JPH03167838A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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- JPH03167838A JPH03167838A JP30830789A JP30830789A JPH03167838A JP H03167838 A JPH03167838 A JP H03167838A JP 30830789 A JP30830789 A JP 30830789A JP 30830789 A JP30830789 A JP 30830789A JP H03167838 A JPH03167838 A JP H03167838A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔目 次〕
概要
産業上の利用分野
従来の技術(第4図.第5図,第6図)発明が解決しよ
うとする課題
課題を解決するための手段
作用
実施例(第1図.第2図,第3図)
発明の効果
〔概 要〕
半導体装置及びその製造方法に関し、更に詳しく言えば
、半導体基板に素子分離用等の溝を有する半導体装置及
びその製造方法に関し、溝を被覆する絶縁改の絶縁破壊
耐量を向上させ、かつ半導体装置の特性を向上させるこ
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
を目的とし、
半導体基板の表面に、一導電型不純物を導入して一様に
形成される第1の一導電型不純物濃度を有する第1の不
純′!!A領域と、該第1の不純物領域が底部に露出す
るように該第1の不純物領域を選択的に除去して形成さ
れ、溝の上縁部が曲面的に除去されている該溝と、該溝
の内壁に被着・形戒される酸化膜と、前記半導体基板内
部で、かつ該溝を挟む領域に、該酸化膜に接するように
形成され、前記第1の一導電型不純物濃度よりも低い一
導電型不純物濃度を有する第2の不純物領域と、該溝が
埋まるように形成されるポリシリコン膜とを含み構戒す
る。[Detailed Description of the Invention] [Table of Contents] Overview Industrial Field of Application Prior Art (Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6) Problems to be Solved by the Invention Examples of Means and Effects for Solving the Problems (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3) Effects of the invention [Summary] Regarding a semiconductor device and its manufacturing method, more specifically, a semiconductor device having a groove for element isolation etc. in a semiconductor substrate and its manufacturing method. The purpose of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can improve the dielectric breakdown strength of the insulation layer covering the trench and improve the characteristics of the semiconductor device. A first impurity having a first conductivity type impurity concentration uniformly formed by introducing an impurity! ! A region, and a trench formed by selectively removing the first impurity region so that the first impurity region is exposed at the bottom, and the upper edge of the trench is removed in a curved manner; An oxide film deposited and shaped on the inner wall of the trench, and an oxide film formed inside the semiconductor substrate and in a region sandwiching the trench so as to be in contact with the oxide film, and having a higher concentration of impurity of one conductivity type than the first one conductivity type. The second impurity region has a lower impurity concentration of one conductivity type, and the polysilicon film is formed to fill the trench.
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、更に詳
しく言えば、半導体基板に素子分離用等の溝を有する半
導体装置及びその製造方法に関する。The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more specifically, to a semiconductor device having grooves for element isolation etc. in a semiconductor substrate and a method for manufacturing the same.
第4図(a),(b)は、従来例のSt基板に素子分離
用の溝を形成する方法について説明する断面図である。FIGS. 4(a) and 4(b) are cross-sectional views illustrating a method of forming trenches for element isolation in a conventional St substrate.
まず、同図(a)に示すように、Si基板1上にレジス
ト膜2を一様に形成した後、通常のフォトタソグラフィ
ーの工程を経て選択的にパターニング・開口され、マス
クとして形成されるevtいて、前記のマスクを用いて
R I E (Reacttve Ion Etchi
ng )法によりSi基板lを異方性エッチングし、選
択的に溝3を形戒する.
続いて、熱酸化法により絶縁用の酸化膜4を溝3の内部
に形成する。First, as shown in FIG. 2(a), a resist film 2 is uniformly formed on a Si substrate 1, and then selectively patterned and opened through a normal photolithography process to form a mask. evt and use the above mask to perform R I E (Reacttve Ion Etchi
ng) method to anisotropically etch the Si substrate 1 to selectively form grooves 3. Subsequently, an insulating oxide film 4 is formed inside the trench 3 by thermal oxidation.
その後、通常の工程を経て素子分離用の溝を有第6図)
)。After that, grooves for element isolation are created through the usual process (Figure 6).
).
第6図はこのようにして作威された半導体装置の上面図
,第5図(a)は第6図の一点鎖線で示すA−A矢視断
面図.第5図(b)は第6図の一点鎖線で示すB−B矢
視断面図である。FIG. 6 is a top view of the semiconductor device fabricated in this manner, and FIG. 5(a) is a cross-sectional view taken along the line A--A shown by the dashed line in FIG. FIG. 5(b) is a cross-sectional view taken along the line BB shown by the dashed line in FIG.
第5図(a).(b)及び第6図において、5は溝3に
埋め込まれたポリシリコン材、6はゲート酸化膜、7は
ゲート電極、8a,8bはゲート電極7と溝3との間の
Si基Filに形成されたソース・トレイン(S/D)
8N域、9はポリシリコン材5を被覆する絶縁膜、lO
はゲート電極7を被覆する絶縁膜、lla,IlbはS
/ D eJl域8a.8bと接続されたS/D引出
電極、30はゲート電極7に電圧が印加されたときにチ
ャネルが形成されるS/D領域8aと8bとの間のチャ
ネル領域であるゆ
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、第4図(a)に示すように、RIEた場合、
溝3の上縁部3aの角部の形状はほぼ直角になる.更に
、同図(b)に示すように、溝3内外部を熱酸化すると
熱酸化の性質により溝3の上縁部3aの角部では酸化が
進まず他の部分と比較して形成されたsio211!4
は薄くなる.このため、溝3の上縁部3aの角部のSi
基仮1の形状は嘴状になる.
従って、第6図に示すように、作威された半導体装置は
チャネル領域30と素子分離用の溝3との境界(第6図
の上総部3a)に沿ってこの嘴状の部分を有するので、
通常の動作時において第5図(b)のゲート電極7にゲ
ート電圧が印加されたとき、電界はゲート電極7とチャ
ネル頷域30との間のこの上縁部3aに集中する。この
ため、この上総部3a付近のチャネル領域30と内部の
チャネル領域30とで闇値電圧が異なり、その結果半導
体装置のドレイン電流(■4)一ゲート電圧(V,)特
性に折れ曲がりが発生するという問題がある.
また、溝3の上縁部3aの角部のSi基板lの形状が嘴
状になるという形状の悪化による電界集中にくわえ、第
4図(b)に示すように角部のSiOz膜4が薄くなっ
ているので、最悪の場合、この部分で絶縁破壊が起こり
半導体装置が正常に動作しなくなるという問題がある.
このような問題は化学的反応を利用した等方性エッチン
グ法によって溝3を形成した場合でも起こる。Figure 5(a). In (b) and FIG. 6, 5 is a polysilicon material embedded in the trench 3, 6 is a gate oxide film, 7 is a gate electrode, and 8a and 8b are Si-based films between the gate electrode 7 and the trench 3. Formed source train (S/D)
8N area, 9 is an insulating film covering the polysilicon material 5, IO
is an insulating film covering the gate electrode 7, lla and Ilb are S
/ D eJl area 8a. 8b, and 30 is a channel region between S/D regions 8a and 8b where a channel is formed when a voltage is applied to the gate electrode 7. By the way, as shown in Fig. 4(a), when RIE is performed,
The shape of the corner of the upper edge 3a of the groove 3 is approximately a right angle. Furthermore, as shown in FIG. 3(b), when the inside and outside of the groove 3 is thermally oxidized, due to the nature of thermal oxidation, the oxidation does not proceed at the corner of the upper edge 3a of the groove 3 compared to other parts. sio211!4
becomes thinner. Therefore, the Si at the corner of the upper edge 3a of the groove 3
The shape of base 1 becomes beak-like. Therefore, as shown in FIG. 6, the manufactured semiconductor device has this beak-shaped portion along the boundary between the channel region 30 and the trench 3 for element isolation (the upper part 3a in FIG. 6). ,
When a gate voltage is applied to the gate electrode 7 in FIG. 5(b) during normal operation, the electric field is concentrated on this upper edge 3a between the gate electrode 7 and the channel nodule region 30. Therefore, the dark value voltage is different between the channel region 30 near the upper part 3a and the inner channel region 30, and as a result, a bend occurs in the drain current (■4)-gate voltage (V,) characteristics of the semiconductor device. There is a problem. Furthermore, in addition to the electric field concentration due to deterioration in the shape of the Si substrate l at the corner of the upper edge 3a of the groove 3, which becomes beak-like, the SiOz film 4 at the corner is reduced as shown in FIG. 4(b). Because it is thin, in the worst case scenario, dielectric breakdown may occur in this area, causing the semiconductor device to malfunction. Such a problem occurs even when the groove 3 is formed by an isotropic etching method using a chemical reaction.
そこで本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされ
たちのあって、溝を被覆する絶縁膜の絶縁破壊耐量を向
上させ、かつ半導体装置の特性を向上させることができ
る半導体装置及びその製造方法を提供することを目的と
するものである.〔課題を解決するための手段〕
上記課題は、第1に、第1図(a)〜(e)に示すよう
に、第1の濃度の一導電型の第lの不純物領域14を有
する半導体基板12に逆導電型不純物をイオン注入法に
より選択的に導入し、該逆導電型不純物を導入した領域
の間に該逆導電型不純物を導入しない第1の不純物領域
14を残存する工程と、前記逆導電型不純物を再分布さ
せて濃度補償することにより、前記第1の濃度よりも低
い第2の濃度の一導電型の第2の不純物領域14aを形
成し、該第2の不純物領域14aの間に上端部が前記半
導体基板12の内部から表面に向かって徐々に広がる第
1の濃度の第1の不純物領域14を残存する工程と、前
記残存した第1の不純物領域14を異方性エノチング法
により選択的にエッチングすることによりm20の上縁
部20aの角部に前記第1の不純物領域14が残存する
該満20を形成する工程と、不純物濃度差に対応してエ
ッチングレートの異なるエッチング材を用いた等方性エ
ッチング法により前記溝20をエッチングして該溝20
の上縁部20aの角部に残存する第1の不純物領域14
を除去し、該溝20の上縁部20aの形状を溝20の内
部から表面にかけて徐々に広・がる形状にする工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法によって
解決され、第2に、第2図(a), (b)に示すよ
うに、半導体基板12の表面に、一導電型不純物を導入
して一様に形成される第1の一導電型不純物濃度を有す
る第1の不純物領域14と、該第lの不純物領域14が
底部に露出するように該第lの不純物領域14を選択的
に除去して形成され、かつ溝20の上縁部20aが曲面
的に除去されている該溝20と、該溝20の内壁に被着
・形成される酸化膜21と、前記半導体基板12内部で
、かつ該溝20を挟む領域に、該酸化膜21に接するよ
うに形成され、前記第1の一導電型不純物濃度よりも低
い一導電型不純物濃度を有する第2の不純物領域14a
と、該溝20が埋まるように形成されるポリシリコン膜
22とを有することを特徴とする半導体装置によって解
決される。The present invention has been made in view of these conventional problems, and provides a semiconductor device and its manufacture that can improve the dielectric breakdown strength of the insulating film covering the trench and improve the characteristics of the semiconductor device. The purpose is to provide a method. [Means for Solving the Problems] The above problems firstly solve the above problems, as shown in FIGS. selectively introducing opposite conductivity type impurities into the substrate 12 by ion implantation, and leaving a first impurity region 14 in which the opposite conductivity type impurities are not introduced between the regions into which the opposite conductivity type impurities are introduced; By redistributing the opposite conductivity type impurity and compensating the concentration, a second impurity region 14a of one conductivity type with a second concentration lower than the first concentration is formed, and the second impurity region 14a is a step of leaving a first impurity region 14 with a first concentration whose upper end portion gradually expands from the inside of the semiconductor substrate 12 toward the surface; and anisotropic anisotropy of the remaining first impurity region 14. forming a region 20 in which the first impurity region 14 remains at the corner of the upper edge 20a of m20 by selectively etching using an etching method, and etching at different etching rates in accordance with the difference in impurity concentration; The groove 20 is etched by an isotropic etching method using an etching material.
The first impurity region 14 remaining at the corner of the upper edge 20a of
The present invention is solved by a method for manufacturing a semiconductor device, which is characterized by a step of forming the upper edge 20a of the groove 20 into a shape that gradually widens from the inside of the groove 20 to the surface. 2, as shown in FIGS. 2(a) and 2(b), a first conductivity type impurity is uniformly formed by introducing one conductivity type impurity into the surface of the semiconductor substrate 12. The first impurity region 14 is formed by selectively removing the first impurity region 14 so that the first impurity region 14 is exposed at the bottom, and the upper edge 20a of the groove 20 is curved. The groove 20 that has been removed, the oxide film 21 that is adhered and formed on the inner wall of the groove 20, and the inside of the semiconductor substrate 12 and the region sandwiching the groove 20, so as to be in contact with the oxide film 21. a second impurity region 14a that is formed and has an impurity concentration of one conductivity type lower than the first impurity concentration of one conductivity type;
The problem is solved by a semiconductor device characterized by having a polysilicon film 22 formed so as to fill the trench 20.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、第1図(e)
に示すように、溝20の上縁部20aの角部を除去し、
溝20の内部から表面にかけて徐々に広がる形状にして
いるので、角部は従来のように鋭角の形状にはならず、
角部がとれてゆるやかな傾斜をもつ形状になる.
従って、この溝20部に電界などがかかるような構造の
場合、従来と異なり溝20の上縁部20aで電界の集中
が起こらないので、この溝20を被覆して形成される絶
縁膜の絶縁破壊強度の向上を図ることができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, FIG.
As shown in FIG.
Since the groove 20 has a shape that gradually widens from the inside to the surface, the corners do not have an acute angle shape as in the conventional case.
The corners are removed, creating a shape with a gentle slope. Therefore, in the case of a structure in which an electric field is applied to the groove 20, unlike the conventional case, the electric field does not concentrate at the upper edge 20a of the groove 20, so that the insulation of the insulating film formed covering the groove 20 is reduced. It is possible to improve the breaking strength.
また、熱酸化により形成した絶縁膜の膜厚は溝20の上
縁部20aで均一になるので、溝20の上縁部20aの
形状の改善による電界集中の緩和の効果と併せて、絶縁
破壊強度の一層の向上を図ることができる。In addition, since the thickness of the insulating film formed by thermal oxidation becomes uniform at the upper edge 20a of the groove 20, in addition to the effect of alleviating electric field concentration by improving the shape of the upper edge 20a of the groove 20, dielectric breakdown Further improvement in strength can be achieved.
本発明の半導体装置によれば、第2図(a),(b)に
示すように、溝20の上縁部20aの形状が内部から表
面にかけて徐々に広がる形状になっている。According to the semiconductor device of the present invention, as shown in FIGS. 2(a) and 2(b), the shape of the upper edge 20a of the groove 20 gradually widens from the inside to the surface.
従って、溝20の上縁部20aの角部がとれてゆるやか
な傾斜をもつ形状になっているので、この溝20部に電
界などがかかるような構造の場合、従来のように溝20
の上縁部20aに電界が集中するのを防止することがで
きる,
このため、例えば溝20の上縁部20aにチャネルの一
部が形戒される場合でも、この部分のチャネルは内部の
チャネルと同し闇値電圧をもち、様に形成されるので、
半導体装置の伝達特性等が改善される。Therefore, the corners of the upper edge 20a of the groove 20 are removed and the groove 20 has a shape with a gentle slope.
It is possible to prevent the electric field from concentrating on the upper edge 20a. For this reason, even if a part of the channel is formed at the upper edge 20a of the groove 20, the channel in this part can be prevented from concentrating on the inner channel. It has the same dark value voltage as , and is formed as follows.
Transfer characteristics and the like of the semiconductor device are improved.
次に、図を参照しながら本発明の実施例について説明す
る.
第1図(a)〜(f)は本発明の実施例の素子分離用の
溝を有する半導体装置の製造方法について説明する断面
図である.
まず、同図(a)に示すように、イオン注入による表面
保護のため、n型のSi基板(半導体基板)12に熱酸
化法により約300入のSiOz膜13を形成した後、
n型のSi基板12の表面層をn゛型化するためn型の
不純物のリンイオンを加速電圧1.4MeV,注入量I
XIO1Scm−”の条件で注入する.その後、加熱
してリンイオンを活性化するとともに、約4μm拡散し
、n゜型の第1の不純物領域14を形戒する.
続いて、同図(b)に示すように、ボロンを選択的にイ
}ン注入するためのマスクとしてパターニングにより膜
厚約3μm,幅約2μmのレジストB.15を形成した
後、これをマスクとして加速電圧700keV,注入量
1×101SC1″ノ条件テホロンイオンを注入する.
その結果、ボロンはレジスト膜15の両側のSi基板1
2に導入され、レジスト膜15の直下にはボロンイオン
が導入されていない第1の不純物領域14が残存する。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1(a) to 1(f) are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having trenches for element isolation according to an embodiment of the present invention. First, as shown in Figure (a), in order to protect the surface by ion implantation, approximately 300 SiOz films 13 were formed on an n-type Si substrate (semiconductor substrate) 12 by thermal oxidation.
In order to make the surface layer of the n-type Si substrate 12 n-type, phosphorus ions as an n-type impurity were implanted at an acceleration voltage of 1.4 MeV and an implantation amount of I.
The phosphorus ions are implanted under the conditions of " As shown, a resist B.15 with a film thickness of about 3 μm and a width of about 2 μm was formed by patterning as a mask for selectively implanting boron, and then using this as a mask, an acceleration voltage of 700 keV and an implantation amount of 1× were applied. Tephorone ions are implanted under the conditions of 101SC1''.
As a result, boron is absorbed into the Si substrate 1 on both sides of the resist film 15.
A first impurity region 14 into which boron ions are not introduced remains directly under the resist film 15.
このとき、注入されたボロンの濃度は、同図(b)の右
の濃度分布図に示すように、Si基板12の内部で不純
物濃度が最大値になるような分布を有し、濃い濃度のと
ころが層状になっている。At this time, the concentration of the implanted boron has a distribution such that the impurity concentration reaches its maximum value inside the Si substrate 12, as shown in the concentration distribution diagram on the right side of FIG. However, it is layered.
次に、レジスト膜l5を除去した後、温度1000゛C
の条件で約30分間加熱処理を行う。その結果、ボロン
は等方的に拡散するため、濃い濃度層の角部(E)のボ
ロンは角部(E)を中心として放射状に広がり、従って
形成されるボロン拡敗領域は?部(E)中心とした扇状
になる。また、上記の加熱処理により活性化したボロン
の拡散した領域はp型の不純物であるボロンによりn゛
型の第1の不純物領域14が補償されるため、n゛型の
第1の不純物領域14からn一型の第2の不純物領域1
4aにかわる。従って、レジスト膜15の存在していた
ところの直下に残存するn0型の第1の不純物領域14
の断面形状はSi基板12表面近傍では内部から表面に
向かって連続して徐々に広がるような形状となる。なお
、内部のn型のSi基仮12とn3型の第1の不純物領
域14との境界近傍においても断面形状はSi基板12
表面近傍の形状と同様な形状となる(同図(C))。Next, after removing the resist film l5, the temperature was set to 100°C.
Heat treatment is performed for about 30 minutes under the following conditions. As a result, since boron diffuses isotropically, the boron at the corner (E) of the densely concentrated layer spreads radially around the corner (E). What is the boron diffusion region that is formed? Part (E) becomes fan-shaped with center. Further, in the region in which boron is diffused and activated by the above heat treatment, the n-type first impurity region 14 is compensated for by boron, which is a p-type impurity, so that the n-type first impurity region 14 is to n-type second impurity region 1
Changed to 4a. Therefore, the n0 type first impurity region 14 remaining directly under the area where the resist film 15 was present
In the vicinity of the surface of the Si substrate 12, the cross-sectional shape gradually widens continuously from the inside toward the surface. Note that the cross-sectional shape is also similar to that of the Si substrate 12 near the boundary between the internal n-type Si base temporary 12 and the n3-type first impurity region 14.
The shape is similar to the shape near the surface ((C) in the same figure).
次いで、膜厚約l000人のSiO■膜17.膜厚約1
000入のSi3N. M 1 8及びエッチングマス
クとしての膜厚約5000人のPSG膜19を順次成長
した後、Si基Fi12表面の第1の不純物wI域14
の内側に、これら3層の膜17,18.19の幅約1μ
mの開口部19aを形成する。その後、SF.等のガス
を用いた異方性エッチング法によりSi基板12をエソ
チングして深さ約3μ−の溝20を形成する.このとき
、形成された溝20の上縁部20aの角部には第1の不
純物領域14が残存する(同図(d)).
次に、等方性エッチング法の一つであるSF.又はCF
.等のガスを用いたダウンフローエッチング法により溝
20の上緑部20aの角部の残存する第1の不純物領域
14をエッチングする.このとき、SF.又はCF.等
のガスを用いた等方性エッチング法では、n゛型の不純
物濃度が高いs+.1板のエッチングレートはn0型の
不純物濃度が低いSi基板のエッチングレートよりも数
倍大きくなることが知られており、従って、n0型の第
1の不純物領域14のみが除去される.その結果、溝2
0の上縁部20aの形状は角部がとれて満20の内部か
ら溝20の表面に向かって徐々に広がるような形状とな
る(同図(e)).
続いて、熱酸化法により溝20内部のSi基板12に絶
縁のための膜厚約1000人のSing膜21を形成し
た後、ポリシリコンI!22を溝に埋め込む?同図(f
))。Next, a SiO2 film 17. Film thickness approx. 1
000 pieces of Si3N. After sequentially growing M 1 8 and a PSG film 19 with a thickness of about 5000 as an etching mask, the first impurity wI region 14 on the surface of the Si-based Fi 12 is grown.
The width of these three layers of films 17, 18, and 19 is about 1μ inside the
An opening 19a of m is formed. After that, S.F. The Si substrate 12 is etched by an anisotropic etching method using a gas such as, for example, a groove 20 having a depth of approximately 3 μm. At this time, the first impurity region 14 remains at the corner of the upper edge 20a of the formed groove 20 (FIG. 2(d)). Next, SF. which is one of the isotropic etching methods. or CF
.. The remaining first impurity region 14 at the corner of the upper green portion 20a of the groove 20 is etched by a downflow etching method using a gas such as . At this time, SF. or CF. In the isotropic etching method using gases such as s+. It is known that the etching rate of one substrate is several times higher than the etching rate of a Si substrate with a low n0 type impurity concentration, and therefore only the n0 type first impurity region 14 is removed. As a result, groove 2
The shape of the upper edge 20a of the groove 20 is such that the corners are removed and it gradually widens from the inside of the groove 20 toward the surface of the groove 20 (FIG. 2(e)). Subsequently, after forming a Sing film 21 with a thickness of about 1,000 layers for insulation on the Si substrate 12 inside the trench 20 by thermal oxidation, polysilicon I! Embed 22 in the groove? The same figure (f
)).
その後、通常の工程を経て素子形成領域周辺を取り囲む
素子分離用の溝を有する半導体装置が完成する(第2図
(a).(b).第3図).以上のように、本発明の半
導体装置の製造方法によれば、第1図(e)に示すよう
に、溝20の上縁部20aの角部を除去し、溝20の内
部から表面に向かって徐々に広がる形状にしているので
、角部は従来のように鋭角の形状にはならず、角部がと
れてゆるやかな傾斜をもつ形状に改善される.このため
、この溝20の上縁部20aに電界が集中するのを防止
することができるので、溝20の上縁部20aを被覆し
て形成されるSiO■膜21の絶縁破壊耐量の向上を図
ることができる.
また、熱酸化により形成したSiO■膜21の膜厚は溝
20の上縁部20aで均一になるので、溝20の上縁部
20aの形状の改善による電界集中の緩和の効果と併せ
て、絶縁破壊強度の一層の向上を図ることができる.
また、第2図(a),(b)及び第3図は上記?製造方
法により作威された本発明の実施例の素子分離用の溝を
有する半導体装置の説明図で、第3図は半導体装置の上
面図、第2図(a)は第3図の一点鎖線で示すC−C断
面図、第2図(b)は第3図の一点鎖線で示すD−D断
面図である.第2図(a),(b)及び第3図において
、20は上記の製造方法によりn型のSi基板(半導体
基板)12の上に形成された溝で、溝20の底部にはn
゜型の第1の不純物頷域14が形成され、溝20を挟ん
で第1の不純物領域14よりも低濃度のn一型の第2の
不純物領域14aが形成されている。また、溝20の上
縁部20aの形状が溝20の内部から表面に向かって徐
々に広がる形状となっている.そして、満20内には絶
縁のためのSiO■膜(酸化膜)21と、埋め込み用の
ポリシリコン膜22とが形成されており、更にポリシリ
コン膜22は表面安定化のため接地されている.26は
ポリシリコン膜22を酸化して形成されたSiO1膜か
らなる絶縁膜、27はゲート電極24を被覆しているS
iOz膜などからなる絶縁膜、23はゲート酸化膜、2
5a,25bはゲート電極24を挟んでSi基板12に
形成されたソース・ドレイン(S/D)fin域、26
a,26bはS / D 8N域25a,25bと接続
されたS/D引出電極、29はS/D領域25aと25
bとの間でチャネルが形成されるゲート酸化膜23の下
のチャネル領域である.
以上のように、本発明の実施例の半導体装置によれば、
第2図(a),(b)に示すように溝20の上縁部20
aの形状は角部がとれて内部から表面に向かって徐々に
広がる形状になっている.従って、この溝20の上縁部
20aで電界集中が起こるのを防止できる.このため、
第2図(b)に示すように、溝20の上縁部20aがチ
ャネル領域29に隣接していても、ここで局部的にチャ
ネルが形成されるのを防止できる。これにより、半導体
装置のドレイン電流(■,)一ゲート電圧(V,)特性
、即ち伝達特性を改善できる.なお、本発明の実施例の
半導体基板としてSi基普反12を用いたが、S○I
(Semiconductor OnInsulato
r )構造の絶縁膜上の半導体膜を用いることもできる
。Thereafter, a semiconductor device having an element isolation trench surrounding the element formation region is completed through normal steps (Fig. 2(a), (b), and Fig. 3). As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, as shown in FIG. 1(e), the corner of the upper edge 20a of the groove 20 is removed and Since the shape gradually widens, the corners are not as sharp as in the conventional case, but the corners are removed and the shape is improved to a gentle slope. Therefore, it is possible to prevent the electric field from concentrating on the upper edge 20a of the groove 20, thereby improving the dielectric breakdown strength of the SiO film 21 formed covering the upper edge 20a of the groove 20. It is possible to In addition, since the thickness of the SiO2 film 21 formed by thermal oxidation is uniform at the upper edge 20a of the groove 20, in addition to the effect of alleviating electric field concentration by improving the shape of the upper edge 20a of the groove 20, It is possible to further improve dielectric breakdown strength. Also, are Figures 2 (a), (b) and 3 above? FIG. 3 is a top view of the semiconductor device, and FIG. 2(a) is a dashed-dotted line in FIG. 3. 2(b) is a sectional view taken along the line CC shown in FIG. 3, and FIG. 2(b) is a sectional view taken along the line DD shown in FIG. 2(a), (b) and FIG. 3, reference numeral 20 denotes a groove formed on the n-type Si substrate (semiconductor substrate) 12 by the above manufacturing method, and the bottom of the groove 20 has an
A first impurity nodule region 14 of .degree. type is formed, and a second impurity region 14a of n-type, which has a lower concentration than the first impurity region 14, is formed across the groove 20. Further, the shape of the upper edge 20a of the groove 20 is such that it gradually widens from the inside of the groove 20 toward the surface. Then, an SiO film (oxide film) 21 for insulation and a polysilicon film 22 for embedding are formed within the space 20, and the polysilicon film 22 is further grounded for surface stabilization. .. 26 is an insulating film made of SiO1 film formed by oxidizing the polysilicon film 22, and 27 is an S covering the gate electrode 24.
An insulating film such as an iOz film, 23 a gate oxide film, 2
5a and 25b are source/drain (S/D) fin regions formed on the Si substrate 12 with the gate electrode 24 in between;
a, 26b are S/D extraction electrodes connected to the S/D 8N regions 25a, 25b, 29 are S/D regions 25a and 25
This is the channel region under the gate oxide film 23 where a channel is formed between the As described above, according to the semiconductor device of the embodiment of the present invention,
As shown in FIGS. 2(a) and 2(b), the upper edge 20 of the groove 20
The shape of a is such that the corners are removed and the shape gradually widens from the inside toward the surface. Therefore, it is possible to prevent electric field concentration from occurring at the upper edge 20a of this groove 20. For this reason,
As shown in FIG. 2(b), even if the upper edge 20a of the groove 20 is adjacent to the channel region 29, it is possible to prevent a channel from being locally formed there. This makes it possible to improve the drain current (■,)-gate voltage (V,) characteristics of the semiconductor device, that is, the transfer characteristics. In addition, although Si-based fabric 12 was used as the semiconductor substrate in the embodiment of the present invention, S○I
(Semiconductor OnInsulato
A semiconductor film on an insulating film having a structure r) can also be used.
また、半導体基板としてn型のSt基仮12を用いたが
、p型のSi基板や他の元素からなる半導体基板を用い
ることもできる。Furthermore, although an n-type St-based material 12 is used as the semiconductor substrate, a p-type Si substrate or a semiconductor substrate made of other elements may also be used.
更に、等方性エッチング法としてドライエッチング法で
あるダウンフローエッチング法を用いているが、H F
/HNO3系の溶液を用いたウェットエノング法を用
いることもできる.
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の半導体装置及びその製造方法に
よれば、溝の上縁部の角部を除去してテーパをつけてい
るので、この部分に電圧が印加された場合、電界の集中
を防止できる。従って、これを例えば絶縁ゲート型電界
効果トランジスタの素子分離用の溝として用いた場合、
チャネル領域が溝の上縁部に隣接していても、ここで局
部的にチャネルが形成されるのを防止できる.これによ
り、絶縁ゲート型電界効果トランジスタの伝達特性など
を改善できる.
また、溝の上縁部の角部を除去しているので、講の上縁
部を被覆して均一な膜厚の絶縁膜を形成できる。このた
め、溝の上縁部にテーパをつけるという形状の改善によ
る電界集中の緩和効果と併せて、この絶縁膜を挟んで対
向する半導体基板と一方の霊極、例えばゲート電極との
間の絶縁破壊耐星を向上することができる。Furthermore, a down flow etching method, which is a dry etching method, is used as an isotropic etching method, but H F
/HNO3-based solution can also be used. [Effects of the Invention] As described above, according to the semiconductor device and the method for manufacturing the same of the present invention, since the corners of the upper edge of the groove are removed and tapered, voltage is not applied to this portion. In this case, electric field concentration can be prevented. Therefore, if this is used, for example, as a trench for isolation of an insulated gate field effect transistor,
Even if the channel region is adjacent to the upper edge of the groove, local formation of a channel there can be prevented. This makes it possible to improve the transfer characteristics of insulated gate field effect transistors. Furthermore, since the corners of the upper edge of the groove are removed, an insulating film having a uniform thickness can be formed covering the upper edge of the groove. Therefore, in addition to the effect of alleviating electric field concentration due to the improved shape of the groove by tapering the upper edge of the groove, the insulation between the semiconductor substrate and one of the spiritual electrodes, such as the gate electrode, which face each other with the insulating film in between, is Destruction resistance can be improved.
第1図は、第1の発明の実施例の半導体′!J置の製造
方法を説門する断面図、
第2図は、第2の発明の実施例の溝を有する半導体装置
の断面図、
第3図は、第2の発明の実施例の溝をイfする半遵体装
置の上面図、
第4図は、従来例の半導体装置の製造方法を説明する断
面図、
第5図は、従来例の半導体装置の断面図、第6図は、従
来例の半導体装置の上面図である。
?符号の説明〕
1・・・Si基板、
2.15・・・レジスト膜、
2a,19a・・・開口部、
3.20・・・溝、
3a,20a・・・上縁部、
4,13.17・・・SiO■膜、
5.22・・・ポリシリコン膜、
6,23・・・ゲート酸化膜、
7.24・・・ゲート電極、
8a,8 b,25a,25b・・・S/D?J域、9
,10,26.27・・・!!!縁膜、11a,llb
.28a,28b・=S/D引出電極、12・・・Si
基板(半導体基板)、
14・・・第1の不純物領域、
14a・・・第2の不純物領域、
18・・・SiJ4膜、
l9・・・PSG膜、
2 1−Sinz膜(酸化膜)、
29 30・・・チャネル領域。
第1の発明の実施例の半導体装置の製造方法を説明する
断面図第
1
図
(そのl
)
第1の発明の実施例の半導体装置の製造方法を説明する
断面図第
1
肉
(その2)
第2の発明の実施例の溝を有する半導体装置の断面図第
2図
C−J
第2の発明の実施例の溝を有する半導体装置の上面図第
3図
2a開口部
従来例の半導体装置の製造方法を説明する断面図第
4
図
従来例の半導体装置の断面図
第5図
従来例の半導体装置の上面図
第6図FIG. 1 shows a semiconductor '! of an embodiment of the first invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a groove according to an embodiment of the second invention; FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a conventional semiconductor device, FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device, and FIG. 6 is a conventional example. FIG. 2 is a top view of the semiconductor device of FIG. ? Explanation of symbols] 1...Si substrate, 2.15...resist film, 2a, 19a...opening, 3.20...groove, 3a, 20a...upper edge, 4,13 .17...SiO■ film, 5.22...Polysilicon film, 6,23...Gate oxide film, 7.24...Gate electrode, 8a, 8b, 25a, 25b...S /D? J area, 9
,10,26.27...! ! ! lamina, 11a, llb
.. 28a, 28b = S/D extraction electrode, 12...Si
Substrate (semiconductor substrate), 14... First impurity region, 14a... Second impurity region, 18... SiJ4 film, l9... PSG film, 2 1-Sinz film (oxide film), 29 30...Channel area. Cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the first invention (Part 1) Cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the first invention (Part 2) Cross-sectional view of a semiconductor device having a groove according to an embodiment of the second invention FIG. 2C-J Top view of a semiconductor device having a groove according to an embodiment of the second invention FIG. 3A Opening of a conventional semiconductor device FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device. FIG. 5 is a top view of a conventional semiconductor device.
Claims (2)
)を有する半導体基板(12)に逆導電型不純物をイオ
ン注入法により選択的に導入し、該逆導電型不純物を導
入した領域の間に該逆導電型不純物を導入しない第1の
不純物領域(14)を残存する工程と、 前記逆導電型不純物を再分布させて濃度補償することに
より、前記第1の濃度よりも低い第2の濃度の一導電型
の第2の不純物領域(14a)を形成し、該第2の不純
物領域(14a)の間に上端部が前記半導体基板(12
)の内部から表面に向かって徐々に広がる第1の濃度の
第1の不純物領域(14)を残存する工程と、 前記半導体基板(12)を異方性エッチング法により選
択的にエッチングすることにより溝(20)の上縁部(
20a)の角部に前記第1の不純物領域(14)が残存
する該溝(20)を形成する工程と、 不純物濃度差に対応してエッチングレートの異なるエッ
チング材を用いた等方性エッチング法により前記溝(2
0)をエッチングして該溝(20)の上縁部(20a)
の角部に残存する第1の不純物領域(14)を除去し、
該溝(20)の上縁部(20a)の形状を溝(20)の
内部から表面に向かって徐々に広がる形状にする工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。(1) A first impurity region of one conductivity type with a first concentration (14
) is selectively introduced with an opposite conductivity type impurity into a semiconductor substrate (12) having an opposite conductivity type impurity by ion implantation, and a first impurity region ( 14) and redistributing the opposite conductivity type impurity to compensate for its concentration, forming a second impurity region (14a) of one conductivity type with a second concentration lower than the first concentration. The upper end portion is formed between the second impurity region (14a) and the semiconductor substrate (12).
) by leaving a first impurity region (14) with a first concentration that gradually spreads from the inside toward the surface; and selectively etching the semiconductor substrate (12) by an anisotropic etching method. The upper edge of the groove (20) (
20a) forming the groove (20) in which the first impurity region (14) remains at the corner of the groove; and an isotropic etching method using etching materials with different etching rates corresponding to the difference in impurity concentration. The groove (2)
0) to form the upper edge (20a) of the groove (20).
removing the first impurity region (14) remaining at the corner of the
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of shaping the upper edge (20a) of the groove (20) into a shape that gradually widens from the inside of the groove (20) toward the surface.
導入して一様に形成される第1の一導電型不純物濃度を
有する第1の不純物領域(14)と、該第1の不純物領
域(14)が底部に露出するように該第1の不純物領域
(14)を選択的に除去して形成され、溝(20)の上
縁部(20a)が曲面的に除去されている該溝(20)
と、 該溝(20)の内壁に被着・形成される酸化膜(21)
と、 前記半導体基板(12)内部で、かつ該溝(20)を挟
む領域に、該酸化膜(21)に接するように形成され、
前記第1の一導電型不純物濃度よりも低い一導電型不純
物濃度を有する第2の不純物領域(14a)と、 該溝(20)が埋まるように形成されるポリシリコン膜
(22)とを有することを特徴とする半導体装置。(2) A first impurity region (14) having a first conductivity type impurity concentration uniformly formed by introducing one conductivity type impurity into the surface of the semiconductor substrate (12); The first impurity region (14) is selectively removed so that the impurity region (14) is exposed at the bottom, and the upper edge (20a) of the groove (20) is removed in a curved manner. The groove (20)
and an oxide film (21) deposited and formed on the inner wall of the groove (20).
and formed inside the semiconductor substrate (12) and in a region sandwiching the groove (20) so as to be in contact with the oxide film (21),
a second impurity region (14a) having an impurity concentration of one conductivity type lower than the first impurity concentration of one conductivity type, and a polysilicon film (22) formed so as to fill the groove (20). A semiconductor device characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30830789A JPH03167838A (en) | 1989-11-28 | 1989-11-28 | Semiconductor device and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30830789A JPH03167838A (en) | 1989-11-28 | 1989-11-28 | Semiconductor device and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03167838A true JPH03167838A (en) | 1991-07-19 |
Family
ID=17979477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30830789A Pending JPH03167838A (en) | 1989-11-28 | 1989-11-28 | Semiconductor device and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03167838A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0908937A3 (en) * | 1997-09-30 | 2004-03-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Hard etch mask |
-
1989
- 1989-11-28 JP JP30830789A patent/JPH03167838A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0908937A3 (en) * | 1997-09-30 | 2004-03-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Hard etch mask |
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