JP2000022153A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
半導体装置の製造方法に関する。The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、半導体装置および半導体装置の製
造方法において、素子分離領域の形成法として主にLO
COS法が用いられる。しかしながら、LOCOS法で
はバーズビークによる寸法変換差が大きい。このため、
素子の微細化が困難であり、素子の高密度化の妨げとな
っている。そこで近年では、溝に素子分離用絶縁膜を埋
め込むトレンチ分離法の検討が進められている。この方
法によれば、素子間の最小分離幅を0.2μm以下にで
きるため、高密度LSIの製造が可能となる。2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor device and a method of manufacturing the semiconductor device, a method of forming an element isolation region is mainly a method of forming an LO.
The COS method is used. However, in the LOCOS method, the size conversion difference due to bird's beak is large. For this reason,
It is difficult to miniaturize the element, which hinders high density of the element. Therefore, in recent years, studies have been made on a trench isolation method for embedding an insulating film for element isolation in a groove. According to this method, the minimum separation width between elements can be made 0.2 μm or less, so that high-density LSI can be manufactured.
【0003】しかし、係るトレンチ分離法では、以下の
ような問題点が生じることが知られている。図3は、素
子分離にトレンチ分離を用いたNMOSトランジスタの
しきい値Vtとチャネル幅Wの関係を示した特性図であ
る。本図3において、チャネル幅Wが狭くなるにつれ
て、しきい値Vtが低下することが知れる。特に、チャ
ネル幅Wが、W<0.5μmで、この低下が顕著になる
ことが解る。従って、0.5μm以下のチャネル幅のト
ランジスタでは、トランジスタがオフしない、あるい
は、しきい値Vtのばらつきが大きくなる等の問題が生
じる。このため、この技術をデバイスへ応用することが
事実上できない。この現象は、一般に逆狭チャネル効果
と呼ばれ、トレンチ分離をデバイスに応用する上での大
きな障害となっている。However, it is known that such a trench isolation method has the following problems. FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a threshold value Vt and a channel width W of an NMOS transistor using trench isolation for element isolation. In FIG. 3, it is known that the threshold value Vt decreases as the channel width W decreases. In particular, when the channel width W is less than 0.5 μm, it can be seen that this decrease is remarkable. Therefore, in the case of a transistor having a channel width of 0.5 μm or less, problems such as the transistor not being turned off or the variation in the threshold value Vt increasing. For this reason, this technology cannot be practically applied to devices. This phenomenon is generally called an inverse narrow channel effect, and is a major obstacle in applying trench isolation to devices.
【0004】この現象の原因は、トレンチ分離上端部の
形状にあることが分かっている。以下、図4の模試図を
使ってこの内容を説明する。図4(a)は、ゲートポリ
サイド電極形成後のトレンチ分離の断面図であり、図中
点線部を拡大したものが図4(b)である。Si基板2
1上に形成された溝は、その側面および底面に形成され
た熱酸化膜27とCVD酸化膜31とによって埋設され
ており、その上にゲート酸化膜32、ゲートポリシリコ
ン33、タングステンシリサイド34からなるゲートポ
リサイド電極を有するMOSトランジスタが形成されて
いる。このゲート電極に電圧を印加すると、トレンチ分
離上端部の尖鋭部(図4(b)点線部)に電界が集中
し、実効的にトレンチ端部へ印加されるゲート電圧が見
掛け上高くなり、平坦部よりも早くチャネルが形成され
るようになる。すなわち、平坦部よりもしきい値Vtの
低いトランジスタが、トレンチ端部に形成されているこ
とになる。It is known that this phenomenon is caused by the shape of the upper end of the trench isolation. Hereinafter, this content will be described using the schematic diagram of FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view of the trench isolation after the formation of the gate polycide electrode, and FIG. 4B is an enlarged view of the dotted line in the figure. Si substrate 2
1 is buried by a thermal oxide film 27 and a CVD oxide film 31 formed on the side and bottom surfaces thereof, and a gate oxide film 32, a gate polysilicon 33, and a tungsten silicide 34 are formed thereon. A MOS transistor having a gate polycide electrode is formed. When a voltage is applied to this gate electrode, an electric field concentrates on a sharp portion (dotted line portion in FIG. 4B) at the upper end of the trench isolation, and the gate voltage effectively applied to the trench end becomes apparently higher and becomes flat. The channel is formed earlier than the part. That is, a transistor having a lower threshold value Vt than the flat portion is formed at the trench end.
【0005】このようなトランジスタにおいては、チャ
ネル幅Wが狭くなるにつれ、トレンチ端部のチャネル幅
が全体のチャネル幅に占める割合が大きくなり、最終的
にチャネル幅W<0.5μmではトレンチ端部のトラン
ジスタのみによってしきい値が決まるようになる。従っ
て、図3に示すようなしきい値Vtのチャネル幅Wへの
依存性が生じる。In such a transistor, as the channel width W becomes narrower, the ratio of the channel width at the trench end to the whole channel width increases, and finally, when the channel width W <0.5 μm, The threshold value is determined only by the transistors. Therefore, the dependence of the threshold value Vt on the channel width W occurs as shown in FIG.
【0006】上記課題は、既述のように、トレンチ上端
部の尖鋭部に電界が集中することに起因している。これ
を解決するために、以下の方法が提案されている。特開
昭63−2371号公報では、トレンチ上端部のシリコ
ン基板に曲率を持たせることによってこれを回避してい
る。以下、図5(a)〜(g)の工程断面図を参照し、
その構成と製造方法を説明する。As described above, the above problem is caused by the concentration of the electric field at the sharp portion at the upper end of the trench. To solve this, the following method has been proposed. In JP-A-63-2371, this is avoided by giving a curvature to the silicon substrate at the upper end of the trench. Hereinafter, with reference to the process cross-sectional views of FIGS.
The configuration and manufacturing method will be described.
【0007】まず、Si基板21上にパッド酸化膜22
および窒化膜23を堆積し、フォトリソグラフィ技術、
およびエッチング技術によりこの積層構造をパターニン
グし、図5(a)に示す構造を得る。次に窒化膜23を
マスクにSi基板21をエッチングし、第1の溝24を
形成した後(図5(b))、1000℃ウェット雰囲気
中で熱酸化を施し、第1の溝24の側面および底面に熱
酸化膜30を形成する(図5(c))。この酸化により
トレンチ上端部は酸化され、曲率を持つようになる。次
に、酸化によって埋め切れなかった第1の溝24の一部
をCVD酸化膜31によって完全に埋設し(図5
(d))、アクティブ領域上に堆積された余剰なCVD
酸化膜231を異方性エッチングもしくは化学的機械的
研磨(CMP)によって除去し、図5(e)に示す構造
を得る。First, a pad oxide film 22 is formed on a Si substrate 21.
And a nitride film 23, and a photolithography technique,
Then, this laminated structure is patterned by an etching technique to obtain a structure shown in FIG. Next, the first groove 24 is formed by etching the Si substrate 21 using the nitride film 23 as a mask (FIG. 5B), and then subjected to thermal oxidation in a 1000 ° C. wet atmosphere to form a side surface of the first groove 24. Then, a thermal oxide film 30 is formed on the bottom surface (FIG. 5C). Due to this oxidation, the upper end of the trench is oxidized to have a curvature. Next, a part of the first groove 24 that has not been filled by the oxidation is completely buried with the CVD oxide film 31 (FIG. 5).
(D)) extra CVD deposited on the active area
The oxide film 231 is removed by anisotropic etching or chemical mechanical polishing (CMP) to obtain a structure shown in FIG.
【0008】その後、等方性エッチングによって窒化膜
23、パッド酸化膜22を除去する(図5(f))。最
後にSi基板21を酸化し(図示せず)、トランジスタ
のしきい値を調整するためのイオン注入を行った後、等
方性エッチングによってこれを除去し、ゲート酸化膜3
2、ゲートポリシリコン33、タングステンシリサイド
34を順次形成し、図5(g)に示す構造を得る。この
方法によれば、溝エッチング後の側面を高温で酸化する
ことによりトレンチ上端部の形状に曲率を持たせ、ゲー
ト電圧印加時の電界集中を防止し、ひいてはトランジス
タのしきい値の低下を抑えることができる。Thereafter, the nitride film 23 and the pad oxide film 22 are removed by isotropic etching (FIG. 5F). Finally, the Si substrate 21 is oxidized (not shown), ion-implanted to adjust the threshold value of the transistor, and then removed by isotropic etching to form the gate oxide film 3
2. A gate polysilicon 33 and a tungsten silicide 34 are sequentially formed to obtain a structure shown in FIG. According to this method, the side surface after the trench etching is oxidized at a high temperature so that the shape of the upper end portion of the trench has a curvature, thereby preventing electric field concentration when a gate voltage is applied, and thereby suppressing a decrease in the threshold value of the transistor. be able to.
【0009】また、同提案ではトレンチ上部に曲率を持
たせる方法として以下のような方法も挙げられている。
以下、図6(a)〜(h)の断面工程図を参照に係る方
法を説明する。In the same proposal, the following method is also given as a method of giving a curvature to the upper portion of the trench.
Hereinafter, a method according to the cross-sectional process diagrams of FIGS. 6A to 6H will be described.
【0010】図6(a)は、Si基板21上にパッド酸
化膜22、窒化膜23を堆積し、フォトリソグラフィお
よびエッチング技術を用いて、この積層構造をパターニ
ングした後の状態を示す。次に、ウェットエッチング、
例えば混合比が、フッ酸:硝酸:氷酢酸=10:1:3
00の溶液を用いて、パッド酸化膜22およびSi基板
21をエッチングし、第1の溝24を形成する(図6
(b))。このエッチングにより、パッド酸化膜22が
後退すると共にSi基板21がなだらかにエッチングさ
れ、Si基板21の端部が曲率を持つようになる。その
後、窒化膜23をマスクに異方性エッチングによって第
2の溝29を形成し(図6(c))、熱酸化することに
より溝9の側面および底面に熱酸化膜27を形成し、図
6(d)に示す構造を得る。次いで、CVD酸化膜31
によって溝29を完全に埋設し(図6(e))、窒化膜
23上に堆積された余剰の熱酸化膜27を異方性エッチ
ングもしくはCMPによって除去し(図6(f))、さ
らに、窒化膜23およびパッド酸化膜22を等方性エッ
チングによって除去する(図6(g))。FIG. 6A shows a state after a pad oxide film 22 and a nitride film 23 are deposited on a Si substrate 21 and this laminated structure is patterned using photolithography and etching techniques. Next, wet etching,
For example, if the mixing ratio is hydrofluoric acid: nitric acid: glacial acetic acid = 10: 1: 3
The first groove 24 is formed by etching the pad oxide film 22 and the Si substrate 21 using the solution No. 00 (FIG. 6).
(B)). By this etching, the pad oxide film 22 recedes and the Si substrate 21 is gently etched, so that the edge of the Si substrate 21 has a curvature. Thereafter, a second groove 29 is formed by anisotropic etching using the nitride film 23 as a mask (FIG. 6C), and a thermal oxide film 27 is formed on the side and bottom surfaces of the groove 9 by thermal oxidation. 6 (d) is obtained. Next, the CVD oxide film 31
The trench 29 is completely buried (FIG. 6E), and the excessive thermal oxide film 27 deposited on the nitride film 23 is removed by anisotropic etching or CMP (FIG. 6F). The nitride film 23 and the pad oxide film 22 are removed by isotropic etching (FIG. 6G).
【0011】最後に、熱酸化、しきい値調整イオン注
入、酸化膜ウェットエッチングを行い、ゲート電極を形
成することにより、図6(h)に示す構造を得る。この
方法によれば、ウェットエッチングと異方性エッチング
とを併用し、溝29に2段階の傾斜角(テーパ角)を設
けることにより、トレンチ上端部に曲率を持たせること
ができる。このため、チャネル幅の減少に伴うMOSト
ランジスタのしきい値の低下を抑制することができる。Finally, thermal oxidation, threshold adjustment ion implantation, and wet etching of an oxide film are performed to form a gate electrode, thereby obtaining the structure shown in FIG. 6 (h). According to this method, by using both wet etching and anisotropic etching and providing the groove 29 with a two-step inclination angle (taper angle), the upper end of the trench can have a curvature. Therefore, a decrease in the threshold value of the MOS transistor due to a decrease in the channel width can be suppressed.
【0012】また、2段階のテーパ角を有するトレンチ
分離の製造方法は、特開昭58−131747号公報の
「半導体装置の製造方法」により提案されている。以
下、図7(a)〜(i)を参照に、係る製造方法を説明
する。A method of manufacturing a trench isolation having a two-step taper angle has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-131747, entitled "Method of Manufacturing Semiconductor Device". Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIGS.
【0013】まず、Si基板21上にパッド酸化膜22
および窒化膜23を堆積し、フォトリソグラフィ技術、
およびエッチング技術によりこの積層構造をパターニン
グし、図7(a)に示す構造を得る。次に窒化膜23を
マスクに露出したSi基板21をエッチングし、側面が
テーパを有する第1の溝24を形成する(図7
(b))。次に、CVD法によりウェハ全面に酸化膜を
堆積した後(図示せず)、窒化膜23が露出するまで異
方性エッチングする。このことによって、酸化膜サイド
ウォール35を、窒化膜23、パッド酸化膜22および
第1の溝24の側面に形成する(図7(c))。次い
で、窒化膜23および酸化膜サイドウォール35をマス
クに、異方性エッチングによって垂直な第2の溝29を
形成し(図7(d))、さらに等方性酸化膜エッチング
を行うことにより、酸化膜サイドウォール35を除去し
て、図7(e)に示す構造を得る。その後に、CVD法
により形成したCDV酸化膜31によってこの第2の溝
29を完全に埋設し(図7(f))、異方性エッチバッ
クもしくはCMPによる平坦化(図7(g))、等方性
エッチングによる窒化膜23、パッド酸化膜22の除去
(図7(h))、熱酸化、しきい値調整イオン注入、酸
化膜ウェットエッチング、ゲート電極の形成を経て、図
7(i)に示す構造を得る。First, a pad oxide film 22 is formed on a Si substrate 21.
And a nitride film 23, and a photolithography technique,
Then, this laminated structure is patterned by an etching technique to obtain a structure shown in FIG. Next, the exposed Si substrate 21 is etched using the nitride film 23 as a mask to form a first groove 24 having a tapered side surface (FIG. 7).
(B)). Next, after an oxide film is deposited on the entire surface of the wafer by a CVD method (not shown), anisotropic etching is performed until the nitride film 23 is exposed. As a result, oxide film sidewalls 35 are formed on the side surfaces of the nitride film 23, the pad oxide film 22, and the first groove 24 (FIG. 7C). Next, using the nitride film 23 and the oxide film sidewall 35 as a mask, a vertical second groove 29 is formed by anisotropic etching (FIG. 7D), and isotropic oxide film etching is further performed. The oxide film sidewall 35 is removed to obtain the structure shown in FIG. Thereafter, the second groove 29 is completely buried with the CDV oxide film 31 formed by the CVD method (FIG. 7F), and is planarized by anisotropic etchback or CMP (FIG. 7G). After removing the nitride film 23 and the pad oxide film 22 by isotropic etching (FIG. 7 (h)), thermal oxidation, ion implantation for adjusting the threshold value, wet etching of the oxide film, and formation of the gate electrode, FIG. The structure shown in FIG.
【0014】この方法によれば、テーパを有する第1の
溝24を形成した後、酸化膜サイドウォール35をエッ
チングマスクとして利用することにより、垂直な第2の
溝29を形成することが可能となり、これにより2段階
のテーパ角を有するトレンチ分離が実現できる。According to this method, after forming the first groove 24 having a taper, the vertical second groove 29 can be formed by using the oxide film sidewall 35 as an etching mask. Thus, a trench isolation having a two-stage taper angle can be realized.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法により形成したトレンチ分離であっても、トレンチ上
端部における電界集中を十分に緩和できないという問題
点がある。すなわち、上記方法によりトレンチ上端部の
基板形状に曲率を持たせても、図8のトレンチ分離断面
図に示すように、窒化膜23除去後に入るパッド酸化膜
エッチ等の酸化膜ウェットエッチングによって、トレン
チ上端部にディボットと呼ばれる埋設酸化膜の“えぐ
れ”が生じてしまう。ここにゲートポリシリコン33
が、トレンチ上端部を包み込むように堆積される。この
ため、集中電界、つまり電荷の集中が生じるという問題
点を回避できない。これは、溝を完全に埋設するときに
用いるCVD酸化膜のウェットエッチングレートが熱酸
化膜のそれよりも速いため、トレンチ上端部の酸化膜が
なくなりやすく、従ってトレンチ上端部が露出しやすい
ことに起因している。However, even with the trench isolation formed by the above method, there is a problem that the electric field concentration at the upper end of the trench cannot be sufficiently reduced. That is, even when the substrate shape at the upper end portion of the trench is given a curvature by the above method, as shown in the trench isolation sectional view of FIG. A buried oxide film called “divot” is formed at the upper end. Here is the gate polysilicon 33
Is deposited so as to surround the upper end of the trench. For this reason, it is not possible to avoid a problem that a concentrated electric field, that is, a concentration of electric charges occurs. This is because the wet etching rate of the CVD oxide film used to completely bury the trench is higher than that of the thermal oxide film, so that the oxide film at the upper end of the trench is easily lost, and therefore the upper end of the trench is easily exposed. Is due.
【0016】また、溝を埋設するためのCVD酸化膜3
1として、スパッタエッチングと堆積を同時に行うよう
なバイアスECRCVDを用いた場合には、従来法によ
るトレンチ分離形成法だとトレンチ上端部に形成されて
いる酸化膜が薄いため、Si基板にダメージが入り易
く、接合リーク特性が悪化し易いという問題も抱えてい
る。Further, a CVD oxide film 3 for burying the trench is provided.
1, when using bias ECRCVD in which sputter etching and deposition are performed simultaneously, according to the conventional trench isolation formation method, the oxide film formed on the upper end of the trench is thin, and the Si substrate is damaged. Also, there is a problem that the junction leakage characteristics are easily deteriorated.
【0017】さらに、トレンチ上端部に曲率を持たせる
ために、トレンチ側面を1000℃以上の高温で酸化し
た場合には、ウェハの反りやスリップ転位が発生し、微
細パターンのリソグラフィや接合リーク特性に悪影響を
及ぼすことが指摘されている。Further, when the trench side surface is oxidized at a high temperature of 1000 ° C. or more to give a curvature to the upper end portion of the trench, a wafer warp or a slip dislocation occurs, and lithography of a fine pattern and a junction leak characteristic are deteriorated. It has been pointed out that it has an adverse effect.
【0018】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたものであり、微細パターン化を可能とする半導
体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目
的とする。An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device which enable fine patterning.
【0019】より詳細には、本発明は、トレンチ分離上
端部の埋設酸化膜のエッチングレートを低下させ、基板
角部が露出するのを防いだ上、トレンチのテーパ角を2
段にすることにより、逆狭チャネル効果のない半導体装
置および半導体装置の製造方法を提供することを目的と
する。More specifically, the present invention reduces the etching rate of the buried oxide film at the upper end of the trench isolation, prevents the substrate corner from being exposed, and reduces the taper angle of the trench by two.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device having no inverse narrow channel effect and a method for manufacturing the semiconductor device by forming a step.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項1記載の発明の半導体装置は、半導体基板上
に形成された2段階のテーパ角を有する溝と、この溝の
側面および底面に形成された熱酸化膜と、溝を埋設した
熱酸化膜サイドウォールおよびCVD酸化膜と、ゲート
酸化膜と、このゲート酸化膜と熱酸化膜サイドウォール
およびCVD酸化膜の上をさらに覆ったゲートポリシリ
コンとを有し、トレンチ上端部が熱酸化膜サイドウォー
ルによってゲートポリシリコンから保護された構成とさ
れたことを特徴としている。In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the first aspect of the present invention comprises a groove formed on a semiconductor substrate and having a two-stage taper angle, and side and bottom surfaces of the groove. Thermal oxide film formed on the substrate, a thermal oxide film sidewall and a CVD oxide film buried in the trench, a gate oxide film, and a gate further covering the gate oxide film, the thermal oxide film sidewall and the CVD oxide film Polysilicon and the upper end of the trench is protected from the gate polysilicon by the sidewall of the thermal oxide film.
【0021】また、上記の2段階のテーパ角を溝に形成
することにより溝の角部への電荷の集中を回避し、半導
体装置は、ゲートポリシリコンをタングステンシリサイ
ドによりさらに覆って構成され、半導体基板はシリコン
基板とするとよい。Further, by forming the above-mentioned two-stage taper angle in the groove, concentration of electric charges on the corner of the groove can be avoided, and the semiconductor device is constituted by further covering the gate polysilicon with tungsten silicide. The substrate may be a silicon substrate.
【0022】請求項5に記載の発明の半導体装置の製造
方法は、半導体基板の表面を酸化することによってパッ
ド酸化膜(2)を形成する工程と、このパッド酸化膜上
に、埋設酸化膜の平坦化時にストッパとして機能する膜
を堆積する工程と、フォトリソグラフィおよびドライエ
ッチングにより加工し開口を設ける工程と、テーパを有
する第1の溝(トレンチ)(4)を形成する工程と、第
1の溝(4)の側面および底面に熱酸化によって熱酸化
膜(5)を形成する工程と、LPCVD法によりウェハ
全面にポリシリコン(6)を堆積させる工程と、このポ
リシリコンを熱酸化することにより熱酸化膜を形成する
工程と、この熱酸化膜(7)を異方性エッチングにより
エッチバックし半導体基板(1)およびストッパ層を露
出させ、熱酸化により形成された熱酸化膜サイドウォー
ル(8)をトレンチ上端部に形成する工程とを有する。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a pad oxide film by oxidizing a surface of a semiconductor substrate; and forming a buried oxide film on the pad oxide film. A step of depositing a film functioning as a stopper at the time of planarization, a step of forming an opening by processing by photolithography and dry etching, a step of forming a first groove (trench) (4) having a taper, and a first step. Forming a thermal oxide film (5) by thermal oxidation on the side and bottom surfaces of the groove (4), depositing polysilicon (6) over the entire surface of the wafer by LPCVD, and thermally oxidizing the polysilicon. A step of forming a thermal oxide film, and etching back the thermal oxide film (7) by anisotropic etching to expose the semiconductor substrate (1) and the stopper layer; Ri formed thermal oxide film sidewall (8) and a step of forming the trench upper end portion.
【0023】さらに、ストッパ層および熱酸化膜サイド
ウォール(8)をマスクに第2の溝(9)を垂直に形成
する工程と、この第2の溝(9)の側面および底面を熱
酸化し熱酸化膜(10)を形成する工程と、第1の溝お
よび第2の溝をCVD酸化膜(11)で埋設する工程
と、ストッパ層が露出するまでストッパ層上に堆積した
CVD酸化膜(11)を除去する工程と、熱酸化膜サイ
ドウォール(8)もわずかにエッチングされるウェット
エッチング等の等方性エッチングにより、ストッパ層
(3)およびパッド酸化膜(2)を除去する工程と、熱
酸化により形成した犠牲酸化膜スルーでしきい値調整用
のイオン注入を行う工程とを有する、ことを特徴とす
る。Further, a step of vertically forming a second groove (9) using the stopper layer and the side wall of the thermal oxide film (8) as a mask, and thermally oxidizing the side and bottom surfaces of the second groove (9). A step of forming a thermal oxide film (10), a step of embedding the first groove and the second groove with a CVD oxide film (11), and a step of depositing a CVD oxide film on the stopper layer until the stopper layer is exposed ( 11) removing the stopper layer (3) and the pad oxide film (2) by isotropic etching such as wet etching in which the thermal oxide film sidewall (8) is also slightly etched; Performing a threshold adjustment ion implantation with a sacrificial oxide film through formed by thermal oxidation.
【0024】さらに、上記の半導体装置の製造方法は、
イオン注入後にゲート酸化膜(12)、ゲートポリシリ
コン(13)、タングステンシリサイド(14)を順次
堆積させる工程を有し、埋設酸化膜の平坦化時にストッ
パとして機能する膜を窒化膜(23)とし、CVD酸化
膜(11)の除去はCMPもしくはドライエッチングに
よるとよい。Further, the above-described method for manufacturing a semiconductor device comprises:
A step of sequentially depositing a gate oxide film (12), a gate polysilicon (13), and a tungsten silicide (14) after the ion implantation, and a film functioning as a stopper when the buried oxide film is planarized is a nitride film (23). The removal of the CVD oxide film (11) may be performed by CMP or dry etching.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる半導体装置および半導体装置の製造方法の実施の形
態を詳細に説明する。図1および図2を参照すると本発
明の半導体装置および半導体装置の製造方法の実施形態
が示されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show an embodiment of a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【0026】以下、本発明に係るトレンチ分離形成方法
の実施形態を図1(a)〜(k)の工程断面図に基づい
て説明する。Hereinafter, an embodiment of the trench isolation forming method according to the present invention will be described with reference to the process sectional views of FIGS. 1 (a) to 1 (k).
【0027】本実施形態では、半導体基板1としてシリ
コン基板1を用い、これに溝を形成し、CVD酸化膜に
より、これを埋設する構成とした。なお、本発明は、素
子間分離にトレンチ分離を用いる半導体装置ならば、い
かなる半導体装置であっても適用することができる。In the present embodiment, a silicon substrate 1 is used as the semiconductor substrate 1, a groove is formed in the silicon substrate 1, and the groove is formed and buried with a CVD oxide film. Note that the present invention can be applied to any semiconductor device that uses trench isolation for element isolation.
【0028】まず、Si基板1上に第1の絶縁物層、好
ましくはパッド酸化膜2を形成する。パッド酸化膜2
は、この後の処理工程で生ずる応力の緩和を目的として
おり、5〜20nmの膜厚を有する。引き続いて、パッ
ド酸化膜2上に、第2の絶縁物層、好ましくは窒化膜3
を形成する。この窒化膜3は、埋設酸化膜平坦化時のス
トッパ層として機能し、膜厚はCMP等による平坦化の
際に、研磨あるいはエッチングが基板に到達しない範囲
で、できるだけ薄い方が良く、好ましくは100〜30
0nmの膜厚を有する。ここで、この窒化膜3上に、例
えば厚さ1μmのフォトレジストを塗布し(図示せ
ず)、フォトリソグラフィ技術によって素子分離パター
ンを形成し、これをマスクに、例えばCF4 ガスを用い
た異方性の反応性イオンエッチングによって窒化膜3、
パッド酸化膜2を順次エッチングして、シリコン基板1
を露出させる。これにより、種々の素子分離幅、アクテ
ィブ領域幅を有する所望の素子間分離パターンが形成さ
れる。素子分離幅、アクティブ領域幅は、素子の集積度
によって異なるが、0.1〜100μm程度である。次
に、このフォトレジストを剥離し、図1(a)に示す構
造を得る。First, a first insulator layer, preferably a pad oxide film 2, is formed on a Si substrate 1. Pad oxide film 2
Has a thickness of 5 to 20 nm for the purpose of alleviating the stress generated in the subsequent processing steps. Subsequently, a second insulator layer, preferably a nitride film 3 is formed on the pad oxide film 2.
To form The nitride film 3 functions as a stopper layer at the time of planarizing the buried oxide film, and the film thickness is preferably as thin as possible within a range where polishing or etching does not reach the substrate during planarization by CMP or the like. 100-30
It has a thickness of 0 nm. Here, on the nitride film 3, for example, a photoresist having a thickness of 1μm was applied (not shown), forming an isolation pattern by photolithography, which the mask, different using, for example, CF 4 gas Nitride film 3 by anisotropic reactive ion etching,
The pad oxide film 2 is sequentially etched to form the silicon substrate 1
To expose. As a result, desired element isolation patterns having various element isolation widths and active area widths are formed. The element isolation width and the active area width vary depending on the degree of integration of the element, but are about 0.1 to 100 μm. Next, the photoresist is removed to obtain a structure shown in FIG.
【0029】次に、窒化膜3をマスクに、例えばHBr
とO2 の混合ガスを用いてシリコン基板1を異方性エッ
チングし、テーパ角を有する第1の溝4を、例えば10
0nm形成する。さらに、この窒化膜3を耐酸化マスク
にシリコン基板1を、例えば900℃のドライ雰囲気中
で熱酸化し、この第1の溝4の側壁および底面に第3の
絶縁膜、好ましくは熱酸化膜5を形成する。この熱酸化
膜5は、この第1の溝4をエッチングした時のダメージ
を除去する層として機能し、この熱酸化膜5の膜厚は、
10〜50nmが適当である。なお、本実施形態では、
窒化膜3をマスクに第1の溝4のエッチングを行った
が、フォトレジストを剥離する前に溝4のエッチングを
行っても同様の効果が得られる(図1(b))。Next, the nitride film 3 as a mask, for example, HB r
The silicon substrate 1 is anisotropically etched using a mixed gas of O 2 and O 2 to form a first groove 4 having a taper angle of, for example, 10
0 nm is formed. Further, the silicon substrate 1 is thermally oxidized in a dry atmosphere at, for example, 900 ° C. using the nitride film 3 as an oxidation-resistant mask, and a third insulating film, preferably a thermal oxide film, is formed on the side walls and the bottom surface of the first groove 4. 5 is formed. The thermal oxide film 5 functions as a layer for removing damage when the first groove 4 is etched.
10 to 50 nm is appropriate. In the present embodiment,
Although the first groove 4 is etched using the nitride film 3 as a mask, the same effect can be obtained by etching the groove 4 before removing the photoresist (FIG. 1B).
【0030】次に、LPCVD法によりポリシリコン6
をウェハ全面に堆積させる。この時のポリシリコンの膜
厚は、デバイスにおける最小分離幅の1/4以下にする
ことが肝要であり、例えば10〜50nmが適当である
(図1(c))。Next, the polysilicon 6 is formed by the LPCVD method.
Is deposited on the entire surface of the wafer. At this time, it is important that the thickness of the polysilicon is not more than 1/4 of the minimum separation width in the device, and for example, 10 to 50 nm is appropriate (FIG. 1C).
【0031】次に、熱酸化を施し、前工程において堆積
したポリシリコンを完全に酸化し、熱酸化膜7とする。
この際、ポリシリコンは酸素と反応することにより、2
倍の堆積に膨張するので、最小分離幅を有する溝がこの
熱酸化によって完全に埋設されてしまわないように、ポ
リシリコンの膜厚を選択する必要がある。従って、堆積
させるポリシリコンの膜厚は、前述したように最小分離
幅の1/4以下にしなければならない(図1(d))。Next, thermal oxidation is performed to completely oxidize the polysilicon deposited in the previous step to form a thermal oxide film 7.
At this time, the polysilicon reacts with oxygen to form 2.
The polysilicon thickness needs to be selected so that the trench with the minimum separation width is not completely buried by this thermal oxidation, since it expands to twice the deposition. Therefore, the thickness of the polysilicon to be deposited must be equal to or less than 1/4 of the minimum separation width as described above (FIG. 1D).
【0032】続いて、この熱酸化膜7を異方性エッチン
グによって、窒化膜3およびSi基板1が露出するまで
エッチングする。エッチングガスには、例えばCF4 と
O2の混合ガスを用いる。これにより、窒化膜3、パッ
ド酸化膜2および第1の溝4の側面に、熱酸化膜により
構成された熱酸化膜サイドウォール8が形成される。こ
の熱酸化膜サイドウォール8を除去することなく、素子
分離形成終了まで残置せしめることが、本実施形態の特
徴であり、これによりトレンチ上端部の酸化膜の“えぐ
れ”すなわちディボットの生成を防止する。従って、ト
レンチ上端部の電界集中を防止し、逆狭チャネル効果を
抑制することが可能となる。この時、この熱酸化膜サイ
ドウォール8の開口径は、窒化膜3の開口径よりも0.
02〜0.1μm程度縮小された大きさになる(図1
(e))。Subsequently, the thermal oxide film 7 is etched by anisotropic etching until the nitride film 3 and the Si substrate 1 are exposed. As an etching gas, for example, a mixed gas of CF 4 and O 2 is used. Thus, a thermal oxide film sidewall 8 composed of a thermal oxide film is formed on the side surfaces of the nitride film 3, the pad oxide film 2, and the first groove 4. The feature of this embodiment is that the thermal oxide film sidewall 8 is left without being removed until the element isolation formation is completed, thereby preventing the oxide film on the upper end portion of the trench, ie, generation of a divot. . Therefore, it is possible to prevent the electric field concentration at the upper end portion of the trench and suppress the reverse narrow channel effect. At this time, the opening diameter of the thermal oxide film sidewall 8 is 0.1 mm larger than the opening diameter of the nitride film 3.
The size is reduced by about 02 to 0.1 μm (FIG. 1
(E)).
【0033】次に、窒化膜3および熱酸化膜サイドウォ
ール8をマスクに、深さ、例えば200nmの第2の溝
9をエッチングする。この際、エッチングガスとしてH
Brのみを用い、垂直な溝を形成しても、あるいはHB
r とO2 の混合ガスを用いて第2のテーパ角を有する溝
を形成しても良い(図1(f))。Next, using the nitride film 3 and the thermal oxide film sidewall 8 as a mask, the second groove 9 having a depth of, for example, 200 nm is etched. At this time, H is used as an etching gas.
Using only the B r, it is formed vertical grooves, or HB
A groove having a second taper angle may be formed by using a mixed gas of r and O 2 (FIG. 1F).
【0034】次いで、900℃、ドライ雰囲気中で熱酸
化を施し、第2の溝の底面および側面に熱酸化膜10を
形成する。この熱酸化膜10は、第2の溝9をエッチン
グした際の、エッチングダメージを除去する層として機
能する。また、熱酸化膜10は、溝9がこの酸化によっ
て完全に埋設されたりしない、あるいは、絶縁物をこの
溝9に埋設する際に穴(ボイド)が生じない程度の厚さ
にするのが好ましく、5〜50nmが適当である(図1
(g))。Next, thermal oxidation is performed in a dry atmosphere at 900 ° C. to form a thermal oxide film 10 on the bottom and side surfaces of the second groove. This thermal oxide film 10 functions as a layer for removing etching damage when the second groove 9 is etched. It is preferable that the thermal oxide film 10 has such a thickness that the groove 9 is not completely buried by the oxidation, or a hole (void) does not occur when the insulator is buried in the groove 9. , 5 to 50 nm (FIG. 1)
(G)).
【0035】次に、素子間分離絶縁膜としてCVD酸化
膜11を、例えば600nmウェハ全面に堆積して第1
の溝4および第2の溝9を過不足なく埋設する。ここで
用いるCVD酸化膜は、例えばLPCVD法、SACV
D、あるいはAPCVD法によって形成したNSG、B
PSG、BSG、PSGであっても良いし、バイアスE
CRCVD法等によって形成されたプラズマ酸化膜でも
同様の効果が得られる(図1(h))。Next, a CVD oxide film 11 as an element isolation insulating film is deposited on the entire surface of, for example, a 600 nm wafer to form a first
Groove 4 and second groove 9 are buried without excess or deficiency. The CVD oxide film used here is, for example, LPCVD, SACV
D, or NSG, B formed by APCVD
It may be PSG, BSG, PSG, or bias E
The same effect can be obtained with a plasma oxide film formed by a CRCVD method or the like (FIG. 1H).
【0036】その後、窒化膜3の上面が露出するまで酸
化膜のCMP、もしくはCF4 をエッチングガスとした
異方性エッチングによるエッチバックを行い、埋設酸化
膜の平坦化を行う(図1(i))。Thereafter, until the upper surface of the nitride film 3 is exposed, CMP of the oxide film or etch back by anisotropic etching using CF 4 as an etching gas is performed to planarize the buried oxide film (FIG. 1 (i) )).
【0037】次に、等方性エッチングを用い、窒化膜3
およびパッド酸化膜2を完全に除去し、図1(j)に示
す構造を得る。等方性エッチングには、例えばウェット
エッチングを用い、窒化膜の除去にはホットリン酸を、
パッド酸化膜の除去にはバッファードフッ酸を用いる。
この時点で、トレンチ上端部に図1(e)において形成
した熱酸化膜サイドウォール8が残っている。このた
め、パッド酸化膜ウェットエッチングにおいて、トレン
チ上端部の酸化膜があまり後退しない(図1(j))。Next, the nitride film 3 is formed using isotropic etching.
Then, the pad oxide film 2 is completely removed to obtain the structure shown in FIG. For example, wet etching is used for the isotropic etching, hot phosphoric acid is used for removing the nitride film,
Buffered hydrofluoric acid is used to remove the pad oxide film.
At this point, the thermal oxide film sidewall 8 formed in FIG. 1E remains at the upper end of the trench. Therefore, in the pad oxide film wet etching, the oxide film at the upper end of the trench does not retreat much (FIG. 1 (j)).
【0038】その後、Si基板を熱酸化することにより
犠牲酸化膜を形成し(図示せず)、MOSトランジスタ
のしきい値調整のための各種イオン注入を行った後、等
方性エッチング、例えばバッファードフッ酸を用いてこ
の熱酸化膜を除去し、トレンチ分離の形成を終える。こ
こでも、トレンチ上端部に熱酸化膜サイドウォール8が
残置しているため、ウェットエッチングによって酸化膜
が大きく後退せず、トレンチ上端部のSi基板が表面に
露出しない。続いて、850℃、ドライ雰囲気中でゲー
ト酸化を行い、ゲート酸化膜12を形成した後、LPC
VD法によりゲートポリシリコン13を、スパッタ法に
よりタングステンシリサイド14を順次堆積させ、図1
(k)に示した構造を得る。After that, a sacrificial oxide film is formed by thermally oxidizing the Si substrate (not shown), and various ions are implanted for adjusting the threshold value of the MOS transistor. The thermal oxide film is removed by using hydrofluoric acid to complete the formation of the trench isolation. Also in this case, since the thermal oxide film sidewall 8 is left at the upper end of the trench, the oxide film does not largely recede by wet etching, and the Si substrate at the upper end of the trench is not exposed to the surface. Subsequently, gate oxidation is performed in a dry atmosphere at 850 ° C. to form a gate oxide film 12, and then LPC is performed.
A gate polysilicon 13 is sequentially deposited by a VD method, and a tungsten silicide 14 is sequentially deposited by a sputtering method.
The structure shown in (k) is obtained.
【0039】図2に図1(k)の点線部を拡大したトレ
ンチ分離上端部断面図を示す。この方法によれば、熱酸
化膜サイドウォール8がトレンチ分離の形成が終了する
までトレンチ分離上端部に残置する結果、窒化膜3除去
後に入る酸化膜ウェットエッチングを経てもその後退量
が最小限に抑えられ、トレンチ上端部が露出することを
防止できる。このため、ゲート電極に電圧を印加した時
の電界集中を抑制することが可能となり、ひいてはMO
Sトランジスタの逆狭チャネル効果の抑制が実現でき
る。FIG. 2 is an enlarged sectional view of the upper portion of the trench isolation, in which the dotted line portion in FIG. 1 (k) is enlarged. According to this method, the thermal oxide film sidewall 8 is left at the upper end portion of the trench isolation until the formation of the trench isolation is completed, so that the amount of retreat is minimized even after the oxide film wet etching that enters after the nitride film 3 is removed. Thus, the upper end of the trench can be prevented from being exposed. For this reason, it becomes possible to suppress the electric field concentration when a voltage is applied to the gate electrode.
Suppression of the inverse narrow channel effect of the S transistor can be realized.
【0040】また、この方法では、熱酸化膜サイドウォ
ール8を利用して溝のエッチングを2段階に行ってい
る。このため、トレンチ上端部にテーパ角をつけてトレ
ンチ上端部の形状に曲率を持たせることが可能となり、
さらなる電界集中の緩和を図ることができる。また、本
発明によれば、溝をCVD酸化膜11で完全に埋設する
際に、Si基板1が厚い熱酸化膜サイドウォール8によ
って保護されている。このため、埋設材にECRCVD
酸化膜を用いた場合に基板にダメージが入り難く、従っ
て、接合リークの劣化が防止できる。さらに、本実施形
態ではトレンチ上端部が熱酸化膜によって保護されてい
る上に、トレンチにテーパがついているため、高温酸化
を用いたトレンチ上端部の丸め処理が不要になる。従っ
て、ウェハの反りに起因したリソグラフィにおけるデフ
ォーカスや、目合わせ精度の劣化、スリップ転位の発生
に起因した接合リーク特性の劣化が防止できる。In this method, the trench is etched in two stages using the thermal oxide film side wall 8. For this reason, it becomes possible to give a curvature to the shape of the upper end of the trench by giving a taper angle to the upper end of the trench,
The electric field concentration can be further alleviated. Further, according to the present invention, when the trench is completely buried with the CVD oxide film 11, the Si substrate 1 is protected by the thick thermal oxide film sidewall 8. For this reason, the ECRCVD
When the oxide film is used, the substrate is hardly damaged, and therefore, the deterioration of the junction leak can be prevented. Further, in this embodiment, since the trench upper end is protected by the thermal oxide film and the trench is tapered, it is not necessary to round the trench upper end using high-temperature oxidation. Accordingly, it is possible to prevent defocusing in lithography due to the warpage of the wafer, deterioration in alignment accuracy, and deterioration in junction leak characteristics due to occurrence of slip dislocation.
【0041】上記の実施形態は、素子分離にトレンチ分
離を用いたトランジスタにおける逆狭チャネル効果を抑
制すべくなされたものである。この目的において、トレ
ンチ上端部の形状を改善するため、ポリシリコンの熱酸
化を利用して形成した熱酸化膜からなるサイドウォール
をトレンチ上端部に形成し、この熱酸化膜サイドウォー
ルを除去することなく、トレンチ分離形成終了まで残置
している。つまり、2段階のテーパ角を有するトレンチ
の上端部に、熱酸化によって形成した熱酸化膜をトレン
チ分離形成終了まで残置させている。The above embodiment has been made to suppress the inverse narrow channel effect in a transistor using trench isolation for element isolation. For this purpose, in order to improve the shape of the trench upper end, a sidewall made of a thermal oxide film formed by utilizing thermal oxidation of polysilicon is formed at the trench upper end, and the thermal oxide film sidewall is removed. And remain until the trench isolation formation is completed. That is, a thermal oxide film formed by thermal oxidation is left at the upper end of the trench having the two-stage taper angle until the trench isolation formation is completed.
【0042】また、このトレンチ上端部の熱酸化膜を、
ポリシリコンサイドウォールの熱酸化によって形成して
いる。つまり、半導体基板上に2段階のテーパ角を有す
る溝が形成されており、その側面および底面には熱酸化
膜10が形成されている。溝は熱酸化膜サイドウォール
8およびCVD酸化膜11によって完全に埋設されてお
り、その上をゲート酸化膜12、ゲートポリシリコンが
覆っている構成となっている。ここで、トレンチ上端部
(図2の図中点線部)は熱酸化膜サイドウォール8によ
ってゲートポリシリコン13から保護されており、ゲー
ト電極からの電界が集中しないようにしている。The thermal oxide film at the upper end of the trench is
It is formed by thermal oxidation of the polysilicon sidewall. That is, a groove having a two-stage taper angle is formed on the semiconductor substrate, and the thermal oxide film 10 is formed on the side and bottom surfaces thereof. The groove is completely buried by the thermal oxide film side wall 8 and the CVD oxide film 11, and the gate oxide film 12 and the gate polysilicon cover the groove. Here, the upper end of the trench (the dotted line in FIG. 2) is protected from the gate polysilicon 13 by the thermal oxide film sidewall 8 so that the electric field from the gate electrode is not concentrated.
【0043】尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施
の一例である。但し、これに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施
が可能である。The above embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention. However, it is not limited to this.
Various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
【0044】[0044]
【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
半導体装置および半導体装置の製造方法によれば、熱酸
化によって形成した熱酸化膜をトレンチ分離形成終了ま
で残置させる。故に、酸化膜ウェットエッチングによる
トレンチ上端部の酸化膜の後退量を最小限に抑えること
ができる。さらに、トレンチのテーパ角を2段階に設け
ることが可能になる。このため、トレンチ上端部に曲率
を持たせることができる。この結果、曲率を持ったトレ
ンチ上端部が露出することがない。従って、ゲート電極
に電圧を印加した時の電界集中を抑制することができ、
ひいてはMOSトランジスタの逆狭チャネル効果を抑制
することが可能となる。As apparent from the above description, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the semiconductor device of the present invention, the thermal oxide film formed by thermal oxidation is left until the trench isolation formation is completed. Therefore, the amount of recession of the oxide film at the upper end of the trench due to wet etching of the oxide film can be minimized. Further, the taper angle of the trench can be provided in two stages. For this reason, the upper end of the trench can have a curvature. As a result, the upper end of the trench having the curvature is not exposed. Therefore, it is possible to suppress electric field concentration when a voltage is applied to the gate electrode,
As a result, the inverse narrow channel effect of the MOS transistor can be suppressed.
【0045】また、本発明によれば、溝をCVD酸化膜
で完全に埋設する際に、Si基板が厚い熱酸化膜サイド
ウォールによって保護されている。このため、埋設材に
ECRCVD酸化膜を用いた場合に基板にダメージが入
り難く、従って、接合リークの劣化が防止できる。ま
た、本実施形態では、トレンチ上端部が熱酸化膜によっ
て保護されている上に、トレンチにテーパがついてい
る。このため、高温酸化を用いたトレンチ上端部の丸め
処理が不要になる。従って、ウェハの反りに起因したリ
ソグラフィにおけるデフォーカスや目合わせ精度の劣
化、スリップ転位の発生に起因した接合リーク特性の劣
化が防止できる。According to the present invention, when the trench is completely buried with the CVD oxide film, the Si substrate is protected by the thick thermal oxide film sidewall. For this reason, when the ECRCVD oxide film is used as the burying material, the substrate is hardly damaged, and therefore, the deterioration of the junction leak can be prevented. In the present embodiment, the upper end of the trench is protected by the thermal oxide film, and the trench is tapered. This eliminates the need for rounding the upper end of the trench using high-temperature oxidation. Therefore, it is possible to prevent the defocus and alignment accuracy in lithography from deteriorating due to the warpage of the wafer and the junction leak characteristic from deteriorating due to the occurrence of slip dislocation.
【図1】本発明の半導体装置の製造方法の実施形態を示
す工程図である。FIG. 1 is a process chart showing an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図2】本発明の半導体装置の実施形態を示す断面構成
図である。FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the semiconductor device of the present invention.
【図3】従来の、素子分離にトレンチ分離を用いたNM
OSトランジスタのしきい値Vtとチャネル幅Wの関係
を示した特性図である。FIG. 3 shows a conventional NM using trench isolation for element isolation.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a threshold value Vt of an OS transistor and a channel width W.
【図4】従来の半導体装置を説明するための図であり、
(a)はゲートポリサイド電極形成後のトレンチ分離の
断面図であり、図中の点線部を拡大したものが(b)で
ある。FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional semiconductor device;
(A) is a cross-sectional view of the trench isolation after the formation of the gate polycide electrode, and (b) is an enlarged view of a dotted line part in the figure.
【図5】従来の半導体装置の製造方法1を示す工程図で
ある。FIG. 5 is a process chart showing a conventional semiconductor device manufacturing method 1;
【図6】従来の半導体装置の製造方法2を示す工程図で
ある。FIG. 6 is a process chart showing a conventional method 2 of manufacturing a semiconductor device.
【図7】従来の半導体装置の製造方法3を示す工程図で
ある。FIG. 7 is a process chart showing a conventional semiconductor device manufacturing method 3;
【図8】従来の半導体装置を示す断面構成図である。FIG. 8 is a cross-sectional configuration diagram showing a conventional semiconductor device.
1 半導体基板(シリコン基板) 2 第1の絶縁物層(パッド酸化膜) 3 第2の絶縁物層(窒化膜) 4 第1の溝 5 第3の絶縁膜(熱酸化膜) 6 ポリシリコン 7 熱酸化膜 8 熱酸化膜サイドウォール 9 第2の溝 10 熱酸化膜 11 CVD酸化膜 12 ゲート酸化膜 13 ゲートポリシリコン 14 タングステンシリサイド Reference Signs List 1 semiconductor substrate (silicon substrate) 2 first insulating layer (pad oxide film) 3 second insulating layer (nitride film) 4 first groove 5 third insulating film (thermal oxide film) 6 polysilicon 7 Thermal oxide film 8 Thermal oxide film sidewall 9 Second groove 10 Thermal oxide film 11 CVD oxide film 12 Gate oxide film 13 Gate polysilicon 14 Tungsten silicide
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/76 H01L 21/76 L 21/3205 21/88 B Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 CC05 DD37 DD43 FF14 GG09 HH18 5F032 AA16 AA36 AA44 AA49 AA67 AA70 AA77 CA17 DA02 DA03 DA25 DA28 DA30 DA33 DA53 5F033 AA02 AA04 AA17 AA54 AA63 AA65 AA66 AA75 BA02 BA15 BA33 BA37 CA04 5F040 DA00 DC01 EC01 EC04 EC07 EC13 EK05 FC00 FC10 FC28 5F058 BA02 BD01 BD04 BD07 BF02 BF03 BF04 BF09 BF62 BH20 BJ06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/76 H01L 21/76 L 21/3205 21/88 B F-term (Reference) 4M104 AA01 BB01 CC05 DD37 DD43 FF14 GG09 HH18 5F032 AA16 AA36 AA44 AA49 AA67 AA70 AA77 CA17 DA02 DA03 DA25 DA28 DA30 DA33 DA53 5F033 AA02 AA04 AA17 AA54 AA63 AA65 AA66 AA75 BA02 BA15 BA33 BA37 CA04 5F040 DA00 DC01 EC01 EC01 EC01 EC01 EC01 EC01 EC01 EC01 EC01 EC01 BF03 BF04 BF09 BF62 BH20 BJ06
Claims (8)
パ角を有する溝(トレンチ)と、 該溝の側面および底面に形成された熱酸化膜と、 前記溝を埋設した熱酸化膜サイドウォールおよびCVD
酸化膜と、 ゲート酸化膜と、該ゲート酸化膜と前記熱酸化膜サイド
ウォールおよびCVD酸化膜の上を覆ったゲートポリシ
リコンとを有し、 前記トレンチの上端部が前記熱酸化膜サイドウォールに
よって前記ゲートポリシリコンから保護された構成とさ
れたことを特徴とする半導体装置。1. A groove (trench) having a two-stage taper angle formed on a semiconductor substrate, a thermal oxide film formed on side and bottom surfaces of the groove, and a thermal oxide film sidewall burying the groove. And CVD
An oxide film, a gate oxide film, a gate oxide film, a gate polysilicon film covering the thermal oxide film sidewall and a CVD oxide film, and an upper end of the trench is formed by the thermal oxide film sidewall. A semiconductor device protected from the gate polysilicon.
ることにより、前記溝の角部への電荷の集中を回避した
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said two-stage taper angle is formed in said groove to avoid concentration of electric charges on a corner of said groove.
コンをシリサイドまたは金属により、さらに覆って構成
されたことを特徴とする請求項1または2に記載の半導
体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is configured by further covering the gate polysilicon with silicide or metal.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載
の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor substrate is a silicon substrate.
てパッド酸化膜を形成する工程と、 該パッド酸化膜上に、埋設酸化膜の平坦化時にストッパ
として機能する膜を堆積する工程と、 フォトリソグラフィおよびドライエッチングにより加工
し開口を設ける工程と、 テーパを有する第1の溝(トレンチ)を形成する工程
と、 前記第1の溝の側面および底面に熱酸化によって熱酸化
膜を形成する工程と、 LPCVD法によりウェハ全面にポリシリコンを堆積さ
せる工程と、 該ポリシリコンを熱酸化することにより熱酸化膜を形成
する工程と、 該熱酸化膜を異方性エッチングによりエッチバックし前
記半導体基板および前記ストッパ層を露出させ、前記熱
酸化により形成された酸化膜サイドウォールを前記トレ
ンチ上端部に形成する工程と、 前記ストッパ層および熱酸化膜サイドウォールをマスク
に第2の溝を垂直に形成する工程と、 該第2の溝の側面および底面を熱酸化し熱酸化膜を形成
する工程と、 前記第1の溝および第2の溝をCVD酸化膜で埋設する
工程と、 前記ストッパ層が露出するまで前記ストッパ層上に堆積
したCVD酸化膜を除去する工程と、 熱酸化膜サイドウォールもわずかにエッチングされるウ
ェットエッチング等の等方性エッチングにより、前記ス
トッパ層およびパッド酸化膜を除去する工程と、 前記熱酸化により形成した犠牲酸化膜スルーでしきい値
調整用のイオン注入を行う工程とを有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。5. A step of forming a pad oxide film by oxidizing a surface of a semiconductor substrate; a step of depositing a film functioning as a stopper when the buried oxide film is planarized on the pad oxide film; Providing an opening by processing by dry etching; forming a first groove (trench) having a taper; forming a thermal oxide film by thermal oxidation on side and bottom surfaces of the first groove; Depositing polysilicon over the entire surface of the wafer by an LPCVD method, forming a thermal oxide film by thermally oxidizing the polysilicon, etching back the thermal oxide film by anisotropic etching to form the semiconductor substrate and Exposing a stopper layer and forming an oxide film sidewall formed by the thermal oxidation at an upper end of the trench; Vertically forming a second groove using the stopper layer and the thermal oxide film sidewall as a mask; thermally oxidizing side and bottom surfaces of the second groove to form a thermal oxide film; Embedding the groove and the second groove with a CVD oxide film, removing the CVD oxide film deposited on the stopper layer until the stopper layer is exposed, and slightly etching the thermal oxide film sidewalls A step of removing the stopper layer and the pad oxide film by isotropic etching such as wet etching, and a step of performing ion implantation for threshold value adjustment through a sacrificial oxide film formed by the thermal oxidation. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記イオン注入後にゲート酸化膜、ゲートポリシリコ
ン、シリサイドまたは金属を順次堆積させる工程を有す
ることを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方
法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising:
6. The method according to claim 5, further comprising a step of sequentially depositing a gate oxide film, a gate polysilicon, a silicide, or a metal after the ion implantation.
して機能する膜は、窒化膜であることを特徴とする請求
項5または6に記載の半導体装置の製造方法。7. The method according to claim 5, wherein the film functioning as a stopper when the buried oxide film is planarized is a nitride film.
くはドライエッチングによることを特徴とする請求項5
から7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。8. The method according to claim 5, wherein the removal of the CVD oxide film is performed by CMP or dry etching.
8. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 1 to 7.
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