JPS63260126A - 半導体装置の製造方法 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明はトレンチ部（溝部）を有してなる半導体装置の
製造方法に関する。

Ｂ。発明の概要 本発明は、トレンチ部を形成し、該トレンチ部の側壁に
不純物を導入する半導体装置の製造方法において、トレ
ンチ部の形成後、不純物を含んだ回転塗布膜を形成し、
その不純物を含んだ回転塗布膜より上記トレンチ部の側
壁に不純物を導入することにより、微細化されたトレン
チ部の側壁への不純物の導入を容易且つ制御性良く行う
ものである。

Ｃ１従来の技術 微細化が進む半導体装置の製造技術においては、例えば
ＲＩＥ（反応性イオンエツチング）等の異方性エツチン
グを用いて微細なトレンチ部を形成することがある。

このトレンチ部は、半導体基板の表面から略垂直に形成
された溝部であり、例えばメモリセルのキャパシタとし
て用いたり、素子間の分離のため等に用いられる。そし
て、このようなトレンチ部を用いてキャパシタや素子骨
Ｍ　ｗＩ域等を形成する場合には、形成されたトレンチ
部の側壁′に不純物が導入されることがある。

ここで、第５図は従来の半導体装置の製造方法における
不純物の導入方法を説明するための製造工程中の半導体
基板の断面図であって、半導体基板ｌｏｔに例えばＲＩ
Ｅ法等に“より酸化膜１０３を用いてトレンチ部１０２
が形成されている。

ところで、従来の製造方法においては、このトレンチ部
１０２の側壁１０２Ｓに不純物を導入する場合、例えば
、不純物を所定のエネルギーで打ち込むイオン注入法が
用いられており、その側壁１０２Ｓに傾斜を設けたり、
半導体基板１０１をイオンの打ち込み方向に対して斜め
に回転させる等の方法が採られている。

また、他の側壁１０２ｓへの不純物の導入方法としては
、不純物を含有してなるＰＳＧ、Ａｓ５Ｇ等のＣＶＤ膜
を拡散源としてトレンチ部１０２に形成し、そこから固
体拡散を行う方法が知られている。

Ｄ１発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上述のような方法により、不純物をトレ
ンチ部１０２の側壁１０２Ｓに導入したときには、次の
ような問題点が生ずることになるる。

まず、トレンチ部１０２に傾斜を設けてイオン注入を行
う方法では、微細化のために略垂直に形成した側壁に、
イオン注入のために傾斜を設けることから、その面積は
拡がって、明らかに６ＨＤ化の傾向に反することになる
。

また、半導体基板１０１をイオンの打ち込み方向に対し
て斜めに回転させる方法では、その制ｊ’８のための装
置が必要とされ、さらにその制御も容易でない等の問題
を有している。

さらに、上述の不純物を含有してなるＣＶＤＦ！を用い
て固体拡散を行う方法では、トレンチ部１０２の形状が
急峻なものとなるほど、十分なカバレンジを以てＣＶＤ
ＭＪを形成することが困難であり、また、比較的高価な
ＣＶＤ装置が不可欠であって、不純物を任意のところに
導入するような制ｊＢも容易でない。

そこで、本発明は上述の問題点に鑑み、微細なトレンチ
部に対しても確実且つ容易にさらに制御性良くその側壁
に不純物を導入するような半導体装置の製造方法を提供
することを目的とする。

Ｅ９問題点を解決するための手段 本発明は、トレンチ部を形成し、該トレンチ部の側壁に
不純物を導入する半導体装置の製造方法において、トレ
ンチ部の形成後、不純物を含んだ回転塗布膜を形成し、
その不純物を含んだ回転塗布膜より上記トレンチ部の側
壁に不純物を導入することを特徴とする半導体装置の製
造方法により上述の問題点を解決する。

ここで、上記回転塗布膜の形成は、複数回に亘って行う
ようにしても良く、途中にエッチバックするような制御
を行っても良い。

Ｆ０作用 不純物を含有する回転塗布膜を用いてトレンチ部の側壁
に不純物を導入することより、その回転塗布膜の流動特
性から、深く微細なトレンチ部に対しても十分に回転塗
布膜が入り込むことになる。

そして、これを拡散源として用いることで、確実且つ容
易にトレンチ部の側壁に不純物が導入されることになる
。

なお、トレンチ部の側壁には上記回転塗布膜によって不
純物が導入されるが、トレンチ部の底部にも同様な手段
で不純物が導入されることは勿論である。

Ｇ、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。

第１の実施例 第１の実施例の半導体装置の製造方法は、不純物を含有
する回転塗布膜により、トレンチ部の側壁にその不純物
を導入するものである。以下、本実施例をその製造方法
に従って説明する。

（ａ）　　まず、第１図ａに示すように、半導体基板で
あるシリコン基板１１上にトレンチ部形成のためのマス
クとして用いるシリコン酸化□膜１２を形成する。この
シリコン酸化１１！１１２は、例えばシリコン酸化膜、
シリコン窒化膜、シリコン酸化膜と積層した積層膜であ
っても良い。

（ｂ）　　次に、第１図すに示すように、シリコン酸化
膜１２の表面にレジストＪ！１３を形成し、そのレジス
ト層１３をパターニングする。続いて、そのバターニン
グされたレジスト層１３をマスクとして用い、上記シリ
コン酸化膜１２を例えばＲＩＥ法によりエツチングする
。すると、上記レジスト層１３のパターンを反映した上
記シリコン酸化膜１２のパターンが得られることになり
、シリコン基板１１の一部１１ａは露出することになる
。

（Ｃ）　　シリコン酸化膜１２をパターニングした後、
上記レジスト層１３を除去し、第１図Ｃに示すように、
上記シリコン酸化ｌ１ｌ１２をマスクとして例えばＲＩ
Ｅ法によりトレンチ部２を形成する。このトレンチ部２
の側壁２Ｓは略垂直のものとなり、上記シリコン基板１
１の断面が臨むことになる。

また、上記ＲＩＥのエツチングガスは、例えば５ｉＣｊ
！４やＣＣｌ４である。ここで、トレンチ部２の寸法に
ついては、本実施例では特にその深さが深くされ、溝の
幅が狭い場合であっても、後述するような回転塗布膜を
用いるため十分に側壁への不純物の導入が行われること
になる。

（ｄ）　　次に、トレンチ部２を含む全面に不純物を含
有する回転塗布膜１をコーティングし、トレンチ部２を
その回転塗布膜１で埋め、第１図ｄにＸ印で示すように
、この回転塗布膜ｌからの不純物拡散によって不純物を
上記シリコン基板１１に導入する。

ここで、上記回転塗布膜１は、例えばスピンコーターを
用いて塗布され、その膜厚等・がコントロールされる。

導入する不純物をＮ型とする場合には、例えば砒素珪酸
ガラス（八ｓ２０３−５ｉＯ２）、アンチモン珪酸ガラ
ス（ｓｂ２０３−’５ｉ０２　）或いはリン酸ガラス（
Ｐ２０３　５ｉ０２　）等を用いることができ、導入す
る不純物をＰ型とする場合には、ガリウム珪酸ガラスＣ
Ｇａ２０３−５ｉ０２）等を用いることができる。

このような回転塗布膜ｌから上記シリコン基板１１への
不純物の固体拡散は、例えば４００　”Ｃで回転塗布膜
１のベーキング後、例えば１０００°Ｃのパイロ等の雰
囲気中で行われる。すなわち、上記回転塗布膜１に含有
されていた不純物が、上記熱によって熱拡散を生じ、上
記トレンチ部２の側壁２ｓおよびトレンチ部２の底部へ
と導入されて行くことになる。

以上の如き工程で本実施例の半導体装置の製造方法が行
われるが、特に従来のＰＳＧ、Ａｓ５Ｃ；等のＣＶＤＩ
Ｉ！を用いた固体拡散の方法と比較してみると、ＣＶ［
）装置を用いず安価なスピンコーターを用いることがで
き、また、上記回転塗布膜１の流動性から、略垂直とさ
れたトレンチ部２の側壁２ｓに対しても確実に不純物の
導入を図ることができる。

第２の実施例 本実施例は、エッチバック工程を組み合わせてトレンチ
部２の底部および側壁の一部にのみ不純物を導入する例
である。なお、第１の実施例と同じ部分については同じ
引用符号を用い、その説明を省略する。

すなわち、シリコン酸化［１２のバターニングの後、そ
のシリコン酸化膜１２をマスクとしてトレンチ部２を形
成する（第１図Ｃ参照）０次に、第１の実施例と同様に
全面に回転塗布膜２１を形成する。そして、本実施例で
は、ベーキングを行って熱拡散を行うのではなく、その
回転塗布膜２１をエッチバックしてトレンチ部２内での
当該回転塗布膜２１の膜厚を薄くする。そして、ベーキ
ングを行って所定の温度かつ所定の雰囲気で熱拡散を図
ることにより、第２図に示すように、薄くされた回転塗
布１１１２１に対応したトレンチ部２の側壁２Ｓに不純
物が導入され、同様にトレンチ部２の底部にも不純物が
導入されることになる。

本実施例の半導体装置の製造方法では、エッチバック工
程を組み合わせてトレンチ部２の底部と側壁２Ｓの一部
のみに不純物を導入することができる。そして、この導
入される領域は、上記回転塗布膜２１の寸法に依存して
決定され、その回転塗布１２１の厚みを制御することで
、制御性の良く側壁に不純物領域が形成されることにな
る。

第３の実施例 第３の実施例は、異なる不純物を含有する回転塗布膜や
不純物を含有しない回転塗布膜を組み合わせてトレンチ
部２の側壁に不純物を制御しながら導入する例である。

第３の実施例の半導体装置の製造方法についてその工程
に従って説明すると、まず、第１導電型の回転塗布膜３
１を形成し、これをエッチバックしてトレンチ部２の底
部に回転塗布膜３１を残す。

次に、不純物を含有しない回転塗布１１９３２を形成し
、これをエッチバックして上記回転塗布ｌｌ！Ｊｌの上
部に回転塗布膜３２を残す０次に、第２導電型の回転塗
布膜３３を形成し、これをエッチバックしてトレンチ部
２の内部であって上記回転塗布膜３２の上部に当該回転
塗布膜３３を残す、そして、上述のような熱拡散を行っ
て、第３図に示すように、上記回転塗布膜３１からは図
中Ｘ印で示す不純物をトレンチ部２の側壁２ｓおよび底
部に導入させ、上記回転塗布膜３３から図中０印で示す
不純物をトレンチ部２の側壁２ｓへ導入させる。このと
き上記回転塗布膜３２からは不純物がトレンチ部２の側
壁２ｓには導入されず、異なる導電型の不純物領域が同
じトレンチ部２の側壁２ｓにその位置を違えて形成され
ることになる。

本実施例においては、異なる不純物（異なる導電型のみ
ならず同じ導電型でも良い、）を含有するそれぞれ回転
塗布膜を用いて、トレンチ部の上下に分離した不純物領
域を容易に形成することができ、さらに不純物を含有し
ない回転塗布膜を組み合わせることにより、任意の側壁
上の位置へ不純物領域を形成したり、不純物が導入され
ない領域を形成することができる。

第４の実施例 本実施例は、第３の実施例の応用例であり、第４図に示
すような縦型のトランジスタを形成するものである。

すなわち、第１の導電型の回転塗布膜、不純物を含有し
ない回転塗布膜および第１のＲ電型の回転塗布膜を順に
トレンチ部４１内に積層し、これらを用いてトレンチ部
４１の深いところに不純物領域４２を形成し、不純物を
含有しない回転塗布膜に対応したところにチャンネル領
域４３を形成し、その上部に回転塗布膜を用いて不純物
領域４４を形成している。なお、トレンチ部４１の上部
には多結晶シリコン層４５が埋めこまれ、これがゲート
電橋として機能する。

このような縦型のトランジスタは、上述のように回転塗
布膜を用いて容易に形成され、特性に影響のあるチャン
ネル長の制御は上記不純物を含有しない回転塗布膜の厚
みによって制御されること１、′ となり、その制御性の良さから安定した縦型のトランジ
スタが得られることになる。

また、縦型トランジスタのみならず素子間分離領域やキ
ャパシタ等にも応用できる。

Ｈ０発明の効果 本発明の半導体装置の製造方法は、上述のように回転塗
布膜を用いることから、その流動性を利用して略垂直や
逆テーパーを有する形状であっても、確実且つ容易に不
純物を側壁に導入できることになり、特にトレンチ部の
微細化を図った場合に有利である。また、回転塗布膜は
回転塗布されるものであり、その制御やエッチバックを
組み合わせた制御によって制御性良く不純物領域を形成
することができ、また、スピンコーターを用いるために
製造上便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜第１図ｄは本発明の半導体装置の製造方法の
一例をその製造工程に従って説明するためのそれぞれ断
面図、第２図は本発明の半導体装置の製造方法の他の一
例を説明するための断面図、第３図は本発明の半導体装
置の製造方法のさらに°他の例を説明するための断面図
、第４図は本発明の半導体装置の製造方法を適用して形
成される半導体装置の一例を示す断面図である。 また、第５図は従来の半導体装置の製造方法の一例を説
明するための断面図である。 １．３１，３２．３３・−・・・・・−・−・回転塗布
膜２−・−−−−−・−・−−−一−−・・・・−−−
−−−・−・・−・・−・−−−一・−・　トレンチ部
２ｓ　　−・・・・・−一−−−−−−−・・・−・・
・−−一−−−・−−一・・・−−−−一側壁１１　・
・・・・・−・・−−−−−−−−・・・・・・・・−
−−−−一−・・・−・−シリコン基板１２−・・・−
・・−・−・−・・−・−・・・・・・・・・−・−・
・・シリコン酸化膜１３　−−−−−・−・・−−−一
−−・−・・・・−−−−−ｍ−・−・−−−−−−−
−レジスト層特　許　出　願　人　　ソニー株式会社代
理人　　　弁理士　　　　　小池　見回　　　　　　　
　　田村榮− 第２図 訊 第４図 第３図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　トレンチ部を形成し、該トレンチ部の側壁に不純物を
   導入する半導体装置の製造方法において、トレンチ部の
   形成後、不純物を含んだ回転塗布膜を形成し、その不純
   物を含んだ回転塗布膜より上記トレンチ部の側壁に不純
   物を導入することを特徴とする半導体装置の製造方法。