JPS594048A - 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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JPS594048A
JPS594048A JP57112972A JP11297282A JPS594048A JP S594048 A JPS594048 A JP S594048A JP 57112972 A JP57112972 A JP 57112972A JP 11297282 A JP11297282 A JP 11297282A JP S594048 A JPS594048 A JP S594048A
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JP
Japan
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film
substrate
semiconductor layer
recess
semiconductor device
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Pending
Application number
JP57112972A
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English (en)
Inventor
Masamizu Konaka
小中 雅水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76224Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials

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  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (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〕 この発明は半導体装置の製造方法に係シ、特に素子分離
技術の改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、相補型MO8(以下CMO8と呼ぶ)牛導体装置
は同一基板上に形成するnチャネルMO8トランジスタ
とpチャネルMO8)ランジスタを電気的に分離する必
要性から、例えば、それらの素子をl Oltm以上離
して形成している。このため、高集積度を目指す超LS
Iにおいて、極めて不都合であった。この欠点を改善す
る試みとして、MOSトランジスタの周辺に深い溝を形
成し、その溝を酸化物等の絶縁性物質を埋め込んで囲う
技術がある。以下、この技術について、第1図を用いて
説明する。例えば、N型シリコン基板11上にレジスト
12を塗布し、通常の写真蝕刻法により、そのレゾスト
12をパターニングする(8)。そのノfターニングさ
れたレジスト12をマスクとして、反応性イオンエツチ
ング(以下RIgと呼ぶ)技術を用いて、nチャネルM
O8)ランジスタが形成される領域の周辺部をエツチン
グし、@〜1.5μm、深さ〜5μmの溝13を形成す
る(b)。そしてレジスト12を除去後、CVD技術を
用いて例えば、シリコン酸化膜14を堆積し、更に、そ
の上に流動性物質膜15として例えばフォトレノストを
塗布−する(e)。次にこの流動性物質膜15と前記シ
リコン酸化膜14のエツチング速度が等しくなる条件で
、RIE技術を用いてエツチングし、シリコン基板11
の表面を平坦化する(d)。さらに、nチャネルMOS
トランジスタが形成される領域に、通常の写真蝕刻法で
パターニングし得られたフォトレジスト16をマスクと
して、p型不純物をイオン注入し、pウェル17を形成
する(e)。以降は通常の工程によ#)pウェル中にn
チャネルMO8)ランジスタQnを、また、これに隣接
して、pチャネルMO8)ランジスタQpを形成する(
f)。
しかし、この方法では素子分離のための絶縁物が埋め込
まれる溝14がRIE技術で形成されるため、その幅は
例えば1μm以下にすることは極めて困難であり、素子
分離領域にとられる面積が大きく、高集積度、高密度化
を目指す超LSIでは極めて不都合である。また、溝1
4はその深さに較べ、幅が狭いので絶縁物を溝に児全に
埋め込めず、巣が生じ、素子の信頼性の低Fを招く結果
となる。更に、CMO8半導体装置においてはnチャネ
ルMO3FFTとpヂャネルMO8FFT間でのラッチ
アップ現象が起こシ易い等の不都合があった・ 〔発明の目的〕 本発明は素子分離用絶縁膜の膜厚を薄いものとして高集
積化を図り、しかも優れた素子分離特性と素子特性を得
ることを可能とした半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明においては、半導体基板の所定の素子形成予定領
域に四部を形成し、この凹部内面に素子分離用絶縁膜を
形成する。このとき、素子分離用絶縁膜は、四部の11
11I面には全面に、底面にはストライプ状あるいは格
子状に配設する。
そして、この凹部に半導体層を埋込み、この半導体層領
域およびこれと前記絶縁膜により分離された基板領域に
それぞれ所望の素子を形成する0 〔発明の効果〕 本発明によれば、基板四部の側面および底面に形成する
素子分離用絶縁膜は、例えば熱酸化により1μm以下の
極めて薄い厚さでも容易に実現できるため、素子分離領
域の幅が狭く、従って高集積化が図れる。また基板四部
底面の絶縁膜をストライプ状又は格子状に形成すること
によ多、例えばレーザーアニールに・よる凹部内の半導
体層の単結晶化が容易となり、易にCMO8半導体装置
においては、ラッチアップ現象を効果的に防止出来るた
め、素子特性および外部特性が向上する。
〔発明の実施例〕
以下に本発明の実施例を、第2図(、)〜(h)を用い
て説明する。まずn型シリコン基板21の基板表面に熱
酸化あるいはCVDによる5102膜22を形成し、写
真蝕刻法によシ得られ/こレジスト・ぞターン23をマ
スクにして、前記s+o2IN 2.?をエツチングし
た後、続いて異方性ドライエツチング例えばRIEによ
シリコン基板2ノを深さ約5μmエツチングし四部24
を形成する(a)。レジス) i4ターン23を除去後
、露出した凹部24のシリコン表面に熱酸化あるいはC
VD法によル〜5ooo1の素子分離用の850282
5を形成する(b)。次に通常の写真蝕刻法にょ多形成
したレジス) iJ?ターン26をマスクとして、凹部
底面の5I02膜25を例えば弗化アンモニウム液でエ
ツチングして、底面にストライプ状または格子状の5I
02膜・リーンを形成する(c)。このとき、上面から
みたパターンは第3図(、)または(b)のようになる
。レジストノやターン26を除去後、エビタキャル気相
成長法あるいはCVD法にょシ全面に基板と反対の導電
型不純物を添加したシリコン27を凹部24の深さよシ
厚く形成する(d)。図中、271はエピタキシャル気
相成長法で単結晶が成長された部分を意味し、272は
多結晶シリコンが形成されたことを意味する。
CVD法を用いた場合は全て、多結晶シリコンが形成さ
れることになる。この後、流動性物質膜28として例え
ば、フォトレジストを全面に塗布し、表面を平坦にする
(、)。この時1回の塗布で平坦化されない場合には、
もう一度全面に塗布し完全に平坦化される様にする。つ
いで、酌記流動性物質膜28とシリコン層27とが同一
エツチング速度となる条件でaN&Aドライエツチング
法によりこれらを均一にエツチングしてシリコン層27
を凹部24内に平坦に埋込む(f)。そしてシリコン基
板表面に派出している5102膜22をエツチングして
除去した後、シリコン基板表面をレーザーアニールする
ことによって埋込まれたシリコンHazyをその単結晶
領域271を核として単結晶化する(g)。こうしてn
型シリコン基板21から薄い5I02膜25で分離され
たp型シリコン層27が得られる。また、CVD法によ
シ多結晶シリコン層を形成した場合−には、上記のよう
な単結晶の核は存在しないが、単結晶基板21と接して
いる部分が核となシ、やはシ単結晶化が可能である。こ
の後、通常の素子形成工程によシ、例えばp型シリコン
層27にnチャネルMO8)ランジスタQnを、これに
隣接するn型基板領域にpチャネルMOSトランジスタ
Q、をそれぞれ形成する(h)。
この実施例によれば、基板表面に形成された四部の内面
に形成した5IO2膜によシ素子分離を行うから、素子
分離領域の占有面積が従来に比べてはるかに小さくなシ
、従って素子の高集積化が図られる。また、凹部底面に
5I02膜をストライプ状または格子状をなして配設す
るため、この凹部に埋込んだシリコン層の単結晶化が容
易であシ、良質のシリコン層を形成して素子特性を図る
ことができる。更にCMO8半導体装置を構成した場合
、凹部底面に残した。5102膜によってラッチアップ
現象が効果的に防止される。
なお、上記実施例においてはシリコン基板の凹部側面全
面に絶縁膜を形成し、その底面においてはストライプ状
、あるいは格子状に絶縁膜を形成してお)、これによ、
9 CMO8半導体装置に見られる特有のう、チアッゾ
現象を抑制できるのであるが、この四部底面に基板と逆
導電型の不純物を例えば第2図(c)の段階でイオン注
入を行うとよりラッチアップ現象の抑制がよシ効果的と
なる。また、上記実施例ではシリコン基板上の凹部に8
102膜を形成し基板と分離したが、素子分離用絶縁膜
としてCVD法あるいは直接窒化による8 13N4膜
を使用しても、以降の工程を多少変更するだけで同様の
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(&)〜(f)は従来の素子分離CMO8半導体
装置の製造工程を説明するだめの図、第2図(a)〜(
h)は本発明の一実施例のCMO8半導体装置の製造工
程を説明するための図、第3図(a) t (b)は第
2図(C)で5i02膜をパターニングした状態の凹部
上面図である。 21・・・n型シリコン基板、22・・・8102膜、
23・・・レジストパターン、24・・・凹部、25・
・・5in2膜(素子分離用絶縁膜)、26・・・レジ
ストパターン、27・・・p型シリコン層、2B・・・
流動性物質膜。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第1図 14            14 第2図 第2図 フ7

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  半導体基板の所定の素子形成予定領域に凹部
    を形成する工程と、この凹部の側面には全面に底面には
    ストライブ状または格子状に素子分離用絶縁膜を配設す
    る工程と、この絶縁膜が配設された凹部に選択的に半導
    体層を埋込む工程と、この埋込まれた半導体層領域およ
    びこれと前記絶縁膜にょシ分離された基板領域に所望の
    素子を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  2. (2)  凹部を形成する工程は異方性ドライエ。 チングによる特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の
    製造方法。
  3. (3)素子分離用絶縁膜は熱酸化またはCVDによる8
    102膜である特許請求の範囲第1項記載の半導体装置
    の製造方法。
  4. (4)凹部に選択的に半導体層を埋込む工程は、基板全
    面に凹部の閉さよシ厚い半導体層をエピタキシャル成長
    法またはCVD法により堆積する工程と、この堆積され
    た半導体層表面を流動性物質膜で平坦化する工程と、こ
    れら流動性物質膜と半導体層を等しいエツチング速度で
    均一にエツチングして凹部にのみ半導体層を残す工程と
    、この残された半導体層をアニール処理して結晶化する
    工程とからなる特許請求の範囲第1項記載の半導体装置
    の製造方法。
  5. (5)凹部に埋込む半導体層は基板と反対導電型であシ
    、この埋込まれた半導体層領域とこれ以外の基板領域に
    形成する素子は互いに異なる導電チャネルのMOS )
    ランジスタである特許請求の範囲第1項記載の半導体装
    置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS639963A (ja) * 1986-06-30 1988-01-16 Nec Corp 相補型mos半導体装置
JP2017511610A (ja) * 2014-04-13 2017-04-20 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 局地化されたシリコンエピタキシャルシード形成によるバルクウエハにおける隔離された半導体層

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