JPH07120703B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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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方法に関するものである。The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
従来の技術 半導体MOSトランジスタの素子間分離技術としては、従
来からLOCOS法が一般的に用いられ、最近のサブミクロ
ントランジスタではBOX法(1983年IEDM83−27東芝)が
適用され始めている。2. Description of the Related Art Conventionally, the LOCOS method has been generally used as an element isolation technology for semiconductor MOS transistors, and the BOX method (IEDM83-27 Toshiba in 1983) has begun to be applied to recent submicron transistors.
発明が解決しようとする問題点 LOCOS法を第2図に示す。図に示すように、シリコン基
板1上のパットSiO2,Si3N48をマスクに基板1の一部を
酸化して酸化膜90を形成するとバーズビーク9と呼ばれ
る酸化膜の食い込み部分が形成され、1Aの部分に形成さ
れるトランジスタの実効的なチャネル幅を狭くして第3
図の曲線100に示すように狭チャネル効果という現象を
おこす。このため、2μm以下の素子分離には適用でき
にくい。第3図は狭チャネル効果を示すもので、曲線20
0は後述する本発明の方法、300は従来のBOX法の逆チャ
ネル効果を示す。Problems to be Solved by the Invention The LOCOS method is shown in FIG. As shown in the figure, when a part of the substrate 1 is oxidized by using the pad SiO 2 , Si 3 N 4 8 on the silicon substrate 1 as a mask to form an oxide film 90, an oxide film biting portion called bird's beak 9 is formed. , 3 A by narrowing the effective channel width of the transistor formed in the 1 A part.
As shown by the curve 100 in the figure, a phenomenon called narrow channel effect occurs. For this reason, it is difficult to apply it to element separation of 2 μm or less. Figure 3 shows the narrow channel effect, curve 20
0 indicates the method of the present invention described later, and 300 indicates the inverse channel effect of the conventional BOX method.
これに対してBOX法の一例を第4図に示す。基板1上に
酸化膜2とPolySi3を形成し、分離領域となるところをP
olySi3と酸化膜2をマスクにして基板1をドライエッチ
ングする。次にCVDSiO26を堆積し、レジスト7を回転塗
布する。その後レジスト7とCVDSiO26のエッチング速度
が等しくなるエッチング条件でドライエッチングを行な
い平坦化する。最後に素子領域のPolySi3とSiO22を選択
的に除去する。BOX法では、LOCOS法のようなSiO2の素子
領域への食い込みがないため、素子の微細化に適してい
る。しかし、BOX法にも欠点がある。On the other hand, an example of the BOX method is shown in FIG. Oxide film 2 and PolySi3 are formed on the substrate 1, and the P
The substrate 1 is dry-etched using olySi3 and the oxide film 2 as a mask. Next, CVD SiO 2 6 is deposited and a resist 7 is spin-coated. After that, dry etching is performed under the etching conditions such that the resist 7 and the CVD SiO 2 6 have the same etching rate to planarize. Finally, PolySi 3 and SiO 2 2 in the device area are selectively removed. The BOX process, because there is no biting of the SiO 2 of element regions, such as LOCOS method, is suitable for miniaturization of the element. However, the BOX method also has drawbacks.
それはコーナー部分(エッジ部)400で電界集中がおこ
ってコーナー部でのしきい値電圧が下がって、コーナー
部で過大電流が流れ、第5図のトランジスタ特性500に
示すhump電流が流れる。なお、600は正常特性である。
このため、LOCOS法とは逆の逆狭チャネル効果がおこ
る。Electric field concentration occurs at the corner portion (edge portion) 400, the threshold voltage at the corner portion decreases, an excessive current flows at the corner portion, and the hump current shown in the transistor characteristic 500 of FIG. 5 flows. In addition, 600 is a normal characteristic.
Therefore, an inverse narrow channel effect, which is the reverse of the LOCOS method, occurs.
そこで、第4図(a)の段階で、第6図に示すような、
ななめイオン注入と熱処理を行ない、コーナー部のしき
い値電圧を上げて、hump電流を抑制する方法がとられて
いる。50は注入領域、51は拡散領域である。しかし、こ
の方法では、もっともhump電流の流れやすいコーナー部
へは、PolySi3およびSiO22が表面にあるため十分な注入
ができない。また、側面から注入しているため、反射の
影響で側面からの注入効率自体も悪い。したがってコー
ナー部で十分に高いしきい値電圧を得るために、注入濃
度を高くする必要がでてくる。すると注入イオンのチャ
ネル部へのしみ出しのため、特性に影響を与えてしま
う。そのため注入量のコントロールが難しい。Therefore, at the stage of FIG. 4 (a), as shown in FIG.
A method of suppressing the hump current by increasing the threshold voltage at the corner by performing tanning ion implantation and heat treatment is adopted. Reference numeral 50 is an implantation region, and 51 is a diffusion region. However, in this method, most to easily flow corner of hump currents, PolySi3 and SiO 2 2 can not sufficiently injected for the surface. Further, since the injection is performed from the side surface, the injection efficiency itself from the side surface is poor due to the influence of reflection. Therefore, it is necessary to increase the implantation concentration in order to obtain a sufficiently high threshold voltage at the corners. Then, the implanted ions are exuded to the channel portion, which affects the characteristics. Therefore, it is difficult to control the injection amount.
そこで第7図に示す傾斜BOXが提案された。このような
コーナー部に傾斜をつけることによってコーナー部での
電界注入を少なくしている。これにより、コーナー部で
のしきい値を下げるためのイオン注入量を減らすことが
できる。したがって注入イオンのチャネル部へのしみ出
しも減少できる。しかしこの場合、たとえば領域1A,1B
にトランジスタがそれぞれ形成されるが、となりのトラ
ンジスタ間の分離耐圧が減少してしまうという欠点があ
る。Therefore, the inclined box shown in Fig. 7 was proposed. By inclining such a corner portion, electric field injection at the corner portion is reduced. As a result, the amount of ion implantation for lowering the threshold value at the corner can be reduced. Therefore, the exudation of implanted ions into the channel portion can be reduced. However, in this case, for example, areas 1 A , 1 B
Although transistors are formed in each of the above, there is a drawback that the isolation breakdown voltage between adjacent transistors is reduced.
問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、BOX分離法にお
ける、フィールド領域の半導体をエッチングするマスク
として用いる素子領域上の多層膜のうち半導体に接する
層、もしくは、半導体に接する絶縁膜上の層をサイドエ
ッチングし、フィールド領域に埋め込む絶縁膜を、サイ
ドエッチングされた部分にも形成することにより、素子
領域部のコーナー部にゲート酸化膜より厚い絶縁膜を形
成し、コーナー部電界集中を抑制し、コーナー部のhump
電流を抑制するものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, in the BOX separation method, a layer in contact with a semiconductor in a multilayer film on an element region used as a mask for etching a semiconductor in a field region, or By side-etching the layer on the insulating film in contact with the semiconductor and forming the insulating film to be embedded in the field region also on the side-etched part, an insulating film thicker than the gate oxide film is formed at the corner of the element region. It suppresses the electric field concentration at the corner, and hump at the corner.
It suppresses the electric current.
作用 本発明は上記した方法により、素子領域の半導体コーナ
ー部上にゲート酸化膜より厚い絶縁膜を形成できる。し
かも、厚い絶縁膜を形成する部分は、サイドエッチング
を行なった部分である。このサイドエッチングは、多層
膜の選択エッチング時に行なえるので、任意のサイドエ
ッチングが可能である。したがってコーナー部の任意の
幅に厚い絶縁膜を形成できるわけである。Function The present invention can form an insulating film thicker than the gate oxide film on the semiconductor corner portion of the element region by the above method. Moreover, the portion where the thick insulating film is formed is the portion where the side etching is performed. Since this side etching can be performed at the time of selective etching of the multilayer film, any side etching can be performed. Therefore, a thick insulating film can be formed in an arbitrary width of the corner portion.
これにより、コーナー部での電界集中を軽減でき、コー
ナー部のしきい値電圧の低下を抑制できる。つまり、hu
mp電流を抑制できる。As a result, the electric field concentration at the corners can be reduced, and the decrease in the threshold voltage at the corners can be suppressed. That is, hu
The mp current can be suppressed.
実 施 例 第1図に本発明の一実施例を示す。Practical Example FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
(a)で、Si基板1上に20nmのSiO2(熱酸化膜)2,140n
mのPolySi3,500nmのPSG4を形成した後、フィールド領域
のPSG4をドライエッチングし、さらにPolySi3をエッチ
ングする。この時、PolySi3を50nmサイドエッチングす
る条件でエッチングする。下にSiO22があるため、PolyS
i3の選択エッチングができるため、任意のサイドエッチ
ングが可能である。In (a), 20 nm SiO 2 (thermal oxide film) of 2,140 n is formed on the Si substrate 1.
After forming mPolySi3, 500 nm PSG4, PSG4 in the field region is dry-etched, and then PolySi3 is further etched. At this time, PolySi3 is etched under the condition of 50 nm side etching. Since there is SiO 2 2 below, PolyS
Since i3 can be selectively etched, arbitrary side etching is possible.
(b)図で、PSG4をマスクとして異方性ドライエッチン
グにより、SiO22とSi基板1のフィールド領域となる部
分を500nmエッチングする。異方性ドライエッチングを
使用するので、PSG4とSiO22とSi基板1のエッジが一致
し、PolySi3のエッジのみが50nm後退している。In FIG. 5B, the SiO 2 2 and the portion to be the field region of the Si substrate 1 are etched by 500 nm by anisotropic dry etching using PSG4 as a mask. Since anisotropic dry etching is used, the edges of PSG 4, SiO 2 2 and Si substrate 1 are aligned, and only the edge of PolySi 3 is recessed by 50 nm.
(c)図でPSG4を除去した後、CVDSiO25を堆積する。こ
の工程でコーナー部に厚い絶縁膜15を形成できる。さら
に、レジスト6を塗布して表面を平坦化する。(C) After removing PSG 4 in the figure, CVD SiO 2 5 is deposited. In this step, the thick insulating film 15 can be formed at the corner. Further, a resist 6 is applied to flatten the surface.
(d)図で、CVDSiO25とレジストを等速でエッチングす
るドライブエッチング条件で、PolySi3の表面が出るま
でエッチングし、フィールド領域に分離用のSiO2を形成
する。In FIG. 3D, under the drive etching conditions in which the CVD SiO 2 5 and the resist are etched at a constant rate, etching is performed until the surface of PolySi 3 is exposed to form SiO 2 for separation in the field region.
(e)図で、素子領域上のPolySi3とSiO22を除去する。
これによりSiO25で分離された素子分離構造が形成され
る。(E) in FIG, removing PolySi3 and SiO 2 2 on the element region.
As a result, an element isolation structure separated by SiO 2 5 is formed.
この後、通常の方法で、基板1の一部の素子形成領域10
にゲート酸化膜,ゲート電極,ソース,ドレイン等を形
成してトランジスタ(図示せず)を作製する。After that, a part of the device forming region 10 of the substrate 1 is formed by a usual method.
A gate oxide film, a gate electrode, a source, a drain, etc. are formed on the substrate to form a transistor (not shown).
この方法により、素子領域部のコーナー部にゲート酸化
膜より厚い絶縁膜を形成できる。しかも、この厚い絶縁
膜の幅は、サイドエッチング量に対応しており、このサ
イドエッチングは、多層膜の選択エッチング時に行なえ
るので、任意のサイドエッチングが可能である。したが
って、コーナー部の任意の幅に厚い絶縁膜を形成できる
わけである。本発明の断面形状はLOCOS分離に似ている
が、LOCOS分離ではSiO2の食い込みが制御できない点
で、本発明と大きく異なる。By this method, an insulating film thicker than the gate oxide film can be formed at the corner of the element region. In addition, the width of this thick insulating film corresponds to the side etching amount, and since this side etching can be performed during the selective etching of the multilayer film, any side etching can be performed. Therefore, a thick insulating film can be formed in an arbitrary width of the corner portion. Sectional shape of the present invention is similar to the LOCOS isolation, in that uncontrolled bite of SiO 2 in the LOCOS isolation, significantly different from the present invention.
これにより、コーナー部での電界集中を軽減でき、コー
ナー部のしきい値電圧の低下を抑制できる。つまり、hu
mp電流を抑制できる。As a result, the electric field concentration at the corners can be reduced, and the decrease in the threshold voltage at the corners can be suppressed. That is, hu
The mp current can be suppressed.
発明の効果 素子領域部のコーナー部にゲート酸化膜より厚い絶縁膜
を形成するため、コーナー部での電界集中を抑制するこ
とができる。したがって、コーナー部のしきい値電圧の
低下を抑制でき、hump電流を抑制できる。EFFECTS OF THE INVENTION Since the insulating film that is thicker than the gate oxide film is formed at the corner of the element region, it is possible to suppress electric field concentration at the corner. Therefore, it is possible to suppress the decrease in the threshold voltage of the corner portion and suppress the hump current.
また、コーナー部の厚い絶縁膜領域は、サイドエッチン
グ量できまる。このサイドエッチングは、多層膜の選択
エッチング時に行なえるので、任意のサイドエッチング
が可能である。したがってコーナー部の任意の幅に厚い
絶縁膜を形成できる。このように本発明は、微細な性能
低下のない半導体素子を高密度に形成することがで可能
であり、大規模なLSIの製造に大きく寄与するものであ
る。Further, the thick insulating film region at the corner portion can be controlled by the side etching amount. Since this side etching can be performed at the time of selective etching of the multilayer film, any side etching can be performed. Therefore, a thick insulating film can be formed in an arbitrary width of the corner portion. As described above, the present invention is capable of forming a semiconductor element with a fine performance without deterioration of the density at a high density, and greatly contributes to the manufacture of a large-scale LSI.
第1図は本発明の一実施例のプロセス断面図、第2図は
LOCOS法のプロセス断面図、第3図は各分離法のチャネ
ル幅効果を示す図、第4図は従来BOX法のプロセス断面
図、第5図は従来BOX法のトランジスタ特性図、第6図
はななめイオン注入の様子を示す断面図、第7図は傾斜
BOX法を示す断面図である。 1……Si基板、2……SiO2、3……PolySi、4……PS
G、5,15…CVDSiO2、6……レジスト、10……素子形成領
域。FIG. 1 is a process sectional view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is
Process sectional view of LOCOS method, Fig. 3 shows channel width effect of each separation method, Fig. 4 is process sectional view of conventional BOX method, Fig. 5 is transistor characteristic diagram of conventional BOX method, and Fig. 6 is Sectional view showing the state of licking ion implantation, Figure 7 is inclined
It is sectional drawing which shows the BOX method. 1 …… Si substrate, 2 …… SiO 2 , 3 …… PolySi, 4 …… PS
G, 5, 15 ... CVD SiO 2 , 6 ... Resist, 10 ... Element formation region.
Claims (1)
形成し、前記多層膜をマスクとして前記半導体基板のフ
ィールド領域をエッチングする工程と、前記素子形成領
域上に残された前記多層膜のうち前記半導体基板に接す
る層もしくは前記半導体基板に接する第1の絶縁膜上の
層をサイドエッチングする工程と、前記サイドエッチン
グされた部分と、フィールド領域に第2の絶縁膜を形成
する工程と、前記素子形成領域内の前記前記半導体基板
をエッチングすることなく前記サイドエッチングされた
層の表面が露出するまで前記第2の絶縁膜をエッチング
し、前記素子形成領域内の前記半導体基板の角部の上面
に前記第2の絶縁膜を残す工程と、前記素子形成領域上
に半導体素子を形成する工程とを有する半導体装置の製
造方法。1. A step of forming a multilayer film on an element formation region on a semiconductor substrate and etching a field region of the semiconductor substrate using the multilayer film as a mask, and the multilayer film left on the element formation region. A step of side-etching a layer in contact with the semiconductor substrate or a layer on the first insulating film in contact with the semiconductor substrate, and a step of forming a second insulating film in the side-etched portion and the field region. Etching the second insulating film until the surface of the side-etched layer is exposed without etching the semiconductor substrate in the element forming region, and a corner of the semiconductor substrate in the element forming region A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: the step of leaving the second insulating film on the upper surface of the substrate; and the step of forming a semiconductor element on the element forming region.
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