DE19748501C2 - Verfahren zum Bilden einer Grabenelementtrennstruktur, eine Grabenelementtrennstruktur und deren Verwendung in einer DRAM-Speicherzellenstruktur - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden ei­ ner Grabenelementtrennstruktur, die für eine integrierte Halb­ leiterschaltung verwendet wird, und eine Grabenelementtrenn­ struktur und deren Verwendung in einer DRAM-Speicherzellenstruktur.

In einer integrierten Halbleiterschaltung wird eine Element­ trennung zwischen Elementen durchgeführt, um eine elektrische Störung zwischen den Elementen im Betrieb zu eliminieren und jedes Element in einem völlig unabhängigen Zustand zu steuern. Speziell eine Grabenelementtrennstruktur ist eine Struktur, die mit einem Isolator in dem Graben gefüllt ist, und da ein Vogelschnabel selten auftritt, ist sie eine unerläßliche Ele­ menttrennstruktur zum Bilden der integrierten Halbleiterschal­ tung in einer miniaturisierten Größe.

Fig. 13 ist eine Querschnittsansicht eines Schrittes des Bil­ dungsverfahrens einer der Anmelderin bekannten Grabenele­ menttrennstruktur. Zuerst werden, wie in Fig. 13A gezeigt ist, ein unten liegender Oxidfilm (erster thermischer Oxidfilm) 2 und ein Siliziumnitridfilm 3 nacheinander auf einem Silizium­ substrat 1 abgeschieden und danach werden mit einem photolitho­ graphischen Muster (nicht gezeigt), das als Maske verwendet wird, der Siliziumnitridfilm 3 und der unten liegende Oxidfilm 2 nacheinander derart bemustert, daß ein Graben in dem Silizi­ umsubstrat 1 gebildet wird.

Als nächstes wird, wie in Fig. 13B gezeigt ist, ein thermischer Oxidationsfilm 10 an einer inneren Wand des Grabens durch eine thermische Oxidation gebildet und danach wird ein eingebetteter Oxidfilm 11 über die gesamte Oberfläche durch einen CVD-Schritt gelegt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 13C gezeigt ist, der eingebette­ te Oxidfilm 11, der auf dem oberen Teil des Nitridfilmes 3 ge­ bildet ist, durch einen CMP-Schritt unter Verwendung des Sili­ ziumnitridfilms als Stopper derart entfernt, daß der eingebet­ tete Oxidfilm 11 nur in dem Graben zurückbleibt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 13D gezeigt ist, der Siliziumni­ tridfilm 3 durch erwärmte Phosphorsäure entfernt und danach wird ein CVD-Oxidfilm 20 auf der gesamten Oberfläche durch ei­ nen CVD-Schritt aufgebracht.

Als nächstes wird, wie in Fig. 13E gezeigt ist, ein CVD-Oxid­ film 20' nur auf der Seitenwand des eingebetteten Oxidfilms 11 durch Durchführen eines anisotropen Ätzens zurückgelassen.

Schließlich wird, wie in Fig. 13F gezeigt ist, der unten lie­ gende Oxidfilm 2 mit Flußsäure derart entfernt, daß eine Gra­ benelementtrennstruktur fertiggestellt wird.

Bei einem Verfahren des Bildens einer Grabenelementtrennstruk­ tur ist es wesentlich, daß der unten liegende Oxidfilm 2, der auf dem aktivierten Bereich 23 gebildet ist, endgültig entfernt wird. Aber bei der der Anmelderin bekannten Struktur der Grabenelementtrennstruktur ist der CVD-Oxidfilm 20' ein Oxidfilm, der durch einen CVD-Schritt gebildet ist, und die Ätzgeschwin­ digkeit von Flußsäure ist größer als bei einem thermischen Oxi­ dationsfilm, so daß bei dem Entfernungsschritt des unten lie­ genden Oxidfilms 2, der in Fig. 13F gezeigt ist, der CVD-Oxid­ film 20' ebenfalls geätzt wird, wodurch er die Funktion als Schutzfilm für den Oxidfilm 11, der in dem Graben eingebettet ist, nicht erfüllt und der eingebettete Oxidfilm 11 in dem Gra­ ben ebenfalls in dem Randteil geätzt wird, wodurch eine Ausneh­ mung 21 an dem Randteil des eingebetteten Oxidfilms in dem Gra­ ben gebildet wird.

Bei einer integrierten Schaltung, wie in Fig. 16 gezeigt ist, kann es einen Fall geben, bei dem eine Gateelektrode 22 auf dem Grabenelementtrennbereich gebildet ist, um eine Struktur zu er­ zeugen, die den auf dem aktivierten Bereich 23 gebildeten Tran­ sistor durch die Gateelektrode 22 steuert. In einem solchen Fall wird aufgrund des Vorhandenseins der Ausnehmung 21 die Ga­ teelektrode 22 nicht eine glatte Form an dem Randteil des Gra­ bens erhalten, sondern es wird eine Konzentration des elektri­ schen Feldes auftreten, was ein Grund für einen umgekehrten Kurzkanaleffekt derart sein kann, daß ein Verringern des Schwellenwertes des Transistors zeigt. Speziell da die Integra­ tion der Halbleiterelemente voranschreitet und die Breite des aktivierten Bereiches 23 (Abstand zwischen den benachbarten Gräben) schmäler wird, wird der Effekt des umgekehrten Kurzka­ naleffektes bemerkenswert, wodurch es sehr schwierig wird, die Schwellenspannung des Transistors zu steuern, wodurch der Schaltungsbetrieb fehlerhaft sein kann.

Aus der EP 0 396 369 A2 ist ein Verfahren zum Bilden einer Gra­ benelementstruktur bekannt, bei der ein eingebetteter Oxidfilm, der von der Siliziumsubstratoberfläche nach oben vorsteht, in einem Gra­ ben, der in einem Siliziumsubstrat gebildet ist, über einem thermi­ schen Oxidfilm eingebettet ist, zu entnehmen. Das Verfahren weist die Schritte auf:
Bilden eines Nicht-Einkristallsiliziumfilmes auf dem Siliziumsub­ strat über einem thermischen Oxidfilm,
Bilden eines Grabens, der von der Oberfläche des Nicht-Einkristall­ siliziumfilmes zu dem Inneren des Siliziumsubstrates führt,
Bilden eines Oxidfilmes auf der inneren Oberfläche des Grabens ein­ schließlich der Grabenwand und der seitlichen Seitenwand des Nicht- Einkristallsiliziumfilmes und
Entfernen des Nicht-Einkristallsiliziumfilmes derart, dass der Oxid­ film auf der seitlichen Seite des eingebetteten Oxidfilmes, die von der Oberfläche des Siliziumsubstrates nach oben vorsteht, gebildet wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bilden einer Grabenelementstruktur vorzusehen, das frei von dem Bilden ei­ ner Ausnehmung in einem Randteil eines eingebetteten Oxidfilmes der Grabenelementtrennung ist, und es soll eine solche Grabenelement­ struktur selbst sowie deren Verwendung in einer DRAM-Speicherzellenstruktur vorgesehen sein.

Die Aufgabe wird durch das Verfahren des Bildens einer Gra­ benelementtrennstruktur des Anspruches 1 oder durch die Gra­ benelementtrennstruktur des Anspruches 13 oder durch die DRAM-Speicherzellenstruktur des Anspruches 16 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange­ geben.

Die Erfinder fanden heraus, daß durch Bilden eines thermischen Oxidationsfilmes, der eine höhere Ätzwiderstandsfähigkeit als der CVD-Film aufweist, nicht nur in der Umgebung des eingebet­ teten Oxidfilms innerhalb des Grabens, der in dem Silizium­ substrat gebildet ist, sondern ebenfalls an der lateralen Seite des eingebetteten Oxidfilms, der von dem Siliziumsubstrat her­ vorsteht, das Bilden einer Ausnehmung an dem Randteil des ein­ gebetteten Oxidfilms in dem Schritt des Entfernens des ersten thermischen Oxidationsfilmes verhindert werden kann und der um­ gekehrte Kurzkanaleffekt des Transistors, bei dem eine Ga­ teelektrode auf einer Grabenelementtrennstruktur gebildet ist, unterdrückt werden kann.

Entsprechend einem solchen Verfahren nach Anspruch 1 ist, da die Umgebung des eingebetteten Oxidfilms, nicht nur die Siliziumsubstratoberflä­ che innerhalb des Grabens, sondern ebenfalls die laterale Seite des nach oben vorstehenden Teiles von der Siliziumsubstratober­ fläche von dem thermischen Oxidationsfilm, der eine höhere Ätz­ widerstandsfähigkeit als der CVD-Oxidfilm aufweist, umgeben ist, ist ein solcher thermischer Oxidationsfilm weniger anfäl­ lig bei dem Ätzschritt des ersten thermischen Oxidationsfilms geätzt werden.

Bei dem der Anmelderin bekannten Verfahren zeigte der CVD- Oxidfilm, der an der Umgebung des eingebetteten Oxidfilms, der von der Siliziumsubstratoberfläche nach oben vorsteht, gebildet ist, die Bildung einer Ausnehmung an dem Randteil des eingebet­ teten Oxidfilms innerhalb des Grabens durch gleichzeitiges Ät­ zen in dem Ätzschritt des ersten thermischen Oxidationsfilms. Im Gegensatz dazu wird entsprechend dem vorliegenden Verfahren auf der lateralen Seite des eingebetteten Oxidfilms, der von der Siliziumsubstratoberfläche vorsteht, ein thermischer Oxida­ tionsfilm, der eine höhere Ätzwiderstandsfähigkeit als der CVD- Oxidfilm aufweist, derart vorgesehen, daß der Film weniger an­ fällig ist, in dem Ätzschritt des ersten thermischen Oxidati­ onsfilms geätzt zu werden, wobei die laterale Seite des einge­ betteten Oxidfilms geschützt wird, und es wird möglich, das Bilden einer Ausnehmung in dem Randteil des eingebetteten Oxid­ films zu verhindern.

Somit kann bei dem Transistor, der eine Gateelektrode aufweist, die auf einer Grabenelementtrennstruktur gebildet ist, da keine Bildung einer Ausnehmung an dem eingebetteten Oxidfilm inner­ halb des Trenngrabens auftritt, eine Konzentration des elektri­ schen Feldes in der Gateelektrode, die auf dem eingebetteten Oxidfilm gebildet ist, im Gegensatz zu dem der Anmelderin be­ kannten Umstand, verhindert werden und es wird möglich, den um­ gekehrten Kurzkanaleffekt des Transistors zu unterdrücken.

Speziell entsprechend dem vorliegenden Bildungsverfahren, nicht ähnlich zu dem der Anmelderin bekannten Verfahren, ist ein Schritt des Entfernens des Filmes durch Trockenätzen nicht ent­ halten und es wird möglich, das Auftreten eines Schadens in dem Substrat zu verhindern.

Entsprechend einem solchen Bildungsverfahren ist es in dem Ätz­ schritt des ersten thermischen Oxidationsfilms zusätzlich zu der Möglichkeit, die Bildung einer Ausnehmung in dem Randteil des eingebetteten Oxidfilms in dem Graben zu verhindern, auf­ grund der Verwendung eines Siliziumnitridfilmes, der eine große Ätzselektivität zu dem Siliziumoxidfilm aufweist, als Stopper in dem Filmdünnungsschritt möglich, die Höhe des eingebetteten Oxidfilms von der Substratoberfläche in einer guten Präzision zu steuern und die Unregelmäßigkeiten der Höhen der eingebette­ ten Oxidfilme zu reduzieren.

Entsprechend einem solchen Bildungsverfahren nach Anspruch 2 wird zusätzlich zu der Möglichkeit, das Bilden einer Ausnehmung in dem Randteil des eingebetteten Oxidfilms in dem Graben in dem Ätzschritt des ersten thermischen Oxidationsfilmes zu verhindern, in dem Auf­ bringungsschritt in dem Fall des Bildens eines Spaltes in dem eingebetteten Oxidfilm der eingebettete Oxidfilm entfernt, bis eine solche Spalte von oben freigelegt ist, und ein eingebette­ ten Oxidfilm der oberen Schicht wird derart abgeschieden, daß die Spalte vergraben bzw. gefüllt wird, wodurch es möglich wird, eine spaltfreie Elementtrennstruktur zu bilden.

Als Ergebnis wird in dem Fall des Bildens einer Elektrode auf der Grabenelementtrennstruktur ein Kurzschluß der Elektrode, der auf die Spalte zurückzuführen ist, verhindert und eine Ver­ besserung der Herstellungsausbeute der integrierten Schaltung kann erwartet werden.

Entsprechend einem solchen Bildungsverfahren nach Anspruch 3 kann der Teil A des dritten thermischen Oxidationsfilmes des Seitenwandteiles, wie in Fig. 4E gezeigt ist, dicker gebildet werden als der an­ dere thermische Oxidationsfilm und in dem Ätzschritt des ersten thermischen Oxidationsfilmes wird der dritte thermische Oxida­ tionsfilm an dem Teil A weniger leicht geätzt, so daß das Bil­ den einer Ausnehmung an dem Randteil des eingebetteten Oxid­ films effektiver verhindert werden kann.

Da die Dicke des dritten thermischen Oxidationsfilmes an dem Teil A individuell dick gebildet werden kann, ohne die Filmdic­ ke des zweiten thermischen Oxidationsfilmes im Inneren eines anderen Trenngrabens zu verdicken, sogar in einem Fall des Ver­ wendens des vorliegenden Bildungsverfahrens, wird die Filmdicke des zweiten thermischen Oxidationsfilmes in dem Trenngraben nicht dick werden und es gibt keine Erzeugung einer Spalte auf­ grund des Anstiegs des Aspektverhältnisses.

Entsprechend einem solchen Bildungsverfahren nach Anspruch 4 kann der in Fig. 5E gezeigte Teil B des dritten thermischen Oxidationsfilmes dicker als der andere thermische Oxidationsfilm gebildet werden und in dem Ätzschritt des ersten thermischen Oxidationsfilmes wird der Teil B des dritten thermischen Oxidationsfilmes weni­ ger leicht geätzt, so daß das Bilden der Ausnehmung an dem Randteil des eingebetteten Oxidfilms effektiver verhindert wer­ den kann.

Entsprechend einem solchen Bildungsverfahren nach Anspruch 5 kann ein thermi­ scher Oxidationsfilm mit einer hohen Ätzwiderstandsfähigkeit auf dem oberen Teil zusätzlich zu der Seitenwand des eingebet­ teten Oxidfilms in dem Graben gebildet werden. In anderen Wor­ ten kann, da der eingebettete Oxidfilm innerhalb des Grabens durch den dritten thermischen Oxidationsfilm sogar an der obe­ ren Oberfläche umgeben ist, die Bildung der Ausnehmung an dem Randteil des eingebetteten Oxidfilmes in dem Ätzschritt des er­ sten thermischen Oxidationsfilmes perfekt verhindert werden.

Da es möglich ist, den in Fig. 6F gezeigten Teil C des dritten thermischen Oxidationsfilmes dicker als den anderen thermischen Oxidationsfilm in dem Graben zu bilden, wird es weiter möglich, eine Verstärkung des Teiles zu erwarten, das bisher am anfäl­ ligsten war, in dem Ätzschritt des ersten thermischen Oxidati­ onsfilmes geätzt zu werden.

Daneben wird in einem Fall, in dem eine Spalte in dem eingebet­ teten Oxidfilm gebildet wurde, der eingebettete Oxidfilm von dem oberen Teil zu einem Grad derart entfernt, daß die Spalte nicht verbleibt, wonach der Nicht-Einkristallsiliziumfilm für die thermische Oxidation über die gesamte Oberfläche abgeschie­ den wird, wodurch es möglich wird, eine spaltfreie Element­ trennstruktur zu bilden.

Entsprechend einem solchen Bildungsverfahren nach Anspruch 6 wird zusätzlich zu der Tatsache, daß die Bildung einer Ausnehmung an dem Randteil des eingebetteten Oxidfilms in dem Graben in dem Ätzschritt des ersten thermischen Oxidationsfilmes verhindert werden kann, da der thermische Oxidationsschritt durchgeführt wird, nach dem der eingebettete Oxidfilm abgeschieden ist, der eingebettete Oxidfilm auf einer hohen Temperatur in dem thermischen Oxidati­ onsschritt gehalten oder sogenannt wärmeverdichtet bzw. wärme­ verfestigt und es wird speziell, wie in dem Teil 40 in Fig. 17 gezeigt ist, möglich, die Verbindung des schwachen Verbindungs­ teiles 40 des eingebetteten Oxidfilms zu verstärken.

Folglich wird es, wie in Fig. 17A-17C gezeigt ist, möglich, das Bilden einer Ausnehmung in dem eingebetteten Oxidfilm, das in dem der Anmelderin bekannten Verfahren nachgewiesen wurde, zu verhindern und eine Elementtrennstruktur mit guten Trenneigen­ schaften bilden.

Entsprechend einem solchen Bildungsverfahren nach Anspruch 7 ist die Oxidati­ onsrate der lateralen Seitenwand des Nicht-Einkristall­ siliziumfilmes, der eine kurze Abmessung für das Oxidationsmit­ tel bzw. die Oxidationsart zum Diffundieren durch den eingebet­ teten Oxidfilm aufweist, größer als die Oxidationsrate des Gra­ benbodenteiles oder ähnlichem und folglich wird es möglich, die Filmdicke des dritten thermischen Oxidationsfilmes, der auf dem lateralen Wandteil gebildet ist, dicker zu bilden als die Film­ dicke des zweiten thermischen Oxidationsfilmes, der auf dem Grabenbodenteil gebildet ist.

Sogar entsprechend einem solchen Verfahren nach Anspruch 8 kann die Höhe des eingebetteten Oxidfilms von der Substratoberfläche in einer gu­ ten Präzision gesteuert werden und die Verteilung der Höhen des eingebetteten Oxidfilms kann klein gemacht werden.

Aufgrund des Durchführens des thermischen Oxidationsschrittes nach Anspruch 10 bei 1000°C oder höher wird es möglich, durch Erwärmen den vor­ her abgeschiedenen eingebetteten Oxidfilm zu verdichten und die Bindung der schwachen Übergangsstelle bzw. des schwachen Spal­ tes des eingebetteten Oxidfilms zu verstärken.

Durch zweimaliges Bilden eines thermischen Oxidationsfilmes nach Anspruch 11 wird es speziell möglich, die Filmdicke des zweiten thermischen Oxidationsfilmes innerhalb des Grabens, der in Schichten gebil­ det wird, und des dritten thermischen Oxidationsfilmes auf dem Seitenwandteil des Nicht-Einkristallsiliziumfilmes in Schichten dick zu bilden.

Entsprechend einer solchen Grabenelementtrennstruktur nach Anspruch 13 wird ent­ gegen der der Anmelderin bekannten Struktur keine Ausnehmung in dem Randteil des eingebetteten Oxidfilms gebildet und der obere Teil ist flach und weiterhin steht der dritte thermischen Oxi­ dationsfilm in der Nähe der Substratoberfläche gleichmäßig bzw. glatt nach außen über. Folglich kann in einem Fall des Bildens eines Transistors mit einer Gateelektrode auf einer Grabenele­ menttrennstruktur die Gateelektrode in der Form gleichmäßig ge­ bildet werden, speziell an dem Bodenteil, so daß es möglich wird, das Auftreten einer elektrischen Feldkonzentration in der Gateelektrode an dem oberen Teil des Randes des eingebetteten Oxidfilms, was bei der der Anmelderin bekannten Struktur fest­ gestellt wurde, zu verhindern und den umgekehrten Kurzkanalef­ fekt des Transistors zu verhindern.

Wie oben beschrieben wurde, kann durch Verwendung der oben beschriebenen Grabenelementtrennstruktur die Erzeugung eines umgekehrten Kurzkanaleffektes in der integrierten Speicher­ zelle verhindert werden und die Verteilung der Eigenschaften der Elemente in dem Speicher, die durch die Verteilung der Kanalbreiten bedingt ist, kann unterdrückt werden, wodurch es möglich wird, einen stabilisierten Betrieb der DRAM- Speicherzelle zu erhalten.

Es folgt die Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren, wobei die in den Fig. 1A bis 1F, 3A bis 3H, 4A bis 4I, 5A bis 5H, 6A bis 6I, 7A bis 7F und 9A bis 9F gezeig­ ten Ausführungsformen nicht die Erfindung darstellen, aber nützlich für ihr Verständnis sind. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht des Bildungs­ schrittes einer Grabenelementtrennstruktur entsprechend einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Bildungs­ schrittes einer Grabenelementtrennstruktur entsprechend einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Bildungs­ schrittes einer Grabenelementtrennstruktur entsprechend einer dritten Ausführungsform,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht des Bildungs­ schrittes einer Grabenelementtrennstruktur entsprechend einer vierten Ausführungsform,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht des Bildungs­ schrittes einer Grabenelementtrennstruktur entsprechend einer fünften Ausführungsform,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht des Bildungs­ schrittes einer Grabenelementtrennstruktur entsprechend einer sechsten Ausführungs­ form,

Fig. 7 eine Querschnittsansicht des Bildungs­ schrittes einer Grabenelementtrennstruktur entsprechend einer siebten Ausführungsform,

Fig. 8 eine Querschnittsansicht des Bildungs­ schrittes einer Grabenelementtrennstruktur entsprechend einer achten Ausführungsform,

Fig. 9 eine Querschnittsansicht des Bildungs­ schrittes einer Grabenelementtrennstruktur entsprechend einer neunten Ausführungsform,

Fig. 10 eine Querschnittsansicht des Bildungs­ schrittes einer Grabenelementtrennstruktur entsprechend einer zehnten Ausführungsform,

Fig. 11 eine Querschnittsansicht einer entsprechend der ersten Ausführungsform hergestellten Grabenelementtrennstruktur,

Fig. 12 eine Querschnittsansicht einer DRAM- Struktur, die eine Grabenelementtrennstruk­ tur entsprechend der elften Ausführungsform verwendet,

Fig. 13 eine Querschnittsansicht eines Bildungs­ schrittes der der Anmelderin bekannten Gra­ benelementtrennstruktur,

Fig. 14 eine Querschnittsansicht eines Bildungs­ schrittes der der Anmelderin bekannten Gra­ benelementtrennstruktur,

Fig. 15 eine Querschnittsansicht eines Bildungs­ schrittes der der Anmelderin bekannten Gra­ benelementtrennstruktur,

Fig. 16 eine Querschnittsstrukturansicht eines Transistors mit einer auf einer der Anmel­ derin bekannten Grabenelementtrennstruktur gebildeten Gateelektrode und

Fig. 17 eine Querschnittsansicht eines Bildungs­ schrittes einer der Anmelderin bekannten Grabenelementtrennstruktur.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht des Bildungsschrittes der Grabenelementtrennstruktur entsprechend der ersten Ausführungs­ form.

Zuerst werden, wie in Fig. 1A gezeigt ist, auf einem Substrat 1 nacheinander ein unten liegender Oxidfilm 2, der ein Siliziu­ moxidfilm ist, von 5-30 nm durch eine thermische Oxidation und ein Polysiliziumfilm 5 als der Nicht-Einkristallsiliziumfilm von ungefähr 100 bis 300 nm durch Beschichten gebildet. Durch ein anisotropes Ätzen werden der Polysiliziumfilm 5 in dem Elementtrennbildungsbereich und der unten liegende Oxidfilm 2 geätzt und weiter wird das Substrat 1 bis zu einer Tiefe von ungefähr 100 bis 500 nm derart geätzt, daß ein Graben 13 in dem Substrat gebildet wird.

Durch diesen Schritt wird es möglich, einen Graben 13 zu bil­ den, der von der Oberfläche des Polysiliziumfilmes 5 zu dem Si­ liziumsubstrat 1 führt, so daß der Polysiliziumfilm 5 eine Sei­ tenwand 12 aufweist, die zu dem Grabenwandteil des Silizium­ substrates 1 durchgehend ist.

Als der Nicht-Einkristallsiliziumfilm ist zusätzlich zu dem Po­ lysiliziumfilm eine amorpher Siliziumfilm verwendbar.

Als nächstes wird, wie in Fig. 1B gezeigt ist, ein Siliziu­ moxidfilm 10 von ungefähr 5 bis 50 nm auf der Innenseite des Grabens durch eine thermische Oxidation gebildet. Zu dieser Zeit werden der Seitenwandteil 12 und die obere Oberfläche des Polysiliziumfilmes 5 gleichzeitig oxidiert.

Bei einem solchen thermischen Oxidationsschritt neigen die Oxi­ dationsmittel, wie zum Beispiel O₂ und H₂O, in den Oxidfilm und in den unten liegenden Oxidfilm 2 zu diffundieren, wodurch das Silizium von 1, 5 in der Nähe des unten liegenden Oxidfilmes 2 weiter oxidiert wird, und die Struktur wird derart, daß die Filmdicke des thermischen Oxidationsfilmes 10, wie in Fig. 1B gezeigt ist, gleichmäßig nach außen in der Nähe des Verbin­ dungsteiles mit dem unten liegenden Oxidfilm dick wird.

Als nächstes wird, wie in Fig. 1C gezeigt ist, ein eingebette­ ter Oxidfilm 11, der ein Siliziumoxidfilm ist, auf der gesamten Oberfläche durch einen CVD-Schritt abgeschieden.

Als nächstes werden, wie in Fig. 1D gezeigt ist, ein Teil des thermischen Oxidationsfilmes 10, der auf dem oberen Teil des Polysiliziumfilmes 5 gebildet ist, der thermische Oxidations­ film 10 in dem Graben, der eingebettete Oxidfilm 11 und ein Teil des Polysiliziumfilmes 5 von dem oberen Teil durch einen CMP-Schritt entfernt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 1E gezeigt ist, durch einen Trockenätzschritt der Polysiliziumfilm 5 selektiv entfernt und schließlich wird, wie in Fig. 1F gezeigt ist, der unten liegen­ de Oxidfilm 2 durch Naßätzen durch Flußsäure derart entfernt, daß eine Grabenelementtrennstruktur mit einem thermischen Oxi­ dationsfilm, der auf der lateralen Seite des eingebetteten Oxidfilms 11, der von der Oberfläche des Siliziumsubstrates 1 nach oben vorsteht, gebildet ist, gebildet wird.

Wie oben beschrieben wurde, werden entsprechend dem Verfahren entsprechend der ersten Ausführungsform in dem Ätzschritt des unten liegenden Oxidfilmes 2, wie in Fig. 1F gezeigt ist, der eingebettete Oxidfilm 11 und der thermische Oxidationsfilm 10 gleichzeitig von dem oberen Teil bzw. der oberen Seite geätzt. Da aber die Umgebung des eingebetteten Oxidfilmes 11 nicht wie bisher durch den CVD-Schritt gebildeten Oxidfilm 20 umgeben ist, sondern durch den thermischen Oxidationsfilm 10, der eine hohe Ätzwiderstandsfähigkeit aufweist, wird keine Ausnehmung an dem Randteil des eingebetteten Oxidfilms 11 in dem Graben im Gegensatz zu dem der Anmelderin bekannten Fall gebildet.

Fig. 11 ist eine Grabenelementtrennstruktur, die entsprechend dem Verfahren der ersten Ausführungsform hergestellt ist.

Entsprechend einer solchen Elementtrennstruktur ist die obere Oberfläche des eingebetteten Oxidfilms 11, der als ein Ele­ menttrennbereich dient, höher als die Oberfläche des Halblei­ tersubstrates 1 und der Oxidfilm 10, der durch die thermische Oxidation auf der Innenwand des Grabens gebildet ist, ist nicht nur auf der Innenseite des Grabens gebildet, sondern ebenfalls auf der Seitenwand des eingebetteten Oxidfilms 11, die höher ist als das Substrat und es wird eine Ausnehmung, wie in der der Anmelderin bekannten Struktur, in dem eingebetteten Oxid­ film 11 nicht gebildet.

Weiterhin erstreckt sich der thermische Oxidationsfilm 10 gleichmäßig zu der Seite 23 des aktiven Bereiches (nach außen) in der Nähe der Siliziumsubstratoberfläche.

Folglich kann in dem Transistor, der durch Bilden einer Gate­ elektrode auf einer solchen Grabentrennstruktur gebildet ist, das Bilden einer elektrischen Feldkonzentration in der Gate­ elektrode an dem oberen Teil des Randes des eingebetteten Oxid­ films 11, das in Bezug zu der Gateelektrodenstruktur 22 der der Anmelderin bekannten Struktur, wie in Fig. 16 gezeigt ist, er­ zeugt ist, verhindert werden, wodurch es möglich wird, den um­ gekehrten Kurzkanaleffekt des Transistors zu verhindern.

Zweite Ausführungsform

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht des Bildungsschrittes der Grabenelementtrennstruktur entsprechend der zweiten Ausfüh­ rungsform.

Zuerst werden, wie in Fig. 2A gezeigt ist, auf einem Substrat 1 nacheinander durch eine thermische Oxidation der unten liegende Oxidfilm 2 eines gebildeten Siliziumoxidfilmes von ungefähr 5 bis 30 nm und durch Beschichten ein Polysiliziumfilm 5 von un­ gefähr 30 bis 100 nm und ein Siliziumnitridfilm 3 von ungefähr 100 bis 300 nm gebildet. Danach werden der Siliziumnitridfilm 3 in dem Elementtrennbildungsbereich, der Polysiliziumfilm 5 und der unten liegende Oxidfilm 2 durch ein anisotropes Atzen ge­ öffnet und weiter wird das Substrat 1 bis zu einer Tiefe von ungefähr 100 bis 500 nm derart geätzt, daß ein Graben 13 in dem Substrat gebildet wird.

Als nächstes wird, wie in Fig. 2B gezeigt ist, durch eine ther­ mische Oxidation ein thermischer Oxidationsfilm 10 von ungefähr 5 bis 50 nm in dem Inneren des Grabens gebildet. Entsprechend einem solchen Schritt wird der Seitenwandteil 12 des Polysili­ ziumfilmes 5 ebenfalls oxidiert.

Als nächstes wird, wie in Fig. 2C gezeigt ist, durch einen CVD- Schritt ein Siliziumnitridfilm 11 auf der gesamten Oberfläche abgeschieden.

Als nächstes wird, wie in Fig. 2D gezeigt ist, durch einen CMP- Schritt der auf dem oberen Teil des Siliziumnitridfilmes 3 ge­ bildete Oxidfilm 11 entfernt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 2E gezeigt ist, der Siliziumni­ tridfilm 3 durch erwärmte Phosphorsäure entfernt, gefolgt durch das Entfernen des Polysiliziumfilmes 5 durch einen Trockenätz­ schritt.

Schließlich wird, wie in Fig. 2F gezeigt ist, der Siliziumoxid­ film 2 durch ein Naßätzen durch Flußsäure derart entfernt, daß eine Grabenelementtrennstruktur gebildet wird.

Entsprechend einem solchen Bildungsverfahren gibt es aufgrund der Verwendung eines Siliziumnitridfilmes 3, der eine große Ätzselektivität zu dem Siliziumoxidfilm aufweist, als ein Stop­ per in dem CMP-Schritt, wie in Fig. 2D gezeigt ist, einen zu­ sätzlichen Effekt zu dem oben erwähnten Effekt der ersten Aus­ führungsform, daß die Höhe des eingebetteten Oxidfilms, der von der Substratoberfläche hervorsteht, mit guter Präzision gesteu­ ert werden kann, und es wird möglich, die Streuung der Höhen der eingebetteten Oxidfilme zwischen den Elementen zu vermin­ dern.

Weiterhin wird es durch Einsetzen eines solchen Verfahrens der zweiten Ausführungsform möglich, einen Grabenelementtrennstruk­ tur mit einer Struktur, die in Fig. 11 gezeigt ist, wie in der ersten Ausführungsform, herzustellen und denselben Effekt wie in der ersten Ausführungsform zu erzielen.

Dritte Ausführungsform

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht des Bildungsschrittes der Grabenelementtrennstruktur entsprechend der dritten Ausfüh­ rungsform.

Wenn die Breite des Trenngrabens aufgrund der Verkleinerung des Elementes schmal wird, ist die Erzeugung einer Spalte, wie in Fig. 14 gezeigt ist, eine Schwierigkeit, aber diese dritte Aus­ führungsform verhindert wirkungsvoll die Erzeugung einer sol­ chen Spalte.

Wenn nämlich in dem Fall des Einbettens eines eingebetteten Oxidfilms 11 durch den der Anmelderin bekannten Schritt von Fig. 13 das Aspektverhältnis des Grabens groß wird, wird das Einbetten fehlerhaft und eine Spalte 40 wird in dem Graben er­ zeugt, wie in Fig. 14A gezeigt ist. In Fig. 14 ist der Teil 1 ein Substrat, ist 2 ein thermischer Oxidationsfilm und ist 5 ein Siliziumnitridfilm.

Wie in Fig. 14B und 14C gezeigt ist, dehnt sich in der Struk­ tur, die eine solche Spalte 40 aufweist, die Spalte beim Ent­ fernen des Siliziumoxidfilms 2 mit Flußsäure aus und daher gibt es für das in dem nächsten Schritt gebildete Verdrahtungsmate­ rial die Eignung bzw. Möglichkeit in die Spalte einzudringen und einen Kurzschluß zu verursachen. Zum Entfernen einer sol­ chen Spalte und zum Bilden der Grabentrennung kann vorgeschla­ gen werden, den eingebetteten Oxidfilm 11 bis zu der Spaltenpo­ sition durch Zurückätzen zu entfernen und den Oxidfilm wieder einzubetten. Wie in Fig. 15A und 15B gezeigt ist, ist jedoch bei einem gewöhnlichen Trockenätzen die Ätzselektivität des Si­ liziumoxidfilms zu dem Siliziumnitridfilm gering und, wie in Fig. 15B gezeigt ist, wird der Siliziumnitridfilm 3 bei dem Ätzschritt zum Entfernen der Spalte 40 ebenfalls entfernt und daher wird es unmöglich, einen Siliziumnitridfilm 3 als einen Stopper zur Zeit des CMP zu verwenden.

In dieser Ausführungsform wird daher aufgrund der schmalen Breite des Grabens 13 eine Spalte 40 in dem Graben erzeugt, wie in Fig. 3C gezeigt ist. Die Schritte von Fig. 3A und 3B sind dieselben wie die der ersten Ausführungsform, außer der schma­ len Grabenbreite.

Als nächstes wird in dem Schritt von Fig. 3D der eingebettete Oxidfilm 11, der die erzeugte Spalte 40 aufweist, von dem obe­ ren Teil bis zu einer vorbestimmten Position, d. h. bis die Spalte 40 freigelegt wird, durch Trockenätzen oder ähnlichem entfernt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 3E gezeigt ist, der eingebettete Oxidfilm 12' der oberen Schicht auf der gesamten Oberfläche durch einen CVD-Schritt abgeschieden. Bei dem Einbettungs­ schritt des eingebetteten Oxidfilms 12' der oberen Schicht ist das Aspektverhältnis des Grabens kleiner als in dem Fall des Bildens des eingebetteten Oxidfilmes 11 und daher wird keine Spalte erzeugt.

Als nächstes werden, wie in Fig. 3F-3H gezeigt ist, die Schrit­ te ähnlich zu denen der Schritte (d)-(f) in der ersten Aus­ führungsform derart durchgeführt, daß die Grabenelementtrenn­ struktur vervollständigt wird.

In der Praxis wird der eingebettete Oxidfilm 11 geätzt, bis die Spalte 40 zu ungefähr der Hälfte des Volumens entfernt ist, aber es kann zugelassen werden, daß die Spalte in dem möglichen Bereich zur Zeit des Abscheidens des zweiten Oxidfilmes 12' verbleibt, oder es wird so durchgeführt, daß durch Ausführen einer Behandlung mit Flußsäure nach dem Trockenätzen des einge­ betteten Oxidfilms 11 die Spaltenöffnung derart erweitert wird, daß die Effizienz des Spalteneinbettens zur Zeit des Abschei­ dens des zweiten Oxidfilmes verbessert wird.

Entsprechend dem Verfahren der dritten Ausführungsform kann zu­ sätzlich zu der Tatsache, daß dieselben Effekte wie bei der er­ sten Ausführungsform erreichbar sind, die Erzeugung der Spalte verhindert werden, kann ein Kurzschließen der Elektrode in dem Fall des Bildens einer Elektrode auf der Grabenelementtrennung reduziert werden und wird es möglich, eine Verbesserung der Bildungsausbeute der integrierten Schaltung in dem Fall des Verwendens einer solchen Grabenelementtrennung zu erwarten.

Da die Ätzselektivität des Polysiliziumfilmes 5 zu dem einge­ betteten Oxidfilm 11 und dem thermischen Oxidationsfilm 10 sehr groß ist, können in dem Trockenätzschritt des eingebetteten Oxidfilms 11 und des thermischen Oxidationsfilmes 10, wie in Fig. 3D gezeigt ist, nur der eingebettete Oxidfilm 11 und der thermische Oxidationsfilm 10 geätzt werden, ohne daß der Poly­ siliziumfilm 5 geätzt wird. Folglich wird der Polysiliziumfilm 5, der ein Stopper in dem CMP-Schritt in Fig. 3F sein soll, in einem solchen Schritt nicht dünn.

Weiterhin wird es durch Verwendung eines solchen Verfahrens der dritten Ausführungsform möglich, eine Grabenelementtrennstruk­ tur herzustellen, die dieselbe Struktur wie die der ersten Aus­ führungsform, die in Fig. 11 gezeigt ist, aufweist, wodurch dieselben Effekte erzielt werden können.

Vierte Ausführungsform

Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht des Bildungsschrittes der Grabenelementtrennstruktur entsprechend der vierten Ausfüh­ rungsform.

Die Schritte von Fig. 4A-4D sind die gleichen wie die von Fig. 3A-3D der dritten Ausführungsform, außer dem Punkt, daß es keine Spalte 40 gibt. In dem Schritt von Fig. 4D werden der eingebettete Oxidfilm 11 und der thermische Oxidationsfilm 10 durch Trockenätzen von dem oberen Teil bis zu der vorbestimmten Position zwischen der oberen Oberfläche und der Bodenoberfläche des Polysiliziumfilmes 5 derart entfernt, daß zumindest ein Teil der lateralen Seite und die oberen Oberfläche des Polysi­ liziumfilmes 5 freigelegt werden.

Nachfolgend zu dem obigen werden, wie in Fig. 4E gezeigt ist, die freigelegte Seitenoberfläche und die obere Oberfläche des Polysiliziumfilmes 5 wieder thermisch derart oxidiert, daß die freigelegte Seitenoberfläche und die freigelegte obere Oberflä­ che des Polysiliziumfilmes 5 derart oxidiert werden, daß die Spitzenteile des thermischen Oxidationsfilmes 10 an beiden Sei­ ten des eingebetteten Oxidationsfilmes verdickt werden.

Bei dem thermischen Oxidationsschritt des Polysiliziumfilmes 5 wie oben wird das Siliziumsubstrat 1 in dem Trenngraben kaum oxidiert, da das Oxidationsmittel kaum in den eingebetteten Oxidfilm 11 in dem Trenngraben diffundiert. Andererseits er­ reicht das Oxidationsmittel die Polysiliziumfilmoberfläche auf dem oberen Teil von der Oberfläche des Siliziumsubstrates 1 leicht, so daß der Seitenwandteil 12 des Polysiliziumfilmes 5 oxidiert wird und speziell in dem Teil A in Fig. 4 wird zusätz­ lich zu dem Schritt (b) das Polysilizium 5 wieder weiter oxi­ diert und die Filmdicke des thermischen Oxidationsfilmes wird dicker als die der anderen thermischen Oxidationsfilme.

Als nächstes wird, wie in Fig. 4F gezeigt ist, unter Verwendung eines CVD-Schrittes der eingebettete Oxidfilm 12' der oberen Schicht auf der gesamten Oberfläche abgeschieden.

Die folgenden Schritte von Fig. 4G-4I sind die gleichen wie die der ersten Ausführungsform, die in Fig. 1 gezeigt ist, und durch Ausführen der Schritte wie oben wird die Grabenele­ menttrennung hergestellt.

In dieser Ausführungsform ist es vor allem möglich, die Film­ dicke des thermischen Oxidationsfilmes an dem Teil A in Fig. 4, wie oben beschrieben wurde, dick zu bilden. Folglich wird der Schutz des eingebetteten Oxidfilms 11 in dem Schritt des Ent­ fernens des unten liegenden Oxidfilmes 2, wie in Fig. 41 ge­ zeigt ist, im Vergleich zu der obigen ersten bis dritten Aus­ führungsform verstärkt.

In dieser Ausführungsform kann, sogar wenn eine Spalte 40 in dem in dem Graben eingebetteten Oxidfilm 11 erzeugt ist, die Spalte 40 durch den zweiten eingebetteten Oxidfilm 12' in der gleichen Art wie in der dritten Ausführungsform aufgefüllt wer­ den.

Wie oben beschrieben wurde, ist bei dem Bildungsverfahren der Grabenelementtrennung entsprechend der vierten Ausführungsform der thermische Oxidationsfilm des Teiles A, der in Fig. 4E ge­ zeigt ist, dicker als der andere thermische Oxidationsfilm und bei dem Ätzschritt des unten liegenden Oxidfilmes 2, wie in dem Schritt (i) gezeigt ist, wird es weiterhin weniger geätzt und die Erzeugung der Ausnehmung in dem Randteil des eingebetteten Oxidfilmes kann effektiver verhindert werden.

Da die Dicke des thermischen Oxidationsfilmes 10 einer solchen den Trenngraben umgebende Seitenwand (Teil A) individuell dick gebildet werden kann, ohne die Filmdicke des thermischen Oxida­ tionsfilmes innerhalb des Trenngrabens zu erhöhen, wird sogar in dem Fall des Verwendens eines solchen Verfahrens in dieser Ausführungsform die Filmdicke des thermischen Oxidationsfilmes 10 in dem Trenngraben nicht dick und kein Erzeugen der Spalte 40 tritt durch Verringern der Trenngrabenbreite auf.

Fünfte Ausführungsform

Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht des Bildungsschrittes der Grabenelementtrennstruktur entsprechend der fünften Ausfüh­ rungsform.

In Fig. 5 sind die Schritte von Fig. 5A-5D die gleichen wie die von Fig. 1A-1D der ersten Ausführungsform.

Als nächstes wird, wie in Fig. 5E gezeigt ist, der Polysilizi­ umfilm 5 wieder thermisch derart oxidiert, daß der obere End­ teil des thermischen Oxidationsfilmes 10 des Seitenwandteiles 12 des Polysiliziumfilmes 5 verdickt wird.

Bei dem Oxidationsschritt eines solchen Polysiliziumfilmes 5 in dem Inneren des Trenngrabens wird, in der gleichen Art wie in der obigen vierten Ausführungsform, das Siliziumsubstrat 1 kaum oxidiert, aber auf dem von der Oberfläche des Siliziumsubstra­ tes 1 oberen Teil erreicht das Oxidationsmittel die Oberfläche des Polysiliziumfilmes 5 leicht, so daß die Oxidation auf der oberen Oberfläche des Polysiliziumfilmes 5 und auf dem Seiten­ wandteil 12 abläuft und speziell auf dem Teil B in Fig. 5E zu­ sätzlich zu dem Schritt (b) das Polysilizium 5 wieder derart oxidiert wird, daß die Filmdicke des Oxidfilmes dicker wird als die von anderen Abschnitten des Oxidfilmes.

Als nächstes wird, wie in Fig. 5F gezeigt ist, der auf dem Po­ lysiliziumfilm gebildete thermische Oxidationsfilm 10 durch Trockenätzen entfernt und der thermische Oxidationsfilm 10 in dem Graben und der obere Teil des eingebetteten Oxidfilmes 11 werden durch Ätzen entfernt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 5G gezeigt ist, der Polysilizi­ umfilm 5 durch Trockenätzen entfernt und weiter wird, wie in Fig. 5H gezeigt ist, der unten liegende Oxidfilm 2 durch Naßätzen durch Flußsäure derart entfernt, daß die Grabenelement­ trennstruktur gebildet wird.

Wie oben beschrieben wurde, ist bei dem Bildungsverfahren der Grabenelementtrennung entsprechend der fünften Ausführungsform der Teil B des thermischen Oxidationsfilmes, wie in Fig. 5E ge­ zeigt ist, dicker als ein anderer thermischer Oxidationsfilm und wird er bei dem Ätzschritt des unten liegenden Oxidfilmes 2, wie in dem Schritt (h) gezeigt ist, weiter weniger geätzt und das Erzeugen der Ausnehmung in dem Randteil des eingebette­ ten Oxidfilmes 11 kann effektiver verhindert werden.

Es ist ebenfalls durch Verwenden des Verfahrens der fünften Ausführungsform möglich, eine Grabenelementtrennstruktur mit der ähnlichen Struktur wie in der obigen vierten Ausführungs­ form herzustellen.

Sechste Ausführungsform

Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht des Bildungsschrittes der Grabenelementtrennstruktur entsprechend der sechsten Ausfüh­ rungsform.

Die Schritte von Fig. 6A-6D sind die gleichen wie die der obigen vierten und fünften Ausführungsform.

Als nächstes wird, wie in Fig. 6E gezeigt ist, ein Polysilizi­ umfilm 17, der ein Nicht-Einkristallsiliziumfilm ist, für eine thermische Oxidation auf der gesamten Oberfläche abgeschieden und danach wird, wie in Fig. 6F gezeigt ist, der Polysilizium­ film 17 durch eine thermische Oxidation derart oxidiert, daß ein thermischer Oxidationsfilm 15 gebildet wird.

Da das Oxidationsmittel kaum in den eingebetteten Oxidfilm 11 diffundiert, zeigt hier die Filmdicke des thermischen Oxidati­ onsfilmes in dem Trenngraben kaum eine Änderung. Dagegen ist das Oxidationsmittel geeignet, sich in dem oxidierten Polysili­ ziumfilm 17 zu bewegen, und die thermische Oxidation läuft in dem Seitenwandteil 12 des Polysiliziumfilmes 5 derart ab, daß die Dicke des thermischen Oxidationsfilmes an dem Teil C in Fig. 6F dicker wird als die in dem Trenngraben.

Weiterhin wird auf der oberen Oberfläche des eingebetteten Oxidfilmes 11 ein thermische Oxidationsfilm 15 durch Oxidation des Polysiliziumfilmes 17 gebildet.

Als nächstes wird, wie in Fig. 6G gezeigt ist, durch einen CVD- Schritt der eingebettete Oxidfilm 16 der oberen Schicht auf der gesamten Oberfläche abgeschieden.

Als nächstes wird, wie in Fig. 6H gezeigt ist, ein CMP-Schritt derart, bis das der thermische Oxidationsfilm 15, der auf dem eingebetteten Oxidfilm 11 gebildet ist, innerhalb des Grabens freigelegt wird (oder bis zu der Stufe direkt davor), durchge­ führt, daß die Filmdicke des eingebetteten Oxidfilms 16 der oberen Schichte, des thermischen Oxidationsfilmes 15 und des Po­ lysiliziumfilmes 5 von dem oberen Teil verringert wird.

Als nächstes wird, wie in Fig. 6I gezeigt ist, der Polysilizi­ umfilm 5 durch Trockenätzen entfernt und weiter wird, wie in Fig. 6J gezeigt ist, der unten liegende Oxidfilm 2 durch Naßät­ zen durch Flußsäure derart entfernt, daß die Grabenele­ menttrennstruktur gebildet wird.

Wie oben beschrieben wurde, wird bei dem Bildungsverfahren der sechsten Ausführungsform, da der thermische Oxidationsfilm 10, der eine hohe Naßätzwiderstandsfähigkeit aufweist, nicht nur auf der Seitenwand des eingebetteten Oxidfilmes 11 sondern ebenfalls auf dem oberen Teil davon gebildet ist, der eingebet­ tete Oxidfilm 11 nicht in dem Schritt des Entfernens des unten liegenden Oxidfilmes 2 geätzt und das Erzeugen der Ausnehmung an dem Randteil des eingebetteten Oxidfilmes 11 kann vollstän­ dig verhindert werden.

Durch das obige kann in dem Fall des Bildens einer Gateelektro­ de auf der Grabenelementtrennung eine elektrische Feldkonzen­ tration an dem Randteil verhindert werden, wodurch es möglich wird, den umgekehrten Kurzkanaleffekt zu verhindern.

Weiterhin ist es möglich, die Dicke des thermischen Oxidations­ filmes 10 auf dem Seitenwandteil 12 des Teiles C in Fig. 6F dick einzustellen, ohne Bezug zu der Dicke des Oxidfilmes in­ nerhalb des Trenngrabens. Sogar wenn der thermische Oxidations­ film des Teiles 10 dick gebildet wird, wird die Filmdicke des thermischen Oxidationsfilmes innerhalb des Grabens nicht dick, somit ist es möglich zu verhindern, daß das Aspektverhältnis des Trenngrabens groß wird, und ist es möglich, die Erzeugung der Spalte zu unterdrücken.

Ebenfalls wie in dem der Anmelderin bekannten Verfahren kann ein thermischer Oxidationsfilm des Seitenwandteiles 12 des ein­ gebetteten Oxidfilms 11 ohne Durchführen eines anisotropen Ät­ zens gebildet werden und es wird möglich, den Schaden durch anisotropes Ätzen in dem aktiven Bereich 23 zu verhindern.

Fig. 6J zeigt eine Grabenelementtrennstruktur, die durch das Verfahren der sechsten Ausführungsform gebildet ist.

Bei einer solchen Elementrennstruktur steht die obere Oberflä­ che des eingebetteten Oxidfilms 11, der als der Elementtrennbe­ reich dient, von der Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 nach oben vor und der Oxidfilm 10, der durch die thermische Oxidati­ on in der Innenwand des Grabens 13 gebildet ist, ist nicht nur in dem Inneren des Grabens 13 sondern ebenfalls auf der Sei­ tenoberfläche des eingebetteten Oxidfilms 11, die an dem höhe­ ren Teil als die Oberfläche des Substratfilmes 1 ist, und eine Ausnehmung, wie in der der Anmelderin bekannten Struktur, wird an dem eingebetteten Oxidfilm 11 nicht erzeugt.

Der thermische Oxidationsfilm 10 erstreckt sich ebenfalls gleichmäßig zu der Seite 23 des aktiven Bereiches (nach außen) in der Nähe der Siliziumsubstratoberfläche und die Filmdicke in vertikaler Richtung zu der Grabenseite des thermischen Oxidati­ onsfilmes 10 auf dem oberen Teil, der höher ist als die Ober­ fläche des Siliziumsubstrates 1, ist dicker als der thermische Oxidationsfilm 10 innerhalb des Grabens 13.

Folglich kann bei dem Transistor mit einer Gateelektrode, die auf der Grabenelementtrennstruktur gebildet ist, die Entwick­ lung der elektrischen Feldkonzentration in der Gateelektrode an dem oberen Teil des Randes des eingebetteten Oxidfilms 11 wie bisher verhindert werden und es wird möglich, den umgekehrten Kurzkanaleffekt des Transistors zu unterdrücken.

Siebte Ausführungsform

Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht des Bildungsschrittes der Grabenelementtrennstruktur entsprechend der siebten Ausfüh­ rungsform.

Zuerst werden, wie in Fig. 7A gezeigt ist, nacheinander ein un­ ten liegender Oxidfilm 2 von ungefähr 5 bis 30 nm auf einem Si­ liziumsubstrat 1 durch eine thermische Oxidation gebildet und ein Polysiliziumfilm von ungefähr 100 bis 300 nm gebildet. Da­ nach werden durch ein anisotropes Ätzen der Polysiliziumfilm 5 in dem Elementtrennbildungsbereich und der unten liegende Oxid­ film 2 entfernt und weiterhin wird das Siliziumsubstrat 1 bis zu einer Tiefe von ungefähr 100 bis 500 nm derart geätzt, daß ein Graben 13 in dem Siliziumsubstrat gebildet wird.

Als nächstes wird, wie in Fig. 7B gezeigt ist, durch einen CVD- Schritt ein eingebetteter Oxidfilm 11 auf der gesamten Oberflä­ che abgeschieden.

Als nächstes wird, wie in Fig. 7C gezeigt ist, der thermische Oxidationsfilm 10 über den eingebetteten Oxidfilm 11 derart diffundiert, daß ein thermischer Oxidationsfilm 10 von ungefähr 5 bis 50 nm in dem Inneren des Grabens 13 gebildet wird. In ei­ nem solchen Schritt werden das Seitenwandteil 12 und die obere Oberfläche des Polysiliziumfilmes 5 ebenfalls oxidiert, aber der Teil näher zu der Oberfläche des eingebetteten Oxidfilms 11 ist in der Diffusionsrate des Oxidationsmittels in dem einge­ betteten Oxidfilm weniger reguliert bzw. begrenzt (eine große Menge des Oxidationsmittels erreicht es) und wird leicht oxi­ diert und der Seitenwandteil 12 des Polysiliziums wird mehr oxidiert als die Innenwand des Siliziumgrabens.

Wenn es gewünscht ist, die Filmdicke des thermischen Oxidati­ onsfilmes 10 auf dem Innenwandteil des Grabens 13 relativ dick zu bilden, ist es folglich empfehlenswert, die Oxidation der Innenwand des Grabens 13 vor dem Einbetten des eingebetteten Oxidfilms 11 durchzuführen und die Oxidationsmenge in dem über den eingebetteten Oxidfilm 11 auszuführenden Oxidierungsschritt zu reduzieren.

Als nächstes wird, wie in Fig. 7D gezeigt ist, durch einen CMP- Schritt die Filmdicke reduziert und der Oxidfilm, der auf dem oberen Teil des Polysiliziumfilmes 5 gebildet ist, der thermi­ sche Oxidationsfilm 10 in dem Graben und ein Teil des eingebet­ teten Oxidfilms 11 werden entfernt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 7E gezeigt ist, der Polysilizi­ umfilm 5 durch einen Trockenätzschritt entfernt und dann wird, wie in Fig. 7F gezeigt ist, der unten liegende Oxidfilm 2 durch ein Naßätzen durch Flußsäure derart entfernt, daß eine Graben­ elementtrennstruktur gebildet wird.

Auf der lateralen Seite des eingebetteten Oxidfilmes 11 auf dem oberen Teil des Grabens 13 wird bei der thermischen Oxidation ein thermischer Oxidationsfilm 10 durch Diffusion von bzw. des unten liegenden Oxidfilmes 2 durch das Oxidationsmittel dick gebildet, so daß beim Entfernen des unten liegenden Oxidfilmes 2 durch Naßätzen der Verbrauch bzw. das Aufbrauchen des Oxid­ filmes auf der lateralen Seite des eingebetteten Oxidfilms 11 an dem oberen Teil des Grabens 13 verhindert werden kann.

Speziell wenn die Filmdicke des thermischen Oxidationsfilmes 10 auf der lateralen Seite des eingebetteten Oxidfilms 11 an dem oberen Teil des Grabens 13 größer gemacht ist als die Filmdicke des unten liegenden Oxidfilmes 2 kann der Verbrauch des thermi­ schen Oxidationsfilmes 10 auf der lateralen Seite des eingebet­ teten Oxidfilms 11 an dem oberen Teil des Grabens 13 beim Ent­ fernen des unten liegenden Oxidfilmes 2 weiter verhindert wer­ den und es wird möglich, ein Abfallen des eingebetteten Oxid­ films 11 an dem Randteil zu verhindern.

Durch Verwenden des Verfahrens entsprechend der siebten Ausfüh­ rungsform wird es ebenfalls möglich, eine Grabenelementtrenn­ struktur, wie in Fig. 11 gezeigt ist, zu bilden.

Weiterhin wird entsprechend dem Verfahren dieser Ausführungs­ form, da der thermische Oxidationsfilm 10 auf der Innenwand des Grabens durch eine thermische Oxidation nach dem Einbetten des eingebetteten Oxidfilms 11 in dem Graben, der in dem Silizium­ substrat 1 gebildet ist, gebildet wird, der eingebettete Oxid­ film 11 einer hohen Temperatur ausgesetzt und ein sogenanntes Verdichten durch Ausheizen, Erwärmen bzw. Tempern tritt auf.

Folglich kann bei dem Spalt 40 zur Zeit des Bildens des einge­ betteten Oxidfilms 11, wie in Fig. 17A gezeigt ist, eine physi­ kalisch/chemische Änderung in dem Gewebe bzw. Material derart erzeugt werden, daß die Verbindungskraft des obigen Spaltes bzw. der Verbindungsstelle 40 verstärkt wird.

Durch diesen Schritt kann die Erzeugung der Ausnehmung entlang der Verbindungsstelle 40, die normalerweise beim Entfernen des eingebetteten Oxidfilmes 11 mit dem Naßätzen in dem der Anmel­ derin bekannten Verfahren auftritt, unterdrückt werden (Fig. 17B und 17C).

Dieser Effekt wird speziell groß bei Verwendung einer Tempera­ tur höher als 1000°C, bei der der Oxidfilm viskoseflüssig wird, und bei einer solchen Temperatur wird es möglich, die Verbin­ dungsstelle 40 komplett zu verschließen.

Weiterhin ist die Ätzrate beim Naßätzen durch die Flußsäure des eingebetteten Oxidfilmes 11, der durch den CVD-Schritt gebildet ist, durch den Verfließeffekt der thermischen Oxidation verrin­ gert und die Steuerbarkeit des Ätzens des eingebetteten Oxid­ films wird verbessert, so daß die Verteilung der Höhe der Vor­ sprünge von der Oberfläche des Substrates des eingebetteten Oxidfilms 11 reduziert werden kann.

Achte Ausführungsform

Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht des Bildungsschrittes der Grabenelementtrennstruktur entsprechend der achten Ausführungs­ form.

Wie in Fig. 8A gezeigt ist, werden zuerst durch aufeinanderfol­ gendes Beschichten auf einem Siliziumsubstrat 1 ein unten lie­ gender Oxidfilm 2 von ungefähr 5 bis 30 nm durch eine thermi­ sche Oxidation, ein Polysiliziumfilm 5 von ungefähr 30 bis 100 nm und ein Siliziumnitridfilm 3 von ungefähr 100 bis 300 nm ge­ bildet. Danach werden sie durch ein anisotropes Ätzen des Sili­ ziumnitridfilmes 3, des Polysiliziumfilmes 5 und des unten lie­ genden Oxidfilmes 2 geöffnet und weiter wird das Substrat bis zu einer Tiefe von ungefähr 100 bis 500 nm derart geätzt, daß ein Graben 13 in dem Siliziumsubstrat gebildet wird.

Als nächstes wird, wie in Fig. 8B gezeigt ist, durch einen CVD- Schritt ein eingebetteter Siliziumoxidfilm 11 auf der gesamten Oberfläche abgeschieden. Hier kann in der gleichen Art, wie in der siebten Ausführungsform, vor dem Bilden des eingebetteten Oxidfilms 11 die Innenwand des Grabens vorher thermisch um un­ gefähr 5 bis 50 nm oxidiert werden.

Als nächstes wird, wie in Fig. 8C gezeigt ist, durch einen thermischen Oxidationsschritt das Oxidationsmittel über den eingebetteten Oxidfilm 11 diffundiert und der eingebettete Oxidfilm 10 wird mit ungefähr 5 bis 50 nm gebildet. Zu dieser Zeit wird die Seitenwand 12 des Polysiliziumfilmes 5 ebenfalls thermisch oxidiert.

Weiter werden, wie in Fig. 8D gezeigt ist, durch einen CMP- Schritt der auf dem oberen Teil des Siliziumnitridfilmes 3 ge­ bildete eingebettete Oxidfilm 11, der thermische Oxidationsfilm 10 in dem Graben und ein Teil des eingebetteten Oxidfilms ent­ fernt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 8E gezeigt ist, der Siliziumni­ tridfilm 3 durch erwärmte Phosphorsäure entfernt und dann wird der Polysiliziumfilm 5 durch einen Trockenätzschritt entfernt.

Zuletzt wird, wie in Fig. 8F gezeigt ist, der thermische Oxida­ tionsfilm 2 durch Naßätzen unter Verwendung von Flußsäure der­ art entfernt, daß eine Grabenelementtrennstruktur gebildet wird.

In dieser Art wird es unter Verwendung eines Verfahrens ent­ sprechend der achten Ausführungsform möglich, eine Grabenele­ menttrennstruktur mit einer in Fig. 11 gezeigten Struktur herzustellen, durch die gleichen Effekte wie bei der obigen sieb­ ten Ausführungsform erzielt werden können.

Entsprechend dieser Ausführungsform kann speziell aufgrund der Verwendung des Siliziumnitridfilmes 3 als Stopper in dem CMP- Schritt in der gleichen Art wie in der obigen zweiten Ausfüh­ rungsform die Höhe des eingebetteten Oxidfilms 11, der von der Oberfläche des Siliziumsubstrates 1 hervorsteht, in einer guten Präzision gesteuert werden und die Verteilung kann klein ge­ macht werden.

In dem Fall der Verwendung eines Siliziumnitridfilmes 3 als ein Stopper wird als solches die Anzahl der Bildungsschritte er­ höht, aber es wird möglich, die Unregelmäßigkeiten der Höhen der eingebetteten Oxidfilme 11 zu reduzieren. Andererseits ist, da der Siliziumnitridfilm 3 aus einem Material harter Qualität besteht, die Erzeugung von Spannungen bei der Oxidation ein schwieriges Thema.

Das Thema der Bildung der Spannung kann jedoch ausreichend durch Mindern der Spannung durch Bilden der Filmdicke des Poly­ siliziumfilmes 5 größer als 30 nm verhindert werden. Durch Bil­ den der Filmdicke des Polysiliziumfilmes 5 nicht mehr als unge­ fähr 100 nm kann ebenfalls eine übermäßige Höhe des Aspektver­ hältnisses unterdrückt werden und weiterhin kann eine übermäßi­ ge Erzeugung des Vogelschnabels (bird's beak) bei der Oxidation verhindert werden.

Neunte Ausführungsform

Fig. 9 zeigt eine Querschnittsansicht des Bildungsschrittes der Grabenelementtrennstruktur entsprechend der neunten Ausfüh­ rungsform.

Zuerst werden, wie in Fig. 9A gezeigt ist, auf einem Silizium­ substrat 1 nacheinander ein unten liegender Oxidfilm 2 von un­ gefähr 5 bis 30 nm durch thermische Oxidation und ein Polysiliziumfilm 5 von ungefähr 100 bis 300 nm gebildet. Danach werden durch ein anisotropes Ätzen der Polysiliziumfilm 5 in dem Ele­ menttrennbildungsbereich und der unten liegende Oxidfilm 2 ge­ öffnet und weiter wird das Siliziumsubstrat 1 bis zu einer Tie­ fe von ungefähr 100 bis 500 nm derart geätzt, daß ein Graben 13 in dem Siliziumsubstrat 1 gebildet wird.

Als nächstes wird, wie in Fig. 9B gezeigt ist, durch einen CVD- Schritt ein Oxidfilm 11 auf der gesamten Oberfläche abgeschie­ den. Hier kann in derselben Art wie in der siebten Ausführungs­ form, vor dem Bilden des eingebetteten Oxidfilms 11 die Innen­ wand des Grabens vorher thermisch um ungefähr 5 bis 50 nm oxi­ diert werden.

Als nächstes werden, wie in Fig. 9C gezeigt ist, durch einen CMP-Schritt der auf dem oberen Teil des Polysiliziumfilmes 5 gebildete eingebettete Oxidfilm 11 und ein Teil des eingebette­ ten Oxidfilms 11 in dem Graben entfernt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 9D gezeigt ist, durch einen thermischen Oxidationsschritt ein Oxidationsmittel über den eingebetteten Oxidfilm 11 diffundiert und der thermische Oxida­ tionsfilm 10 wird mit ungefähr 5 bis 50 nm in dem Graben gebil­ det.

In einem solchen oben beschriebenen Fall wird der Graben 13 vorher thermisch oxidiert und ein solcher thermischer Oxidati­ onsfilm und der thermische Oxidationsfilm, der über den einge­ betteten Oxidfilm 11 gebildet wird, werden in Kombination ver­ wendet, wodurch ermöglicht wird, daß zu einem gewissen Ausmaß die Verteilung der Filmdicke des thermischen Oxidationsfilmes 10 gesteuert wird.

Als nächstes wird, wie in Fig. 9E gezeigt ist, der thermische Oxidationsfilm 10, der auf dem oberen Teil des Polysiliziumfil­ mes 5 gebildet ist, durch Naßätzen unter Verwendung von Flußsäure entfernt und danach wird der Polysiliziumfilm 5 durch ei­ nen Trockenätzschritt entfernt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 9F gezeigt ist, der unten lie­ gende Oxidfilm 2 durch ein Naßätzen durch Flußsäure derart ent­ fernt, daß eine Grabenelementtrennstruktur gebildet wird.

In dieser Art wird es unter Verwendung eines Verfahrens ent­ sprechend der neunten Ausführungsform möglich, eine Grabenele­ menttrennstruktur, wie in Fig. 11 gezeigt ist, herzustellen, durch die die gleichen Effekte wie bei der obigen siebten Aus­ führungsform erzielt werden können.

Weiterhin kann bei dem oben beschriebenen Verfahren dieser Aus­ führungsform verglichen mit der Filmdicke des thermischen Oxi­ dationsfilmes an der Innenwand des Grabens die Oxidationsmenge des Seitenwandteiles 12 des Polysiliziumfilmes 5 relativ groß gemacht werden und bei dem Schritt des Entfernens des unten liegenden Oxidfilmes 2 kann die laterale Seite des eingebette­ ten Oxidfilms 11 gut geschützt werden und weiterhin kann die Erzeugung einer Ausnehmung in dem Randteil des eingebetteten Oxidfilms 11 weiter effektiv verhindert werden.

Zehnte Ausführungsform

Fig. 10 zeigt eine Querschnittsansicht des Bildungsschrittes der Grabenelementtrennstruktur entsprechend der zehnten Ausfüh­ rungsform.

Zuerst werden, wie in Fig. 10A gezeigt ist, nacheinander auf einem Siliziumsubstrat 1 ein thermischer Oxidationsfilm von un­ gefähr 5 bis 30 nm durch thermische Oxidation, ein Polysilizi­ umfilm 5 von ungefähr 30 bis 100 nm und ein Siliziumnitridfilm 3 von ungefähr 100 bis 300 nm gebildet. Danach werden durch anisotropes Ätzen der Siliziumnitridfilm 3 in einem Element­ trennbildungsbereich, der polykristalline Siliziumfilm 5 und der unten liegende Oxidfilm 2 geöffnet und weiter wird das Si­ liziumsubstrat 1 bis zu einer Tiefe von ungefähr 100 bis 500 nm derart geätzt, daß ein Graben 12 in dem Siliziumsubstrat gebil­ det wird.

Als nächstes wird, wie in Fig. 10B gezeigt ist, durch einen CVD-Schritt ein eingebetteter Oxidfilm 11 auf der gesamten Oberfläche abgeschieden. Hier kann in der gleichen Art wie in der siebten Ausführungsform vor dem Bilden des eingebetteten Oxidfilms 11 die Innenwand des Grabens vorher um ungefähr 5 bis 50 nm thermisch oxidiert werden.

Weiterhin werden, wie in Fig. 10C gezeigt ist, durch einen CMP- Schritt unter Verwendung des Siliziumnitridfilmes 3 als Stopper der eingebettete Oxidfilm 11, der auf dem oberen Teil des Sili­ ziumnitridfilmes 3 gebildet ist, und einen Teil des eingebette­ ten Oxidfilms 11 in dem Graben entfernt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 10D gezeigt ist, durch einen thermischen Oxidationsschritt das Oxidationsmittel über den eingebetteten Oxidfilm 11 diffundiert und der thermische Oxida­ tionsfilm 10 wird mit ungefähr 5 bis 50 nm innerhalb des Gra­ bens gebildet. In einem solchen oben beschriebenen Schritt können in Kombination mit dem vorher vor dem Bilden des eingebet­ teten Oxidfilms 11 gebildeten thermischen Oxidationsfilm die Oxidationsmenge des Seitenwand des Polysiliziumfilmes 5 und die Oxidationsmenge der Innenwand des Grabens zu gewünschten Mengen gesteuert werden.

Als nächstes wird, wie in Fig. 10E gezeigt ist, der Siliziumni­ tridfilm 3 durch erwärmte Phosphorsäure entfernt und weiterhin wird der Polysiliziumfilm 5 durch einen Trockenätzschritt ent­ fernt.

Zuletzt wird, wie in Fig. 10F gezeigt ist, der unten liegende Oxidfilm 2 durch Naßätzen unter Verwendung von Flußsäure derart entfernt, daß eine Grabenelementtrennstruktur gebildet wird.

In dieser Art wird es unter Verwendung eines Verfahrens ent­ sprechend der zehnten Ausführungsform möglich, eine Grabenele­ menttrennstruktur mit einer Struktur, wie in Fig. 11 gezeigt ist, herzustellen.

Ebenfalls kann aufgrund der Verwendung eines Siliziumnitridfil­ mes 3 als Stopper in dem CMP-Schritt die Verteilung der Höhen des eingebetteten Oxidfilmes 11, der von der Oberfläche des Si­ liziumsubstrates 1 nach oben vorsteht, klein gemacht werden.

Elfte Ausführungsform

Fig. 12 zeigt eine Querschnittsansicht einer DRAM-Speicher­ zelle, die unter Verwendung der Grabenelementtrennstruktur ent­ sprechend den oben beschriebenen Ausführungsformen gebildet ist.

Mit Bezug zu dem Bildungsverfahren für eine solche DRAM- Speicherzelle wird zuerst entsprechend zu einem Verfahren der vorhergehenden ersten bis zehnten Ausführungsform ein Graben­ elementtrennbereich gebildet.

Als nächstes wird eine p-Wanne (nicht gezeigt) gebildet, nach der ein Gateoxidfilm unter Verwendung eines thermischen Oxida­ tionsschrittes von ungefähr 10 nm abgeschieden wird und weiter­ hin ein Polysiliziumfilm (Gateelektrodenmaterial) unter Verwen­ dung eines CVD-Schrittes von ungefähr 100 nm abgeschieden wird.

Als nächstes wird durch Photolithographie ein Resist in einem vorbestimmten Bereich gebildet und mit diesem als Maske wird ein Polysiliziumfilm durch ein anisotropes Ätzen derart bemu­ stert, daß eine Gateelektrode 32 gebildet wird. Danach wird der Resist entfernt.

Als nächstes wird unter Verwendung des Grabentrennfilmes und der Gateelektrode 32 als Maske durch ein Ionenimplantationsver­ fahren As unter den Implantationsbedingungen von einer Be­ schleunigungsspannung von 50 keV, einer Dosis von 5 × 10¹³/cm² der­ art implantiert, daß eine n-Schicht 30 (S/D-Bereich) gebildet wird.

Als nächstes wird durch einen CVD-Schritt ein Oxidfilm mit ei­ ner Filmdicke von ungefähr 100 nm über die gesamte Oberfläche abgeschieden und durch ein anisotropes Ätzen wird ein Seiten­ wandisolierfilm 31 gebildet.

Als nächstes wird als ein Zwischenschicht-Isolierfilm 35 ein Oxidfilm durch einen CVD-Schritt auf der gesamten Oberfläche von ungefähr 700 nm angehäuft bzw. aufgebracht und danach wird ein Bitleitungskontaktloch in der vorbestimmten Position vorge­ sehen.

Als nächstes werden als ein Bitleitungsverdrahtungsmaterial un­ gefähr 100 nm Polysilizium, das eine Dotierung enthält, und weiter ungefähr 100 nm Wolframsilizid (WSi) nacheinander auf der gesamten Oberfläche abgeschieden und danach wird die Verdrahtung durch Bemustern nur in dem vorbestimmten Bereich der­ art, daß eine Bitleitung 33 gebildet wird, gebildet.

Als nächstes wird als ein Zwischenschicht-Isolierfilm 35 wieder durch einen CVD-Schritt ungefähr 700 nm eines Oxidfilmes auf der gesamten Oberfläche derart abgeschieden, daß ein Speicher­ knotenkontaktloch an einer vorbestimmten Position vorgesehen ist.

Als nächstes wird als ein unteres Kondensatorelektrodenmaterial ungefähr 800 nm Polysilizium, das eine Dotierung enthält, über der gesamten Oberfläche abgeschieden und das untere Kondensa­ torelektrodenmaterial wird nur an dem vorbestimmten Bereich durch Bemustern derart, daß ein Speicherknoten 34 gebildet wird, angeordnet.

Als nächstes wird als ein dielektrischer Kondensatorfilm ein Siliziumoxynitridfilm 36 (SiON) von ungefähr 7 nm durch einen CVD-Schritt aufgebracht.

Als nächstes wird als eine obere Kondensatorelektrode ungefähr 50 nm Polysilizium, das eine Dotierung enthält, durch einen CVD-Schritt derart abgeschieden, daß eine Zellplatte gebildet wird, und das Polysilizium ist nur an dem vorbestimmten Bereich durch Bemustern derart, daß eine obere Kondensatorelektrode 37 gebildet wird, vorgesehen.

Durch Ausführen der obigen Schritte wird eine DRAM-Speicher­ zelle, wie in Fig. 12 gezeigt ist, fertiggestellt.

In einer solchen DRAM-Speicherzelle wird aufgrund der Anforde­ rung für eine Integration ein Transistor mit einer schmalen Ka­ nalbreite verwendet. Durch Verwenden einer Grabenelementtrenn­ struktur der vorliegenden Erfindung als ein Elementtrennfilm wird es möglich, einen umgekehrten Kurzkanaleffekt zu verhin­ dern, sogar in einem Transistor mit einer schmalen Kanalbreite.

Als Ergebnis wird in einer DRAM-Einrichtung, die eine große An­ zahl von Speicherzellen, die, wie in Fig. 12 gezeigt ist, ge­ bildet sind, aufweist, die durch die Verteilung der Kanalbreite von jeder Speicherzelle verursachte Verteilung der Elementei­ genschaften unterdrückt, so daß ein stabilisierter Betrieb der Einrichtung und eine hohe Ausbeute erzielt werden.

Weiterhin kann durch Unterdrücken der Erzeugung der Spalte durch Verwenden des Bildungsverfahrens entsprechend der vorlie­ genden Erfindung der Kurzschluß zwischen benachbarten Gateelek­ troden verhindert werden.

Claims (16)

1. Verfahren zum Bilden einer Grabenelementtrennstruktur, bei der ein eingebetteter Oxidfilm (11), der von der Silizium­ substratoberfläche nach oben vorsteht, in einem Graben (13), der in einem Siliziumsubstrat (1) gebildet ist, über einem thermischen Oxidfilm (2) eingebettet ist, mit

• a) einem Schritt des Bildens eines Nicht-Einkristallsilizium­ films (5) auf dem Siliziumsubstrat (1) über einem ersten ther­ mischen Oxidationsfilm (2),
• b) einem Schritt des Bildens eines Grabens (13), der von der Oberfläche des Nicht-Einkristallsiliziumfilms (5) zu dem Inne­ ren des Siliziumsubstrates (1) führt,
• c) einem Schritt zum Bilden eines Siliziumnitridfilmes (3) auf dem Nicht-Einkristallsiliziumfilm (5) an beiden Seiten des Grabens (13),
• d) einem thermischen Oxidationsschritt zum Bilden eines zwei­ ten und eines dritten thermischen Oxidationsfilmes (10) auf der inneren Oberfläche des Grabens (13) einschließlich der Grabenwand und der lateralen Seitenwand (12) des Nicht- Einkristallsiliziumfilms (5) und
• e) einem Aufbringungsschritt zum Aufbringen des eingebetteten Oxidfilms (11) innerhalb des Grabens (13) und auf dem Nicht- Einkristallsiliziumfilm (5),
• f) einem Filmdünnungsschritt zum Reduzieren der Filmdicke von der oberen Oberfläche des eingebetteten Oxidfilms (11), bis der Nicht-Einkristallsiliziumfilm (5) freigelegt wird, wobei der Siliziumnitridfilm (3) als Stopper verwendet wird und der eingebettete Oxidfilm (11) nur innerhalb des Grabens (13) zu­ rückgelassen wird und wobei der dritte thermische Oxidations­ film (10) auf der lateralen Seitenwand (12), die von der Oberfläche des Siliziumsubstrates (1) vorsteht, gebildet wird,
• g) einem Schritt des Entfernens des Siliziumnitridfilmes (3), und
• h) einem Entfernungsschritt zum Entfernen des Nicht- Einkristallsiliziumfilms (5) und Belassen des dritten thermi­ schen Oxidationsfilms (10), derart, daß der dritte thermische Oxidationsfilm (10) auf der lateralen Seite des eingebetteten Oxidfilms (11), die von der Oberfläche des Siliziumsubstrates (1) nach oben vorsteht, gebildet wird.

2. Verfahren zum Bilden einer Grabenelementtrennstruktur nach Anspruch 1, mit einem Schritt zum Entfernen des eingebet­ teten Oxidfilms (11), des thermischen Oxidationsfilms (10) auf der oberen Oberfläche des Nicht-Einkristallsiliziumfilms (5) und des dritten thermischen Oxidationsfilmes (10) von dem obe­ ren Teil bis zu einer vorbestimmten Position unterhalb der oberen Oberfläche des Nicht-Einkristallsiliziumfilmes (5) und einem Schritt zum Aufbringen eines oberen eingebetteten Oxid­ filmes (12') in das Grabeninnere und auf den Nicht- Einkristallsiliziumfilm (5) zwischen dem Aufbringungsschritt und dem Filmdünnungsschritt.

3. Verfahren zum Bilden einer Grabenelementtrennstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 2, mit
einem Schritt zum Entfernen des eingebetteten Oxidfilms (11), des thermischen Oxidationsfilmes (10) auf der oberen Oberflä­ che des Nicht-Einkristallsiliziumfilms (5) und des dritten thermischen Oxidationsfilmes (10) von dem oberen Teil bis zu einer vorbestimmten Position zwischen der oberen Oberfläche und der Bodenfläche des Nicht-Einkristallsiliziumfilms (5) derart, daß eine Seitenoberfläche von zumindest einem Teil des Nicht-Einkristallsiliziumfilms (5) freigelegt wird,
einem Schritt zum Verdicken von Spitzenteile der dritten ther­ mischen Oxidationsfilme (10) an beiden Seiten des eingebette­ ten Oxidfilms (11) durch thermisches Oxidieren der freigeleg­ ten Seitenoberfläche und der freigelegten oberen Oberfläche des Nicht-Einkristallsiliziumfilms (5) und
einem Schritt des Aufbringens eines oberen eingebetteten Oxid­ films (12') auf der gesamten Oberfläche nach dem Verdicken des Spitzenteiles des dritten thermischen Oxidationsfilmes (10) zwischen dem Aufbringungsschritt und dem Filmdünnungsschritt.

4. Verfahren zum Bildens einer Grabenelementtrennstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit
einem Schritt zum Verdicken des oberen Endteiles des dritten thermischen Oxidationsfilmes (10) durch thermische Oxidation der freigelegten oberen Oberfläche des Nicht-Einkristall­ siliziumfilms (5) und
einem Schritt zum Entfernen des thermischen Oxidationsfilmes (10) auf der oberen Oberfläche des Nicht-Einkristallsilizium­ films (5) nach dem Verdicken des oberen Endteiles des dritten thermischen Oxidationsfilmes (10) zwischen dem Filmdünnungs­ schritt und dem Entfernungsschritt.

5. Verfahren zum Bilden einer Grabenelementtrennstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit
einem Schritt zum Entfernen des eingebetteten Oxidfilms (11), des thermischen Oxidationsfilmes (10) auf der oberen Oberflä­ che des Nicht-Einkristallsiliziumfilms (5) und des dritten thermischen Oxidationsfilmes (10) von dem oberen Teil bis zu einer vorbestimmten Position zwischen der oberen Oberfläche und der Bodenoberfläche des Nicht-Einkristallsiliziumfilms (5) derart, daß eine Seitenoberfläche und die obere Oberfläche des Nicht-Einkristallsiliziumfilms (5) freigelegt werden,
einem Schritt zum Aufbringen des Nicht-Einkristallsilizium­ films (5) auf der gesamten Oberfläche, einem Schritt zur ther­ mischen Oxidation des Nicht-Einkristallsiliziumfilms und einem Schritt zum Aufbringen eines oberen eingebetteten Oxid­ films (12') auf der gesamten Oberfläche zwischen dem Aufbrin­ gungsschritt und dem Filmdünnungsschritt.

6. Verfahren zum Bilden einer Grabenelementtrennstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit
einem Schritt zum Aufbringen eines eingebetteten Oxidfilmes (11) in das Grabeninnere und auf den Nicht-Einkristall­ siliziumfilm (5) vor dem thermischen Oxidationsschritt,
wobei der thermische Oxidationsschritt ein Schritt zum Bilden des zweiten und dritten thermischen Oxidationsfilmes (10) durch Ausführen einer thermischen Oxidation über den eingebet­ teten Oxidfilm (11) ist.

7. Verfahren zum Bilden einer Grabenelementtrennstruktur nach Anspruch 6, mit
einem Schritt zum Reduzieren der Filmdicke von der oberen Oberfläche des eingebetteten Oxidfilms (11), bis der Nicht- Einkristallsiliziumfilm (5) freigelegt wird zwischen dem Auf­ bringungsschritt des eingebetteten Oxidfilmes (11) und dem thermischen Oxidationsschritt und
einem Schritt zum Entfernen des thermischen Oxidationsfilmes (10) von der oberen Oberfläche des Nicht-Einkristallsilizium­ filmes (5) zwischen dem thermischen Oxidationsschritt und dem Entfernungsschritt.

8. Verfahren zum Bilden einer Grabenelementtrennstruktur nach einem der Ansprüche 6 bis 7, mit
einem Schritt zum Bilden eines Siliziumnitridfilmes (3) auf dem Nicht-Einkristallsiliziumfilm (5) auf beiden Seiten des Grabens (13) und
einem Schritt zum Reduzieren der Filmdicke des eingebetteten Oxidfilms (11) unter Verwendung des Siliziumnitridfilmes (3) als Stopper und des Zurücklassens des eingebetteten Oxidfilmes (11) nur innerhalb des Grabens (13) zwischen dem Aufbringungs­ schritt des eingebetteten Oxidfilmes (11) und dem thermischen Oxidationsschritt und
mit einem Schritt zum Entfernen des Siliziumnitridfilmes (3) nach dem thermischen Oxidationsschritt.

9. Verfahren zum Bilden einer Grabenelementtrennstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Filmdicke des dritten thermischen Oxidationsfilmes 30-100 nm beträgt.

10. Verfahren zum Bilden einer Grabenelementtrennstruktur nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem thermische Oxidati­ onsschritt ein thermischer Hochtemperaturoxidationsschritt ist, der bei 1000°C oder mehr durchgeführt wird.

11. Verfahren zum Bilden einer Grabenelementtrennstruktur nach einem der Ansprüche 6 bis 10, mit einem anderen thermischen Oxidationsschritt zum Oxidieren der Oberfläche der Innenseite des Grabens (13) einschließlich der Grabenwand und des Seitenwandteiles (12) des Nicht- Einkristallsiliziumfilmes (5) zwischen dem Grabenbildungs­ schritt und dem thermischen Oxidationsschritt.

12. Verfahren zum Bilden einer Grabenelementtrennstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Filmdicke des dritten thermischen Oxidationsfilmes dicker ist als die des zweiten thermischen Oxidationsfilmes.

13. Grabenelementtrennstruktur mit einem eingebetteten Oxid­ film (11), der von der Siliziumsubstratoberfläche nach oben vor­ steht und in einem Graben (13), der in einem Siliziumsubstrat (1) gebildet ist, über einem thermischen Oxidationsfilm (10) eingebet­ tet ist,
wobei der thermische Oxidationsfilm (10) einen zweiten und einen dritten thermischen Oxidationsfilm aufweist,
wobei der eingebettete Oxidfilm (11) eine Seitenoberfläche mit ei­ nem ersten und zweiten Abschnitt aufweist,
wobei der erste Abschnitt niedriger als die Siliziumsubstratober­ fläche ist und der zweite Abschnitt höher als die Siliziumsubstra­ toberfläche ist,
wobei der zweite thermische Oxidationsfilm auf dem ersten Ab­ schnitt gebildet ist und der dritte thermische Oxidationsfilm auf dem zweiten Abschnitt gebildet ist, und wobei
die Dicke des zweiten und dritten thermischen Oxidationsfilms senkrecht zur Grabenwand zu der Siliziumsubstratoberfläche hin derart allmählich zunimmt, daß der thermische Oxidationsfilm (10) in der Nähe der Siliziumsubstratoberfläche am dicksten ist.

14. Grabenelementtrennstruktur nach Anspruch 13, bei der die Filmdicke des dritten thermischen Oxidationsfilmes (10) dicker ist als die des zweiten thermischen Oxidationsfilmes (10).

15. Grabenelementtrennstruktur nach Anspruch 13 oder 14, bei der die obere Oberfläche des eingebetteten Oxidfilms (11) wei­ ter mit einem thermischen Oxidationsfilm bedeckt ist.

16. DRAM-Speicherzellenstruktur, die eine Grabenelementtrenn­ struktur entsprechend Anspruch 13 verwendet, mit
einer Mehrzahl von MOS-Transistoren, die auf einem Halbleiter­ substrat gebildet sind, einem auf dem MOS-Transistor gebilde­ ten Isolierfilm (35),
einer Bitleitung (33) und einer Kondensatorelektrode (36), die mit dem Sourcebereich (30) bzw. dem Drainbereich (30) des MOS- Transistors durch ein in dem Isolierfilm (35) vorgesehenen Kontaktloch elektrisch verbunden sind,
wobei die elektrische Isolierung zwischen den mehreren MOS- Transistoren durch die Grabenelementtrennstruktur, die an dem Halbleitersubstrat gebildet ist, durchgeführt ist.