JP2843037B2

JP2843037B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2843037B2
Application number: JP63236157A
Authority: JP
Inventors: 隆青柳
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-09-20
Filing date: 1988-09-20
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2014-01-06
Also published as: JPH0283928A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、半導体装置の製造技術およびそれによって
得られる半導体装置の技術に関し、特に、選択酸化（Lo
cal Oxidation of Silicon;以下、LOCOSという）法を用
いる素子分離領域の形成に適用して有効な技術に関する
ものである。

〔従来の技術〕

LOCOS法による素子分離領域の形成方法については、
例えば、日経マグロウヒル社、昭和60年６月20日発行
「MOS・LSI製造技術」P29〜32に記載がある。上記文献
には、ｎチャネルMOS・FET（Metal Oxide Semiconducto
r Field Effect Transistor）を作成する際におけるLOC
OS法による素子分離領域の形成方法について説明されて
おり、その具体的な形成方法は、次のとおりである。

すなわち、まず、半導体ウエハ（以下、ウエハとい
う）の表面に二酸化シリコン（SiO₂）からなる熱酸化膜
を成長させ、さらにその上に窒化シリコン（Si₃N₄）膜
を堆積し、二層絶縁膜を形成する。

次に、この窒化シリコン膜の上に感光性樹脂（以下、
フォトレジストという）を塗布し、続いてフォトレジス
トパターンを形成する。

その後、このフォトレジストパターンをマスクに素子
分離領域となる部分の窒化シリコン膜をエッチングす
る。

さらに、その後、寄生チャネルの発生を防止をするた
め、上記フォトレジストをマスクにウエハに所定量のボ
ロン（Ｂ）をィオン打ち込み、素子分離領域となる部分
のウエハ表面層の不純物濃度を高くする。

次いで、上記フォトレジストを除去した後、ウエハを
石英反応管を備えた酸化炉に挿入する。そして、炉内の
温度を1000℃前後に保つとともに、その雰囲気を水蒸気
を含んだ酸素雰囲気にすることによって表面処理を行
い、フィールド酸化膜の成長と、イオン打ち込みされた
不純物の拡散とを同時に行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、本発明者の検討によれば、水蒸気を含んだ
酸素雰囲気中で熱処理を行うと、ウエハの素子分離領域
にイオン打ち込みによって予め導入された不純物が、成
長しつつあるフィールド酸化膜中に吸収されてしまうと
いう問題が見い出された。

このため、熱処理の後、素子分離領域のウエハ表面層
における不純物濃度が著しく低下してしまうとともに、
不純物の再分布も不均一となる。

特に、ボロンは、フィールド酸化膜に吸収され易く、
打ち込まれたボロンの７〜８割、場合によっては、９割
がフィールド酸化膜中に吸収されてしまう。

そして、打ち込まれたボロンが熱処理中に吸収されて
しまうと、素子分離領域のウエハ表面層における不純物
濃度が低下し、寄生チャネル等が生じ易くなるため、安
定、かつ充分に素子分離を行うことができない。

さらに、ウエハに打ち込まれる不純物量が、１×10¹⁴
個/cm²以上になると、このイオン打ち込みに際してウエ
ハに生じる結晶格子の歪が増加し、この歪に起因してウ
エハ表面、及び内部に酸化積層欠陥（Oxidation Induce
d Stacking Fault;以下、OSFという）が生じてしまう。

そして、OSFが発生すると、接合リーク電流が増加
し、素子の電気的特性が劣化してしまう。

本発明は上記問題点に着目してなされたものであり、
その目的は、素子分離領域のウエハ表面層における不純
物濃度を高濃度にすることのできる技術を提供すること
にある。

また、本発明の他の目的は、素子分離領域を形成する
膜の熱処理に伴うOSFの発生を防止することのできる技
術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの
概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

すなわち、本発明は、半導体ウエハの主面に、チャネ
ルストッパ領域形成用の所定導電型の不純物をイオン打
ち込みにより導入した後、その半導体ウエハの主面を選
択的に酸化することで素子分離領域用のフィールド酸化
膜を形成し、そのフィールド酸化膜によって区画された
半導体ウエハの主面に素子形成用の所定導電型の不純物
を導入する工程を有する半導体装置の製造方法であっ
て、前記チャネルストッパ領域形成用の所定導電型の不
純物をイオン打ち込みにより導入した後、その半導体ウ
エハを非酸化性雰囲気中でアニール処理し、その後、ス
チーム酸化により前記フィールド酸化膜を形成する半導
体装置の製造方法である。

また、本発明は、半導体ウエハの主面に、チャネルス
トッパ領域形成用の所定導電型の不純物をイオン打ち込
みにより導入した後、その半導体ウエハの主面を選択的
に酸化することで素子分離領域用のフィールド酸化膜を
形成し、そのフィールド酸化膜によって区画された半導
体ウエハの主面に素子形成用の所定導電型の不純物を導
入する工程を有する半導体装置の製造方法であって、前
記チャネルストッパ領域形成用の所定導電型の不純物を
イオン打ち込みにより導入した後、その半導体ウエハを
非酸化性雰囲気でアニール処理する工程と、前記非酸化
性雰囲気中でのアニール処理後の半導体ウエハを非酸化
性ガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲気中でアニール処理
する工程とを経た後、その半導体ウエハに対してスチー
ム酸化処理を施すことにより前記フィールド酸化膜を形
成する半導体装置の製造方法である。

さらに、本発明は、半導体ウエハの主面に、チャネル
ストッパ領域形成用の所定導電型の不純物をイオン打ち
込みにより導入した後、その半導体ウエハの主面を選択
的に酸化することで素子分離領域用のフィールド酸化膜
を形成し、そのフィールド酸化膜によって区画された半
導体ウエハの主面に素子形成用の所定導電型の不純物を
導入する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記チャネルストッパ用領域形成用の所定導電型の不純
物を１×10¹⁴個/cm²未満でイオン打ち込みにより導入し
た後、その半導体ウエハを非酸化性ガスと酸素ガスとの
混合ガス雰囲気中でアニール処理し、その後、スチーム
酸化により前記フィールド酸化膜を形成する半導体装置
の製造方法である。

〔作用〕

上記した本発明によれば、チャネルストッパ領域形成
用の所定導電型の不純物をイオン打ち込みにより導入し
た後、その半導体ウエハを非酸化性雰囲気中でアニール
処理し、さらに、その後、スチーム酸化によりフィール
ド酸化膜を形成することにより、不純物のイオン打ち込
みによってウエハに生じた結晶格子の歪が解消でき、同
時に、上記不純物のウエハへの引き伸ばし拡散ができ
る。

また、本発明によれば、チャネルストッパ領域形成用
の所定導電型の不純物をイオン打ち込みにより導入した
後、その半導体ウエハを非酸化性ガスと酸素ガスとの混
合雰囲気中でアニール処理し、さらに、その後、スチー
ム酸化によりフィールド酸化膜を形成することにより、
不純物の拡散速度が速くすることができるので、上記し
た不純物の引き伸ばし拡散に要する処理時間を短縮する
ことができる。

ところで、ウエハに打ち込まれる不純物量が１×10¹⁴
個/cm²未満である場合は、ウエハの結晶格子の歪が小さ
いため、酸化処理をしてもOSFが生じにくい。この場合
は、ボロンの引き伸ばし拡散処理だけが必要となる。

すなわち、本発明によれば、チャネルストッパ領域形
成用の所定導電型の不純物を１×10¹⁴個/cm²未満でイオ
ン打ち込みにより導入した後、その半導体ウエハを非酸
化性ガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲気中でアニール処
理し、その後、スチーム酸化によりフィールド酸化膜を
形成することにより、非酸化性雰囲気における熱処理よ
りも、非酸化性ガスと酸素ガスとの混合雰囲気における
熱処理の方が、不純物の拡散速度が速くなるので、OSF
の発生率を増大させることなく、不純物の引き伸ばし拡
散に要する処理時間を短縮することができ、請求項１記
載の発明よりも全体として処理時間を短縮することがで
きる。

〔実施例１〕第１図は本発明の一実施例である半導体装置の製造方
法においてウエハ素子分離領域を形成する際の処理工程
図、第２図はこの半導体装置の製造方法に用いる酸化炉
の略正面図、第３図（ａ）〜（ｈ）はこの半導体装置の
製造方法を示すウエハの要部断面図である。

以下の説明では、高耐圧のｎチャネルMOS・FETを作成
する工程を例に本実施例１の半導体装置の製造方法を説
明する。

まず、第３図（ａ）に示すように、例えば比抵抗10〜
20Ωcmのｐ型シリコン（Si）からなる半導体ウエハ１を
基板として、その表面に、例えば、0.05〜0.1μｍ程度
の二酸化シリコンからなる薄い熱酸化膜2aを熱酸化法に
より成長させる。

さらに、その上面に、例えば、0.1μｍ程度の窒化シ
リコン膜３をCVD（Chemical Vapor Deposition）法など
により堆積する。

次に、この窒化シリコン膜３の上面にフォトレジスト
4aを均一に塗布し、このフォトレジスト4aを集積回路パ
ターンの描かれたガラス基板（図示せず）をマスクに所
定の形状にパターン形成する。

そして、このフォトレジストパターンをマスクにし
て、素子分離領域となる部分の窒化シリコン膜３をエッ
チングする（第３図（ｂ））。

次いで、寄生MOS・FETのしきい値電圧（Threshold Vo
ltage;以下、V_TH1という）を所定値以上にするため、第
３図（ｃ）に示すように、上記フォトレジストパターン
をマスクにして、ウエハ１の表面層に、ボロン等のｐ型
不純物を高濃度（例えば、１×10¹⁴個/cm²以上）にイオ
ン打ち込みする。

なお、この段階では、打ち込まれたボロンのウエハ１
内での分布は、ガウス分布で近似される形であり、ボロ
ンが打ち込まれたウエハ１のシリコン結晶格子には歪が
生じている。

このようにして、ウエハ１の表面層にp⁺不純物層5aを
形成した後、フォトレジスト4aを除去する。

次に、第２図に示すように、石英からなる治具６に立
てて置き、酸化炉７を構成する石英などからなる反応管
８の内部に開閉自在なキャップ９を開け挿入する。

そして、上記窒化シリコン膜３をマスクに、第３図
（ｄ）に示すように、ウエハ１の表面の所定部分にのみ
選択的に、例えば、厚さ１μｍ程の二酸化シリコン等か
らなる厚いフィールド酸化膜2bを成長させる。

また、その際、同時に、イオン打ち込みされたボロン
をウエハ１内に拡散させ、チャネルストッパ領域5bを形
成し、素子分離領域を形成する。

ここで、上記した素子分離領域を形成する工程を、第
１図，第２図を用いてさらに詳しく説明する。

なお、第１図において、縦軸は、反応管８の内部の温
度を示し、横軸は、各処理工程（A,B,D,E）における処
理時間を示している。また、本実施例１においては、処
理中の反応管８の内部の気圧を、例えば、常に１気圧と
する。

まず、ウエハ１を反応管８の内部に挿入する前に、予
め反応管８の内部の温度を、例えば、850℃程度に設定
する（第１図）。

そして、酸化炉７のガス供給口10（第２図）から反応
管８の内部に、例えば、乾燥窒素ガスを毎分所定量づつ
供給し続け、反応管８の内部を非酸化性雰囲気にする。
なお、この後も乾燥窒素ガスを供給し続ける。

その後、複数枚のウエハ１を、キャップ９を開けて反
応管８の内部に治具６ごと挿入する。

次に、ウエハ１の反りを防止するため、反応管８の内
部の温度をヒータ11によって徐々に昇温させ、例えば、
1000℃に設定する（第１図Ａ工程）。

そして、このような状態、すなわち、温度が、例え
ば、1000℃、雰囲気が非酸化性雰囲気の状態で、例え
ば、180分間程（第１図t₁〜t₃）、ウエハ１を熱処理す
る（第１図Ｂ工程）。

このよな非酸化性雰囲気における熱処理において、例
えば、20分間程（第１図t₁〜t₂）は、上記したボロンの
イオン打ち込みの際にウエハ１に生じたシリコン結晶格
子の歪が解消する工程である（第１図B₁工程；アニール
工程）。

また、上記t₁〜t₂の間に、イオン打ち込みされたボロ
ンの引き伸ばし拡散も行われるが、この引き伸ばし拡散
は、ウエハ１のシリコン結晶格子の歪が解消された後
も、例えば、160分間程（第１図t₂〜t₃）行われる（第
１図B₂工程；ドライブイン工程）。

なお、この際、上記雰囲気中に酸素が含まれていない
ため、OSFは生じない。

次いで、ボロンの引き伸ばし拡散が充分行われた後、
フィールド酸化膜2b（第３図（ｄ）を成長させるため、
反応管８の内部の雰囲気を、次のようにする。

まず、反応管８の内部の温度を1000℃にしたまま、上
記乾燥窒素ガスの供給を止め、例えば、大量の乾燥酸素
ガスをガス供給口10から反応管８の内部に供給する。

そして、反応管８の内部が乾燥酸素ガスで満たされた
ところで、乾燥水素ガスをガス供給口10から供給する。

すると乾燥酸素ガスと乾燥水素ガスとが反応して燃焼
することにより、水蒸気（スチーム）が発生し、反応管
８の内部は、スチーム酸化性雰囲気となる。

なお、この際、反応管８の内部に供給する乾燥酸素ガ
スと乾燥水素ガスとの比を1:2とすると、水素ガスが爆
発的に燃焼してしまうため、上記の比を、例えば、1:1.
8とする。

このようなスチーム酸化性雰囲気を、例えば、120分
〜360分間程（第１図t₃〜t₄）続け、上１をスチーム酸
化する（第１図Ｄ工程）。

これにより、ウエハ１の表面の所定部分にフィールド
酸化膜2b（第３図（ｄ））が成長し、同時にチャネルス
トッパ領域5b（第３図（ｄ））が形成され、ウエハ１に
素子分離領域が形成される。

素子分離領域の形成後は、反応管８の内部を安定させ
るため、その内部に、例えば、乾燥窒素ガスを供給す
る。

そして、反応管８の内部の雰囲気が乾燥窒素ガスによ
り非酸化性雰囲気となった状態で、反応管８の内部の温
度を降温し（第１図Ｅ工程）、例えば、850℃程度に戻
してから、ウエハ１を治具６ごと反応管８の内部から取
り出し、次の工程へ移る。

次に、ウエハ１上の窒化シリコン膜３、及び熱酸化膜
2aを順にエッチングして、第３図（ｅ）に示すように、
フィールド酸化膜2bで囲まれた領域のウエハ１の表面を
露出させる。

その後、例えば、乾燥酸素ガス中に塩酸（HCl）ガス
を加えた雰囲気でウエハ１を酸化し、上記露出したウエ
ハ１の表面部分に、第１図（ｆ）に示す極薄のゲート酸
化膜2cを成長させる。

次に、図示はしないが、ｎチャネルMOS・FETのしきい
値電圧（V_TH2）を所定の値にするために、所定量のボロ
ンをウエハ１にイオン打ち込みする。

次いで、ウエハ１の表面に、例えば、ｎ型の多結晶シ
リコン（以下、ポリシリコンという）をCVD法などによ
り堆積させ、続いて、このポリシリコンをフォトレジス
ト4bをマスクにエッチングし、ゲートポリシリコン12、
及び配線13を形成する。

次に、フォトレジスト4bを除去し、第３図（ｇ）に示
すように、ゲートポリシリコン12とフィールド酸化膜2b
とをマスクにして、自己整合的にｎ型不純物であるリン
（Ｐ）等をイオン打ち込みする。

次いで、打ち込まれたリンをシリコン結晶格子に組込
み電気的に結成化するため熱処理を行い、第３図（ｈ）
に示すソース領域14、ドレイン領域15を形成する。

その後、ウエハ１の表面に、ゲートポリシリコン12、
及び配線13を被覆するように、リンケイ酸ガラス（以
下、PSGという）等からなる層間絶縁膜16をCVD法などに
より堆積し、続いて、これを熱処理によりフローする。

その後、図示しないフォトレジストをマスクにして層
間絶縁膜16の所定部分をエッチングし、コンタクト孔17
を開孔形成する。

次に、層間絶縁膜16の上面にアルミニウム（Al）等の
導電膜をPVD（Physical Vaper Deposition）法などによ
り堆積し、続いて、この導電膜を図示しないフォトレジ
ストをマスクにエッチングして配線18をパターン形成す
る。

その後、配線13と配線18との良好なオーミックコンタ
クトを得るため、熱処理を行う。

最後に、図示はしないが、層間絶縁膜16の上面に、表
面保護膜を形成し、次いで、パッケージとの接続を行う
電極を形成し、ウエハプロセスを終了する。

ウエハプロセス終了後、図示はしないが、ウエハ１か
らダイシング工程によって切り出された複数の半導体ペ
レットのうち、正常な回路動作をする半導体ペレットの
みがパッケージに収められ、半導体装置が製造される。

本実施例１によれば、以下の効果を得ることができ
る。

（１）．素子分離領域を形成する際、スチーム酸化によ
ってフィールド酸化膜2bを成長させる前に、非酸化性雰
囲気中におけるアニール工程（第１図t₁〜t₂）によっ
て、ボロンのイオン打ち込みの際にウエハ１に生じたシ
リコン結晶格子の歪を解消しておくことができる。

このため、スチーム酸化に際し、上記シリコン結晶格
子の歪に起因するOSFの発生を防止することができる。

（２）．上記（１）により、OSFに起因して発生する接
合リーク電流を大幅に低減することができるため、MOS
・FETの電気的特性の劣化を防止することができる。

（３）．スチーム酸化によってフィールド酸化膜2bを成
長させる前に、非酸化性雰囲気中におけるドライブイン
工程（第１図t₂〜t₃）によって、ボロンのウエハ１への
引き伸ばし拡散を行うことができる。

この結果、スチーム酸化に際し、フィールド酸化膜2b
に吸収されてしまうボロンの量を少なくすることがで
き、スチーム酸化後のチャネルストッパ領域5bのボロン
を高濃度にすることができる。

（４）．上記（３）により、チャネルストッパ領域5bの
アクセプタ濃度が高くなるので、チャネルストッパ領域
5Bの寄生MOS・FETのV_TH2の値を高くできるため、寄生MO
S・FETを確実に防止するこどができる。

例えば、フィールド酸化膜2bの上に形成された配線13
に、12（Ｖ）〜13（Ｖ）の高電圧が印加されても、チャ
ネルストッパ領域5bのアクセプタ濃度が高いため、上記
配線13の下方のチャネルストッパ領域5bに反転層が形成
されない。

（５）．上記（１）〜（４）により、素子分離効果を向
上させることができる。

（６）．上記（１）〜（５）により、信頼性の高い半導
体装置を得ることができ、歩留りも向上する。

〔実施例２〕第４図は本発明の他の実施例である半導体装置の製造
方法においてウエハに素子分離領域を形成するする際の
処理工程図、第５図は本実施例と従来の技術との酸化処
理後におけるチャネルストッパ領域の不純物の再分布形
状を比較するグラフ図である。

本実施例２においては、前記実施例１の非酸化性雰囲
気における熱処理工程と、酸化性雰囲気における熱処理
工程との間に、非酸化性ガスと酸素ガスとの混合雰囲気
における熱処理工程を加えている以外は、前記実施例１
と同じである。

第４図を用いて本実施例２の処理工程を説明すると次
のとおりである。

すなわち、まず、前記実施例１と同様に、例えば、85
0℃に設定された反応管８の内部に、例えば、乾燥窒素
ガスを供給して、その雰囲気を非酸化性雰囲気とした
後、反応管８の内部に複数枚のウエハ１を挿入し、続い
て、反応管８の内部の温度を徐々に昇温して、例えば、
1000℃に設定する（第４図Ａ工程）。

そして、この状態、すなわち、温度が、例えば、1000
℃、雰囲気が非酸化性雰囲気の状態で、例えば、20分間
程（第４図t₁〜t₂）で、ボロンのイオン打ち込みの際に
ウエハ１に生じたシリコン結晶格子の歪を解消させる
（第４図Ｂ工程；アニール工程）。

次に、前記第２図に示す、反応管８の内部の温度を10
00℃にしたまま、その内部に、微量（例えば、0.1％〜3
0％程度）の乾燥酸素ガス等をガス供給口10から供給
し、反応管８の内部を乾燥窒素ガス微量の乾燥酸素ガス
との混合雰囲気にする。

そして、このような混合雰囲気を、例えば、120分間
程（第４図t₂〜t₇）続け、ウエハ１にイオン打ち込みさ
れたボロンの引き伸ばし拡散を行う（第４図Ｃ工程；ド
ライブイン工程）。

その後、前記実施例１と同様にして反応管８の内部の
雰囲気を、例えば、120分〜360分間程（t₇〜t₈）スチー
ム酸化性雰囲気とする。

このようにして、ウエハ１にフィールド酸化膜2bを成
長させ、同時に、チャネルストッパ領域5bを形成し、素
子分離領域を形成する。

ところで、雰囲気中に酸素ガスを加えると、ボロンの
拡散速度が速くなる。

すなわち、本実施例２のように、スチーム酸化処理の
前に、非酸化性雰囲気で所定時間のアニール工程を行っ
た後、雰囲気中に乾燥酸素ガスを供給すると、ウエハ１
にボロンを充分に拡散することができる。

そして、これと共に、反応管８に供給する酸素ガスの
量を少なめにしておけば、酸化速度が遅くなるため、フ
ィールド酸化膜2bに吸収されるボロンの量も少なくな
る。

したがって、本実施例２によれば、スチーム酸化の後
も、第５図に示すように、従来技術におけるボロンの再
分布形状（第５図破線）に比べ、フィールド酸化膜2bへ
のボロンの偏析量が少なく、かつ、チャネルストッパ領
域5bのボロン濃度が高い再分布形状（第５図実線）が得
られる。

しかも、上記したようにボロンの拡散速度が速くなる
ため、ボロンの引き伸ばし拡散に要する処理時間を前記
実施例１よりも短縮することができる。

それ以外は、実施例１で得られた（１）〜（６）の効
果と同じ効果が得られる。

〔実施例３〕第６図は本発明のさらに他の実施例である半導体装置
の製造方法においてウエハに素子分離領域を形成する際
の処理工程図である。

ところで、チャネルストッパ領域5bを形成するためウ
エハ１に打ち込まれるボロンのイオン打ち込み量が、１
×10¹⁴個/cm²未満の場合には、ウエハ１のシリコン結晶
格子の歪の程度が小さいので、酸化処理に際してOSFが
発生しにくい。

そこで、この場合には、前記実施例２において説明し
た非酸化性雰囲気中における熱処理を省略しても良い。

すなわち、第６図に示すように、反応管８の内部の温
度を、例えば、850℃に設定した後、初めからその内部
に、例えば、乾燥窒素ガスと微量（例えば、0.1〜30
％）の乾燥酸素ガスとの混合ガスを供給し、反応管８の
内部の雰囲気をこれらガスの混合雰囲気にする。

その後、複数枚のウエハ１を前記第２図に示す反応管
８の内部に挿入し、続いて、その内部の温度を徐々に昇
温し、例えば、1000℃に設定する（第６図Ａ工程）。

そして、この状態、すなわち、温度が、例えば1000
℃、雰囲気が混合雰囲気の状態で、例えば、120分間程
（第６図t₁〜t₅）、ボロンの引き伸ばし拡散を行う（第
６図Ｃ工程；ドライブイン工程）。

ボロンの引き伸ばし拡散が充分に行われた後、反応管
８の内部の雰囲気を、実施例1,2と同様にして、スチー
ム酸化性雰囲気とする。

このようにしてウエハ１に素子分離領域を形成する。
なお、各処理工程における反応管８の内部の気圧は、前
記実施例1,2と同様、例えば、常に１気圧とする。ま
た、以後の工程は、前記実施例1,2と同じである。

このように本実施例３によれば、チャネルストッパ領
域5bのボロンが高濃度となるので、素子分離効果が向上
する上、雰囲気中に酸素ガスが含まれるとボロンの拡散
速度が速くなることにより、ボロンの引き伸ばし拡散に
要する処理時間を前記実施例１の方法で行うよりも短縮
することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づ
き具体的に説明したが、本発明は前記実施例１〜３に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であるというまでもない。

例えば、前記実施例1,2においては、ウエハにイオン
打ち込みされるボロンの量を、１×10¹⁴個/cm²以上とし
たがここれに限定されず、種々変更可能であり、例え
ば、実施例３と同様に１×10¹⁴個/cm²未満の低濃度のイ
オン打ち込みでも良い。

また、前記実施例1,2においては、反応管の内部の雰
囲気を非酸化性雰囲気にする際、乾燥窒素ガスを用いた
がこれに限定されず、種々変更可能であり、例えば、乾
燥アルゴン（Ar）ガスを供給しても良い。

また、前記実施例2,3においては、非酸化性ガスと酸
化性ガスとの混合雰囲気として、乾燥窒素ガスと乾燥酸
素ガスとの混合雰囲気としたがこれに限定されず、種々
変更可能であり、例えば、乾燥アルゴンガスと乾燥酸素
との混合雰囲気としても良い。

また、前記実施例３においては、反応管の内部に初め
から乾燥窒素ガスと乾燥酸素ガスとの混合ガスを供給し
たがこれに限定されず、例えば、乾燥窒素ガスを反応管
の内部に供給しておいてから、徐々に乾燥酸素ガスを供
給しても良い。

また、前記実施例１〜３においては、酸化処理後の反
応管の内部の雰囲気を、乾燥窒素ガス雰囲気としたがこ
れに限定されず、種々変更可能であり、例えば、乾燥ア
ルゴンガス雰囲気、あるいは、乾燥窒素ガスと微量の乾
燥酸素ガスとの混合雰囲気でも良い。

また、前記実施例１〜３において、反応管の内部の気
圧を１気圧としたがこれに限定されず、種々変更可能で
あり、例えば、４気圧にしても良い。

また、反応管の内部の温度や各雰囲気における処理時
間は、前記実施例１〜３の処理時間に限定されず、種々
変更可能であり、例えば、不純物のイオン打ち込みの際
にウエハに生じた歪の度合や、成長させる酸化膜の膜厚
や、形成する素子構造などにより最適な温度や時間を設
定すれば良い。

また、前記本実施例１〜３においては、ウエハに打ち
込む不純物をボロンイオンとして説明したがこれに限定
されず、種々適用可能であり、例えば、フッ化ボロンイ
オン（BF²⁺）でも良い。

また、不純物はボロンに限定されず、種々変更可能で
あり、例えば、酸化処理の際に酸化膜に吸収され易い不
純物に適用できる。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野であるＮチャネルMOS・F
ETを備えた半導体装置に適用した場合について説明した
が、これに限定されず種々適用可能であり、例えば、バ
イポーラ形トランジスタを備えた他の半導体装置に適用
することもできる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものに
よって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおり
である。

すなわち、本発明によれば、チャネルストッパ領域形
成用の所定導電型の不純物をイオン打ち込みにより導入
した後、その半導体ウエハを非酸化性雰囲気中でアニー
ル処理し、その後、スチーム酸化により前記フィールド
酸化膜を形成することにより、酸化処理の前に、不純物
のイオン打ち込みの際にウエハに生じた結晶格子の歪が
解消することができ、同時に、上記不純物のウエハへの
引き伸ばし拡散ができる。

また、本発明によれば、チャネルストッパ領域形成用
の所定導電型の不純物をイオン打ち込みにより導入した
後、その半導体ウエハを非酸化性ガスと酸素ガスとの混
合雰囲気中でアニール処理し、さらに、その後、スチー
ム酸化によりフィールド酸化膜を形成することにより、
不純物の拡散速度が速くなるため、不純物の引き伸ばし
拡散に要する処理時間を短縮することができる。

さらに、本発明によれば、チャネルストッパ領域形成
用の所定導電型の不純物を１×10¹⁴個/cm²未満でイオン
打ち込みにより導入した後、その半導体ウエハを非酸化
性ガスおよび酸素ガスとの混合ガス雰囲気中でアニール
処理し、その後、スチーム酸化によりフィールド酸化膜
を形成することにより、OSFの発生率を増大させること
もなく、非酸化性雰囲気中で不純物の引き伸ばし拡散を
行うよりも引き伸ばし拡散に用する処理時間を短縮でき
るので、上記した方法よりも全体として処理時間を短縮
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である半導体装置の製造方
法においてウエハに素子分離領域を形成する際の処理工
程図、第２図は、この半導体装置の製造方法に用いる酸化炉の
略正面図、第３図（ａ）〜（ｈ）は、この半導体装置の製造方法を
示すウエハの要部断面図、第４図は、本発明の他の実施例である半導体装置の製造
方法においてウエハに素子分離領域を形成する際の処理
工程図、第５図は、実施例２と従来の技術との酸化処理後におけ
るチャネルストッパ領域の不純物の再分布形状を比較す
るグラフ図、第６図は、本発明のさらに他の実施例である半導体装置
の製造方法においてウエハに素子分離領域を形成する際
の処理工程図である。１……半導体ウエハ、2a……熱酸化膜、2b……フィール
ド酸化膜、2c……ゲート酸化膜、３……窒化シリコン
膜、4a,4b……フォトレジスト、5a……P⁺不純物層、5b
……チャネルストッパ領域、６……治具、７……酸化
炉、８……反応管、９……キャップ、10……ガス供給
口、11……ヒータ、12……ゲートポリシリコン、13,18
……配線、14……ソース領域、15……ドレイン領域、16
……層間絶縁膜、17……コンタクト孔、Ａ〜Ｅ……処理
工程。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウエハの主面に、チャネルストッパ
領域形成用の所定導電型の不純物をイオン打ち込みによ
り導入した後、その半導体ウエハの主面を選択的に酸化
することで素子分離領域用のフィールド酸化膜を形成
し、そのフィールド酸化膜によって区画された半導体ウ
エハの主面に素子形成用の所定導電型の不純物を導入す
る工程を有する半導体装置の製造方法であって、前記チャネルストッパ領域形成用の所定導電型の不純物
をイオン打ち込みにより導入した後、その半導体ウエハ
を非酸化性雰囲気中でアニール処理し、その後、スチー
ム酸化により前記フィールド酸化膜を形成することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】半導体ウエハの主面に、チャネルストッパ
領域形成用の所定導電型の不純物をイオン打ち込みによ
り導入した後、その半導体ウエハの主面を選択的に酸化
することで素子分離領域用のフィールド酸化膜を形成
し、そのフィールド酸化膜によって区画された半導体ウ
エハの主面に素子形成用の所定導電型の不純物を導入す
る工程を有する半導体装置の製造方法であって、前記チャネルストッパ領域形成用の所定導電型の不純物
をイオン打ち込みにより導入した後、その半導体ウエハ
を非酸化性雰囲気中でアニール処理する工程と、前記非
酸化性雰囲気中でのアニール処理後の半導体ウエハを非
酸化性ガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲気中でアニール
処理する工程とを経た後、その半導体ウエハに対してス
チーム酸化処理を施すことにより前記フィールド酸化膜
を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】半導体ウエハの主面に、チャネルストッパ
領域形成用の所定導電型の不純物をイオン打ち込みによ
り導入した後、その半導体ウエハの主面を選択的に酸化
することで素子分離領域用のフィールド酸化膜を形成
し、そのフィールド酸化膜によって区画された半導体ウ
エハの主面に素子形成用の所定導電型の不純物を導入す
る工程を有する半導体装置の製造方法であって、前記チャネルストッパ領域を形成するために打ち込まれ
る不純物の量が１×10¹⁴個/cm²未満であり、前記チャネルストッパ領域形成用の所定導電型の不純物
をイオン打ち込みにより導入した後、その半導体ウエハ
を非酸化性ガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲気中でアニ
ール処理し、その後、スチーム酸化により前記フィール
ド酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造
方法。