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JPH0488658A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

Info

Publication number
JPH0488658A
JPH0488658A JP2202393A JP20239390A JPH0488658A JP H0488658 A JPH0488658 A JP H0488658A JP 2202393 A JP2202393 A JP 2202393A JP 20239390 A JP20239390 A JP 20239390A JP H0488658 A JPH0488658 A JP H0488658A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
base substrate
semiconductor
semiconductor device
element region
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
JP2202393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Nakamura
誠 中村
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2202393A priority Critical patent/JPH0488658A/en
Publication of JPH0488658A publication Critical patent/JPH0488658A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/027Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of lateral single-gate IGFETs
    • H10D30/0278Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of lateral single-gate IGFETs forming single crystalline channels on wafers after forming insulating device isolations

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置の素子間の分離構造、特に、半導体装置の高
集積化と高耐圧化が可能な素子間分離構造に関し、 素子間分離領域が集積回路装置の中で占める面積割合を
最小限度にし、構成素子をフォトリソグラフィーの限界
まで接近させることができる高集積半導体装置を提供す
ることを目的とし、半導体下地基板上に形成され、一部
に該半導体下地基板表面を露出する開口部を有する絶縁
膜上の、絶縁体側壁によって取り囲まれた領域に、該半
導体下地基板から気相成長させた半導体層をもって素子
領域として構成した。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding an isolation structure between elements of a semiconductor device, in particular, an isolation structure between elements that enables high integration and high breakdown voltage of a semiconductor device, an isolation region between elements is located inside an integrated circuit device. The purpose is to provide a highly integrated semiconductor device in which the area occupied by the semiconductor device can be minimized and the component elements can be brought close to the limit of photolithography. A semiconductor layer grown in a vapor phase from the semiconductor base substrate was formed as an element region in a region surrounded by an insulator side wall on an insulating film having an opening exposing the semiconductor layer.

また、半導体下地基板上に、第1の絶縁膜を形成する工
程と、該第1の絶縁膜をフオトエ・ノチングして素子領
域を取り囲む絶縁体側壁を形成する工程と、該絶縁体側
壁によって取り囲まれた領域の表面上に第2の絶縁膜を
形成する工程と、該第2の絶縁膜の一部をフォトエツチ
ングにより開口して該半導体下地基板の表面を露出せし
める工程と、該半導体下地基板の露出した表面を核とし
て気相成長法によって素子領域を形成する工程を有する
ように構成した。
Further, a step of forming a first insulating film on a semiconductor base substrate, a step of photo-notching the first insulating film to form an insulator side wall surrounding the element region, and a step of forming a side wall of the insulator surrounding the element region. forming a second insulating film on the surface of the etched region; opening a part of the second insulating film by photoetching to expose the surface of the semiconductor base substrate; The structure includes a step of forming an element region by vapor phase growth using the exposed surface of the element as a nucleus.

〔産業上の利用分野] 本発明は、半導体装置の素子間の分離構造、特に、半導
体装置の高集積化と高耐圧化が可能な素子間分離構造に
関する。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to an isolation structure between elements of a semiconductor device, and particularly to an isolation structure between elements that allows for higher integration and higher breakdown voltage of a semiconductor device.

近年、半導体装置は高集積化が進んでおり、これを構成
する素子の大きさを縮小することと並んで、隣接する素
子の間の距離を短くする素子間分離構造の改善が強く要
求されている。
In recent years, semiconductor devices have become more highly integrated, and in addition to reducing the size of the elements that make up these devices, there is also a strong demand for improving the isolation structure between elements to shorten the distance between adjacent elements. There is.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

従来、半導体装置を構成する素子間を分離するためのい
くつかの構造が実用化されている。
Conventionally, several structures for isolating elements constituting a semiconductor device have been put into practical use.

以下、それらの主なものを説明する。The main ones will be explained below.

(1)LOGO3絶縁膜による素子間分離構造第5図は
、従来のLOGO3絶縁膜による素子間分離構造の断面
図を示す。
(1) Element isolation structure using LOGO3 insulating film FIG. 5 shows a cross-sectional view of a conventional element isolation structure using LOGO3 insulating film.

この図において、41は半導体基板、42はソース、4
3はドレイン、44はゲート絶縁膜、45はゲート電極
、46はLOGO3絶縁膜、47はチャネルカットであ
る。
In this figure, 41 is a semiconductor substrate, 42 is a source, and 4
3 is a drain, 44 is a gate insulating film, 45 is a gate electrode, 46 is a LOGO3 insulating film, and 47 is a channel cut.

この分離構造によると、厚いLOCO3絶縁膜46によ
って効果的に素子間を分離することができるが、LOC
O3絶縁膜46の先端のいわゆるバーズビークに、半導
体基板41とLOCO3絶縁膜46の熱的性質の差に起
因する格子欠陥を生じ、また、LOCO3!縁膜46を
形成するためにあ名程度の幅が必要であるため、高集積
化に支障を来すという問題があった。
According to this isolation structure, elements can be effectively isolated by the thick LOCO3 insulating film 46;
A lattice defect occurs at the so-called bird's beak at the tip of the O3 insulating film 46 due to the difference in thermal properties between the semiconductor substrate 41 and the LOCO3 insulating film 46, and LOCO3! Since a width comparable to that of a nickname is required to form the edge film 46, there is a problem in that it hinders high integration.

(2)トレンチによる素子間分離構造 第6図は、従来のトレンチによる素子間分離構造の断面
図を示す。
(2) Inter-element isolation structure using trenches FIG. 6 shows a cross-sectional view of a conventional element isolation structure using trenches.

この図において、48は絶縁物を充填したトレンチであ
り、他は、第5図で同符号を付して説明したものと同じ
である。
In this figure, 48 is a trench filled with an insulator, and the other parts are the same as those described with the same reference numerals in FIG.

この分離構造によると、トレンチ48の幅を小さくする
ことにより、高集積化することが可能であるが、反面、
アスペクト比を大きくすると、その製造工程においてト
レンチ48の内部を洗浄することが困難になること、お
よび、トレンチ4Bの低部のエツジに熱的ストレスに起
因する格子欠陥が生じやすいという問題があった。
According to this isolation structure, it is possible to achieve high integration by reducing the width of the trench 48, but on the other hand,
When the aspect ratio is increased, there are problems in that it becomes difficult to clean the inside of the trench 48 during the manufacturing process, and that lattice defects due to thermal stress are likely to occur at the lower edge of the trench 4B. .

(3)LOGO3絶縁膜の開口を通して半導体下地基板
から半導体層をエピタキシャル成長させることによる素
子間分離構造 第7図は、従来のLOCO3絶縁膜の開口を通して半導
体基板から半導体層をエピタキシャル成長させることに
よる素子間分離構造の断面図を示す。
(3) Device isolation structure by epitaxially growing a semiconductor layer from a semiconductor base substrate through an opening in a LOGO3 insulating film Figure 7 shows a conventional device isolation structure by epitaxially growing a semiconductor layer from a semiconductor substrate through an opening in a LOCO3 insulating film. A cross-sectional view of the structure is shown.

この図において、49がLOCO3絶縁膜、50が絶縁
体側壁である他は、第5図において同符号を付して説明
したものと同じである。
In this figure, 49 is a LOCO3 insulating film, and 50 is an insulator side wall, and is the same as that described with the same reference numerals in FIG. 5.

この分離構造によると、LOCO3絶縁Wl149の上
方にソース42、ドレイン43を形成することができる
ため集積度を高くすることができるが、熱酸化工程を用
いた従来のLOGO3絶縁膜を併用しているため、製造
に要する時間が長いこと、および、半導体と絶縁膜の熱
膨張係数の違いに起因する格子欠陥がLOCO3絶縁膜
の端部に生じやすく、それがエピタキシャル層に悪影響
を与えるおそれがあり、さらに、バーズビークが高集積
化の支障になるという問題があった。
According to this isolation structure, the source 42 and drain 43 can be formed above the LOCO3 insulating Wl 149, so the degree of integration can be increased, but a conventional LOGO3 insulating film using a thermal oxidation process is also used. Therefore, the manufacturing time is long, and lattice defects are likely to occur at the edges of the LOCO3 insulating film due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor and the insulating film, which may adversely affect the epitaxial layer. Furthermore, there is a problem in that the bird's beak becomes a hindrance to high integration.

〔発明が解決しようとする課題] 本発明は、上記の従来技術のもつ問題点を除き、素子間
分離領域が集積回路装置の中で占める面積割合を最小限
度にし、構成素子をフォトリソグラフィーの限界まで接
近させることができる高集積半導体装置を提供すること
を目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention eliminates the problems of the above-mentioned prior art, minimizes the area ratio occupied by the element isolation region in the integrated circuit device, and forms the constituent elements within the limits of photolithography. It is an object of the present invention to provide a highly integrated semiconductor device that can be brought close to the conventional semiconductor device.

〔課題を解決するための手段] 本発明にかかる半導体装置においては、半導体下地基板
上に形成され、一部に該半導体下地基板表面を露出する
開口部を有する絶縁膜上の、絶縁体側壁によって取り囲
まれた領域に、該半導体下地基板から気相成長させた半
導体層をもって素子領域とする構成を採用した。
[Means for Solving the Problems] In a semiconductor device according to the present invention, an insulator sidewall on an insulating film formed on a semiconductor base substrate and having an opening partially exposing the surface of the semiconductor base substrate A structure was adopted in which a semiconductor layer grown in a vapor phase from the semiconductor base substrate was formed in the surrounded region as an element region.

また、本発明にかかる半導体装置の製造方法においては
、半導体下地基板上に、第1の絶縁膜を形成する工程と
、該第1の絶縁膜をフォトエツチングして素子領域を取
り囲む絶縁体側壁を形成する工程と、該絶縁体側壁によ
って取り囲まれた領域の表面上に第2の絶縁膜を形成す
る工程と、該第2の絶縁膜の一部をフォトエツチングに
より開口して該半導体下地基板の表面を露出せしめる工
程と、該半導体下地基板の露出した表面を核として気相
成長法によって素子領域を形成する工程を採用した。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention also includes a step of forming a first insulating film on a semiconductor base substrate, and photo-etching the first insulating film to form an insulator side wall surrounding an element region. forming a second insulating film on the surface of the region surrounded by the insulator sidewall; and opening a part of the second insulating film by photoetching to form a second insulating film on the surface of the semiconductor base substrate. A process of exposing the surface and a process of forming an element region by vapor phase growth using the exposed surface of the semiconductor base substrate as a nucleus were adopted.

(作用〕 本発明のように、絶縁膜の上に絶縁体側壁で取り囲んだ
領域内に成長させた半導体層によって素子領域を構成す
ると、個々の素子は絶縁膜の中に浮いた構造になり、側
壁を絶縁体層をフォトエツチングによって形成するから
、素子間の分離が必要最小限の分離層面積で可能となっ
て、半導体装置の高集積化に寄与するところが大きい。
(Function) When an element region is constituted by a semiconductor layer grown on an insulating film in a region surrounded by insulating side walls as in the present invention, each element has a structure floating in the insulating film. Since the sidewalls are formed by photo-etching the insulating layer, isolation between elements can be achieved with the minimum required separation layer area, which greatly contributes to higher integration of semiconductor devices.

また、あらかしめ、素子間分離用の絶縁体側壁を形成し
た後に半導体層を成長すると、素子間分離のための工程
によって素子領域が損傷を受けることがない。
Furthermore, if a semiconductor layer is grown after preliminary formation of insulator side walls for element isolation, the element region will not be damaged by the process for element isolation.

(実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。(Example〕 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

(lン第1実施例 第1図(1)〜(6)は、本発明の第1実施例の製造工
程図である。
(First Embodiment) Figures 1 (1) to (6) are manufacturing process diagrams of the first embodiment of the present invention.

図において、■はP型Si下地基板、2は厚い側壁用S
iO□膜、3は成長マスク用Sing、4は開口、5は
Si気相成長層、6はソース、7はドレイン、8はゲー
ト絶縁膜、9はゲートである。
In the figure, ■ is a P-type Si base substrate, and 2 is S for thick side walls.
3 is a growth mask Sing, 4 is an opening, 5 is a Si vapor phase growth layer, 6 is a source, 7 is a drain, 8 is a gate insulating film, and 9 is a gate.

この第1図にしたがってその製造工程を説明する。The manufacturing process will be explained with reference to FIG.

第1図(1)(CVDS io□成長)比抵抗が10Ω
・cmで結晶面(100)を上に向けたp型Si下地基
板1の上に、CVD法によって側壁用St0.膜2を3
000人の厚さに堆積する。
Figure 1 (1) (CVDS io□ growth) Specific resistance is 10Ω
- St0.cm for sidewalls is formed on the p-type Si base substrate 1 with the crystal plane (100) facing upward by the CVD method. membrane 2 to 3
Deposited to a thickness of 000 people.

第1図(2)(SiOx膜のパターニング)Sin、膜
2をフォトエツチングによってパターニングして、将来
の素子領域を取り囲む位置に、側壁用のS i O!膜
2を形成する。
FIG. 1(2) (Patterning of SiOx film) The SiOx film 2 is patterned by photoetching, and SiOx film 2 for sidewalls is placed in a position surrounding the future device region. A film 2 is formed.

第1図(3)(熱酸化) 熱酸化によって将来素子領域となる領域に厚さ1000
人程度0成長マスク用5IOZ膜3を形成する。
Figure 1 (3) (Thermal oxidation) Thermal oxidation creates a thickness of 1000 mm in the area that will become the element area in the future.
A 5IOZ film 3 for a growth mask of approximately 0.05 cm is formed.

なお、S i Oz膜の下に、チャネルカットのための
B゛を注入しておくとよい。
Note that it is preferable to inject B for channel cutting under the SiOz film.

第1図(4)(異方性エツチング) SiO□膜3の一部を、異方性エツチングにより除去し
て開口4を形成し、エピタキシャル成長の種となる半導
体下地基板1の(100)単結晶平面を露出させる。
FIG. 1 (4) (Anisotropic Etching) A part of the SiO□ film 3 is removed by anisotropic etching to form an opening 4, and the (100) single crystal of the semiconductor base substrate 1, which becomes the seed for epitaxial growth, is removed. Expose the plane.

第1図(5)(Si層の気相成長) 絶縁体側壁2内に厚さ3000人程度のSi層5を気相
成長する。
FIG. 1(5) (Vapor phase growth of Si layer) A Si layer 5 having a thickness of approximately 3000 layers is grown in a vapor phase within the insulator side wall 2. As shown in FIG.

この成長によって、単結晶露出平面の上には単結晶Si
層が成長し、SiO□膜3の上には多結晶Si層が成長
する。
As a result of this growth, single crystal Si is formed on the single crystal exposed plane.
The polycrystalline Si layer grows on the SiO□ film 3.

このSi層の気相成長は、5iHCj23の5〜6to
rrの減圧雰囲気を用い、M板温度を1000゛Cに保
つことにより行うことができる。
The vapor phase growth of this Si layer is performed using 5 to 6 to of 5iHCj23.
This can be done by using a reduced pressure atmosphere of rr and maintaining the M plate temperature at 1000°C.

また、直接、単結晶を成長させることに代えて、半導体
基板を400〜500 ”Cに保ち、低圧の気相成長法
を用い、S i HCj23を熱分解して非晶質シリコ
ンを形成し、または、半導体基板を500〜600 ’
Cに保って多結晶シリコンを形成した後に、1150゛
C程度の高温熱処理を加えて単結晶化してもよい。
In addition, instead of directly growing a single crystal, the semiconductor substrate is maintained at 400 to 500 ''C and a low-pressure vapor phase growth method is used to thermally decompose Si HCj23 to form amorphous silicon. Or, the semiconductor substrate is 500~600'
After forming polycrystalline silicon while maintaining the temperature at C, a high temperature heat treatment of about 1150°C may be applied to form a single crystal.

第1図(6)(デバイス形成) このSi層5の上に、従来公知の製造工程を用いて、ソ
ース6、ドレイン7、ゲート絶縁膜8、ゲート9を形成
し配線を行ってMO3FET集積回路を完成する。
FIG. 1 (6) (Device Formation) On this Si layer 5, a source 6, a drain 7, a gate insulating film 8, and a gate 9 are formed using a conventionally known manufacturing process, and wiring is performed to form an MO3FET integrated circuit. complete.

なお、このとき、エツジ部3a、3bに九〇を帯びさせ
てやれば効果は大きい。
Incidentally, at this time, if the edge portions 3a and 3b are given a 90-degree angle, the effect will be great.

(2)第2実施例 第2図(1)〜(3)は、本発明の第2実施例の製造工
程図である。
(2) Second Embodiment FIGS. 2(1) to 2(3) are manufacturing process diagrams of a second embodiment of the present invention.

この図において、11はP型Si下地基板、12はsi
o、ll*、13はSi3N、膜、14は側壁用SiO
□膜、15は開口である。
In this figure, 11 is a P-type Si base substrate, 12 is a Si
o, ll*, 13 is Si3N, film, 14 is SiO for side wall
□Membrane 15 is an opening.

この第2図にしたがってその製造工程を説明する。The manufacturing process will be explained with reference to FIG.

第2図(1) (S i Oz @、 S L3 Na
 M、S i02膜の形成) p型Si下地基板11上にS r Oz W#12を熱
酸化法またはCVD法によって1000人の厚さに形成
した後、Si、Na膜13をCVD法によって500人
の厚さに形成する。
Figure 2 (1) (S i Oz @, S L3 Na
Formation of M, Si02 film) After forming SrOz W#12 to a thickness of 1000 mm on the p-type Si base substrate 11 by thermal oxidation or CVD, a Si, Na film 13 is formed by CVD to a thickness of 500 mm. Form to the thickness of a person.

そしてその上に、側壁用SiO□膜14をCVD法によ
って3000人の厚さに形成する。
Then, a sidewall SiO□ film 14 is formed thereon to a thickness of 3000 mm by the CVD method.

第2図(2)(SiO□膜のバターニング)SiO□膜
14を選択的にエツチングによってバターニングし、素
子領域を取り囲むように分離用絶縁体側壁14を形成す
る。
FIG. 2(2) (Battering of SiO□ film) The SiO□ film 14 is selectively patterned by etching to form isolation insulator side walls 14 so as to surround the device region.

このとき、S ia Na 11113がエツチングの
ストッパーになる。
At this time, S ia Na 11113 acts as an etching stopper.

第2図(3)(S i3 N−膜、SiO□膜のバター
ニング) Si3N、膜13およびSiO□膜12の一部を選択的
にエツチングして、エピタキシャル成長の種となる半導
体基板の単結晶平面が露出する開口L5を形成する。
Figure 2 (3) (Buttering of Si3N film and SiO□ film) Selectively etching a part of the Si3N film 13 and SiO□ film 12 to form a single crystal of the semiconductor substrate that will become the seed for epitaxial growth. An opening L5 is formed in which the plane surface is exposed.

その後、側壁14内に厚さ3000人のSi層を気相成
長し、その上に、適宜従来公知の製造工程を用いて、ソ
ース、ドレイン、ゲート絶1膜、ゲートを形成してMO
3FET集積回路を完成することは第1実施例と同じで
ある。
Thereafter, a Si layer with a thickness of 3,000 wafers is grown in a vapor phase within the side wall 14, and a source, a drain, a gate insulating film, and a gate are formed thereon using appropriate conventional manufacturing processes to form an MO.
Completing the 3FET integrated circuit is the same as in the first embodiment.

(3)第3実施例 第3図(1)〜(3)は、本発明の第3実施例の製造工
程図である。
(3) Third Embodiment FIGS. 3(1) to 3(3) are manufacturing process diagrams of a third embodiment of the present invention.

この図において、21はp型Si下地基板、22は厚い
SiO□膜、23は開口である。
In this figure, 21 is a p-type Si base substrate, 22 is a thick SiO□ film, and 23 is an opening.

この第3図にしたがってその製造工程を説明する。The manufacturing process will be explained with reference to FIG.

第3図(1)(310!膜の形成) P型Si下地基板21上に厚いSiO□y22をCVD
法によって4000人程度0厚さに形成する。
FIG. 3 (1) (Formation of 310! film) Thick SiO□y22 is deposited on P-type Si base substrate 21 by CVD
It is formed to a thickness of about 4,000 by the method.

第3図(2)(SiO□膜の第1段フォトエツチング) S i 02 M22を、3000人程度フナトエ・ン
チングし、薄い5in2膜を残して、素子領域を取り囲
む形状に、分離用の絶縁体側壁22を形成する。
Figure 3 (2) (First stage photoetching of SiO□ film) S i 02 M22 was etched by about 3000 people, leaving a thin 5in2 film, and an insulator for isolation was placed in a shape surrounding the element area. A side wall 22 is formed.

第3図(3)(SiO□膜の第2段フォトエツチング) 上記の第1段のフォトエツチングによって残された薄い
Sin、膜の一部を異方性エツチングにより除去して開
口23を形成し、エピタキシャル成長の種となる半導体
下地基板1の(100)単結晶平面を露出させる。
FIG. 3 (3) (Second-stage photoetching of SiO□ film) A part of the thin Sin film left by the first-stage photoetching described above is removed by anisotropic etching to form an opening 23. , the (100) single crystal plane of the semiconductor base substrate 1, which will become the seed for epitaxial growth, is exposed.

その後の工程は、第1図において説明したものと同様で
ある。
The subsequent steps are similar to those described in FIG.

(4)第4実施例 第4図(1)〜(6)は、本発明の第4実施例の製造工
程図である。
(4) Fourth Embodiment FIGS. 4(1) to 4(6) are manufacturing process diagrams of a fourth embodiment of the present invention.

この図において、31はSi下地基板、32はキャパシ
タホール、33はキャパシタ誘電体膜、34は多結晶S
i層、35はSiO□膜、36はSi3N4膜、37は
Sin、膜、3日と39はともに開口、40はSi層、
41はソース、42はドレイン、43はゲート絶縁膜、
44はゲートである。
In this figure, 31 is a Si base substrate, 32 is a capacitor hole, 33 is a capacitor dielectric film, and 34 is a polycrystalline silicon substrate.
i layer, 35 is SiO□ film, 36 is Si3N4 film, 37 is Sin film, 3rd and 39 are both open, 40 is Si layer,
41 is a source, 42 is a drain, 43 is a gate insulating film,
44 is a gate.

この第4図にしたがってその製造工程を説明する。The manufacturing process will be explained with reference to FIG.

第4図(1)(キャパシタホールのエツチング)比抵抗
10Ω・cmのp型Si単結晶の(100)面に、CC
1,等の塩素系のガスを用いた反応性イオンエツチング
(RIE)によって、直径1.5μm1深さ2μmのキ
ャパシタホール32を形成する。
Figure 4 (1) (Etching of capacitor hole) CC
A capacitor hole 32 having a diameter of 1.5 μm and a depth of 2 μm is formed by reactive ion etching (RIE) using a chlorine gas such as No. 1.

第4図(2)(キャパシタ誘電体膜の形成)Si下地基
板31を900°Cに加熱して、厚さ50人の熱酸化膜
(SiO□)を形成し、その上に、CVD法によってS
x:=Na膜を12nm積層し、さらにその上に、90
0 ’C30分の酸素雰囲気アニーリングによって表面
を酸化して、キャパシタ誘電体膜33を形成する。
FIG. 4 (2) (Formation of capacitor dielectric film) The Si base substrate 31 is heated to 900°C to form a thermal oxide film (SiO□) with a thickness of 50 μm, and on top of that, by CVD method. S
x:=A 12 nm thick Na film is laminated, and on top of that, 90 nm
The surface is oxidized by annealing in an oxygen atmosphere for 30 minutes at 0'C to form a capacitor dielectric film 33.

つぎに、キャパシタ電極となる、Asを含有する多結晶
Si層34をCVD法によって堆積してキャパシタホー
ル32を埋め込む。
Next, a polycrystalline Si layer 34 containing As, which will become a capacitor electrode, is deposited by CVD to fill the capacitor hole 32.

第4図(3)(キャパシタ電極の形成)CF aを用い
たプラズマエツチングによって、埋め込み層以外に存在
する不純物含有多結晶Siを除去してキャパシタ電極を
形成する。
FIG. 4(3) (Formation of capacitor electrode) Impurity-containing polycrystalline Si existing in areas other than the buried layer is removed by plasma etching using CFa to form a capacitor electrode.

この場合のエツチングストッパは、基板表面に存在する
キャパシタ誘電体膜(SiO□/Si3N a / S
 i O□)33が果たす。
The etching stopper in this case is the capacitor dielectric film (SiO□/Si3N a /S
i O□)33 fulfills the role.

第4図(4)(成長用マスク、側壁の形成)全面にCV
D法によってSiO□膜35を1000人積層し、その
上にCVD法によってSi3N4膜36を形成し、さら
にその上にCVD法によって厚いS i 02)11(
37を形成する。
Figure 4 (4) (Formation of growth mask and sidewalls) CV on the entire surface
1000 SiO□ films 35 are stacked by the D method, a Si3N4 film 36 is formed on top of it by the CVD method, and a thick SiO2) 11 (
form 37.

そして、このSiO□膜37をバターニングして素子側
壁37を形成する。
Then, this SiO□ film 37 is patterned to form device side walls 37.

この場合のエツチングストッパはSi3N4膜36が果
たす。
In this case, the Si3N4 film 36 serves as an etching stopper.

第4図(5)(Si層の気相成長) Si下地基板31の上に単結晶成長の種にするための開
口38と、キャパシタの電極となる多結晶Siからその
電極を引き出すための開口39を形成した後に、Si層
40を気相成長する。
FIG. 4 (5) (Vapor phase growth of Si layer) An opening 38 on the Si base substrate 31 for use as a seed for single crystal growth, and an opening for drawing out the electrode from the polycrystalline Si that will become the electrode of the capacitor. After forming the Si layer 39, a Si layer 40 is grown in a vapor phase.

開口38の上には単結晶が成長し、開口39の上付近に
は多結晶層が成長する。
A single crystal grows above the opening 38, and a polycrystalline layer grows near the top of the opening 39.

第4図(6)(デバイスの形成) Si層40に従来公知の製造工程を加えて、ソース41
、ドレイン42、ゲート絶縁膜43、ゲート44からな
るMOSFETを形成し、そのドレイン42にキャパシ
タ45の電極を接続して、DRAMの記憶セルを実現す
る。
FIG. 4(6) (Formation of device) A conventionally known manufacturing process is applied to the Si layer 40 to form a source 41.
, a drain 42, a gate insulating film 43, and a gate 44 are formed, and an electrode of a capacitor 45 is connected to the drain 42 to realize a DRAM memory cell.

上記の実施例において説明したことの他、隣接する素子
領域で導電型を変えることによって、0MO3構造を実
現することができ、また、絶縁体側壁によって取り囲ま
れた素子領域に半導体層を成長するとき、それ以外の部
分には単結晶が成長するから、この部分にバイポーラト
ランジスタを形成することもできる。
In addition to what has been explained in the above embodiments, an 0MO3 structure can be realized by changing the conductivity type in adjacent device regions, and when a semiconductor layer is grown in a device region surrounded by insulator sidewalls. Since a single crystal grows in other parts, a bipolar transistor can also be formed in this part.

〔発明の効果] 本発明の構成によると、絶縁体の側壁をフォトエツチン
グによってバターニングするから、素子間の分離が必要
最小限度の分離用側壁の面積で可能であり、成長マスク
の開口部付近の成長層は、半導体下地基板を種にしてエ
ピタキシャル成長するから、少なくともチャネル領域が
形成される領域の結晶性は良好であり、半導体層と絶縁
体層が接触する箇所に鋭いエンジがないから、半導体層
と絶縁体層の熱的特性の不整合によって結晶欠陥が生し
るおそれが少なく、また、素子間分離構造を形成する工
程によって結晶が損傷を受けることもなく、半導体装置
の高集積化に寄与するところが大きい。
[Effects of the Invention] According to the configuration of the present invention, since the sidewalls of the insulator are patterned by photoetching, isolation between elements is possible with the minimum area of the sidewall for isolation, and the area near the opening of the growth mask is Since the growth layer of is epitaxially grown using the semiconductor base substrate as a seed, the crystallinity is good at least in the region where the channel region is formed, and there are no sharp edges where the semiconductor layer and the insulator layer contact. There is less risk of crystal defects occurring due to mismatching of thermal properties between layers and insulator layers, and crystals are not damaged during the process of forming isolation structures, making it possible to increase the integration of semiconductor devices. There is a lot to contribute.

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

第1図(1)〜(6)は本発明の第1実施例の製造工程
図、第2図(1)〜(3)は本発明の第2実施例の製造
工程図、第3図(1)〜(3)は本発明の第3実施例の
製造工程図、第4図(1)〜(6)は本発明の第4実施
例の製造工程図、第5図は従来のLOGO3絶縁膜によ
る素子間分離構造の断面図、第6図は、従来のトレンチ
による素子間分離構造の断面図、第7図は、従来のLO
CO8絶縁膜の開口を通して半導体基板から半導体層を
エピタキシャル成長させることによる素子間分離構造の
断面図を示す。 1−P型Si下地基板、2−厚い側壁用SiO□膜、3
−成長マスク用SiO□、4−・開口、5・・・Si気
相成長層、6− ソース、7− ドレイン、8・−・ゲ
ート絶縁膜、9−・ゲート、l l−p型Si下地基板
、12−・−3iO,WiI、13−5 i 、 N4
膜、14−・−側壁用5iO7膜、15・・・開口、2
1−・−p型Si下地基板、22・・・厚いSiO□膜
、23開口、31・−・Si下地基板、32−・キャパ
シタホール、33−キャパシタ誘電体膜、34−多結晶
Si、35−3 i OZ膜、36−’−3j 3 N
4 tli。 37−・・SiO□膜、38.39・・・開口、40・
−・Si層、41・・・ソース、42・・・ドレイン、
43−・・ゲート絶縁膜、44−・−ゲート 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司
Figures 1 (1) to (6) are manufacturing process diagrams of the first embodiment of the present invention, Figures 2 (1) to (3) are manufacturing process diagrams of the second embodiment of the invention, and Figure 3 ( 1) to (3) are manufacturing process diagrams of the third embodiment of the present invention, Figures 4 (1) to (6) are manufacturing process diagrams of the fourth embodiment of the present invention, and Figure 5 is the conventional LOGO3 insulation FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional trench-based isolation structure, and FIG. 7 is a conventional LO
1 is a cross-sectional view of an element isolation structure formed by epitaxially growing a semiconductor layer from a semiconductor substrate through an opening in a CO8 insulating film. 1-P-type Si base substrate, 2-SiO□ film for thick sidewalls, 3
- SiO□ for growth mask, 4- Opening, 5 Si vapor phase growth layer, 6- Source, 7- Drain, 8- Gate insulating film, 9- Gate, l l-p type Si base Substrate, 12-・-3iO, WiI, 13-5i, N4
Membrane, 14--5iO7 membrane for side wall, 15... Opening, 2
1--p-type Si base substrate, 22--thick SiO□ film, 23 opening, 31--Si base substrate, 32--capacitor hole, 33--capacitor dielectric film, 34--polycrystalline Si, 35 -3 i OZ film, 36-'-3j 3 N
4 tli. 37-...SiO□ film, 38.39...Opening, 40-
- Si layer, 41...source, 42...drain,
43--Gate insulating film, 44--Gate patent applicant Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Shoji Aiya

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)、半導体下地基板上に形成され、一部に該半導体
下地基板表面を露出する開口部を有する絶縁膜上の、絶
縁体側壁によって取り囲まれた領域に、該半導体下地基
板から気相成長させた半導体層をもって素子領域とした
ことを特徴とする半導体装置。
(1) Vapor phase growth from the semiconductor base substrate onto a region surrounded by an insulator side wall on an insulating film formed on a semiconductor base substrate and having an opening partially exposing the surface of the semiconductor base substrate. 1. A semiconductor device characterized in that an element region is formed by a semiconductor layer formed by applying a semiconductor layer.
(2)、請求項1記載の素子領域に、下地基板から電気
的に絶縁されたソース領域とドレイン領域、および、両
領域に接続された配線を有し、さらに該開口部上方の成
長層上に接したゲート絶縁膜およびその上に形成された
ゲート電極からなるMOSFETが配置されていること
を特徴とする半導体装置。
(2) The element region according to claim 1 has a source region and a drain region that are electrically insulated from the base substrate, and wiring connected to both regions, and further includes a layer on the growth layer above the opening. 1. A semiconductor device comprising a MOSFET comprising a gate insulating film in contact with a gate insulating film and a gate electrode formed on the gate insulating film.
(3)、請求項1記載の素子領域に、MOSFETと、
そのドレインに接続された電荷蓄積用キャパシタが配置
されていることを特徴とする半導体装置。
(3) MOSFET in the element region according to claim 1;
A semiconductor device characterized in that a charge storage capacitor connected to its drain is arranged.
(4)、請求項1記載の隣接する素子領域に形成された
MOSFETによって、CMOS構造が構成されている
ことを特徴とする半導体装置。
(4) A semiconductor device characterized in that a CMOS structure is constituted by MOSFETs formed in adjacent element regions according to claim 1.
(5)、請求項1記載の素子領域に形成された素子が、
該素子領域を取り囲む絶縁体側壁の外に形成されたバイ
ポーラトランジスタと接続されていることを特徴とする
半導体装置。
(5) The element formed in the element region according to claim 1 is
A semiconductor device characterized in that the semiconductor device is connected to a bipolar transistor formed outside an insulator side wall surrounding the element region.
(6)、半導体下地基板上に、第1の絶縁膜を形成する
工程と、該第1の絶縁膜をフォトエッチングして素子領
域を取り囲む絶縁体側壁を形成する工程と、該絶縁体側
壁によって取り囲まれた領域の表面上に第2の絶縁膜を
形成する工程と、該第2の絶縁膜の一部をフォトエッチ
ングにより開口して該半導体下地基板の表面を露出せし
める工程と、該半導体下地基板の露出した表面を核とし
て気相成長法によって素子領域を形成する工程を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(6) a step of forming a first insulating film on a semiconductor base substrate; a step of photo-etching the first insulating film to form an insulator side wall surrounding the element region; forming a second insulating film on the surface of the surrounded region; opening a part of the second insulating film by photo-etching to expose the surface of the semiconductor base substrate; 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming an element region by vapor phase growth using an exposed surface of a substrate as a core.
(7)、半導体下地基板上に、第1および第2の絶縁膜
をこの順で形成する工程と、第2の絶縁膜をフォトエッ
チングして素子領域を取り囲む絶縁体側壁を形成する工
程と、第1の絶縁膜の一部をフォトエッチングにより開
口して該半導体下地基板の表面を露出せしめる工程と、
該半導体下地基板の露出した表面を核として気相成長法
によって素子領域を形成する工程を有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
(7) a step of forming a first and a second insulating film in this order on a semiconductor base substrate; a step of photo-etching the second insulating film to form an insulator side wall surrounding the element region; opening a part of the first insulating film by photoetching to expose the surface of the semiconductor base substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming an element region by vapor phase growth using the exposed surface of the semiconductor base substrate as a nucleus.
(8)、半導体下地基板上に、厚い絶縁膜を形成する工
程と、該絶縁膜をその底に薄い絶縁膜を残してフォトエ
ッチングして素子領域を取り囲む絶縁体側壁を形成する
工程と、前記工程において残されている薄い絶縁膜一部
をフォトエッチングにより開口して該半導体下地基板の
表面を露出せしめる工程と、該半導体下地基板の露出し
た表面を核として気相成長法によって素子領域を形成す
る工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法
(8) a step of forming a thick insulating film on a semiconductor base substrate; a step of photo-etching the insulating film with a thin insulating film left at the bottom thereof to form an insulator side wall surrounding the element region; A step of opening a portion of the thin insulating film left in the process by photo-etching to expose the surface of the semiconductor base substrate, and forming an element region by vapor phase growth using the exposed surface of the semiconductor base substrate as a core. 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of:
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