JPS60150643A - 相補型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

相補型半導体装置及びその製造方法

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JPS60150643A
JPS60150643A JP59005704A JP570484A JPS60150643A JP S60150643 A JPS60150643 A JP S60150643A JP 59005704 A JP59005704 A JP 59005704A JP 570484 A JP570484 A JP 570484A JP S60150643 A JPS60150643 A JP S60150643A
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JP
Japan
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conductivity type
impurity
groove
region
semiconductor device
Prior art date
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JP59005704A
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English (en)
Inventor
Yoshihide Nagakubo
長久保 吉秀
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W10/00Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • H10W10/01Manufacture or treatment

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  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (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】 〔発明の技術分野〕 本発明は相補型半導体装置及びその製造方法に関し、特
に相補型半導体装置の素子分離技術に係る。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、半導体装置の素子分離法としては窒化シリコン膜
を耐酸化性マスクとして利用する選択酸化法(Loeo
s法)が最も一般的に使用されている。この方法で相補
型MO8(0MO8)半導体装置の素子分離を行なうと
第1図に示すようになる。図中1は例えばn型シリコン
基板であシ、この基板ノ表面にはp8!!ウェル領域2
が選択的に設けられている。ウェル領域2以外の基板ノ
とウェル領域2との間の表面には窒化シリコン膜をマス
クとする選択酸化法にょシフイールド酸化膜3.・・・
が形成さ水ている。ウェル領域2以外の基板ノ上にはダ
ート酸化膜41を介してダート電極51が形成され、基
板JH面にはゲート電極6!をマスクとするイオン注入
にょシル+型ソース、ドレイン領域6,7が形成されて
おシ、これらによってpチャネルMO8)ランジスタが
構成されている。ウェル領域2上にはゲート酸化膜4!
を介して電極5zが形成され、ウェル領域2表面にはゲ
ート電極52をマスクとするイオン注入によシn+型ソ
ース、ドレイン領域8,9が形成されておシ、これらに
よってnチャネルMO8)ランシスター氷構成されてい
る。
しかし、0MO8においてはラッチアッグを防止するた
めに、n+型不純物領域とp+型不純物領域との間に一
定以上の間隔金膜ける必要があシ、選択ば化法(Loc
os法)を用いた場合ウェル領域2を分離するだめのフ
ィールド酸化膜3の幅は通常6μm以上となっている。
このため、素子の高集積化に対して大きな障害となって
いる。
そこで、第2図(、)〜(c)に示すような素子分離技
術が提案されている。まず、例えばn型シリコン基板1
ノの一部に選択的にウェル領域形成のために例えばボロ
ンをイオン注入し、ボロンイオン注入層12を形成した
後、異方性エツチングによシ基板1ノの一部を選択的に
エツチングして深い溝13.・・・を形成する(第2図
(&)図示)。次いで、熱処理を行ない前記がロンイオ
ン注入層ノ2のボロンを拡散させてp型つェル領域J4
を形成する。つづいて、全面に例えばCVD 11!化
膜を堆積した後、全面エッチバックして前記溝ノ3.・
・・内にのみCVD酸化膜15.・・・を埋設し素子分
離を行なう(同図(b)図示)。次いで、通常の工程に
従い、ウェル領域J4以外の基板J’l上にケ゛−ト酸
化膜j 6 s を介してダート電極17.を形成し、
ダート電極17.をマスクとするイオン注入によhp+
型ソース、ドレイン領域18.19を形成する。また、
ウェル領域14上にダート酸化膜76、を介してダート
電極17gを形成し、ゲート電極172をマスクとする
イオン注入によpn+W7−ス、ドレイン領域20.2
1を形成する。
なお、−CVD酸化膜25.・・・の代わシにm1s。
・・・内に例えば熱ば化膜を介して多結晶シリコン膜を
埋設することによ多素子分離を行なう場合もある。
第2図(c)図示のCMO8半導体装置では深い溝J3
w・・・内に埋設されたCVD酸化膜15.・・・によ
ってn十型不純物領域とp生型不純物領域との間隔が実
効的に長くなっているので、耐うッチア、f性能を確実
に向上することができ、CVD酸化膜15.・・・の幅
を約1μmとすることができるので素子の高集積化にと
って有利となる。
しかし、n+型不純物領域とp+型不純物領域との間の
抵抗が大きく、完全にラッチアラ7’;1−とすること
はできない。上記抵抗を低減するニハエビタキシャルウ
ェI・を用い、高濃度の埋込み層を形成して溝内の絶縁
物がこの埋込み層に達するようにするか、あるいはウェ
ル領域の不純物濃度を高くすることが考えられる。しか
し、前者の手段では高濃度の埋込み層を制御性よく形成
することが困禰であシ、またエピタキシャルウェハが高
価なのでコスト面でも問題がおる。一方、後肴の手段で
はウェル領域を高濃度にしすぎると、基板表面の素子特
性に影響するので、表面付近の濃度を低下させるために
逆導電型イオンのカウンターイオン注入等が必要となシ
、工程の煩雑化、制御性の低下、コストアップ等問題が
多い。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであシ、エビク
キシャルウエバを使用することなく、基板及びウェル領
域の濃度を通常の濃度としたままで、完全にラッチアッ
プフリーでしかも果績度の向上した相補型半導体装置と
その製造方法を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本願紀1の発明の相補型半導体装置は、1g1導電型の
半導体基板に形成された溝の内部に埋設された素子分離
用の絶縁物(例えば酸化膜あるいは酸化膜を介した多結
晶シリコン膜)と、隣接する溝の底部近傍で互いに接し
て形成された第1又は第2導電型の晶a度不純物領域と
、前記絶縁物によシ分離して形成された第1及び第24
電型の素子領域と、前記第1導電型の素子領域に形成さ
れた第2導電型チヤ栖のMO8素子と、前記第1導電屋
の素子姐域に形成された第XS電型チャネルのMO8素
子とを具備したことを特徴とするものである。
このような相補型半導体装置によれば、寄生サイリスク
が形成されても高濃度不純物領域(埋込み低抵抗層)に
よって電流増幅率を低下させることができるので、完全
にラッチアップを防止することができる。
また、本願第2の発明の相補型半導体装置の製造方法は
、第1導電型の半導体基板の一部に選択的に第24電型
の不純物を導入する工程と、異方性エツチングによシ基
板の一部を選択的にエツチングして溝を形成する工程と
、該溝の底部に第1又は第2導電型の不純物を導入する
工程と、熱処理によシネ細物を拡散させて第1及び第2
導電型の素子領域を形成するとともに隣接する溝の底部
近傍で互いに嬢する第1又は第24電型の高濃度不pr
jll物領域を形成する工程と、前記溝内部に素子分離
用の絶縁物を埋設する工程と、前記嬉1導電製の素子領
域に第2導電型チヤネルのMO8素子を、前記第24電
型の素子領域に第1導電型チヤネルのMO8累予金子れ
ぞれ形成、する工程とを具備したことを特徴とするもの
である。
このような方法によれば極めて制御性よく高濃度不純物
領域を形成することができ、しかも低コストで本願第1
の発明の相補型半導体装置を製造することができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第3図(、)〜(f)を参照し
て説明する。
まず、p型シリコン基板3ノ表面に膜厚500^の熱酸
化膜32を形成する。次に、図示しないホトレジストパ
ターンをマスクとして基板3ノの一部に選択的にnウェ
ル形成のためのり/をイオン注入し、リンイオン注入層
33を形成する。つづいて、前記ホトレジストツクター
ンを除去した後、全面に膜厚1μmのCVD酸化膜34
を堆積する。つづいて、図示しないホトレジストパター
ンをマスクとしてCVD酸化膜34及び熱酸化膜32の
一部を選択的にエツチングした後、前記ホトレジストツ
クターンを除去する(2)3図(、)図示)。
次いで、CVD酸化膜34のノやターンをマスクとして
異方性エツチングによシ基板3ノをエツチングし、深さ
5μmの溝35.・・・t5μm間隔で形成する。つづ
いて、1000℃で熱酸化を行ない韓35.・・・の内
面に膜厚約1000℃の熱酸化膜36を形成する(同図
(b)図示)。
次いで、ポロンをドーズ量3 X 10”a++−2の
条件でイオン注入し、溝35.・・・の底部にポロンイ
オン注入層37.・・・を形成する(同図(C)図示)
次いで、CVD酸化膜34.・・・、基板31表面の熱
酸化膜32及び溝35.・・・内面の熱酸化膜36をエ
ツチングした後、nウェル形成のためのウェルドライブ
インを例えば1200℃の高温熱処理で5時間行ない、
深さ3μmのnウェル領域38を形成する。これと同時
に溝35.・・・底部のがロンイオン注入層37.・・
・のボロンも拡散してp+型不純物領域(埋込み低抵抗
層)39が形成される。このp+型不純物領域39は隣
接する溝36.・・・底部のp+型不純物領域が互いに
接して連続的な構造となっている。つづいて、熱酸化に
よシ溝35.・・・内面を含む基板3ノ表面に膜厚約5
00Xの熱酸化膜40を形成する(同図(d)図示)。
次いで、全面に多結晶シリコン膜を堆積した後、表面の
平坦化を行ない、溝35.・・・内部にのみ多結晶シリ
コン膜41.・・・を埋設して素子分離を行なう(同図
(−)図示)。
次いで、周知の技術によりn型ウェル領域38以外の基
板3ノ及びn型つェル頭域38上にそれぞれダート酸化
膜42+ 、422を介してダート電極431+432
を形成する。つづいて、ダート電極431 をマスクと
してウェル領域38以外の基板3ノに選択的に例えば砒
素をイオン注入することによりn+型ソース、ドレイン
領域44.45を形成する。つづいて、ダート電極43
2をマスクとしてウェル領域38に選択的に例えばピロ
ンをイオン注入することによりp十型ノース、ドレイン
領域46.47を形成する。つづいて、全面に層間絶縁
膜48を堆積した後、コンタクトホール49.・・・を
開孔し、更に全面にA7膜を蒸着した後、パターニング
して配線50.・・・を形成し、0MO8を製造する(
同図(f)図示)。
しかして、第3図(f)図示の0MO8によれば溝35
、・・・底部にp+型不純物領域39が連続的に形成さ
れているので、PNPN又はNPNPのサイリスタが形
成されても、p+型不純物領域39が低抵抗であること
から電流増幅率βが低下し、完全にラッチアップを防止
することができる。
また、本発明方法によれば、エピタキシャルウェハを使
用したり、ウェル領域の濃度を高くすることなくラッチ
アップを防止することができ、コスト的に有利であシ、
シかもp生型不純物領域(埋込み低抵抗層)39は溝3
5.・・・の深さ、不純物量、熱処理時間だけで制御す
ることができ、制御性が極めてよいので、素子特性が劣
化することもない。
なお、上記実施例では溝35.・・・の深さを5μm1
溝35.・・・の間隔を5μmとしているが、こnに限
らず、溝35.・・・の間隔は溝35.・・・の深さの
2倍以下であればよい。
また、第3図(c)の工程で溝35.・・・の底部にボ
ロンをイオン注入する際、溝35.・・・の内面には熱
酸化膜36を形成しているが、このように上記イオン注
入時には少なくとも溝35.・・・内面の側壁に酸化膜
又は窒化シリコン膜を形成しておき、溝35.・・・底
部以外に不純物が導入されにくくなるようにしておくこ
とが望ましい。
また、上記実施例では溝35.・・・の内部に熱酸化膜
40を介して多結晶シリコン膜4ノを埋設したが、これ
に限らず例えばCVD d化膜を埋設してもよい。
更に、上記実施例では埋込み低抵抗層をpmの高濃度不
純物領域で形成しているが、nm。
高濃度不純物領域で形成しても同様の効果を得ることが
できる。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれば、集積度が高く、シか
も完全にラッチアップフリーな相補型半導体装置及びこ
うした相補型半導体装置を制御性よく、低コストで製造
し得る方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の選択酸化法を用いて製造された0MO3
の断面図、第2図(、)〜(C)は従来の他の素子分離
技術を用いた0MO8の製造方法を示す断面図、第3図
(a)〜(f)は本発明の実施例における0MO8の製
造方法を示す断面図である。 3ノ・・・p型シリコン基板、32,36,40・・・
熱酸化膜、33・・・リンイオン注入層、34・・・C
VD酸化膜、35・・・溝、37・・・ボロンイオン注
入層、38・・・n型ウェル領域、39・・・p+型稿
物領域、4ノ・・・多結晶シリコン膜、42.+42り
・・・ダート酸化膜、431+432”’ダート電極、
44 、45・・・n十mソース、ドレイン領域、46
.47・・・p十型ノース、ドレイン領域、48・・・
層間絶縁膜、49・・・コンタクトホール、50・・・
配緋。 第2図 第3図 (a) 第3図 (C) 第3図 (e)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板に形成された溝の内部に
    埋設された素子分離用の絶縁物と、隣接する溝の底部近
    傍で互いに接して形成された第1又は第2導電型の高濃
    度不純物領域と、前記絶縁物によシ分離して形成された
    第1及び第2導電型の素子領域と、前記第1導電型の素
    子領域に形成された第24電型チヤネルのMO8素子と
    、前記第2導電型の素子領域に形成された第1導電型チ
    ヤネルのMO8素子とを具備したことを特徴とする相補
    型半導体装置。
  2. (2)隣接する溝の間隔が溝の深さの2倍以下であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の相補型半導
    体装置。
  3. (3)第1導電型の半導体基板の一部に選択的に第2導
    電型の不純物を導入する工程と、異方性エツチングによ
    シ基板の一部を選択的にエツチングして溝を形成する工
    程と、該溝の底部に第1又は第2導電型の不純物を導入
    するlc程と、熱処理によシネ鈍物を拡散させて第1及
    び第2導電型の素子領域を形成するとともに隣接する溝
    の底部近傍で互いに接する第1又は第2導電型の高濃度
    不純物領域を形成する工程と、前記溝内部に素子分離用
    の絶縁物を埋設する工程と、前記第1導電型の素子領域
    に第2導電型チヤネルのMO8素子を、前記第2導電型
    の素子領域に第1導電型チヤネルのMO8素子をそれぞ
    れ形成する工程とを具備したことを特徴とする相補型半
    導体装置の製造方法。
  4. (4)溝の底部に第1又は第24電型の不純物を導入す
    る際、少なくとも溝の側壁に酸化膜又は窒化膜を形成し
    ておくことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の相
    補型半導体装置の製造方法。
JP59005704A 1984-01-18 1984-01-18 相補型半導体装置及びその製造方法 Pending JPS60150643A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62250662A (ja) * 1986-04-24 1987-10-31 Agency Of Ind Science & Technol 相補型半導体装置
JPS6476764A (en) * 1987-09-18 1989-03-22 Nec Corp Manufacture of semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62250662A (ja) * 1986-04-24 1987-10-31 Agency Of Ind Science & Technol 相補型半導体装置
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