JPS63207173A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPS63207173A JPS63207173A JP62039025A JP3902587A JPS63207173A JP S63207173 A JPS63207173 A JP S63207173A JP 62039025 A JP62039025 A JP 62039025A JP 3902587 A JP3902587 A JP 3902587A JP S63207173 A JPS63207173 A JP S63207173A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- element isolation
- trench
- substrate
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 6
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 abstract 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 80
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 17
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 14
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 6
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 3
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005091 Si3N Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/8238—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Element Separation (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、バイポーラトランジスタとMOSトランジス
タを同一基板上に形成した半導体装置に係わり、特にバ
イポーラトランジスタのコレクタ埋込み層と素子分離領
域の反転防止層の形成工程を改良した半導体装置の製造
方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a semiconductor device in which a bipolar transistor and a MOS transistor are formed on the same substrate, and particularly relates to a collector buried layer of a bipolar transistor and an element isolation layer. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which the process of forming a region inversion prevention layer is improved.
(従来の技術)
近年、半導体技術の進歩、特に微細加工技術の進歩に伴
い、M OS型メモリのような半導体記憶装置の高集積
化が進んでいる。MOSトランジスタ及びMOSキャパ
シタからメモリセルを構成したDRAMにおいては、高
集積化に伴って情報を記憶するMOSキャパシタの面積
が減少し、従ってMOSキャパシタに蓄えられる電荷の
量が減少する。この結果、メモリ内容が誤って読出され
たり、α線の等の放射線によりメモリ内容が破壊される
と入った問題が生じている。(Prior Art) In recent years, with advances in semiconductor technology, particularly advances in microfabrication technology, semiconductor storage devices such as MOS type memories have become highly integrated. In DRAMs in which memory cells are constructed from MOS transistors and MOS capacitors, the area of MOS capacitors that store information decreases as the degree of integration increases, and therefore the amount of charge stored in the MOS capacitors decreases. As a result, problems arise when the memory contents are read out incorrectly or when the memory contents are destroyed by radiation such as alpha rays.
−このような問題を解決するため、キャパシタ形成領域
に溝を掘って、占有面積を拡大することなく実質的に表
面積を大きくしてMOSJFtパシタの容量を増大させ
、以て蓄積電荷量を増大させて、メモリセルを微細化す
る方法が提案されている。- In order to solve this problem, a trench is dug in the capacitor formation region to substantially increase the surface area without increasing the occupied area, thereby increasing the capacitance of the MOSJFt passacitor, thereby increasing the amount of stored charge. Therefore, methods for miniaturizing memory cells have been proposed.
同様に、素子分離領域の面積が減少することによって素
子間でリークが生じ、素子間分離耐圧が低下するという
ことも大きな問題となっている。このため、素子分離領
域に溝を掘って、絶縁膜を埋込んだり或いは溝の底部の
みを選択的に熱酸化することにより、占有面積を拡大す
ることなく分離耐圧を増大させる方法が提案されている
。Similarly, a reduction in the area of the element isolation region causes leakage between elements, resulting in a reduction in isolation voltage between elements, which is also a major problem. For this reason, methods have been proposed to increase the isolation voltage without increasing the occupied area by digging a trench in the element isolation region and burying an insulating film or selectively thermally oxidizing only the bottom of the trench. There is.
第2図は既に提案されているメモリセル(特開昭59−
72161号公報)の構造であり、(a>は平面図、(
b)はその矢視A−A’ 断面図である。p型S1基板
41の素子弁w1領域に溝42が形成され、この溝42
により分離された複数の島状領域が配列形成されている
。溝42の底部には素子分離用の厚い絶縁膜44が途中
まで埋込み形成されている。さらに、素子分離領域耐圧
を向上させるため、満42の底部にはp+型型数散層4
3形成されている。メモリキャパシタはこの素子分離用
溝42の側壁及び上面にキャパシタ絶縁膜46を形成し
、この溝42を埋込むようにキャパシタ電極47を配設
して形成されている。キャパシタ電極47が対向する基
板A域には対向電極となるn型拡散層45が形成されて
いる。そして、島状半導体領域上にゲート絶縁膜48を
介してゲート電極49が形成され、このゲート電極4つ
をマスクとして不純物をイオン注入してソース・ドレイ
ンとなるn+型型数散層5051が形成されている。Figure 2 shows a memory cell that has already been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 1983-
72161), (a> is a plan view, (
b) is a sectional view taken along arrow AA'. A groove 42 is formed in the element valve w1 region of the p-type S1 substrate 41.
A plurality of island-like regions separated by are formed in an array. A thick insulating film 44 for element isolation is buried halfway at the bottom of the trench 42 . Furthermore, in order to improve the withstand voltage of the element isolation region, a p+ type scattering layer 4 is provided at the bottom of the full 42
3 are formed. The memory capacitor is formed by forming a capacitor insulating film 46 on the sidewalls and top surface of this element isolation trench 42, and disposing a capacitor electrode 47 so as to fill this trench 42. An n-type diffusion layer 45 serving as a counter electrode is formed in a region of the substrate A facing the capacitor electrode 47. Then, a gate electrode 49 is formed on the island-shaped semiconductor region via a gate insulating film 48, and impurity ions are implanted using the four gate electrodes as a mask to form an n+ type scattered layer 5051 that becomes a source and drain. has been done.
キャパシタ電極47及びゲート電極4つは第2図(a)
から明らかなように、同じ方向に連続的に配列形成され
、またゲート電極49はワード線となる。The capacitor electrode 47 and the four gate electrodes are shown in FIG. 2(a).
As is clear from the figure, the gate electrodes 49 are continuously arranged in the same direction, and the gate electrodes 49 serve as word lines.
こうしてMOSキャパシタ及びMoSトランジスタが形
成された基板表面にCVD絶縁膜52が堆積され、これ
にコンタクト穴が開けられてワード線と直交する方向の
複数のMoSトランジスタのドレインを共通接続するA
Q配線53が配列形成されてい。なお、このAρ配線5
3はビット線となる。A CVD insulating film 52 is deposited on the surface of the substrate on which the MOS capacitors and MoS transistors are formed, and a contact hole is formed in this to commonly connect the drains of the plurality of MoS transistors in the direction perpendicular to the word line.
Q wiring 53 is formed in an array. Note that this Aρ wiring 5
3 is a bit line.
このようなメモリセル構造では、素子分離領域とキャパ
シタ形成領域を同一の溝で構成することにより共にそれ
ぞれの占有面積を増大することなく分離耐圧を向上させ
、なおかつキャパシタ容量を増大させることが可能とな
り、高集積したメモリの信頼性向上がはかられるものと
して有望である。また、最近では、上記構造を持つメモ
リ扶セルにおいて高速動作を実現するために、セル部以
外の周辺回路にバイポーラトランジスタを用いることが
試みられている。In such a memory cell structure, by configuring the element isolation region and the capacitor formation region in the same trench, it is possible to improve the isolation voltage without increasing the area occupied by each, and also to increase the capacitor capacity. This is a promising method for improving the reliability of highly integrated memories. Furthermore, recently, in order to realize high-speed operation in a memory cell having the above structure, attempts have been made to use bipolar transistors in peripheral circuits other than the cell portion.
しかしながら、この種の装置にあっては次のような問題
があった。即ち、メモリをさらに高集積化するためには
溝の開口に対して側面積を大きくする必要があり、この
ように溝の幅に対する深さの割合が大きくなった場合に
は、溝底部のみに反転を防止するためのp1型拡散層を
形成することが困難である。また、セル部分全体を高1
度の基板上に形成することにより、素子分離耐圧を補償
すると云う方法も知られている。しかし、このような場
合には高濃度、高カO速でイオン注入を行い、なおかつ
長時間熱拡散を行わなければならない。However, this type of device has the following problems. In other words, in order to further increase the integration density of memory, it is necessary to increase the lateral area of the trench compared to the opening, and when the ratio of the depth to the trench width increases in this way, it is necessary to increase the side area of the trench only at the bottom. It is difficult to form a p1 type diffusion layer to prevent inversion. Also, make the entire cell part high 1
A method is also known in which the device isolation breakdown voltage is compensated for by forming the device on a similar substrate. However, in such a case, ion implantation must be performed at a high concentration and at a high oxygen rate, and thermal diffusion must be performed for a long time.
そのために、表面のトランジスタ特性に影響を与え、し
きい値がばらつく等、信頼性上大きな問題があった。This affected the transistor characteristics on the surface, causing variations in the threshold value, and caused major problems in terms of reliability.
また、同一基板上にバイポーラトランジスタを作る場合
、トランジスタのコレクタ電極となるコレクタ埋込み層
形成後のエピタキシャル成長層最適膜厚と、溝底部の反
転防止層形成後のエピタキシャル成長層最適膜厚は一致
していない。即ち、バイポーラトランジスタ部ではエピ
タキシャル成長胴を薄クシコレクタ埋込み層を浅くすれ
ば性能は上がるが、溝底部の反転防止層は微細化に伴い
益々基板表面から深くしなければならない。Furthermore, when making a bipolar transistor on the same substrate, the optimum thickness of the epitaxial growth layer after the formation of the buried collector layer, which will become the collector electrode of the transistor, does not match the optimum thickness of the epitaxial growth layer after the formation of the anti-inversion layer at the bottom of the groove. . That is, in the bipolar transistor section, the performance can be improved by making the epitaxial growth body thinner and the collector buried layer shallower, but the inversion prevention layer at the bottom of the groove must be made deeper from the substrate surface as the structure becomes smaller.
(発明が解決しようとする問題点)
このように従来、素子分離用溝が深くなると、溝の底部
のみに反転防止層を形成することが困難であった。さら
に、Bi−fv10s構造においては、コレクタ埋込み
層と反転防止層との深さ位置を共に最適化することは困
難であった。(Problems to be Solved by the Invention) Conventionally, when the element isolation groove becomes deep, it has been difficult to form an anti-inversion layer only at the bottom of the groove. Furthermore, in the Bi-fv10s structure, it is difficult to optimize both the depth positions of the collector buried layer and the anti-inversion layer.
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、素子占有面積を拡大することなく十分
な素子力w1耐圧を確保することができ、且つB 1−
MOS構造におけるコレクタ埋込み層及び反転防止層の
深さ位置を共に最適化することができ、B i −MO
S構造のRAM等の信頼性の向上をはかり得る半導体装
置の製造方法を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to be able to secure sufficient element force w1 breakdown voltage without expanding the element occupied area, and to
The depth positions of the collector buried layer and the anti-inversion layer in the MOS structure can be optimized together, and the B i -MO
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can improve the reliability of an S-structure RAM or the like.
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
本発明の骨子は、2つのエピタキシャル成長層を用いる
ことにより、2つの不純物理込み層の基板表面からの深
さを異ならせることにある。[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) The gist of the present invention is to use two epitaxial growth layers to make the depths of the two impurity physical implantation layers different from the substrate surface.
即ち本発明は、半導体基板に素子分離用の溝を形成する
と共に、該基板にバイボー−ラトランジスタ及びMOS
素子を形成してなる半導体装置の製造方法において、半
導体基板に不純物を選択的に導入して反転防止層を形成
したのら、上記基板上に第1の半導体膜をエピタキシャ
ル成長し、次いでこの半導体膜に不純物を選択的に導入
して前記バイポーラトランジスタのコレクタ埋込み層を
形成し、次いで第1の半導体膜上に第2の半導体膜をエ
ピタキシャル成長し、しかるのら第1及び第2の半導体
膜を素子分離領域に応じてエツチングし前記第1の埋込
み層に達する溝を形成するようにした方法である。That is, the present invention forms grooves for element isolation in a semiconductor substrate, and also forms bipolar transistors and MOS transistors in the substrate.
In a method of manufacturing a semiconductor device in which an element is formed, after forming an anti-inversion layer by selectively introducing impurities into a semiconductor substrate, a first semiconductor film is epitaxially grown on the substrate, and then this semiconductor film is A collector buried layer of the bipolar transistor is formed by selectively introducing impurities into the bipolar transistor, and then a second semiconductor film is epitaxially grown on the first semiconductor film, and then the first and second semiconductor films are formed into a device. In this method, trenches reaching the first buried layer are formed by etching according to the isolation regions.
(作用〉
本発明によれば、素子分離用溝の底面が反転防止層に接
するように形成されるため、素子分離耐圧の向上をはか
ることができる。しがも、この溝に形成するキャパシタ
においては、溝の底面が上記反転防止層に接するように
形成されるため、キャパシタ間のリークだけでなく、α
線によるソフトエラーを抑えることができ、メモリの信
頼性の向−上がはかられる。さらに、この反転防止層を
エピタキシャル成長技術を利用して埋込み形成するため
、従来技術のように長時間の熱拡散を行って高濃度層を
形成する場合に比べて表面のトランジスタ特性はより安
定したものとなる。また、エピタキシャル成長技術によ
る埋込み層を0MOSに用いた場合には、基板の抵抗を
小さくすることができ、ラッチアップ防止に有効である
。(Function) According to the present invention, since the bottom surface of the element isolation trench is formed so as to be in contact with the anti-inversion layer, it is possible to improve the element isolation breakdown voltage. is formed so that the bottom surface of the groove is in contact with the above-mentioned anti-inversion layer, so not only leakage between capacitors but also α
Soft errors caused by wires can be suppressed, and memory reliability can be improved. Furthermore, since this anti-inversion layer is buried and formed using epitaxial growth technology, the transistor characteristics on the surface are more stable than in the conventional technology, which uses long-term thermal diffusion to form a highly concentrated layer. becomes. Furthermore, when a buried layer formed by epitaxial growth technology is used in an OMOS, the resistance of the substrate can be reduced, which is effective in preventing latch-up.
さらに、本発明の方法によれば、素子分離用溝の反転防
止層とバイポーラトランジスタのコレクタ埋込み層の深
さをそれぞれ独立に決めることができるため、これらを
最適化することができ7、メモリの信頼性、バイポーラ
トランジスタの性能を低下させることなしに、メモリを
構成することが可能である。従って、信頼性及び集積度
の高い[3i −MOS構造の半導体装置を実現するこ
とが可能となる。Furthermore, according to the method of the present invention, the depths of the anti-inversion layer of the element isolation trench and the buried layer of the collector of the bipolar transistor can be determined independently. It is possible to construct a memory without reducing the reliability and performance of bipolar transistors. Therefore, it is possible to realize a semiconductor device having a [3i-MOS structure] with high reliability and high degree of integration.
(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。(Example) Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.
第1図は本発明の一実施例に係わる [31−MOS構
造のDRAMセルの製造工程を示す断面図である。まず
、第1図(a)に示す如く、p型5iJfi板11の表
面に酸化膜121を形成し、所定の領域に残したレジス
ト131をマスクとして、例えばボロンをドーズ量5X
10に3cm’、加速電圧150KeVでドーピングし
、p+型埋込み層(反転防止@)14を形成する。FIG. 1 is a sectional view showing the manufacturing process of a DRAM cell having a 31-MOS structure according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1(a), an oxide film 121 is formed on the surface of the p-type 5iJfi board 11, and using a resist 131 left in a predetermined area as a mask, a dose of, for example, boron is 5X.
10 is doped by 3 cm' at an acceleration voltage of 150 KeV to form a p+ type buried layer (inversion prevention@) 14.
次いで、レジスト131及び酸化膜121を除去したの
ち、第1図(b)に示す如く、雄板11上に第1のp型
エピタキシャル成長115を2.5μ面の厚さに形成す
る。その後、第1図(C)に示す如くエピタキシャル成
長層15上に酸化膜122を形成し、所定領域に残した
レジスト132をマスクとして、例えば砒素をドーズ量
5x 10” car’ 、加速電圧40KeVでドー
ピングし、高i11度のn+型埋込み層(コレクタ埋込
み層)16を形成する。Next, after removing the resist 131 and the oxide film 121, a first p-type epitaxial growth layer 115 is formed on the male plate 11 to a thickness of 2.5 μm, as shown in FIG. 1(b). Thereafter, as shown in FIG. 1C, an oxide film 122 is formed on the epitaxial growth layer 15, and using the resist 132 left in a predetermined region as a mask, doping is performed with, for example, arsenic at a dose of 5 x 10"car' and an acceleration voltage of 40 KeV. Then, an n+ type buried layer (collector buried layer) 16 with a high i of 11 degrees is formed.
次いで、レジスト132及び酸化膜122を除去したの
ち、第1図(d’)に示す如く、エピタキシャル成長層
15上に第2のp型エピタキシャル成長層17を形成す
る。続いて、所定の領域に不純物をドーピングすること
により、nウェル18及びnウェル19を形成し、素子
弁m領域の一部を酸化することにより素子分離用絶縁1
1!20を形成する。Next, after removing the resist 132 and the oxide film 122, a second p-type epitaxial growth layer 17 is formed on the epitaxial growth layer 15, as shown in FIG. 1(d'). Next, by doping predetermined regions with impurities, an n-well 18 and an n-well 19 are formed, and by oxidizing a part of the element valve m region, an element isolation insulator 1 is formed.
Form 1!20.
次いで、第1図(e)に示す如く、バイポーラトランジ
スタのコレクタ領域にn型不純物をドーピングして高濃
度で深いn+型拡散!22を形成する。さらに、前記素
子分離用絶縁膜20を形成していない素子分離領域の基
板を反応性イオンエツチング(RIE)によりエツチン
グして素子分離用溝21を形成する。このとき、溝21
の少なくとも底面の一部或いは全部は前記p++埋込み
B14に接するようにする。Next, as shown in FIG. 1(e), the collector region of the bipolar transistor is doped with an n-type impurity to form a deep n+ type diffusion at a high concentration! 22 is formed. Further, the substrate in the element isolation region where the element isolation insulating film 20 is not formed is etched by reactive ion etching (RIE) to form an element isolation groove 21. At this time, the groove 21
At least a part or all of the bottom surface thereof is in contact with the p++ buried B14.
次いで、第1図(f)に示す如く、素子分離用溝21の
底部に所定厚みの素子分離耐圧hut!$23を埋込み
形成する。素子分離用絶縁膜23は例えばSiO2膜で
ある。続いて、溝21の側壁部に不純物を導入してn型
拡散層24を形成した後、溝21の側面及び上面にキャ
パシタ絶縁膜25を介してキャパシタ電極26を形成す
る。キャパシタ絶縁y425は、例えば熱酸化膜である
。キャパシタ電極26は、例えばリンをドープした第1
層多結晶シリコン膜を全面に堆積して溝21内を埋込み
、これを所定形状にパターニングすることにより形成さ
れる。Next, as shown in FIG. 1(f), an element isolation withstand voltage hut of a predetermined thickness is formed at the bottom of the element isolation groove 21. Embed $23. The element isolation insulating film 23 is, for example, a SiO2 film. Subsequently, impurities are introduced into the side walls of the trench 21 to form an n-type diffusion layer 24, and then a capacitor electrode 26 is formed on the side and top surfaces of the trench 21 with a capacitor insulating film 25 interposed therebetween. The capacitor insulation y425 is, for example, a thermal oxide film. The capacitor electrode 26 is, for example, a first electrode doped with phosphorus.
It is formed by depositing a polycrystalline silicon film over the entire surface to fill the groove 21 and patterning it into a predetermined shape.
次いで、不要なキャパシタ絶縁膜25をエツチング除去
して一旦基板表面を露出させ、第1図(q)に示す如く
、キャパシタ電極26の表面には層間絶縁1271を、
基板露出部にはゲート絶縁II!272を形成する。こ
の実施例ではゲート絶縁膜272は熱酸化膜であるが、
先に形成されているキャパシタ絶縁膜25を除去せずに
これをそのまま用いることも可能である。Next, unnecessary capacitor insulating film 25 is removed by etching to once expose the substrate surface, and as shown in FIG. 1(q), interlayer insulation 1271 is formed on the surface of capacitor electrode 26.
Gate insulation II on the exposed part of the board! 272 is formed. In this embodiment, the gate insulating film 272 is a thermal oxide film, but
It is also possible to use the previously formed capacitor insulating film 25 as it is without removing it.
その後、所定領域にn型不純物をドーピングしてベース
ロー型拡散層28を形成する。さらに、所定領域のゲー
ト絶縁11!272をエツチング除去したのち、全面に
ゲート電極材料膜として、例えば砒素をドープした第2
層多結晶シリコン膜を堆積し、熱拡散によりエミッタn
+型拡散!!30を形成する。さらに、これを所定形状
にパターニングしてゲート電8i2L1及びエミッタ電
極292を形成する。この後、不要なゲート絶縁膜27
2を除去し、キャパシタ電極26及びゲート電極29!
をマスクとして不純物をドーピングすることにより、n
−型拡散層31をセルフナラインで形成する。Thereafter, a predetermined region is doped with an n-type impurity to form a base low type diffusion layer 28. Furthermore, after removing the gate insulator 11!272 in a predetermined region by etching, a second film doped with arsenic, for example, is formed as a gate electrode material film over the entire surface.
A layered polycrystalline silicon film is deposited, and the emitter n is formed by thermal diffusion.
+ type diffusion! ! form 30. Furthermore, this is patterned into a predetermined shape to form the gate electrode 8i2L1 and the emitter electrode 292. After this, the unnecessary gate insulating film 27
2, the capacitor electrode 26 and the gate electrode 29!
By doping impurities using n as a mask, n
- The type diffusion layer 31 is formed of self-naline.
次いで、全面にCVD−8i02膜を堆積し、異方性エ
ツチング、例えばRIEにより全面エツチングしてゲー
ト電極291の段差を利用してその側壁部のみに選択的
に3i02膜32を残置させ、これをマスクに不純物を
ドーピングしてn+型広拡散層33セルファラインで形
成することにより、ソース・ドレインを形成する。さら
に、所定の位置に不純物をドーピングしてp+型広拡散
層34形成する。Next, a CVD-8i02 film is deposited on the entire surface, and the entire surface is etched by anisotropic etching, for example, RIE, so that the 3i02 film 32 is left selectively only on the sidewalls of the gate electrode 291 by utilizing the steps of the gate electrode 291. A source/drain is formed by doping impurities into a mask and forming an n+ type wide diffusion layer 33 in a self-aligned manner. Furthermore, a p+ type wide diffusion layer 34 is formed by doping impurities at a predetermined position.
この実施例では第2層多結晶シリコンの側壁段差部に残
置させたcvo−s r○2膜32をマスクに不純物を
ドーピングしてn+型広拡散層33形成しているが、ゲ
ート電極29rをマスクに高濃度の不純物をドーピング
して直接n+型広拡散層形成しソース・ドレインを構成
することも可能である。In this embodiment, an n+ type wide diffusion layer 33 is formed by doping impurities using the CVO-S R○2 film 32 left on the side wall step portion of the second layer polycrystalline silicon as a mask. It is also possible to directly form an n+ type wide diffusion layer by doping a mask with a high concentration of impurity to form the source/drain.
次いで、第1(q)に示す如く、層間絶縁膜として例え
ばCVD−8i 02 pA35を全面に堆積し、所定
の位置をエツチング除去してコンタクトホールを形成す
る。その後、l!il!線材料として例えばAfi模3
6を全面に堆積した後、所定の形状にパターニングする
ことにより配線を行う。Next, as shown in step 1 (q), an interlayer insulating film made of, for example, CVD-8i 02 pA35 is deposited over the entire surface, and predetermined positions are etched away to form contact holes. After that, l! Il! As a wire material, for example, Afi model 3
After depositing 6 on the entire surface, wiring is performed by patterning it into a predetermined shape.
かくして本実施例方法によれば、素子分離用溝21の底
面がp++埋込み層(反転防止層)14に接するように
形成されるため、素子分離[の面積を拡大することなく
素子分離耐圧の向上をはかることができる。しかも、溝
型キャパシタの底面が埋込み脇14に接するように形成
されるため、キャパシタ間リークだけでなく、α線によ
るソフトエラーを抑えることができ、メモリの信頼性の
向上をはかることができる。さらに、反転防止のための
埋込み層14と、バイポーラトランジスタのコレクタ埋
込み層16を順次に形成することができるので、これら
の埋込み114.16をそれぞれ最適な深さ位置に形成
することができ、且つその工程を簡略化することが可能
となる。Thus, according to the method of this embodiment, since the bottom surface of the element isolation groove 21 is formed so as to be in contact with the p++ buried layer (inversion prevention layer) 14, the element isolation breakdown voltage can be improved without increasing the area of the element isolation. can be measured. Moreover, since the bottom surface of the trench capacitor is formed so as to be in contact with the buried side 14, not only leakage between the capacitors but also soft errors due to α rays can be suppressed, and the reliability of the memory can be improved. Furthermore, since the buried layer 14 for preventing inversion and the collector buried layer 16 of the bipolar transistor can be formed in sequence, these buried layers 114 and 16 can be formed at optimal depth positions, and It becomes possible to simplify the process.
また、反転防止のための埋込み層14をエピタキシャル
成長技術を利用して形成するため、長時間の熱拡散を行
って拡散層を形成する場合に比べて、基板表面に形成さ
れるMOSi−ランジスタの特性は安定したものとなる
。さらに、このエピタキシャル成長技術による埋込み層
を0MOSに用いた場合には、ラッチアップ防止に非常
に有効であり、ウェル分離幅を小さくすることが可能と
なり、高集積化がはかられる。In addition, since the buried layer 14 for preventing inversion is formed using epitaxial growth technology, the characteristics of the MOSi transistor formed on the substrate surface are better compared to the case where the diffusion layer is formed by long-term thermal diffusion. becomes stable. Furthermore, when a buried layer formed by this epitaxial growth technique is used in an OMOS, it is very effective in preventing latch-up, making it possible to reduce the well separation width, and achieving higher integration.
即チ、B i −MOSfN造を用いたFCセルDRA
Mにおいては高速動作、高信頼性、8集積化をはかるこ
とが可能であり、信頼性及び集積度の高い半導体装置を
実現することができる。So, FC cell DRA using B i -MOSfN structure
In M, it is possible to achieve high-speed operation, high reliability, and 8-integration, and it is possible to realize a semiconductor device with high reliability and high degree of integration.
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例ではコレクタ埋込み層としての高濃度n+埋
込み層16を砒素のドーピングにより形成したが、例え
ばアンチモンの拡散により形成することも可能である。Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. In the embodiment, the high concentration n+ buried layer 16 as the collector buried layer is formed by arsenic doping, but it can also be formed by, for example, antimony diffusion.
また、実施例ではキャパシタ電極を第1層多結晶シリコ
ン膜により、ゲート電極及びエミッタ電極を第2層多結
晶シリコン膜により形成したが、これらの材料として高
融点金属或いはそのシリサイド等を用いることができる
。さらに、ゲート電極及びエミッタ電極を第2層多結晶
シリコン膜により形成したが、エミッタ電極を第3層多
結晶シリコン膜で形成することも可能である。Furthermore, in the embodiment, the capacitor electrode was formed using the first layer polycrystalline silicon film, and the gate electrode and the emitter electrode were formed using the second layer polycrystalline silicon film, but it is also possible to use a high melting point metal or its silicide as the material. can. Furthermore, although the gate electrode and the emitter electrode are formed from the second layer polycrystalline silicon film, it is also possible to form the emitter electrode from the third layer polycrystalline silicon film.
また、反転防止層、コレクタ埋込み層、第1及び第2の
エピタキシャル成長層の導電型は実施例に何等限定され
るものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。例
えば、第1のエピタキシャル成長層及び反転防止層を基
板と同導電型とし、第2のエピタキシャル成長層及びコ
レクタ埋込み層を基板と逆導電型にしてもよい。さらに
、反転防止層及びコレクタ埋込み層を基板と同導電型に
し、第1及び第2のエピタキシャル成長層を基板と逆導
電型にすることも可能である。また、各部の絶縁膜とし
て熱酸化によるSiO2膜の他に、CVOによるSi’
02膜やSi3N+等を用いることも可能である。また
、実施例では素子分離用溝の側壁を利用してキャパシタ
面積を稼ぐDRAM構造を説明したが、素子分離用溝と
は別にキャパシタ領域の基板表面に溝を掘ってキャパシ
タ面積の拡大をはかることが可能である。その他、本発
明の要旨を逸鋭しない範囲で、種々変形して実施するこ
とができる。Further, the conductivity types of the anti-inversion layer, the collector buried layer, and the first and second epitaxial growth layers are not limited to those in the embodiments, and can be changed as appropriate according to specifications. For example, the first epitaxial growth layer and the anti-inversion layer may be of the same conductivity type as the substrate, and the second epitaxial growth layer and the collector buried layer may be of the opposite conductivity type to the substrate. Furthermore, it is also possible to make the anti-inversion layer and the collector buried layer of the same conductivity type as the substrate, and to make the first and second epitaxial growth layers of the opposite conductivity type to the substrate. In addition to the SiO2 film formed by thermal oxidation, Si'
It is also possible to use 02 film, Si3N+, etc. In addition, in the embodiment, a DRAM structure was explained in which the capacitor area is increased by using the sidewalls of the element isolation trench, but it is also possible to expand the capacitor area by digging a trench in the substrate surface of the capacitor region, in addition to the element isolation trench. is possible. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
[R明の効果]
以上詳述したように本発明によれば、素子分離用溝をそ
の底面が反転防止層に接するように形成しているので、
素子分離領域の面積を拡大することなく、素子分離耐圧
の向上をはかることができる。しかも、2層のエピタキ
シャル成長層の厚さにより反転防止層及びコレクタ埋込
み唐の深さ位置を独立に設定できるので、各埋込み層の
深さを共に最適化することができる。従って、31−M
OS構造の半導体装置の信頼性及び集積度の向上をはか
り得、その有用性は絶大である。[Effect of R-light] As detailed above, according to the present invention, since the element isolation trench is formed so that its bottom surface is in contact with the anti-inversion layer,
Element isolation withstand voltage can be improved without increasing the area of the element isolation region. Moreover, since the depth positions of the anti-inversion layer and the collector buried layer can be set independently depending on the thicknesses of the two epitaxially grown layers, the depth of each buried layer can be optimized together. Therefore, 31-M
The reliability and degree of integration of a semiconductor device with an OS structure can be improved, and its usefulness is enormous.
第1図は本発明の一実施例に係わる Bi−MOS構造
のDRAMセルの製造工程を示す断面図、第2図は従来
のDRAfvLIM造を示す平面図及び断面図である。
11・・・p型Si基板、14・・・p+型埋込み層(
反転防止層)、15・・・第1のp型エピタキシャル成
長層、16・・・n+型埋込み層(コレクタ埋込み層)
、17・・・第2のp型エピタキシャル成長層、18・
・・nウェル、19・・・nウェル、23・・・素子分
離用埋込み絶縁膜、26・・・キャパシタ電極、291
・・・ゲート電極。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
第1図(2)
第1図(3)FIG. 1 is a sectional view showing the manufacturing process of a DRAM cell having a Bi-MOS structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view and a sectional view showing a conventional DRAfvLIM structure. 11...p-type Si substrate, 14...p+ type buried layer (
(inversion prevention layer), 15...first p-type epitaxial growth layer, 16...n+ type buried layer (collector buried layer)
, 17... second p-type epitaxial growth layer, 18.
... n-well, 19... n-well, 23... buried insulating film for element isolation, 26... capacitor electrode, 291
...Gate electrode. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 (2) Figure 1 (3)
Claims (4)
該基板にバイポーラトランジスタ及びMOS素子を形成
してなる半導体装置の製造方法において、半導体基板に
不純物を選択的に導入して反転防止層を形成する工程と
、上記基板上に第1の半導体膜をエピタキシャル成長す
る工程と、上記半導体膜に不純物を選択的に導入して前
記バイポーラトランジスタのコレクタ埋込み層を形成す
る工程と、前記第1の半導体膜上に第2の半導体膜をエ
ピタキシャル成長する工程と、前記第1及び第2の半導
体膜を素子分離領域に応じてエッチングし前記第1の埋
込み層に達する溝を形成する工程とを含むことを特徴と
する半導体装置の製造方法。(1) Forming grooves for element isolation in the semiconductor substrate, and
A method for manufacturing a semiconductor device in which a bipolar transistor and a MOS element are formed on the substrate includes a step of selectively introducing impurities into the semiconductor substrate to form an anti-inversion layer, and a step of forming a first semiconductor film on the substrate. a step of epitaxially growing a second semiconductor film; a step of selectively introducing impurities into the semiconductor film to form a buried collector layer of the bipolar transistor; a step of epitaxially growing a second semiconductor film on the first semiconductor film; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of etching the first and second semiconductor films according to element isolation regions to form a trench that reaches the first buried layer.
基板と同導電型であり、前記コレクタ埋込み詞は前記基
板と逆導電型であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の半導体装置の製造方法。(2) The anti-inversion layer and the first and second semiconductor films are of the same conductivity type as the substrate, and the collector pad is of the opposite conductivity type to the substrate. A method for manufacturing a semiconductor device according to section 1.
することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
体装置の製造方法。(3) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an insulating film for element isolation is buried in the bottom of the trench.
介してキャパシタ電極を形成することを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。(4) A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, characterized in that a capacitor electrode is formed on a part of the side wall portion of the trench with a capacitor insulating film interposed therebetween.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62039025A JPS63207173A (en) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62039025A JPS63207173A (en) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63207173A true JPS63207173A (en) | 1988-08-26 |
Family
ID=12541568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62039025A Pending JPS63207173A (en) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63207173A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04256355A (en) * | 1991-02-08 | 1992-09-11 | Nec Ic Microcomput Syst Ltd | Semiconductor device |
US6987309B2 (en) | 2001-12-27 | 2006-01-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device applied to a variable capacitance capacitor and amplifier |
-
1987
- 1987-02-24 JP JP62039025A patent/JPS63207173A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04256355A (en) * | 1991-02-08 | 1992-09-11 | Nec Ic Microcomput Syst Ltd | Semiconductor device |
US6987309B2 (en) | 2001-12-27 | 2006-01-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device applied to a variable capacitance capacitor and amplifier |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3322936B2 (en) | Semiconductor storage device | |
JP3745392B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2510265B2 (en) | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof | |
JP3311070B2 (en) | Semiconductor device | |
JPS62136069A (en) | Semiconductor device and manufacture of the same | |
JP2002222873A (en) | Improved vertical mosfet | |
JP3132435B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP2885540B2 (en) | Manufacturing method of memory cell | |
JP2009246383A (en) | Semiconductor device | |
US6414347B1 (en) | Vertical MOSFET | |
JP3128834B2 (en) | Semiconductor device | |
JPH03173174A (en) | Semiconductor storage device | |
JP3421230B2 (en) | Semiconductor storage device and method of manufacturing the same | |
JPH0374848A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
JPS63207173A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JP2006041513A (en) | Semiconductor device | |
JP2006100839A (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
JPS63227050A (en) | Semiconductor memory device and manufacture thereof | |
TW406354B (en) | A semiconductor device and a manufacturing process therefor | |
JPS63260166A (en) | Semiconductor memory device and manufacture thereof | |
JP2583123B2 (en) | Method of forming memory cell | |
JP2659991B2 (en) | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same | |
JPH05167033A (en) | Semiconductor device, semiconductor storage device and manufacture thereof | |
JPS62120067A (en) | Dynamic random access memory cell | |
JPH06342887A (en) | Mist-type dynamic random-access memory cell and its manufacture |