JPS62108538A - 半導体集積回路構造体 - Google Patents

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】 人、産業上の利用分野 本発＃４ａ誘電体を満たしたトレンチによって分離され
た半導体本体の領域に形成された集積回路に関するもの
であり、特に本体に互いに近接して設けられ、同様にド
ープされた２つの領域の間での電荷の漏れを防止するた
めのチャネルのストップに関するものである。

Ｂ、従来の技術 モノリシック集積回路技術におかて、集積回路構造のさ
まざまな能動素子または受動素子、あるいはその両方を
互いに分離することが、通常必要である。この技術の最
近の傾向ｔｌｉ特別な誘電体分離を利用するものであっ
て、集積回路の一表面から内部へ延びている誘電体で満
たされたトレンチのパターンを使用して、素子を分離す
るものである。この形式の誘電体分離を製造する方法に
は、モノリシック自シリコン・ウェハに深いトレンチの
パターン（一般に、格子状の）を形成することが含まれ
ている。次いで、二酸化シリコン（典型的なものは厚さ
約α１５μｍ）と窒化シリコン（典型的なものは厚さ約
［ＬＯ８ｘｍ）の絶縁層をトレンチの平坦面に形成する
。酸化物層はトレンチの側壁を横切るＰＮ接合の表面安
定化つまシパツシベーションを行うのに使用され、窒化
物層は半導体チップの配線に使用される絶縁層内に存在
する移動イオンに対するバリヤの役目を果たす。次いで
、ポリイミドなどの有機物質、またはポリシリコンや二
酸化シリコンなどの無機物質をトレンチに導入して、ト
レンチを完全に満たす。こうして、単結晶シリコン・ウ
エノ・の他の部分が誘電物質の格子によって互いに分離
される。次に、半導体素子と回路を、分離された単結晶
シリコン領域に形成できる。

トレンチで分離されたシリコン領域に形成された相補的
な縦方向ＮＰＮおよび横方向ＰＮＰ　（ＬＰＮＰ））ラ
ンジスタからなる従来の代表的な半導体素子構造を、第
８図ないし第１０図に示すが、第８図は上面図を示すも
のであシ、他の２つの図面は断面図を示すものである。

第８図ないし第１０図において、１０はＮ＋サブコレク
タ領域１２とＮエピタキアル層１４を有する出発Ｐ−シ
リコン・ウェハを示している。酸化物層１８と窒化物層
２０を有し、ポリイミドなどの誘電体２１で完全に満た
されたトレンチ１６が、シリコンの中央スタッドないし
メサ２２を画定している。数字２４で示されている、メ
サ２２に対応するエピタキシアル層１４が、ＮＰＮトラ
ンジスタのコレクタとＬＰＮＰ　）ランジスタのベース
の両方を構成している。同様に、Ｐドープされた領域２
６はＮＰＮ素子のペースとＬＰＮＰ素子のコレクタの両
方として機能している。Ｎドープされた領域２８とＰド
ープされた領域５０がそれぞれ、ＮＰＮ）ランジスタと
ＬＰＮＰトランジスタのエミッタを構成している。

第８図ないし第１０図をさらに参照すると、ＬＰＮＰエ
ミッタ３０とＮＰＮベース２６を狭い（典型的なものは
約１．０μｍ）幅Ｗで分離しているＮ領域２４け、典型
的な場合、約１０１６原子／ｃｃの低濃度レベル（Ｐ領
域２６および５０の濃度レベルよりも約２桁低い濃度）
にドープされ、相補的な素子の高い性能を確保する。こ
の高いドープ濃度および狭い幅Ｗの結果として、トレン
チ１６の側壁に隣接するＮ領域の局所領域５２および５
４Ｆｉ、領域５２および５４に隣接した、それぞれが寄
生電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のゲート電極および
ゲート絶縁体として機能するポリイミドのトレンチ充填
物およびトレンチ絶縁層により１反転層を起こしがちで
ある。寄生ＦＥＴをオンにするのに必要なゲート電圧は
、ポリイミド２１によって一定に維持される。領域５２
および５４の反転層は％　ＬＰＮＰエミッタ３０とコレ
クタ２６の間の電荷の漏れをもたらす。

一般に、反転が最も顕著なのけシリコン・メサ２２の上
部コーナ領域３２および５４（第１０図）においてであ
るが、これは第９図の一部拡大表示図に示すように、酸
化物−９化物層１８−２０が鋭いコーナの形状効果によ
って、トレンチの上部コーナ領域で必ず薄くなるからで
ある。特に、トレンチの酸化物層１８の形成工程中にメ
サ２２上に窒化シリコン層が存在するため、コーナー領
域のトレンチ絶縁層はトレンチ表面の他の部分に比較し
て、５０％薄くなる。

中間の、軽くドープされたＮ領域２４の周縁エツジのい
ずれかを介しての、強くドープされ、近接して配置され
たＰ領域２６および３０の間の漏れに、酸化物−窒化物
絶縁層とボリミイドのトレンチ充填物に固有に存在する
電荷によって生じる。

この点を詳述すると、トレンチ絶縁層、特にその熱酸化
物１８はナトリウムなどの可動イオンを含んでいるとい
う特徴がある。同様に、ボリミイドは自由ヒドロキシル
・イオンの形で負の電荷を含んでいる。自由に移動する
これらのさまざまな電荷の結果が蓄積して、上記の漏れ
Ｋいたる十分大きな量の電荷となる。

電荷の漏れの問題はこれまで、トレンチで画定されたシ
リコン・メサ上に形成された相補的なバイポーラ素子に
関連して検討されているが、これに限定されるものでは
ない。この問題が半導体素子の製造で間覇となる他の状
況は、Ｐ領域２６（Ｎ＠斌２８が埋設されていない）と
３０（第１図および第２図）が、抵抗バーである場合で
ある。

さらに他の状況＃：ｔＰ領域２６（領域２８が存在して
いない）と３０のそれぞ九が、ＦＥＴのソースとドレー
ンであり、中間Ｎ領域がＦＥＴのゲート領域である場合
である。換言すれば、さまざまな領域がトレンチで分離
されたシリコン・メサ上に形成されている限り、一方の
導電型の軽くドープされた狭い領域が反対導電型の強く
ドープされた２つの領域を分離している場合には、電荷
漏れの問題が常に発生する。

上記の電荷漏れの問題を解決する方法のひとつは、トレ
ンチ絶縁層に可動イオンがまったく含まれていないよう
にすること、および絶縁層の厚さを増やすことである。

しかしながら、可動イオンが含まれていない（酸化物）
トレンチを形成するととけ、不可能ではないにしても、
極めて困難である。とれが製造コストを大幅に増大させ
ることは、確かである。また、寄生ＦＥＴ作用を阻止す
るために絶縁層の厚さを増やすことは、シリコンを消費
することによって酸化物が形成されるものであるから、
チップの有効面積を減少させ、それによってウェハ上の
素子の密度を減らすことを意味する。

他の方法はサブコレクタ領域１２まで延びるように領域
５２および３４にＮ＋９−チスルー拡散を行って、Ｐ領
域２６と３０の間の漏れを防止することである。しかし
ながら、この解決策にはさまざまな欠点がある。第一に
、シリコン拳メサ２シの各エツジがリーチスルーを収め
るため、少なくとも幅１．５μｍの部分を必要とするた
め、メサ２２の幅を少なくとも５　＃ｍ広くしなければ
ならないことである。このことはウェハの素子密度の減
少をもたらす。特に、相補的なバイポーラ素子を製造す
る場合、メサの寸法を増やすことが上記のように必要と
なることは、ひいては、ＬＰＮＰ素子の大きさを増加さ
せ、コレクターペース間のキャパシタンスの増加に起因
する集積回路遅延の増大をもたらす。また、リーチスル
ーを形成することは、設計の基本原則に対し二次的に整
合の問題ヲ生じ、ＮＰＮエミッタとＮ＋リーチスルー・
チャネル・ストップの間の漏れをもたらす。

Ｐ−Ｐ漏れ問題のさらに他の解決策は、エビタシアル・
シリコン層２４のＮドーパントの濃度レベルを上げるこ
とである。しかしながら、これを行うと、ＬＰＮＰトラ
ンジスタのゲインが減少するだけでなく、コレクターペ
ース間キャパシタンスも増加し、これによってＬＰＮＰ
素子の速度が遅くなる。

Ｃ９発明が解決しようとする問題点 したがって、本発明の目的は、直接的で簡単な構造によ
って、上記の問題を解決することである。

４！に１本発明の目的は、近接して配置され、同じ導電
型（すなわち、両方ともＰまたけＮ）に強くドープされ
、しかもトレンチで画定された２つのシリコン領域の間
の、軽＜（ＮまたはＰ）ドープされた中間領域のトレン
チ・エツジ部を介しての電荷漏れを解消する構造を提供
することである。

Ｄ１問題点を解決するための手段 上記の目的は、本明細書記載の新規な自己整合チャネル
・ストップを使用することによって達成される。本発明
の図示の好ましい一実施例において、構造体は、高濃度
にドープされた第一導電型の一対の領域を上面有する、
誘電体で満たされたトレンチで画定されたシリコン・メ
サを包含している。強くドープされた領域は互いに、比
較的軽くドープされた第二導電型の領域によって離隔さ
れている。ドープされた３つの領域はすべて、少なくと
もひとつの端部を有しておシ、この端部はトレンチの共
通壁部に接している。構造体には、軽くドープされた領
域に対応するメチの頂部コーナに、第二導電型の強くド
ープされたチャネル・ストップが設けられ、軽くドープ
された中間領域を介しての、強くドープされた２つの領
域の間の電荷漏れを防止している。チャネルΦストップ
はトレンチの側壁に対して自己整合するものであり、狭
く（典型的な場合には、約α１ないし０．５μｍ）、か
つ他のドープされた領域に比して、比較的浅いものであ
る。

特定の構造例では、強くドープされた領域が抵抗バーを
構成し、このバーはバーの導電型と反対導電型の軽くド
ープされたエピタキシアル・シリコン層に形成されてい
る。他の構造例においては、強くドープされた領域のひ
とつがＮＰＮトランジスタのベースおよびＬＰＮＰ素子
のコレクタの両方を構成し、他の強くドープされた領域
がＰＮＰトランジスタのエミッタを構成し、軽くドープ
された領域がＬＰＮＰ素子のペースおよびＮＰＮ素子の
コレクタの両方を構成している。他の構造においては、
強くドープされた２つの領域がそれぞれ、ＦＥＴのソー
スとドレンを構成し、軽くドープされた中間領域がＦＥ
Ｔのゲート領域を構成している。

本発明の自己整合チャネル・ストップの形成方法は、絶
縁層で覆われた第一導電型の単結晶シリコン基板から始
まる。開口が絶縁層内に形成され、分離トレンチ領域（
″またはシリコン・メサ）の希望する形状にしたがって
シリコンの表面を選択的に露出する。次いで、チャネル
拳ストップを形成すべき位置に開口を有するブロックア
ウト・マスクが、形成される。第一導電型のドーパント
が次いで、ブロックアウト・マスクと絶縁層の開口の組
合せによって露出されたシリコン中に、たとえば、その
内部に高いドーパント濃度レベルを得るイオン・インプ
ランテーションによって導入される。その後、熱アニー
リングによって、ドーパントがシリコン本体中で横方向
に拡散される。露出したシリコンは異方性エツチングさ
れ、深いトレンチを形成する。これによシ、トレンチの
上部コーナに狭く、浅いドープされた領域を有するシリ
コン・メサを画定する。このドープされた領域は、その
後シリコン・メサに形成される、一対の強くドープされ
た第二導電型の領域の間のチャネル・ストップとして機
能する。

Ｅ、実施例 第１図には、本発明による自己整合チャネル会ストップ
を備えた半導体集積回路構造が示されている。この構造
は、上面にＮ型エピタキシアル層１４を有する単結晶シ
リコン基板出発材料から製造される。基板は説明を明確
とするため２つの部分５６および５８に分割されておシ
、各種さまざまな半導体素子を共通の基板上に形成でき
ることを強調しである。以下の説明よシ明らかとなるよ
うに、部分３６は並列配置された一対の抵抗を包含して
いる。部分３８は高性能高速で相補的な縦方向ＮＰＮ　
）ランジスタと横方向ＰＮＰ　）ランジスタの対を包含
している。第１図に示す相補的なトランジスタ構造はあ
らゆる面で、第８図に示すものと同様であるが、ただし
、この構造が本発明の新規な自己整合チャネル・ストッ
プの特徴を、付加的に包含している点が異なっている。

構造のこの共通性を強調するために、第１図と第８図で
は同一の参照番号を、同様な構造的な構成を示すのに使
用している。

第１図の半導体部分５８に包含されている相補的なトラ
ンジスタ対に注目すると、本発明は強くドープされたＬ
ＰＮＰエミッタ３０と対応して強くドープされたＬＰＮ
Ｐコレクタ（またけＮＰＮベース）２６との間の、軽く
Ｎドープされたシリコン領域２４の上部コーナ領域５２
および３４（第８図）（すなわち、ＬＰＮＰペース（ま
たはＮＰＮコレクタ）のトレンチで画定された周縁エツ
ジ部）を介した電荷漏れを、Ｎ＋チャネル・ストップ４
０および４２を設けることによって除去している。チャ
ネル・ストップ４０および４２はトレンチのエツジとＰ
ドープされた領域２６および３０に対して自己整合し、
またドープされた領域２６および５０の間の横方向間隔
Ｗと等しい長さであり、かつエピタキシアル・シリコン
層１４／２４中へ十分な深さく典型的な場合、０．５な
いし１．０μｍ）まで延びていて、２つのＰドープされ
た領域２６および５０を結合するトレンチの側壁部に沿
った電荷漏れを、効果的に防止している。

チャネル・ストップの幅は極めて小さいものであり、典
型的な場合、α１−α４μｍの範囲である。

それ故、チャネル・ストップ４０および４２が占めるシ
リコンの面積は、極めて小さい。寄生ＦＥＴ作用による
反転を効果的に防止するため、Ｎ＋チャネル争スストッ
プドーパント濃度は典型的な場合、チャネル・ストップ
が埋設されているエピタキシアル層１４／２４のものよ
シも、約１桁ないし２桁高くなっている。チャネル・ス
トップの正確なドーピング濃度は、電荷漏れを促進する
寄生ＦＥＴをオンにする集積回路の有効閾電圧によって
決定される。たとえば、５ｖ技術の場合、典型的なもの
は、エピタキシアル層１４／２４のドーパント濃度は約
２Ｘ１０１６原子／　ｅ　ｅであり、ｐ領域２６／３０
は約５Ｘ　１０１８原子／ｃｅ、Ｎ＋チャネル・ストッ
プ４０／４２は約５Ｘ１０”−１Ｘ１０１８原子／ｅｅ
である。第１図に示した構造は、Ｎ十領域４０′および
４２′も包含しておυ、これらのそれぞれはチャネル番
ストップ４０および４２と鏡像関係となっている。これ
らの領域はシリコン・メサ２２上に配置された素子に対
して有益な目的を有さないものであるが、誘電体の満た
されたトレンチ１６の外部のシリコン領域に形成された
素子に対しては、チャネル・ストップ４０および４２と
同じ機能を果たすものである。

チャネル・ストップを設けた結果としての、との相補的
素子の利点には、素子の寄生キャパシタンスの減少、お
よび深く、幅の広い公知技術のリーチスルー領域が除去
されたことによる素子の大きさの削減か含１れている。

素子の大きさが削減されたことにより、チップ上の素子
の密度が増加する。

ここで、第１図の半導体部分５６に含まれている構造に
注目すると、この構造のトレンチで分離されたシリコン
・メサ２２は、一対の近接して並置された抵抗４４およ
び４６を包含している。抵抗４４および４６はＮ型のエ
ピタキシアル−シリコン層２４に埋設され、横方向にＷ
′だけ離隔されている。抵抗はＰ型のもので、一般にエ
ピタキシアル層２４に比して高いドーパント濃度となっ
ている。抵抗４４および４６の間の、これらを分離して
いるエピタキシアル材料の上部コーナ領域を介しての電
荷の漏れを遮断するため、本発明にしたがって、第１図
に示すようなチャネル・ストップ４８および５０が設け
られている。チャネル・ストップ４８および５０はＮ中
型であり、さまざまな点で、上述したチャ滞ル拳ストッ
プと物理的および電気的特性で同様なものである。本発
明によるチャネル・ストップの設けられた抵抗構造は、
これらの間の寄生キャパシタンスが減少したことによシ
、優れた品質となっている。この抵抗対は、チャネル・
ストップが占めるチップ面積が極めて小さいため、チッ
プ上の素子密度が増加するという利点も確実としている
。

第２図に示す本発明の他の構造的実施例は、同じ導電型
に強くドープされ垂直方向に分離されている、トレンチ
で画定された２つのシリコン−メサ領域の間に、垂直方
向のチャネル・ストップを設けることに関するものであ
る。第２図において、構造体は深いトレンチ６２を有す
るＰ−単結晶シリコン基板で構成されており、このトレ
ンチは酸化物６４および窒化物６６の複合絶縁体で被覆
され、たとえばポリイミドの誘電体６８で満たされてい
る。トレンチ６２はシリコン−メサ７０を画定している
。この実施例において、メサ領域７０の各々のＮ型のエ
ピタキシアル層７５の真下のメサ本体に５強くドープさ
れたＮ中層７２か設けられている。Ｍ７５を、軽くドー
プされたＰ領域７４が覆っている。Ｐ領域７４の上部に
は、強くドープされたＮ十領域７６が形成されている。

これらのドープされた領域７２−７６に共通した特徴は
、これらの各々かシリコン・メサ７０の全幅にわたって
延びていることである。換言すれば、ドープされた領域
７２−７６はトレンチの壁部に接している。

特定の例において、領域７２，７５，７４および７６の
それぞれは、縦方向ＮＰＮトランジスタのサブコレクタ
、コレクタ、ペースおよびエミッタであり、エミッタは
トレンチに接合している。

典型的な場合、Ｐドープされた領域７４がホウ素で形成
されており、かつこれらの原子が高い偏析係数のため、
トレンチの熱酸化中にトレンチの酸化物層へ移動するの
で、トレンチに接合したエツジに沿った領域７４内のＰ
ドーパント濃度が、低くなる。そのため、領域７４の空
乏化したトレンチ接合エツジ部に寄生ＦＥＴチャネルが
つくられて、Ｎ＋ドープされた領域７２および７６の間
に電荷漏れを生じる。上記の例において、これはペース
７４とコレクタ７５のトレンチ接合エツジ部を介して、
ＮＰＮエミッタ７６とサブコレクタ７２の間に漏れを生
じる。

垂直方向に離隔したＮドープされた領域７２およζメツ
６の間の上記の漏れを抑止するために、本発明による自
己整合Ｐ＋チャネル・ストップ７８および８０が設けら
れる。チャネル・ストップ７８および８０け強くドープ
されておシ（領域７４よシも１桁ないし２桁高いドーパ
ント濃度）、幅が極めて狭く（α１−０．４μｍ）、か
つ領域７３および７４に完全に埋設され、トレンチの側
壁に接合するようになっている。チャネル・ストップ７
８および８０の垂直方向寸法は、コレクタ７５とベース
７４のトレンチ側壁部における厚さの和に等しく、また
長さけ互いに同じ寸法関係にある領域７３および７４の
寸法によって決まる。

第６図−第７図には、自己整合チャネル・ストップを形
成する工程が、詳細に示されている。半導体ウェハない
し基板８２け単結晶シリコン材料で構成されていること
が好ましいものであシ、たとえば、Ｐ−単結晶シリコン
材料製である。Ｐ−基板８２けその内部に、サブコレク
タであるＮ＋領域８４を有している。次いで、エピタキ
シアルＮ層８６が基板の上面に成長される。これらの工
程は、たとえば、縦方向ＮＰＮパイホーラ命トランジス
タ、または相補的な縦方向ＮＰＮ　トランジスタとＬＰ
ＮＰ　トランジスタの対を形成する場合の標準的な工程
である。典型的な場合、基板はく１００〉の結晶配向の
シリコンで、１０−２０Ω／Ｃｍ程度の抵抗を有するも
のである。サブコレクタ拡散８４は、典型的な場合、約
１０２０原子／ｃｃの表面濃度を有するヒ素を使用して
形成される。層８６を形成するエピタキシアル成長工程
は、周知の技法、たとえば、四塩化シリコン／水素また
はシラン／水素混合物を、１０００−１２００°Ｃの範
囲の温度で使用して行われる。エピタキシアル成長時に
、Ｎ中層８４内のドーパントはエピタキシアル層へ移動
して、サブコレクタＮ８４を完成する。高密度集積回路
のエピタキシアル層８６の厚さは、１１−５ａ程度であ
る。

上記の説明において、Ｐ型の基板を例として使用したが
、基板の型は本発明の重大な事項ではない。基板の型を
Ｎ型に変更してもかまわず、また基板上に形成される層
の型はいかなるものであってもかまわない。本明細書で
規定する層の厚さは。

素子の設計によシ、必要に応じ変更してもかまわない。

さらに、理解されたいのけ、材料がシリコンに限定され
るものでないということである。この方法は基板内に形
成される素子間に分離領域を製造するため、あらゆる種
類の半導体基板に適用でき乙ものである。

次の一連の工程は、シリコン材料にトレンチを画定する
ためのトレンチ・マスクの形成を包含するものであり、
トレンチはシリコンの一部を他の部分から誘電的に分離
するものである。簡単にいえば、トレンチ・マスクの形
成は、酸素雰囲気中で、水蒸気の存在または不存在下に
、約１０００°Ｃの温度においてエピタキシアル表面８
６を熱酸化し、厚さ約ＣＬ２μｍの二酸化シリコン層８
８を形成することを包含している。厚さ約０．１５μｍ
の♀化シリコン９０を、酸化物８８上に化学蒸着（ＣＶ
Ｄ）によって付着する。次に、厚さが約Ｑ、６−α７　
ｐｍの範囲の無機バリヤ層９４、たとえばＳ　ＩＯＸを
ＣＶＤプラズマで付着する。このステップの後１周知の
７オトレジスト９６をスピン・コティングによって適用
する。次いで、マスク（図示せず）を通してフォトレジ
ストを紫外線に露出し、その後公知の態様で現像するこ
とによって、シリコンに形成されるトレンチに対応した
窓９８を、フォトレジスト層９６に形成する。窓９８は
、これと対応する５ＩＯｘ層９４の部分を露出する。

５ＩＯｘ層９４の露出部分を次いで、ｃＦ４を使用した
異方性反応性イオン・エツチング（ＲＩ　ｇ）によって
、エツチングし、開口９８に対応した開口１０２を形成
する。ＲＩＥを継続して、窒化物９０および酸化物８８
の連続的に露出した部分をエッチ拳オフし、これによっ
て分離トレンチを希望する位置１００のシリコン部分８
６を詠出させる。残ったフォトレジスト層９６を次いで
、除去し、内部にパターン化された開口を有する複数の
無機層８８−９０−９４で構成されたトレンチ・マスク
を残す。

トレンチ−マスクの形成後、開口１０６を有するフォト
レジスト材料の厚いブロックアウト層１０４を、第４図
（’Ｃ示すように形成する。層１０４の例としては、周
知の７オトレジストが挙げられる。マスク１０４の典型
的な厚さｔｆ、　　１−２　ａｍである。ブロックアウ
ト層１０４の開口１０６け。

位置１００の近傍に配置されたシリコンの部分（トレン
チの形成後に生じるメサ）だけが露出するように形成す
るが、この部分は反転や電荷漏れを生じやすい場所であ
る。開口１０６の巾は、寸法Ｌ（シリコンに形成される
トレンチの幅である）と同一でもよい０、開口１０６の
長さは、漏れを引き起こす寄生ＦＥＴのチャネル長と、
同じである。

換言すれば、開口１０６の長さは、第１図に示した幅Ｗ
′に相当する。

次込で、第４図をさらに参照すると、インブラント＾マ
スクとしてブロックアウト層１０４を使用して、イオン
・インプランテーション工程を行って、エピタキシアル
層８６と同じ導電型のドーパントが１１位置１００のシ
リコン部分に導入すれる。チャネル。ストップを配置す
ることを希望する深さに応じ、イオン・インプランテー
ションを単一の工程で達成しても、複数の工程で達成し
てもか着わない。

たとえば、第１図の構造で示したチャネル・ストップ４
０／４２またけ４８１５０のように、チャネル・ストッ
プをエピタキシアル層８６の表面領域に配置することを
希望する場合には、単一工程のイオン・インプランテー
ションが好ましす。

特定の例において、エピタキシアルＮ８６中へ約（Ｌ５
＃ｍの深さまで達するＮ型チャネル・ストップを形成す
るＫは、エネルギーが約３０−１８０、　　Ｋｅｙで、
線量が５−５Ｘ１０　　　イオン／ｃｍ２のリン会イオ
ンを使用できる。Ｐ型シリコンの表面領域にＰ型のチャ
ネル・ストップを形成する特定の例においては、エネル
ギーが２５−４０Ｋｅｙの範囲で、線量か１−４ｘｌＯ
”イオン／ｃｍ２のホウ素イオンが必要となる。

一方、たとえは、第２図の構造で示したチャネル・スト
ップ７８／７８’　および８０／８０’のように％チャ
ネル・ストップをシリコン本体の深Ａところに配置する
ことを希望する場合には、複数工程のイオン・インプラ
ンテーションが必要となる。この場合、チャネルの形成
は、各々が共通の希望する導電型で、エネルギーと線量
が規定範囲内の一定値のイオンを包含している、複数の
イオン・インプランテーション工程で達成される。

たとえば、深いＮ型のチャネル・ストップヲ形成するに
は、５０　２００Ｋｅｙおよび１−８×１０１３イオン
／ａｍ２　の範囲の一定エネルギーと線量のリン・イオ
ンを使用できる。深く埋設されたＮ型チャネル・ストッ
プを形成するための、特定の２工程イオン・インプラン
テーションにおいては、まずエネルギーが約２００に＠
マで、線量が１．５−２５ｘ　１０　”イオン／ｃｍ２
　のリン拳イオンを、次いでエネルギーが最初のインプ
ランテーション工程の約半分で、線量が同じ範囲のリン
・イオンを使用できる。

イオン・インプランテーション工程の完了後、第４図に
示すように％開口１ｏ６と１０２の組合せによって露出
したシリコン中に、Ｎ型にドープされた領域が形成され
る。その後、ブロックアウト−マスク１０４が酸素プラ
ズマを使用したアッシングによって、除去される。工程
の次の段階は、インブラントされたシリコン領域をアニ
ーリングし、第５図に示すように、インブラントされた
イオンをエピタキシアル層８６中へ横方向の拡散を行う
ことである。アニーリングはアルゴンや窒素などの不活
性雰囲気において、８００−１０００°Ｃの温度、およ
び約α５−１時間で達成される。

このアニーリング工程の結果として、Ｎ型のドーパント
が横方向に、０．１−１５μｍの範囲の距離まで拡散す
るが、下方へは僅がしか拡散しない。

このＮドーパントが拡散した領域は、第５図で数字１１
０で示されている。

次の工程は、トレンチ・マスクで露出されたシリコン材
料にトレンチをエツチングすることである。シリコンに
トレンチを形成する方法のひとつＴｆｉ、四塩化炭素と
三塩化ホウ素の混合物を使用したＲＩＥによるものであ
る。多くの周知のエツチング手法、たとえばＪ、Ａ、ポ
ンダ（Ｂｏｎｄｕｒ）およびＨ，Ｇ、ポツジ（Ｐｏｇｇ
ｅ）　　に対して発行された米国特許第４１０４０８６
号、ならびに本発明の譲受人と同一人Ｋｈ渡され次ホウ
他（Ｈｏ　ｅｔ　ａｌ）に対して発行された米国特許第
４５８１９５３号およびＪ、　Ａ、レチャトン（Ｌｅｃ
ｈａｔｏｎｌ、５−Ｄ−マラビア（Ｍａｌａｖｉｙａ）
、Ｄ、Ｊ、シエビス（Ｓｃｈｅｐｊｓ）およびＧ、　Ｒ
，シュリニバサン（Ｓｒｉｎｊｖａｓａｎ）に対して発
行された米国特許第４５０２９１５号に示されている手
法を、トレンチの形成に採用することができる。トレン
チ・エツチング工程中に、トレンチ・マスク８８−９０
−９４の開口１０２によってマスクされていない拡散領
域１１０の部分が除去され、トレンチ・マスクでマスク
されている領域１１０の部分けそのまま残される。第６
図で数字１１４および１１６で示されている。ドーパン
トが拡散した領域１１０のこれらの残余部分が、チャネ
ル・ストップを構成する。チャネル・ストップ１１４お
よび１１６はトレンチの側壁１１８および１２０のそれ
ぞれに対して自己接合するだけでなく、トレンチ−パタ
ーンによる画定の結果生じるシリコン・メサ構造にも自
己整合する。

本発明の新規性に関する限り、処理はこの時点でほぼ完
了する。処理は残シの部分は周知の態様で行われる。第
７図を参照すると、この図はトレンチ・マスクの一部ま
たは全部を除去し、二酸化シリコン１２２と窒化シリコ
ン１２４の絶縁層をトレンチ壁と床上に形成し、かつト
レンチ１１２をポリイミドなどの誘電体１２６で満たす
ことを包含している。さらに、第７図は第１図の＋１ｉ
１７−７に沿った断面図に相当する。さまざまな能動素
子または受動素子の要素を構成する。同じ導電型の強く
ドープされた領域を、チャネル・ストップ１１４および
１１６のそれぞれの両側面のエピタキシアル層８６に形
成し、トレンチの側壁における寄生トランジスタ作用に
よる電荷漏れのない素子を構成する。

それ故、本発明によって、上記の目的および利点を完全
に満たす構造および方法が提供される。

特定の好ましい実施例に関連して、本発明を説明したが
、上記の説明に照らして、多くの変更が当分針の技術者
には明らかであろう。たとえは、トレンチで分離された
２つの隣接したシリコン−メサの周縁エツジ部に対称的
に、チャネル・ストップを同時に形成することに関連し
て、本発明を説明したが、単一のメサの所定の場所に単
一のチャネル・ストップを形成するように、容易に変更
することができる。この変更はブロックアウト・マスク
１０４（第５図および第４図）をつくるときに、その内
部の開口１０６が領域１００全体を露出するのではなく
、片側の所望部分のみを露出するようにすればよい。

Ｆ１発明の効果 本発明によれば、簡単な構造で、かつ、チップの有効面
積をｔｉとんど減らすことなく、トレンチで分散された
半導体装置の電荷漏れを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体構造体の平面図、第２図は
別の実施例の断面図、第３図乃至第７図は本発明による
半導体構造体を製造する種々の工程を示す断面図、第８
図は従来の半導体装置の平面図、第９因は第８図の線？
−９に治った断面図、及び第１０図は＠８図（７）ｍｌ
　０−１０　ニＧツｆｃ断面図であ、６゜ １６・・・・トレンチ、２６．３０．４４．４６．７２
．７６・・・・比較的高濃度のドープ領域、２４．７４
・・・・比較的低濃度のドープ領域、４０．４２．４Ｂ
、５０．７Ｂ、８０・・・・チャネル・ストップ。 出　８人　インターナショナル・ビジ木ス・マシーンズ
・コー示レーション代理人　弁理士　　山　　　本　　
　仁　　　朗（外１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 誘電体で満たされたトレンチによつて分離された第一導
   電型の半導体メサを有する半導体基板と、上記メサの領
   域に離隔した関係で形成され且つ少なくとも一端が上記
   トレンチの共通壁部に接合している、比較的強くドープ
   された第二導電型の一対の領域と、 上記一対の領域の間に前記共通壁部に沿つて設けられた
   、第一導電型の比較的強くドープされた幅の狭い領域と
   、 を備える半導体集積回路構造体。