JPS6080248A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPS6080248A
JPS6080248A JP58186781A JP18678183A JPS6080248A JP S6080248 A JPS6080248 A JP S6080248A JP 58186781 A JP58186781 A JP 58186781A JP 18678183 A JP18678183 A JP 18678183A JP S6080248 A JPS6080248 A JP S6080248A
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JP
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oxide film
silicon oxide
diffusion layer
silicon
film
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JP58186781A
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Kazuo Imai
和雄 今井
Manabu Henmi
逸見 学
Susumu Muramoto
村本 進
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • H10W10/011Manufacture or treatment of isolation regions comprising dielectric materials
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  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Element Separation (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】 (産業上の利用分野) 本発明は同−窓から異なる2種の不純物を二重拡散し、
拡散によ多制御された狭い領域を精度よく多孔質シリコ
ン酸化膜にし、得られた多孔質シリコン酸化膜を素子間
分離膜に用いることによシ微細にして、かつ高密度な半
導体装置及びその製造方法に関するものである。
(従来技術) 本発明は半導体装置一般に富力するものであるが、ここ
では説明を簡単にするために(3−MO8半導体装置を
例にして説明をすすめる。
従来、この種の装置に使用されていた素子分離膜はシリ
コン窒化膜をマスクに用いた選択酸化法により得られる
シリコン酸化膜であった。第1図に従来の(!−MO8
半導体装置の構造断面図を示す。
図中101はp形シリコン基板、103はnウェル層、
108は選択酸化法により得られたシリコン酸化膜、1
10は多結晶シリコン、111はn+拡散層、112は
p+拡散層、113は層間絶縁膜となるリンドーグシリ
コン酸化膜、114は金属配線電極、115および11
5は寄生MO8効果を抑止するチャネルストップ拡散層
である。
この様な装置におい又は、装置の微細化、高密度化に対
して、各々のトランジスタ間の干渉を抑えて素子間分離
領域を縮小することが難しい。特に、pMO8)ランジ
スタのソース・ドレイン層となるp+拡散層112とp
MOEt )ランジスタの基板となるnウェルM 10
3とnMO8)ランジスタの基板となるp形シリコン基
板101とnMO8)ランジスタのソース・ドレイン層
となる♂拡散層111にょ多構成されるp+npn+の
サイリスタ効果を防ぐ必要がある。さらに、 pMO8
)ランジスクのソース・ドレイン層となるV拡散層11
2とn形シリコン基板lotとの間にあるnウェル層1
03の表面にシリコン酸化膜を介して金属電極104が
あり、p形寄生MO8)ランジスタが構成されている。
同様にして、’nMO8)ランジスタのソース拳ドレイ
ン層となる♂拡散層111とnウェル層103との間に
あるシリコン基板101表面にn形寄生MO8)ランジ
スタが構成されている。これらp、n寄生MO8)ラン
ジスタの効果も防ぐ必要がある。
pnpnサイリスタ効果および寄生MO8)ランジスタ
等の寄生効果を防ぐためにはそれぞれ拡散層の幅を広く
シ、それぞれの不純物濃度を高くすることが効果的であ
るが、拡散層の幅を広くすると半導体装置の微細化、高
密度化を困難にする。また、不純物濃度を高くすると、
MOS)ランジスタの顯4i!r雷午の語組・−111
ζ由疏りも1一方、寄生効果を防ぐ他の効果的な方法は
選択酸化によって得られるシリコン酸化m1osを厚く
することである。しかし、シリコン酸化#lo8を厚く
するためには長時間高温酸化界囲気中で処理を施さなけ
ればならず、pMO8)ランジスタの基板となるnウェ
ル層103の深さが深くなシ、がっ、その不純物濃度コ
ントロールが困難になる。さらに、選択的に厚いシリコ
ン酸化膜108を形成するトハースビーク(酸化時のマ
スクとなるシリコン窒化股下にも酸化が進行し、得られ
たシリコン酸化Mの形状が鳥のぐちはしににている)な
どにより、シリコン酸化膜108の幅が広くなシ晶密度
化の妨けとなる。また、シリコン酸化膜およびシリコン
窒化膜の応力によシリコン基板IK歪が入シ、素子特性
を劣化させてしまうなどの欠点を有していた。
(発明の目的) 本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもので
、シリコン基板内に幅が狭くかつ、深いシリコン酸什隨
冬右奢入?シか酪槽シ+ス座道荘装置に関するもので、
その目的は素子間の寄生効果を取シ除き、微細化、高密
度化された半導体装置及びその製造方法を提供すること
にある。
(発明の構成) 上記の目的を達成するため、本発明は半導体基板内に、
同−窓から2重拡散によ、9n形拡散層がp膨拡散層に
よって取り囲むように形成されておシ、前記のp膨拡散
層の少くとも一部が多孔質シリコン酸化膜であることを
特徴とする半導体装置を発明の要旨とするものである。
さらに本発明は(a)シリコン基板にシリコン酸化膜を
形成し、ホトエツチングにより前記のシリコン酸化膜に
窓を設け、前記の窓を通し、2重拡散法によシネ鈍物濃
度の高いp膨拡散層及び前記のp膨拡散層によシ包まれ
た形の 會n形拡散層を形成し、 (b)前記のシリコン酸化膜を除去し、師)前記のp膨
拡散層に対して陽極化成を行い。
その一部を多孔質シリコン化し、 (a)ついで熱酸化雰囲気中において基板表面に再びシ
リコン酸化膜を形成し、ついで前記のシリコン酸化膜上
の所望の位置にシリコン窒化膜を形成し、 (8)前記のシリコン蟹化膜をマスクに選択的にシリコ
ン酸化膜を形成し、このさい前記の多孔質シリコンを多
孔質シリコン酸化膜とする工程とを備えることを特徴と
する半導体装置の製造方法、を発明の要旨とするもので
ある。
次に本発明の実施例を添附図面について説明すを。なお
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうろことは云
うまでもない。
第2図は本発明の半導体装置の実施例を示すもで不純物
濃度がよシ高いp膨拡散層、8は選択シリコン酸化膜、
8は多孔質シリコン酸化膜、10は多結晶シリコン、1
1は?拡散層、12はf拡散層、13はリンドープシリ
コン酸化膜、14は金属配線電極である。
本発明によれば、nウェル層3にそって狭く、かつ深く
埋込まれた多孔質シリコン酸化膜8を有している。この
酸化膜8の幅はp膨拡散層4の幅によ多制御されるので
非常にコントロールよく、幅の狭いものを得ることがで
きる。多孔質シリコン酸化膜8の効果は従来例で述べた
ようなp+npn+サイリスタの寄生効果および寄生M
O8)ランジスタの効果を抑止でき、かつ分離の面積を
広くすることがないので、微細でかつ高密度な半導体装
置が実現できる。なお多孔質シリコン酸化膜8は素子間
分離のためにも用いることができる。
第3図に1本実施例の製造プロセスの一例をプロセス工
程順に構造断面図を示す。以下工程にそって説明する。
(1)p形、不純物濃度I X 10 (yB−3程度
のシリコン基板lが用意され、熱酸化雰囲気中で0.5
μmのシリコン酸化膜2を形成する。その後ホトエツチ
ング手法により、所望の位置のシリコン酸化膜2が除去
され、イオン注入法もしくは熱拡散法により基&lの不
純物湯度より亀高いp膨拡散層4およびn膨拡散層3を
形成する。このn膨拡散層3およびp膨拡散層4はシリ
コン酸化膜2の同じ窓から2重拡散法によシ形成され、
この実施例ではp膨拡散層4およびn膨拡散層3の深さ
はそれぞれ3μmおよび2μmであシ、p膨拡散層4の
幅は1μmである。それぞれの不純物渋度はp膨拡散層
約5 X 1 o”m−”およびn膨拡散層約I X 
1016cm−”である。
(11)シリコン酸化膜2を除去し、イオン注入法によ
りシリコン基板表面全面にプロトンを約10crnao
se 注入し、400〜500°Cの温度で熱処理を行
なう。この状態のもとではシリコン中に打込まれたプロ
トンはドナー化し、約5×10crn−3程度のドナー
が発生する。したがってp形基板表面にn膨拡散層3′
が形成され、p形層4はp形のままとなっている(第3
図B)。
(liD公知の方法によシ、HF液中で電界を加え陽極
化成を行なうと多孔質シ1)コン層5が形成される。こ
のとき、p膨拡散層4およびシリコン基板1の一部が多
孔質シリコン化され、n形拡散層3,3′は多孔質シリ
コン化されない。この実施例ではmpm度25%、電流
密度30 mA/cm2(化成される領域のみ)で30
秒程度行ない、得られた多孔質シリコンの深さは2μm
である(#S3図C)。
(1v)つぎに熱酸化雰囲気中で5ooXのシリコン酸
化膜6を形成する。このときの形成温度は1000’0
程度であるので、プロトン注入によシ、生じていたドナ
ーは消滅し、n膨拡散層3′は消滅する。
その後、シリコン窒化膜7を形成する(第3図D)。
(v)ホトエツチング手法によシリコン酸化膜7を所望
の位置に残す(第3図E)。
(vl)熱酸化雰囲気中の処理によシ、シリコン窒化膜
7をマスクに選択的にシリコン酸化膜8を形成する。こ
のとき多孔質シリコン5も酸化され、シリコン酸化#8
′が得られる。多孔質シリコン5のシリコン密度は約4
5%にコントロールされるので、酸化して得られる酸化
膜8′はほとんど体積膨張をおこさないように制御でき
る点も本発明の特徴である(第3図F)。
(viゲート酸化膜9を熱酸化法によシ形成した後、へ
〇ドープド多結晶シリコン10を形成する。
その後、ホトエツチング手法により所望の位置に多結晶
シリコン10を残す(第3図G)。
MllpMosトランジスタとなるべき領域(nウェル
層3の領域)をしかるべきイオン注入用マスクを施し、
イオン注入法により nMO8)ランジスタのソースお
よびドレイン領域に♂拡散層11を形成する。また同様
に、 nMO8)ランジスタの領域となるべき領域にし
かるべきイオン注入用マスクを施し、イオン注入法によ
りpMO8)ランジスタのソースおよびドレイン領域と
なる?拡散層を形成する(第3図H)。
+IX)リンドープシリコン酸化膜13を形成し、ホト
エツチング手法により、コンタクトホールとなるべき領
域のり/ドープシリコン酸化膜を除去する(第3図工)
(×)配線金属材料14を真空蒸着法によシ形成し、ホ
トエツチング手法によシ、所望の位置に配線金属拐料1
4を残す。
この実施例の特徴はnウェル層3にそって狭くかつ、深
く埋め込まれた多孔質シリコン酸化膜8′と選択的に酸
化されたシリコン酸化膜8を有し、両酸化膜の形状を有
効に利用された半導体装置である。本発明によれば微細
化、高密度化に適しておル、高速な半導体装置の実現に
大きく寄与するものである。なおシリコン基板としてn
形シリコン基板を用いた場合には、工程(11)におけ
るプロトンの注入及びこれにつづく熱処理工程を必要と
しない。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明は同−窓から導電型の異な
る2種の不純物を2重拡散し、拡散によ多制御された狭
い領域を精度よく多孔質シリコン酸化膜に変化させるこ
とによシ、素子分離が行なわれる半導体装置であるから
、MO8半導体装置のみならず、バイポーラ半導体装置
においても寄生効果の少ない微細で、かつ、高密度な半
導体装置る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の0−MO8半導体装置の断面図、第2図
は本発明の実施例の断面図であシ、第3図は実施例のプ
ロセス工程を示す断面図を示す。 1 、101・・・シリコン基板、2・・・シリコン酸
化膜、3 、3 、103・・・n膨拡散層、4・・・
p膨拡散層、5・・・多孔質シリコン、6・・・シリコ
ン酸化膜、7・・・シリコン窒化膜、 8 、108・
・・シリコン酸化膜、8′・・・多孔質シリコン酸化膜
、9・・・ゲートシリコン酸化膜、10 、110・・
・多結晶シリコン、11,111・・・♂拡散層、12
 、112・・・り拡散層、13 、113)・・リン
ドープシリコン酸化膜、14,114・・・配線金属拐
料、15,115・・・チャンネルストップ拡散層特許
出願人 第1図 笛2 r−A1 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)半導体基板内に、同一窓から2重拡散によシロ形
    拡散層がp膨拡散層によって取り囲むように形成されて
    おシ、前記のp膨拡散層の少くとも一部が多孔質シリコ
    ン酸化膜であることを特徴とする半導体装置。 (2)半導体基板内に形成された多孔質シリコン酸化膜
    による素子間分離と1選択的に酸化されたシリコン酸化
    膜による素子間分離とが併用されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 (3) (a)シリコン基板にシリコン酸化膜を形成し
    、ホトエツチングによシ前記のシリコン酸化膜に窓を設
    け、前記の窓を通し、2重拡散法によシネ鈍物濃度の高
    いp膨拡散層及び前記のp膨拡散層によシ包まれた形の
     ゛ 童n形拡散層を形成し、 (b)前記のシリコン酸化膜を除去し、(C)前記のp
    膨拡散層に対して陽極化成を行い、その一部を多孔質シ
    リコン化し、 (d)ついで熱酸化雰囲気中において基板表面に再びシ
    リコン酸化膜を形成し、ついで前記のシリコン酸化朕上
    の所望の位置にシリコン窒化膜を形成し、 (e)前記のシリコン窒化膜をマスクに選択的にシリコ
    ン酸化膜を形成し、とのさい前記の多孔質シリコンを多
    孔質シリコン酸化膜とする工程とを備えることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。 (4) (a) p形シリコン基板にシリコン酸化膜を
    形成し、ホトエツチングによシ前記のシリコン酸化膜に
    窓を設け、前記の窓を通し、2重拡散法によシネ鈍物濃
    度の高いp膨拡散層及び前記のp膨拡散層によシ包まれ
    た形の参ニ*寺毒iべ椿n形拡散層を形成し、 (b)前記のシリコン酸化膜を除去し、前記の基板表面
    にプロトンを注入し、熱処理し、 (0)前記のp膨拡散層に対して陽極化成を行い、その
    一部を多孔質シリコン化し、 (d)ついで熱酸化雰囲気中において基板表面に再びシ
    リコン酸化膜を形成し、ついで前記のシリコン酸化膜上
    の所望の位置にシリコン窒化膜を形成し、 (θ)前記のシリコン窒化膜をマスクに選択的にシリコ
    ン酸化膜を形成し、このさい前記の多孔質シリコンを多
    孔質シリコン酸化膜とする工程とを備えることを特徴と
    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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