JPH07273183A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents
半導体装置とその製造方法Info
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- JPH07273183A JPH07273183A JP6185594A JP6185594A JPH07273183A JP H07273183 A JPH07273183 A JP H07273183A JP 6185594 A JP6185594 A JP 6185594A JP 6185594 A JP6185594 A JP 6185594A JP H07273183 A JPH07273183 A JP H07273183A
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- semiconductor substrate
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明においては、素子分離用の絶縁膜41
を形成する前に、半導体基板11上の絶縁膜表面上に形
成される所定の膜を、素子分離用の溝の周囲に逆テーパ
形状に形成する。これにより後に形成される素子分離用
の絶縁膜は、溝の上部の半導体基板のエッジ部を覆い、
さらに半導体基板表面上で順テーパ形状に形成される。 【効果】 本発明においては、素子分離用の絶縁膜は半
導体基板表面上で順テーパ形状に形成される。このた
め、後のゲート電極形成用の多結晶シリコン膜のエッチ
ングの際に、素子分離用の絶縁膜と半導体基板との段差
部に電極材が残ることがなくなる。よって、従来問題と
なっていた電極材の残りによる絶縁破壊がなく、ゲート
電極間の耐圧を向上させ、素子の信頼性を向上させるこ
とができる。
を形成する前に、半導体基板11上の絶縁膜表面上に形
成される所定の膜を、素子分離用の溝の周囲に逆テーパ
形状に形成する。これにより後に形成される素子分離用
の絶縁膜は、溝の上部の半導体基板のエッジ部を覆い、
さらに半導体基板表面上で順テーパ形状に形成される。 【効果】 本発明においては、素子分離用の絶縁膜は半
導体基板表面上で順テーパ形状に形成される。このた
め、後のゲート電極形成用の多結晶シリコン膜のエッチ
ングの際に、素子分離用の絶縁膜と半導体基板との段差
部に電極材が残ることがなくなる。よって、従来問題と
なっていた電極材の残りによる絶縁破壊がなく、ゲート
電極間の耐圧を向上させ、素子の信頼性を向上させるこ
とができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置とその製造方
法、特に素子分離用絶縁膜とその形成方法に関する。
法、特に素子分離用絶縁膜とその形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】トランジスタやメモリなど半導体装置を
製造する場合、その個々の素子を絶縁分離するため素子
間に素子分離領域を形成することが行われている。この
素子分離領域としては、素子形成前に半導体基板上に選
択酸化法によって酸化膜を形成する方法や半導体基板に
所定の深さの溝を形成し、その溝内に酸化膜を形成する
方法などがある。半導体基板に溝を形成し酸化膜をその
溝内に絶縁膜を埋め込む技術は、LSIの製造の全般に
わたって広く用いられている技術である。
製造する場合、その個々の素子を絶縁分離するため素子
間に素子分離領域を形成することが行われている。この
素子分離領域としては、素子形成前に半導体基板上に選
択酸化法によって酸化膜を形成する方法や半導体基板に
所定の深さの溝を形成し、その溝内に酸化膜を形成する
方法などがある。半導体基板に溝を形成し酸化膜をその
溝内に絶縁膜を埋め込む技術は、LSIの製造の全般に
わたって広く用いられている技術である。
【0003】ここで従来のトレンチ素子分離の形成方法
について説明する。まず、図9に示すように、トランジ
スタ等の素子が形成されていない半導体基板91の表面
上に、絶縁膜として第一の酸化膜92を形成する。次に
この第一の酸化膜92表面上に多結晶シリコン膜93を
堆積し、レジストを塗布するためさらにこの表面上に第
二の酸化膜94を形成する。この第二の酸化膜94表面
上にレジスト95を塗布し、このレジスト95をパター
ニングし、これをマスクとして、多結晶シリコン膜93
と第二の酸化膜94を異方性エッチングによりエッチン
グする。
について説明する。まず、図9に示すように、トランジ
スタ等の素子が形成されていない半導体基板91の表面
上に、絶縁膜として第一の酸化膜92を形成する。次に
この第一の酸化膜92表面上に多結晶シリコン膜93を
堆積し、レジストを塗布するためさらにこの表面上に第
二の酸化膜94を形成する。この第二の酸化膜94表面
上にレジスト95を塗布し、このレジスト95をパター
ニングし、これをマスクとして、多結晶シリコン膜93
と第二の酸化膜94を異方性エッチングによりエッチン
グする。
【0004】続いて図10に示すように、マスクに用い
たレジスト95をアッシングにより除去し、次に多結晶
シリコン膜93をCDE(Chemical Dry Etching)法によ
り所定の位置までエッチングし後退させる。次にエッチ
ングされた第二の酸化膜94をマスクとして、異方性エ
ッチングにより第一の酸化膜92をエッチングし、次に
半導体基板91に所定の深さを持つ溝を開孔する。以上
の工程により半導体基板に素子分離用の溝が形成され
る。
たレジスト95をアッシングにより除去し、次に多結晶
シリコン膜93をCDE(Chemical Dry Etching)法によ
り所定の位置までエッチングし後退させる。次にエッチ
ングされた第二の酸化膜94をマスクとして、異方性エ
ッチングにより第一の酸化膜92をエッチングし、次に
半導体基板91に所定の深さを持つ溝を開孔する。以上
の工程により半導体基板に素子分離用の溝が形成され
る。
【0005】続いて図11に示すように、溝の内部を埋
め、多結晶シリコン膜93の上部表面と同じ高さまでC
VD(Chemical Vapour Deposition)法によって酸化膜1
11を形成する。この酸化膜111が素子分離用の絶縁
膜となる。次にゲート電極を形成するために、第一及び
第二の酸化膜92、94と多結晶シリコン膜93を剥離
し、ゲート酸化膜112を半導体基板91上に新たに形
成する。次に半導体基板91上の酸化膜112の表面上
と素子分離用の酸化膜111の表面上に、所望のゲート
電極の膜厚で多結晶シリコン膜113を堆積する。次に
ゲート電極を形成するために、ゲート電極の形成予定領
域にレジストが残るように、レジストのパターン114
を形成する。
め、多結晶シリコン膜93の上部表面と同じ高さまでC
VD(Chemical Vapour Deposition)法によって酸化膜1
11を形成する。この酸化膜111が素子分離用の絶縁
膜となる。次にゲート電極を形成するために、第一及び
第二の酸化膜92、94と多結晶シリコン膜93を剥離
し、ゲート酸化膜112を半導体基板91上に新たに形
成する。次に半導体基板91上の酸化膜112の表面上
と素子分離用の酸化膜111の表面上に、所望のゲート
電極の膜厚で多結晶シリコン膜113を堆積する。次に
ゲート電極を形成するために、ゲート電極の形成予定領
域にレジストが残るように、レジストのパターン114
を形成する。
【0006】続いて図12に示すように、レジストのパ
ターン114をマスクとして、ゲート電極を形成するた
めに多結晶シリコン膜113をエッチングし、ゲート電
極のパターン122を形成する。次に、レジストのパタ
ーン114をアッシングにより除去する。以上の工程に
より素子分離用の酸化膜とゲート電極が形成される。
ターン114をマスクとして、ゲート電極を形成するた
めに多結晶シリコン膜113をエッチングし、ゲート電
極のパターン122を形成する。次に、レジストのパタ
ーン114をアッシングにより除去する。以上の工程に
より素子分離用の酸化膜とゲート電極が形成される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の製
造方法においては、図12のように溝の上部の半導体基
板のエッジ部を保護するため、溝内に埋め込まれる酸化
膜を溝の外側の半導体基板上まで形成し、基板のエッジ
部を酸化膜で覆う方法がとられている。しかしながら、
この方法を用いた場合、ゲート電極を形成するために多
結晶シリコン膜をエッチングする際に、溝の外側に半導
体基板のエッジ部を覆って形成された素子分離用の酸化
膜と半導体基板表面とに存在する段差部に、多結晶シリ
コン膜の一部が除去されずに残ってしまうという問題点
がある。この電極材の残りである多結晶シリコンは素子
分離用の絶縁膜の周囲に残ることとなり、素子分離領域
を挟んでこの両側に位置するゲート電極間の絶縁破壊を
誘発する原因となり、ゲート電極間の耐圧を著しく低下
させるという問題点がある。
造方法においては、図12のように溝の上部の半導体基
板のエッジ部を保護するため、溝内に埋め込まれる酸化
膜を溝の外側の半導体基板上まで形成し、基板のエッジ
部を酸化膜で覆う方法がとられている。しかしながら、
この方法を用いた場合、ゲート電極を形成するために多
結晶シリコン膜をエッチングする際に、溝の外側に半導
体基板のエッジ部を覆って形成された素子分離用の酸化
膜と半導体基板表面とに存在する段差部に、多結晶シリ
コン膜の一部が除去されずに残ってしまうという問題点
がある。この電極材の残りである多結晶シリコンは素子
分離用の絶縁膜の周囲に残ることとなり、素子分離領域
を挟んでこの両側に位置するゲート電極間の絶縁破壊を
誘発する原因となり、ゲート電極間の耐圧を著しく低下
させるという問題点がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の様な問題点を踏ま
え、本発明においては素子分離用の絶縁膜を形成する前
に、半導体基板上の絶縁膜表面上に形成される所定の膜
を、素子分離用の溝の周囲に逆テーパ形状に形成する。
これにより後に形成される素子分離用の絶縁膜は、溝の
上部の半導体基板のエッジ部を覆い、さらに半導体基板
表面上で順テーパ形状に形成される。これにより、半導
体基板のエッジ部を覆って形成された素子分離用の絶縁
膜と半導体基板表面との間には段差がなくなり、ゲート
電極を形成するために多結晶シリコン膜をエッチングし
た際に、素子分離用の絶縁膜と半導体基板との間の部分
に電極材が残ることがなくなる。よって本発明において
は、従来問題となっていた多結晶シリコン膜の電極材の
残りによるゲート電極間の絶縁破壊をなくし、ゲート電
極間の耐圧を向上させ、素子の信頼性を向上させること
を目的とする。
え、本発明においては素子分離用の絶縁膜を形成する前
に、半導体基板上の絶縁膜表面上に形成される所定の膜
を、素子分離用の溝の周囲に逆テーパ形状に形成する。
これにより後に形成される素子分離用の絶縁膜は、溝の
上部の半導体基板のエッジ部を覆い、さらに半導体基板
表面上で順テーパ形状に形成される。これにより、半導
体基板のエッジ部を覆って形成された素子分離用の絶縁
膜と半導体基板表面との間には段差がなくなり、ゲート
電極を形成するために多結晶シリコン膜をエッチングし
た際に、素子分離用の絶縁膜と半導体基板との間の部分
に電極材が残ることがなくなる。よって本発明において
は、従来問題となっていた多結晶シリコン膜の電極材の
残りによるゲート電極間の絶縁破壊をなくし、ゲート電
極間の耐圧を向上させ、素子の信頼性を向上させること
を目的とする。
【0009】所定の膜を逆テ−パ形状にする方法として
は、所定の膜中に不純物を導入し、この不純物の種類と
その濃度の違いによるエッチングの際のエッチングレ−
トの違いを利用するものである。例えば多結晶シリコン
の等方性エッチングにおいて、多結晶シリコン膜中にN
型不純物であるPが導入されている場合、不純物の導入
されていない多結晶シリコン膜に比べて、そのエッチン
グレ−トは速くなる。また多結晶シリコン膜中にP型不
純物であるBが導入されている場合は、不純物の入され
ていない多結晶シリコン膜に比べエッチングレ−トは遅
くなる。そこでこの不純物の種類と濃度を制御すること
により、逆テ−パ形状の所定の膜を形成するものであ
る。
は、所定の膜中に不純物を導入し、この不純物の種類と
その濃度の違いによるエッチングの際のエッチングレ−
トの違いを利用するものである。例えば多結晶シリコン
の等方性エッチングにおいて、多結晶シリコン膜中にN
型不純物であるPが導入されている場合、不純物の導入
されていない多結晶シリコン膜に比べて、そのエッチン
グレ−トは速くなる。また多結晶シリコン膜中にP型不
純物であるBが導入されている場合は、不純物の入され
ていない多結晶シリコン膜に比べエッチングレ−トは遅
くなる。そこでこの不純物の種類と濃度を制御すること
により、逆テ−パ形状の所定の膜を形成するものであ
る。
【0010】
【作用】本発明によれば、素子分離領域の形成方法にお
いて、素子分離用の絶縁膜を形成する前に、半導体基板
上に形成されている所定の膜を、トレンチ周辺に逆テー
パ形状に形成する。これにより後の行程で形成される素
子分離用の絶縁膜は、半導体基板表面上で半導体基板の
エッジ部を覆い、さらに順テーパ形状に形成される。素
子分離用の絶縁膜が基板上で順テーパ形状に形成される
ことにより、素子分離用の絶縁膜と半導体基板との間の
段差がなくなるため、後のゲート電極を形成するために
多結晶シリコン膜をエッチングする際に、この部分に多
結晶シリコン膜が残ることがなくなる。よって本発明に
おいては、従来問題となっていた電極材の残りによるゲ
ート電極間の絶縁破壊をなくし、ゲート電極間の耐圧を
向上させ、素子の信頼性を向上させることができる。
いて、素子分離用の絶縁膜を形成する前に、半導体基板
上に形成されている所定の膜を、トレンチ周辺に逆テー
パ形状に形成する。これにより後の行程で形成される素
子分離用の絶縁膜は、半導体基板表面上で半導体基板の
エッジ部を覆い、さらに順テーパ形状に形成される。素
子分離用の絶縁膜が基板上で順テーパ形状に形成される
ことにより、素子分離用の絶縁膜と半導体基板との間の
段差がなくなるため、後のゲート電極を形成するために
多結晶シリコン膜をエッチングする際に、この部分に多
結晶シリコン膜が残ることがなくなる。よって本発明に
おいては、従来問題となっていた電極材の残りによるゲ
ート電極間の絶縁破壊をなくし、ゲート電極間の耐圧を
向上させ、素子の信頼性を向上させることができる。
【0011】
【実施例】本発明における実施例を図面を参考として説
明する。図1に示すように半導体基板11表面上に、熱
酸化により膜厚100nmの第一の酸化膜12を形成
し、この第一の酸化膜12表面上に減圧CVD法によ
り、膜厚200nmで第一の多結晶シリコン膜13を形
成する。ここでPOCl3雰囲気で900℃、60分の
熱拡散により、第一の多結晶シリコン膜13中にN型不
純物であるPを拡散させる。次に、再度減圧CVD法に
より、不純物が導入されていない第二の多結晶シリコン
膜14を膜厚200nmで形成する。次に第二の多結晶
シリコン膜14中にもPを拡散させるため、800℃、
10分間の窒素雰囲気中で熱処理を行う。上記の方法に
より形成された多結晶シリコン膜13及び14中の、多
結晶シリコン膜の膜厚とP型不純物の濃度の関係を図8
に示す。図の横軸は多結晶シリコン膜の膜厚を表し、正
方向が半導体基板表面側である。縦軸はP型不純物の濃
度を表す。図のように第一及び第二の多結晶シリコン膜
13、14中のPの濃度は、多結晶シリコン膜の表面側
が低く半導体基板表面側に近づくに従って高くなる。次
に、第二の多結晶シリコン膜14上に常圧CVD法によ
り膜厚300nmで、絶縁膜として第二の酸化膜15を
形成する。次に、半導体基板11に素子分離用の溝を形
成するために、リソグラフィによりレジスト16をパタ
−ニングし、このレジストをマスクに、第二の酸化膜1
5と多結晶シリコン膜13、14を、異方性エッチング
によりパタ−ニングする。
明する。図1に示すように半導体基板11表面上に、熱
酸化により膜厚100nmの第一の酸化膜12を形成
し、この第一の酸化膜12表面上に減圧CVD法によ
り、膜厚200nmで第一の多結晶シリコン膜13を形
成する。ここでPOCl3雰囲気で900℃、60分の
熱拡散により、第一の多結晶シリコン膜13中にN型不
純物であるPを拡散させる。次に、再度減圧CVD法に
より、不純物が導入されていない第二の多結晶シリコン
膜14を膜厚200nmで形成する。次に第二の多結晶
シリコン膜14中にもPを拡散させるため、800℃、
10分間の窒素雰囲気中で熱処理を行う。上記の方法に
より形成された多結晶シリコン膜13及び14中の、多
結晶シリコン膜の膜厚とP型不純物の濃度の関係を図8
に示す。図の横軸は多結晶シリコン膜の膜厚を表し、正
方向が半導体基板表面側である。縦軸はP型不純物の濃
度を表す。図のように第一及び第二の多結晶シリコン膜
13、14中のPの濃度は、多結晶シリコン膜の表面側
が低く半導体基板表面側に近づくに従って高くなる。次
に、第二の多結晶シリコン膜14上に常圧CVD法によ
り膜厚300nmで、絶縁膜として第二の酸化膜15を
形成する。次に、半導体基板11に素子分離用の溝を形
成するために、リソグラフィによりレジスト16をパタ
−ニングし、このレジストをマスクに、第二の酸化膜1
5と多結晶シリコン膜13、14を、異方性エッチング
によりパタ−ニングする。
【0012】続いて図2に示すように、第一及び第二の
酸化膜12、15をマスクとして、多結晶シリコン膜1
3、14を素子分離用の絶縁膜を形成する範囲までエッ
チングする。ここで多結晶シリコン膜を逆テ−パ形状に
エッチングするために、等方性エッチングによって行
う。この等方性エッチングは、CDEやウエットエッチ
ングによって行うことが可能である。多結晶シリコン膜
中のPの不純物濃度は、半導体基板表面に近づくに従っ
て濃くなるので、エッチングレートは半導体基板表面に
近づくにつれ大きくなる。このため、半導体基板表面に
近づくほどエッチング量が多くなり、多結晶シリコン膜
を逆テーパ形状にエッチングすることができる。
酸化膜12、15をマスクとして、多結晶シリコン膜1
3、14を素子分離用の絶縁膜を形成する範囲までエッ
チングする。ここで多結晶シリコン膜を逆テ−パ形状に
エッチングするために、等方性エッチングによって行
う。この等方性エッチングは、CDEやウエットエッチ
ングによって行うことが可能である。多結晶シリコン膜
中のPの不純物濃度は、半導体基板表面に近づくに従っ
て濃くなるので、エッチングレートは半導体基板表面に
近づくにつれ大きくなる。このため、半導体基板表面に
近づくほどエッチング量が多くなり、多結晶シリコン膜
を逆テーパ形状にエッチングすることができる。
【0013】続いて図3に示すように、レジスト16及
び第二の酸化膜15をマスクとして、第一の酸化膜12
を異方性エッチングによりパタ−ニングする。レジスト
16をアッシングにより除去した後、第一の酸化膜12
と第二の酸化膜15をマスクとして、異方性エッチング
により半導体基板11に素子分離用の溝31を形成す
る。溝の幅は0.5μm、深さは3μmである。
び第二の酸化膜15をマスクとして、第一の酸化膜12
を異方性エッチングによりパタ−ニングする。レジスト
16をアッシングにより除去した後、第一の酸化膜12
と第二の酸化膜15をマスクとして、異方性エッチング
により半導体基板11に素子分離用の溝31を形成す
る。溝の幅は0.5μm、深さは3μmである。
【0014】続いて図4に示すように、半導体基板11
に形成された素子分離用の溝31の内部と、多結晶シリ
コン膜14の上部表面の高さまで、これら空間部分が埋
まるように、減圧CVD法により酸化膜41を形成す
る。この酸化膜41が素子分離用の絶縁膜となる。この
酸化膜41は、逆テーパ状に形成されている多結晶シリ
コン膜13及び14のエッチングによってできた空間部
分に、隙間なく形成される。このため素子分離用の溝3
1の上部のエッジ部を覆い、さらに素子分離用の溝31
の周囲に順テーパ形状となって形成される。次に、第一
及び第二の酸化膜12、15と多結晶シリコン膜13及
び14を除去し、半導体基板11表面上にゲート酸化膜
42を新たに形成する。
に形成された素子分離用の溝31の内部と、多結晶シリ
コン膜14の上部表面の高さまで、これら空間部分が埋
まるように、減圧CVD法により酸化膜41を形成す
る。この酸化膜41が素子分離用の絶縁膜となる。この
酸化膜41は、逆テーパ状に形成されている多結晶シリ
コン膜13及び14のエッチングによってできた空間部
分に、隙間なく形成される。このため素子分離用の溝3
1の上部のエッジ部を覆い、さらに素子分離用の溝31
の周囲に順テーパ形状となって形成される。次に、第一
及び第二の酸化膜12、15と多結晶シリコン膜13及
び14を除去し、半導体基板11表面上にゲート酸化膜
42を新たに形成する。
【0015】続いて図5に示すように、ゲート電極形成
用に半導体基板11上の酸化膜42表面上と素子分離用
の酸化膜41の表面上に、多結晶シリコン膜51を所望
のゲート電極の膜厚で堆積し、ゲート電極の形成予定領
域上にレジストが残るようパターニングし、レジストの
パターン52を形成する。次にレジストのパターン52
をマスクとして、異方性エッチングにより多結晶シリコ
ン膜51をエッチングし、ゲート電極を形成する。素子
分離用の絶縁膜と半導体基板との間の段差がなくなるた
め、ゲート電極を形成するために多結晶シリコン膜をエ
ッチングする際に、ゲート電極部分以外の多結晶シリコ
ン膜を完全に除去することが可能となり、多結晶シリコ
ン膜が残ることがなくなる。
用に半導体基板11上の酸化膜42表面上と素子分離用
の酸化膜41の表面上に、多結晶シリコン膜51を所望
のゲート電極の膜厚で堆積し、ゲート電極の形成予定領
域上にレジストが残るようパターニングし、レジストの
パターン52を形成する。次にレジストのパターン52
をマスクとして、異方性エッチングにより多結晶シリコ
ン膜51をエッチングし、ゲート電極を形成する。素子
分離用の絶縁膜と半導体基板との間の段差がなくなるた
め、ゲート電極を形成するために多結晶シリコン膜をエ
ッチングする際に、ゲート電極部分以外の多結晶シリコ
ン膜を完全に除去することが可能となり、多結晶シリコ
ン膜が残ることがなくなる。
【0016】続いて、多結晶シリコン膜中のP及びBの
不純物濃度とエッチングレートの関係を図6に示す。P
及びBのエッチング方法や条件は同様のものである。図
の横軸は不純物濃度、縦軸はエッチングレートを示す。
図のようにPが導入されている多結晶シリコン膜の場
合、その濃度が高くなるに従ってエッチングレートは速
くなる。一方、Bが導入されている多結晶シリコン膜の
場合、その濃度が高くなるに従って、エッチングレート
は遅くなる。
不純物濃度とエッチングレートの関係を図6に示す。P
及びBのエッチング方法や条件は同様のものである。図
の横軸は不純物濃度、縦軸はエッチングレートを示す。
図のようにPが導入されている多結晶シリコン膜の場
合、その濃度が高くなるに従ってエッチングレートは速
くなる。一方、Bが導入されている多結晶シリコン膜の
場合、その濃度が高くなるに従って、エッチングレート
は遅くなる。
【0017】多結晶シリコン膜に不純物を導入し、その
不純物の種類と濃度の差によってエッチングレートを変
える方法としては、図6より図7(a)〜(c)のよう
な三通りの不純物のプロファイルが考えられる。ここで
図の横軸は多結晶シリコン膜の膜厚を表し、縦軸は不純
物濃度を表す。膜厚は正方向が本実施例の場合の半導体
基板表面側とする。また、不純物濃度は負の方向がN
型、正の方向がP型の濃度を表すものとする。また不純
物の種類としてはN型不純物はPやAs、P型不純物は
Bを用いることができる。図7(a)のパターンは不純
物がP型のみの場合であり、不純物濃度が高いほどエッ
チングレートが遅くなるので、本発明においては、多結
晶シリコン膜の上部表面側から半導体基板表面側へ近づ
くほど、P型不純物の濃度は低くする必要がある。また
図7(b)のパターンは不純物がN型のみの場合であ
り、不純物濃度が高いほどエッチングレートが速くなる
ので、本発明においては、多結晶シリコン膜の上部表面
側から半導体基板側へ近づくほど、N型不純物の濃度は
高くする必要がある。また、図7(c)のパターンは不
純物としてN型及びP型の両方を用いる場合であり、図
7(a)及び(b)の組み合わせとなる。本発明におい
ては、多結晶シリコン膜の半導体基板表面側にN型不純
物の濃度が高くなるように、多結晶シリコン膜の上部表
面側にP型不純物の濃度が高くなるように形成する必要
がある。
不純物の種類と濃度の差によってエッチングレートを変
える方法としては、図6より図7(a)〜(c)のよう
な三通りの不純物のプロファイルが考えられる。ここで
図の横軸は多結晶シリコン膜の膜厚を表し、縦軸は不純
物濃度を表す。膜厚は正方向が本実施例の場合の半導体
基板表面側とする。また、不純物濃度は負の方向がN
型、正の方向がP型の濃度を表すものとする。また不純
物の種類としてはN型不純物はPやAs、P型不純物は
Bを用いることができる。図7(a)のパターンは不純
物がP型のみの場合であり、不純物濃度が高いほどエッ
チングレートが遅くなるので、本発明においては、多結
晶シリコン膜の上部表面側から半導体基板表面側へ近づ
くほど、P型不純物の濃度は低くする必要がある。また
図7(b)のパターンは不純物がN型のみの場合であ
り、不純物濃度が高いほどエッチングレートが速くなる
ので、本発明においては、多結晶シリコン膜の上部表面
側から半導体基板側へ近づくほど、N型不純物の濃度は
高くする必要がある。また、図7(c)のパターンは不
純物としてN型及びP型の両方を用いる場合であり、図
7(a)及び(b)の組み合わせとなる。本発明におい
ては、多結晶シリコン膜の半導体基板表面側にN型不純
物の濃度が高くなるように、多結晶シリコン膜の上部表
面側にP型不純物の濃度が高くなるように形成する必要
がある。
【0018】多結晶シリコン中に不純物を導入させる方
法としては、不純物の種類によって以下第一から第七の
方法がある。第一から第三の導入方法は、P型不純物の
みを多結晶シリコン膜中に導入する方法である。第一の
導入方法としては上記の実施例に示したように、多結晶
シリコン膜を二層により形成する方法であり、まず、不
純物の導入されていない第一の多結晶シリコン膜を膜厚
200nmで半導体基板の酸化膜表面上に形成し、次に
第一の多結晶シリコン膜中にP型不純物が導入されるよ
うに、気相拡散を行う。続いて第一の多結晶シリコン膜
表面上に第二の多結晶シリコン膜を膜厚200nmで形
成し、熱拡散を行い、第二の多結晶シリコン膜中にも不
純物を拡散させる。
法としては、不純物の種類によって以下第一から第七の
方法がある。第一から第三の導入方法は、P型不純物の
みを多結晶シリコン膜中に導入する方法である。第一の
導入方法としては上記の実施例に示したように、多結晶
シリコン膜を二層により形成する方法であり、まず、不
純物の導入されていない第一の多結晶シリコン膜を膜厚
200nmで半導体基板の酸化膜表面上に形成し、次に
第一の多結晶シリコン膜中にP型不純物が導入されるよ
うに、気相拡散を行う。続いて第一の多結晶シリコン膜
表面上に第二の多結晶シリコン膜を膜厚200nmで形
成し、熱拡散を行い、第二の多結晶シリコン膜中にも不
純物を拡散させる。
【0019】第二の導入方法としては、あらかじめP型
不純物が導入された多結晶シリコン膜を膜厚200nm
で半導体基板の酸化膜表面上にCVD法を用いて堆積
し、不純物が導入されていない第二の多結晶シリコン膜
を、第一の多結晶シリコン膜表面上に膜厚200nmで
堆積した後、固相拡散によって第二の多結晶シリコン膜
中にも不純物を拡散させる方法である。この方法によれ
ば、第一の多結晶シリコン膜は気相拡散法によって形成
することも可能である。この場合、減圧CVD法により
第一の多結晶シリコン膜を形成する際に、SiH4 ガス
とB2 H6 ガスを流すことにより、Bが導入された第一
の多結晶シリコン膜を形成することも可能である。
不純物が導入された多結晶シリコン膜を膜厚200nm
で半導体基板の酸化膜表面上にCVD法を用いて堆積
し、不純物が導入されていない第二の多結晶シリコン膜
を、第一の多結晶シリコン膜表面上に膜厚200nmで
堆積した後、固相拡散によって第二の多結晶シリコン膜
中にも不純物を拡散させる方法である。この方法によれ
ば、第一の多結晶シリコン膜は気相拡散法によって形成
することも可能である。この場合、減圧CVD法により
第一の多結晶シリコン膜を形成する際に、SiH4 ガス
とB2 H6 ガスを流すことにより、Bが導入された第一
の多結晶シリコン膜を形成することも可能である。
【0020】第三の導入方法としては、多結晶シリコン
膜を一層で形成するものである。多結晶シリコン膜を膜
厚400nmで半導体基板上の酸化膜表面上に形成し、
Bを注入エネルギー15keV、ドーズ量1×1016a
toms・cm-2でイオン注入し、800℃、10分の
窒素雰囲気中で熱拡散を行う方法である。この方法を用
いた場合、多結晶シリコン膜を二層に形成する必要がな
いため、工程数を減少させることができる。
膜を一層で形成するものである。多結晶シリコン膜を膜
厚400nmで半導体基板上の酸化膜表面上に形成し、
Bを注入エネルギー15keV、ドーズ量1×1016a
toms・cm-2でイオン注入し、800℃、10分の
窒素雰囲気中で熱拡散を行う方法である。この方法を用
いた場合、多結晶シリコン膜を二層に形成する必要がな
いため、工程数を減少させることができる。
【0021】第四から第六の導入方法としては、多結晶
シリコン膜中にN型不純物を導入する方法である。第四
の導入方法としては、多結晶シリコン膜を二層により形
成する方法である。まず、不純物の導入されていない第
一の多結晶シリコン膜を半導体基板の酸化膜表面上に膜
厚200nmで形成し、次にN型不純物が導入された第
二の多結晶シリコン膜を第一の多結晶シリコン膜の表面
に膜厚200nmで堆積した後、固相拡散による熱拡散
によって第一の多結晶シリコン膜中にも不純物を拡散さ
せる方法である。ここで第二の多結晶シリコン膜を気相
拡散法によって形成することも可能である。この場合、
減圧CVD法により第二の多結晶シリコン膜を形成する
際に、SiH4 ガスとPH3 ガスを流すことにより、P
が導入された第一の多結晶シリコン膜を形成することも
可能である。
シリコン膜中にN型不純物を導入する方法である。第四
の導入方法としては、多結晶シリコン膜を二層により形
成する方法である。まず、不純物の導入されていない第
一の多結晶シリコン膜を半導体基板の酸化膜表面上に膜
厚200nmで形成し、次にN型不純物が導入された第
二の多結晶シリコン膜を第一の多結晶シリコン膜の表面
に膜厚200nmで堆積した後、固相拡散による熱拡散
によって第一の多結晶シリコン膜中にも不純物を拡散さ
せる方法である。ここで第二の多結晶シリコン膜を気相
拡散法によって形成することも可能である。この場合、
減圧CVD法により第二の多結晶シリコン膜を形成する
際に、SiH4 ガスとPH3 ガスを流すことにより、P
が導入された第一の多結晶シリコン膜を形成することも
可能である。
【0022】第五の導入方法としては、多結晶シリコン
膜を一層で形成するものであり、多結晶シリコン膜を膜
厚400nmで半導体基板の酸化膜表面上に形成し、気
相拡散を行い、多結晶シリコン膜中にN型不純物を拡散
させる方法である。
膜を一層で形成するものであり、多結晶シリコン膜を膜
厚400nmで半導体基板の酸化膜表面上に形成し、気
相拡散を行い、多結晶シリコン膜中にN型不純物を拡散
させる方法である。
【0023】第六の導入方法としては、多結晶シリコン
膜を一層で形成するものであり、多結晶シリコン膜を膜
厚400nmで半導体基板の酸化膜表面上に形成し、P
を加速エネルギー30keV、ドーズ量1×1016at
oms・cm-2でイオン注入し、800℃、10分の窒
素雰囲気中で熱拡散を行う方法である。この方法を用い
た場合、多結晶シリコン膜を二層に形成する必要がない
ため、工程数を減少させることができる。
膜を一層で形成するものであり、多結晶シリコン膜を膜
厚400nmで半導体基板の酸化膜表面上に形成し、P
を加速エネルギー30keV、ドーズ量1×1016at
oms・cm-2でイオン注入し、800℃、10分の窒
素雰囲気中で熱拡散を行う方法である。この方法を用い
た場合、多結晶シリコン膜を二層に形成する必要がない
ため、工程数を減少させることができる。
【0024】第七の導入方法としては、多結晶シリコン
膜中にP型及びN型不純物をそれぞれ導入する方法であ
る。この場合、半導体基板の酸化膜表面上に第一の多結
晶シリコン膜を膜厚200nmで形成した後に、P型不
純物を導入し、次に第一の多結晶シリコン膜表面上に第
二の多結晶シリコン膜を膜厚200nmで形成し、N型
不純物を導入する方法であり、前記実施例のように固相
拡散法、気相拡散法によって実施が可能である。またイ
オン注入法によって多結晶シリコン膜中にP型及びN型
不純物を導入する場合は、第一の多結晶シリコン膜を形
成した後に、P型不純物をイオン注入し、続いて第一の
多結晶シリコン膜表面上に第二の多結晶シリコン膜を形
成し、N型不純物をイオン注入し、その後熱拡散を行う
方法である。以上のように、本発明のように多結晶シリ
コン膜を逆テーパ形状にエッチングする場合は、多結晶
シリコン膜中に含まれる不純物の種類とその濃度を、深
さによって変えることにより所望の形状を得ることがで
きる。多結晶シリコン膜への不純物の拡散については、
上記第一から第七に示す導入方法のように多結晶シリコ
ン膜に導入する不純物の種類によって異なり、イオン注
入法、気相拡散法、固相拡散法等の方法があり、これら
イオン注入法、気相拡散法、固相拡散法等の方法を適宜
組み合わせて、種類と濃度の異なる不純物が導入された
多結晶シリコン膜を形成することも可能である。また、
本実施例においては逆テーパ形状にエッチングされる膜
として多結晶シリコン膜を用いたが、素子分離用及びゲ
ート絶縁膜として用いる絶縁膜を酸化膜とした場合、酸
化膜とエッチングレートが異なりまた不純物の種類と濃
度によってエッチングレートに差が出る材料であればよ
く、窒化膜によっても実施が可能である。また、多結晶
シリコン膜の膜厚は合計が400nmとなるように示し
たが、これに限定されるものではなく、後の工程で形成
される素子分離用の絶縁膜の形成する高さ等によって変
化してくる。
膜中にP型及びN型不純物をそれぞれ導入する方法であ
る。この場合、半導体基板の酸化膜表面上に第一の多結
晶シリコン膜を膜厚200nmで形成した後に、P型不
純物を導入し、次に第一の多結晶シリコン膜表面上に第
二の多結晶シリコン膜を膜厚200nmで形成し、N型
不純物を導入する方法であり、前記実施例のように固相
拡散法、気相拡散法によって実施が可能である。またイ
オン注入法によって多結晶シリコン膜中にP型及びN型
不純物を導入する場合は、第一の多結晶シリコン膜を形
成した後に、P型不純物をイオン注入し、続いて第一の
多結晶シリコン膜表面上に第二の多結晶シリコン膜を形
成し、N型不純物をイオン注入し、その後熱拡散を行う
方法である。以上のように、本発明のように多結晶シリ
コン膜を逆テーパ形状にエッチングする場合は、多結晶
シリコン膜中に含まれる不純物の種類とその濃度を、深
さによって変えることにより所望の形状を得ることがで
きる。多結晶シリコン膜への不純物の拡散については、
上記第一から第七に示す導入方法のように多結晶シリコ
ン膜に導入する不純物の種類によって異なり、イオン注
入法、気相拡散法、固相拡散法等の方法があり、これら
イオン注入法、気相拡散法、固相拡散法等の方法を適宜
組み合わせて、種類と濃度の異なる不純物が導入された
多結晶シリコン膜を形成することも可能である。また、
本実施例においては逆テーパ形状にエッチングされる膜
として多結晶シリコン膜を用いたが、素子分離用及びゲ
ート絶縁膜として用いる絶縁膜を酸化膜とした場合、酸
化膜とエッチングレートが異なりまた不純物の種類と濃
度によってエッチングレートに差が出る材料であればよ
く、窒化膜によっても実施が可能である。また、多結晶
シリコン膜の膜厚は合計が400nmとなるように示し
たが、これに限定されるものではなく、後の工程で形成
される素子分離用の絶縁膜の形成する高さ等によって変
化してくる。
【0025】
【発明の効果】本発明の素子分離領域の形成方法におい
ては、素子分離用の絶縁膜は半導体基板表面上で順テー
パ形状に形成される。これにより、後のゲート電極形成
用の多結晶シリコン膜のエッチングの際に、素子分離用
の絶縁膜と半導体基板との段差部に電極材が残ることが
なくなる。よって、従来問題となっていた電極材の残り
による絶縁破壊をなくし、ゲート電極間の耐圧を向上さ
せ、素子の信頼性を向上させることができる。
ては、素子分離用の絶縁膜は半導体基板表面上で順テー
パ形状に形成される。これにより、後のゲート電極形成
用の多結晶シリコン膜のエッチングの際に、素子分離用
の絶縁膜と半導体基板との段差部に電極材が残ることが
なくなる。よって、従来問題となっていた電極材の残り
による絶縁破壊をなくし、ゲート電極間の耐圧を向上さ
せ、素子の信頼性を向上させることができる。
【図1】本実施例の製造方法を説明するための断面図。
【図2】本実施例の製造方法を説明するための断面図。
【図3】本実施例の製造方法を説明するための断面図。
【図4】本実施例の製造方法を説明するための断面図。
【図5】本実施例の製造方法を説明するための断面図。
【図6】不純物濃度とエッチングレートの関係を示す特
性図。
性図。
【図7】不純物のパターンを示す説明図。
【図8】本実施例の多結晶シリコン膜の膜厚と不純物濃
度を示す特性図。
度を示す特性図。
【図9】従来の製造方法を示す断面図。
【図10】従来の製造方法を示す断面図。
【図11】従来の製造方法を示す断面図。
【図12】従来の製造方法を示す断面図。
11、91 半導体基板 12、15、41、42、92、94、111、112
酸化膜 13、14、51、93、113 多結晶シリコン膜 16、52、95、114 レジストのパターン 31 素子分離用の溝 41 酸化膜 122 ゲート電極
酸化膜 13、14、51、93、113 多結晶シリコン膜 16、52、95、114 レジストのパターン 31 素子分離用の溝 41 酸化膜 122 ゲート電極
Claims (16)
- 【請求項1】 半導体基板表面上に第一の絶縁膜を形成
する工程と、 前記絶縁膜表面上に膜の厚さ方向に応じてエッチングレ
ートが異なる所定の膜を形成する工程と、 前記所定の膜表面上に第二の絶縁膜を形成する工程と、 前記第二の絶縁膜に開孔を形成する工程と、 前記開口を通して前記所定の膜を横方向にエッチングし
前記所定の膜を逆テーパ形状にする工程と、 前記開孔を通して半導体基板に所定の深さの溝を形成す
る工程と、 少なくとも逆テーパ形状に形成された前記所定の膜を含
む前記溝内に第三の絶縁膜からなる素子分離領域を形成
する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記不純物はP型不純物であり、前記所定の膜の上部表
面側から前記半導体基板表面側へその濃度が低くなるよ
うに形成されることを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項3】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記不純物はN型不純物であり、前記所定の膜の上部表
面側から前記半導体基板表面側へその濃度が高くなるよ
うに形成されることを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項4】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記不純物はP型及びN型不純物であり前記P型不純物
は前記所定の膜の上部表面から前記半導体基板表面側へ
その濃度が低くなるように、前記N型不純物は前記所定
の膜の上部表面から前記半導体基板表面側へその濃度が
高くなるように形成されることを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項5】 請求項2記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記所定の膜は、前記半導体基板表面上に不純物が導入
されていない一層目の膜を形成し、前記一層目の膜表面
上に前記P型不純物が導入されている二層目の膜を形成
し、前記一層目及び二層目の膜中に前記P不純物の拡散
が行われ形成されることを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項6】 請求項3記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記所定の膜は、前記半導体基板表面上に前記N型不純
物が導入されている一層目の膜を形成し、前記一層目の
膜表面上に不純物が導入されていない二層目の膜を形成
し、前記一層目及び二層目前記N不純物の拡散が行われ
形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記所定の膜は、前記半導体基板表面上に前記N型不純
物が導入されている一層目の膜を形成し、前記一層目の
膜表面上に前記P型不純物が導入されている二層目の膜
を形成し、前記一層目及び二層目前記N不純物及びP型
不純物の拡散が行われ形成されることを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項8】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記所定の膜は固相拡散法により不純物が導入されてい
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 請求項2、3または4記載の半導体装置
の製造方法において、 前記所定の膜はイオン注入法により不純物が導入されて
いることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項10】 請求項2、3または4記載の半導体装
置の製造方法において、 前記所定の膜のエッチングは
等方性エッチングにより行われることを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項11】 請求項1記載の半導体装置の製造方法
において、 前記第一及び第二の絶縁膜は酸化膜であり、前記所定の
膜は多結晶シリコン膜であることを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項12】 請求項1記載の半導体装置の製造方法
において、 前記第三の絶縁膜は前記所定の膜の上部表面の高さの空
間まで形成されることを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項13】 半導体基板表面上に所定の層を形成す
る工程と、 前記所定の層の前記半導体基板表面に近い
側を遠い側より広く第一の溝を形成する工程と、 前記第一の溝を通して前記半導体基板に所定の深さの第
二の溝を形成する工程と、 前記第一と前記第二の溝内に絶縁膜を埋め素子分離領域
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項14】 請求項13記載の半導体装置の製造方
法において、 前記第二の溝は前記第一の溝をマスクとして異方性エッ
チングにより形成されることを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項15】 半導体基板と、この半導体基板に形成
された複数の半導体素子と、この複数の半導体素子の間
に形成された所定の深さの溝と、この溝内を埋め前記溝
の上部を覆って形成された絶縁膜からなる素子分離領域
とを有する半導体装置において、 前記素子分離領域は前記溝の上部を逆テーパ形状で覆っ
て形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項16】 請求項15記載の半導体装置におい
て、 前記半導体素子は前記素子分離領域により前記半導体基
板中で電気的に分離されており、前記素子分離領域上に
形成された導電層により電気的に接続されていることを
特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6185594A JPH07273183A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 半導体装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6185594A JPH07273183A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 半導体装置とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07273183A true JPH07273183A (ja) | 1995-10-20 |
Family
ID=13183141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6185594A Pending JPH07273183A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 半導体装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07273183A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR980006095A (ko) * | 1996-06-29 | 1998-03-30 | 김주용 | 반도체 소자의 소자분리 방법 |
| KR20010046500A (ko) * | 1999-11-12 | 2001-06-15 | 박종섭 | 반도체소자의 격리막 형성방법 |
| US6521509B2 (en) | 2000-12-21 | 2003-02-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP2010003992A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Fujitsu Microelectronics Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1994
- 1994-03-31 JP JP6185594A patent/JPH07273183A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR980006095A (ko) * | 1996-06-29 | 1998-03-30 | 김주용 | 반도체 소자의 소자분리 방법 |
| KR20010046500A (ko) * | 1999-11-12 | 2001-06-15 | 박종섭 | 반도체소자의 격리막 형성방법 |
| US6521509B2 (en) | 2000-12-21 | 2003-02-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP2010003992A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Fujitsu Microelectronics Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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