JP2833581B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に半導体装置における素子分離領域の製造
方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing an element isolation region in a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】一導電型のシリコン基板に形成された逆
導電型チャネルのMOSトランジスタを含んでなる半導
体装置の素子分離領域は、通常、選択酸化(LOCO
S)によりシリコン基板表面に形成されたフィールド酸
化膜と、フィールド酸化膜の底面に接触してシリコン基
板に設けられた一導電型チャネル・ストッパ層とから構
成されている。逆導電型チャネルのMOSトランジスタ
を含んでなる半導体装置の場合、半導体素子の微細化に
伴なう素子分離領域に関わる第1の問題点は、狭チャネ
ル(narrow−channel)効果の顕在化があ
る。これは、一導電型チャネル・ストッパ層がフィール
ド酸化膜の底面全面に接触しているとき、逆導電型チャ
ネルのMOSトランジスタの(逆導電型ソース・ドレイ
ン領域に挟まれたゲート電極直下のシリコン基板表面か
らなる)チャネル領域のフィールド酸化膜(のバーズ・
ビーク(birds’−beak))近傍における実効
的な一導電型不純物濃度が上昇し、このMOSトランジ
スタのしきい値電圧の絶対値が実効的に高くなるためで
ある。半導体素子の微細化に伴なう素子分離領域に関わ
る第2の問題点は、幅の狭い部分に形成されたフィール
ド酸化膜(のバーズ・ビーク近傍)に残留するストレス
による接合リークの増大である。2. Description of the Related Art An element isolation region of a semiconductor device including a MOS transistor of a reverse conductivity type formed on a silicon substrate of one conductivity type is usually formed by selective oxidation (LOCO).
A field oxide film formed on the surface of the silicon substrate by S) and a channel stopper layer of one conductivity type provided on the silicon substrate in contact with the bottom surface of the field oxide film. In the case of a semiconductor device including a MOS transistor of a reverse conductivity type channel, a first problem relating to an element isolation region accompanying miniaturization of a semiconductor element is the manifestation of a narrow-channel effect. . This is because when the one-conductivity-type channel stopper layer is in contact with the entire bottom surface of the field oxide film, the MOS transistor of the opposite-conductivity-type channel (the silicon substrate immediately below the gate electrode sandwiched between the opposite-conductivity-type source / drain regions) Field oxide film in the channel region (consisting of the surface)
This is because the effective one-conductivity-type impurity concentration in the vicinity of a beak (birds'-peak) increases, and the absolute value of the threshold voltage of this MOS transistor effectively increases. A second problem related to an element isolation region accompanying miniaturization of a semiconductor element is an increase in junction leakage due to stress remaining in (near a bird's beak) a field oxide film formed in a narrow portion. .
【0003】このような狭チャネル効果を低減する方法
としては、フィールド酸化膜を形成した後、一導電型不
純物のイオン注入を行ない、逆導電型チャネルのMOS
トランジスタのチャネル領域とは隔たりを有し,フィー
ルド酸化膜の底面に一導電型チャネル・ストッパ層をシ
リコン基板に形成する方法がある。例えば、特開平3−
177045号公報記載の「特許請求の範囲の第2の発
明」は、この狭チャネル効果に関する問題とさらに上記
ストレスの残留に関する問題とを同時に解決することを
目的にしている。上記公開公報記載の「特許請求の範囲
の第2の発明」の半導体装置の製造方法は、次のとおり
になっている。まず、半導体基板上に第1の窒化シリコ
ン膜を形成し、この第1の窒化シリコン膜上にこれより
剛性の小さい物質からなる層を形成し、さらにこの層の
上に第2の窒化シリコン膜を形成する。次に、これら第
2の窒化シリコン膜,上記層および第1の窒化シリコン
膜からなる積層膜をマスクにした熱酸化により半導体基
板表面にフィールド酸化膜を形成し、さらにこの積層膜
をマスクにしたイオン注入によりチャネル・ストッパ層
を形成している。As a method for reducing such a narrow channel effect, after forming a field oxide film, ions of one conductivity type are implanted, and a MOS of a reverse conductivity type is formed.
There is a method of forming a one-conductivity type channel stopper layer on a silicon substrate at a distance from a channel region of a transistor and on a bottom surface of a field oxide film. For example, JP-A-3-
The "second invention of claims" described in Japanese Patent No. 177045 aims to simultaneously solve the problem relating to the narrow channel effect and the problem relating to the residual stress. The method of manufacturing a semiconductor device according to the "second invention of the claims" described in the above publication is as follows. First, a first silicon nitride film is formed on a semiconductor substrate, a layer made of a material having a lower rigidity is formed on the first silicon nitride film, and a second silicon nitride film is formed on this layer. To form Next, a field oxide film was formed on the surface of the semiconductor substrate by thermal oxidation using the laminated film composed of the second silicon nitride film, the above-mentioned layer and the first silicon nitride film as a mask, and this laminated film was used as a mask. A channel stopper layer is formed by ion implantation.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記特開平3−177
045号公報記載の「特許請求の範囲の第2の発明」の
半導体装置の製造方法によれば、チャネル・ストッパ層
はフィールド酸化膜のバーズ・ビーク近傍においても半
導体基板表面に接触しにくくなり、確かにバーズ・ビー
ク近傍での半導体基板表面の局所的な一導電型不純物濃
度の上昇が抑制される。しかしながら、上記特開平3−
177045号公報の「発明の詳細な説明」には半導体
装置に適用するための具体的な記載がない。SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-177 is disclosed.
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the invention described in Japanese Patent No. 045, the channel stopper layer hardly comes into contact with the surface of the semiconductor substrate even near the bird's beak of the field oxide film. Certainly, the local increase in the impurity concentration of one conductivity type on the surface of the semiconductor substrate near the bird's beak is suppressed. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei.
In the detailed description of the present invention, there is no specific description for application to a semiconductor device.
【0005】半導体装置の製造工程の断面模式図である
図6を参照すると、上記特開平3−177045号公報
の「第1の実施例の発明」(以下、第1の従来の技術と
記す)の概要は、次のとおりになる。Referring to FIG. 6, which is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process of a semiconductor device, the invention of the first embodiment disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-177045 (hereinafter referred to as a first prior art). The outline is as follows.
【0006】まず、例えばP型シリコン基板401の表
面を覆う第1の酸化シリコン膜411が形成され、この
第1の酸化シリコン膜411の表面を覆う多結晶シリコ
ン膜412が形成される。続いて、この多結晶シリコン
膜412の表面を覆う第1の窒化シリコン膜421が形
成され、この第1の窒化シリコン膜421の表面を覆う
第2の酸化シリコン膜431が形成される。さらに、こ
の第2の酸化シリコン膜431の表面を覆う第2の窒化
シリコン膜441が形成される〔図6(a)〕。First, for example, a first silicon oxide film 411 covering the surface of a P-type silicon substrate 401 is formed, and a polycrystalline silicon film 412 covering the surface of the first silicon oxide film 411 is formed. Subsequently, a first silicon nitride film 421 covering the surface of the polycrystalline silicon film 412 is formed, and a second silicon oxide film 431 covering the surface of the first silicon nitride film 421 is formed. Further, a second silicon nitride film 441 is formed to cover the surface of the second silicon oxide film 431 (FIG. 6A).
【0007】次に、フォト・レジスト膜パターン(図示
せず)をマスクにして、第2の窒化シリコン膜441,
第2の酸化シリコン膜431および第1の窒化シリコン
膜421に対する異方性エッチングが順次行なわれ、多
結晶シリコン膜412に達する開口部461a,461
b等が形成される。ここで(なお、上記公開公報には明
記されてはいないが)、開口部461bの開口幅は開口
部461aの開口幅より広いものとする〔図6
(b)〕。Next, using a photoresist pattern (not shown) as a mask, a second silicon nitride film 441,
Anisotropic etching is sequentially performed on second silicon oxide film 431 and first silicon nitride film 421 to form openings 461 a and 461 reaching polycrystalline silicon film 412.
b and the like are formed. Here, the opening width of the opening 461b is wider than the opening width of the opening 461a (although it is not specified in the above publication) (FIG. 6).
(B)].
【0008】次に、上記フォト・レジスト膜パターンが
除去される。第2の窒化シリコン膜441,第2の酸化
シリコン膜431および第1の窒化シリコン膜421か
らなる積層膜をマスクにした選択酸化により、フィール
ド酸化膜が形成され、多結晶シリコン膜412aが残置
される。ここで(なお、上記公開公報には明記されては
いないが)、開口部461a直下の部分でのフィールド
酸化膜402aの膜厚は、開口部461b直下の部分で
のフィールド酸化膜402bの膜厚より薄くなっている
〔図6(c)〕。Next, the photo resist film pattern is removed. A field oxide film is formed by selective oxidation using a stacked film including the second silicon nitride film 441, the second silicon oxide film 431, and the first silicon nitride film 421 as a mask, and the polycrystalline silicon film 412a is left. You. Here (although not explicitly stated in the above publication), the thickness of the field oxide film 402a immediately below the opening 461a is equal to the thickness of the field oxide film 402b immediately below the opening 461b. It is thinner [FIG. 6 (c)].
【0009】続いて、上記積層膜をマスクにしてP型不
純物のイオン注入が行なわれ、フィールド酸化膜402
a,402bの下にはP型イオン注入層462a,46
2bが形成される〔図6(d)〕。Subsequently, ion implantation of a P-type impurity is performed by using the above-mentioned laminated film as a mask, and a field oxide film 402 is formed.
P-type ion implanted layers 462a and 462a
2b is formed [FIG. 6 (d)].
【0010】上記第1の従来の技術によれば、選択酸化
の際の耐酸化マスクとして必要な膜厚の窒化シリコン膜
を窒化シリコン膜421と窒化シリコン膜441とに分
割し,これら窒化シリコン膜421,441の間に窒化
シリコン膜より剛性の低い酸化シリコン膜431を挟む
ことにより、フィールド酸化膜402a,402bのバ
ーズ・ビーク近傍におけるストレスの残留を緩和してい
る。このフィールド酸化膜402a,402bおよびP
型イオン注入層462a,462bが実デバイスの素子
分離領域として機能するには、これらが形成された後、
支障なく半導体素子が形成されることが必要である。し
かしながら上記第1の従来の技術においては、耐酸化マ
スクとして用いた積層膜の除去が困難である。すなわ
ち、P型イオン注入層462a,462bを形成した後
に窒化シリコン膜441を選択的に除去することは可能
であるが、フィールド酸化膜402a,402bの膜厚
を減ずること(もしくは減少量を抑制すること)なしに
酸化シリコン膜431を除去することは困難である。According to the first prior art, a silicon nitride film having a thickness required as an oxidation-resistant mask at the time of selective oxidation is divided into a silicon nitride film 421 and a silicon nitride film 441. By interposing a silicon oxide film 431 having a lower rigidity than the silicon nitride film between 421 and 441, residual stress in the vicinity of the bird's beak of the field oxide films 402a and 402b is reduced. The field oxide films 402a, 402b and P
In order for the type ion implantation layers 462a and 462b to function as element isolation regions of an actual device, after they are formed,
It is necessary that a semiconductor element be formed without hindrance. However, in the first conventional technique, it is difficult to remove the laminated film used as the oxidation-resistant mask. That is, although it is possible to selectively remove the silicon nitride film 441 after forming the P-type ion-implanted layers 462a and 462b, the thickness of the field oxide films 402a and 402b is reduced (or the amount of reduction is suppressed). ), It is difficult to remove the silicon oxide film 431.
【0011】上記第1の従来の技術に対して、上記特開
平3−177045号公報の「第2の実施例の発明」は
で、上記第1の従来の技術と同様に積層膜に開口部を形
成した後、第3の窒化シリコン膜からなるスペーサを開
口部の側面に形成している。このままではこの「第2の
実施例の発明」も上記第1の従来の技術と同様に耐酸化
マスクとして用いた積層膜の除去が困難である。上記特
開平3−177045号公報の「発明の詳細な説明」に
は、「第2の実施例の発明」の応用として、第1の窒化
シリコン膜と第2の窒化シリコン膜と間に酸化シリコン
膜を挟む代りに多結晶シリコン膜を挟んでもよいという
示唆がある(以下、これを第2の従来の技術と記す)。In contrast to the first prior art, the "invention of the second embodiment" of Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 3-177045 discloses that an opening is formed in a laminated film similarly to the first prior art. Is formed, a spacer made of a third silicon nitride film is formed on the side surface of the opening. In this state, it is difficult to remove the laminated film used as the oxidation-resistant mask in the "invention of the second embodiment" as in the first prior art. In the detailed description of Japanese Patent Application Laid-Open No. H3-177045, the application of "the invention of the second embodiment" includes, as an application of silicon oxide between a first silicon nitride film and a second silicon nitride film. There is a suggestion that a polycrystalline silicon film may be interposed instead of interposing a film (hereinafter, this is referred to as a second conventional technique).
【0012】半導体装置の製造工程の断面模式図である
図7および図8を参照すると、上記第2の従来の技術を
ベースにした半導体装置は、次のとおりに形成される。Referring to FIGS. 7 and 8 which are schematic cross-sectional views of a manufacturing process of a semiconductor device, a semiconductor device based on the second conventional technique is formed as follows.
【0013】まず、例えばP型シリコン基板501の表
面を覆う酸化シリコン膜511が形成され、この酸化シ
リコン膜511の表面を覆う第1の多結晶シリコン膜5
12が形成される。続いて、この第1の多結晶シリコン
膜512の表面を覆う第1の窒化シリコン膜521が形
成され、この第1の窒化シリコン膜521の表面を覆う
第2の多結晶シリコン膜533が形成される。さらに、
この第2の多結晶シリコン膜533の表面を覆う第2の
窒化シリコン膜541が形成される〔図7(a)〕。First, for example, a silicon oxide film 511 covering the surface of a P-type silicon substrate 501 is formed, and the first polycrystalline silicon film 5 covering the surface of the silicon oxide film 511 is formed.
12 are formed. Subsequently, a first silicon nitride film 521 covering the surface of the first polycrystalline silicon film 512 is formed, and a second polycrystalline silicon film 533 covering the surface of the first silicon nitride film 521 is formed. You. further,
A second silicon nitride film 541 is formed to cover the surface of the second polycrystalline silicon film 533 (FIG. 7A).
【0014】次に、フォト・レジスト膜パターン(図示
せず)をマスクにして、第2の窒化シリコン膜541,
第2の多結晶シリコン膜533および第1の窒化シリコ
ン膜521に対する異方性エッチングが順次行なわれ、
第1の多結晶シリコン膜512に達する開口部561
a,561b等が形成される。開口部561bの開口幅
は開口部561aの開口幅より広くなっている〔図7
(b)〕。Next, using a photoresist pattern (not shown) as a mask, a second silicon nitride film 541,
Anisotropic etching is sequentially performed on second polycrystalline silicon film 533 and first silicon nitride film 521, and
Opening 561 reaching first polycrystalline silicon film 512
a, 561b and the like are formed. The opening width of the opening 561b is wider than the opening width of the opening 561a [FIG.
(B)].
【0015】次に、上記フォト・レジスト膜パターンが
除去される。全面に第3の窒化シリコン膜552が形成
される〔図7(c)〕。この第3の窒化シリコン膜55
2が異方性エッチングによりエッチ・バックされ、開口
部561a,561bの側面を覆う窒化シリコン膜スペ
ーサ553が形成される〔図7(d)〕。Next, the photo resist film pattern is removed. A third silicon nitride film 552 is formed on the entire surface [FIG. 7 (c)]. This third silicon nitride film 55
2 is etched back by anisotropic etching to form a silicon nitride film spacer 553 covering the side surfaces of the openings 561a and 561b (FIG. 7D).
【0016】次に、窒化シリコン膜スペーサ553,第
2の窒化シリコン膜541,第2の多結晶シリコン膜5
33および第1の窒化シリコン膜521からなる積層膜
をマスクにした選択酸化により、フィールド酸化膜が形
成され、多結晶シリコン膜512aが残置される。開口
部561a直下の部分でのフィールド酸化膜502aの
膜厚は、開口部561b直下の部分でのフィールド酸化
膜502bの膜厚より薄くなっている。続いて、上記積
層膜をマスクにしてP型不純物のイオン注入が行なわ
れ、フィールド酸化膜502a,502bに接続したP
型イオン注入層562a,562bがP型シリコン基板
501に形成される〔図8(a)〕。Next, the silicon nitride film spacer 553, the second silicon nitride film 541, the second polycrystalline silicon film 5
A field oxide film is formed by selective oxidation using the stacked film including the first silicon nitride film 33 and the first silicon nitride film 521 as a mask, and the polycrystalline silicon film 512a is left. The thickness of the field oxide film 502a immediately below the opening 561a is smaller than the thickness of the field oxide film 502b immediately below the opening 561b. Subsequently, ion implantation of a P-type impurity is performed using the laminated film as a mask, and the P-type impurities connected to the field oxide films 502a and 502b are implanted.
Type ion implantation layers 562a and 562b are formed on a P type silicon substrate 501 (FIG. 8A).
【0017】次に、窒化シリコン膜541が異方性エッ
チングにより除去され、窒化シリコン膜スペーサ553
aが残置する〔図8(b)〕。次に、第2の多結晶シリ
コン膜533が選択的に除去される。続いて、熱燐酸に
より窒化シリコン膜スペーサ553aおよび第1の窒化
シリコン膜521が選択的に除去される。さらに、第1
の多結晶シリコン膜512aが選択的に除去される。Next, the silicon nitride film 541 is removed by anisotropic etching, and a silicon nitride film spacer 553 is formed.
a is left [FIG. 8 (b)]. Next, second polycrystalline silicon film 533 is selectively removed. Subsequently, the silicon nitride film spacer 553a and the first silicon nitride film 521 are selectively removed by hot phosphoric acid. Furthermore, the first
Of polycrystalline silicon film 512a is selectively removed.
【0018】次に、P型不純物の第2のイオン注入,熱
処理等が行なわれる。これら一連の処理により、上記P
型イオン注入層562a,562bが活性化されてP型
チャネル・ストッパ層503a,503bに変換され、
同時に、チャネル・ドープ層504が形成される〔図8
(c)〕。Next, second ion implantation of P-type impurities, heat treatment, and the like are performed. By these series of processes, the above P
Type ion implantation layers 562a and 562b are activated and converted into P-type channel stopper layers 503a and 503b,
At the same time, a channel doped layer 504 is formed [FIG.
(C)].
【0019】次に、酸化シリコン膜511が除去され
る。熱酸化によりゲート酸化膜505が形成され、ゲー
ト電極506が形成される。さらに、N型不純物のイオ
ン注入等によりN型ソース・ドレイン領域507が形成
され、半導体装置が完成する〔図8(d)〕。Next, the silicon oxide film 511 is removed. A gate oxide film 505 is formed by thermal oxidation, and a gate electrode 506 is formed. Further, N-type source / drain regions 507 are formed by ion implantation of N-type impurities or the like, and the semiconductor device is completed (FIG. 8D).
【0020】上記第2の従来の技術によれば、上記第1
の従来の技術と異なり、耐酸化マスクに用いた第2の窒
化シリコン膜541,第2の多結晶シリコン膜533お
よび第1の窒化シリコン膜521(および窒化シリコン
膜スペーサ553)からなる積層膜の除去は容易であ
る。しかしながら、酸化シリコン膜(および窒化シリコ
ン膜)に比べて多結晶シリコン膜は高いヤング律を有し
いることから、第2の従来の技術では、(上記特開平3
−177045号公報の目的の1つである)フィールド
酸化膜502a,502bのバーズ・ビーク近傍におけ
るストレスの残留の緩和の達成が困難になる。According to the second conventional technique, the first
Unlike the prior art, a stacked film composed of the second silicon nitride film 541, the second polycrystalline silicon film 533, and the first silicon nitride film 521 (and the silicon nitride film spacer 553) used for the oxidation resistant mask is different from the conventional technology. Removal is easy. However, the polycrystalline silicon film has a higher Young's rule than the silicon oxide film (and the silicon nitride film).
It is difficult to reduce the residual stress in the vicinity of the bird's beak of the field oxide films 502a and 502b.
【0021】したがって本発明の目的は、シリコン基板
上に窒化シリコン膜を形成した後に少なくともこの窒化
シリコン膜上にこれより剛性の小さい物質からなる層を
形成する工程と,これらの膜を含んでなる積層膜をマス
クにした熱酸化によりシリコン基板表面にフィールド酸
化膜を形成する工程と,さらにこの積層膜をマスクにし
たイオン注入によりフィールド酸化膜の底面に接触する
チャネル・ストッパ層を形成する工程を含んだ半導体装
置の製造方法において、フィールド酸化膜のバーズ・ビ
ーク近傍におけるストレスの緩和を容易にするととも
に、上記積層膜の除去を容易にする半導体装置の製造方
法を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to form a silicon nitride film on a silicon substrate and thereafter form a layer made of a material having a lower rigidity on at least the silicon nitride film, and to include these films. Forming a field oxide film on the silicon substrate surface by thermal oxidation using the laminated film as a mask, and forming a channel stopper layer in contact with the bottom surface of the field oxide film by ion implantation using the laminated film as a mask; SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device including a semiconductor device including a field oxide film in which a stress in the vicinity of a bird's beak is easily relieved and the removal of the stacked film is facilitated.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法の第1の態様は、一導電型シリコン基板の表面を
覆う第1の酸化シリコン膜を形成し、第1の膜厚を有し
てこの第1の酸化シリコン膜の表面を覆う窒化シリコン
膜を形成し、第2の膜厚を有してこの窒化シリコン膜の
表面を覆う第2の酸化シリコン膜を形成する工程と、上
記一導電型シリコン基板表面の素子分離領域の形成予定
領域上の上記第2の酸化シリコン膜の表面を選択的に覆
うフォト・レジスト膜パターンを形成する工程と、上記
フォト・レジスト膜パターンをマスクにして、トリ・フ
ルオロ・メタンとテトラ・フルオロ・メタンとの混合ガ
スにより少なくとも上記第2の酸化シリコン膜を異方性
エッチングし、ジ・フルオロ・メタンと2酸化炭素との
混合ガスにより上記窒化シリコン膜を異方性エッチング
して、それぞれこの第2の酸化シリコン膜並びに窒化シ
リコン膜を貫通して上記第1の酸化シリコン膜に達する
第1の開口幅を有した第1の開口部とこの第1に開口幅
より広い第2の開口幅を有した第2の開口部とを少なく
とも形成する工程と、上記フォト・レジスト膜パターン
を除去し、上記第2の酸化シリコン膜および窒化シリコ
ン膜をマスクにした選択酸化により、上記第1の開口部
と上記第2の開口部との直下の上記一導電型シリコン基
板表面に、上記第1の膜厚並びに上記第2の膜厚の和よ
り薄い第3の膜厚の部分と、この第3の膜厚より厚くこ
の第1の膜厚並びにこの第2の膜厚の和より薄い第4の
膜厚の部分とを有したフィールド酸化膜を形成する工程
と、上記フィールド酸化膜の上記第3の膜厚の部分のこ
のフィールド酸化膜および上記一導電型シリコン基板の
界面の近傍に投影飛程がある第1の注入エネルギーによ
る一導電型不純物の第1のイオン注入を全面に行ない、
さらに少なくともこのフィールド酸化膜の上記第4の膜
厚の部分のこのフィールド酸化膜およびこの一導電型シ
リコン基板の界面の近傍に投影飛程がある第2の注入エ
ネルギーによる一導電型不純物の第2のイオン注入を全
面に行なって、この第3の膜厚の部分およびこの第4の
膜厚の部分のこのフィールド酸化膜の底面にそれぞれに
接触する第1および第2の一導電型イオン注入層をこの
一導電型シリコン基板に形成する工程と、CMPにより
上記第2の酸化シリコン膜を選択的に除去し、熱燐酸に
より上記窒化シリコン膜を選択的に除去する工程と、所
要導電型不純物の第3のイオン注入により、上記一導電
型シリコン基板の表面の素子形成領域の形成予定領域に
チャネル・ドープ層を形成する工程と、上記第1の酸化
シリコン膜を除去し、上記素子形成領域の形成予定領域
にゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極を形成し、上記フ
ィールド酸化膜およびこれらのゲート電極をマスクにし
た逆導電型不純物の第4のイオン注入によりこれらの素
子形成領域の形成予定領域に逆導電型のソース・ドレイ
ン領域を形成する工程とを有している。好ましくは、上
記第1および第2の一導電型イオン注入層の形成に際し
て、一導電型不純物の斜め回転イオン注入が含まれる。
さらに好ましくは、上記斜め回転イオン注入における注
入角度が上記第2の開口部により規定される。According to a first aspect of the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first silicon oxide film covering a surface of a one conductivity type silicon substrate is formed and has a first thickness. Forming a silicon nitride film covering the surface of the first silicon oxide film, and forming a second silicon oxide film having a second thickness and covering the surface of the silicon nitride film; Forming a photo-resist film pattern that selectively covers the surface of the second silicon oxide film on a region where an element isolation region is to be formed on the surface of the one conductivity type silicon substrate; and using the photo-resist film pattern as a mask At least the second silicon oxide film is anisotropically etched with a mixed gas of trifluoromethane and tetrafluoromethane, and then anisotropically etched with a mixed gas of difluoromethane and carbon dioxide. Anisotropically etching the silicon nitride film to form a first opening having a first opening width reaching the first silicon oxide film through the second silicon oxide film and the silicon nitride film; Forming at least a second opening having a second opening width wider than the first opening width, removing the photoresist film pattern, and forming the second silicon oxide film and the silicon nitride film. By selective oxidation using a mask as a mask, the surface of the one-conductivity-type silicon substrate immediately below the first opening and the second opening is provided with a sum of the first film thickness and the second film thickness. A field oxide film having a thin third film thickness portion and a fourth film thickness portion larger than the third film thickness and smaller than the sum of the first film thickness and the second film thickness. Forming and forming the field oxide film The entire surface subjected to the field oxide film and the first ion implantation of one conductivity type impurity of the first implant energy is the projected range in the vicinity of the interface of the one conductivity type silicon substrate portion of the thickness of,
Further, at least the fourth thickness of the field oxide film has a projection range near the interface between the field oxide film and the one conductivity type silicon substrate, and the second impurity of the one conductivity type by the second implantation energy. The first and second one-conductivity type ion implantation layers are respectively brought into contact with the third film thickness portion and the fourth film thickness portion in contact with the bottom surface of the field oxide film. Forming on the one-conductivity-type silicon substrate, selectively removing the second silicon oxide film by CMP and selectively removing the silicon nitride film by hot phosphoric acid, Forming a channel-doped layer in a region where an element forming region is to be formed on the surface of the one-conductivity-type silicon substrate by third ion implantation, and removing the first silicon oxide film Forming a gate insulating film in a region where the device forming region is to be formed, forming a gate electrode, and performing fourth ion implantation of a reverse conductivity type impurity using the field oxide film and the gate electrode as a mask. Forming a source / drain region of the opposite conductivity type in the region where the formation region is to be formed. Preferably, the formation of the first and second one conductivity type ion implantation layers includes oblique rotation ion implantation of one conductivity type impurity.
More preferably, the implantation angle in the oblique rotation ion implantation is defined by the second opening.
【0023】本発明の半導体装置の製造方法の第2の態
様は、一導電型シリコン基板の表面を覆う酸化シリコン
膜を形成し、第1の膜厚を有してこの酸化シリコン膜の
表面を覆う第1の窒化シリコン膜を形成し、第2の膜厚
を有してこの第1の窒化シリコン膜の表面を覆い,PS
G膜もしくはBPSG膜からなる絶縁膜を形成し、第3
の膜厚を有してこの絶縁膜の表面を覆う第2の窒化シリ
コン膜を形成する工程と、上記一導電型シリコン基板表
面の素子分離領域の形成予定領域上の上記第2の窒化シ
リコン膜の表面を選択的に覆うフォト・レジスト膜パタ
ーンを形成する工程と、上記フォト・レジスト膜パター
ンをマスクにして、上記第2の窒化シリコン膜を異方性
エッチングし、トリ・フルオロ・メタンとテトラ・フル
オロ・メタンとの混合ガスにより少なくとも上記絶縁膜
を異方性エッチングし、ジ・フルオロ・メタンと2酸化
炭素との混合ガスにより上記第1の窒化シリコン膜を異
方性エッチングして、それぞれこの第2の窒化シリコン
膜,絶縁膜並びに第1の窒化シリコン膜を貫通して上記
酸化シリコン膜に達する第1の開口幅を有した第1の開
口部とこの第1に開口幅より広い第2の開口幅を有した
第2の開口部とを少なくとも形成する工程と、上記フォ
ト・レジスト膜パターンを除去し、全面に第3の窒化シ
リコン膜を形成し、この第3の窒化シリコン膜に対する
異方性エッチングによるエッチ・バックを行なって上記
第1および第2の開口部の側面に窒化シリコン膜スペー
サを形成する工程と、上記第2の窒化シリコン膜,絶縁
膜,第1の窒化シリコン膜および窒化シリコン膜スペー
サをマスクにした選択酸化により、上記第1の開口部と
上記第2の開口部との直下の上記一導電型シリコン基板
表面に、上記第1の膜厚,第2の膜厚並びに上記第3の
膜厚の和より薄い第4の膜厚の部分と、この第4の膜厚
より厚くこの第1の膜厚,第2の膜厚並びにこの第3の
膜厚の和より薄い第5の膜厚の部分とを有したフィール
ド酸化膜を形成する工程と、上記フィールド酸化膜の上
記第4の膜厚の部分のこのフィールド酸化膜および上記
一導電型シリコン基板の界面の近傍に投影飛程がある第
1の注入エネルギーによる一導電型不純物の第1のイオ
ン注入を全面に行ない、さらに少なくともこのフィール
ド酸化膜の上記第5の膜厚の部分のこのフィールド酸化
膜およびこの一導電型シリコン基板の界面の近傍に投影
飛程がある第2の注入エネルギーによる一導電型不純物
の第2のイオン注入を全面に行なって、この第4の膜厚
の部分およびこの第5の膜厚の部分のこのフィールド酸
化膜の底面にそれぞれに接触する第1および第2の一導
電型イオン注入層をこの一導電型シリコン基板に形成す
る工程と、ジ・フルオロ・メタンと2酸化炭素との混合
ガスによる異方性エッチングにより上記第3の窒化シリ
コン膜を選択的に除去し、弗化水素によるガス・エッチ
ングにより上記絶縁膜を選択的に除去し、熱燐酸により
上記第1の窒化シリコン膜および窒化シリコン膜スペー
サを選択的に除去する工程と、所要導電型不純物の第3
のイオン注入により、上記一導電型シリコン基板の表面
の素子形成領域の形成予定領域にチャネル・ドープ層を
形成する工程と、上記酸化シリコン膜を除去し、上記素
子形成領域の形成予定領域にゲート絶縁膜を形成し、ゲ
ート電極を形成し、上記フィールド酸化膜およびこれら
のゲート電極をマスクにした逆導電型不純物の第4のイ
オン注入によりこれらの素子形成領域の形成予定領域に
逆導電型のソース・ドレイン領域を形成する工程とを有
している。好ましくは、上記第1および第2の一導電型
イオン注入層の形成に際して、一導電型不純物の斜め回
転イオン注入が含まれる。さらに好ましくは、上記斜め
回転イオン注入における注入角度が上記第2の開口部に
より規定される。According to a second aspect of the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a silicon oxide film is formed to cover the surface of a one conductivity type silicon substrate, and the surface of the silicon oxide film having a first thickness is formed. Forming a first silicon nitride film to cover the surface of the first silicon nitride film with a second thickness;
Forming an insulating film made of a G film or a BPSG film;
Forming a second silicon nitride film covering the surface of the insulating film with a film thickness of: and forming the second silicon nitride film on a region where a device isolation region is to be formed on the surface of the one conductivity type silicon substrate Forming a photoresist film pattern that selectively covers the surface of the silicon nitride film; anisotropically etching the second silicon nitride film using the photoresist film pattern as a mask to form trifluoromethane and tetrafluoromethane; Anisotropically etching at least the insulating film with a mixed gas of fluoromethane and anisotropically etching the first silicon nitride film with a mixed gas of difluoromethane and carbon dioxide; A first opening having a first opening width reaching the silicon oxide film through the second silicon nitride film, the insulating film and the first silicon nitride film; Forming at least a second opening having a second opening width larger than the opening width; removing the photoresist film pattern; forming a third silicon nitride film on the entire surface; Forming a silicon nitride film spacer on the side surfaces of the first and second openings by performing an etch-back by anisotropic etching on the silicon nitride film; The selective oxidation using the silicon nitride film and the silicon nitride film spacer as masks forms the first film thickness on the surface of the one conductivity type silicon substrate immediately below the first opening and the second opening. , A second film thickness, a portion having a fourth film thickness smaller than the sum of the third film thickness, and a first film thickness, a second film thickness, and a third film thickness larger than the fourth film thickness. Fifth film thickness portion smaller than the sum of film thicknesses Forming a field oxide film having: a first range having a projection range near an interface between the field oxide film and the one conductivity type silicon substrate in a portion of the field oxide film having the fourth thickness. A first ion implantation of one-conductivity-type impurity is performed over the entire surface by implantation energy, and at least a portion of the fifth-layer thickness of the field oxide film near the interface between the field oxide film and the one-conductivity-type silicon substrate. A second ion implantation of one-conductivity-type impurity is performed over the entire surface by a second implantation energy having a projection range, and the field oxide film of the fourth film thickness portion and the fifth film thickness portion is removed. Forming first and second one-conductivity-type ion-implanted layers in contact with the bottom surface on the one-conductivity-type silicon substrate; and mixing di-fluoromethane and carbon dioxide. The third silicon nitride film is selectively removed by anisotropic etching with a gas, the insulating film is selectively removed by gas etching with hydrogen fluoride, and the first silicon nitride film and Selectively removing the silicon nitride film spacer;
Forming a channel-doped layer in a region where a device formation region is to be formed on the surface of the one conductivity type silicon substrate by ion implantation, removing the silicon oxide film, and forming a gate in a region where the device formation region is to be formed. An insulating film is formed, a gate electrode is formed, and the field oxide film and a reverse conductivity type impurity are implanted in a fourth ion implantation using the gate electrode as a mask. Forming source / drain regions. Preferably, the formation of the first and second one conductivity type ion implantation layers includes oblique rotation ion implantation of one conductivity type impurity. More preferably, the implantation angle in the oblique rotation ion implantation is defined by the second opening.
【0024】本発明の半導体装置の製造方法の第3の態
様は、一導電型シリコン基板の表面を覆う第1の酸化シ
リコン膜を形成し、第1の膜厚を有してこの第1の酸化
シリコン膜の表面を覆う第1の窒化シリコン膜を形成
し、第2の膜厚を有してこの第1の窒化シリコン膜の表
面を覆い,PSG膜もしくはBPSG膜からなる絶縁膜
を形成し、第3の膜厚を有してこの絶縁膜の表面を覆う
第2の窒化シリコン膜を形成し、第4の膜厚を有してこ
の第2の窒化シリコン膜の表面を覆う第2の酸化シリコ
ン膜を形成する工程と、上記一導電型シリコン基板表面
の素子分離領域の形成予定領域上の上記第2の酸化シリ
コン膜の表面を選択的に覆うフォト・レジスト膜パター
ンを形成する工程と、上記フォト・レジスト膜パターン
をマスクにして、上記第2の酸化シリコン膜および第2
の窒化シリコン膜を異方性エッチングし、トリ・フルオ
ロ・メタンとテトラ・フルオロ・メタンとの混合ガスに
より少なくとも上記絶縁膜を異方性エッチングし、ジ・
フルオロ・メタンと2酸化炭素との混合ガスにより上記
第1の窒化シリコン膜を異方性エッチングして、それぞ
れこの第2の酸化シリコン膜,第2の窒化シリコン膜,
絶縁膜並びに第1の窒化シリコン膜を貫通して上記第1
の酸化シリコン膜に達する第1の開口幅を有した第1の
開口部とこの第1に開口幅より広い第2の開口幅を有し
た第2の開口部とを少なくとも形成する工程と、上記フ
ォト・レジスト膜パターンを除去し、全面に第3の窒化
シリコン膜を形成し、この第3の窒化シリコン膜に対す
る異方性エッチングによるエッチ・バックを行なって上
記第1および第2の開口部の側面に窒化シリコン膜スペ
ーサを形成する工程と、上記第2の酸化シリコン膜,第
2の窒化シリコン膜,絶縁膜,第1の窒化シリコン膜お
よび窒化シリコン膜スペーサをマスクにした選択酸化に
より、上記第1の開口部と上記第2の開口部との直下の
上記一導電型シリコン基板表面に、上記第1の膜厚,第
2の膜厚,第3の膜厚並びに上記第4の膜厚の和より薄
い第5の膜厚の部分と、この第5の膜厚より厚くこの第
1の膜厚,第2の膜厚,第3の膜厚並びにこの第4の膜
厚の和より薄い第6の膜厚の部分とを有したフィールド
酸化膜を形成する工程と、上記フィールド酸化膜の上記
第5の膜厚の部分のこのフィールド酸化膜および上記一
導電型シリコン基板の界面の近傍に投影飛程がある第1
の注入エネルギーによる一導電型不純物の第1のイオン
注入を全面に行ない、さらに少なくともこのフィールド
酸化膜の上記第6の膜厚の部分のこのフィールド酸化膜
およびこの一導電型シリコン基板の界面の近傍に投影飛
程がある第2の注入エネルギーによる一導電型不純物の
第2のイオン注入を全面に行なって、この第5の膜厚の
部分およびこの第6の膜厚の部分のこのフィールド酸化
膜の底面にそれぞれに接触する第1および第2の一導電
型イオン注入層をこの一導電型シリコン基板に形成する
工程と、上記第2の酸化シリコン膜を除去し、ジ・フル
オロ・メタンと2酸化炭素との混合ガスによる異方性エ
ッチングにより上記第2の窒化シリコン膜を選択的に除
去し、弗化水素によるガス・エッチングにより上記絶縁
膜を選択的に除去し、熱燐酸により上記第1の窒化シリ
コン膜および窒化シリコン膜スペーサを選択的に除去す
る工程と、所要導電型不純物の第3のイオン注入によ
り、上記一導電型シリコン基板の表面の素子形成領域の
形成予定領域にチャネル・ドープ層を形成する工程と、
上記第1の酸化シリコン膜を除去し、上記素子形成領域
の形成予定領域にゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極を
形成し、上記フィールド酸化膜およびこれらのゲート電
極をマスクにした逆導電型不純物の第4のイオン注入に
よりこれらの素子形成領域の形成予定領域に逆導電型の
ソース・ドレイン領域を形成する工程とを有する。好ま
しくは、上記第5の膜厚が上記第4の膜厚より十分に厚
く、上記第1および第2の一導電型イオン注入層の形成
に際して一導電型不純物の斜め回転イオン注入が含まれ
ている。さらに好ましくは、上記斜め回転イオン注入に
おける注入角度が、上記第2の開口部により規定され
る。According to a third aspect of the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first silicon oxide film covering a surface of a one conductivity type silicon substrate is formed, and the first silicon oxide film having a first thickness is formed. Forming a first silicon nitride film covering the surface of the silicon oxide film, covering the surface of the first silicon nitride film with a second thickness, and forming an insulating film made of a PSG film or a BPSG film; Forming a second silicon nitride film having a third thickness and covering the surface of the insulating film; and forming a second silicon nitride film having a fourth thickness and covering the surface of the second silicon nitride film. Forming a silicon oxide film; and forming a photoresist film pattern that selectively covers a surface of the second silicon oxide film on a region where an element isolation region is to be formed on the surface of the one conductivity type silicon substrate. Using the above photoresist pattern as a mask, The second silicon oxide film and a second
Anisotropically etch the silicon nitride film, and anisotropically etch at least the insulating film with a mixed gas of trifluoromethane and tetrafluoromethane,
The first silicon nitride film is anisotropically etched with a mixed gas of fluoromethane and carbon dioxide to form a second silicon oxide film, a second silicon nitride film,
Penetrating the insulating film and the first silicon nitride film;
Forming at least a first opening having a first opening width reaching the silicon oxide film and a second opening having a second opening width wider than the first opening width; The photo-resist film pattern is removed, a third silicon nitride film is formed on the entire surface, and the third silicon nitride film is etched back by anisotropic etching to form the first and second openings. The step of forming a silicon nitride film spacer on the side surface and the selective oxidation using the second silicon oxide film, the second silicon nitride film, the insulating film, the first silicon nitride film and the silicon nitride film spacer as a mask The first film thickness, the second film thickness, the third film thickness, and the fourth film thickness are provided on the surface of the one conductivity type silicon substrate immediately below the first opening and the second opening. Of the fifth film thickness smaller than the sum of And a sixth film thickness portion which is larger than the fifth film thickness and smaller than the sum of the first film thickness, the second film thickness, the third film thickness, and the fourth film thickness. A step of forming a field oxide film and a first range having a projection range near an interface between the field oxide film and the one-conductivity-type silicon substrate in a portion of the field oxide film having the fifth thickness.
A first ion implantation of one-conductivity-type impurity is performed over the entire surface by the implantation energy of at least a portion of the field oxide film having the sixth film thickness in the vicinity of the interface between the field oxide film and the one-conductivity-type silicon substrate. A second ion implantation of one conductivity type impurity is performed over the entire surface by a second implantation energy having a projection range in the field oxide film of the fifth film thickness portion and the sixth film thickness portion. Forming a first and second one-conductivity-type ion-implanted layers in contact with the bottom surface of the one-conductivity-type silicon substrate, removing the second silicon oxide film, and forming difluoromethane and The second silicon nitride film is selectively removed by anisotropic etching using a mixed gas with carbon oxide, and the insulating film is selectively removed by gas etching using hydrogen fluoride. Selectively removing the first silicon nitride film and the silicon nitride film spacer with hot phosphoric acid, and performing third ion implantation of required conductivity type impurities to form an element formation region on the surface of the one conductivity type silicon substrate. Forming a channel-doped layer in a region to be formed;
The first silicon oxide film is removed, a gate insulating film is formed in a region where the element formation region is to be formed, a gate electrode is formed, and the field oxide film and a reverse conductivity type impurity using these gate electrodes as a mask are formed. Forming source / drain regions of the opposite conductivity type in the regions where these element formation regions are to be formed by the fourth ion implantation. Preferably, the fifth film thickness is sufficiently larger than the fourth film thickness, and the first and second one-conductivity-type ion implantation layers include oblique rotation ion implantation of one-conductivity-type impurities. I have. More preferably, the implantation angle in the oblique rotation ion implantation is defined by the second opening.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【0026】半導体装置の製造工程の断面模式図である
図1を参照すると、本発明の第1の実施の形態の一適用
例は、本実施の形態が0.25μm設計ルールのNチャ
ネルMOSトランジスタの製造に適用されたものであ
り、次のとおりになる。Referring to FIG. 1 which is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process of a semiconductor device, one application example of the first embodiment of the present invention is that an N-channel MOS transistor having a design rule of 0.25 μm is used in this embodiment. It is applied to the manufacture of
【0027】まず、例えば不純物濃度が1×1015cm
-3程度のP型シリコン基板101の表面には、膜厚10
nm程度の第1の酸化シリコン膜(パッド酸化膜)11
1が熱酸化により形成される。この酸化シリコン膜11
1の表面は、気相成長法による膜厚200nm程度の窒
化シリコン膜121により覆われる。さらに、この窒化
シリコン膜121の表面は、気相成長法による膜厚40
0nm程度の第2の酸化シリコン膜131により覆われ
る〔図1(a)〕。本実施の形態において、窒化シリコ
ン膜121の膜厚に酸化シリコン膜131の(例えば酸
化シリコン膜を窒化シリコン膜に換算した)実効的な膜
厚を加えた膜厚は、以下に説明する一連のボロンのイオ
ン注入に対してマスクとして機能するのに充分な実効的
な膜厚であることが必要である。仮に、酸化シリコン膜
131を形成しないで(積層構造膜にしないで)膜厚の
厚い窒化シリコン膜のみにしておくと、例えば510n
m程度の膜厚の窒化シリコン膜が必要となり、成膜段階
で窒化シリコン膜自体にクラックが生じやすくなる。First, for example, if the impurity concentration is 1 × 10 15 cm
The surface of the P-type silicon substrate 101 having a thickness of about -3
a first silicon oxide film (pad oxide film) 11 of about nm
1 is formed by thermal oxidation. This silicon oxide film 11
1 is covered with a silicon nitride film 121 having a thickness of about 200 nm by a vapor phase growth method. Further, the surface of the silicon nitride film 121 has a thickness of 40
It is covered with a second silicon oxide film 131 having a thickness of about 0 nm (FIG. 1A). In this embodiment mode, a film thickness obtained by adding an effective film thickness of the silicon oxide film 131 (for example, a silicon oxide film converted to a silicon nitride film) to the film thickness of the silicon nitride film 121 is a series of values described below. It must have an effective film thickness sufficient to function as a mask for boron ion implantation. If the silicon oxide film 131 is not formed and only the thick silicon nitride film is formed (not the laminated structure film), for example, 510 n
A silicon nitride film having a thickness of about m is required, and cracks tend to occur in the silicon nitride film itself during the film formation stage.
【0028】次に、P型シリコン基板101の表面の素
子形成領域が形成される予定の領域上の酸化シリコン膜
131の表面を覆うフォト・レジスト膜パターン(図示
せず)が、形成される。このフォト・レジスト膜パター
ンをマスクにして、酸化シリコン膜131および窒化シ
リコン膜121に対する異方性エッチングが順次行なわ
れ、酸化シリコン膜111に達する第1の開口部161
a,第2の開口部161b等が形成される。開口部16
1a,161bにおける第1,第2の開口幅は、例えば
0.3μm,0.8μm程度である。Next, a photoresist film pattern (not shown) is formed to cover the surface of the silicon oxide film 131 on a region of the surface of the P-type silicon substrate 101 where an element formation region is to be formed. Using this photo resist film pattern as a mask, anisotropic etching is sequentially performed on silicon oxide film 131 and silicon nitride film 121 to form first opening 161 reaching silicon oxide film 111.
a, the second opening 161b and the like are formed. Opening 16
The first and second opening widths in 1a and 161b are, for example, about 0.3 μm and 0.8 μm.
【0029】ここで、酸化シリコン膜131に対する異
方性エッチングはトリ・フルオロ・メタン(CHF3 )
とテトラ・フルオロ・メタン(CF4 )との混合ガスに
よる反応性イオン・エッチング(RIE)が好ましく、
窒化シリコン膜121に対する異方性エッチングはジ・
フルオロ・メタン(CH2 F2 )と2酸化炭素(C
O2 )との混合ガスによるRIEが好ましい。トリ・フ
ルオロ・メタンとテトラ・フルオロ・メタンとの混合ガ
スを用いたRIEでは、窒化シリコン膜に対して酸化シ
リコン膜を選択的にエッチングできる。また、ジ・フル
オロ・メタンと2酸化炭素との混合ガスを用いたRIE
では、例えば特公平7−118474号公報に記載され
ているように、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜とのエ
ッチング速度が7:1程度になる。酸化シリコン膜13
1と窒化シリコン膜121とに対するエッチング・ガス
の切り換えあるいは(酸化シリコン膜111に対する)
窒化シリコン膜121のエッチング終止点の設定は、例
えばシアン((CN)2 )の発光スペクトルの検出によ
り行なわれる。Here, the anisotropic etching of the silicon oxide film 131 is performed by using trifluoromethane (CHF 3 ).
Ion etching (RIE) using a mixed gas of methane and tetrafluoromethane (CF 4 ) is preferable,
Anisotropic etching of the silicon nitride film 121 is
Fluoromethane (CH 2 F 2 ) and carbon dioxide (C
RIE using a mixed gas with O 2 ) is preferred. In RIE using a mixed gas of trifluoromethane and tetrafluoromethane, a silicon oxide film can be selectively etched with respect to a silicon nitride film. RIE using a mixed gas of difluoromethane and carbon dioxide
Then, as described in, for example, Japanese Patent Publication No. Hei 7-118474, the etching rate between the silicon nitride film and the silicon oxide film is about 7: 1. Silicon oxide film 13
1 or switching of etching gas for silicon nitride film 121 or (for silicon oxide film 111)
The setting of the etching end point of the silicon nitride film 121 is performed, for example, by detecting the emission spectrum of cyan ((CN) 2 ).
【0030】次に、上記フォト・レジスト膜パターンが
除去される。第2の酸化シリコン膜131および窒化シ
リコン膜121からなる積層膜をマスクにした選択酸化
により、フィールド酸化膜が形成される。このとき、例
えば特開平7−66281号公報にも記載されているよ
うに、開口幅が1μmを切ると開口幅の狭い部分と広い
部分とではフィールド酸化膜の膜厚が異なり、開口部1
61a直下の部分でのフィールド酸化膜102a,開口
部161b直下の部分でのフィールド酸化膜102bの
膜厚はそれぞれ200nm,350nm程度になる。本
実施の形態においては、フィールド酸化膜102bの上
面の高さが、窒化シリコン膜121の上面の高さより、
低くなっている。本実施の形態では、酸化シリコン膜1
31と窒化シリコン膜121とからなる積層膜をマスク
にしてフィールド酸化膜を形成することから、例えば膜
厚510nm程度の単一層の窒化シリコン膜のみをマス
クにした選択酸化に比べて、フィールド酸化膜のバーズ
・ビーク近傍でのストレスの緩和が容易になる。Next, the photo resist film pattern is removed. A field oxide film is formed by selective oxidation using a stacked film including the second silicon oxide film 131 and the silicon nitride film 121 as a mask. At this time, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-66281, when the opening width is smaller than 1 μm, the thickness of the field oxide film is different between the narrow portion and the wide portion.
The film thickness of the field oxide film 102a immediately below the portion 61a and the film thickness of the field oxide film 102b immediately below the opening 161b are about 200 nm and 350 nm, respectively. In the present embodiment, the height of the upper surface of field oxide film 102b is higher than the height of the upper surface of silicon nitride film 121.
It is lower. In the present embodiment, the silicon oxide film 1
Since the field oxide film is formed by using the laminated film including the silicon nitride film 31 and the silicon nitride film 121 as a mask, the field oxide film is formed in comparison with the selective oxidation using only a single-layer silicon nitride film having a thickness of about 510 nm as a mask. The stress in the vicinity of the bird's beak is easily alleviated.
【0031】続いて、上記積層膜をマスクにして、P型
シリコン基板101の表面に垂直に、例えば80keV
で1×1013cm-2程度のボロンのイオン注入と140
keVで1.5×1013cm-2程度のボロンのイオン注
入とのように、少なくとも2種類の注入エネルギーによ
るボロンのイオン注入が行なわれる。これにより、フィ
ールド酸化膜102a,102bの底面にそれぞれに接
触した第1のボロン・イオン注入層162a,第2のボ
ロン・イオン注入層162bがP型シリコン基板101
に形成される。このように少なくとも2種類の注入エネ
ルギーでボロンのイオン注入が行なわれるため、膜厚の
薄い部分のフィールド酸化膜102aの直下に形成され
たボロン・イオン注入層162aの実効的なボロン濃度
の方が、膜厚の厚い部分のフィールド酸化膜102bの
直下に形成されたボロン・イオン注入層162bの実効
的なボロン濃度より、高くなっている。狭チャネル効果
を抑制する目的から、フィールド酸化膜102a,10
2bのバーズ・ビークにおいて、ボロン・イオン注入層
162a,162bは、それぞれ酸化シリコン膜111
には接触しないように形成されている〔図1(b)〕。Subsequently, using the above-mentioned laminated film as a mask, for example, 80 keV
Ion implantation of boron of about 1 × 10 13 cm -2 and 140
Boron ion implantation with at least two types of implantation energies is performed, such as boron ion implantation at about 1.5 × 10 13 cm −2 at keV. As a result, the first boron ion implanted layer 162a and the second boron ion implanted layer 162b that are in contact with the bottom surfaces of the field oxide films 102a and 102b respectively become the P-type silicon substrate 101.
Formed. Since boron ion implantation is performed with at least two kinds of implantation energies as described above, the effective boron concentration of the boron ion implantation layer 162a formed immediately below the thin portion of the field oxide film 102a is better. The boron concentration is higher than the effective boron concentration of the boron ion implantation layer 162b formed immediately below the thick portion of the field oxide film 102b. In order to suppress the narrow channel effect, the field oxide films 102a, 102
In the bird's beak of FIG. 2B, the boron ion implantation layers 162a and 162b
Is formed so as not to contact [FIG. 1 (b)].
【0032】上記のようにボロンのイオン注入を行なう
のは、以下の理由による。フィールド酸化膜の膜厚の厚
い部分に合せた注入エネルギーのみでボロンのイオン注
入を行なうと、フィールド酸化膜の膜厚の薄い部分に形
成されるボロン・イオン注入層が、フィールド酸化膜の
底面に接触しなくなる(図6(d)参照)。一方、フィ
ールド酸化膜の膜厚の薄い部分に合せた注入エネルギー
のみでボロンのイオン注入を行なうと、フィールド酸化
膜の膜厚の薄厚い部分に形成されるボロン・イオン注入
層が、この部分のバーズ・ビーク近傍のみに形成される
(図8(a)参照)。The reason why the boron ion implantation is performed as described above is as follows. When boron ion implantation is performed using only the implantation energy corresponding to the thick portion of the field oxide film, a boron ion implantation layer formed in the thin portion of the field oxide film is formed on the bottom surface of the field oxide film. The contact stops (see FIG. 6D). On the other hand, when boron ion implantation is performed only with the implantation energy corresponding to the thin portion of the field oxide film, the boron ion implantation layer formed in the thin portion of the field oxide film becomes thin. It is formed only near the bird's beak (see FIG. 8A).
【0033】ここで、フィールド酸化膜102bの膜厚
がフィールド酸化膜102aの膜厚に比べて十分に厚い
場合、フィールド酸化膜(特にフィールド酸化膜102
b)のバーズ・ビーク部において、ボロン・イオン注入
層(特にボロン・イオン注入層162b)の上端部と第
1の酸化シリコン膜111の底面との深さの差が大きく
なり、(特にMOSトランジスタのチャネル領域端部で
の)寄生MOSトランジスタ効果の抑制が容易ではなく
なることがある。このような場合には、ボロンの斜め回
転イオン注入を追加することが好ましい。さらに、この
注入角度,注入エネルギーは、第2の開口部161bの
アスペクト比,フィールド酸化膜102bの膜厚により
規定することが好ましい。If the field oxide film 102b is sufficiently thicker than the field oxide film 102a, the field oxide film (particularly, the field oxide
In the bird's beak portion b), the difference in depth between the upper end portion of the boron ion implanted layer (particularly, the boron ion implanted layer 162b) and the bottom surface of the first silicon oxide film 111 is increased, and especially the MOS transistor In some cases, it is not easy to suppress the parasitic MOS transistor effect (at the end of the channel region). In such a case, it is preferable to add an oblique rotation ion implantation of boron. Further, it is preferable that the implantation angle and the implantation energy are defined by the aspect ratio of the second opening 161b and the thickness of the field oxide film 102b.
【0034】次に、酸化シリコン膜131が、化学機械
研磨法(CMP)により除去される〔図1(c)〕。こ
の酸化シリコン膜131の除去には、フィールド酸化膜
102bの上面の高さが窒化シリコン膜121の上面の
高さより低いことと、CMPにおける酸化シリコン膜お
よび窒化シリコン膜の回転負荷の差とを利用している。
このように本実施の形態では、フィールド酸化膜102
a,102bの膜厚を減ずることなく、酸化シリコン膜
121を概ね選択的に除去することが容易である。なお
本実施の形態において、酸化シリコン膜131の代りに
PSG膜あるいはBPSG膜を採用することは好ましく
ない。これは、選択酸化の際にPSG膜あるいはBPS
G膜からの燐(あるいはボロンおよび燐)の外方拡散に
よるフィールド酸化膜102a,102bの底面近傍の
P型シリコン基板101の不純物濃度の変化を、回避す
るためである。Next, the silicon oxide film 131 is removed by chemical mechanical polishing (CMP) (FIG. 1C). The removal of the silicon oxide film 131 utilizes the fact that the height of the upper surface of the field oxide film 102b is lower than the height of the upper surface of the silicon nitride film 121 and the difference between the rotational loads of the silicon oxide film and the silicon nitride film in CMP. doing.
As described above, in the present embodiment, the field oxide film 102
It is easy to substantially selectively remove the silicon oxide film 121 without reducing the film thicknesses of a and 102b. Note that in this embodiment, it is not preferable to use a PSG film or a BPSG film instead of the silicon oxide film 131. This is because the PSG film or BPS
This is to prevent a change in the impurity concentration of the P-type silicon substrate 101 near the bottom surfaces of the field oxide films 102a and 102b due to outward diffusion of phosphorus (or boron and phosphorus) from the G film.
【0035】次に、熱燐酸によるウェット・エッチング
により、窒化シリコン膜121が選択的に除去される。
例えば30keVで3×1012cm-2程度のボロンのイ
オン注入が行なわれ、第3のボロン・イオン注入層(図
示せず)が酸化シリコン膜111直下のP型シリコン基
板101の表面に形成される。例えばバッファード弗酸
によるウェット・エッチングにより酸化シリコン膜11
1が除去された後、P型シリコン基板101の露出表面
に犠牲酸化膜(図示せず)が形成される。この過程にお
いて、第1のボロン・イオン注入層162a,第2のボ
ロン・イオン注入層162bおよび上記第3のボロン・
イオン注入層がそれぞれ活性化されて、第1のP型チャ
ネル・ストッパ層103a,第2のP型チャネル・スト
ッパ層103bおよびチャネル・ドープ層104になる
〔図1(d)〕。チャネル・ドープ層104の深さは
0.1μm弱である。Next, the silicon nitride film 121 is selectively removed by wet etching using hot phosphoric acid.
For example, boron ions of about 3 × 10 12 cm −2 are implanted at 30 keV, and a third boron ion implantation layer (not shown) is formed on the surface of the P-type silicon substrate 101 immediately below the silicon oxide film 111. You. For example, the silicon oxide film 11 is formed by wet etching with buffered hydrofluoric acid.
After 1 is removed, a sacrificial oxide film (not shown) is formed on the exposed surface of the P-type silicon substrate 101. In this process, the first boron ion implantation layer 162a, the second boron ion implantation layer 162b, and the third boron ion implantation layer 162b are formed.
The ion-implanted layers are respectively activated to become the first P-type channel stopper layer 103a, the second P-type channel stopper layer 103b, and the channel dope layer 104 (FIG. 1D). Channel dope layer 104 has a depth of less than 0.1 μm.
【0036】上記犠牲酸化膜がバッファード弗酸による
ウェット・エッチング等により除去された後、熱酸化に
より例えば8.5nm程度の膜厚のゲート酸化膜105
が、P型シリコン基板101の表面の素子形成領域が形
成される予定の領域に、形成される。ゲート電極106
が形成された後、ゲート電極106とフィールド酸化膜
102a,102b等とをマスクにした砒素のイオン注
入等により、接合の深さが0.1μm程度のN型ソース
・ドレイン領域107が形成され、本実施の形態による
半導体装置が完成する〔図1(e)〕。After the sacrificial oxide film is removed by wet etching using buffered hydrofluoric acid or the like, the gate oxide film 105 having a thickness of, for example, about 8.5 nm is thermally oxidized.
Is formed on the surface of the P-type silicon substrate 101 in a region where an element formation region is to be formed. Gate electrode 106
Is formed, an N-type source / drain region 107 having a junction depth of about 0.1 μm is formed by ion implantation of arsenic using the gate electrode 106 and the field oxide films 102a and 102b as a mask. The semiconductor device according to the present embodiment is completed [FIG. 1 (e)].
【0037】なお、上記第1の従来の技術(上記第2の
従来の技術も同様である)では、本実施の形態と異な
り、酸化シリコン膜411と窒化シリコン膜421との
間に設けられた多結晶シリコン膜412も選択酸化に係
わることになる。これに関連して、上記第1の従来の技
術(並びに上記第2の従来の技術)固有の問題点が生じ
る。第1の固有の問題点は、N型ソース・ドレイン領域
407の接合耐圧の低下(これに伴なう接合リークの増
大)および静電破壊耐性の低下である。これは、フィー
ルド酸化膜402a,402bのバーズ・ビーク端部が
多結晶シリコン膜412のグレインを反映してぎざぎざ
になり、それによりN型ソース・ドレイン領域407の
フィールド酸化膜側の端部もぎざぎざになるためであ
る。第2の固有の問題点は、特にフィールド酸化膜40
2aのように幅の狭い部分での寄生MOSトランジスタ
効果の抑制機能(素子分離領域としての機能)の低下で
ある。これは、多結晶シリコン膜412の存在により幅
の狭い部分ではP型シリコン基板401の表面自体の酸
化される厚さが特に少なくなり、フィールド酸化膜40
2aの底面がP型シリコン基板401中に食い込む厚さ
が少なくなる。そのため、フィールド酸化膜402a端
部でのN型ソース・ドレイン領域407の横方向拡散の
抑制がされにくくなり、その結果、フィールド酸化膜4
02aを介して隣接する2つのNチャネルMOSトラン
ジスタのN型ソース・ドレイン領域407のパンチ・ス
ルー耐性が低下することになる。In the first conventional technique (the same applies to the second conventional technique), unlike the present embodiment, the first conventional technique is provided between the silicon oxide film 411 and the silicon nitride film 421. The polycrystalline silicon film 412 is also involved in the selective oxidation. In this connection, problems inherent in the first conventional technique (as well as the second conventional technique) arise. A first inherent problem is a decrease in junction breakdown voltage of the N-type source / drain region 407 (increase in junction leakage accompanying this) and a decrease in electrostatic breakdown resistance. This is because the bird's beak ends of the field oxide films 402a and 402b are jagged reflecting the grains of the polycrystalline silicon film 412, and thus the end of the N-type source / drain region 407 on the field oxide film side is jagged. Because it becomes. The second inherent problem is that the field oxide film 40
This is a reduction in the function of suppressing the parasitic MOS transistor effect (function as an element isolation region) in a narrow portion like 2a. This is because the oxidized thickness of the surface of the P-type silicon substrate 401 is particularly small in a narrow portion due to the presence of the polycrystalline silicon film 412, and the field oxide film 40
The thickness at which the bottom surface of 2a cuts into the P-type silicon substrate 401 is reduced. Therefore, it is difficult to suppress the lateral diffusion of the N-type source / drain region 407 at the end of the field oxide film 402a.
The punch-through resistance of the N-type source / drain regions 407 of two N-channel MOS transistors adjacent to each other via the gate electrode 02a is reduced.
【0038】これに対して、本実施の形態によるフィー
ルド酸化膜102a,102bのバース・ビーク端部
は、ぎざぎざにならない。さらに、フィールド酸化膜1
02aの底面の深さ(160nm程度)は、N型ソース
・ドレイン領域107の接合の深さより深くできる。こ
れらのことから、本実施の形態においては、上記第1の
従来の技術(並びに上記第2の従来の技術)固有の問題
点は生じない。On the other hand, the berth beak ends of the field oxide films 102a and 102b according to the present embodiment are not jagged. Further, the field oxide film 1
The depth of the bottom of 02a (about 160 nm) can be made deeper than the junction depth of the N-type source / drain region 107. For these reasons, in the present embodiment, there is no problem peculiar to the first conventional technique (and the second conventional technique).
【0039】上記第1の実施の形態の一適用例はNチャ
ネルMOSトランジスタに関わるものであるが、本実施
の形態の適用はこれに限定されるものではなく、Pチャ
ネルMOSトランジスタにも適用できる。なお、上記第
1の実施の形態の一適用例の諸数値等は上記記載の値等
に限定されるものではない。One application example of the first embodiment relates to an N-channel MOS transistor. However, the application of this embodiment is not limited to this, and can be applied to a P-channel MOS transistor. . The various numerical values and the like of the application example of the first embodiment are not limited to the values and the like described above.
【0040】半導体装置の製造工程の断面模式図である
図2および図3を参照すると、本発明の第2の実施の形
態の一適用例も、本実施の形態が0.25μm設計ルー
ルのNチャネルMOSトランジスタの製造に適用された
ものであり、次のとおりになる。Referring to FIGS. 2 and 3 which are schematic cross-sectional views of a manufacturing process of a semiconductor device, an application example of the second embodiment of the present invention also shows that the present embodiment has an N value of 0.25 μm design rule. This is applied to the manufacture of a channel MOS transistor, and is as follows.
【0041】まず、例えば不純物濃度が1×1015cm
-3程度のP型シリコン基板201の表面には、膜厚10
nm程度の酸化シリコン膜(パッド酸化膜)211が熱
酸化により形成される。この酸化シリコン膜211の表
面は、気相成長法による膜厚100nm程度の第1の窒
化シリコン膜221により覆われる。この窒化シリコン
膜221の表面は、気相成長法による膜厚400nm程
度のPSG膜232により覆われる。さらに、このPS
G膜232の表面は、膜厚120nm程度の第2の窒化
シリコン膜241により覆われる〔図2(a)〕。本実
施の形態において、窒化シリコン膜221,PSG膜2
32および窒化シリコン膜241の実効的な膜厚の和
が、P型チャネル・ストッパ層を形成するための一連の
ボロンのイオン注入に対して、マスクとして機能するの
に充分な実効的な膜厚であることが必要である。また、
本実施と形態においては、PSG膜232の代りにBP
SG膜を採用してもよいが、上記第1の従来の技術に関
して述べたのと同じ理由により、PSG膜232の代り
に酸化シリコン膜を採用することは好ましくない。First, for example, if the impurity concentration is 1 × 10 15 cm
The surface of the P-type silicon substrate 201 having a thickness of about -3
A silicon oxide film (pad oxide film) 211 of about nm is formed by thermal oxidation. The surface of the silicon oxide film 211 is covered with a first silicon nitride film 221 having a thickness of about 100 nm by a vapor growth method. The surface of the silicon nitride film 221 is covered with a PSG film 232 having a thickness of about 400 nm by a vapor growth method. Furthermore, this PS
The surface of the G film 232 is covered with a second silicon nitride film 241 having a thickness of about 120 nm (FIG. 2A). In the present embodiment, the silicon nitride film 221, the PSG film 2
32 and the effective film thickness of the silicon nitride film 241 are sufficient to function as a mask for a series of boron ion implantations for forming a P-type channel stopper layer. It is necessary to be. Also,
In the present embodiment and the embodiment, BP is used instead of the PSG film 232.
Although an SG film may be used, it is not preferable to use a silicon oxide film instead of the PSG film 232 for the same reason as described in the first related art.
【0042】次に、P型シリコン基板201の表面の素
子形成領域が形成される予定の領域上の窒化シリコン膜
241の表面を覆うフォト・レジスト膜パターン(図示
せず)が、形成される。このフォト・レジスト膜パター
ンをマスクにして、窒化シリコン膜241,PSG膜2
32および窒化シリコン膜221に対する異方性エッチ
ングが順次行なわれ、酸化シリコン膜211に達する第
1の開口部261a,第2の開口部261b等が形成さ
れる。開口部261a,261bにおける第1,第2の
開口幅は、例えば0.3μm,0.8μmである。上記
第1の実施の形態と同様に、PSG膜232に対する異
方性エッチングもトリ・フルオロ・メタンとテトラ・フ
ルオロ・メタンとの混合ガスによるRIEが好ましく、
窒化シリコン膜221に対する異方性エッチングもジ・
フルオロ・メタンと2酸化炭素との混合ガスによるRI
Eが好ましい。Next, a photoresist film pattern (not shown) is formed to cover the surface of the silicon nitride film 241 on the region of the surface of the P-type silicon substrate 201 where the element formation region is to be formed. Using this photo resist film pattern as a mask, the silicon nitride film 241 and the PSG film 2
32 and the silicon nitride film 221 are sequentially anisotropically etched to form a first opening 261a, a second opening 261b and the like reaching the silicon oxide film 211. The first and second opening widths of the openings 261a and 261b are, for example, 0.3 μm and 0.8 μm. Similarly to the first embodiment, the anisotropic etching of the PSG film 232 is preferably performed by RIE using a mixed gas of trifluoromethane and tetrafluoromethane.
Anisotropic etching of the silicon nitride film 221 is also performed
RI using mixed gas of fluoromethane and carbon dioxide
E is preferred.
【0043】次に、上記フォト・レジスト膜パターンが
除去される。減圧気相成長法(LPCVD)により、全
面に膜厚50nm程度の第3の窒化シリコン膜252が
形成される〔図2(b)〕。このLPCVDは、アンモ
ニア(NH3 )とモノ・シラン(SiH4 )とを原料ガ
スとし、800℃弱で行なわれる。窒化シリコン膜25
2がLPCVDにより形成されるのは、この製法による
窒化シリコン膜252が開口部261a,261bにお
ける段差被覆性に優れているためである。Next, the photo resist film pattern is removed. A third silicon nitride film 252 having a thickness of about 50 nm is formed on the entire surface by low pressure vapor deposition (LPCVD) (FIG. 2B). This LPCVD is performed at a little less than 800 ° C. using ammonia (NH 3 ) and monosilane (SiH 4 ) as source gases. Silicon nitride film 25
2 is formed by LPCVD because the silicon nitride film 252 formed by this method has excellent step coverage in the openings 261a and 261b.
【0044】次に、窒化シリコン膜252がジ・フルオ
ロ・メタンと2酸化炭素との混合ガスによりエッチ・バ
ックされ、開口部261a,261bの側面を覆う窒化
シリコン膜スペーサ253が残置,形成される〔図2
(c)〕。第2の窒化シリコン膜241の膜厚は、第3
の窒化シリコン膜252の膜厚より厚いことが好まし
い。このような場合には、第3の窒化シリコン膜252
に対する上記エッチ・バックに際して、窒化シリコン膜
スペーサ253の上端の位置が開口部261a,261
bにおける窒化シリコン膜241の側面に留まり易くな
り、これら開口部261a,261bの側面においてP
SG膜232の露出の回避が容易になる。Next, the silicon nitride film 252 is etched back by a mixed gas of difluoromethane and carbon dioxide, leaving a silicon nitride film spacer 253 covering the side surfaces of the openings 261a and 261b. [Figure 2
(C)]. The thickness of the second silicon nitride film 241 is
It is preferable that the thickness is larger than the thickness of the silicon nitride film 252. In such a case, the third silicon nitride film 252
In the above-described etch back, the positions of the upper ends of the silicon nitride film spacers 253 are changed to the openings 261a and 261.
b, it is easy to stay on the side surface of the silicon nitride film 241, and the side surfaces of these openings 261 a and 261 b
Avoidance of exposure of the SG film 232 is facilitated.
【0045】次に、第2の窒化シリコン膜241,PS
G膜232および第1の窒化シリコン膜121からなる
積層膜とこの積層膜に設けられた開口部261a,26
1bの側面を覆う窒化シリコン膜スペーサ253とをマ
スクにした選択酸化により、フィールド酸化膜が形成さ
れる。開口部261a直下の部分でのフィールド酸化膜
202a,開口部261b直下の部分でのフィールド酸
化膜202bの膜厚はそれぞれ200nm,350nm
程度になる。このように本実施の形態では耐酸化マスク
が上記3層構造の積層膜と窒化シリコン膜スペーサ25
3とから構成されていることから、フィールド酸化膜の
バーズ・ビーク近傍でのストレスの緩和が上記第1の実
施の形態よりさらに容易になる。また、上記3層構造の
積層膜の中間層を成すPSG膜232が窒化シリコン膜
221,241および窒化シリコン膜スペーサ253に
より覆われているため、選択酸化に際してのこのPSG
膜232からの燐(導電型不純物)の外方拡散は抑止さ
れる。Next, the second silicon nitride film 241, PS
A laminated film composed of the G film 232 and the first silicon nitride film 121 and the openings 261a and 26 provided in the laminated film
A field oxide film is formed by selective oxidation using the silicon nitride film spacer 253 covering the side surface of 1b as a mask. The thickness of the field oxide film 202a immediately below the opening 261a and the thickness of the field oxide film 202b immediately below the opening 261b are 200 nm and 350 nm, respectively.
About. As described above, in this embodiment, the oxidation-resistant mask is formed of the three-layered laminated film and the silicon nitride film spacer 25.
3, the stress in the vicinity of the bird's beak of the field oxide film can be alleviated more easily than in the first embodiment. Further, since the PSG film 232, which is an intermediate layer of the three-layer structure, is covered with the silicon nitride films 221 and 241 and the silicon nitride film spacer 253, the PSG film during selective oxidation is formed.
Outward diffusion of phosphorus (conductive impurity) from the film 232 is suppressed.
【0046】続いて、上記積層膜および窒化シリコン膜
スペーサ253をマスクにして、P型シリコン基板20
1の表面に垂直に、例えば80keVで1×1013cm
-2程度のボロンのイオン注入と140keVで1.5×
1013cm-2程度のボロンのイオン注入とのように、少
なくとも2種類の注入エネルギーによるボロンのイオン
注入が行なわれる。これにより、フィールド酸化膜20
2a,202bの底面にそれぞれに接触した第1のボロ
ン・イオン注入層262a,第2のボロン・イオン注入
層262bがP型シリコン基板201に形成される。狭
チャネル効果を抑制する目的から、フィールド酸化膜2
02a,202bのバーズ・ビークにおいて、ボロン・
イオン注入層262a,262bは、それぞれ酸化シリ
コン膜211には接触しないように形成されている〔図
2(d)〕。上記第1の実施の形態と同様に、本実施の
形態においても、フィールド酸化膜202bの膜厚がフ
ィールド酸化膜202aの膜厚に比べて十分に厚い場
合、ボロンの斜め回転イオン注入を追加することが好ま
しい。さらにこの注入角度,注入エネルギーは、第2の
開口部261bのアスペクト比,フィールド酸化膜20
2bの膜厚により規定することが好ましい。Subsequently, using the laminated film and the silicon nitride film spacer 253 as a mask, the P-type silicon substrate 20 is formed.
Perpendicular to the surface of 1, for example, 1 × 10 13 cm at 80 keV
Ion implantation of about -2 boron and 1.5 × at 140 keV
Boron ion implantation is performed using at least two types of implantation energies, such as boron ion implantation of about 10 13 cm −2 . Thereby, the field oxide film 20
A first boron ion implantation layer 262a and a second boron ion implantation layer 262b contacting the bottom surfaces of 2a and 202b, respectively, are formed on the P-type silicon substrate 201. In order to suppress the narrow channel effect, the field oxide film 2
02a and 202b, Bird's Beak
The ion implantation layers 262a and 262b are formed so as not to contact the silicon oxide film 211, respectively (FIG. 2D). Similarly to the first embodiment, also in the present embodiment, when the thickness of the field oxide film 202b is sufficiently larger than the thickness of the field oxide film 202a, oblique rotation ion implantation of boron is added. Is preferred. Further, the implantation angle and the implantation energy depend on the aspect ratio of the second opening 261b and the field oxide film 20.
It is preferable that the thickness be defined by the thickness 2b.
【0047】次に、窒化シリコン膜241がジ・フルオ
ロ・メタンと2酸化炭素との混合ガスによるRIEによ
り除去される。このRIEにより、(窒化シリコン膜ス
ペーサ253もエッチングされ)窒化シリコン膜スペー
サ253は窒化シリコン膜スペーサ253aになる〔図
3(a)〕。Next, the silicon nitride film 241 is removed by RIE using a mixed gas of difluoromethane and carbon dioxide. By this RIE (the silicon nitride film spacer 253 is also etched), the silicon nitride film spacer 253 becomes a silicon nitride film spacer 253a (FIG. 3A).
【0048】次に、弗化水素(HF)によるガス・エッ
チングにより、PSG膜232が選択的に除去される。
このガス・エッチングは130Pa程度の圧力で室温の
もとに行なわれる。このガス・エッチングにおける酸化
シリコン膜のエッチング速度は、PSG膜(あるいはB
PSG膜)のエッチング速度の10-3より低い値である
〔図3(b)〕。本実施の形態では窒化シリコン膜スペ
ーサ253aが存在するため、上記第1の実施の形態と
異なり、CMPによりPSG膜232を選択的に除去す
ることは好ましくない。逆説的ではあるがそれ故に、
(上記第1の実施の形態におけるフィールド酸化膜10
2bの膜厚からの窒化シリコン膜121の膜厚に対する
制約が存在するのに対して)本実施の形態における第1
の窒化シリコン膜221の膜厚はフィールド酸化膜20
2bの膜厚からの制約を受けないことになる。Next, the PSG film 232 is selectively removed by gas etching using hydrogen fluoride (HF).
This gas etching is performed at a pressure of about 130 Pa at room temperature. The etching rate of the silicon oxide film in this gas etching is the same as that of the PSG film (or B
This is a value lower than 10 −3 of the etching rate of the PSG film (FIG. 3B). In the present embodiment, since the silicon nitride film spacer 253a is present, it is not preferable to selectively remove the PSG film 232 by CMP unlike the first embodiment. Paradoxically but therefore
(Field oxide film 10 in the first embodiment)
In contrast to the restriction on the thickness of the silicon nitride film 121 from the thickness 2b, the first
The thickness of the silicon nitride film 221 is
No limitation is imposed by the film thickness of 2b.
【0049】次に、上記第1の実施の形態と同様に、熱
燐酸によるウェット・エッチングにより、窒化シリコン
膜221および窒化シリコン膜スペーサ253aが選択
的に除去される。例えば30keVで3×1012cm-2
程度のボロンのイオン注入が行なわれ、第3のボロン・
イオン注入層(図示せず)が酸化シリコン膜211直下
のP型シリコン基板201の表面に形成される。例えば
バッファード弗酸によるウェット・エッチングにより酸
化シリコン膜211が除去された後、P型シリコン基板
201の露出表面に犠牲酸化膜(図示せず)が形成され
る。この過程において、第1のボロン・イオン注入層2
62a,第2のボロン・イオン注入層262bおよび上
記第3のボロン・イオン注入層がそれぞれ活性化され
て、第1のP型チャネル・ストッパ層203a,第2の
P型チャネル・ストッパ層203bおよびチャネル・ド
ープ層204になる〔図3(c)〕。チャネル・ドープ
層204の深さは0.1μm弱である。Next, as in the first embodiment, the silicon nitride film 221 and the silicon nitride film spacer 253a are selectively removed by wet etching with hot phosphoric acid. For example, 3 × 10 12 cm −2 at 30 keV
Boron ion implantation is performed, and a third boron
An ion implantation layer (not shown) is formed on the surface of the P-type silicon substrate 201 immediately below the silicon oxide film 211. After the silicon oxide film 211 is removed by, for example, wet etching with buffered hydrofluoric acid, a sacrificial oxide film (not shown) is formed on the exposed surface of the P-type silicon substrate 201. In this process, the first boron ion implantation layer 2
62a, the second boron ion-implanted layer 262b and the third boron ion-implanted layer are activated, and the first P-type channel stopper layer 203a, the second P-type channel stopper layer 203b, It becomes the channel dope layer 204 (FIG. 3C). Channel dope layer 204 has a depth of less than 0.1 μm.
【0050】上記犠牲酸化膜がバッファード弗酸による
ウェット・エッチング等により除去された後、熱酸化に
より例えば8.5nm程度の膜厚のゲート酸化膜205
が、P型シリコン基板201の表面の素子形成領域が形
成される予定の領域に、形成される。ゲート電極206
が形成された後、ゲート電極206とフィールド酸化膜
202a,202b等とをマスクにした砒素のイオン注
入等により、接合の深さが0.1μm程度のN型ソース
・ドレイン領域207が形成され、本実施の形態による
半導体装置が完成する〔図3(d)〕。After the sacrificial oxide film is removed by wet etching with buffered hydrofluoric acid or the like, a gate oxide film 205 having a thickness of, for example, about 8.5 nm is formed by thermal oxidation.
Is formed in a region of the surface of the P-type silicon substrate 201 where an element formation region is to be formed. Gate electrode 206
Is formed, an N-type source / drain region 207 having a junction depth of about 0.1 μm is formed by ion implantation of arsenic using the gate electrode 206 and the field oxide films 202a and 202b as a mask. The semiconductor device according to the present embodiment is completed [FIG. 3D].
【0051】上記第2の実施の形態は、上記第1の従来
の技術(並びに上記第2の従来の技術)固有の問題点の
解決を含めて、上記第1の実施の形態の有する効果を有
している。The second embodiment has the advantages of the first embodiment, including the solution of the problems inherent in the first conventional technique (and the second conventional technique). Have.
【0052】また、上記第2の実施の形態の一適用例も
NチャネルMOSトランジスタに関わるものであるが、
本実施の形態の適用はこれに限定されるものではなく、
PチャネルMOSトランジスタにも適用できる。なお、
上記第2の実施の形態の一適用例の諸数値等は上記記載
の値等に限定されるものではない。The application example of the second embodiment also relates to an N-channel MOS transistor.
The application of the present embodiment is not limited to this,
It can be applied to a P-channel MOS transistor. In addition,
The various numerical values and the like of the application example of the second embodiment are not limited to the values and the like described above.
【0053】半導体装置の製造工程の断面模式図である
図4および図5を参照すると、本発明の第3の実施の形
態の一適用例も、本実施の形態が0.25μm設計ルー
ルのNチャネルMOSトランジスタの製造に適用された
ものであり、次のとおりになる。Referring to FIGS. 4 and 5, which are schematic cross-sectional views of a manufacturing process of a semiconductor device, an application example of the third embodiment of the present invention also shows that the present embodiment has an N5 of 0.25 μm design rule. This is applied to the manufacture of a channel MOS transistor, and is as follows.
【0054】まず、例えば不純物濃度が1×1015cm
-3程度のP型シリコン基板301の表面には、膜厚10
nm程度の第1の酸化シリコン膜(パッド酸化膜)31
1が熱酸化により形成される。この酸化シリコン膜31
1の表面は、気相成長法による膜厚100nm程度の第
1の窒化シリコン膜321により覆われる。この窒化シ
リコン膜321の表面は、気相成長法による膜厚400
nm程度のPSG膜332により覆われる。さらに、こ
のPSG膜332の表面は、膜厚50nm程度の第2の
窒化シリコン膜341により覆われる。さらにまた、こ
の窒化シリコン膜341の表面は、膜厚20nm程度の
第2の酸化シリコン膜351により覆われる〔図4
(a)〕。本実施の形態において、酸化シリコン膜35
1,窒化シリコン膜341,PSG膜332および窒化
シリコン膜321の実効的な膜厚の和が、P型チャネル
・ストッパ層を形成するための一連のボロンのイオン注
入に対して、マスクとして機能するのに充分な膜厚であ
ることが必要である。また、本実施と形態においてもP
SG膜232の代りにBPSG膜を採用してもよいが、
酸化シリコン膜351の代りにPSG膜あるいはBPS
G膜を採用することは好ましくない。First, for example, if the impurity concentration is 1 × 10 15 cm
The thickness of the P-type silicon substrate 301 of about -3
1 nm silicon oxide film (pad oxide film) 31
1 is formed by thermal oxidation. This silicon oxide film 31
1 is covered with a first silicon nitride film 321 having a thickness of about 100 nm by a vapor phase growth method. The surface of the silicon nitride film 321 has a thickness of 400
It is covered with a PSG film 332 of about nm. Further, the surface of the PSG film 332 is covered with a second silicon nitride film 341 having a thickness of about 50 nm. Further, the surface of the silicon nitride film 341 is covered with a second silicon oxide film 351 having a thickness of about 20 nm [FIG.
(A)]. In the present embodiment, the silicon oxide film 35
1, the sum of the effective thicknesses of the silicon nitride film 341, the PSG film 332, and the silicon nitride film 321 functions as a mask for a series of boron ion implantations for forming a P-type channel stopper layer. It is necessary that the film thickness be sufficient for this. In this embodiment and the embodiment, P
A BPSG film may be used instead of the SG film 232,
PSG film or BPS instead of silicon oxide film 351
It is not preferable to use a G film.
【0055】次に、P型シリコン基板301の表面の素
子形成領域が形成される予定の領域上の第2の酸化シリ
コン膜351の表面を覆うフォト・レジスト膜パターン
(図示せず)が、形成される。このフォト・レジスト膜
パターンをマスクにして、酸化シリコン膜351,窒化
シリコン膜341,PSG膜332および窒化シリコン
膜321に対する異方性エッチングが順次行なわれ、酸
化シリコン膜311に達する第1の開口部361a,第
2の開口部361b等が形成される。開口部361a,
361bにおける第1,第2の開口幅は、例えば0.3
μm,0.8μmである。上記第1,第2の実施の形態
と同様に、PSG膜332に対する異方性エッチングも
トリ・フルオロ・メタンとテトラ・フルオロ・メタンと
の混合ガスによるRIEが好ましく、窒化シリコン膜3
21に対する異方性エッチングもジ・フルオロ・メタン
と2酸化炭素との混合ガスによるRIEが好ましい。次
に、上記フォト・レジスト膜パターンが除去される。減
圧気相成長法(LPCVD)により、全面に膜厚50n
m程度の第3の窒化シリコン膜352が形成される〔図
4(b)〕。Next, a photoresist film pattern (not shown) is formed to cover the surface of the second silicon oxide film 351 on the surface of the P-type silicon substrate 301 where the element formation region is to be formed. Is done. Using this photo resist film pattern as a mask, anisotropic etching is sequentially performed on silicon oxide film 351, silicon nitride film 341, PSG film 332 and silicon nitride film 321, and a first opening reaching silicon oxide film 311 is formed. 361a, a second opening 361b and the like are formed. The opening 361a,
The first and second opening widths at 361b are, for example, 0.3
μm and 0.8 μm. Similarly to the first and second embodiments, the anisotropic etching of the PSG film 332 is preferably performed by RIE using a mixed gas of trifluoromethane and tetrafluoromethane.
RIE using a mixed gas of difluoromethane and carbon dioxide is also preferable for the anisotropic etching of 21. Next, the photo resist film pattern is removed. 50n film thickness over the entire surface by LPCVD
An about m third silicon nitride film 352 is formed (FIG. 4B).
【0056】次に、窒化シリコン膜352がジ・フルオ
ロ・メタンと2酸化炭素との混合ガスによりエッチ・バ
ックされ、開口部361a,361bの側面を覆う窒化
シリコン膜スペーサ353が残置,形成される〔図4
(c)〕。本実施の形態では上記第2の実施の形態と異
なり、第2の酸化シリコン膜351が設けられているこ
とから、第2の窒化シリコン膜341の膜厚は、第3の
窒化シリコン膜352の膜厚による制約を受けなことな
く、薄くすることができる。さらに本実施の形態では、
上記第2の実施の形態に比べて、第3の窒化シリコン膜
351と第2の窒化シリコン膜341との間に第2の酸
化シリコン膜351が介在することから、窒化シリコン
膜スペーサ353形成のためのエッチ・バックにおける
(終止点の検出等に対する)制御性が優れている。Next, the silicon nitride film 352 is etched back by a mixed gas of difluoromethane and carbon dioxide, leaving a silicon nitride film spacer 353 covering the side surfaces of the openings 361a and 361b. [FIG.
(C)]. In this embodiment mode, unlike the second embodiment mode, the second silicon oxide film 351 is provided. Therefore, the thickness of the second silicon nitride film 341 is smaller than that of the third silicon nitride film 352. The thickness can be reduced without being restricted by the film thickness. Further, in the present embodiment,
Since the second silicon oxide film 351 is interposed between the third silicon nitride film 351 and the second silicon nitride film 341 as compared with the second embodiment, the formation of the silicon nitride film spacer 353 is not necessary. The controllability (for the detection of the end point, etc.) in the etch back is excellent.
【0057】次に、第2の酸化シリコン膜351,第2
の窒化シリコン膜341,PSG膜332および第1の
窒化シリコン膜321からなる積層膜とこの積層膜に設
けられた開口部361a,361bの側面を覆う窒化シ
リコン膜スペーサ353とをマスクにした選択酸化によ
り、フィールド酸化膜が形成される。開口部361a直
下の部分でのフィールド酸化膜302a,開口部361
b直下の部分でのフィールド酸化膜302bの膜厚はそ
れぞれ200nm,350nm程度になる。このように
本実施の形態では耐酸化マスクが上記4層構造の積層膜
と窒化シリコン膜スペーサ353とから構成され,さら
に上述のように窒化シリコン膜341の膜厚に対する制
約が無いことから、フィールド酸化膜のバーズ・ビーク
近傍でのストレスの緩和が上記第2の実施の形態よりさ
らに容易になる。また、上記第2の実施の形態と同様
に、選択酸化に際してのこのPSG膜332からの燐
(導電型不純物)の外方拡散は抑止される。Next, the second silicon oxide film 351 and the second
Oxidation using a stacked film composed of the silicon nitride film 341, the PSG film 332 and the first silicon nitride film 321 as a mask and a silicon nitride film spacer 353 covering the side surfaces of the openings 361 a and 361 b provided in the stacked film as masks Thereby, a field oxide film is formed. The field oxide film 302a and the opening 361 just below the opening 361a
The film thickness of the field oxide film 302b immediately below b is about 200 nm and about 350 nm, respectively. As described above, in the present embodiment, the oxidation-resistant mask is constituted by the laminated film having the four-layer structure and the silicon nitride film spacer 353. Further, as described above, there is no restriction on the film thickness of the silicon nitride film 341. Relaxation of the stress in the vicinity of the bird's beak of the oxide film becomes easier than in the second embodiment. Similarly to the second embodiment, outward diffusion of phosphorus (conductivity type impurity) from PSG film 332 during selective oxidation is suppressed.
【0058】続いて、上記積層膜および窒化シリコン膜
スペーサ353をマスクにして、P型シリコン基板30
1の表面に垂直に、例えば80keVで1×1013cm
-2程度のボロンのイオン注入と140keVで1.5×
1013cm-2程度のボロンのイオン注入とのように、少
なくとも2種類の注入エネルギーによるボロンのイオン
注入が行なわれる。これにより、フィールド酸化膜30
2a,302bの底面にそれぞれに接触した第1のボロ
ン・イオン注入層362a,第2のボロン・イオン注入
層362bがP型シリコン基板301に形成される。狭
チャネル効果を抑制する目的から、フィールド酸化膜3
02a,302bのバーズ・ビークにおいて、ボロン・
イオン注入層362a,362bは、それぞれ酸化シリ
コン膜311には接触しないように形成されている〔図
4(d)〕。上記第1,第2の実施の形態と同様に、本
実施の形態においても、フィールド酸化膜302bの膜
厚がフィールド酸化膜302aの膜厚に比べて十分に厚
い場合、ボロンの斜め回転イオン注入を追加することが
好ましい。さらにこの注入角度,注入エネルギーは、第
2の開口部361bのアスペクト比,フィールド酸化膜
302bの膜厚により規定することが好ましい。Subsequently, using the laminated film and the silicon nitride film spacer 353 as a mask, the P-type silicon substrate 30 is formed.
Perpendicular to the surface of 1, for example, 1 × 10 13 cm at 80 keV
Ion implantation of about -2 boron and 1.5 × at 140 keV
Boron ion implantation is performed using at least two types of implantation energies, such as boron ion implantation of about 10 13 cm −2 . Thereby, the field oxide film 30
A first boron ion implantation layer 362a and a second boron ion implantation layer 362b contacting the bottom surfaces of 2a and 302b, respectively, are formed on the P-type silicon substrate 301. In order to suppress the narrow channel effect, the field oxide film 3
02a, 302b, Bird's Beak
The ion implantation layers 362a and 362b are formed so as not to contact the silicon oxide film 311 (FIG. 4D). As in the first and second embodiments, also in the present embodiment, when the thickness of the field oxide film 302b is sufficiently larger than the thickness of the field oxide film 302a, the oblique rotation ion implantation of boron is performed. Is preferably added. Further, it is preferable that the implantation angle and the implantation energy are defined by the aspect ratio of the second opening 361b and the thickness of the field oxide film 302b.
【0059】次に、トリ・フルオロ・メタンとテトラ・
フルオロ・メタンとの混合ガスによるRIE,もしくは
バッファード弗酸によるウェット・エッチングにより、
第2の酸化シリコン膜351が除去される。この酸化シ
リコン膜351のエッツング除去に際して、フィールド
酸化膜302a,302bの膜厚も高々30nm程度薄
くなる。しかしながら、当初設定した酸化シリコン膜3
51の膜厚がフィールド酸化膜302a等の膜厚に対し
て充分に薄いことから、このフィールド酸化膜302a
等の膜厚のこの程度の減少により、素子分離領域として
の機能が低下することはない〔図5(a)〕。Next, trifluoromethane and tetra.
By RIE with a mixed gas with fluoromethane or wet etching with buffered hydrofluoric acid,
The second silicon oxide film 351 is removed. When the etching of the silicon oxide film 351 is removed, the thicknesses of the field oxide films 302a and 302b are also reduced to at most about 30 nm. However, the initially set silicon oxide film 3
Since the film thickness of the field oxide film 302a is sufficiently smaller than the film thickness of the field oxide film 302a, etc.
Such a decrease in the film thickness does not lower the function as an element isolation region [FIG. 5 (a)].
【0060】次に、ジ・フルオロ・メタンと2酸化炭素
との混合ガスによるRIEにより、窒化シリコン膜34
1が除去され、窒化シリコン膜スペーサ353は窒化シ
リコン膜スペーサ353aになる〔図5(b)〕。Next, the silicon nitride film 34 is formed by RIE using a mixed gas of difluoromethane and carbon dioxide.
1 is removed, and the silicon nitride film spacer 353 becomes a silicon nitride film spacer 353a (FIG. 5B).
【0061】次に、上記第2の実施の形態と同様に、弗
化水素によるガス・エッチングにより、PSG膜332
が選択的に除去される〔図5(c)〕。Next, similarly to the second embodiment, the PSG film 332 is formed by gas etching using hydrogen fluoride.
Is selectively removed [FIG. 5 (c)].
【0062】次に、上記第1,第2の実施の形態と同様
に、熱燐酸によるウェット・エッチングにより、窒化シ
リコン膜321および窒化シリコン膜スペーサ353a
が選択的に除去される。例えば30keVで3×1012
cm-2程度のボロンのイオン注入が行なわれ、第3のボ
ロン・イオン注入層(図示せず)が酸化シリコン膜31
1直下のP型シリコン基板201の表面に形成される。
例えばバッファード弗酸によるウェット・エッチングに
より酸化シリコン膜311が除去された後、P型シリコ
ン基板301の露出表面に犠牲酸化膜(図示せず)が形
成される。この過程において、第1のボロン・イオン注
入層362a,第2のボロン・イオン注入層362bお
よび上記第3のボロン・イオン注入層がそれぞれ活性化
されて、第1のP型チャネル・ストッパ層303a,第
2のP型チャネル・ストッパ層303bおよびチャネル
・ドープ層304になる。チャネル・ドープ層304の
深さは0.1μm弱である。Next, as in the first and second embodiments, the silicon nitride film 321 and the silicon nitride film spacer 353a are wet-etched with hot phosphoric acid.
Is selectively removed. For example, 3 × 10 12 at 30 keV
A boron ion implantation of about cm −2 is performed, and a third boron ion implantation layer (not shown) is
It is formed on the surface of the P-type silicon substrate 201 immediately below.
After the silicon oxide film 311 is removed by, for example, wet etching with buffered hydrofluoric acid, a sacrificial oxide film (not shown) is formed on the exposed surface of the P-type silicon substrate 301. In this process, the first boron ion implantation layer 362a, the second boron ion implantation layer 362b, and the third boron ion implantation layer are activated, and the first P-type channel stopper layer 303a is activated. , The second P-type channel stopper layer 303b and the channel dope layer 304. Channel dope layer 304 has a depth of less than 0.1 μm.
【0063】上記犠牲酸化膜がバッファード弗酸による
ウェット・エッチング等により除去された後、熱酸化に
より例えば8.5nm程度の膜厚のゲート酸化膜305
が、P型シリコン基板301の表面の素子形成領域が形
成される予定の領域に、形成される。ゲート電極306
が形成された後、ゲート電極306とフィールド酸化膜
302a,302b等とをマスクにした砒素のイオン注
入等により、接合の深さが0.1μm程度のN型ソース
・ドレイン領域307が形成され、本実施の形態による
半導体装置が完成する〔図5(d)〕。After the sacrificial oxide film is removed by wet etching with buffered hydrofluoric acid or the like, a gate oxide film 305 having a thickness of, for example, about 8.5 nm is formed by thermal oxidation.
Is formed in a region of the surface of the P-type silicon substrate 301 where an element formation region is to be formed. Gate electrode 306
Is formed, an N-type source / drain region 307 having a junction depth of about 0.1 μm is formed by ion implantation of arsenic using the gate electrode 306 and the field oxide films 302a and 302b as a mask. The semiconductor device according to the present embodiment is completed [FIG. 5D].
【0064】上記第3の実施の形態は、上記第1の従来
の技術(並びに上記第2の従来の技術)固有の問題点の
解決を含めて、上記第2の実施の形態の有する効果を有
している。The third embodiment has the advantages of the second embodiment, including the solution of the problems inherent in the first conventional technique (and the second conventional technique). Have.
【0065】また、上記第3の実施の形態の一適用例も
NチャネルMOSトランジスタに関わるものであるが、
本実施の形態の適用はこれに限定されるものではなく、
PチャネルMOSトランジスタにも適用できる。なお、
上記第3の実施の形態の一適用例の諸数値等は上記記載
の値等に限定されるものではない。The application example of the third embodiment also relates to an N-channel MOS transistor.
The application of the present embodiment is not limited to this,
It can be applied to a P-channel MOS transistor. In addition,
Numerical values and the like in one application example of the third embodiment are not limited to the values and the like described above.
【0066】[0066]
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
の製造方法では、選択酸化が第2の酸化シリコン膜と窒
化シリコン膜とからなる2層構造の第1の積層膜,第1
の窒化シリコン膜とPSG膜(もしくはBPSG膜)と
第2の窒化シリコン膜とからなる3層構造の第2の積層
膜およびこの積層膜の開口部に設けられた開口部を覆う
第3の窒化シリコン膜からなる絶縁膜スペーサ,あるい
は第1の窒化シリコン膜とPSG膜(もしくはBPSG
膜)と第2の窒化シリコン膜と第2の酸化シリコン膜と
からなる4層構造の第3の積層膜およびこの積層膜の開
口部に設けられた開口部を覆う第3の窒化シリコン膜か
らなる絶縁膜スペーサを耐酸化マスクにして行なわれ
る。As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the selective oxidation is performed by the first laminated film having the two-layer structure including the second silicon oxide film and the silicon nitride film.
Second laminated film having a three-layer structure including a silicon nitride film, a PSG film (or a BPSG film), and a second silicon nitride film, and a third nitride film covering an opening provided in an opening of the laminated film. An insulating film spacer made of a silicon film, or a first silicon nitride film and a PSG film (or BPSG film)
Film), a second silicon nitride film, and a second silicon oxide film, a third stacked film having a four-layer structure, and a third silicon nitride film covering an opening provided in an opening of the stacked film. The insulating film spacer is used as an oxidation-resistant mask.
【0067】そのため、第1の積層膜を構成する第2の
酸化シリコン膜はCMPにより選択的に除去され、第2
および第3の積層膜を構成するPSG膜(もしくはBP
SG膜は弗化水素によるガス・エッチングにより選択的
に除去される。すなわち、本発明による半導体装置の製
造方法では、耐酸化マスクに用いた積層膜の除去が支障
なく行なわれる。さらに本発明によれば、フィールド酸
化膜のバーズ・ビーク近傍におけるストレスの緩和が容
易になる。For this reason, the second silicon oxide film constituting the first stacked film is selectively removed by CMP,
And a PSG film (or BP) constituting the third laminated film
The SG film is selectively removed by gas etching with hydrogen fluoride. That is, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the removal of the laminated film used for the oxidation-resistant mask is performed without any trouble. Further, according to the present invention, it is easy to alleviate the stress in the vicinity of the bird's beak of the field oxide film.
【図1】本発明の第1の実施の形態の一適用例の製造工
程の断面模式図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process according to an application example of the first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態の一適用例の製造工
程の断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process according to an application example of the second embodiment of the present invention.
【図3】上記第2の実施の形態の一適用例の製造工程の
断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process according to an application example of the second embodiment.
【図4】本発明の第3の実施の形態の一適用例の製造工
程の断面模式図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process according to an application example of the third embodiment of the present invention.
【図5】上記第3の実施の形態の一適用例の製造工程の
断面模式図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process according to an application example of the third embodiment.
【図6】第1の従来の技術の問題点を説明するための図
であり、この第1の従来の技術の製造工程の断面模式図
である。FIG. 6 is a diagram for explaining a problem of the first conventional technology, and is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process of the first conventional technology.
【図7】第2の従来の技術の問題点を説明するための図
であり、この第2の従来の技術の製造工程の断面模式図
である。FIG. 7 is a diagram for explaining a problem of the second conventional technology, and is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process of the second conventional technology.
【図8】上記第2の従来の技術の問題点を声明するため
の図であり、この第2の従来の技術の製造工程の断面模
式図である。FIG. 8 is a view for explaining a problem of the second conventional technique, and is a schematic cross-sectional view of a manufacturing process of the second conventional technique.
101,201,301,401,501 P型シリ
コン基板 102a,102b,202a,202b,302a,
302b,402a,402b,502a,502b
フィールド酸化膜 103a,103b,203a,203b,303a,
303b,403a,403b,503a,503b
P型チャネル・ストッパ層 104,204,304,504 チャネル・ドープ
層 105,205,305,505 ゲート酸化膜 106,206,306,506 ゲート電極 107,207,307,507 N型ソース・ドレ
イン領域 111,131,211,311,351,411,4
31,511 酸化シリコン膜 121,221,241,252,321,341,3
52,421,441,521,541,552 窒
化シリコン膜 161a,161b,261a,261b,361a,
361b,461a,461b,561a,561b
開口部 162a,162b,262a,262b,362a,
362b ボロン・イオン注入層 232,332 PSG膜 253,253a,353,353a 窒化シリコン
膜スペーサ 412,412a,512,512a,533 多結
晶シリコン膜 462a,462b,532a,562b P型イオ
ン注入層101, 201, 301, 401, 501 P-type silicon substrates 102a, 102b, 202a, 202b, 302a,
302b, 402a, 402b, 502a, 502b
Field oxide films 103a, 103b, 203a, 203b, 303a,
303b, 403a, 403b, 503a, 503b
P-type channel stopper layers 104, 204, 304, 504 Channel-doped layers 105, 205, 305, 505 Gate oxide films 106, 206, 306, 506 Gate electrodes 107, 207, 307, 507 N-type source / drain regions 111 , 131, 211, 311, 351, 411, 4
31,511 silicon oxide films 121,221,241,252,321,341,3
52, 421, 441, 521, 541, 552 Silicon nitride films 161a, 161b, 261a, 261b, 361a,
361b, 461a, 461b, 561a, 561b
Openings 162a, 162b, 262a, 262b, 362a,
362b Boron ion implantation layer 232, 332 PSG film 253, 253a, 353, 353a Silicon nitride film spacer 412, 412a, 512, 512a, 533 Polycrystalline silicon film 462a, 462b, 532a, 562b P-type ion implantation layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/316 H01L 21/76──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/316 H01L 21/76
Claims (10)
の酸化シリコン膜を形成し、第1の膜厚を有して該第1
の酸化シリコン膜の表面を覆う窒化シリコン膜を形成
し、第2の膜厚を有して該窒化シリコン膜の表面を覆う
第2の酸化シリコン膜を形成する工程と、 前記一導電型シリコン基板表面の素子分離領域の形成予
定領域上の前記第2の酸化シリコン膜の表面を選択的に
覆うフォト・レジスト膜パターンを形成する工程と、 前記フォト・レジスト膜パターンをマスクにして、トリ
・フルオロ・メタン(CHF3 )とテトラ・フルオロ・
メタン(CF4 )との混合ガスにより少なくとも前記第
2の酸化シリコン膜を異方性エッチングし、ジ・フルオ
ロ・メタン(CH2 F2 )と2酸化炭素(CO2 )との
混合ガスにより前記窒化シリコン膜を異方性エッチング
して、それぞれ該第2の酸化シリコン膜並びに窒化シリ
コン膜を貫通して前記第1の酸化シリコン膜に達する第
1の開口幅を有した第1の開口部と該第1に開口幅より
広い第2の開口幅を有した第2の開口部とを少なくとも
形成する工程と、 前記フォト・レジスト膜パターンを除去し、前記第2の
酸化シリコン膜および窒化シリコン膜をマスクにした選
択酸化により、前記第1の開口部と前記第2の開口部と
の直下の前記一導電型シリコン基板表面に、前記第1の
膜厚並びに前記第2の膜厚の和より薄い第3の膜厚の部
分と、該第3の膜厚より厚く該第1の膜厚並びに該第2
の膜厚の和より薄い第4の膜厚の部分とを有したフィー
ルド酸化膜を形成する工程と、 前記フィールド酸化膜の前記第3の膜厚の部分の該フィ
ールド酸化膜および前記一導電型シリコン基板の界面の
近傍に投影飛程がある第1の注入エネルギーによる一導
電型不純物の第1のイオン注入を全面に行ない、さらに
少なくとも該フィールド酸化膜の前記第4の膜厚の部分
の該フィールド酸化膜および該一導電型シリコン基板の
界面の近傍に投影飛程がある第2の注入エネルギーによ
る一導電型不純物の第2のイオン注入を全面に行なっ
て、該第3の膜厚の部分および該第4の膜厚の部分の該
フィールド酸化膜の底面にそれぞれに接触する第1およ
び第2の一導電型イオン注入層を該一導電型シリコン基
板に形成する工程と、 化学機械研磨法(CMP)により前記第2の酸化シリコ
ン膜を選択的に除去し、熱燐酸により前記窒化シリコン
膜を選択的に除去する工程と、 所要導電型不純物の第3のイオン注入により、前記一導
電型シリコン基板の表面の素子形成領域の形成予定領域
にチャネル・ドープ層を形成する工程と、 前記第1の酸化シリコン膜を除去し、前記素子形成領域
の形成予定領域にゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極を
形成し、前記フィールド酸化膜および該ゲート電極をマ
スクにした逆導電型不純物の第4のイオン注入により該
素子形成領域の形成予定領域に逆導電型のソース・ドレ
イン領域を形成する工程とを有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。A first conductive type silicon substrate covering a surface thereof;
A silicon oxide film having a first thickness;
Forming a silicon nitride film covering the surface of the silicon oxide film, and forming a second silicon oxide film having a second thickness and covering the surface of the silicon nitride film; Forming a photoresist film pattern that selectively covers the surface of the second silicon oxide film on a region where a device isolation region is to be formed on the surface;・ Methane (CHF 3 ) and tetrafluoro
At least the second silicon oxide film is anisotropically etched with a mixed gas of methane (CF 4 ) and mixed with a mixed gas of difluoromethane (CH 2 F 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ). Anisotropically etching the silicon nitride film to form a first opening having a first opening width reaching the first silicon oxide film through the second silicon oxide film and the silicon nitride film, respectively; Forming at least a second opening having a second opening width wider than the first opening width; removing the photoresist film pattern to form the second silicon oxide film and the silicon nitride film By selective oxidation using a mask as a mask, the surface of the one-conductivity-type silicon substrate immediately below the first opening and the second opening is formed by adding the first film thickness and the second film thickness. Part of thin third film thickness And the first film thickness and the second film thickness which are larger than the third film thickness.
Forming a field oxide film having a fourth film thickness portion smaller than the sum of the film thicknesses of the field oxide film and the one conductivity type of the field oxide film in the third film thickness portion of the field oxide film. A first ion implantation of one conductivity type impurity is performed over the entire surface by a first implantation energy having a projection range near an interface of the silicon substrate, and at least a portion of the field oxide film having the fourth thickness is formed. A second ion implantation of one conductivity type impurity is performed over the entire surface by a second implantation energy having a projection range in the vicinity of the interface between the field oxide film and the one conductivity type silicon substrate. Forming a first and second one-conductivity-type ion-implanted layers on the one-conductivity-type silicon substrate, the first and second one-conductivity-type ion-implanted layers being respectively in contact with the bottom surface of the field oxide film in the fourth thickness portion; (C P), the second silicon oxide film is selectively removed, and the silicon nitride film is selectively removed by hot phosphoric acid. Forming a channel-doped layer in a region where a device forming region is to be formed on the surface of the substrate; removing the first silicon oxide film; forming a gate insulating film in a region where the device forming region is to be formed; Forming an electrode and forming a source / drain region of a reverse conductivity type in a region where the element formation region is to be formed by fourth ion implantation of a reverse conductivity type impurity using the field oxide film and the gate electrode as a mask; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
入層の形成に際して、一導電型不純物の斜め回転イオン
注入が含まれることを特徴とする請求項1記載の半導体
装置の製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein forming the first and second one-conductivity-type ion-implanted layers includes oblique rotation ion implantation of one-conductivity-type impurities.
度が前記第2の開口部により規定されることを特徴とす
る請求項2記載の半導体装置の製造方法。3. The method according to claim 2, wherein an implantation angle in said oblique rotation ion implantation is defined by said second opening.
シリコン膜を形成し、第1の膜厚を有して該酸化シリコ
ン膜の表面を覆う第1の窒化シリコン膜を形成し、第2
の膜厚を有して該第1の窒化シリコン膜の表面を覆い,
PSG膜もしくはBPSG膜からなる絶縁膜を形成し、
第3の膜厚を有して該絶縁膜の表面を覆う第2の窒化シ
リコン膜を形成する工程と、 前記一導電型シリコン基板表面の素子分離領域の形成予
定領域上の前記第2の窒化シリコン膜の表面を選択的に
覆うフォト・レジスト膜パターンを形成する工程と、 前記フォト・レジスト膜パターンをマスクにして、前記
第2の窒化シリコン膜を異方性エッチングし、トリ・フ
ルオロ・メタンとテトラ・フルオロ・メタンとの混合ガ
スにより少なくとも前記絶縁膜を異方性エッチングし、
ジ・フルオロ・メタンと2酸化炭素との混合ガスにより
前記第1の窒化シリコン膜を異方性エッチングして、そ
れぞれ該第2の窒化シリコン膜,絶縁膜並びに第1の窒
化シリコン膜を貫通して前記酸化シリコン膜に達する第
1の開口幅を有した第1の開口部と該第1に開口幅より
広い第2の開口幅を有した第2の開口部とを少なくとも
形成する工程と、 前記フォト・レジスト膜パターンを除去し、全面に第3
の窒化シリコン膜を形成し、該第3の窒化シリコン膜に
対する異方性エッチングによるエッチ・バックを行なっ
て前記第1および第2の開口部の側面に窒化シリコン膜
スペーサを形成する工程と、 前記第2の窒化シリコン膜,絶縁膜,第1の窒化シリコ
ン膜および窒化シリコン膜スペーサをマスクにした選択
酸化により、前記第1の開口部と前記第2の開口部との
直下の前記一導電型シリコン基板表面に、前記第1の膜
厚,第2の膜厚並びに前記第3の膜厚の和より薄い第4
の膜厚の部分と、該第4の膜厚より厚く該第1の膜厚,
第2の膜厚並びに該第3の膜厚の和より薄い第5の膜厚
の部分とを有したフィールド酸化膜を形成する工程と、 前記フィールド酸化膜の前記第4の膜厚の部分の該フィ
ールド酸化膜および前記一導電型シリコン基板の界面の
近傍に投影飛程がある第1の注入エネルギーによる一導
電型不純物の第1のイオン注入を全面に行ない、さらに
少なくとも該フィールド酸化膜の前記第5の膜厚の部分
の該フィールド酸化膜および該一導電型シリコン基板の
界面の近傍に投影飛程がある第2の注入エネルギーによ
る一導電型不純物の第2のイオン注入を全面に行なっ
て、該第4の膜厚の部分および該第5の膜厚の部分の該
フィールド酸化膜の底面にそれぞれに接触する第1およ
び第2の一導電型イオン注入層を該一導電型シリコン基
板に形成する工程と、 ジ・フルオロ・メタンと2酸化炭素との混合ガスによる
異方性エッチングにより前記第3の窒化シリコン膜を選
択的に除去し、弗化水素(HF)によるガス・エッチン
グにより前記絶縁膜を選択的に除去し、熱燐酸により前
記第1の窒化シリコン膜および窒化シリコン膜スペーサ
を選択的に除去する工程と、 所要導電型不純物の第3のイオン注入により、前記一導
電型シリコン基板の表面の素子形成領域の形成予定領域
にチャネル・ドープ層を形成する工程と、 前記酸化シリコン膜を除去し、前記素子形成領域の形成
予定領域にゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極を形成
し、前記フィールド酸化膜および該ゲート電極をマスク
にした逆導電型不純物の第4のイオン注入により該素子
形成領域の形成予定領域に逆導電型のソース・ドレイン
領域を形成する工程とを有することを特徴とする半導体
装置の製造方法。Forming a first silicon nitride film covering a surface of the silicon oxide film having a first thickness, wherein the first silicon nitride film has a first thickness and covers a surface of the silicon oxide film;
Covering the surface of the first silicon nitride film with a thickness of
Forming an insulating film made of a PSG film or a BPSG film,
Forming a second silicon nitride film having a third thickness and covering the surface of the insulating film; and forming the second nitride film on a region where a device isolation region is to be formed on the surface of the one conductivity type silicon substrate. Forming a photo-resist film pattern that selectively covers the surface of the silicon film; anisotropically etching the second silicon nitride film using the photo-resist film pattern as a mask; Anisotropically etching at least the insulating film with a mixed gas of and tetrafluoromethane,
The first silicon nitride film is anisotropically etched with a mixed gas of difluoromethane and carbon dioxide to penetrate the second silicon nitride film, the insulating film, and the first silicon nitride film, respectively. Forming at least a first opening having a first opening width reaching the silicon oxide film and a second opening having a second opening width wider than the first opening width; The photo-resist film pattern is removed, and a third
Forming a silicon nitride film on the side surfaces of the first and second openings by performing etch-back on the third silicon nitride film by anisotropic etching; The selective oxidation using the second silicon nitride film, the insulating film, the first silicon nitride film, and the silicon nitride film spacer as masks to form the one conductivity type immediately below the first opening and the second opening. A fourth thinner than the sum of the first thickness, the second thickness, and the third thickness is formed on the surface of the silicon substrate.
And a first film thickness greater than the fourth film thickness,
Forming a field oxide film having a second film thickness and a fifth film thickness portion smaller than the sum of the third film thickness; and forming a fourth film thickness portion of the field oxide film. A first ion implantation of one conductivity type impurity is performed over the entire surface by a first implantation energy having a projection range near an interface between the field oxide film and the one conductivity type silicon substrate. A second ion implantation of one conductivity type impurity by a second implantation energy having a projection range near an interface between the field oxide film and the one conductivity type silicon substrate in a portion having a fifth thickness; A first and a second one-conductivity-type ion-implanted layers respectively contacting the bottom surface of the field oxide film at the fourth thickness portion and the fifth thickness portion on the one-conductivity type silicon substrate; Forming process and Selectively removing the third silicon nitride film by anisotropic etching with a mixed gas of difluoromethane and carbon dioxide, and selecting the insulating film by gas etching with hydrogen fluoride (HF) The first silicon nitride film and the silicon nitride film spacer are selectively removed with hot phosphoric acid, and the third ion implantation of the required conductivity type impurity is performed to remove the surface of the one conductivity type silicon substrate. Forming a channel / doped layer in a region where a device formation region is to be formed; removing the silicon oxide film; forming a gate insulating film in a region where the device formation region is to be formed; forming a gate electrode; A fourth ion implantation of a reverse conductivity type impurity using the oxide film and the gate electrode as a mask causes a reverse conductivity type source / drain to be formed in a region where the element formation region is to be formed. The method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step of forming a band.
入層の形成に際して、一導電型不純物の斜め回転イオン
注入が含まれることを特徴とする請求項4記載の半導体
装置の製造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein said first and second one-conductivity-type ion implantation layers include oblique rotation ion implantation of one-conductivity type impurities.
度が前記第2の開口部により規定されることを特徴とす
る請求項5記載の半導体装置の製造方法。6. The method according to claim 5, wherein an implantation angle in the oblique rotation ion implantation is defined by the second opening.
の酸化シリコン膜を形成し、第1の膜厚を有して該第1
の酸化シリコン膜の表面を覆う第1の窒化シリコン膜を
形成し、第2の膜厚を有して該第1の窒化シリコン膜の
表面を覆い,PSG膜もしくはBPSG膜からなる絶縁
膜を形成し、第3の膜厚を有して該絶縁膜の表面を覆う
第2の窒化シリコン膜を形成し、第4の膜厚を有して該
第2の窒化シリコン膜の表面を覆う第2の酸化シリコン
膜を形成する工程と、 前記一導電型シリコン基板表面の素子分離領域の形成予
定領域上の前記第2の酸化シリコン膜の表面を選択的に
覆うフォト・レジスト膜パターンを形成する工程と、 前記フォト・レジスト膜パターンをマスクにして、前記
第2の酸化シリコン膜および第2の窒化シリコン膜を異
方性エッチングし、トリ・フルオロ・メタンとテトラ・
フルオロ・メタンとの混合ガスにより少なくとも前記絶
縁膜を異方性エッチングし、ジ・フルオロ・メタンと2
酸化炭素との混合ガスにより前記第1の窒化シリコン膜
を異方性エッチングして、それぞれ該第2の酸化シリコ
ン膜,第2の窒化シリコン膜,絶縁膜並びに第1の窒化
シリコン膜を貫通して前記第1の酸化シリコン膜に達す
る第1の開口幅を有した第1の開口部と該第1に開口幅
より広い第2の開口幅を有した第2の開口部とを少なく
とも形成する工程と、 前記フォト・レジスト膜パターンを除去し、全面に第3
の窒化シリコン膜を形成し、該第3の窒化シリコン膜に
対する異方性エッチングによるエッチ・バックを行なっ
て前記第1および第2の開口部の側面に窒化シリコン膜
スペーサを形成する工程と、 前記第2の酸化シリコン膜,第2の窒化シリコン膜,絶
縁膜,第1の窒化シリコン膜および窒化シリコン膜スペ
ーサをマスクにした選択酸化により、前記第1の開口部
と前記第2の開口部との直下の前記一導電型シリコン基
板表面に、前記第1の膜厚,第2の膜厚,第3の膜厚並
びに前記第4の膜厚の和より薄い第5の膜厚の部分と、
該第5の膜厚より厚く該第1の膜厚,第2の膜厚,第3
の膜厚並びに該第4の膜厚の和より薄い第6の膜厚の部
分とを有したフィールド酸化膜を形成する工程と、 前記フィールド酸化膜の前記第5の膜厚の部分の該フィ
ールド酸化膜および前記一導電型シリコン基板の界面の
近傍に投影飛程がある第1の注入エネルギーによる一導
電型不純物の第1のイオン注入を全面に行ない、さらに
少なくとも該フィールド酸化膜の前記第6の膜厚の部分
の該フィールド酸化膜および該一導電型シリコン基板の
界面の近傍に投影飛程がある第2の注入エネルギーによ
る一導電型不純物の第2のイオン注入を全面に行なっ
て、該第5の膜厚の部分および該第6の膜厚の部分の該
フィールド酸化膜の底面にそれぞれに接触する第1およ
び第2の一導電型イオン注入層を該一導電型シリコン基
板に形成する工程と、 前記第2の酸化シリコン膜を除去し、ジ・フルオロ・メ
タンと2酸化炭素との混合ガスによる異方性エッチング
により前記第2の窒化シリコン膜を選択的に除去し、弗
化水素によるガス・エッチングにより前記絶縁膜を選択
的に除去し、熱燐酸により前記第1の窒化シリコン膜お
よび窒化シリコン膜スペーサを選択的に除去する工程
と、 所要導電型不純物の第3のイオン注入により、前記一導
電型シリコン基板の表面の素子形成領域の形成予定領域
にチャネル・ドープ層を形成する工程と、 前記第1の酸化シリコン膜を除去し、前記素子形成領域
の形成予定領域にゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極を
形成し、前記フィールド酸化膜および該ゲート電極をマ
スクにした逆導電型不純物の第4のイオン注入により該
素子形成領域の形成予定領域に逆導電型のソース・ドレ
イン領域を形成する工程とを有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。7. A first substrate covering a surface of a silicon substrate of one conductivity type.
A silicon oxide film having a first thickness;
Forming a first silicon nitride film covering the surface of the first silicon nitride film, covering the surface of the first silicon nitride film with a second thickness, and forming an insulating film made of a PSG film or a BPSG film; Forming a second silicon nitride film having a third thickness and covering the surface of the insulating film; and forming a second silicon nitride film having a fourth thickness and covering the surface of the second silicon nitride film. Forming a silicon oxide film; and forming a photoresist film pattern that selectively covers a surface of the second silicon oxide film on a region where an element isolation region is to be formed on the surface of the one conductivity type silicon substrate. Using the photoresist film pattern as a mask, anisotropically etching the second silicon oxide film and the second silicon nitride film to obtain trifluoromethane and tetrafluoromethane;
At least the insulating film is anisotropically etched with a mixed gas of fluoromethane and difluoromethane.
The first silicon nitride film is anisotropically etched with a mixed gas with carbon oxide to penetrate the second silicon oxide film, the second silicon nitride film, the insulating film, and the first silicon nitride film, respectively. Forming at least a first opening having a first opening width reaching the first silicon oxide film and a second opening having a second opening width larger than the first opening width. Removing the photo-resist film pattern;
Forming a silicon nitride film on the side surfaces of the first and second openings by performing etch-back on the third silicon nitride film by anisotropic etching; The first opening and the second opening are formed by selective oxidation using the second silicon oxide film, the second silicon nitride film, the insulating film, the first silicon nitride film, and the silicon nitride film spacer as a mask. A portion having a fifth film thickness smaller than the sum of the first film thickness, the second film thickness, the third film thickness and the fourth film thickness,
The first film thickness, the second film thickness, and the third film thickness are larger than the fifth film thickness.
Forming a field oxide film having a thickness of less than the sum of the fourth thickness and a sixth thickness of the field oxide film; and forming the field oxide film of the fifth thickness portion of the field oxide film. A first ion implantation of one conductivity type impurity is performed on the entire surface by a first implantation energy having a projection range near an interface between the oxide film and the one conductivity type silicon substrate, and at least the sixth ion implantation of the field oxide film is performed. A second ion implantation of one conductivity type impurity is performed over the entire surface by a second implantation energy having a projection range near an interface between the field oxide film and the one conductivity type silicon substrate at a thickness of First and second one-conductivity-type ion-implanted layers are respectively formed on the one-conductivity-type silicon substrate so as to be in contact with the bottom portion of the field oxide film in the fifth-thickness portion and the sixth-thickness portion, respectively. Process and The second silicon oxide film is removed, and the second silicon nitride film is selectively removed by anisotropic etching using a mixed gas of difluoromethane and carbon dioxide. A step of selectively removing the insulating film by etching and a step of selectively removing the first silicon nitride film and the silicon nitride film spacer by hot phosphoric acid; and a third ion implantation of a required conductivity type impurity. Forming a channel dope layer in a region where a device forming region is to be formed on the surface of the conductive silicon substrate; removing the first silicon oxide film and forming a gate insulating film in a region where the device forming region is to be formed Forming a gate electrode, and forming the element formation region by fourth ion implantation of a reverse conductivity type impurity using the field oxide film and the gate electrode as a mask. The method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step of forming the source and drain regions of the opposite conductivity type.
分に厚いことを特徴とする請求項7記載の半導体装置の
製造方法。8. The method according to claim 7, wherein the fifth film thickness is sufficiently larger than the fourth film thickness.
入層の形成に際して、一導電型不純物の斜め回転イオン
注入が含まれることを特徴とする請求項7もしくは請求
項8記載の半導体装置の製造方法。9. The semiconductor device according to claim 7, wherein said first and second ion implantation layers of one conductivity type include oblique rotation ion implantation of impurities of one conductivity type. Manufacturing method.
角度が、前記第2の開口部により規定されることを特徴
とする請求項9記載の半導体装置の製造方法。10. The method according to claim 9, wherein an implantation angle in the oblique rotation ion implantation is defined by the second opening.
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