JPS60150642A - 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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JPS60150642A
JPS60150642A JP59005706A JP570684A JPS60150642A JP S60150642 A JPS60150642 A JP S60150642A JP 59005706 A JP59005706 A JP 59005706A JP 570684 A JP570684 A JP 570684A JP S60150642 A JPS60150642 A JP S60150642A
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JP
Japan
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conductivity type
groove
substrate
cavity
grooves
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Application number
JP59005706A
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English (en)
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Yoshihide Nagakubo
長久保 吉秀
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS60150642A publication Critical patent/JPS60150642A/ja
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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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • 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技術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(Loco
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(CMO8)半導体装置の素子分1箒を行なう
と第1図に示すようになる。
図中1は例えばn型シリコン基板て尾〕す、この基板1
表面にId: p型ウェル領域2が選択的に設けられて
いる。ウェル領域2以外のノ、(板1とウェル領域2と
の間の表面にI′:1、電化シリコン膜をマスクとする
選択酸化法によりフィールド酸化膜3.・・・が形成さ
ilている。ウニ/L”’+f(’、l$、 2以外の
基板1上にはケ゛−1・酸化月泉41を介してダート電
極51が形成され、基板1表面にC」、ケ゛−ト電極5
.をマスクとするイオン注入によりp+型ソース、ドレ
イン領域6,7が形成されており、これらによってpチ
ャネルP〕IO8)ランジスタが構成されている。ウェ
ル領域2−ヒ(Cはケ“−熱酸化膜4□を介してケ゛−
ト電棒52が形成さlL。
ウェル領域2表面にはダート電極5□をマスクとするイ
オン注入により計型ソース、ドレイン領域8.9が形成
されており、これらによってnチャネルMOS )ラン
ジスタが構成されている。
しかし、CMO8においてはラッチアップを防止するた
めに、n+型不純物領域とp+型不純物領域との間に一
定以上の間隔を設ける必要があり、選択酸化法(Loc
os法)を用いた場合ウェル領域2を分離するためのフ
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、素子の高隼積化に対して大きな障害となって
いる。
そこで、第2図(a)〜(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
1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
(a)図示)。次いで、熱処理を行ない前記ボロンイオ
ン注入層I2のぜロンを拡散させてp型ウェル領域14
を形成する。つづいて、全面に例えばCVD酸化膜を堆
積した後、全面エツチングして前記溝13.・・・内に
のみCVD酸化膜15.・・・を埋設し素子分離を行な
う(同図(1))図示)。次いで、通常の工程に従い、
ウェル領域14以外の基板1ノ」二にケ゛−ト酌化膜1
61を介してケ゛−1電極ノア1を形成し、ケ゛−1−
電極17.をマスクとするイオン注入によりp十型ソー
ス、ドレイン領域18.19を形成する。寸だ、ウェル
領域14上にケ°−ト酸化膜16□を介してケ゛−ト電
極17□を形成し、ケ゛−ト電棒17□をマスクとする
イオン注入によりn型ソース、ドレイン領域20.21
を形成する。
なお、CVD酸化膜15.・・・の代わりに溝13゜・
・・内に例えば熱酸化膜を介し2て多結晶シリコン膜を
埋設することによシ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1
3゜・・・内に埋設されたCVD酸化膜15.・・・に
よって計型不純物領域とp+型不純物領域との間隔が実
効的に長く乃っているので、耐ラツチアツプ性能を確実
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年積化に
とって有利となる。
しかし、計型不純物領域と畝型不純物領域との間の抵抗
が大きく、完全にラソチアッゾフリーとすることはでき
ない。上記抵抗を低減するにはエピタキシャルウェハを
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
が困難であシ、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ある。一方、後者の手段ではウェル
領域を高濃度にしすき′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り、工程
の煩雑化、制御性の低下、コストアソf等問題が多い。
〔発明の目的〕
本登明は上記事情に鑑みてなされたものであり、エビク
キシャルウエバを使用することなく、基板及びウェル卯
城の濃度を通常の濃度とした寸まで、完全にラッチアン
プ0フリーてしかも集積度の向上した相補型半導体RF
とそのfilli造方法を捉方法7ようとするものであ
る。
〔発明の概要〕
本庶l第1の発明の相補型半導体装置は、第1導電型の
半導体基板に形成さ′i1.;/ζ溝の幅よりも幅広の
空洞部を溝底部に有し7、空洞部の内部に埋設された素
子分離用の趙Xtご膜と、pr接する空洞部の近傍で互
いに接して形成さiまた酸化片iと前記絶縁物により分
離して形成いれた第1〃び第2漕電型の素子領域と、前
記第1漕■、型の素子領域に形成された第2渚電型チヤ
ネルのI〜′lO8素子と、前記第2導電型の素子gf
域に形成された第1導雷型チヤネルの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、基板中に酸化膜
が形成されているので寄生ザイリスタが形成されること
がなく、完全にラッチアンプを防止することができる。
寸た本願箱2の発明の相補型半導体装置の製造方法は、
Srτ1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り
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、等方性エツチングにより溝の底部の基板のみをエツ
チングして溝の蛤よりも幅広の空洞部を形成する工程と
、基板表面及び前記溝の側壁を耐酸化性膜で在った状態
で熱酸化を行りい隣接する空洞部の近傍で互いに接する
酸化膜を形成するとともに不純物を拡散させて第1及び
第2導電型の素子領域を形成する工程と、前記溝及び空
洞部の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P、4
0S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ものである。
このJ:うな方法によれば極めて制御性よく完全シソチ
アノゾフリーとすることができ、しかも低コストで本願
箱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。
1ず、p型シリコン基板、7ノ表面にJI7さ500X
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ノ、を板31の一部に選択
的にnウェル形成のだめのリンをイオン注入し、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
トノやターンを除去した後、全面に膜厚1μmの窒化シ
リコン膜を堆積する。つついて、図示しないホトレジス
トパターンをマスクとして窒化シリコン膜の一部を選択
的にエツチングして窒化シリコンflJ、eターン34
.・・・を形成した拶、前記ホトレジストパターンを除
去する(第3図(、)図示)。
次いで、窒化シリコン膜・ぞターン34.・・・をマス
クとして異方性エツチングによシ熱酸化膜32をエツチ
ングし、更に基板31をエツチングして深さ5μmの溝
35.・・・を5μm間隔で形成する。つづいて、溝3
5.・・・内面を含む全面に減圧CVD法により膜厚的
1. o o OXの窒化シリコン膜36を形成する(
同図(b)図示)。
次いで、異方性エツチングにより窒化シリコン膜36を
約1000Xエツチング除去することにより溝35.・
・・の底部で基板31を露出させる。つづいて、グラズ
マエッチング等の等方性エツチングにより溝35.・・
・の底部の基板3ノを15μm程度エツチングしN 6
35 +・・・の幅よりも幅広の空洞部37.・・・を
形成する(同図(C)図示)。
次いで、窒化シリコン膜ノぐターン34.・・・及び溝
35.・・・の側壁の窒化シリコン膜36.・・・を耐
酸化性マスクとして1000℃でスチーム酸化を行ない
熱酸化膜38を形成する。この熱酸化膜38は隣接する
空洞部37.・・・周囲の熱酸化膜が互いに接して連続
的なPI、(造となっている。
こ11と同時に前記リンイオン注入層33かもリンが拡
散してn型つェルf′1′1域39が形成される一ン3
4.・・・及び溝35.・・・(lilIす、苧の窒化
シリコン膜3614除去し、更に#〕化アンモニウムに
より基板31ンじ面の熱酸化PIA、? 2をFi;去
する。つづいて、全面にCVD li?化股をt[L稍
しだイ2ラコ、表面の平滑化を行ないjl・〒35.・
・・及び空洞部、t7゜・・・の内部にCVD A’S
化ル%4oを埋設し2、素子分離を行なう(同図(e)
図示)。
次いで、周知の技術によりn型ウェル領域39以外の:
l(板31及びn型ウェル領域39上にそれぞれケ゛−
ト酸化膜41..41□を介してケ8−ト石、極42I
 、42.を形成する。つづいて、ケ゛−ト電極421
をマスクとしてウェル領域39以外の基板31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43.44を形成する。つづいて、ゲート
電極42□をマスクとしてウェル領域39に選択的に例
えばボロンをイオン注入することによシル+型ンース、
ドレイン領域45.46を形成する。つづいて、全面に
層間絶縁膜47を堆積した後、コンタクトホール48.
・・・を開孔し、更に全面にAI膜を蒸着した後、)や
ターニングして配線49.・・・を形成し、CMO8半
導体装置を4造する(同図(f)図示)。
しかして、第3図(f)図示のCRIIO8によれば、
空洞部37.・・・周囲に熱酸化膜38が連続的に形成
されているので、寄生ザイリスタが形成されることがな
く、完全にラッチアップを防止することができる。
また、上記構造の0MO8は例えば5ol(Silic
onon In5ulator)等のウェノhを用いて
製造できる可能性はあるが、SOIウェハは高価なので
コスト上の問題がある。これに対して本発明方法によれ
ば低コストで完全にラッチアップフリーなcx+、os
を製造することができ、しかも熱酸化膜38は溝35.
・・・の深さ、第3図(c)の工程におけるシリコンの
等方性エツチングm及び第3図(d)の工程における酸
化1う件に1つ−C自由にflill fiillてき
、良好な素子特性を31)ることかできる。
なお、上記実施例では溝35.・・・の深さを5μm、
洛35.・・・の間隔を5μtnとしているが、これに
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。
寸だ、上記実施例では溝35.・・・及び空洞部37、
・・・の内部にCVD酸化膜40.・・・を埋設したが
、これに限らず例えば熱酸化膜を介して多F、晶シリコ
ン膜を埋設してもよい。
〔発明の効果〕
以上計速した如く本発明によれば、東精度が高く、しか
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
うしだ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1Jt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0MO8
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
(、)〜(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。 31・・・p型シリコン基板、32・・・熱酸化膜、3
3・・・リンイオン注入層、34・・・窒化シリコン膜
パターン、35・・・溝、36・・・窒化シリコン欣、
37・・・空洞部、38・・・熱酸化膜、39・・・n
型ウェル領域、40・・・CVD酸化膜、41..41
□・・・デート酸化膜、42..42.・・・f−)電
極、43.44・・・n+型ソース、ドレイン領域、4
5゜46・・・餉型ソース、ドレイン領域、47・・・
層間絶縁膜、48・・・コンタクトホール、49・・・
配線。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第30 (a) ’:、”、 3 ’A (C) 第31−/1 (e)

Claims (3)

    【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幅より
    も幅広の空洞部を溝底部p〈二有し、空洞部の内部に埋
    設された素子分離用の絶it物と、隣接する空洞部の近
    傍で互いに接して形成された酸化層と、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12r1−電型の素子領域に形成された第24
    λ電型チヤネルのMO8素子と、前記第2樽πi、型の
    素子領域に形成された第1導電型チヤネルのへ4O8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)断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14>電型の半導体基板の一部に選択的に第2
    4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、等方性エツチングによシ溝の底部の基板のみを
    エツチングして溝の幅よりも幅広の空洞部を形成する工
    程と、基板表面及び前記溝の側壁を耐酸化性膜で覆った
    状態で熱酸化を行ない隣接する空洞部の近傍で互いに接
    する酸化膜を形成するとともに不純物を拡散させて第1
    及び第2導電型の素子領域を形成する工程と、前記溝及
    び空洞部の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M
    )S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。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62291940A (ja) * 1986-06-12 1987-12-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
KR19990073644A (ko) * 1998-03-02 1999-10-05 김영환 반도체장치의 제조 방법
KR20010035661A (ko) * 1999-10-01 2001-05-07 김영환 반도체장치의 제조방법

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JPS62291940A (ja) * 1986-06-12 1987-12-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
KR19990073644A (ko) * 1998-03-02 1999-10-05 김영환 반도체장치의 제조 방법
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