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JPS59188936A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPS59188936A
JPS59188936A JP6218583A JP6218583A JPS59188936A JP S59188936 A JPS59188936 A JP S59188936A JP 6218583 A JP6218583 A JP 6218583A JP 6218583 A JP6218583 A JP 6218583A JP S59188936 A JPS59188936 A JP S59188936A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
regions
film
substrate
grooves
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
Application number
JP6218583A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Nojiri
野尻 一男
Katsuhiko Ito
勝彦 伊藤
Takashi Naganuma
長沼 孝
Masato Fujita
正人 藤田
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP6218583A priority Critical patent/JPS59188936A/ja
Publication of JPS59188936A publication Critical patent/JPS59188936A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture 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
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/761PN junctions

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)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

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】 〔技術分野〕 本発明は工0.LSI等の半導体装置の製造方法に関し
、特に素子間分離領域の細幅化により素子の高密度化を
可能にした製造方法に関するものである。
〔背景技術〕
一般にIC,LSI等の半導体装置においては、チップ
内の回路を411成する多動の素子は各々電気的に船縁
分離する必要がある。現在LE3工の製造工程で一般的
に行なわれている素子間分離法はLoaos(シリコン
選択酸化)法と呼ばれるもので、シリコンナイトライド
(813N4)膜を酸化のマスクとしてシリコン牛導体
基板を選択酸化する方法である。
ところが、この方法では酸化時の熱応力による81基板
の欠陥発生を防止するために5L3N4脚下に基板表面
に設けたパッドs io2と呼ばれている熱酸化膜を利
用しておシ、前記選択酸化時にパッド5toz’Th通
して酸素が基板に侵入し横方向の酸化が進行し、所謂バ
ーズビークが形成される現象が起こる。このバーズビー
クによって素子分離領域の幅寸法が増大し、素子細球の
有効面積全減少して集積密度の向上の障害となっている
っこのLOOO8法に代わる新しい素子間分離技術とし
て19B2年発行の第29回応用物理学関係連合講演会
予稿集第692頁に次のような技術が提案されている。
即ち、第1図(a)に示すようにますS1基板1を酸化
しパヴドBLOZ膜2を形成する。この上にCVD法で
5i4N4膜3を被着せしめさらにその上にCVD法で
8102膜4′Jk被着せしめる。次にホトレジスト5
を塗布しホトリソグラフィの技術でホトレジスト5を素
子頭載の形状にバターニングする。次に第1図(b)の
ように前記ホトレジスト5をマスクにOV D 131
02膜4、次いで5L3N4膜3、パッドS1O[膜2
tエツチングする。このとき工ヴチングはRlE(反応
性イオンエ、ソチング)法のように工、ッチングの指向
性の強い方法を用いる。
この方法によればサイドエツチングが殆んど起こらない
ためホトレジスト5と下層の多層絶縁膜とのパターン寸
法のずれ(寸法変換差)をほぼ零にすることができる。
次に第1図(c)のようにホトレジスト5を除去した後
0VDSi(h膜4をマスクとして81基板1をエツチ
ングし素子分離領域用の溝6′f:形原する。
このときのエツチングも前述のRlEを用いれば0VD
8102膜4との寸法変換差がほぼ零で垂直な形状を持
ったS1溝全形放てることができる。
次いで、第1図(、i)に示すように溝の内壁を酸化し
て薄いSLo、7全形取した後、低圧、高温で虫取し7
(OVDSiO□膜8全厚く堆積し溝6を埋める。
次に第1図(e)のように前記0VDSiO,膜8全ド
ライエツチング法によシエッテバックして平坦化し素子
分離領域9を形成する。次Ksi、N4膜3及びパッド
810□2を工、ソチングして除去し、第1図(f)に
示すように素子領域10081面を露出せしめる。
この技術によれば、LOOO8法におけるよう々/<J
ピークの発生が全くないため、ホトレジストのパターン
との寸法変換差が殆んどない素子分離領域を形成でき、
素子密度、つまシ集積度を向上できる。そして、ホトレ
ジストのパターニングを微細化すればするほど素子分離
領域の面積を減少させて集積度を向上することができる
。しかしながら、現在のホトリソグラフィ技術では、ホ
トレジストのバターニングは0.8〜1.0μmが下限
であり、し穴がって素子分離領域の幅も0.8〜1.0
μmが限界であり、これ以下にすることは不可能である
〔発明の目的〕
本発明の目的は素子分離領域の幅をきわめて狭いものに
し1、こわにより素子集積度の向上を図シ得る半導体装
置の製造方法を搗供することにある。
また、本発明の目的は素子分離領域の幅寸法を0.1〜
0.3μm程度にまで低減できる半導体装置の製造方法
全提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細層の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
〔発明の!要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡岸に説明すれば、下記のとおシである。
すなわち、半導体基板に溝を形成した後、溝側面にのみ
分離領域形成膜を形成し、この溝を半導体で埋般した上
で分離領域形成膜を除去して細溝を形叙し、この溝に絶
縁物を充填して素子分離領域を形成することにより、素
子分離領域幅全ホ′トレジヌトの解像限界以下にまで低
減し、集積度の向上を達成するものである。
〔実施例1〕 第2図は本発明iNチャンネルMO8L日工に適用した
場合の特に素子間分離工程を示すものである。
先ず、第2図に)のようにP型のB1基板11を酸化し
パッド5io212に形成する。この上にCVD法によ
υSi3N4膜13全被着せしめ、さらにその上にCV
D法で8102膜14を被着せしめる。
8 io、膜14は81溝を形成するときのマスクとし
て用いるものであシ、S1工1.、チング深さに応じて
膜厚を選ぶ必要がある。なお、S1工、ンチング深さが
比較的浅く、次に述べるホトレジストと5isN、膜1
3、パ、ッド5iO212のみで充分にマスクとしての
厚さが確保できる場合には0VDsto214は省略す
ることができる。次にホトレジスト15を塗布し、ホト
リングラフィの技術でホトレジスト15をバターニング
する。このとき、ホトレジストの開口部の幅t1は素子
分離領域の幅の2倍と素子領域の幅を加え合わせた大き
さにしておく。また、残されたホトレジスト15は素子
領域と万る部分である。
次に、同図(1))に示すように前記ホトレジスト15
に=マXりとして0VDSiO2膜14、次いでSi3
N4膜13、バッド5102膜12を工、ソチングする
。この時エツチングは前述のRXW法のような指向性の
強い工、Vチング法を用いホトレジスト15と下地絶縁
膜(14,13,12)との寸法変換差がほとんど零に
なるようにする。次いで、同図(C)のようにホトレジ
スト15’!i−除去し*i、cvDS102膜14を
マス膜上41基枡11をエツチングし、Si溝16全形
放する。この場合、ホトレジスト15はそのまま残して
おいてもよいが、装置汚染を防止する上では取り除いて
おいた方がよい。
次に同図(a)のように素子分離領塘形成膜としてのO
V D S ich膜17全被着する。この場合、後述
のようにとのQVDSiO2膜17の膜厚1.が素子分
離領域の幅そのものになるので所望の素子分離領域幅に
応じて膜厚を決定する。なお、CVDSiO2膜17の
形成方法としては、被着形状を下地に忠実にするために
700〜1000℃程度の高温、低圧であることが好ま
しい。またプラズマOVD法を用いhは比較的低温でも
被着形状を下地に忠実にすることができる。更に、後の
工程で奇生チャンネル防止用のP型不純物を81基板1
1に導入することを容易にするために、CVDEIi0
2膜17にボロン等のP型不純物をドープさせておく。
次いで、同図(e)のようにRIE法によ1st溝16
のSing板81面が露出するまでO’VDS102膜
17i工、ツチングする。このとき、RIE法の指向性
によって、El′L溝16溝側6の0VDSiO。
膜】7けエツチングされることはない。そして、同図(
f)のようにSi面の露出しfc部分のみに連部的にP
型の単結晶シリコン18を気相成長させる。
これには常法の選択エピタキシャル防長技術が使用され
る。例えば、5in2cz2にHctfm合し、H2雰
囲槃中にて81をエピタキシャル成長させることにより
実現することができる。このとき、単結晶シリコン18
の不純物濃度は81基板11の濃度と等しくなるように
P型不純物ソースガス(例えはジボランB2H6@)を
加える。まに、増結晶シリコン18は、その表面が隣接
する素子領域のS1面と同一高さになるまで成長させる
。しかる上で900〜1100℃の高温で熱処理を施す
ことによシ、奇生チャンネル防止用のP型不純物をOV
D EltiO□膜17から81基板11や即結晶シリ
コン18内に拡散し、所謂チャンネルストヴノくIi!
19を形成する。
次いで同図(g)のようにSi、、N、膜13、バッド
810212、OV D S io2膜17をエツチン
グ除去し、これにより細溝20が形成される。その上で
、同図C)のように全面を軽く酸化して5102膜21
を形成し、続いてCVD法で813N、膜22金被着せ
しめ、次いで低圧、高温で生成し7tcvD膜23全厚
く堆積し細溝20を埋める。次に、同図(1)のように
前記CVD膜23をドライエツチング法によりエッチバ
ックして平坦化し、素子分離領域24を形成する。さら
に、同図(j)のように5iaN4#22及び5102
膜21をエツチング除去し、素子領域25のS1面を露
出させる。
この結果、幅寸法が前記0VDSiO1+膜17の厚さ
、例えば0.1〜0.3μm程度の素子分離領域24が
形Jされることになる。これを用いれば、第3図に示す
ように、素子領域25にゲート絶縁膜26、ゲート電極
27、ソース頒域28及びドレイン頭載29からなるN
チャンネル型のMOSトランジスタQ+ 、Qz t″
分離幅t1の密度で形成できる。もちろん、図示はさね
ていないが、Q1%Q2は素子分離領域24によって囲
まワに領域に形成され、他と電気的に分離されている。
ここで、前例におけるEIi3N4膜22はOVD膜2
膜管3ッチパックする際のスト1.バ及び終点検出に用
いるものであるが、ドライエツチングの均一性が良好な
場合や、ドライエツチングによ981表面が露出するま
でエッチバ、りしても81表面に損傷を与えるおそれの
ない場合等ではこれを省略してもよい。因みに第3図の
例ではSi3N4膜22は省略しである。同様の理由か
らSi3N4膜13も省略できる。
また、第2図において、同図(g)以降の工程は通常行
なわhている溝埋め法が利用できる。例えは前記OVD
膜23の代シに8 ’10□以外の絶縁膜や多結晶シリ
コンが利用できる。但し、多結晶シリコンを用いる場合
にはエッチバックして平坦化させた後その表面を酸化さ
せることが肝要である。
また、OVD膜2膜管3成はプラズマOVD法、光OV
D法を用いてもよい。更に細溝20を埋める材料はOV
D膜以外の、例えFis o a (5piflOn 
()14eg )膜を用いてもよい。
一方、前例では単結晶シリコン18の不純物濃度がS1
基板11の濃度と等しく々るようにP型不純物ソースガ
スを添加するが、このとき両者全完全に一致させること
は難かしいことが予想される。この場合け、Si基板1
1と単結晶シリコン18の両方の不純物濃度を低めにし
ておき、第2図(j)において素子領域25のS1面全
露出させた後にイオン打込み法によシ全面にP型不純物
を導入し、表面濃度を揃えるようにすれはよい。なお、
本実施例ではドープトオキサイドからチャネルストッパ
ーを導入するようになっているが、溝底面にのみチャネ
ルストッパ一層を形泳丁わば良い時は第2図に示す実施
例において0VDSiO2膜17に不純物をドープしな
いでおき、アイソレーション用細溝20會形取した後、
通常のようにイオン打込法でチャネルストッパーを底面
に導入しても艮い。
〔実施例2〕 第4図は本発明の他の実施例を工程順に示す図である。
カお、第4図(a)〜(f)までの工程は第2図(a)
〜(f)と同一であり、各部に同一符号を付して把明は
省略する。第4図(f)は連部エピタキシャル成長を行
なって単結晶シリコ7/18fi=形取する一方、チャ
ンネルストッパ用の不純物の拡散が終了した段階を示す
次に、同図(ロ))のようにS t3N4膜22、次い
で5102膜21を除去しfC後0VDSiO2膜17
金その表面がS1面と一致する囲までエツチングする。
こわにより、細溝20内にはCvDS10217が残さ
れて分離機能として作用する。素子分離領域24、素子
頭載25にわたって平坦な構造が得られることは前例と
同じである。
本実施例によりは工程数の削減に有効である。
〔効果〕
(1)素子分離領域を、溝側面に設けた分離領域形成膜
の除去及びこの除去によって得られた細溝への絶縁物の
充填により形成しているので、分離頭載の幅はこの形成
膜の膜厚で決定することができ、ホトリックラフィの技
術によることなく0.1μm前後の極めて幅の狭い素子
分離領域を形成で事、高集積度の素子を構放てきる。
(2)分離飴域形広膜にドープトオキサイド全使用すれ
ば、ドープされた不純物全利用してチャンネルストッパ
用のドーパントの導入を極めて容易に行なうことができ
る。
(3)素子領域の81表面と分離細球のSin、の表面
が同一平面に形成できるので、完全に平坦化さワfc構
造となり、これによシゲート形成、配線形成等における
断線を防止できる。
以上本発明渚によって表された発明を実′ya例にもと
づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
更可能であることはいうまでもない。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明渚によってなされた発明
をNチャンネルMO8工0に適用した場合について説明
したが、それに限定されるものではなく、りとえばPチ
ャンネルMO8工C1相補型MO8工C1更にはバイポ
ーラ型IO等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(f′)は従来方法の工程断面図、第2
図(a)〜(j)は本発明方法の一実施例の工程断面図
、 第3図は適用例の断面図、 第4図(a)〜(g)は他の実施例の工程断面図である
。 11・・・半導体基板、12・・・パッド5102.1
3・813N4膜、14 ・ 0VDSiQ2膜、15
 ・・・ホトレジスト、16 ・S i溝、17−CV
D8102膜、1B・・・単結晶シリコン、19・・・
チャンネルスト、ソバ、20・・・細溝、21・・・5
102膜、22・・・Si3N4膜、23.、・0VD
SiO2,24・・・素子分離領域、25・・・素子細
球。 第  2  図 第  2 図 第  3 図 第  4  図 第  4 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板の表面に素子@球よシ若干幅の大きな溝
    を形成した後に、この溝の側面にのみ分離領域形成膜を
    形成し、更にこの溝内を半導体で埋設してこれを前記半
    導体基板の一部として構成したことを特徴とする半導体
    装置の製造方法。 2、分離領域形成膜は半導体の埋設後にこれをエツチン
    グ除去し、形成された細溝内に絶縁材を充填させてなる
    特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。 3、分離領域形成膜にドープトオキサイドを用い、半導
    体の埋設後にドーパントを拡散してチャンネルスト9パ
    を構成してなる特許請求の範囲第1項又Fi第2項記載
    の半導体装置の製造方法。 4、埋殻牛導体は半導体基板をエピタキシャル成長させ
    た単結晶半導体である特許請求の範囲第1項ないし第3
    項のいずれかに記載の半導体装量の製造方法。
JP6218583A 1983-04-11 1983-04-11 半導体装置の製造方法 Pending JPS59188936A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6269520A (ja) * 1985-09-21 1987-03-30 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光cvd法により凹部を充填する方法
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