JPH0936323A - 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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JPH0936323A
JPH0936323A JP7187148A JP18714895A JPH0936323A JP H0936323 A JPH0936323 A JP H0936323A JP 7187148 A JP7187148 A JP 7187148A JP 18714895 A JP18714895 A JP 18714895A JP H0936323 A JPH0936323 A JP H0936323A
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Shinya Takahashi
真也 高橋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】溝の内壁に選択的に不純物拡散を行う方法にお
いて、素子分離酸化膜等のエッチングを抑制し、素子特
性の向上を図る。 【解決手段】半導体基板1に溝10を形成する工程と、
溝10および半導体基板1上に所望の不純物を含有した
絶縁膜6を堆積する工程と、溝10の内部の絶縁膜6上
に保護膜7を形成する工程と、30℃以上の弗化水素水
蒸気中において処理を行い保護膜7に被覆されていない
部分の絶縁膜6を除去する工程と、保護膜7を除去する
工程と、800℃以上の熱処理により絶縁膜6中の不純
物を半導体基板1中に拡散させる工程とを具備し、保護
膜7は弗化水素水蒸気処理に対してエッチング耐性を有
する半導体装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関するもので、特に選択的に不純物拡散を行う方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の高集積化に伴い、DRAM
(Dynamic Random Access Memory)のようなメモリ−装
置は小さいセル面積を実現する必要がある。このため、
メモリ−容量を確保するために、半導体基板中に形成さ
れた溝の内部にキャパシタを形成することにより、キャ
パシタ面積を増加させている。このキャパシタは、たと
えば、溝の内壁に形成された不純物拡散層と、溝の内壁
上に形成された絶縁膜と、溝の内部に埋め込まれた多結
晶シリコン膜とにより構成される。したがって、このよ
うな構造のキャパシタを形成するためには、溝の内壁に
所望の不純物を制御性良く拡散させる必要がある。
【0003】溝の内壁に不純物拡散を行う従来の方法
を、図5乃至図8を用いて説明する。リソグラフィ−法
および異方性エッチング技術を用いて、Si基板1に例
えば深さ9μmの溝10を形成する。基板1上には、素
子分離のための酸化膜11と、溝10を形成する時のエ
ッチング保護膜として、例えば50nm以下の膜厚を有
する熱酸化膜(SiO2 )2と膜厚100〜400nm
の窒化膜(SiN)3が形成されており、溝10はこの
例では図5に示すように、素子分離酸化膜11と素子領
域上の酸化膜2の境界部分に開口される。
【0004】この後、減圧CVD法により、例えばリン
(P)を1021〜1022cm-3含むSiO2 膜(以降P
SGとする)6を堆積し、リソグラフィ−法を用いて、
PSG膜6上にレジスト7を塗布してパタ−ンマスクを
介せずに露光を行い、窒化膜3上のレジスト7と、溝1
0の内部のレジスト7のうち基板1表面より1〜8μm
の深さまでを除去して、溝10の内部にレジスト7を残
存させる(図6)。
【0005】NH4 Fエッチングにより、PSG膜6の
露出している部分を除去する。レジスト7を除去した後
に、酸化膜8を10nm形成する。この後、例えば温度
800℃のN2 雰囲気中において熱処理を行い、溝10
の内部に残存させたPSG膜6より基板1中へリンを拡
散させて拡散層9を形成する(図7)。
【0006】さらに、NH4 Fエッチングにより、PS
G膜6を除去し、溝10の側面に所望の不純物拡散層9
の形成された構造が完成する(図8)。しかし、このよ
うな不純物拡散層の形成方法では、PSG膜6を除去す
るためのNH4 Fエッチングが、熱酸化膜もエッチング
してしまうために様々な弊害を生じる。すなわち、溝1
0は素子分離領域に重なるように開口されるため、図8
に示すように、素子分離酸化膜11が露出している側面
部分よりエッチングされて後退し、素子分離耐圧の劣化
を招いてしまう。また、同様に、酸化膜2もエッチング
されて後退してしまう。例えば、その後にこの酸化膜を
通してイオン注入することにより拡散層を形成する時
に、この酸化膜2の後退している部分において不純物が
深く注入されることにより、拡散層が深く拡散して拡散
層9と導通してしまう可能性がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の半
導体装置の製造方法では、不純物を溝の内壁に拡散する
ために堆積されたPSG膜を除去する時に、熱酸化膜と
選択比のないエッチング方法を用いるために、素子分離
酸化膜等の酸化膜がともにエッチングされ、素子特性を
劣化させるという問題があった。
【0008】本発明の目的は、選択的に不純物拡散を行
う方法において、素子分離酸化膜等のエッチングを抑制
し、素子特性の向上を図ることができる半導体装置の製
造方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するための手段は、従来使用されているNH4 Fエ
ッチングに代えて加熱された弗化水素水蒸気を使用して
不純物含有絶縁膜を除去するものである。
【0010】すなわち、本発明による半導体装置の製造
方法は、半導体基板に溝を形成する工程と、前記溝およ
び前記半導体基板上に所望の不純物を含有した絶縁膜を
堆積する工程と、前記溝の内部の前記絶縁膜上に保護膜
を形成する工程と、30℃以上の弗化水素水蒸気中にお
いて処理を行い前記保護膜に被覆されていない部分の前
記絶縁膜を除去する工程と、前記保護膜を除去する工程
と、800℃以上の熱処理により前記絶縁膜中の前記不
純物を前記半導体基板中に拡散させる工程とを具備し、
前記保護膜は前記弗化水素水蒸気処理に対してエッチン
グ耐性を有することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】上記手段に示すように、本発明に
よる半導体装置の製造方法では、絶縁膜を除去するため
に30℃以上の弗化水素水蒸気中における処理を行って
いる。この処理は、不純物を含有した絶縁膜をエッチン
グし、熱酸化膜をほとんどエッチングしない性質を有す
るため、この処理により例えば素子分離酸化膜がエッチ
ングされることを抑制することができる。
【0012】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。図1〜図4は本発明による不純物拡
散層の形成方法を示す。従来と同様の方法を用いて、S
i基板1に例えば深さ9μmの溝10を形成する。基板
1上には、素子分離酸化膜11と、溝10を形成する時
のエッチング保護膜として、例えば50nm以下の膜厚
を有する熱酸化膜(SiO2 )2と、例えば減圧CVD
法により形成された膜厚100〜400nmの窒化膜
(SiN)3が形成されており、溝10はこの例では図
1に示すように、素子分離酸化膜11と素子領域上の酸
化膜2の境界部分に開口される。
【0013】さらに、従来と同様に、減圧CVD法によ
り、例えばリン(P)を1021〜1022cm-3含むSi
2 膜(PSG膜)6を堆積する。この後、リソグラフ
ィ−法を用いて、PSG膜6上にレジスト7を塗布して
パタ−ンマスクを介せずに露光を行い、窒化膜3上のレ
ジスト7と、溝10の内部のレジスト7のうち基板1表
面より1〜8μmの深さまでを除去して、溝10の内部
にレジスト7を残存させる(図2)。
【0014】この後、従来のNH4 Fを用いたエッチン
グと異なり、例えば80℃に加熱した弗化水素水蒸気中
において処理を行い(以下V−HF処理という)、PS
G膜6の露出している部分を除去する。
【0015】この後、従来と同様にレジスト7を除去し
た後に、酸化膜8を10nm形成し、例えば温度800
℃のN2 雰囲気中において熱処理を行い、溝10の内部
に残存させたPSG膜6より基板1中へリンを拡散させ
て拡散層9を形成する(図3)。
【0016】さらに、従来のNH4 Fを用いたエッチン
グと異なり、V−HF処理により、PSG膜6を除去
し、溝10の内壁に所望の不純物拡散層9の形成された
構造が完成する(図5)。
【0017】このように、本発明による実施の形態によ
れば、PSG膜を除去するために、従来のNH4 Fによ
るエッチングと異なり、例えば80℃に加熱したV−H
F中において処理を行う。このV−HF処理によるPS
Gのエッチングレ−トは400nm/分であり、これに
対して熱酸化膜のエッチングレ−トはわずかに0.1n
m/分しかない。このため、PSGと熱酸化膜に対する
エッチングレ−トに差のない従来のNH4 Fによるエッ
チングように、素子分離酸化膜等がエッチングされるこ
とを防止することができる。
【0018】なお、V−HF中における処理によるエッ
チングレ−トの選択比(熱酸化膜のエッチングレ−トに
対するPSGのエッチングレ−ト)は、30℃以上にお
いて得ることができ、温度と共に上昇し、前述のように
80℃において選択比4000が得られる。さらに高温
においては選択比が飽和する。また、特に800℃以上
の温度においては、窒化膜3のストレスに起因した基板
1の結晶欠陥が発生したり、拡散層9が過剰に拡散して
素子分離耐圧が劣化する可能性があるため、このような
高温処理を行うことは好ましくない。
【0019】
【発明の効果】以上のように、本発明による半導体装置
の製造方法によれば、選択的に不純物拡散を行う方法に
おいて、素子分離酸化膜等のエッチングを抑制し、素子
特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体装置の製造方法を示す図。
【図2】本発明による半導体装置の製造方法を示す図。
【図3】本発明による半導体装置の製造方法を示す図。
【図4】本発明による半導体装置の製造方法を示す図。
【図5】従来の半導体装置の製造方法を示す図。
【図6】従来の半導体装置の製造方法を示す図。
【図7】従来の半導体装置の製造方法を示す図。
【図8】従来の半導体装置の製造方法を示す図。
【符号の説明】
1…Si基板、2、8、11…酸化膜、3…窒化膜、6
…PSG膜、7…レジスト、9…拡散層、10…溝

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板に溝を形成する工程と、前記
    溝および前記半導体基板上に所望の不純物を含有した絶
    縁膜を堆積する工程と、前記溝の内部の前記絶縁膜上に
    保護膜を形成する工程と、30℃以上の弗化水素水蒸気
    中において処理を行い前記保護膜に被覆されていない部
    分の前記絶縁膜を除去する工程と、前記保護膜を除去す
    る工程と、800℃以上の熱処理により前記絶縁膜中の
    前記不純物を前記半導体基板中に拡散させる工程とを具
    備し、前記保護膜は前記弗化水素水蒸気処理に対してエ
    ッチング耐性を有することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板に溝を形成する工程と、前記
    溝および前記半導体基板上に所望の不純物を含有した絶
    縁膜を堆積する工程と、前記溝の内部の前記絶縁膜上に
    保護膜を形成する工程と、30℃以上の弗化水素水蒸気
    中において処理を行い前記保護膜に被覆されていない部
    分の前記絶縁膜を除去する工程と、前記保護膜を除去す
    る工程と、800℃以上の熱処理により前記絶縁膜中の
    前記不純物を前記半導体基板中に拡散させる工程と、3
    0℃以上の弗化水素水蒸気中において処理を行い前記絶
    縁膜を除去する工程とを具備し、前記保護膜は前記弗化
    水素水蒸気処理に対してエッチング耐性を有することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記不純物は周期律表のIII 族、V族元
    素のグル−プから選ばれた1つ以上の元素であり、前記
    絶縁膜は酸化膜である前記請求項1および請求項2記載
    の半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6780774B2 (en) 2001-09-28 2004-08-24 Hynix Semiconductor Inc. Method of semiconductor device isolation
US7553740B2 (en) 2005-05-26 2009-06-30 Fairchild Semiconductor Corporation Structure and method for forming a minimum pitch trench-gate FET with heavy body region

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6780774B2 (en) 2001-09-28 2004-08-24 Hynix Semiconductor Inc. Method of semiconductor device isolation
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