[go: up one dir, main page]

JP2000208608A - Semiconductor device and production thereof - Google Patents

Semiconductor device and production thereof

Info

Publication number
JP2000208608A
JP2000208608A JP11005920A JP592099A JP2000208608A JP 2000208608 A JP2000208608 A JP 2000208608A JP 11005920 A JP11005920 A JP 11005920A JP 592099 A JP592099 A JP 592099A JP 2000208608 A JP2000208608 A JP 2000208608A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
groove
oxide film
semiconductor substrate
silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11005920A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Hiroi
政幸 廣井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP11005920A priority Critical patent/JP2000208608A/en
Publication of JP2000208608A publication Critical patent/JP2000208608A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Element Separation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the production method of a semiconductor device with which a phenomenon such as pressure resistance degradation, threshold voltage reduction and leakage at a concrete part caused by recessing an insulating film to be used for groove separation at a groove end can be suppressed. SOLUTION: After a pad oxide film 2, a silicon nitride film 3 and a resist film 4 are formed in order on a silicon substrate 1, the resist film 4 is patterned by photolithography, and a groove is formed by etching the silicon nitride film 3, the pad oxide film 2 and silicon substrate 1 with the resist film 4 as a mask. After this groove is formed, the silicon nitride film 3 of a stopper film is etched, and the opening part of the silicon nitride film 3 is widened rather than the groove. Afterwards, the resist film 4 is released and while using bias-plasma chemical vapor deposition(CVD), a silicon oxide film 5 is formed thereafter while being embedded in the groove.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法に関し、特に半導体基板表面に形成した溝によ
って半導体基板表面における素子の分離を行う半導体装
置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device in which elements are separated on the surface of a semiconductor substrate by grooves formed on the surface of the semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体基板表面に形成した素子を
分離する方法としては、長い間、半導体基板表面を選択
的酸化法(Local oxidation of s
ilicon :LOCOS)によって加工すること
で、素子を分離する方法が用いられてきている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for separating an element formed on a surface of a semiconductor substrate, a selective oxidation method (Local oxidation of the surface of the semiconductor substrate) has been used for a long time.
There has been used a method of separating elements by processing with the use of silicon (LOCOS).

【0003】しかしながら、半導体デバイスの微細化及
び高集積化が進み、バーズビークの発生によって分離特
性が悪化する、表面の平坦化が困難である、等の問題の
ために、LOCOSによる素子分離は適応が困難になっ
てきている。
However, due to the progress of miniaturization and high integration of semiconductor devices, the occurrence of bird's beaks deteriorates isolation characteristics, and it is difficult to flatten the surface. It's getting harder.

【0004】そこで、微細な半導体デバイス作製におい
ては、LOCOSに代わって、半導体基板表面にエッチ
ングによって溝(トレンチ)を形成し、溝を酸化膜等の
絶縁体で埋め込んで素子分離を行う溝分離法が開発され
ている。
Therefore, in the production of fine semiconductor devices, instead of LOCOS, a trench (trench) is formed on the surface of a semiconductor substrate by etching, and the trench is filled with an insulator such as an oxide film to perform element isolation. Is being developed.

【0005】シリコン酸化膜を溝を埋め込む際にはバイ
アスをかけたプラズマ化学気相成長法(Chemica
l vapor deposition:CVD)が用
いられ、溝以外の表面部に成膜された埋め込み材料は化
学機械研磨(Chemical mechanical
polishing:CMP)によって除去されてい
る。
In filling a groove with a silicon oxide film, a biased plasma enhanced chemical vapor deposition (Chemica) method is used.
l vapor deposition (CVD) is used, and the buried material formed on the surface portion other than the groove is chemically mechanically polished (Chemical mechanical).
polishing (CMP).

【0006】図3及び図4は従来の溝形成による素子分
離法を説明するための工程を示す断面図である。まずシ
リコン基板1上にパッド酸化膜2、シリコン窒化膜3、
レジスト膜4を順に形成する[図3(a)参照]。
FIGS. 3 and 4 are sectional views showing steps for explaining a conventional element isolation method by forming a groove. First, a pad oxide film 2, a silicon nitride film 3,
A resist film 4 is formed in order (see FIG. 3A).

【0007】ここで、シリコン窒化膜3は後の工程で、
溝を埋め込んだシリコン酸化膜の埋め込み部以外の部分
をCMPによって研磨除去する際のストッパとなる。シ
リコン窒化膜3がシリコン酸化膜のCMPによって削れ
にくいため、シリコン基板1の表面を傷つけることな
く、埋め込み部以外のシリコン酸化膜を完全に除去する
ことができる。
Here, the silicon nitride film 3 is formed in a later step.
It becomes a stopper when polishing and removing portions other than the buried portion of the silicon oxide film in which the trench is buried by CMP. Since the silicon nitride film 3 is not easily removed by the CMP of the silicon oxide film, the silicon oxide film other than the buried portion can be completely removed without damaging the surface of the silicon substrate 1.

【0008】パッド酸化膜2はシリコン窒化膜3の応力
を緩和するために挿入されている。パッド酸化膜2なし
にシリコン窒化膜3を直接シリコン基板1に成膜した場
合にはシリコン窒化膜3とシリコン基板1との熱膨張係
数の違い等の要因で、シリコン基板1の表面付近に大き
な歪みが生じ、シリコン基板1の表面に形成される半導
体素子の特性を悪化させてしまう。しかしながら、パッ
ド酸化膜2をシリコン基板1とシリコン窒化膜3との間
に挿入することで、シリコン基板1にかかる歪みを緩和
することができる。
The pad oxide film 2 is inserted to relieve the stress of the silicon nitride film 3. When the silicon nitride film 3 is formed directly on the silicon substrate 1 without the pad oxide film 2, the silicon nitride film 3 is large near the surface of the silicon substrate 1 due to a difference in thermal expansion coefficient between the silicon nitride film 3 and the silicon substrate 1. Distortion occurs, and the characteristics of the semiconductor element formed on the surface of the silicon substrate 1 are deteriorated. However, the distortion applied to the silicon substrate 1 can be reduced by inserting the pad oxide film 2 between the silicon substrate 1 and the silicon nitride film 3.

【0009】図3(a)に示すような構造を形成後、レ
ジスト膜4をフォトリソグラフィによってパターニング
し[図3(b)参照]、レジスト膜4をマスクとしてシ
リコン窒化膜3、パッド酸化膜2、シリコン基板1をエ
ッチングして溝を形成する[図3(c)参照]。
After forming the structure shown in FIG. 3A, the resist film 4 is patterned by photolithography [see FIG. 3B], and the silicon nitride film 3 and the pad oxide film 2 are formed using the resist film 4 as a mask. Then, a groove is formed by etching the silicon substrate 1 [see FIG. 3 (c)].

【0010】レジスト膜4を剥離した後[図3(d)参
照]、例えばバイアス−プラズマCVDを用いて、シリ
コン酸化膜5を溝に埋め込む形で形成する[図3(e)
参照]。この時、シリコン酸化膜5は表面全体に成膜さ
れてしまうため、CMPによって埋め込み部以外のシリ
コン酸化膜5を除去する[図4(a)参照]。
After the resist film 4 is peeled [see FIG. 3D], a silicon oxide film 5 is formed in the trench by using, for example, bias-plasma CVD [FIG. 3E].
reference]. At this time, since the silicon oxide film 5 is formed on the entire surface, the silicon oxide film 5 other than the buried portion is removed by CMP (see FIG. 4A).

【0011】さらに、シリコン窒化膜3をりん酸溶液処
理等によってエッチングし[図4(b)参照]、パッド
酸化膜2も溶液処理等によってエッチングして除去する
[図4(c)参照]。
Further, the silicon nitride film 3 is etched by a phosphoric acid solution treatment or the like (see FIG. 4B), and the pad oxide film 2 is also removed by etching by a solution treatment or the like (see FIG. 4C).

【0012】通常、エッチング対象を完全に除去するた
めには除去すべき対象に対応したエッチング時間よりも
多めのエッチング(オーバエッチング)を行う。パッド
酸化膜2をエッチングする場合、パッド酸化膜2の厚さ
をd1として、オーバエッチングを含めたエッチングに
よって除去されるシリコン酸化膜の厚さをd1+Δd1
とすると、溝の上端付近のシリコン酸化膜はシリコン基
板1の表面よりもΔd1だけ深く削られる。したがっ
て、図4(c)に示すように、シリコン酸化膜5のシリ
コン基板表面付近がえぐれたような形状となり、シリコ
ン基板1の溝側面が露出してしまう。
Usually, in order to completely remove the object to be etched, etching (over-etching) longer than the etching time corresponding to the object to be removed is performed. When the pad oxide film 2 is etched, the thickness of the pad oxide film 2 is d1, and the thickness of the silicon oxide film removed by etching including over-etching is d1 + Δd1.
Then, the silicon oxide film near the upper end of the groove is shaved by Δd1 deeper than the surface of the silicon substrate 1. Therefore, as shown in FIG. 4C, the vicinity of the surface of the silicon substrate of the silicon oxide film 5 has a depressed shape, and the groove side surface of the silicon substrate 1 is exposed.

【0013】さらに、シリコン基板1の表面に半導体素
子を形成する場合に、エッチング等のダメージを受けた
部分を除去するために、シリコン基板1の表面付近を犠
牲酸化し[図4(d)参照]、フッ酸溶液処理すること
によって犠牲酸化膜6を除去する[図4(e)参照]と
いう工程が使用される。この犠牲酸化膜6の除去におい
ても上記のパッド酸化膜2の除去工程と同様に、オーバ
エッチングを行う必要があるために、シリコン酸化膜5
のえぐれた部分は大きくなり、シリコン基板1の溝側面
の露出部分も拡大されてしまう。
Further, when a semiconductor element is formed on the surface of the silicon substrate 1, sacrificial oxidation is performed near the surface of the silicon substrate 1 in order to remove a portion damaged by etching or the like [see FIG. 4 (d). And removing the sacrificial oxide film 6 by hydrofluoric acid solution treatment [see FIG. 4E]. In the removal of the sacrificial oxide film 6, as in the above-described step of removing the pad oxide film 2, over-etching must be performed.
The recessed portion becomes large, and the exposed portion on the side surface of the groove of the silicon substrate 1 is also enlarged.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
装置の製造方法では、微細化した半導体素子をシリコン
基板1表面上に形成して集積化する時に、シリコン基板
の溝側面が露出した場合に生ずる問題点を、図5〜図8
を参照して説明する。
In the above-mentioned conventional method for manufacturing a semiconductor device, when a miniaturized semiconductor element is formed on the surface of the silicon substrate 1 and integrated, the groove side surface of the silicon substrate is exposed. The problems that arise are shown in FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0015】図5は一つの半導体素子領域を上部からみ
た模式図であり、分離領域10によって囲まれた半導体
素子領域はゲート7を、ソース8及びドレイン9で挟ん
だ形となっている。
FIG. 5 is a schematic view of one semiconductor element region as viewed from above. The semiconductor element region surrounded by the isolation region 10 has a gate 7 sandwiched between a source 8 and a drain 9.

【0016】図6〜図8は夫々、図5中のA−A線に沿
う矢視方向の断面、B−B線に沿う矢視方向の断面の構
造図である。一般的なMOS型半導体トランジスタは、
図3及び図4に示すような工程を経た後に、シリコン基
板1の表面露出部に、図6〜図8に示される工程を経て
形成される。
6 to 8 are structural views of a cross section taken along line AA in FIG. 5 and a cross section taken along line BB in FIG. 5, respectively. A general MOS type semiconductor transistor is
After the steps shown in FIGS. 3 and 4, the silicon substrate 1 is formed on the exposed surface of the silicon substrate 1 through the steps shown in FIGS. 6 to 8.

【0017】図3及び図4の工程を経た後[図6(a)
参照]、シリコン基板1の露出した表面を熱酸化するこ
とによって、ゲート絶縁膜11を形成し[図6(b)参
照]、その上にゲート電極12となる材料として、例え
ばポリシリコンを成膜する[図6(c)参照]。図5の
A−A線に沿う矢視方向の断面部はこの後の工程で削ら
れたりしないため、図6(c)に示すものが最終的な形
状となる。
After the steps of FIGS. 3 and 4 [FIG.
6], a gate insulating film 11 is formed by thermally oxidizing the exposed surface of the silicon substrate 1 [see FIG. 6 (b)], and, for example, polysilicon is formed as a material for the gate electrode 12 thereon. [See FIG. 6 (c)]. Since the cross section in the direction of the arrow along the line AA in FIG. 5 is not cut in the subsequent steps, the one shown in FIG. 6 (c) has the final shape.

【0018】図6(b)に示すように、シリコン酸化膜
5の素子領域端がえぐれた形状になっていると、シリコ
ン基板1の溝側の露出部分も酸化されるが、表面と溝面
との接する角部においては酸化速度が小さいために酸化
膜厚が小さくなってしまうので、ゲート絶縁膜の耐圧が
小さくなる。
As shown in FIG. 6B, if the end of the element region of the silicon oxide film 5 has a hollow shape, the exposed portion on the groove side of the silicon substrate 1 is also oxidized. Since the oxidation speed is low at the corner contacting with the gate oxide film, the thickness of the oxide film becomes small, so that the breakdown voltage of the gate insulating film becomes small.

【0019】また、図6(c)に示すように、ゲート電
極12が溝側の側面部にも回り込んだ形で形成されるた
め、素子の横方向からも電界がかかる。したがって、上
記角部において電界集中が生じるばかりでなく、溝面側
にも閾値電圧の寄生チャネルが形成されてしまう。微細
化によってゲート幅が小さくなるほど、この寄生成分の
影響が大きくなり、トランジスタの特性を悪化させてし
まう。
Further, as shown in FIG. 6 (c), since the gate electrode 12 is formed so as to extend to the side surface on the groove side, an electric field is also applied from the lateral direction of the device. Therefore, not only is the electric field concentrated at the corners, but also a parasitic channel of the threshold voltage is formed on the groove surface side. As the gate width becomes smaller due to miniaturization, the influence of the parasitic component increases, and the characteristics of the transistor deteriorate.

【0020】一方、図5のB−B線に沿う矢視方向の断
面部は図7及び図8に示す工程によって加工される。図
6の工程を経た後[図7(a)参照]、ゲート電極12
をパターニングし[図7(b)参照]、ソース及びドレ
インのエクステンション部への不純物イオン注入を行っ
て不純物層13を形成する[図7(c)参照]。
On the other hand, the cross section in the direction of the arrow along the line BB in FIG. 5 is processed by the steps shown in FIGS. After the process of FIG. 6 (see FIG. 7A), the gate electrode 12
Is patterned (see FIG. 7B), and impurity ions are implanted into the source and drain extension portions to form an impurity layer 13 (see FIG. 7C).

【0021】その後、絶縁膜成膜及びエッチバックによ
ってサイドウォール14を形成し[図7(d)参照]、
ソース及びドレイン部への不純物注入を行い、不純物導
入層13を良好なコンタクトが取れる状態にする[図7
(e)参照]。
Thereafter, a sidewall 14 is formed by forming an insulating film and etching back (see FIG. 7D).
Impurity is implanted into the source and drain portions to bring the impurity introduction layer 13 into a state where good contact can be obtained [FIG.
(E)].

【0022】このようにして形成されたトランジスタを
配線するために、層間絶縁膜15を成膜した後[図7
(f)参照]、コンタクトホールをドライエッチングに
よって形成し[図7(g)参照]、配線材料16を埋め
込んでソース及びドレインの不純物層13に接合する。
In order to wire the transistor thus formed, an interlayer insulating film 15 is formed [FIG.
(F)], a contact hole is formed by dry etching [see FIG. 7 (g)], and a wiring material 16 is buried and joined to the source and drain impurity layers 13.

【0023】ソース及びドレインの不純物層13の厚さ
は、現在量産または研究試作されているトランジスタで
は100nm程度以下であり、デバイスの微細化によっ
てより浅い接合が望まれている。また同時に、デバイス
の微細化にはソースまたはドレインのコンタクト部の面
積もできるだけ小さくする必要があり、現時点で既にコ
ンタクトホールとソース及びドレインの活性層との目合
わせマージンはほぼ0nmとなっている。
The thickness of the source and drain impurity layers 13 is about 100 nm or less for transistors currently mass-produced or researched and prototyped, and a shallower junction is desired due to miniaturization of devices. At the same time, in order to miniaturize the device, it is necessary to reduce the area of the contact portion of the source or the drain as much as possible. At present, the alignment margin between the contact hole and the active layer of the source and the drain is already almost 0 nm.

【0024】コンタクトホールをゲート側にずらすこと
はゲートとソース及びドレインとの寄生容量が増加する
ために望ましくない。また、この時、可能なずれ幅はサ
イドウォール14の厚さまでであり、それ以上ずれた場
合にはゲート電極12とコンタクト16とが短絡してし
まう。
Displacing the contact hole to the gate side is not desirable because the parasitic capacitance between the gate and the source and drain increases. Further, at this time, the possible shift width is up to the thickness of the sidewall 14, and if the shift is more than that, the gate electrode 12 and the contact 16 are short-circuited.

【0025】一方で、コンタクトホールがわずかに分離
領域側にずれても、LOCOSの場合には問題とならな
い。しかしながら、従来の溝形成による分離法において
コンタクト位置がずれた場合には、図8(c)に示すよ
うに、ソース及びドレインの不純物層より埋め込み酸化
膜5のえぐれが大きいと、コンタクト−チャネル間が直
接つながってしまうためにトランジスタとしての動作が
できなくなってしまう。このため、ソース及びドレイン
の不純物層の厚さが制限されてしまい、微細化が困難と
なる。
On the other hand, even if the contact hole slightly shifts toward the isolation region, no problem occurs in the case of LOCOS. However, when the contact position is shifted in the conventional separation method by forming a groove, as shown in FIG. 8C, if the buried oxide film 5 is larger than the source and drain impurity layers, the contact-channel Are directly connected, so that the transistor cannot operate. For this reason, the thicknesses of the source and drain impurity layers are limited, and miniaturization becomes difficult.

【0026】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、溝分離に用いる絶縁膜が溝端部でえぐれた形状に
なることに起因する耐圧劣化や閾値電圧の低下、及びコ
ンタクト部でのリークという現象を抑制することができ
る半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to reduce the withstand voltage and the threshold voltage due to the insulating film used for the groove separation being formed at the end of the groove, and to reduce the contact voltage at the contact portion. An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing the phenomenon of leakage and a method for manufacturing the same.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、半導体基板表面上に形成された溝が絶縁物によって
充填され、該絶縁物の上部が該半導体基板表面より突出
しておりかつ該絶縁物の突出部分を該半導体基板表面に
投影した面が該溝開口部を包含しつつ該溝開口部より大
きい素子分離構造を備えている。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device, wherein a groove formed on a surface of a semiconductor substrate is filled with an insulator, an upper portion of the insulator protrudes from the surface of the semiconductor substrate, and the insulator is An element isolation structure is provided in which a projected surface of the projected portion on the surface of the semiconductor substrate includes the groove opening and is larger than the groove opening.

【0028】本発明による半導体装置の製造方法は、半
導体基板表面上に研磨によって該半導体基板が削られな
いためのカバー膜を形成する工程と、該カバー膜上にマ
スク膜を形成する工程と、該マスク膜をマスクとして該
カバー膜及び該半導体基板に溝を形成する工程と、該カ
バー膜をエッチングして該半導体基板に形成された溝よ
りも該カバー膜の開口部を広くする工程とを備えてい
る。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: forming a cover film on a surface of a semiconductor substrate so that the semiconductor substrate is not polished by polishing; and forming a mask film on the cover film. Forming a groove in the cover film and the semiconductor substrate using the mask film as a mask; and etching the cover film to make the opening of the cover film wider than the groove formed in the semiconductor substrate. Have.

【0029】すなわち、本発明の半導体装置の製造方法
は、溝形成後、溝を埋め込む前にカバー膜をエッチング
して溝開口部を広げることによって、埋め込み膜を半導
体基板上部に張り出した形状に形成する。
That is, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, after a groove is formed and before the groove is buried, the cover film is etched to widen the groove opening, thereby forming the buried film in a shape protruding above the semiconductor substrate. I do.

【0030】溝開口部を広げる幅、すなわち半導体基板
上部に埋め込み膜が張り出す幅を、後の工程で埋め込み
膜が削られる厚さよりも大きくすることによって、溝端
部において埋め込み膜がえぐれた形状となることを抑止
する。
By making the width of widening the groove opening, that is, the width of the buried film overhanging the upper part of the semiconductor substrate larger than the thickness of the buried film cut in a later step, the shape of the buried film at the end of the groove is reduced. Deter from becoming

【0031】埋め込み膜が半導体基板基板上部に張り出
した形状とすることによって、溶液処理等によって埋め
込み膜が削られても、半導体基板の溝端部が埋め込み膜
に覆われるので、埋め込み膜のえぐれに起因する問題が
生じない。
By making the buried film overhang the semiconductor substrate substrate, even if the buried film is shaved by a solution treatment or the like, the groove end of the semiconductor substrate is covered with the buried film. No problem occurs.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。図1及び図2は本発明の一実
施例による半導体装置の製造工程を示す断面図である。
これら図1及び図2を参照して本発明の一実施例による
半導体装置の製造工程について説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are cross-sectional views showing the steps of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention.
The manufacturing process of the semiconductor device according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0033】本発明の一実施例による半導体装置の製造
工程では、従来例で用いた図3(a)から図3(c)ま
での工程と同様に、シリコン基板1上にパッド酸化膜
2、シリコン窒化膜3、レジスト膜4を順に形成した後
[図1(a)参照]、レジスト膜4をフォトリソグラフ
ィによってパターニングし[図1(b)参照]、レジス
ト膜4をマスクとしてシリコン窒化膜3、パッド酸化膜
2、シリコン基板1をエッチングして溝を形成する[図
1(c)参照]。
In the process of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention, a pad oxide film 2 and a pad oxide film 2 are formed on a silicon substrate 1 in the same manner as in the steps of FIGS. 3A to 3C used in the conventional example. After the silicon nitride film 3 and the resist film 4 are formed in this order (see FIG. 1A), the resist film 4 is patterned by photolithography [see FIG. 1B], and the silicon nitride film 3 is formed using the resist film 4 as a mask. Then, a groove is formed by etching the pad oxide film 2 and the silicon substrate 1 (see FIG. 1C).

【0034】上記の溝を形成した後、ストッパ膜である
シリコン窒化膜3を、例えばりん酸溶液を用いてエッチ
ングし、シリコン窒化膜3の開口部を溝よりも広くする
[図1(d)参照]。
After forming the above-described groove, the silicon nitride film 3 serving as a stopper film is etched using, for example, a phosphoric acid solution to make the opening of the silicon nitride film 3 wider than the groove [FIG. reference].

【0035】この後、従来例で用いた図3(d)から図
4(e)までの工程と同様に、レジスト膜4を剥離後
[図1(e)参照]、例えばバイアス−プラズマCVD
を用いてシリコン酸化膜5を溝に埋め込む形で形成し
[図1(f)参照]、CMPによって埋め込み部以外の
シリコン酸化膜5を除去し[図2(a)参照]、シリコ
ン窒化膜3をりん酸溶液処理等によってエッチング除去
し[図2(b)参照]、パッド酸化膜2も溶液処理等に
よってエッチングして除去する[図2(c)参照]。
After that, similarly to the steps from FIG. 3D to FIG. 4E used in the conventional example, after the resist film 4 is peeled [see FIG. 1E], for example, bias-plasma CVD
The silicon oxide film 5 is formed so as to be buried in the trench using [FIG. 1 (f)], and the silicon oxide film 5 other than the buried portion is removed by CMP [see FIG. 2 (a)]. Is removed by etching with a phosphoric acid solution treatment or the like (see FIG. 2B), and the pad oxide film 2 is also removed by etching with a solution treatment or the like [see FIG. 2C].

【0036】さらに、犠牲酸化を用いる場合には、従来
例で用いた図4(d)から図4(e)の工程と同様に、
シリコン基板1の表面付近を犠牲酸化し[図2(d)参
照]、フッ酸溶液処理することによって犠牲酸化膜6を
除去する[図2(e)参照]。
Further, when the sacrificial oxidation is used, similar to the steps of FIGS. 4D to 4E used in the conventional example,
The vicinity of the surface of the silicon substrate 1 is sacrificed and oxidized (see FIG. 2D), and the sacrifice oxide film 6 is removed by hydrofluoric acid solution treatment (see FIG. 2E).

【0037】パッド酸化膜2の除去及び犠牲酸化膜6の
除去等の工程において、埋め込みシリコン酸化膜5も削
られるが、埋め込みシリコン酸化膜5がこれらの工程で
削られる厚さよりも、図1(c)から図1(d)の間で
ストッパ膜が削られる量を、すなわち溝より広げられた
開口部分の長さを大きくしておくことで、埋め込みシリ
コン酸化膜5が溝外周部よりもシリコン基板1の表面側
に張り出した形状が維持される。ストッパ膜を50nm
エッチングし、パッド酸化膜2の除去及び犠牲酸化膜6
の除去を行い、最終的に埋め込みシリコン酸化膜5の上
部が溝外周部よりもシリコン基板1の表面側に10nm
で張り出した構造を作製した結果、従来のような溝端部
のえぐれ形状に起因する耐圧劣化や閾値電圧の低下、及
びコンタクト部でのリークといった現象を抑制すること
ができることが確認されている。
In the steps of removing the pad oxide film 2 and the sacrificial oxide film 6, the buried silicon oxide film 5 is also removed. By increasing the amount by which the stopper film is shaved between c) and FIG. 1D, that is, by increasing the length of the opening portion that is wider than the groove, the buried silicon oxide film 5 is more silicon than the outer peripheral portion of the groove. The shape protruding toward the front surface of the substrate 1 is maintained. Stopper film 50nm
Etching, removal of pad oxide film 2 and sacrificial oxide film 6
Is removed, and finally, the upper portion of the buried silicon oxide film 5 is placed 10 nm closer to the surface of the silicon substrate 1 than the outer peripheral portion of the groove.
As a result, it has been confirmed that it is possible to suppress phenomena such as degradation in withstand voltage, decrease in threshold voltage, and leakage at the contact portion due to the scooped shape of the groove end as in the related art.

【0038】このように、溝形成後、埋め込みシリコン
酸化膜5によって溝内を充填する前に、溝上部にある膜
をエッチングして開口部を広げることによって、埋め込
みシリコン酸化膜5が溝から半導体基板上部に張り出し
た形で形成され、溝端部における埋め込みシリコン酸化
膜5のえぐれを抑制し、半導体素子の特性劣化を抑止す
ることができる。
As described above, after the trench is formed and before the trench is filled with the buried silicon oxide film 5, the film above the trench is etched to widen the opening, so that the buried silicon oxide film 5 is removed from the trench. The buried silicon oxide film 5 is formed so as to protrude above the substrate, so that the buried silicon oxide film 5 at the end of the groove can be prevented from being scrambled, and the characteristic deterioration of the semiconductor element can be suppressed.

【0039】本実施例では犠牲酸化を含めた工程を用い
たが、犠牲酸化を必要としない場合でもパッド酸化膜2
の除去等の工程におけるえぐれ発生を抑制できることは
明白である。
In this embodiment, the process including the sacrificial oxidation is used. However, even when the sacrificial oxidation is not required, the pad oxide film 2 is formed.
It is clear that scouring can be suppressed in steps such as removal of ash.

【0040】また、本実施例ではストッパ膜としてシリ
コン窒化膜3を用いて説明したが、埋め込み膜をCMP
によって除去する際に、埋め込みシリコン酸化膜5に比
べて研磨速度が十分小さく、かつストッパ膜の開口部を
広げるエッチングの際に半導体基板に比べて十分エッチ
ング速度が大きい材料であれば、シリコン窒化膜3以外
の材料を適用することができる。
In this embodiment, the silicon nitride film 3 is used as the stopper film.
If the material is sufficiently low in polishing rate as compared with the buried silicon oxide film 5 and sufficiently high in etching rate to expand the opening of the stopper film in comparison with the semiconductor substrate, the silicon nitride film Materials other than 3 can be applied.

【0041】さらに、本実施例ではストッパ膜となるシ
リコン窒化膜3の開口部を広げた後にレジスト膜4の除
去を行ったが、レジスト膜4の除去後にストッパ膜の開
口部を広げるエッチングを行っても同様の効果が得られ
る。この場合、ストッパ膜は半導体基板表面と垂直方向
にもエッチングされるため、ストッパ膜を成膜するとき
の厚さはその後の研磨で必要となるストッパ膜の厚さと
エッチングされる厚さとを加えたものよりも大きくして
おく必要がある。
Further, in this embodiment, the resist film 4 is removed after the opening of the silicon nitride film 3 serving as a stopper film is widened. However, after the removal of the resist film 4, etching for widening the opening of the stopper film is performed. The same effect can be obtained. In this case, since the stopper film is also etched in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate, the thickness at the time of forming the stopper film is the sum of the thickness of the stopper film required for subsequent polishing and the thickness to be etched. It needs to be larger than the one.

【0042】同様に、レジスト膜4を直接マスク膜とし
て用いず、レジスト膜4によって別種のマスク膜をパタ
ーニングし、これをマスク膜として溝を形成する場合に
も適用可能である。
Similarly, the present invention can be applied to a case where a resist film 4 is not directly used as a mask film, but another type of mask film is patterned by the resist film 4 and a groove is formed by using this as a mask film.

【0043】さらにまた、本実施例では溝内を単一の絶
縁体埋め込み膜で充填した場合について述べたが、埋め
込み膜が、例えば絶縁膜と半導体、もしくは絶縁体と金
属の2層構造、もしくはさらに多数の種類の膜で形成さ
れる多層膜の場合にも、埋め込み膜が半導体基板上部に
張り出した形状が維持されるようにストッパ膜の開口部
をエッチングによって広げておくことで、溝端部におけ
る埋め込み膜のえぐれを抑制することができる。
Further, in this embodiment, the case where the inside of the groove is filled with a single insulator buried film has been described. However, the buried film is, for example, a two-layer structure of an insulating film and a semiconductor, or an insulator and a metal, or Further, even in the case of a multilayer film formed of many types of films, the opening of the stopper film is widened by etching so that the shape in which the buried film protrudes above the semiconductor substrate is maintained, so that a groove end portion is formed. The scouring of the buried film can be suppressed.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板表面上に形成された溝が絶縁物によって充填さ
れ、該絶縁物の上部が該半導体基板表面より突出してお
りかつ該絶縁物の突出部分を該半導体基板表面に投影し
た面が該溝開口部を包含しつつ該溝開口部より大きい素
子分離構造を持つことによって、溝分離に用いる絶縁膜
が溝端部でえぐれた形状になることに起因する耐圧劣化
や閾値電圧の低下、及びコンタクト部でのリークという
現象を抑制することができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the groove formed on the surface of the semiconductor substrate is filled with the insulator, the upper part of the insulator protrudes from the surface of the semiconductor substrate, and Has a device isolation structure that is larger than the groove opening while projecting the projected portion of the semiconductor substrate surface onto the surface of the semiconductor substrate, so that the insulating film used for groove separation has a hollow shape at the groove end. This has the effect of suppressing the deterioration of the breakdown voltage, the decrease of the threshold voltage, and the leakage at the contact portion due to the above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)〜(f)は本発明の一実施例による半導
体装置の製造工程を示す断面図である。
FIGS. 1A to 1F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)〜(e)は本発明の一実施例による半導
体装置の製造工程を示す断面図である。
FIGS. 2A to 2E are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図3】(a)〜(e)は従来の半導体装置の製造工程
を示す断面図である。
FIGS. 3A to 3E are cross-sectional views illustrating a process for manufacturing a conventional semiconductor device.

【図4】(a)〜(e)は従来の半導体装置の製造工程
を示す断面図である。
FIGS. 4A to 4E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a conventional semiconductor device.

【図5】従来の半導体装置の製造方法における課題を説
明するための半導体装置を上部からみた模式図である。
FIG. 5 is a schematic view of a semiconductor device viewed from above for describing a problem in a conventional method of manufacturing a semiconductor device.

【図6】(a)〜(c)は図2に示す半導体装置の製造
工程によって作製された半導体装置の構成例を示す断面
図である。
FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views illustrating a configuration example of a semiconductor device manufactured by a manufacturing process of the semiconductor device illustrated in FIG. 2;

【図7】(a)〜(d)は図2に示した半導体装置の製
造方法によって作製された半導体装置の構成例を示す断
面図である。
7A to 7D are cross-sectional views illustrating a configuration example of a semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device illustrated in FIG. 2;

【図8】(a)〜(d)は図2に示した半導体装置の製
造方法によって作製された半導体装置の構成例を示す断
面図である。
8A to 8D are cross-sectional views illustrating a configuration example of a semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device illustrated in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 パッド酸化物 3 シリコン窒化膜 4 レジスト膜 5 埋め込みシリコン酸化膜 6 犠牲酸化膜 Reference Signs List 1 silicon substrate 2 pad oxide 3 silicon nitride film 4 resist film 5 buried silicon oxide film 6 sacrificial oxide film

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板表面上に形成された溝が絶縁
物によって充填され、該絶縁物の上部が該半導体基板表
面より突出しておりかつ該絶縁物の突出部分を該半導体
基板表面に投影した面が該溝開口部を包含しつつ該溝開
口部より大きい素子分離構造を有することを特徴とする
半導体装置。
1. A groove formed on a surface of a semiconductor substrate is filled with an insulator, an upper portion of the insulator protrudes from the surface of the semiconductor substrate, and a projecting portion of the insulator is projected on the surface of the semiconductor substrate. A semiconductor device having a device isolation structure whose surface is larger than the groove opening while including the groove opening.
【請求項2】 前記絶縁物がシリコン酸化膜であること
を特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said insulator is a silicon oxide film.
【請求項3】 半導体基板表面上に研磨によって該半導
体基板が削られないためのカバー膜を形成する工程と、
該カバー膜上にマスク膜を形成する工程と、該マスク膜
をマスクとして該カバー膜及び該半導体基板に溝を形成
する工程と、該カバー膜をエッチングして該半導体基板
に形成された溝よりも該カバー膜の開口部を広くする工
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 cover film on the surface of the semiconductor substrate so that the semiconductor substrate is not shaved by polishing;
A step of forming a mask film on the cover film, a step of forming a groove in the cover film and the semiconductor substrate using the mask film as a mask, and a step of etching the cover film to form a groove in the semiconductor substrate. Widening the opening of the cover film.
【請求項4】 前記半導体基板に形成された溝及び前記
カバー膜の開口部を該半導体基板及び該カバー膜とは異
なる物性の材料で埋め込む工程と、該カバー膜上の前記
埋め込み材料を研磨によって除去する工程とを含むこと
を特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。
4. A step of embedding a groove formed in the semiconductor substrate and an opening of the cover film with a material having physical properties different from those of the semiconductor substrate and the cover film, and polishing the embedding material on the cover film by polishing. 4. The method according to claim 3, further comprising the step of removing.
【請求項5】 前記半導体基板をシリコン基板とするこ
とを特徴とする請求項3または請求項4記載の半導体装
置の製造方法。
5. The method according to claim 3, wherein the semiconductor substrate is a silicon substrate.
【請求項6】 前記カバー膜をシリコン窒化膜とするこ
とを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか記載の
半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 3, wherein the cover film is a silicon nitride film.
【請求項7】 前記埋め込み材料を絶縁膜とすることを
特徴とする請求項4から請求項6のいずれか記載の半導
体装置の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein said burying material is an insulating film.
【請求項8】 前記絶縁膜をシリコン酸化膜とすること
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 said insulating film is a silicon oxide film.
JP11005920A 1999-01-13 1999-01-13 Semiconductor device and production thereof Pending JP2000208608A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11005920A JP2000208608A (en) 1999-01-13 1999-01-13 Semiconductor device and production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11005920A JP2000208608A (en) 1999-01-13 1999-01-13 Semiconductor device and production thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000208608A true JP2000208608A (en) 2000-07-28

Family

ID=11624343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11005920A Pending JP2000208608A (en) 1999-01-13 1999-01-13 Semiconductor device and production thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000208608A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030053693A (en) * 2001-12-22 2003-07-02 동부전자 주식회사 Method For Manufacturing Semiconductor Devices
US7843034B2 (en) 2004-03-15 2010-11-30 Fujitsu Semiconductor Limited Capacitor having upper electrode not formed over device isolation region

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030053693A (en) * 2001-12-22 2003-07-02 동부전자 주식회사 Method For Manufacturing Semiconductor Devices
US7843034B2 (en) 2004-03-15 2010-11-30 Fujitsu Semiconductor Limited Capacitor having upper electrode not formed over device isolation region
US8772104B2 (en) 2004-03-15 2014-07-08 Fujitsu Semiconductor Limited Capacitor and method for fabricating the same, and semiconductor device and method for fabricating the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6331469B1 (en) Trench isolation structure, semiconductor device having the same, and trench isolation method
CN100546047C (en) Planar and multi-gate transistor structures formed on SOI and methods of fabricating the same
JP5319046B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device including buried oxide film and semiconductor device including the same
JP5707098B2 (en) Isolation of semiconductor devices
US20050158933A1 (en) Semiconductor device having a plurality of gate electrodes and manufacturing method thereof
JPH1174339A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP2000012676A (en) Method of isolating elements through trenches of semiconductor device
KR100307651B1 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2001196576A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US20040245596A1 (en) Semiconductor device having trench isolation
JP2002217128A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2008244229A (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
EP1184902A1 (en) Method for forming an isolation trench in a SOI substrate
JPH07273330A (en) Semiconductor device and its manufacture
JP4360413B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2000208608A (en) Semiconductor device and production thereof
JP2004128123A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JPH1187490A (en) Semiconductor device and its manufacture
JP2002237518A (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP3483090B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US6225148B1 (en) Method of fabricating semiconductor device
JPH10242264A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2001274235A (en) Method of forming element isolating trench structure
JP3053009B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH11251318A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof