開口を通って
飛来した前記不純物イオンを溝の底面に添加することを
特徴とする。
を形成する際に、溝の底面には殆んど形成せすて側壁上
部に所定の厚さの薄膜を形成して溝の開口をせばめた後
、Si基板と同一導電形不純物イオンをSi基板表面に
略垂直な方向に照射することによって鵜の開口を通って
飛来した前記不純物イオンを溝の底面に添加することを
特徴とする。
溝の側面上部に上記の薄膜を形成するには段差被膜性の
悪い薄膜形成方法、たとえば大気圧下で0CVD法によ
り5in2膜(常圧CV D 5in2膜)等を形成す
ると溝の幅が狭い場合には溝のない平坦部及び溝の上部
側壁にはCV D 5in2膜が形成されるが溝の下部
側壁あるいは底面には殆んど形成されることがない。こ
の溝の上部側壁に形成される常圧CVD5iO□膜は、
平坦部のCVD5iO□膜が延在してひさし状になって
形成されたものである。
悪い薄膜形成方法、たとえば大気圧下で0CVD法によ
り5in2膜(常圧CV D 5in2膜)等を形成す
ると溝の幅が狭い場合には溝のない平坦部及び溝の上部
側壁にはCV D 5in2膜が形成されるが溝の下部
側壁あるいは底面には殆んど形成されることがない。こ
の溝の上部側壁に形成される常圧CVD5iO□膜は、
平坦部のCVD5iO□膜が延在してひさし状になって
形成されたものである。
またスパンタリング等他の薄膜形成方法でも形成条件を
選ぶことにより、同様に溝の底面には殆んど形成されず
に溝上部の側壁に所定の厚さの5in2膜等の薄膜を形
成することができる。
選ぶことにより、同様に溝の底面には殆んど形成されず
に溝上部の側壁に所定の厚さの5in2膜等の薄膜を形
成することができる。
作用
上記の薄膜が形成された溝を有する81基板表面に略垂
直な方向に加速された不純物イオンは溝開口の略直下に
のみ照射される。したがって溝の側面に形成された薄膜
によってせばめられた開口幅が溝底面の幅よりも小であ
れば、Bイオンは底面に添加されるだけで、溝の側壁に
は添加されることがない。たとえ前記開口幅が溝底面の
幅よりも大きくても、あるいは照射される角度が垂直方
向から少し傾いてもBイオンが添加される側壁は溝の底
面に近い部分だけに限定される。
直な方向に加速された不純物イオンは溝開口の略直下に
のみ照射される。したがって溝の側面に形成された薄膜
によってせばめられた開口幅が溝底面の幅よりも小であ
れば、Bイオンは底面に添加されるだけで、溝の側壁に
は添加されることがない。たとえ前記開口幅が溝底面の
幅よりも大きくても、あるいは照射される角度が垂直方
向から少し傾いてもBイオンが添加される側壁は溝の底
面に近い部分だけに限定される。
したがって溝側壁に反対導電型不純物が添加されること
で形成されたキャパシターの電極面積が減少することが
なく、たとえ減少してもその減少分は小さい。
で形成されたキャパシターの電極面積が減少することが
なく、たとえ減少してもその減少分は小さい。
実施例
以下に第1図の工程断面図にもとすいて本発明の一実施
例を説明する。
例を説明する。
第1図において1はp形Si基板、5はマスクとなるS
io2膜や多結晶Si膜およびSi基板に形成した溝、
6はn形不純物層、7は常圧CVD5iO□膜、8はB
イオンで9はp形不純物層である。
io2膜や多結晶Si膜およびSi基板に形成した溝、
6はn形不純物層、7は常圧CVD5iO□膜、8はB
イオンで9はp形不純物層である。
p形S工基板の表面に形成したSiO□膜2.多結晶S
i膜3.CVD5LO□膜4の分離領域をホトレジスト
パターンをマスクに反応性イオンエッチ(RIB)法に
よりエツチングし、ホトレジストを除去した後CV D
SiO□膜4をマスクにして81基板1をエツチング
して開口部の幅0.8μm。
i膜3.CVD5LO□膜4の分離領域をホトレジスト
パターンをマスクに反応性イオンエッチ(RIB)法に
よりエツチングし、ホトレジストを除去した後CV D
SiO□膜4をマスクにして81基板1をエツチング
して開口部の幅0.8μm。
深さ3μmの溝5を形成する(第1図a)。溝6の側壁
は傾斜しており底面の:@は0.5μmになっている。
は傾斜しており底面の:@は0.5μmになっている。
次に溝6の側壁、底面にn形不純物であるムSを添加し
深さ0.16μmのn形不純物層6を形成する。ASの
添加にはムSイオンの注入あるいはAsガラスからの熱
拡散等どの方法でも良い。次に再iRr K法で溝の底
面のSi基板を0.3μmだけエツチングして底面のn
形不純物層を除去する(第1図b)。
深さ0.16μmのn形不純物層6を形成する。ASの
添加にはムSイオンの注入あるいはAsガラスからの熱
拡散等どの方法でも良い。次に再iRr K法で溝の底
面のSi基板を0.3μmだけエツチングして底面のn
形不純物層を除去する(第1図b)。
大気圧下でのCVD法(常圧CVD法)で平坦なSi基
板表面での厚さが0.3μmの3i0□膜(常圧CV
D SiO□膜)7を形成する。常圧CVD法では反応
ガスが狭くて深い溝6内には十分入りきらず、一方溝5
の上部端での反応速度が大きいため溝の上部側壁には厚
さ0.25μm の常圧0VDSiO□膜7が形成され
るが溝側壁の下方あるいは底面には殆ど形成されること
がなく、これによって溝6の開口部は0.3μmに狭め
られる。次にSi基板1の表面に略垂直な方向に50K
eV のエネルギーの加速したBイオン8を照射すると
溝60幅0.3μmに狭められた開口部を通って飛来し
たBイオンが溝の底面にのみ添加されてp形不純物層9
を形成する(第1図C)。一方溝6の側壁はその上部に
形成された常圧Cj V D SiO□膜7にはばまれ
てBイオンが添加されないため、すでに形成されたn形
不純物層6がp形に反転されることがない。
板表面での厚さが0.3μmの3i0□膜(常圧CV
D SiO□膜)7を形成する。常圧CVD法では反応
ガスが狭くて深い溝6内には十分入りきらず、一方溝5
の上部端での反応速度が大きいため溝の上部側壁には厚
さ0.25μm の常圧0VDSiO□膜7が形成され
るが溝側壁の下方あるいは底面には殆ど形成されること
がなく、これによって溝6の開口部は0.3μmに狭め
られる。次にSi基板1の表面に略垂直な方向に50K
eV のエネルギーの加速したBイオン8を照射すると
溝60幅0.3μmに狭められた開口部を通って飛来し
たBイオンが溝の底面にのみ添加されてp形不純物層9
を形成する(第1図C)。一方溝6の側壁はその上部に
形成された常圧Cj V D SiO□膜7にはばまれ
てBイオンが添加されないため、すでに形成されたn形
不純物層6がp形に反転されることがない。
その後は常IEJ ”i D Sin□H7,CV D
5in2膜4を除去し、キャパシター絶縁膜となる厚
さ10nmの5102膜10を熱酸化法で形成し、キャ
パシター電極となる多結晶Si膜11を形成する(第1
図d)。厚さがたとえば21tmと厚いと多結晶Si膜
11は溝上に小さな凹部を残す程度に溝6を埋めること
ができる。また多結晶Si膜11にはn形不純物である
pが添加されて導電性が高められている。
5in2膜4を除去し、キャパシター絶縁膜となる厚
さ10nmの5102膜10を熱酸化法で形成し、キャ
パシター電極となる多結晶Si膜11を形成する(第1
図d)。厚さがたとえば21tmと厚いと多結晶Si膜
11は溝上に小さな凹部を残す程度に溝6を埋めること
ができる。また多結晶Si膜11にはn形不純物である
pが添加されて導電性が高められている。
多結晶Si膜11を表面からRIB法でエツチングする
ことにより溝内にのみ多結晶Si膜12を残す。この溝
内に埋め込まれた多結晶S1膜12の表面をSi基板1
の平坦部(能動領域)の表面より0.6μm低くなるよ
うに堀り下げ、cvnSiO2膜を形成し、ホトレジス
トを回転塗布して表面を平坦にした後にRIB法でエツ
チングするいわゆるエッチバック法により溝内にG V
D 5in2膜13を埋め込んで素子分離のための絶
縁膜とする(第1図e)。
ことにより溝内にのみ多結晶Si膜12を残す。この溝
内に埋め込まれた多結晶S1膜12の表面をSi基板1
の平坦部(能動領域)の表面より0.6μm低くなるよ
うに堀り下げ、cvnSiO2膜を形成し、ホトレジス
トを回転塗布して表面を平坦にした後にRIB法でエツ
チングするいわゆるエッチバック法により溝内にG V
D 5in2膜13を埋め込んで素子分離のための絶
縁膜とする(第1図e)。
ここまでの工程で側壁がキャパシターとなる分離溝が形
成される。
成される。
以後は通常のMO5LSIの製造工程によりゲート絶縁
膜となるSiO□膜14.多結晶S1膜よりなるゲート
電極16や下部配線、n形不純物層であるンース・ドレ
イン16.さらに熱処理を施して表面の凹凸を平滑にし
たBPSG膜よりなる層間絶縁膜17を形成し、コンタ
クト窓を開口してムl電極配線を形成する(第1図f)
。
膜となるSiO□膜14.多結晶S1膜よりなるゲート
電極16や下部配線、n形不純物層であるンース・ドレ
イン16.さらに熱処理を施して表面の凹凸を平滑にし
たBPSG膜よりなる層間絶縁膜17を形成し、コンタ
クト窓を開口してムl電極配線を形成する(第1図f)
。
これらの工程に含まれる熱処理により分離溝下に形成さ
れたp形不純物層9のBは横方向、深さ方向に拡散され
1分離溝の両側壁に形成されたキャパシター間を電気的
に分離するのに十分なチャンネルストッパーが形成され
る。
れたp形不純物層9のBは横方向、深さ方向に拡散され
1分離溝の両側壁に形成されたキャパシター間を電気的
に分離するのに十分なチャンネルストッパーが形成され
る。
以上に述べた実施例では溝5の側壁にBイオンが添加さ
れない十分な厚さの常圧OV D SiO□屓Tが溝6
の側壁上部に形成されているが、常圧OV D 5in
2膜7の厚さが小さい場合には側壁の底面に近い部分に
Bイオンが添加されることもある。しかしながらこの場
合でも従来の製造方法に比べるとその影響をはるかに小
さくすることができる。
れない十分な厚さの常圧OV D SiO□屓Tが溝6
の側壁上部に形成されているが、常圧OV D 5in
2膜7の厚さが小さい場合には側壁の底面に近い部分に
Bイオンが添加されることもある。しかしながらこの場
合でも従来の製造方法に比べるとその影響をはるかに小
さくすることができる。
またこの常圧CV D SiO□膜7が溝6の底面に形
成されてもそれが加速されたBイオンの多くを阻止する
ものでなければ何ら問題を生じるものではない。
成されてもそれが加速されたBイオンの多くを阻止する
ものでなければ何ら問題を生じるものではない。
さらに常圧CVD法の代りにCVD 5in2膜の形成
によく用いられる減圧下でのCVD(LPCVD )法
、あるいはスパッタリング法等でも形成条件を選ぶこと
によって目的にかなったSiO□膜を形成することはで
きる。又薄膜としても5in2膜に限られずに後で除去
する際に形成した溝に大きな影否を及ぼさない薄膜であ
れば他の絶縁膜、あるいは半導体膜や金属膜でもよい。
によく用いられる減圧下でのCVD(LPCVD )法
、あるいはスパッタリング法等でも形成条件を選ぶこと
によって目的にかなったSiO□膜を形成することはで
きる。又薄膜としても5in2膜に限られずに後で除去
する際に形成した溝に大きな影否を及ぼさない薄膜であ
れば他の絶縁膜、あるいは半導体膜や金属膜でもよい。
発明の効果
以上のように本発明によれば、溝の底面をなす半導体基
板にチャンネルストッパーを形成するために不純物イオ
ンを照射する際に、溝の側壁にはその傾斜、形状によら
ず殆んg不純物が添加されないためこの側壁に形成され
たキャパシターの容量が減少することがない。したがっ
て十分な電荷量を蓄積できる信頼性の高いメモリー素子
を高歩留りで製造することができる。
板にチャンネルストッパーを形成するために不純物イオ
ンを照射する際に、溝の側壁にはその傾斜、形状によら
ず殆んg不純物が添加されないためこの側壁に形成され
たキャパシターの容量が減少することがない。したがっ
て十分な電荷量を蓄積できる信頼性の高いメモリー素子
を高歩留りで製造することができる。
第1図は本発明の一実施例の工程を示す断面図。
第2図は従来方法の部分的工程を示す断面図である。
1・・・・・・p形Si基板、5・・・・・・溝、6・
・・・・・n形不純物層、7・・・・・・常圧CV D
5in2膜、9・・・・・・p形不純物層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第
1 図 !・−P形δi基版第1図
lθ−8iOz膜 /−F形Si基板
・・・・・n形不純物層、7・・・・・・常圧CV D
5in2膜、9・・・・・・p形不純物層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第
1 図 !・−P形δi基版第1図
lθ−8iOz膜 /−F形Si基板
Claims (2)
- (1)一導電形半導体基板の表面に形成した絶縁膜をマ
スクにして分離領域の前記半導体基板をエッチングして
溝を形成する工程と、前記溝の底面にはほとんど形成す
ることなくこの溝側面上部に所定の厚さの薄膜を形成し
て前記溝の開口をせばめる工程と、前記半導体基板と同
一導電型の不純物イオンを加速し、前記半導体基板表面
に略垂直な方向に照射することにより前記溝の底面に前
記不純物イオンを添加する工程と、前記薄膜を除去する
工程と、前記溝の側壁および底面に絶縁膜を形成した後
前記溝内に導電体を埋込む工程よりなる半導体装置の製
造方法。 - (2)薄膜を段差被覆性の悪い薄膜形成方法で形成する
特許請求の範囲第(1)項に記載の半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62030355A JPS63197332A (ja) | 1987-02-12 | 1987-02-12 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62030355A JPS63197332A (ja) | 1987-02-12 | 1987-02-12 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63197332A true JPS63197332A (ja) | 1988-08-16 |
Family
ID=12301549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62030355A Pending JPS63197332A (ja) | 1987-02-12 | 1987-02-12 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63197332A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009212172A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1987
- 1987-02-12 JP JP62030355A patent/JPS63197332A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009212172A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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