JPS6381832A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6381832A
JPS6381832A JP22583786A JP22583786A JPS6381832A JP S6381832 A JPS6381832 A JP S6381832A JP 22583786 A JP22583786 A JP 22583786A JP 22583786 A JP22583786 A JP 22583786A JP S6381832 A JPS6381832 A JP S6381832A
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JP
Japan
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channel stopper
stopper layer
mask
recessed part
layer
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Pending
Application number
JP22583786A
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English (en)
Inventor
Ryozo Nakayama
中山 良三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS6381832A publication Critical patent/JPS6381832A/ja
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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。

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、半導体装置の製造方法に関し、特に微細化が
進んだ集積回路の素子分離技術に関する。
(従来の技術) 最近、半導体装置の微細化が一段と進んでいる。
素子分離も微細化が進んでいるが、従来の選択酸化法(
COCO8)では、高耐圧化が困難となっている。B 
P ROMやEEPROM等での電子の書き込み等に用
いている電圧は15V〜20Vと特に高いため、素子分
離の微細化が困難である。
第3図を用いて説明する。
まず、シリコン基板21上に酸化膜22とSiN膜(2
3)を全面に形成し、その後選択的にマスク材24を形
成し、このマスク材(24)をマスクに5iNi(23
)をエツチング除去する。その後マスク材(24)とS
 i N M (23)をマスクにイオン注入法により
、チャネルストッパー層(25)を形成する(第3図a
)。その後8iN膜(23)をマスクに選択酸化法によ
りフィールド酸化膜(26)を形成する。その後、Si
N膜を除去する。(第3図b)その後1周知の技術によ
り拡散層(27)を形成する(第3図C)。この方法に
よると拡散層(27)とチャネルストッパー層(25)
が交差する部分ではどちらも濃度が高く、空令層が短か
くなるため逆方向電圧に対するリーク電流が多く流れ、
拡散層のブレークダウン電圧も低下し、15V以下とな
り、高耐圧化が出来ない。
このため、フィールド酸化膜厚(26)を厚くしてチャ
ネルストッパー層(27)の濃度を薄くする方法がある
が、この方法では、フィールド酸化膜が厚くなるために
表面の凹凸が大きくなったり、/(−ズビークが増大し
たり、さらにシリコン基板21を高温(1000℃以上
)に長時間さらす事になり、シリコン基板の変形(月・
膨張したり1反ったりする)および、チャネルストッパ
ー層の横方向によるしみ出しによるTr%性の変化(ナ
ローチャネル効果)等が起こり、微細化が困難となって
いる。
(発明が解決しようとする問題点) 前項で記載した問題点を解決できるすなわち微細化が可
能な高耐圧の素子分離を提供する事を目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) ′フィールド酸化膜形成領域の中央に凹部を形成し、そ
の後フィールド酸化する事により、実質的に垂直方向の
フィールド酸化膜の膜厚を厚くするとともに、チャネル
ストッパー層を拡散層の近くは濃度の薄く形成し、凹部
の下部は濃度を濃く形成した事により、微細化が出来、
高耐圧の素子分離を形成する。
(作用) フィールド酸化膜の中央に凹部を形成し、この凹部の下
に濃度の濃い第2チャネルストッパー層と第2チャネル
ストッパー層より濃度が簿い第1チヤネルス)7バ一層
を形成する。この事により拡散層と接する所は、第1チ
ャネルストッパー層が形成されており充分な空乏層が伸
びて形成されるため、ここでのリーク電流が抑えられる
。又。
凹部でのフィールド酸化膜は、平面部での膜厚分と凹部
の断差分の膜厚が形成されるので、この部分のみ凹部の
断差分の膜厚が厚く形成されているのと、濃度が、9い
チャネルストッパー層が形成されているため、ここのフ
ィールド反転電圧が非常に高く形成する事ができ、この
フィールド分離領域をはさんだ拡散層−拡散層の耐圧が
大幅に高く(15V以上)形成する事が出来る。
また凹部のコーナ角が急になる程、i子に対するポテン
シャルが高くなるため、さらに耐圧が向上する。
(実施例) 本発明の一実施例を第1図を用いて説明する。
まず、例えばp形Si基板(1)を用いて、その全面に
例えば熱酸化膜(21を100OA程度、およびSiN
M(3)を2500A程度形成する。その後選択的1こ
フォトレジスト(4)を形成し、フォトレジスト(4)
をマスクに、例えばRIE (リアクティブ イオン 
エツチング)を用いて8iN膜(3)をエツチングする
。その後、第1のチャネルストッパー層(6)として、
例えばB−)−t +を加速電圧V = 8Q KeV
 、  ドーズtQ=IXI O”程度をイオン注入法
により形成する(第1図(a)参照)。
次に、0.ラフシャー法によりフォトレジスト(4)を
除去した後、SiN膜(3)の外側に例えばフォトレジ
スト(5)を選択的に形成し、フォトレジスト(5)を
マスクに先ず1例えばNH,F液により熱酸化膜(21
をエツチングし、さらに例えばCF、ガスを用いたRI
E法により、Si基板(1)を約0.5μm程度の深さ
で、幅は1μm程度エツチング(凹部を形成)する。そ
の後フォトレジスト(5)をマスクに、第2の+11 チャネルストッパー層(7)を、例えばB   、V−
40KeV、Q=xx10”/7程度を形成t6゜(g
 1図(b))その後、0.ラフシャー法によりフォト
レジスト(5)を除去し、その後8iN膜(3)をマス
クに、熱酸化法により、フィールド酸化膜(8)を約0
.7μm程度形成する。この時、凹部は左右からも酸化
が進むためこの部分のみ約1.2μm程度形成される(
第1図(C))。その後、 8iN膜(3)をCDE(
ケミカルドライエツチング)を用いて除去する(第1図
(d) ) 。
その後周知の技術により半導体装置を形成する。
この方法によれば、フォトレジスタ(5)に°より自由
Iこ第1チャネルストッパー層の幅が形成出来る。
才だ凹部の輻をフィールド酸化膜厚のイ以下にする事で
、凹部を埋め込む事が出来、表面を平担に出来るので、
後の工程がやりやすく、微細化や配線形成が容易となる
。また、必要な耐圧によっては第2チャネルストッパー
層を形成しなくても良好な耐圧が得られる。
また、第2チヤネル°ストツパー層は高圧回路の所のみ
にフォトレジスト(5)によって形成出来るので、他の
5V屯源の動作回路には何ら影響を与える事はない。
他の実施例を第2図を用いて説明する。
まず、p型Si基板aυを用いてその全面に例えばSi
n、膜αりを約1000A程度およびCVD法により、
SiN膜0を約3000A程度積層する。その後1選択
的にフォトレジストα心を形成して、フォトレジストα
祷をマスクに例えばRIEにより5iNJjQ(1:l
をエツチングし、さらにフォトレジストG4をマスクに
第1のチャネルストッパーノー四を例えばB+11゜v
=gOKv、Q=1.5X10”/Cjdi度をイt7
注入り。
て形成する(第2図(a))。
その後、0.ラッシャーを用いてフォトレジストα4を
除去し、全面に例えばCVD法による8i0.膜QBを
約1.Qμm形成する(第2図(b))。ソノ後CF4
ガスとH,ガスを含む几IEにより、SiO,iαeを
エツチングする事により、SiN膜α3の側壁のみにS
 i O,膜Qeを残置させる。この時、Sin、膜α
eの長さくL)はSin、膜αQのデポ膜厚とほぼ同じ
寸法になり、この場合は約1.0μmとなる。その後、
5int膜aSとSiN膜α3をマスクに5in2膜α
3をNH,F液でエツチングして、Si基板に露出させ
、例えばCF、ガスを用いたRIEにより、8i基板α
υを約0.5μmの深さで幅1.0μm程度の凹部を形
成する。その後、 8iN膜αJと8i0.膜a0をマ
スクに第2のチャネ十11 ルストッパー層αつを例えばB  、V=40KV、Q
=8X1013/mの条件で形成する(M2図(C))
その後、SiO,l[αeをNH4Fでエツチング除去
し。
8iN膜α3をマスクに熱酸化法によりフィールド酸化
膜を形成する。(ここから以下の工程は第1図(C)の
工程からと同じであり、説明は省略する。)この方法を
用いる事により、第1のチャネルストッパー層と第2の
チャネルストッパー層とSiN膜は互いに自己整合で形
成出来るので、合せずれに対する寸法の余裕を取る必要
がなく、微細化が計れるとともに、写真蝕刻の工程も省
略出来、コスト低下が計れる。
またトランジスタ特性のバラツキ(耐圧のバラツキ、I
′SD(ソース・ドレイン間)電流のバラツキ等)がな
くなるため、歩留りが高くなるとともに高信頼性が得ら
れる。
他の実施例として、さらにプロセスマージンを上る太め
(Lの寸法をコントロールする)SiNi上にPo 1
 y−8i 、 S−i 0.を積層して断差を高くし
ても良い。また、CVDによるSin、膜αeの代わり
に。
S i O,膜の他に不純物を含むSin、膜(BP8
G、B8GPSG等)を用いる事により、SiO,Hの
ストレスを少なくする事が出来、ストレスによるSin
、膜のクラック発生や結晶欠陥の発生が防止できるので
、デボ膜厚を1.5μm以上に厚くする事が出来る。
また、 NMO8で説明したがPMO8,CMO8ある
いはバイポーラ型にも応用する事も可能である。
〔発明の効果〕
フィールド酸化膜厚を厚くする事が必要としないため、
Si基板表面の凹凸が大きくならず、後の工程が形成し
やすい(M等の断切れ、断差の拡大によるRIEによる
断差部での側壁残りによるシッ−ト等の不良がなくなる
。)また、Si基板の変形(膨張したり2反ったりする
)もなく1合せずれが大きくなったりしないため、大き
なチップおよび大口径のウェハーの合せが出来る。、さ
らに、チャネルストッパー層の横方向のしみ出しも少な
くなり、ナローチャネル効果が防止出来る。
又、凹部の下の第2チャネルストッパー層により、フィ
ールド反転電圧(耐圧)が独自に他のパラメータを気に
せずに任意の値に設定出来るので設計しやすい。このた
め、拡散層と接するmlのチャネルストッパー層の濃度
を薄く出来るので、ここでの耐圧が向上させる事が出来
る。
また、凹部でのフィールド酸化膜が股部分だけ厚くなる
ので、これだけでも耐圧が向上する。
また、凹部と第2チャネルストッパー層は8iN膜に対
して自己整合的に形成出来るので、工程が複雑にならず
、微細化が容易となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である製造工程を説明する断
面図%第2図は本発明の他の実施例を説明するための断
面図、第3図は従来法を説明するための断面図である。 1.11,21・・・Si基板、2,12,16.22
・・・Sin、膜、3,13.23・・・SiN膜%4
,14,24.5・・・フォトレジスト、6,7,9,
17.25・・・チャネルストッパー層、8.26・・
・フィールド酸化膜、27・・・拡散層。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同    竹 花 喜久男 (a) (c) (d) 第1図 (b) (C) 第2図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上に少なくとも一層以上の耐酸化性マ
    スク材を選択的に形成した後、少なくとも前記耐酸化性
    マスク材をマスクに半導体基板と同種の第1のチャネル
    ストッパー層を形成し、その後少なくとも一部に前記耐
    酸化性マスク材の外側に第2のマスクを形成し、この第
    2のマスク材をマスクに前記半導体基板の一部をエッチ
    ングして凹部を形成し、前記第2のマスク材をマスクに
    少なくとも前記第1のチャネルストッパー層より濃度の
    濃い第2のチャネルストッパー層を形成し、その後少な
    くとも前記耐酸化性マスク材をマスクに半導体基板を選
    択酸化し上記凹部両側面からの酸化膜の成長により閉そ
    くさせる事を特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)前記凹部の幅を選択酸化膜層の2倍以下にする事
    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. (3)前記第2のマスク材として、耐酸化性マスク材上
    に第2のマスク材を全面に形成した後、異方性エッチン
    グを用いて全面をエッチングする事により、前記耐酸化
    性マスク材側壁部のみに残置する事を特徴とする特許請
    求の範囲第1もしくは第2項記載の半導体装置の製造方
    法。
  4. (4)前記第2のマスク材として少なくとも2層以上の
    膜より形成され、かつ2層目以上の膜には少なくとも1
    ×10^1^9/cm^3以上の不純物を含む事を特徴
    とする特許請求の範囲第3項記載の半導体装置の製造方
    法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5686347A (en) * 1994-12-27 1997-11-11 United Microelectronics Corporation Self isolation manufacturing method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61247051A (ja) * 1985-04-24 1986-11-04 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法

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