專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，特別涉及具有高隔離耐壓的半導(dǎo)體隔離結(jié)構(gòu)。
例如，在具有普通CMOS結(jié)構(gòu)的常規(guī)半導(dǎo)體器件中，如圖13(a)和13(b)所示，當(dāng)用填充有掩埋的氧化膜(SiO2)3的溝槽在n阱層1與p阱層2之間進(jìn)行隔離時(shí)，如圖13(a)所示，作為雜質(zhì)，將磷(P)用于n阱層1中，將硼(B)用于p阱層2中，它們是離子注入的。此時(shí)，設(shè)定離子注入條件，使磷離子和硼離子的分布峰值都位于溝槽底部，并設(shè)定得使兩個(gè)雜質(zhì)分布的結(jié)可位于溝槽隔離結(jié)構(gòu)中心。P+擴(kuò)散層4構(gòu)成形成于n阱層上的p溝道晶體管的源和漏。n+擴(kuò)散層5構(gòu)成形成于p阱層上的n溝道晶體管的源和漏。
另一個(gè)相關(guān)技術(shù)公開于日本未審查專利A-4-297062中。該相關(guān)技術(shù)的目的是制造具有高絕緣和低放大率的半導(dǎo)體器件的方法。其中該半導(dǎo)體器件是PNP型晶體管。
順便指出，如圖13(b)所示，因由離子注入阱層、源和漏中所引起的點(diǎn)缺陷，所以在隨后的熱處理工藝中硼和磷增強(qiáng)擴(kuò)散。增強(qiáng)擴(kuò)散的硼和磷朝向硅襯底和作為點(diǎn)缺陷的匯集區(qū)(sink)的SiO2界面之間的邊界堆積。然而，硼的性能與磷的性能不同。這樣，盡管堆積的硼保持活性狀態(tài)，但磷變得不活潑。因此，在n阱層1與p阱層2接觸的溝槽底部中，硼的濃度超過磷的濃度，因而底部變?yōu)閜型區(qū)。所以，因p阱層2延伸到溝槽的底部，因而在p阱層2與p+擴(kuò)散層4之間的有效距離變小。這樣，在p阱層2與p+擴(kuò)散層4之間的擊穿(punch-through)耐壓變得低于n阱層1與n+擴(kuò)散層之間的耐壓。結(jié)果，出現(xiàn)了隨著隔離耐壓降低各種器件特性變劣的問題。
本發(fā)明致力于解決上述問題并提供一種具有高隔離耐壓的半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件在用溝槽隔離n阱層與p阱層的隔離結(jié)構(gòu)中可防止p阱層與p+擴(kuò)散層之間的擊穿耐壓降低。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明第一形式的半導(dǎo)體器件的特征在于，構(gòu)成p阱層的硼沿襯底深度方向的濃度分布峰值位于溝槽的側(cè)壁部分。
在該半導(dǎo)體器件中，由于硼沿襯底深度方向的濃度分布峰值位于溝槽的側(cè)壁部分，因而用溝槽的側(cè)壁而不是溝槽的底部作為中心產(chǎn)生硼的堆積。因此，由于將溝槽底部變?yōu)閜型區(qū)是比較困難的，因而可以防止p阱層與p+擴(kuò)散層之間的擊穿耐壓降低。
按照本發(fā)明第二形式的半導(dǎo)體器件的特征在于，構(gòu)成n阱層的n型雜質(zhì)沿襯底深度方向的濃度分布峰值位于比構(gòu)成p阱層的硼沿襯底深度方向的濃度分布峰值淺的位置處。
在該半導(dǎo)體器件中，由于n型雜質(zhì)例如砷(As)的濃度分布峰值位于比硼的濃度分布峰值淺的位置。因此，即使硼堆積在溝槽的底部，并因此使溝槽的底部變?yōu)閜型區(qū)，但也可以防止在溝槽底部與p+擴(kuò)散層之間的穿通。這是由于在溝槽底部與p+擴(kuò)散層之間存在n型雜質(zhì)的高濃度的部分(n+層)。
按照本發(fā)明第三形式的半導(dǎo)體器件的特征在于，n型雜質(zhì)的濃度分布和硼的濃度分布的交點(diǎn)(junction)位于距硼的濃度分布比距溝槽中心更近的位置。
在該半導(dǎo)體器件中，由于硼的濃度分布峰值遠(yuǎn)離溝槽的底部，因而硼堆積到溝槽底部的量減少。此外，由于在溝槽底部中n型雜質(zhì)的濃度變高，因此可補(bǔ)償由堆積引起的鈍化的影響。結(jié)果，由于溝槽的底部沒有變?yōu)閜型區(qū)，因而可以防止p阱層與p+擴(kuò)散層之間的擊穿耐壓降低。
按照本發(fā)明第四形式的半導(dǎo)體器件的特征在于，構(gòu)成n阱層的n型雜質(zhì)濃度高于構(gòu)成p阱層的硼的濃度。
在該半導(dǎo)體器件中，由于n型雜質(zhì)的濃度變高，因此可補(bǔ)償由堆積引起的鈍化的影響。此外，即使溝槽的底部變?yōu)閜型區(qū)，n型雜質(zhì)也可用作擊穿阻擋層。結(jié)果，可以抑制溝槽底部與p+擴(kuò)散層之間的穿通。
按照本發(fā)明第五形式的半導(dǎo)體器件的特征在于，按這樣的楔形形成溝槽，即為在接近硅襯底表面的一側(cè)較寬和接近底部的一側(cè)較窄的楔形，和至少構(gòu)成p阱層的硼沿襯底深度方向的濃度分布峰值位于楔形溝槽的側(cè)壁部分。
在該半導(dǎo)體器件中，由于溝槽的底部面積小，因而硼的堆積朝向溝槽側(cè)壁而不是溝槽底部產(chǎn)生。因此，可以使硼再分布的影響封閉在從溝槽結(jié)構(gòu)中心到p阱層部分的區(qū)域內(nèi)。
結(jié)果，可以抑制p阱層與p+擴(kuò)散層之間的穿通。
按照本發(fā)明第六形式的半導(dǎo)體器件的特征在于，As用作構(gòu)成n阱層的n型雜質(zhì)。
在該半導(dǎo)體器件中，由于增強(qiáng)擴(kuò)散的As的程度小于n型雜質(zhì)中的磷程度。因此，由于在硅襯底與氧化硅膜之間的邊界內(nèi)可As的堆積速率小，因而減小鈍化的影響。結(jié)果，由于將溝槽底部變?yōu)閜型區(qū)是比較困難的，因而可以防止p阱層與p+擴(kuò)散層之間的擊穿耐壓降低。
此外，通過本發(fā)明半導(dǎo)體器件中的以上特征結(jié)構(gòu)基本上可獲得以上效果，只要在熱處理前且在p型雜質(zhì)和n型雜質(zhì)的離子注入之后形成這些特征結(jié)構(gòu)。并且，這些結(jié)構(gòu)被維持在經(jīng)過熱處理的半導(dǎo)體器件的整個(gè)狀態(tài)中。
圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例半導(dǎo)體器件的隔離結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2是表示本發(fā)明第二實(shí)施例半導(dǎo)體器件的隔離結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖3是表示本發(fā)明第三實(shí)施例半導(dǎo)體器件的隔離結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖4是表示本發(fā)明第四實(shí)施例半導(dǎo)體器件的隔離結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖5是表示本發(fā)明第五實(shí)施例半導(dǎo)體器件的隔離結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖6是表示本發(fā)明第六實(shí)施例半導(dǎo)體器件的隔離結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖7(a)-7(d)是表示第一實(shí)施例的按工藝步驟順序的半導(dǎo)體器件制備方法的剖面圖；圖8(a)-8(d)是表示第二實(shí)施例的按工藝步驟順序的半導(dǎo)體器件制備方法的剖面圖；圖9(a)-9(d)是表示第三實(shí)施例的按工藝步驟順序的半導(dǎo)體器件制備方法的剖面圖；圖10(a)-10(d)是表示第四實(shí)施例的按工藝步驟順序的半導(dǎo)體器件制備方法的剖面圖；圖11(a)-11(f)是表示第五實(shí)施例的按工藝步驟順序的半導(dǎo)體器件制備方法的剖面圖；圖12(a)-12(d)是表示第六實(shí)施例的按工藝步驟順序的半導(dǎo)體器件制備方法的剖面圖；圖13是表示常規(guī)半導(dǎo)體器件的隔離結(jié)構(gòu)的剖面圖。
下面參照


本發(fā)明的實(shí)施例。(第一實(shí)施例)圖1是表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件隔離結(jié)構(gòu)的剖面圖。在該實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，如圖1所示，在n阱層7與p阱層8之間形成溝槽9，溝槽9形成于硅襯底6上并用SiO210填充溝槽9。因此，該半導(dǎo)體器件具有由溝槽9隔離n阱層7與p阱層8的這種隔離結(jié)構(gòu)。此外，P+擴(kuò)散層11構(gòu)成形成于n阱層7上的p溝道晶體管的源和漏。n+擴(kuò)散層12構(gòu)成形成于p阱層8上的n溝道晶體管的源和漏。
磷(P)用作構(gòu)成n阱層7的n型雜質(zhì)，硼(B)用作構(gòu)成p阱層8的p型雜質(zhì)。此外，硼沿襯底深度方向的濃度分布峰值位于溝槽9側(cè)壁部分。磷沿襯底深度方向的濃度分布的峰值位置是隨意的。
下面參照?qǐng)D7(a)-7(d)說明具有以上結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法。
首先，如圖7(a)所示，用眾所周知的方法在硅襯底6上形成溝槽9，然后用SiO210填充溝槽9，形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
下面，如圖7(b)所示，用抗蝕劑13等掩模p阱層8的部分，將磷離子注入n阱層7的部分。在離子注入之后，去除抗蝕劑13。
此后，如圖7(c)所示，用抗蝕劑13等掩模n阱層7的部分，將硼離子注入p阱層8的部分。此時(shí)，由于預(yù)先已知離子注入能量和注入范圍之間的關(guān)系，因而控制離子注入能量，以使硼的注入范圍位于高于溝槽9底部上部的側(cè)壁部分。在離子注入之后，去除抗蝕劑13。
接著，如圖7(d)所示，用眾所周知的方法形成分別成為p溝道晶體管和n溝道晶體管的源和漏的p+擴(kuò)散層11和n+擴(kuò)散層12。
此外，可顛倒圖7(b)和7(c)所示的離子注入順序。(第二實(shí)施例)圖2是表示本實(shí)施例半導(dǎo)體器件的隔離結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如圖2所示，本實(shí)施例半導(dǎo)體器件中的溝槽隔離結(jié)構(gòu)本身與第一實(shí)施例的溝槽隔離結(jié)構(gòu)類似。
此外，本實(shí)施例的特征在于，磷用作構(gòu)成n阱層7的n型雜質(zhì)，硼用作構(gòu)成p阱層8的p型雜質(zhì)。并且，磷沿襯底深度方向的濃度分布的峰值位置淺于硼沿襯底深度方向的濃度分布峰值位置。
下面參照?qǐng)D8(a)-8(d)說明具有以上結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法。
首先，如圖8(a)所示，用眾所周知的方法在硅襯底6上形成溝槽9，然后用SiO210填充溝槽9，形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
下面，如圖8(b)所示，用抗蝕劑13等掩模n阱層7的部分，將硼離子注入p阱層8的部分。在離子注入之后，去除抗蝕劑13。
此后，如圖8(c)所示，用抗蝕劑13等掩模p阱層8的部分，將磷離子注入n阱層7的部分。在硼和磷離子注入時(shí)，控制離子注入能量，以使磷的注入范圍變得短于硼的注入范圍。
此后，如圖8(d)所示，用眾所周知的方法形成分別成為p溝道晶體管和n溝道晶體管的源和漏的p+擴(kuò)散層11和n+擴(kuò)散層12。
此外，可顛倒圖8(b)和8(c)所示的離子注入順序。(第三實(shí)施例)
圖3是表示本實(shí)施例半導(dǎo)體器件的隔離結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如圖3所示，本實(shí)施例半導(dǎo)體器件中的溝槽隔離結(jié)構(gòu)本身與以上各實(shí)施例的溝槽隔離結(jié)構(gòu)類似。
此外，本實(shí)施例的特征在于，磷用作構(gòu)成n阱層7的n型雜質(zhì)，硼用作構(gòu)成p阱層8的p型雜質(zhì)。并且，磷的濃度分布與硼的濃度分布的交點(diǎn)(junction)伸向硼的濃度分布而不是在溝槽9的中心。
下面參照?qǐng)D9(a)-9(d)說明具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法。
首先，如圖9(a)所示，用眾所周知的方法在硅襯底6上形成溝槽9，然后用SiO210填充溝槽9，形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
接著，如圖9(b)所示，用抗蝕劑13等掩模n阱層7的部分，然后用朝向n阱層7傾斜的離子束將硼離子注入p阱層8的部分。在離子注入之后，去除抗蝕劑13。
此后，如圖9(c)所示，用抗蝕劑13等掩模p阱層8的部分，然后用朝向n阱層7傾斜的離子束將磷離子注入n阱層7的部分。
此后，如圖9(d)所示，形成分別成為p溝道晶體管和n溝道晶體管的源和漏的p+擴(kuò)散層11和n+擴(kuò)散層12。
此外，可顛倒圖9(b)和9(c)所示的磷和硼的離子注入順序。(第四實(shí)施例)圖4是表示本實(shí)施例半導(dǎo)體器件的隔離結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如圖4所示，本實(shí)施例半導(dǎo)體器件中的溝槽隔離結(jié)構(gòu)本身與以上各實(shí)施例的溝槽隔離結(jié)構(gòu)類似。
此外，本實(shí)施例的特征在于，磷用作構(gòu)成n阱層7的n型雜質(zhì)，硼用作構(gòu)成p阱層8的p型雜質(zhì)。并且，磷的濃度高于硼的濃度。
下面參照?qǐng)D10(a)-10(d)說明具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法。
首先，如圖10(a)所示，用眾所周知的方法在硅襯底6上形成溝槽9，然后用SiO210填充溝槽9，形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
接著，如圖10(b)所示，用抗蝕劑13等掩模n阱層7的部分，將硼離子注入p阱層8的部分。在離子注入之后，去除抗蝕劑13。
然后，如圖10(c)所示，用抗蝕劑13等掩模p阱層8的部分，將磷離子注入n阱層7的部分。在進(jìn)行硼和磷的離子注入之時(shí)，控制兩種類型離子的離子注入劑量，以使磷的劑量多于硼的劑量。
此后，如圖10(d)所示，形成分別成為p溝道晶體管和n溝道晶體管的源和漏的p+擴(kuò)散層11和n+擴(kuò)散層12 。
此外，可顛倒圖10(b)和10(c)所示的磷和硼的離子注入順序。(第五實(shí)施例)圖5是表示本實(shí)施例半導(dǎo)體器件的隔離結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如圖5所示，在本實(shí)施例半導(dǎo)體器件中按這樣的楔形形狀形成溝槽14，即構(gòu)成為在接近硅襯底6表面的一側(cè)較寬和接近底部的一側(cè)較窄的楔形溝槽14。硼的濃度分布峰值和磷的濃度分布峰值都位于楔形溝槽14的側(cè)壁部分。
下面參照?qǐng)D11(a)-11(f)說明具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法。
首先，如圖11(a)所示，在硅襯底6上形成具有例如寬10nm的SiO2條15。
接著，如圖11(b)所示，用UHV-CVD在硅襯底6上選擇性生長硅外延層16。此時(shí)，與SiO2條15的部分成某一角度地生長硅外延層16。
然后，如圖11(c)所示，通過用CVD在整個(gè)表面上淀積SiO2膜10，用SiO2膜10填充由硅外延層16的面形成的溝槽。
接著，如圖11(d)所示，用CMP去除硅外延層16上的SiO2膜10，使表面平坦化。
按這種方式形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)之后，如圖11(e)所示，將硼離子注入p阱層8的部分和將磷離子注入n阱層7的部分，形成p阱層8和n阱層7。該離子注入的順序是隨意的。
此后，如圖11(f)所示，形成分別成為p溝道晶體管和n溝道晶體管的源和漏的p+擴(kuò)散層11和n+擴(kuò)散層12。(第六實(shí)施例)圖6是表示本實(shí)施例半導(dǎo)體器件的隔離結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如圖6所示，本實(shí)施例半導(dǎo)體器件中的溝槽隔離結(jié)構(gòu)本身與第一至第四實(shí)施例的溝槽隔離結(jié)構(gòu)類似。
此外，本實(shí)施例的特征在于，硼用作構(gòu)成p阱層8的p型雜質(zhì)，特別是，將As用作構(gòu)成n阱層18的n型雜質(zhì)。
下面參照?qǐng)D12(a)-12(d)說明具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法。
首先，如圖12(a)所示，用眾所周知的方法在硅襯底6上形成溝槽9，然后用SiO210填充溝槽9，形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
接著，如圖12(b)所示，用抗蝕劑13等掩模p阱層8的部分，將As離子注入n阱層18的部分。在離子注入之后，去除抗蝕劑13。
此后，如圖12(c)所示，用抗蝕劑13等掩模n阱層18的部分，然后將硼離子注入p阱層8的部分。
此后，如圖12(d)所示，形成分別成為p溝道晶體管和n溝道晶體管的源和漏的p+擴(kuò)散層11和n+擴(kuò)散層12。
此外，可顛倒圖12(b)和12(c)所示的硼和As的離子注入順序。
此外，本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域并不限于以上實(shí)施例，顯然，根據(jù)本發(fā)明可在更寬范圍內(nèi)形成不同的工作模式，而不會(huì)脫離本發(fā)明的精神和范圍。例如，可以采用通過組合第一至第六實(shí)施例的所有技術(shù)特征獲得的結(jié)構(gòu)。作為實(shí)例，可以采用這種結(jié)構(gòu)，即組合第三實(shí)施例與第六實(shí)施例，用As作為n型雜質(zhì)和用硼作為p型雜質(zhì)，使As濃度分布與硼濃度分布的結(jié)突向硼濃度分布來代替處于溝槽中心。在那種情況下，可以更可靠地利用As的作用和結(jié)位置的作用抑制p+擴(kuò)散層與p阱層之間的擊穿。
如以上所詳細(xì)說明的那樣，按照本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，因?yàn)殡y于將溝槽的底部變?yōu)閜型區(qū)，或即使通過堆積在溝槽底部產(chǎn)生的硼使溝槽的底部變?yōu)閜型區(qū)，仍可形成由n型雜質(zhì)構(gòu)成的擊穿阻擋層。因此，可以抑制p+擴(kuò)散層與p阱層之間的擊穿。結(jié)果，可以提供具有高隔離耐壓的半導(dǎo)體器件。
可以以其它特殊的形式實(shí)施本發(fā)明而不會(huì)脫離其精神或基本特征。因此，無論從哪一方面來看，都將該各實(shí)施例看作示例性的，并不構(gòu)成限制，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是前述部分表示，并且在權(quán)利要求的等效意義和范圍內(nèi)提出的所有改變都應(yīng)包括在其內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，具有這樣的隔離結(jié)構(gòu)，填充有氧化硅膜的溝槽隔離形成于硅襯底上的n阱層與p阱層，其特征在于，構(gòu)成p阱層的硼沿襯底深度方向的濃度分布峰值位于溝槽的側(cè)壁部分。
2.一種半導(dǎo)體器件，具有這樣的隔離結(jié)構(gòu)，填充有氧化硅膜的溝槽隔離形成于硅襯底上的n阱層與p阱層，其特征在于，構(gòu)成n阱層的n型雜質(zhì)沿襯底深度方向的濃度分布峰值位于比構(gòu)成p阱層的硼沿襯底深度方向的濃度分布峰值淺的位置處。
3.一種半導(dǎo)體器件，具有這樣的隔離結(jié)構(gòu)，填充有氧化硅膜的溝槽隔離形成于硅襯底上的n阱層與p阱層，其特征在于，n型雜質(zhì)的濃度分布和硼的濃度分布的交點(diǎn)位于距硼的濃度分布比距溝槽中心更近的位置。
4.一種半導(dǎo)體器件，具有這樣的隔離結(jié)構(gòu)，填充有氧化硅膜的溝槽隔離形成于硅襯底上的n阱層與p阱層，其特征在于，構(gòu)成n阱層的n型雜質(zhì)濃度高于構(gòu)成p阱層的硼的濃度分布。
5.一種半導(dǎo)體器件，具有這樣的隔離結(jié)構(gòu)，填充有氧化硅膜的溝槽隔離形成于硅襯底上的n阱層與p阱層，其特征在于，按這樣的楔形形成溝槽，即為在接近硅襯底表面的一側(cè)較寬和接近底部的一側(cè)較窄的楔形，和至少構(gòu)成p阱層的硼沿襯底深度方向的濃度分布峰值位于楔形溝槽的側(cè)壁。
6.一種半導(dǎo)體器件，具有這樣的隔離結(jié)構(gòu)，填充有氧化硅膜的溝槽隔離形成于硅襯底上的n阱層與p阱層，其特征在于，As用作構(gòu)成n阱層的n型雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具有這樣的隔離結(jié)構(gòu),在形成于硅襯底上的n阱層與p阱層之間形成溝槽,并用二氧化硅填充溝槽。磷用作構(gòu)成n阱層的n型雜質(zhì),硼用作構(gòu)成p阱層的p型雜質(zhì),并且硼的濃度分布峰值位于溝槽側(cè)壁部分。
文檔編號(hào)H01L21/76GK1230024SQ9910313
公開日1999年9月29日 申請(qǐng)日期1999年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月25日
發(fā)明者熊代成孝 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社