JPS6333846A - 半導体基板内への埋め込み絶縁物層の形成方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置の製造において、イオン注入により
半導体基板内に埋め込み絶縁物層を形成し、絶縁物上の
半導体薄膜中に半導体素子を形成する所謂ＳＩＭＯＫ構
造（５ｅｐａｒａｔｏｉｎ　ｂｙＩＭｐｌａｕｔｅｄ　
０Ｘｙｄｅ　）に於て、絶縁物層を部分的【形成する際
に、イオン注入をさえぎるマスクの下部の半導体基板へ
の注入されたイオンの拡散を抑制するマスク材に関する
。

従来の技術 酸素イオンを注入してシリコン基板中に、部分的て埋め
込み酸化物（ＳｉＯ□）層を形成する際のマスクについ
て第２図、第３図を用いて説明する。

マスク材として提案されているものは第２図ａのように
シリコン基板２上に酸化物（５ｉｎ２）層４によってマ
スクを形成し、これに酸素イオンビーム６を照射し、同
図すのように埋め込み酸化物層８を得る。１６は表面に
残された基板２の一部よりなる表面シリコン層、２２は
マスク下部に形成された酸化物層である。なお、表面シ
リコン層１６および基板２ＫＭ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ等が
形成される。

また、第３図のように、シリコン基板２上にゲート酸化
膜１０をつけ、この上にポリシリコンゲート１２を設け
ＭＯ３構造にした後、ゲート上に絶縁物層１４を堆積さ
せてから酸素イオンビーム６を照射し埋め込み酸化物層
８を形成した後、さらに半導体素子に用いる部位の表面
シリコン層１６を周辺酸化物層１８で取り囲み所定の方
法で第３図すのごと（ＭＯＳＦＥＴ２０を形成する方法
がある。第２図の方法はたとえば特公昭６７−９６ｏＳ
号公報に、第３図の方法はたとえば特開昭６０−２３５
４３４号公報に示されている。

発明が解決しようとする問題点 半導体基板内にイオン注入を用いて部分的に絶縁物層を
形成する際に、たとえば酸素イオンらをエネルギー２０
０　ＫｅＶ　　ドーズ２　Ｘ　１ｏ　　１ｏｎｓ／ｃｍ
程度注入すると約４００ｎｍ程度の５ｉ０２層が出来、
これによって２００ｎｍの体積膨張が生じる。

このような状況に於て、たとえばＳ工０□４をマスク材
として用いると注入された酸素イオンはマスク材のＳｉ
Ｏ□４を形成している酸素原子と交換する過程で拡散し
、マスク下部のシリコンには第２図すのようにマスク下
部酸化物層２２が形成されるため、シリコン基板２の表
面２人は最大２００ｎｍ下降する事になり、都合段差は
４００ｎｍにも及ぶ。最悪の場合には表面シリコン層１
６と基板２との連続性が失われ、半導体素子形成にあた
って好ましく々い。

また、第３図のようにＭＯＳ）ランジスタのゲート下領
域へのイオン注入を避ける為にあらかじめゲート酸化膜
１０及びポリシリコンゲート１２を形成した後、ポリシ
リコンゲート１２上に絶縁膜１４を積み酸素イオン６を
注入した場合には、引き続き行う高温（１１００°Ｃ以
上）の熱処理時にゲート酸化膜１ｏを介してポリシリコ
ンかう不純物がゲート酸化膜下のシリコンにドーピング
され、閾電圧が変動する。又ゲート酸化膜１ｏ自体が破
壊される等の問題点がある。これらの事情は次の文献に
も示されている。（３：　Ｊ、Ａ、Ｋ１１ｎｅｒａｔ　
ａｌ、（Ｎｕｃｌｅａｒ　　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　
　ａｎｄＭｅｔｈｏｄｓ　　ｉｎ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　
　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ）＝。

−クリアー　インスツルメンツ　アンド　メソッド　イ
ン　フィジックス　リサーチ　Ｂ　７／８（１９８５）
２３９−２９８：］ 問題点を解決するための手段 本発明は、半導体基板内にイオン注入によって部分的に
埋め込み絶縁物層を形成する場合のマスクとして、注入
されたイオンのマスク下部半導体基板への拡散を抑制す
る材料を用いる。

作用 マスク材料の一部もしくは全部として注入されたイオン
の拡散を抑制する材料を用いる事により、マスクに注入
されたイオンがマスク下部の半導体基板に到達する事な
く、従ってマスク下部の半導体基板が絶縁物化する事を
防ぐ事が出来る。

実施例 第１図を用いて本発明の一実施例について説明する。シ
リコン基板２に酸素原子を含むイオンビーム６を照射し
て、シリコン基板内部に埋め込み酸化物（Ｓ１０□）層
を形成する場合、埋め込み酸化物層を形成したくない部
分に設けるイオン注入に対するマスク材の一部として、
注入された酸素原子のシリコン基板方向への拡散を防ぐ
為の窒化物層２４を設ける。マスクは窒化物層２４の他
に、この窒化物層２４を設ける事による歪を緩和する為
の所謂パッド５ＩＯ２層２６及び注入されるイオンを直
接受ける酸化物（５ｉｎ２）層４を設ける（第１図ａ）
。この様てしたのち、酸素を含むイオンビーム６を照射
して同図すの様に埋め込み酸化物層８を形成すると、窒
化物層２４の酸素原子の拡散防止作用によシ、この下に
新たな５ｉ０２が形成されず、後に半導体素子を形成す
る基板２の一部からなる表面シリコン層１６と基板２の
部分との連続性は保たれる事になり、段差も埋め込み酸
化物層８形成に伴う体積膨張のみで済む事になる。然る
後例表面シリコン層１θに所定の半導体素子（たとえば
ＭＯＳ−ＦＥＴ）２０を形成する（第１図Ｃ）。

発明の効果 イオン注入技術により半導体基板内部に、部分的に埋め
込み絶縁物層を形成する際の、イオン注入に対するマス
ク材として、注入されるイオンの基板への拡散を抑制す
る材料を採用する事により、マスク下部の半導体基板が
絶縁物化する事なく、また、表面シリコン層の段差を最
小にする事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための工程順の断
面図、第２図、第３図は従来例を説明するための工程順
の断面図である。 ２・・・・・・シリコン基板、６・・・・・・酸素イオ
ンビーム、８・・・・・・埋め込み酸化物層、１ｏ・・
・・・・ゲート酸化膜、１２・・・・・・ポリシリコン
ゲート、１６・・・・・・表面シリコン層、１８・・・
・・・周辺酸化物層、２０・・・・・・ＭＯＳＦＥＴ、
２４・・・・・・窒化物層、２６・・・・・・パッドＳ
ｉＯ２層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１基筒　
１　図 （０−ン 第１図 第　２　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン注入により半導体基板内に埋め込み絶縁物
   層を形成する際のマスク材として、注入されたイオンが
   前記半導体基板に拡散することを抑制する材料を用いる
   ことを特徴とする半導体基板内への埋め込み絶縁物層の
   形成方法。
2. （２）注入されるイオンとして酸素原子を含むイオン、
   半導体基板としてシリコン単結晶、マスク材としては酸
   素の拡散を抑制するシリコン窒化膜を含む材料を用いる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体基
   板内への埋め込み絶縁物層の形成方法。