DE69130822T2

DE69130822T2 - Verfahren zur Herstellung eines U-Graben Isolierungsbereichs für einen Baustein eines Halbleiterbauelementes

Info

Publication number: DE69130822T2
Application number: DE69130822T
Authority: DE
Inventors: Toru C/O Nec Corporation Minato-Ku Tokyo Yamazaki
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1991-10-22
Publication date: 1999-07-08
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: EP0482591A1; KR950002950B1; DE69130822D1; US5306940A; EP0482591B1

Description

Verfahren zur Herstellung eines U-Graben-Isolationsbereichs für einen Baustein einer Halbleitervorrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Elementisolationsbereiches einer Halbleitervorrichtung, der aus einem Feldoxidfilm vom LOCOS-Typ und einem U-Graben-Isolatorbereich zusammengesetzt ist.
Die Großintegration (LSI) einer Halbleitervorrichtung auf einem Siliziumsubstrat wurde dadurch realisiert, daß Elementisolationsbereiche zwischen den benachbarten Transistoren einer Anzahl von Transistoren zur Verfügung gestellt wurden. Solch ein Elementisolationsbereich zur Verwendung in einer Halbleitervorrichtung schließt einen isolierenden P-N-Übergangsbereich, einen Feldoxidfilm, wie etwa einen LOCOS-Feldoxidfilm, und einen isolierenden U-Grabenbereich usw. ein. Der isolierende P-N-Übergangsbereich und der isolierende U-Grabenbereich sind Isolatorbereiche für Elemente, die so tiefe P-N-Übergänge aufweisen, wie in einem Kollektorbereich eines bipolaren Transistors. Andererseits stellt der Feldoxidfilm einen Isolatorbereich für Elemente mit einem flachen P-N-Übergang, wie etwa zwischen einem auf einem Siliziumsubstrat gebildeten Element und einer auf dem Substrat gebildeten Verdrahtung oder zwischen einem Source- Drain-Bereich eines MOS-Transistors zur Verfügung.
Daher wird für den Elementisolationsbereich einer Halbleitervorrichtung, die einen MOS-Transistor umfaßt, der Feldoxidfilm verwendet und für die Elementisolation einer Halb leitervorrichtung, die einen bipolaren Transistor umfaßt, wird eine Kombination aus dem P-N-Übergang oder dem U-Graben und dem Feldoxidfilm verwendet. Mit der Abnahme der Elementgröße werden der Feldoxidfilm vom LOCOS-Typ und die Kombination aus dem Feldoxidfilm des LOCOS-Typs und dem U- Graben-Isolationsbereich hauptsächlich für eine Halbleitervorrichtung verwendet, die einen MOS-Transistor umfaßt bzw. für eine Halbleitervorrichtung, die einen Bipolar-Transistor umfaßt, im Hinblick auf die Selbstabgleichung und die Reduzierung des Elementisolationsbereiches.
In einer einen MOS-Transistor einschließenden Halbleitervorrichtung war der MOS-Transistor zuerst ein P-Kanal-MOS- Transistor, dann wurde ein N-Kanal-MOS-Transistor verwendet und zur Zeit wird hauptsächlich ein MOS-Transistor verwendet. Die Halbleitervorrichtung, die einen CMOS-Transistor benutzt, verwendete ursprünglich einen N-Abschnitt oder einen P-Abschnitt und verwendet nun einen N-Abschnitt und einen P-Abschnitt. Daher ist in der Halbleitervorrichtung, die einen MOS-Transistor einschließt, ein Elementisolationsbereich zum Isolieren des N-Abschnittes vom P-Abschnitt, die beide einen tiefen P-N-Übergang besitzen, notwendig und weiterhin wird wegen dem Problem des unerwünschten Sperrens die Verwendung eines U-Graben-Isolationsbereiches in Betracht gezogen. Außerdem steigt im Hinblick auf einen BiCMOS-Transistor, der aus einem CMOS-Transistor und einem Bipolar-Transistor besteht und der populär wird, die Notwendigkeit eines Elementisolationsbereiches, der einen Feldoxidfilm vom LOCOS-Typ und einen U-Graben-Isolationsbereich einschließt.
Nun wird ein konventioneller Elementisolationsbereich, der einen Oxidfilm vom LOCOS-Typ und einen U-Graben-Isolationsbereich einschließt, beschrieben werden. Solch ein Elementisolationsbereich umfaßt einen auf einer Siliziumsubstratoberfläche durch einen LOCOS-Prozeß gebildeten Feldoxid film, einen U-Graben, der den Feldoxidfilm bis in das Siliziumsubstrat durchdringt, einen Kanalstopper, der auf einem Oberflächenabschnitt des Siliziumsubstrats zur Verfügung gestellt wird, der die Bodenfläche des U-Grabens bildet, einen Isolationsfilm, der die Oberfläche des Siliziumsubstratabschnittes, der die Wand des U-Grabens bildet, bedeckt, Füllmaterial im U-Graben und einen Isolationsfilm, der den U-Graben bis zum oberen Rand füllt. Das Füllmaterial ist üblicherweise ein Polysiliziumfilm. In dieser Struktur wird der Isolationsfilm, der den U-Graben bedeckt, um dessen oberes Ende zu verschließen, durch thermische Oxidation des Polysiliziumfilms, der mit dem Feldoxidfilm verbunden ist, gebildet. Mit der Verbindung dieser Oxidfilme wird die Oberflächenflachheit des Elementisolationsbereiches bis zu einem gewissen Grad beibehalten, was später beschrieben werden wird. Der die Wand des U-Grabens bedeckende Isolationsfilm umfaßt einen Siliziumoxidfilm, der z. B. durch Oxidieren der Oberfläche des Siliziumsubstrats erhalten wird. Der Kanalstopper wird durch die Injektion von Dotierungsionen desselben Leitfähigkeitstyps wie der des Siliziumsubstrats in die Bodenfläche des U-Grabens gebildet, nachdem letzterer durch Ätzen gebildet worden ist.
Es gibt zwei typische Verfahren zum Herstellen eines solchen Elementisolationsbereichsbereiches. Diese Verfahren werden am Beispiel des Elementisolationsbereiches für einen NPN-Bipolar-Transistor beschrieben werden.
Das erste Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: eine versenkte N&spplus;-Schicht wird in der Oberfläche eines P-dotierten Siliziumsubstrats gebildet und eine N-dotierte epitaktische Schicht wird auf der die versenkte N&spplus;-dotierte Schicht einschließenden P-dotierten Siliziumsubstratoberfläche gebildet. Ein Feldoxidfilm des LOCOS-Typs wird auf der Oberfläche der epitaktischen Schicht gebildet. Dann wird durch Ätzen ein U-Graben gebildet, der den Feldoxid film, die N-dotierte epitaktische Schicht und die versenkte N&spplus;-dotierte Schicht durchdringt. Mittels thermischer Oxidation wird ein Siliziumoxidfilm gebildet, der Abschnitte der N-dotierten epitaktischen Schicht und der versenkten N&spplus;-dotierten Schicht und den Oberflächenabschnitt des P-dotierten Siliziumsubstrats, das auf der Wand des U-Grabens unbedeckt ist, abdeckt. Ein P-dotierter Kanalstopper wird auf dem Oberflächenabschnitt des P-dotierten Siliziumsubstrats, der auf der Bodenfläche des U-Grabens unbedeckt ist, mittels Ioneninjektion von Bor gebildet. Auf die gesamte Oberfläche dieses Wafers wird ein undotierter Polysiliziumfilm mittels eines CVD-Prozesses abgeschieden. Dieser Polysiliziumfilm wird zurückgeätzt, wobei der Abschnitt im U-Graben zurück bleibt. Auf der Oberseite des Films aus polykristallinem Silizium wird ein Siliziumoxidfilm mittels thermischer Oxidation gebildet, wodurch das obere Ende des U-Grabens verschlossen wird.
Gemäß dem zweiten Verfahren wird eine versenkte N&spplus;-dotierte Schicht in der Oberfläche des P-dotierten Siliziumsubstrats gebildet und dann wird eine N-dotierte epitaktische Schicht auf der Oberfläche des P-dotierten Siliziumsubstrates, das die versenkte N&spplus;-dotierte Schicht einschließt, gebildet. Ein Siliziumoxidfilm wird auf der Oberfläche der epitaktischen N-dotierten Schicht mittels eines CVD-Prozesses gebildet. Abschnitte des Siliziumoxidfilms werden in dem Bereich, in dem der U-Graben gebildet werden soll, entfernt. Unter Verwendung des Siliziumoxidfilms als Ätzmaske werden die N-dotierte epitaktische Schicht, die versenkte N&spplus;-dotierte Schicht und das P-dotierte Siliziumsubstrat in dieser Reihenfolge geätzt, was den U-Graben ergibt. Ein P-dotierte Kanalstopper wird im P-dotierten Silizium, das auf der Bodenfläche des U-Grabens freiliegt, mittels Ioneninjektion von Bor gebildet. Der beim Ätzschritt als Maske verwendete Siliziumoxidfilm wird entfernt. Mittels thermischer Oxidation wird ein Siliziumoxidfilm auf der versenk ten N&spplus;-dotierten Schicht, dem P-dotierten Siliziumsubstrat und der N-dotierten epitaktischen Schicht, die an der Wand des U-Grabens freiliegen, gebildet. Auf die gesamte Oberfläche wird ein undotierter Polysiliziumfilm mittels eines CVD-Prozesses abgeschieden. Der Polysiliziumfilm wird so zurückgeätzt, daß ein Abschnitt davon im U-Graben zurück bleibt. Auf der gesamten Oberfläche wird ein Anschlußflecken-Oxidfilm und ein Siliziumnitridfilm gebildet. Der Abschnitt des Siliziumnitridfilms auf der Fläche, in der der Feldoxidfilm gebildet werden soll, wird entfernt. Der Feldoxidfilm wird mittels eines LOCOS-Prozesses auf der N-dotierten epitaktischen Schicht gebildet und ein Siliziumoxidfilm wird auf dem oberen Ende des U-Grabens mittels thermischer Oxidation der Oberfläche des Polysiliziumfilms gebildet. Der restliche Siliziumnitridfilm und der Anschlußflecken-Oxidfilm werden entfernt.
Im ersten Verfahren wird die Oberseite des Siliziumoxidfilms, der mittels thermischer Oxidation des Polysiliziumfilms gebildet wird und der den U-Graben begräbt und der das obere Ende des U-Grabens verschließt, schwerlich koplanar mit der Oberseite des Feldoxidfilms sein, was in einer Stufe an ihrem Verbindungsabschnitt resultiert. Im zweiten Verfahren wird an der Verbindung zwischen dem Siliziumoxidfilm, der das obere Ende des U-Grabens verschließt, und dem Feldoxidfilm ein Graben gebildet. Das bedeutet, bei diesen Verfahren ist es schwierig, eine komplette Flachheit an der Verbindung dieser Oxidfilme zu erhalten. In diesem Fall besteht eine Tendenz, daß die Verdrahtung, die auf der Verbindungsfläche gebildet wird, bricht.
Um diese Probleme zu lösen, wurde von Y.-C. Simon Yu et al. in J. Elecytochem. Soc., Band 137, Nr. 6, Seiten 1942- 1950, (1990), ein drittes Verfahren vorgeschlagen. Gemäß diesem Vorschlag wird der LOCOS-Feldoxidfilm in zwei Schritten gebildet. Zuerst wird ein Feldoxidfilm auf der Oberseite des den U-Graben bedeckenden Films aus Polysilizium gebildet. Dann wird ein zweiter Oxidfilm in einem Gebiet, das sich an den ersten Oxidfilm anschließt, gebildet.
Im Detail wird im dritten Verfahren eine versenkte N&spplus;- Schicht auf einem P-dotierten Siliziumsubstrat gebildet und eine N-dotierte epitaktische Schicht wird auf der Oberfläche des P-dotierten Siliziumsubstrats, das die versenkte N&spplus;-dotierte Schicht beinhaltet, gebildet. Ein Anschlußflecken-Oxidfilm und ein Siliziumnitridfilm werden auf der Oberfläche der N-dotierten epitaktischen Schicht gebildet. In dem Gebiet, in dem der U-Gräben gebildet werden soll, werden Abschnitte des Siliziumnitridfilms und des Anschlußflecken-Oxidfilms durch Ätzen entfernt und dann werden nacheinander im selben Bereich die N-dotierte epitaktische Schicht, die versenkte N&spplus;-dotierte Schicht und das P-dotierte Siliziumsubstrat geätzt, was den U-Graben ergibt. In dieser Reihe von Ätzschritten wird der Anschlußflecken- Oxidfilm unterätzt. Ein Kanalstopper wird auf der Oberfläche des P-dotierten Siliziumsubstrats, das auf der Bodenfläche des U-Grabens unbedeckt ist, mittels Ioneninjektion von Bor gebildet. Ein Siliziumoxidfilm wird auf den Oberflächen der N-dotierten epitaktischen Schicht, der versenkten N&spplus;-dotierten Schicht und des P-dotierten Siliziumsubstrats, die an der Wand des U-Grabens freiliegen, mittels thermischer Oxidation gebildet. Dieser Siliziumoxidfilm wird an den Anschlußflecken-Oxidfilm in der Nähe des oberen Endes des U-Grabens angeschlossen. Auf der gesamten Oberfläche wird ein undotierter Polysiliziumfilm mittels eines CVD-Prozesses abgeschieden. Der Polysiliziumfilm wird so zurückgeätzt, daß ein Teil innerhalb des U-Grabens belassen wird, wie er ist. Der erste Feldoxidfilm wird auf der Oberfläche des Filmes aus polykristallinem Silizium mittels eines LOCOS-Prozesses unter Verwendung des Siliziumnitridfilmes als Maske gebildet. Der Bereich des Siliziumnitridfilmes in der Gegend, in der der zweite Feldoxidfilm gebil det werden soll, wird durch Ätzen entfernt und dann wird erneut unter Verwendung eines LOCOS-Prozesses der zweite mit dem ersten Feldoxidfilm verbundene Feldoxidfilm auf der N-dotierten epitaktischen Schicht gebildet. Am Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Feldoxidfilm tritt keine Stufe oder Graben auf. Deshalb ist es möglich, einen im wesentlichen komplett flachen Übergangsbereich zu erhalten.
Im konventionellen Elementisolationsbereich, der den Feldoxidfilm vom LOCOS-Typ und den U-Graben-Isolationsbereich, der vom Polysiliziumfilm bedeckt ist, einschließt, wird Flachheit der Oberfläche des Elementisolationsbereiches, der die Verbindungsfläche dieser beiden Isolationsbereiche einschließt, erhalten. Es besteht jedoch ein Problem im U- Graben-Isolationsbereich, der vom Polysiliziumfilm bedeckt ist, unabhängig von der Struktur und der Bildung des feldisolierenden Filmes. Dieses Problem besteht in der Bildung des Siliziumoxidfilmes auf dem oberen Ende des U-Grabens mittels thermischer Oxidation der oberen Fläche des den U- Graben bedeckenden Polysiliziumfilms. Beim thermischen Oxidieren vergrößert sich das Volumen des Polysiliziumfilms mit einem Expansionskoeffizienten von etwa 1,5-mal dem des umgebenden Siliziums, so daß Spannung auf den Siliziumkristall, der den Polysiliziumfilm umgibt, ausgeübt wird und Kristallfehler gebildet werden können, was in einem Leckstrom resultiert. Weiterhin werden parasitäre Kapazitäten zwischen durch den U-Graben benachbarten Bereichen nicht durch die Anwesenheit des Polysiliziumfilms, der den U-Graben begräbt, vermindert. Die parasitäre Kapazität kann vergrößert werden, wenn der Polysiliziumfilm, der undotiert ist, mit leitfähigen Fremdatomen dotiert wird.
N. Sugiyama et al. schlagen in einer Vorveröffentlichung des Symposiums über VLSI-Technologie von 1989, Seiten 59- 60, ein Verfahren zum Lösen des durch die Volumenausdehnung des Polysiliziums in einem U-Graben-Isolationsbereich verursachten Problems vor. In diesem Artikel wird kein Feldoxidfilm des LOCOS-Typs verwendet, sondern stattdessen wird ein feldisolierender Film auf der Siliziumsubstratoberfläche mittels eines CVD-Prozesses gebildet, nachdem der U- Graben gebildet worden ist. Der U-Graben wird mit einem BPSG-Film bedeckt. Ein bipolarer Transistor wurde unter Verwendung des U-Graben-Isolationsbereiches, der mit dem BPSG-Film befüllt ist, gebildet und der Emitter-Kollektor- Leckstrom wurde gemessen. Das Ergebnis zeigte eine wesentliche Verbesserung im Leckstrom im Vergleich mit einem bipolaren Transistor, dessen U-Graben-Isolationsbereich mit einem Polysiliziumfilm gefüllt ist.
Die Bildung des U-Graben-Isolationsbereiches, der von dem BPSG-Film bedeckt ist, wird nachfolgend zusammengefaßt. Ein U-Graben wird in einem vorbestimmten Abschnitt des Siliziumsubstrates mittels Ätzen dieses Abschnittes gebildet. Die Siliziumoberfläche, die das Siliziumsubstrat einschließt, das an der Wand des U-Grabens freiliegt, wird thermisch oxidiert, um einen Siliziumoxidfilm zu bilden. Ein Siliziumnitridfilm wird darauf abgeschieden. Der BPSG-Film wird darauf mittels eines CVD-Prozesses abgeschieden und die Oberfläche des BPSG-Films wird mittels einer Wärmebehandlung geglättet. Der BPSG-Film wird zurückgeätzt, um seine Oberseite und das obere Ende des U-Grabens koplanar zu machen. Der Zweck des Siliziumoxidfilms ist es, einen guten Kontakt zum Siliziumnitridfilm zu erhalten, und der Zweck des Siliziumnitridfilms ist es, das Siliziumsubstrat gegen das Rückätzen des BPSG-Filmes zu schützen. Weiterhin dienen der Siliziumoxidfilm und der Siliziumnitridfilm dazu, die Diffusion von Bor und Phosphor aus dem BPSG-Film in das Siliziumsubstrat während der Wärmebehandlung des BPSG-Films zu verhindern. Diese Bildung verwendet die thermischen Rückflußeigenschaften des BPSG-Films.
Die von M. Sugiyama et al. vorgeschlagene Elementisolation ist nicht vorteilhaft im Reduzieren der Größe des Halbleiterelementes. Wenn z. B. ein bipolarer Transistor gebildet wird, ist es notwendig, ein Loch des Feldisolationsfilmes zum Bilden des Kollektoranschlußbereiches und die Löcher des Feldoxidfilmes zum Bilden des Emitter- und des Basisbereiches getrennt zu bilden. Dies bedeutet, daß es unmöglich ist, ein selbstjustierendes Schema zu verwenden. Daher wird die Anzahl an fotolithografischen Schritten vergrößert und die Justiergrenzen der Fotomasken werden vergrößert. Diese Problem werden bedeutend, wenn ein Halbleiter einen MOS- Transistor einschließt.
Es ist nicht praktikabel, lediglich einen U-Graben-Isolationsbereich gemäß Sugiyama et al. mit einem LOCOS-Feldoxidfilm zu kombinieren. Wenn eine solche Kombination verwendet wird, werden ein Anschlußflecken-Oxidfilm und ein Siliziumnitridfilm auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats gebildet. Dann wird der Abschnitt des Siliziumnitridfilms im Bereich auf der Substratoberfläche, in der der Feldoxidfilm gebildet werden soll, weggeätzt. Nachdem der Feldoxidfilm darauf mittels eines LOCOS-Prozesses gebildet worden ist, werden Abschnitte des Feldoxidfilms und des Siliziumsubstrats in dem Bereich, in dem der U-Graben gebildet werden soll, weggeätzt, was zum U-Graben führt. Dann wird in dem Bereich des Siliziumsubstrats, der an der Wand des U-Grabens freiliegt, mittels thermischer Oxidation ein Siliziumoxidfilm gebildet, und danach wird ein BPSG-Film mittels eines CVD-Prozesses auf der gesamten Oberfläche abgeschieden und seine Oberfläche mittels einer Wärmebehandlung geglättet. Dann wird der BPSG-Film zurückgeätzt, um die Oberseite des BPSG-Films im wesentlichen koplanar mit dem oberen Ende des U-Grabens zu machen, wobei der BPSG-Film auf dem Anschlußflecken-Oxidfilm verbleibt. Wenn der BPSG-Film auf dem Anschlußflecken-Oxidfilm durch Rückätzen komplett entfernt wird, wird die Oberseite des BPSG-Films tiefer als das obere Ende des U-Grabens. Ansich besteht, selbst wenn ein die Oberfläche des BPSG-Films bedeckender Isolatorfilm gebildet wird, eine Stufe zwischen dem Feldoxidfilm und dem BPSG-Film, was dazu führt, daß die über den U-Graben-Isolationsbereich führende Verdrahtung leicht bricht.
EP-A-0 116 789 offenbart die Bildung einer Isolationsstruktur mittels eines Grabens statt einem PN-Übergang. Dazu wird der obere Abschnitt eines Isolatorfilms, der den Graben füllt, oxidiert, um den Film mit einem thermischen Oxidfilm zu bedecken. Insofern entspricht die Lehre dieses Dokuments dem oben erwähnten Stand der Technik.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, die eine reduzierte Elementgröße, einen minimierten Leckstrom und eine minimierte parasitäre Kapazität aufweist, zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, die einen Elementisolationsbereich mit einer strukturell genügend flachen Oberfläche aufweist, um eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, bei der das Brechen der Verdrahtung minimiert ist, zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, die einen einen LOCOS-Feldoxidfilm und einen U-Graben-Isolationsbereich einschließenden Elementisolationsbereich besitzt, zu schaffen.
Diese Aufgaben werden gemäß dem in Anspruch 1 definierten Verfahren gelöst; die übrigen Ansprüche beziehen sich auf Weiterentwicklungen der Erfindung.
In einer nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Halbleitervorrichtung, die einen Elementisolationsbereich besitzt, der aus einem Feldoxidfilm des LOCOS-Typs und einem U-Graben-Isolationsbereich zusammengesetzt ist, kann die Größenreduzierung des Halbleiterelements leicht realisiert werden. Außerdem wird in der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung die Diffusion von Fremdatomen aus dem zweiten Film in das Siliziumsubstrat vom ersten Film aus Siliziumoxid, der mittels thermischer Oxidation gebildet wird, verhindert. Mit dem zweiten Film, der nicht thermische Rückflußeigenschaften aufweist, wird die Erzeugung von Spannungen während der Wärmebehandlung zum Glätten verringert und die Erzeugung von Kristallfehlern in dem an den U-Graben angrenzenden Abschnitt des Siliziumsubstrats verhindert. Daher ist die Erzeugung von Leckstrom im Vergleich mit dem konventionellen von einem Polysiliziumfilm bedeckten U-Graben-Isolationsbereich geringer. Weiterhin besitzt die erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung, die den Isolierfilm als zweiten Film benutzt, eine im Vergleich mit dem konventionellen U-Grabenbereich verringerte parasitäre Kapazität zwischen den einander am U-Graben gegenüberliegenden Flächen. Des weiteren besitzt die Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung, in der der dritte Film auf dem zweiten Film aufgebracht ist, eine geglättete Oberfläche, da die Oberfläche des U-Graben-Isolationsbereiches im wesentlichen koplanar mit der Oberfläche des Feldoxidfilms ist. Der dritte Film dient dazu, einer Diffusion aus dem zweiten Film vorzubeugen und den zweiten Film gegen verschiedene nachfolgende Ätzschritte zu schützen. Weiterhin schützt in der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung der vierte Film den dritten Film gegen verschiedene nachfolgende Ätz- und Diffusionsschritte. Obwohl der vierte Film bei seiner Bildung scharfe Stufen verursacht, werden solche scharfe Stufen durch das nachfolgende Ätzen und Abscheiden von Zwischenlagen-Isolierfilmen usw. im wesentlichen geglättet und tragen nicht zur Erzeugung von Brüchen einer darauf angebrachten Verdrahtung bei.
Die oben erwähnten Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher zutage treten.
Fig. 1A bis 1D sind Querschnitte eines konventionellen Elementisolationsbereiches einer Halbleitervorrichtung, der aus einem Feldoxidfilm des LOCOS-Typs und einem im Polysiliziumfilm versenkten U-Graben-Isolationsbereich zusammengesetzt ist, und zeigen dessen Herstellungsschritte;
Fig. 2A bis 2C sind Querschnitte eines weiteren konventionellen Elementisolationsbereiches einer Halbleitervorrichtung, der einen mit einem BPSG-Film bedeckten U-Graben-Isolationsbereich einschließt, und zeigen dessen Bildung;
Fig. 3A und 3B sind Querschnitte eines Elementisolationsbereiches, der eine Kombination aus einem Feldoxidfilm des LOCOS-Typs und dem konventionellen, mit einem BPSG-Film bedeckten U-Graben-Isolationsbereich ist, zum Erklären eines seiner Probleme;
Fig. 4A ist eine Draufsicht auf eine mittels einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Vorrichtung;
Fig. 4B ist ein Querschnitt entlang der Linie X-Y in Fig. 4A;
Fig. 5A bis 5G sind Querschnitte zum Darstellen der Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist ein Graph, der die Beziehung der parasitären Kapazität zur Breite des U-Grabens in der nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Halbleitervorrichtung zeigt;
Fig. 7 ist ein Graph, der die Beziehung der angelegten Spannung zum Leckstrom in der nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Halbleitervorrichtung zeigt;
Fig. 8A bis 8H sind. Querschnitte, die die Anwendung der ersten Ausführungsform zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, die aus einem BiCMOS-Transistor zusammengesetzt ist, darstellt;
Fig. 9A bis 9D sind Querschnitte, welche die Herstellungsschritte einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 10 ist ein Graph, der die Beziehung der Flußrate des SF-Ätzgases zur Ätzrate im Herstellungsprozeß der zweiten Ausführungsform zeigt;
Fig. 11A bis 11C sind Querschnitte, die die Herstellungsschritte einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Bevor die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, wird die konventionelle Technik mit Bezug auf die Zeichnungen detailreicher beschrieben, um darzulegen, wie die vorliegende Erfindung verwirklicht wurde.
In dem Fall, in dem der Elementisolationsbereich einer Halbleitervorrichtung aus einem Feldoxidfilm des LOCOS-Typs und einem mit einem Polysiliziumfilm bedeckten U-Graben zusammengesetzt ist, ist die neueste Technik, in der die Flachheit der Oberfläche des Elementisolationsbereiches in Betracht gezogen wird, die von Y.-C. Simon Yu et al. vorgeschlagene Technik, die im vorangegangenen kurz beschrieben wurde. Der Inhalt dieses Vorschlages wird mit Bezug auf die Fig. 1A bis 1D detaillierter beschrieben.
Auf einem P-dotierten Siliziumsubstrat 201a wird eine N&spplus;- dotierte versenkte Schicht 202 gebildet. Der LOCOS-Feldoxidfilm wird in zwei Schritten gebildet. Eine N-dotierte epitaktische Schicht 203 wird auf der Oberfläche des P-dotierten Siliziumsubstrats 201a, das die N&spplus;-dotierte versenkte Schicht 202 einschließt, gebildet. Ein Anschlußflecken-Oxidfilm 207 und ein Siliziumnitridfilm 208a werden der Oberfläche der N-dotierten epitaktischen Schicht 203 gebildet. Die Abschnitte des Siliziumnitridfilms 208a und des Anschlußflecken-Oxidfilms 207 werden in dem Bereich, in dem der U-Graben gebildet werden soll, durch aufeinanderfolgendes Ätzen entfernt und dann werden nacheinander im selben Bereich die N-dotierte epitaktische Schicht 203, die N&spplus;-dotierte versenkte Schicht 202 und das P-dotierte Siliziumsubstrat 201a geätzt, was zum U-Graben 212 führt. In dieser Abfolge von Ätzschritten wird der Anschlußflecken-Oxidfilm 207 unterätzt. Ein Kanalstopper 214 wird in der Oberfläche des P-dotierten Siliziumsubstrats 201a, die auf der Bodenfläche des U-Grabens 212 unbedeckt ist, mittels Ioneninjektion von Bor gebildet. Ein Siliziumoxidfilm 213 wird auf den Oberflächen der N-dotierten epitaktischen Schicht 203, der N&spplus;-dotierten versenkten Schicht 202 und des P-dotierten Siliziumsubstrats 201a, die an der Wand des U-Grabens 212 freiliegen, mittels thermischer Oxidation gebildet. Dieser Siliziumoxidfilm 213 wird mit dem Anschlußflecken-Oxidfilm 207 in der Nähe des oberen Endes des U-Grabens 212 verbunden. Auf der gesamten Oberfläche wird ein undotierter Polysiliziumfilm mittels eines CVD-Prozesses abgeschieden. Der Polysiliziumfilm wird so zurückgeätzt, daß dessen Abschnitt 252 im U-Gräben belassen wird, wie er ist (Fig. 1A). Ein Feldoxidfilm 210a wird auf der Oberfläche des Polysiliziumfilms 252 mittels eines LOCOS-Prozesses unter Verwendung des Siliziumnitridfilmes 208a als Maske gebildet (Fig. 1B). Der Abschnitt des Siliziumnitridfilms 208a in dem dem Feldoxidfilm 210a benachbarten Bereich wird mittels Ätzen entfernt, so daß der Siliziumnitridfilm 208b übrig bleibt (Fig. 1C). Durch Verwendung des LOCOS-Prozesses mit dem Siliziumnitridfilm 208b als Maske wird ein Feldoxidfilm 210b in dem Bereich, der die Oberfläche der N-dotierten epitak tischen Schicht einschließt, gebildet (Fig. 1D). Der Feldoxidfilm 210b schließt den Feldoxidfilm 210a ein, und es wird kein Stufenbereich oder Grabenbereich auf der Oberfläche des Feldoxidfilms 210b gebildet. Als Ergebnis besitzt der Elementisolationsbereich eine im wesentlichen glatte Oberfläche.
Es gibt zwei wichtige Defekte im vom Polysiliziumfilm bedeckten U-Graben-Isolationsbereich. Einer von ihnen besteht aufgrund der thermischen Oxidation der oberen Fläche der versenkten polykristallinen Schicht. Wegen der Volumenausdehnung der versenkten Schicht während der thermischen Oxidation wird der Leckstrom vergrößert. Das andere Problem ist eine Vergrößerung der parasitären Kapazität wegen des polykristallinen Films selbst. Wie zuvor erwähnt, schlagen N. Sugiyama et al. ein Verfahren zum Lösen des durch die Volumenausdehnung im U-Graben-Lsolationsbereich verursachten Problems vor. (In Sugiyama et al. wird kein Feldoxidfilm benutzt, stattdessen wird ein Feldisolierfilm mittels CVD auf der Siliziumsubstratoberfläche gebildet, nachdem der U-Graben gebildet worden ist.) Der U-Graben wird mit einem BPSG-Film bedeckt. Das Verfahren von Sugiyama et al. wird mit Bezug auf die Fig. 2A bis 2C kurz beschrieben.
Ein U-Graben 212 wird durch Ätzen in einem vorbestimmten Bereich des Siliziumsubstrats 201 gebildet. Ein Siliziumoxidfilm 241 wird auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats 201, die deren unbedeckten Abschnitt im U-Graben 212 einschließt, durch thermische Oxidation gebildet. Ein Siliziumnitridfilm 242 wird auf der Oberfläche des Siliziumoxidfilms 241 abgeschieden. Auf der gesamten Oberfläche wird ein BPSG-Film 215a mittels eines CVD-Prozesses abgeschieden (Fig. 2A). Der BPSG-Film 215b mit einer flachen Oberfläche wird durch eine Wärmebehandlung gebildet (Fig. 2B). Der BPSG-Film 215b wird zurückgeätzt, so daß nur der BPSG-Film 215c im U-Graben 212 zurückbleibt. Zu dieser Zeit wird die Oberseite des BPSG-Films 215c im wesentlichen koplanar mit dem oberen Ende des U-Grabens 212 gemacht (Fig. 2C). Der Grund für den Siliziumoxidfilm 241 ist, einen guten Kontakt mit dem Siliziumnitridfilm 242 zu erreichen. Der Siliziumnitridfilm 242 dient dazu, das Siliziumsubstrat 201 gegen das Rückätzen des BPSG-Films 215B zu schützen. Weiterhin dienen der Siliziumoxidfilm 241 und der Siliziumnitridfilm 242 zum Verhindern der Diffusion von Bor und Phosphor aus dem BPSG-Film 215a in das Siliziumsubstrat 201 während der Wärmebehandlung des BPSG-Films 215a. Diese Bildung nutzt die thermischen Rückflußeigenschaften des BPSG-Films.
Sugiyama et al. bildeten einen bipolaren Transistor unter Verwendung des mit dem BPSG-Film bedeckten U-Grabens und maßen den Leckstrom zwischen dessen Emitter und dessen Kollektor. Das Ergebnis zeigte eine wesentliche Verbesserung im Leckstrom im Vergleich mit einem bipolaren Transistor, bei dem der U-Graben-Isolationsbereich von einem Polysiliziumfilm bedeckt ist. Obwohl von Sugiyama et al. nicht erwähnt, ist seine Struktur effektiv im Begrenzen des Anstiegs der parasitären Kapazität. Jedoch trägt der von Sugiyama et al. vorgeschlagene Elementisolationsbereich nicht ausreichend zur Reduktion der Halbleiterelementgröße bei. Wenn z. B. ein bipolarer Transistor gebildet wird, werden getrennt ein Loch für den Feldoxidfilm zum Bilden des Kollektoranschlußbereiches und ein Loch zum Bilden des Emitterbereiches gebildet. Dies bedeutet, daß es unmöglich ist, ein selbstabgleichendes Schema zu benutzen. Daher wird die Zahl an fotolithografischen Schritten vergrößert, und die Justiergrenze der Fotomasken wird vergrößert. Diese Probleme werden bedeutend, wenn der Halbleiter einen MOS- Transistor einschließt.
Es ist nicht praktikabel, lediglich einen U-Graben-Isolationsbereich nach Sugiyama et al. und einen LOCOS-Feldoxid film zu kombinieren. Dies wird mit Bezug auf die Fig. 3A und 3B beschrieben.
Ein Anschlußflecken-Oxidfilm 207 und ein Siliziumnitridfilm (nicht gezeigt) werden auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats 201 gebildet. Der Abschnitt des Siliziumnitridfilms in dem Gebiet, in dem der Feldoxidfilm gebildet werden soll, wird weggeätzt. Der Feldoxidfilm 210 wird darauf mittels eines LOCOS-Prozesses gebildet, Abschnitte des Feldoxidfilms 210 und des Siliziumsubstrats 201 werden in dem Gebiet, in dem der U-Graben gebildet werden soll, weggeätzt und der U-Graben 212 wird dort gebildet. Ein Siliziumoxidfilm 214 wird auf dem Abschnitt des Siliziumsubstrats 201, der an der Wand des U-Grabens 212 freiliegt, mittels thermischer Oxidation gebildet, ein BPSG-Film wird auf der gesamten Oberfläche mittels eines CVD-Prozesses abgeschieden und seine Oberfläche wird durch eine Wärmebehandlung geglättet. Dann wird der BPSG-Film so zurückgeätzt, daß nur der BPSG-Film 215c im U-Graben 212 zurückbleibt. In diesem Stadium wird die obere Fläche des BPSG-Filmes 215c im wesentlichen koplanar mit dem oberen Ende des U-Grabens 212 gemacht, wobei der BPSG-Film 215d auf dem Anschlußflecken- Oxidfilm 207 zurückbleibt (Fig. 3A). Durch Rückätzen des BPSG-Filmes 215d auf dem Anschlußflecken-Oxidfilm 207, um ihn komplett zu entfernen, wird die obere Fläche des BPSG- Films 215e tiefer als das obere Ende des U-Grabens 212 (Fig. 3B). In diesem Fall ist, selbst wenn ein die obere Fläche des BPSG-Films 215e bedeckender Isolierfilm gebildet wird, eine Stufe zwischen dem Feldoxidfilm 210 und dem BPSG-Film 215e vorhanden, die dazu führt, daß eine den U- Graben-Isolationsbereich überquerende Verdrahtung leicht bricht.
Die vorliegende Erfindung basiert auf dem oben erwähnten Vorschlag von N. Sugiyama et al. und liegt in einem Elementisolationsbereich, in dem eine Kombination aus einem Feldoxidfilm vom LOCOS-Typ und einem U-Graben-Isolationsbereich, der von einem Isolierfilm, wie etwa ein BPSG-Film mit thermischen Rückflußeigenschaften, bedeckt wird, verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 4A und 4B sind eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schließt Elementisolationsbereiche, die alle aus einem Feldoxidfilm 110 des LOCOS-Typs bestehen, der auf einer N-dotierten epitaktischen Schicht 103 gebildet ist, die auf einer N&spplus;-dotierten versenkten Schicht 102 gebildet ist, die auf einem P-dotierten Siliziumsubstrat 101 gebildet ist, und einen U-Graben-Isolationsbereich ein.
Der Feldoxidfilm des LOCOS-Typs 110 wird selektiv auf der Oberfläche der N-dotierten epitaktischen Schicht 103 gebildet und auf einem Oberflächenabschnitt der letzteren, auf dem der Feldoxidfilm 110 nicht gebildet wird, werden Anschlußflecken-Oxidfilme 107a, 107b und 107c etc. gebildet. Die Fremdatomdichte des P-dotierten Siliziumsubstrats 101 ist 1 · 10¹&sup5; bis 1 · 10¹&sup6; cm&supmin;³. Die Fremdatomdichte der versenkten N&spplus;-Schicht 102 ist 1 · 10²&sup0; bis 1 · 10²¹ cm&supmin;³. Die der N-dotierten epitaktischen Schicht 103 ist 1 · 10¹&sup5; bis 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ und die Dicke der epitaktischen Schicht 103 ist 0,5 bis 2,0 um und die des Feldoxidfilms 110 ist 400 bis 800 nm.
Der U-Graben-Isolationsbereich ist aus einem U-Graben 112, einem Siliziumoxidfilm 113, der der erste Film ist und der mittels thermischer Oxidation gebildet wird, einem P-dotierten Kanalstopper 114, einem BPSG-Film 115, der der zweite Film ist und der mittels eines CVD-Prozesses gebil det wird, einem Siliziumoxidfilm 116c, der der dritte Film ist und der mittels eines CVD-Prozesses gebildet wird, und einem Siliziumnitridfilm 117, der der vierte Film ist und der mittels eines CVD-Prozesses gebildet wird, aufgebaut.
Der U-Graben 112 durchdringt den Feldoxidfilm 110, die N- dotierte epitaktische Schicht 103 und die versenkte N&spplus;-dotierte Schicht 102 und seine Bodenfläche ist im P-dotierten Siliziumsubstrat 101. Der Graben ist 0,6 bis 1,2 um breit und 3 bis 6 um tief.
Der erste Film, das ist der Siliziumoxidfilm 113, an der Wand des U-Grabens wird mittels thermischer Oxidation der freiliegenden Oberflächenabschnitte des Siliziumsubstrats 101, der N-dotierten epitaktischen Schicht 103 und der versenkten N&spplus;-Schicht 102 gebildet. Die Dicke des Siliziumoxidfilms 113 ist 20 bis 200 nm. Der Siliziumoxidfilm 113 ist zum Verhindern, daß Bor und/oder Phosphor während der verschiedenen Wärmebehandlungen, die dem Abscheiden des BPSG-Films nachfolgen, aus dem BPSG-Film in das Siliziumsubstrat diffundieren und daher sollte seine Dicke 20 nm oder mehr betragen. Da jedoch die Spannungserzeugung aufgrund der Volumenausdehnung groß wird, wenn die Dicke 200 nm übersteigt, sollte ihre obere Grenze in Betracht dieser Tatsache bestimmt werden.
Boden- und Seitenflächen des zweiten BPSG-Films 115c kontaktieren direkt den Siliziumoxidfilm 113. Seine ober Fläche befindet sich vorzugsweise zwischen der oberen Fläche und der Bodenfläche des Feldoxidfilms 110. In einem solchen Fall wird verhindert, daß die Oberfläche des Siliziumsubstrats, das in Kontakt mit dem U-Graben 112 ist, Gegenstand von Spannungen aufgrund des Sprungs des thermischen Ausdehnungskoeffizienten ist, und daher wird der Leckstrom weiter reduziert. Die Dichte des Phosphors und des Bors in dem BPSG-Film 115c ist 3 bis 7 Mol-% bzw. 7 bis 15 Mol-%. Der BPSG-Film 115c zeigt thermische Rückflußeigenschaften bei einer Temperatur um 800 bis 950ºc. Als zweiter Film kann ein PSG-Film statt des BPSG-Films verwendet werden.
Die Bodenfläche des Siliziumoxidfilms 116a, der der dritte Film ist, steht in direktem Kontakt mit der oberen Fläche des BPSG-Films 115c, seine Seitenflächen sind in direktem Kontakt mit der Oberfläche des Feldoxidfilms 110, die an der Wand des U-Grabens 112 freiliegt, und seine obere Fläche ist im wesentlichen koplanar mit dem oberen Ende des U- Grabens 112, d. h. der Oberseite des Feldoxidfilms 110. Mit der Existenz des Siliziumoxidfilms 116a werden die obere Fläche des Feldoxidfilms 110 und das obere Ende des U-Graben-Isolationsbereiches koplanar. Der Siliziumoxidfilm 116a verhindert die Diffusion von Bor und Phosphor aus dem BPSG- Film 115c während der verschiedenen nachfolgenden Wärmebehandlungen und dient als ein Schutzfilm für den BPSG-Film 115c gegen die verschiedenen nachfolgenden Ätzschritte. Da der Siliziumoxidfilm 116a keine thermischen Rückflußeigenschaften aufweist, kann er Rückflußverluste des BPSG-Films 115c während der verschiedenen nachfolgenden Wärmebehandlungen verhindern.
Die Dicke des Siliziumnitridfilms 117, der der vierte Film ist, ist 50 bis 200 nm. Der Siliziumnitridfilm 117 schützt den dritten Film, den Siliziumoxidfilm 116a, gegen die verschiedenen nachfolgenden Ätzungen und Ioneninjektionen. Während der Siliziumnitridfilm 117 in diesem Stadium eine scharfe Stufe aufweist, wird die Stufe durch die nachfolgenden Bildungen von verschiedenen Filmen und Rückätzschritte wesentlich geglättet.
Wie im Detail beschrieben wird, wird das Erwärmen beim Bilden des U-Graben-Isolationsbereiches hauptsächlich am BPSG- Film mit den thermischen Rückflußeigenschaften durchgeführt. Deshalb erfährt dieser keine Volumenausdehnung und daher wird Leckstrom aufgrund thermaler Spannungen vermieden. Des weiteren werden Faktoren, die zur Vergrößerung der parasitären Kapazität beitragen, entfernt, weil der Film, der im U-Graben im Siliziumsubstrat versenkt ist, der isolierende Film ist. Die Flachheit des Elementisolationsbereiches und die Möglichkeit zur Reduktion der Größe des Halbleiterelementes werden später beschrieben.
Die Fig. 5A bis 5G zeigen das Herstellungsverfahren für die vorliegende Halbleitervorrichtung. Die N&spplus;-dotierte versenkte Schicht 102 wird auf der Oberfläche des P-dotierten Siliziumsubstrats 101 gebildet. Obwohl die N&spplus;-dotierte versenkte Schicht 102 in diesem Ausführungsbeispiel auf der gesamten Oberfläche 101 für die einen bipolaren Transistor einschließende Halbleitervorrichtung gebildet wird, ist es möglich, die versenkte N&spplus;-dotierte Schicht 102 in Form von Inseln zu bilden. Auf der versenkten N&spplus;-dotierten Schicht 102 wird eine N-dotierte epitaktische Schicht 103 gebildet. Die Oberfläche der N-dotierten epitaktischen Schicht 103 wird thermisch oxidiert, um einen Anschlußflecken-Oxidfilm zu bilden, auf dem mittels CVD ein Siliziumnitridfilm (nicht gezeigt) gebildet wird. Der Siliziumnitridfilm wird als eine Maske für den LOCOS-Prozeß verwendet. Der Abschnitt des Siliziumnitridfilms in dem Gebiet, in dem der Feldoxidfilm gebildet werden soll, wird durch Ätzen entfernt und der Feldoxidfilm 110 wird darauf mittels LOCOS gebildet. Der Siliziumnitridfilm wird mittels Ätzens entfernt, wobei die Anschlußflecken-Oxidfilme 107a und 107b etc. zurückbleiben. Ein 100 bis 200 nm dicker Siliziumnitridfilm 111 wird auf der gesamten Oberfläche mittels CVD abgeschieden (Fig. 5A).
Dann wird darauf ein Fotolackfilm (nicht gezeigt) mit einer Öffnung, die dem Gebiet entspricht, in dem der U-Graben gebildet werden soll, gebildet. Der Siliziumnitridfilm 111 und der Feldoxidfilm 110 werden mittels RIE unter Verwen dung von CHF&sub3; + O&sub2; oder CF&sub4; + O&sub2; und unter Verwendung des Fotolackfilms als Maske geätzt. Danach werden die N-dotierte epitaktische Schicht 103, die versenkte N&spplus;-dotierte Schicht 102 und das P-dotierte Siliziumsubstrat 101 nacheinander geätzt. Mit der Serie von Ätzschritten wird der U- Graben 112 gebildet. Nachdem der Fotolackfilm entfernt worden ist, werden die N-epitaktische Schicht 103, die versenkte N&spplus;-Schicht 102 und das P-dotierte Siliziumsubstrat 101, die durch den U-Graben 112 freigelegt wurden, thermisch oxidiert, um den Siliziumoxidfilm 113, der der erste Film ist, zu bilden. BF&sub2;-Ionen werden in die Bodenfläche des U-Grabens mit einer Injektionsenergie von 30 bis 50 KeV und einer Dosis von 1 · 10¹³ bis 1 · 10¹&sup4; cm&supmin;² injiziert, was den P-dotierten Kanalstopper 114 zum Ergebnis hat (Fig. 5B).
Dann wird der BPSG-Film 115a mit einer Dicke von 1 bis 2 um auf der gesamten Oberfläche mittels LPCVD bei einer Temperatur von 700 bis 800ºC und einem Druck von 107 bis 200 Pa (0,8 bis 1,5 Torr) abgeschieden. Bei diesem Schritt kann ein Hohlraum 153 im U-Graben gebildet werden (Fig. 5C).
Durch eine darauf angewendete Wärmebehandlung in einer Stickstoffatmosphäre bei 800 bis 950ºC fließt der BPSG-Film 115a zurück, was einen geebneten BPSG-Film 115b zur Folge hat. Bei diesem Schritt verschwindet der Hohlraum 153 (Fig. 5D). Bei dieser Wärmebehandlung wird die Erzeugung von Spannungen durch die thermischen Rückflußeigenschaften des BPSG-Films auf einen niedriges Niveau begrenzt. In diesem Stadium wird, wenn z. B. der Feldoxidfilm 500 nm dick ist, die Differenz zwischen der Dicke des BPSG-Films 115b auf dem Feldoxidfilm 110 und auf dem Anschlußflecken-Oxidfilm 107 zu 270 nm.
Dann wird der BPSG-Film 115e zurückgeätzt, wobei nur der BPSG-Film 115c im U-Graben 112 übrig bleibt (Fig. 5E). Die ses Rückätzen wird mittels Naßätzen mit gepuffertem HP oder RIE unter Verwendung von CF&sub4; + O&sub2; (200 W, 47 Pa (0,35 Torr)) durchgeführt. In diesem Fall dient der Siliziumnitridfilm 111 als ein Stopper für das Rückätzen, d. h. als ein Schutzfilm für den Feldoxidfilm 110 und den Anschlußflecken-Oxidfilm 107e usw. Wenn der Feldoxidfilm 500 nm dick ist, kann die obere Fläche des BPSG-Films 115c um etwa 200 nm höher ausgeführt werden als die Bodenfläche des Feldoxidfilms 110. Sie kann jedoch ohne wesentliche Probleme auch niedriger sein als die Bodenfläche des Feldoxidfilms 110.
Dann wird mittels CVD der Siliziumoxidfilm 116 auf der gesamten Oberfläche abgeschieden (Fig. 5F). Die Dicke dieses Siliziumoxidfilms 116 ist die Hälfte der Breite des U-Grabens 112 oder mehr. Wenn z. B. die Breite des U-Grabens 0,1 um ist, kann die Dicke des Siliziumoxidfilms 116 0,5 um oder mehr betragen. Es ist möglich, einen Siliziumnitridfilm statt des Siliziumoxidfilms 116 zu verwenden. In einem solchen Fall sollte berücksichtigt werden, daß solch ein Siliziumnitridfilm mit einer Dicke von etwa 0,5 um oder mehr dazu neigt, beim Aufwärmprozeß zu brechen.
Dann wird der Siliziumoxidfilm 116 zurückgeätzt und der Siliziumoxid 116, dessen obere Fläche koplanar mit der oberen Fläche des Feldoxidfilms ist, bedeckt den U-Graben 112. Bei diesem Schritt dient der Siliziumnitridfilm 111 auch als Stopper für das Rückätzen und als Schutzfilm für den Feldoxidfilm 110 und den Anschlußflecken-Oxidfilm 107b usw. Der Siliziumnitridfilm 111 wird dann mittels Naßätzen, z. B. mit heißer Phosphorsäure, entfernt (Fig. 5G).
Dann wird ein Siliziumnitridfilm von 50 bis 200 nm Dicke mittels CVD auf der gesamten Oberfläche abgeschieden. Der Siliziumnitridfilm wird geätzt um den Siliziumnitridfilm 117 (Fig. 4A, 4B) zu bilden. Der vierte Film kann ein Sili ziumoxidfilm, der mittels Hochtemperatur CVD gebildet wird, anstatt des Siliziumnitridfilms 117 sein. In einem solchen Fall sollte die Dicke des Siliziumoxidfilms 200 nm oder mehr betragen.
Es werden Wirkungen dieser Ausführungsform beschrieben. Ein bipolarer Transistor wurde unter Verwendung des Elementisolationsbereiches gemäß dieser Ausführungsform gebildet. Wie in den Fig. 4A und 4B dargestellt, wurde der Kollektoranschlußbereich in der N-dotierten epitaktischen Schicht 103 am Ort des Anschlußflecken-Oxidfilms 107c gebildet und der P-dotierte Basisbereich, der P&spplus;-dotierte Basispfropfenbereich und der N&spplus;-dotierte Emitterbereich wurden in der N- dotierten epitaktischen Schicht 103 am Ort des Anschlußflecken-Oxidfilms 107b gebildet. Die Fläche des Emitterbereichs war 1 · 5 um², hFE = 100 und die Umfangslänge des U- Grabens 112 war 50 um. Für Meßzwecke wurde auch eine N&spplus;- dotierte Diffusionsschicht 103 am Ort des Anschlußflecken- Oxidfilms 107a gebildet. Zum Zwecke des Vergleichs mit dem konventionellen Elementisolationsbereich wurde ein bipolarer Transistor mit derselben Struktur wie der der vorliegenden Ausführungsform gebildet, wobei der Elementisolationsbereich mit einer Struktur verwendet wurde, in der der BPSG-Film 115c, der Siliziumoxidfilm 116a und der Siliziumnitridfilm 117 in den Fig. 4A und 4B durch einen Polysiliziumfilm und einen Siliziumoxidfilm, die dem Polysiliziumfilm 252 und dem Feldoxidfilm 210a in den Fig. 1A bzw. 1B entsprichen, ersetzt wurden.
Fig. 6 ist ein Graph, der die parasitäre Kapazität zwischen den durch den U-Graben-Isolationsbereich getrennten Kollektorbereichen mit der Breite des U-Grabens als Variable zeigt. Im Detail wurde im oben erwähnten bipolaren Transistor die Kapazität zwischen dem N&spplus;-dotierten Kollektoranschlußbereich am Ort des Anschlußflecken-Oxidfilms 107c und dem N&spplus;-Diffusionstyp am Ort des Anschlußflecken-Oxidfilms 107a gemessen. In Fig. 6 zeigt die Linie A1 das Meßergebnis für die vorliegende Ausführungsform und die Linie B1 das der konventionellen Struktur. Aus Fig. 6 wird klar, daß die parasitäre Kapazität in der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit der konventionellen Struktur wesentlich reduziert ist. Wie durch die Linie B1 gezeigt, steigt in der konventionellen Struktur die parasitäre Kapazität mit der Vergrößerung der Grabenbreite. Dieses Phänomen kann dadurch zustande kommen, daß der den Graben bedeckende Polysiliziumfilm dominant wird, wenn die Breite des U-Grabens vergrößert wird.
Fig. 7 ist ein Graph, der den Leckstrom zwischen dem Kollektorbereich und dem P-dotierten Siliziumsubstrat 101 zeigt, wenn eine positive Spannung an den N&spplus;-Kollektoranschlußbereich angelegt wird. In Fig. 7 zeigt die Linie A2 das Meßergebnis für die vorliegende Ausführungsform und die Linie B2 das für die konventionelle Struktur. Aus Fig. 7 wird klar, daß in der vorliegenden Ausführungsform der Leckstrom im Vergleich mit der konventionellen Struktur wesentlich reduziert ist. Der scharfe Anstieg des Leckstroms in der Linie A2 bei etwa 11 V entspricht dem Zusammenbruch des Übergangs zwischen der versenkten N&spplus;-dotierten Schicht 102 und dem P-dotierten Siliziumsubstrat 101.
Der Anstieg des Leckstroms, der in der konventionellen Struktur bei einer Spannung, die niedriger ist als die Spannung, bei der der Übergang zusammenbricht, beobachtet wird, zeigt an, daß sich Kristalldefekte, die beim thermischen Oxidieren des Polysiliziumfilms aufgetreten sind, bis zur versenkten N&spplus;-dotierten Schicht erstrecken. Solche Kristalldefekte, die durch die Volumenausdehnung verursacht werden, sollten auch bei der Auswahl des Abstandes zwischen dem U-Graben-Isolationsbereich und einer Diffusionsschicht, die einen flachen PN-Übergang im U-Graben-Isolationsbereich und im Basisbereich usw. einschließt, berücksichtigt werden.
Obwohl nicht gezeigt, muß der Abstand in der konventionellen Struktur 2,5 um oder mehr betragen, während bestätigt wurde, daß die Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem bis auf 1,0 um reduzierten Abstand normal arbeitet. Aus dieser Tatsache wird klar, daß der vorliegende Elementisolationsbereich dazu beiträgt, die Größe des Halbleiterelementes zu reduzieren.
Mit Bezug auf die Fig. 8A bis 8H, die die Herstellungsschritte der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, wird ein BiCMOS-Transistor, wie nachfolgend beschrieben, gebildet.
Zuerst werden N&spplus;-dotierte versenkte Schichten 102a und 102b und eine P&spplus;-dotierte versenkte Schicht 104 selektiv auf der Oberfläche des P-dotierten Siliziumsubstrats 101 als Inseln gebildet. Die Fremdatomdichte der P&spplus;-dotierten versenkten Schicht 104 ist 1 · 10¹&sup8; bis 5 · 10¹&sup8; cm&supmin;³. Eine N-dotierte epitaktische Schicht 103 wird auf der gesamten Oberfläche des P-dotierten Siliziumsubstrates 101, das die N&spplus;-dotierten versenkten Schichten 102a und 102b und die P&spplus;-dotierte versenkte Schicht 104 einschließt, gebildet. Ein N-dotierter Bereich 105 mit einer Tiefe, die von der Oberfläche der N-dotierten epitaktischen Schicht 103 bis zur N&spplus;-dotierten Schicht 102b gemessen wird, wird durch Ioneninjektion von Phosphor mit einer Dosis von 5 · 10¹² bis 4 · 10¹³ cm&supmin;³ und einer Energie von 100 bis 150 KeV gebildet. Vor oder nach der Bildung des N-dotierten Bereiches 105 wird ein P-dotierter Bereich 106 mit einer Tiefe von der Oberfläche der N-dotierten epitaktischen Schicht 103 bis zur P&spplus;-dotierten versenkten Schicht 104 durch Ioneninjektion von Bor mit einer Dosis von 5 · 10¹² bis 1 · 10¹³ cm&supmin;³ und einer Energie von 100-150 KeV gebildet.
Die Oberfläche der N-dotierten epitaktischen Schicht 103, die den N-Bereich 105 und den P-Bereich 106 einschließt, wird thermisch oxidiert, um einen Anschlußflecken-Oxidfilm 107 zu bilden. Auf der Oberfläche des Anschlußflecken-Oxidfilms 107 wird mittels CVD ein Siliziumnitridfilm 108 abgeschieden. Dann wird ein Fotolackfilm 151 mit einer Öffnung, die einem Gebiet entspricht, in dem ein Feldoxidfilm gebildet werden soll, auf der Oberfläche des Siliziumnitridfilms 108 gebildet (Fig. 8A).
Dann wird der Siliziumnitridfilm 108 unter Verwendung des Fotolackfilms 151 als Maske geätzt. Weiter wird ein Fotolackfilm (nicht gezeigt) mit einer Öffnung, die einem den P-dotierten Bereich 106 umgebenden Gebiet entspricht, auf dem Fotolackfilm 151 gebildet. Bor wird durch den nicht gezeigten Fotolackfilm und den Fotolackfilm 151 als Masken in den Wafer ioneninjiziert bei einer Bordosis von etwa 1 · 10¹³ cm&supmin;² und einer Energie von etwa 150 KeV, um den P- dotierten Kanalstopper 109 zu bilden. Nachdem diese Fotolackfilme entfernt worden sind, wird ein Feldoxidfilm 110 mittels LOCOS-Prozesses gebildet. In diesem Stadium bleiben die Anschlußflecken-Oxidfilme 107b, 107c, 107d und 107e usw. als Inseln zurück (Fig. 8B).
Dann wird der Siliziumnitridfilm 109 durch Ätzen entfernt. Danach wird ein U-Graben 112 in derselben Weise gebildet, wie zuvor erwähnt, und so ein U-Graben-Isolationsbereich gebildet, der den U-Graben 112, den Siliziumoxidfilm 113, den P-Kanalstopper 114, den BPSG-Film 115c, den Siliziumoxidfilm 116a und den Siliziumnitridfilm 117 einschließt (Fig. 8C). Durch diesen U-Graben-Isolationsbereich sind die N-dotierte Schicht 103, der N-Bereich 105 und der P-Bereich 106 voneinander isoliert.
Dann werden die Anschlußflecken-Oxidfilme 107b, 107c, 107d und 107e usw. durch Ätzen entfernt und ein Gateoxidfilm 118 mit einer Dicke von 8 bis 15 nm wird mittels thermischer Oxidation in der Region, die vorher von dem Anschlußflecken-Oxidfilm belegt war, gebildet. Phosphorioneninjektion wird in dem zuvor durch den Anschlußflecken-Oxidfilm 107c belegten Gebiet mit einer Dosis von 1 · 10¹&sup6; bis 3 · 10¹&sup6; cm&supmin;² und einer Energie von etwa 70 KeV durchgeführt, um einen N&spplus;-dotierten Kollektoranschlußbereich 119 mit einer Tiefe, die sich von der Oberfläche der N-dotierten epitaktischen Schicht 103 bis zur N&spplus;-dotierten versenkten Schicht 102a erstreckt, zu bilden. Nachdem nur der Abschnitt des Gateoxidfilms 118 auf dem N&spplus;-dotierten Kollektoranschlußbereich 119 entfernt worden ist, werden ein N-dotierter Polysiliziumfilm und ein Wolframsilizidfilm auf der gesamten Oberfläche abgeschieden. Der Wolframsilizidfilm und der N&spplus;- dotierte Polysiliziumfilm werden nacheinander geätzt, um eine Gateelektrode 122a, die den N&spplus;-dotierten Polysiliziumfilm 120a und den Wolframsilizidfilm 121a einschließt, eine Gateelektrode 122 h, die den N&spplus;-dotierten Polysiliziumfilm 120e und den Wolframsilizidfilm 121a einschließt, und eine Kollektoranschlußelektrode 123, die den N&spplus;-Polysiliziumfilm 120c und den Wolframsilizidfilm 121c einschließt, zu bilden (Fig. 8D).
Dann wird Phosphor durch die Gateelektrode 122b als Maske in den P-Bereich 106 mit einer Dosis von 1 · 10¹³ bis 5 · 10¹³ cm&supmin;² und einer Energie von 15 bis 40 KeV ioneninjiziert, um einen N&supmin;-dotierten Source-Drain-Bereich 124 zu bilden. Vor oder nach der Bildung des N&supmin;-dotierten Source- Drain-Bereichs 124 wird Bor durch die Gateelektrode 122a als Maske mit einer Dosis von 1 · 10¹³ bis 5 · 10¹³ cm&supmin;² und einer Energie von 15 bis 40 KeV in den N-Bereich 105 ioneninjiziert, um einen P&supmin;-dotierten Source-Drain-Bereich 125a zu bilden. Eine weitere Ioneninjektion von Bor wird an der N-dotierten epitaktischen Schicht 103 mit einer Dosis von 1 · 10¹³ bis 5 · 10¹³ cm&supmin;² und einer Energie von 10 bis 30 KeV durchgeführt, um einen P-dotierten Basisbereich 125b zu bilden. Dann wird ein Siliziumoxidfilm 126 mit einer Dicke von 100 bis 300 nm mittels CVD auf der gesamten Oberfläche abgeschieden (Fig. 8E).
Dann wird der Siliziumoxidfilm 126 zurückgeätzt, um Abstandshalter 126a an den Seitenflächen der Gateelektroden 122a und 122b bzw. der Kollektoranschlußelektrode 123 zu bilden. In diesem Stadium verbleibt der Gateoxidfilm 118 unter den Gateelektroden 122c und 122b und den Abstandshaltern 126a, und der verbleibende Gateoxidfilm 118 wird mittels Ätzen entfernt. Weiter wird der Siliziumnitridfilm 117 ein wenig geätzt, was in einem Siliziumnitridfilm 117a resultiert, dessen Dicke reduziert ist und dessen Stufenabschnitt geglättet ist (Fig. 8F). Mit dieser Struktur des Siliziumnitridfilms 117a ist eine darauf gebildete Verdrahtung durch einen Zwischenlagen-Isolationsfilm usw. nicht Gegenstand von Brüchen.
Dann wird ein Siliziumoxidfilm 127 mit einer Dicke von etwa 20 nm auf der gesamten Oberfläche mittels CVD abgeschieden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur ein Abschnitt des auf die Siliziumoberfläche abgeschiedenen Siliziumoxidfilms 127 gezeigt. Der Siliziumoxidfilm 127 dient zum Verhindern von Kristallunordnung auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats und dessen Beschädigung während der Ioneninjektion bei hohen Dosen. Nachdem ein Fotolackfilm (nicht gezeigt) mit einer Öffnung, die dem den P-dotierten Bereich 105 umgebenden Bereich entspricht, gebildet worden ist, wird Arsen mit einer Dosis von 1 · 10¹&sup5; bis 5 · 10¹&sup5; cm&supmin;² und einer Energie von 30 bis 70 KeV ioneninjiziert, um einen N&spplus;- dotierten Source-Drain-Bereich 124 zu bilden, der die Bildung des N-Kanal-MOS-Transistors abschließt. Nachdem dieser Fotolackfilm entfernt worden ist, wird ein Fotolackfilm (nicht gezeigt) mit Öffnungen, die dem Bereich, in dem ein P&spplus;-dotierter Pfropfen-Basis-Bereich gebildet werden soll, und dem den N-Bereich 105 umgebenden Bereich entsprechen, gebildet und dann wird BF&sub2; mit einer Dosis von 1 · 10¹&sup5; bis 5 · 10¹&sup5; cm&supmin;² und einer Energie von 30 bis 70 KeV ioneninjiziert, um den P&spplus;-dotierten Pfropfen-Basis-Bereich 125b und den P&spplus;-dotierten Source-Drain-Bereich 125a zu bilden. Mit dieser Ioneninjektion wird die Herstellung des P-Kanal- MOS-Transistors abgeschlossen (Fig. 8 G).
Dann, nachdem der zuletzt erwähnte Fotolackfilm entfernt worden ist, wird ein Siliziumoxidfilm 130 mit einer Dicke von etwa 200 nm auf der gesamten Oberfläche mittels CVD abgeschieden. Abschnitte des Siliziumoxidfilms 130 und 127, die einem Bereich entsprechen, in dem ein N&spplus;-dotierter Emitter gebildet werden soll, werden durch Ätzen entfernt und ein N&spplus;-dotierter Polysiliziumfilm, der Arsen enthält, wird auf der gesamten Oberfläche gebildet. Eine Emitterelektrode 131 aus Polysilizium wird durch Ätzen des N&spplus;-dotierten Polysiliziumfilms gebildet. Das Arsen in der Emitterelektrode 131 aus Polysilizium diffundiert in den P&spplus;-dotierten Basisbereich 125b, indem sie in einer Stickstoffatmosphäre wärmebehandelt wird, was in einem N&spplus;-dotierten Emitterbereich 132 resultiert. Mit diesem Schritt ist die Herstellung eines vertikalen bipolaren NPN-Transistors abgeschlossen und damit ist die Bildung des BiCMOS-Transistors abgeschlossen.
Fig. 9A bis 9D zeigen die Herstellungsschritte einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in dem Stadium, das in Fig. 5B für die erste Ausführungsform gezeigt wurde, beginnt.
In Fig. 9A wird ein Siliziumnitridfilm 142 mit einer Dicke von 20 bis 100 nm auf einem Siliziumnitridfilm 111 auf einer Struktur mit einem U-Graben 112, der in derselben Weise wie der im ersten Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 5B ge zeigt, mittels CVD gebildet wurde. Dann wird ein BPSG-Film 115c im U-Graben 112 in der gleichen Weise wie in Fig. 5C bis 5E gezeigt, gebildet (Fig. 9B). Dann wird auf der gesamten Oberfläche mittels CVD ein undotierter Polysiliziumfilm 154 abgeschieden. Die Dicke des undotierten Polysiliziumfilms 154 beträgt die Hälfte der Breite des U-Grabens 112 oder mehr (Fig. 9C). Dann wird der Polysiliziumfilm 154 mittels SF&sub6;-Trockenätzens zurückgeätzt, um den U-Graben 112 mit einem undotierten Polysiliziumfilm 154a zu bedecken. Dann werden die Siliziumnitridfilme 142 und 111 z. B. durch Naßätzen entfernt. Dann wird ein Siliziumnitridfilm 117 wie in der ersten Ausführungsform gebildet (siehe Fig. 4A und 4B), was in dem Elementisolationsbereich der zweiten Ausführungsform resultiert (Fig. 9D). Die zweite Ausführungsform besitzt dieselbe Wirkung wie die erste Ausführungsform bezüglich Leckstrom usw.
Das SF&sub6;-Trockenätzen wird mit Bezug auf Fig. 10, die ein Graph ist, der die Beziehung der Ätzrate des undotierten Polysiliziumfilms sowie des Siliziumnitridfilms zur Flußrate des SF&sub6;-Gases zeigt, beschrieben. Das Ätzen wird bei einer Stickstoff-Gasflußrate von 50 sccm (standard cubic cm per minute), einer Leistung von 250 W und einem Druck von 250 mTorr durchgeführt. Wie aus Fig. 10 klar wird, ist die Ätzrate des undotierten Polysiliziumfilms 20- bis 30-mal so hoch wie die des Siliziumnitridfilms. Aus diesem Grund kann das oben erwähnte Rückätzen präzise durchgeführt werden. Die Genauigkeit des Rückätzens ist größer als die Herstellungsgenauigkeit des Siliziumoxidfilms 116a im ersten Ausführungsbeispiel. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist diese Fabrikationsgenauigkeit einer der Gründe für die Verwendung des undotierten Polysiliziumfilms 154a. Ein weiterer Grund ist, daß, wenn der erste Polysiliziumfilm Fremdatome enthält, dieser eine erdungsfreie Verdrahtung wird, und der Polysiliziumfilm sollte nicht verwendet werden.
Der Siliziumnitridfilm 142 dient zum Verhindern, daß der Polysiliziumfilm 154a durch H&sub2; und O&sub2; usw., die durch den Feldoxidfilm 110 zum undotierten Polysiliziumfilm 154a während der thermischen Oxidation in den späteren Schritten hindurchtreten, oxidiert wird.
Fig. 11A bis 11C zeigen das Herstellungsverfahren gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das mit dem in Fig. 5E gezeigten Stadium beginnt. Ein Siliziumnitridfilm 143 mit einer Dicke von 20 bis 100 nm wird auf der Oberfläche des U-Grabens 112, der die Oberseite eines BPSG-Filmes 115 einschließt, und auf der Oberfläche des Siliziumsubstratfilms 111 mittels CVD gebildet (Fig. 11A). Dann wird ein undotierter Polysiliziumfilm 154 mittels CVD auf der gesamten Oberfläche abgeschieden. Die Dicke des undotierten Polysiliziumfilms 154 beträgt die Hälfte der Breite des U-Grabens 112 oder mehr (Fig. 11B). Dann wird, wie im zweiten Ausführungsbeispiel der undotierte Polysiliziumfilm 154 mittels des SF&sub6;-Trockenätzprozesses zurückgeätzt, um den U-Graben 112 mit dem undotierten Polysiliziumfilm 154a zu bedecken. Die Siliziumnitridfilme 143 und 111 werden z. B. durch Naßätzen entfernt. Dann wird wie im ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 4A bis 4B) ein Siliziumnitridfilm 117a gebildet, was in einem Elementisolationsbereich resultiert (Fig. 11C). Das dritte Ausführungsbeispiel liefert ähnliche Wirkungen bezüglich des Leckstroms usw., wie die, welche mit dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispielen erreicht werden können.
Im dritten, den Siliziumnitridfilm 143 verwendenden Ausführungsbeispiel, ist es möglich, die Fremdatomdiffusion aus dem BPSG-Film 115c in den undotierten Polysiliziumfilm 154a vollständig zu verhindern.

Claims

1. Verfahren der Herstellung eines Elementisolationsbereichs in einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten:

selektives Ausbilden eines Feldoxidfilms (110) vom LOCOS- Typ auf einem Siliziumsubstrat (101),

selektives Entfernen jeweils von Teilen des Feldoxidfilms und des Siliziumsubstrats zur Ausbildung eines U-Grabens, der in den Feldoxidfilm eindringt und das Siliziumsubstrat erreicht, wobei das Siliziumsubstrat dadurch Seitenflächen und eine Bodenfläche erhält, die den U-Graben definieren, thermisches Oxidieren des Siliziumsubstrats zur Ausbildung eines thermischen Oxidfilms (113) auf den Seitenwandungs- und Bodenflächen, die den U-Graben definieren,

Ausbilden eines Kanalsstopperbereichs (114) auf dem Bereich des Siliziumsubstrats (101), der die Bodenfläche des U-Grabens umgibt,

Auffüllen des U-Grabens mit einem Isolationsfilm (115c) mit thermischen Rückflußeigenschaften derart, daß der Isolierfilm eine obere Fläche aufweist, die niedriger ist als die obere Fläche des Feldoxidfilms, zur Ausbildung einer Stufe zwischen den oberen Flächen des Isolierfilms und des Feldoxidfilms, und

Abscheiden einer Schicht (116, 154) durch ein CVD-Verfahren auf der gesamten Oberfläche, die die Stufe zwischen den oberen Flächen des Isolierfilms und des Feldoxidfilms füllt, wobei die Schicht (116, 154) keine thermischen Rückflußeigenschaften aufweist,

Rückätzen der Schicht (116, 154) bis ihre obere Fläche im wesentlichen koplanar mit der oberen Fläche des Feldoxidfilms ist, und

Abscheiden einer weiteren Isolierschicht (117) auf der oberen Fläche der Schicht mittels eines CVD-Verfahrens, wobei die weitere Isolierschicht sich auf einen Teil der oberen Fläche des Feldoxidfilms erstreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Isolierfilm ein PSG-Film oder ein BPSG-Film ist und die Schicht ein Siliziumoxidfilm oder ein nichtdotierter Polysiliziumfilm ist und die weitere Isolierschicht ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumnitridfilm ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit weiterhin dem Schritt der Ausbildung eines Siliziumnitridfilms (142) auf dem thermischen Oxidfilm vor dem Auffüllen des U-Grabens mit dem Isolierfilm, wobei die Schicht ein nichtdotierter Polysiliziumfilm ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit weiterhin dem Schritt der Ausbildung eines Siliziumnitridfilms (143) auf der Oberfläche der Stufe zwischen den oberen Flächen des Isolierfilms und des Feldoxidfilms vor dem Füllen der Stufe mit der Schicht, wobei die Schicht ein nichtdotierter Polysiliziumfilm ist.