JP2000150631A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JP2000150631A
JP2000150631A JP10323389A JP32338998A JP2000150631A JP 2000150631 A JP2000150631 A JP 2000150631A JP 10323389 A JP10323389 A JP 10323389A JP 32338998 A JP32338998 A JP 32338998A JP 2000150631 A JP2000150631 A JP 2000150631A
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JP
Japan
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oxide film
forming
silicon substrate
substrate
film
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JP10323389A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuyoshi Itou
康悦 伊藤
Hirokazu Sayama
弘和 佐山
Maiko Sakai
舞子 酒井
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To uniform the thickness of a gate oxide film and to increase reliability of the gate oxide film by forming side walls on side walls of a first insulating film, forming a concave part in a separation area between devices on a substrate and filling the inside of the concave part with a second insulating film. SOLUTION: Photoresist having open patterns above a separation area between devices on a silicon substrate is formed on an oxide film 2 and a polysilicon film is formed on the whole surface. The polysilicon film is etched in the depthwise direction of the silicon substrate 1 and side walls 4 are formed on side walls of the oxide film 2. Then a trench 5 is formed in the silicon substrate 1 in the separation area between devices. The shape of the top of the side walls 6 of the silicon substrate 1 near the boundary between the silicon substrate 1 and the trench 5 is made round. Then an oxide film 7 filling the concave part is formed on the whole surface. After that, the oxide film 7 and the oxide film 2 are removed by polishing until the silicon substrate 1 under the oxide film 2 is exposed. In this way, a separation oxide film 8 whose surface is flattened and which fills the trench 5 is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法、特に、トレンチ分離技術を用いた素子間分離絶
縁膜の形成方法に関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of forming an element isolation insulating film using a trench isolation technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】図34〜41は、トレンチ分離技術を用
いた素子間分離絶縁膜の従来の形成方法を工程順に示す
断面図である。まず、シリコン基板101上に、50〜
500オングストローム程度の膜厚を有する下地酸化膜
102を、熱酸化法あるいはCVD法によって形成す
る。その後、下地酸化膜102上に、500〜2000
オングストローム程度の膜厚を有する窒化膜103を、
CVD法等によって形成する(図34)。
2. Description of the Related Art FIGS. 34 to 41 are sectional views showing a conventional method of forming an isolation insulating film using a trench isolation technique in the order of steps. First, on the silicon substrate 101, 50 to
A base oxide film 102 having a thickness of about 500 angstroms is formed by a thermal oxidation method or a CVD method. Thereafter, 500 to 2000
A nitride film 103 having a thickness of about angstrom;
It is formed by a CVD method or the like (FIG. 34).

【0003】次に、窒化膜103上に、シリコン基板1
01の素子間分離領域の上方に開口パターンを有するホ
トレジスト(図示しない)を、写真製版技術によって形
成する。その後、このホトレジストをマスクとして、シ
リコン基板101の深さ方向にエッチングレートの高い
異方性ドライエッチング法によって、窒化膜103及び
下地酸化膜102をこの順にエッチングする。これによ
り、素子間分離領域のシリコン基板101が露呈する。
その後、ホトレジストを除去する(図35)。
Next, a silicon substrate 1 is formed on the nitride film 103.
A photoresist (not shown) having an opening pattern is formed above the element isolation region 01 by photolithography. Thereafter, using the photoresist as a mask, the nitride film 103 and the underlying oxide film 102 are etched in this order by an anisotropic dry etching method having a high etching rate in the depth direction of the silicon substrate 101. Thus, the silicon substrate 101 in the element isolation region is exposed.
Thereafter, the photoresist is removed (FIG. 35).

【0004】次に、窒化膜103をマスクとして、シリ
コン基板101の深さ方向にエッチングレートの高い異
方性ドライエッチング法によって、シリコン基板101
を2000〜4000オングストローム程度の深さだけ
エッチングする。これにより、素子間分離領域のシリコ
ン基板101内部にトレンチ104が形成される(図3
6)。なお、この工程は、窒化膜103及び下地酸化膜
102をエッチングする工程と同一のプロセスステップ
によって実行してもよい。
Next, using the nitride film 103 as a mask, the silicon substrate 101 is anisotropically dry-etched at a high etching rate in the depth direction of the silicon substrate 101.
Is etched to a depth of about 2000 to 4000 angstroms. As a result, a trench 104 is formed inside the silicon substrate 101 in the element isolation region.
6). This step may be performed by the same process steps as those for etching the nitride film 103 and the underlying oxide film 102.

【0005】次に、以上の工程によって得られる構造の
全面に、埋め込み酸化膜105を、CVD法(例えば高
密度プラズマCVD法)によって形成する(図37)。
Next, a buried oxide film 105 is formed on the entire surface of the structure obtained by the above steps by a CVD method (for example, a high-density plasma CVD method) (FIG. 37).

【0006】次に、化学的機械的研磨(Chemical Mecha
nical Polishing:CMP)法によって、窒化膜103
が露呈するまで埋め込み酸化膜105を研磨除去する。
これにより表面が平坦化され、窒化膜103の上面と埋
め込み酸化膜105の上面とが一致する(図38)。
Next, chemical mechanical polishing (Chemical Mecha)
nical polishing (CMP) method.
The buried oxide film 105 is polished and removed until is exposed.
As a result, the surface is flattened, and the upper surface of the nitride film 103 and the upper surface of the buried oxide film 105 match (FIG. 38).

【0007】次に、シリコン基板101の深さ方向にエ
ッチングレートの高い異方性ドライエッチング法によっ
て、埋め込み酸化膜105を所定の膜厚だけエッチング
することにより、トレンチ104の内部に分離酸化膜1
06を形成する。また、窒化膜103を熱リン酸等によ
って除去する(図39)。
Next, the buried oxide film 105 is etched to a predetermined thickness in the depth direction of the silicon substrate 101 by an anisotropic dry etching method having a high etching rate, so that the isolation oxide film 1 is formed inside the trench 104.
06 is formed. Further, the nitride film 103 is removed by hot phosphoric acid or the like (FIG. 39).

【0008】次に、下地酸化膜102をフッ酸等によっ
て除去した後、熱酸化法によって、イオン注入等による
ダメージからシリコン基板101の表面を保護するため
の犠牲酸化膜107を全面に形成する(図40)。その
後、犠牲酸化膜107を通してシリコン基板101内に
イオンを注入し、ウェルやチャネル(図示しない)を形
成する。
Next, after the underlying oxide film 102 is removed with hydrofluoric acid or the like, a sacrificial oxide film 107 for protecting the surface of the silicon substrate 101 from damage due to ion implantation or the like is formed on the entire surface by a thermal oxidation method ( (FIG. 40). Thereafter, ions are implanted into the silicon substrate 101 through the sacrificial oxide film 107 to form wells and channels (not shown).

【0009】次に、犠牲酸化膜107をフッ酸等によっ
て除去した後、熱酸化法によってシリコン基板101上
にゲート酸化膜108を形成し、ゲート酸化膜108上
にゲート電極109を形成する(図41)。
Next, after removing the sacrificial oxide film 107 with hydrofluoric acid or the like, a gate oxide film 108 is formed on the silicon substrate 101 by a thermal oxidation method, and a gate electrode 109 is formed on the gate oxide film 108 (FIG. 41).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし、下地酸化膜1
02や犠牲酸化膜107をフッ酸等によって除去する際
に、分離酸化膜106も除去されるため、分離酸化膜1
06の上面がシリコン基板101の上面よりも落ち込ん
で段差が生じるという状況が起こり得る。図42は、か
かる状況を示す断面図である。上面に段差が生じた結
果、シリコン基板101と分離酸化膜106との境界付
近のシリコン基板101の側壁上部に、角部110が生
じている。
However, the underlying oxide film 1
02 and the sacrificial oxide film 107 are removed by hydrofluoric acid or the like, the isolation oxide film 106 is also removed.
A situation may occur in which the upper surface of the semiconductor substrate 06 falls below the upper surface of the silicon substrate 101 to generate a step. FIG. 42 is a sectional view showing such a situation. As a result of the step on the upper surface, a corner 110 is formed on the upper side wall of the silicon substrate 101 near the boundary between the silicon substrate 101 and the isolation oxide film 106.

【0011】図43は、上記上面の段差が生じた状況に
おいて、シリコン基板101上にゲート酸化膜108及
びゲート電極109を形成した状態を示す断面図であ
る。角部110においては熱酸化反応が進行しにくいた
め、図43に示すように、角部110付近に形成される
ゲート酸化膜108の膜厚は、他の部分の膜厚よりも薄
くなる。
FIG. 43 is a cross-sectional view showing a state in which a gate oxide film 108 and a gate electrode 109 are formed on a silicon substrate 101 in a situation where a step on the upper surface occurs. Since the thermal oxidation reaction hardly proceeds at the corner 110, the thickness of the gate oxide film 108 formed near the corner 110 is smaller than the thickness of the other parts as shown in FIG.

【0012】このように、素子間分離絶縁膜の従来の形
成方法によると、素子間分離絶縁膜の上面と基板の上面
との間に段差が生じた場合、基板と素子間分離絶縁膜と
の境界付近の基板の側壁上部に角部が生じる。そして、
熱酸化によって形成されるゲート酸化膜は角部付近で薄
くなり、この部分において絶縁破壊を生じ易いため、ゲ
ート酸化膜の信頼性が低いという問題があった。
As described above, according to the conventional method of forming the inter-element isolation insulating film, when a step is formed between the upper surface of the inter-element isolation insulating film and the upper surface of the substrate, the substrate and the inter-element isolation insulating film are not separated. A corner is formed at the upper part of the side wall of the substrate near the boundary. And
The gate oxide film formed by thermal oxidation becomes thin near the corners, and dielectric breakdown easily occurs in this portion, so that there is a problem that the reliability of the gate oxide film is low.

【0013】本発明はかかる問題を解決するために成さ
れたものであり、素子間分離絶縁膜の上面と基板の上面
との間に段差が生じた場合であっても、基板と素子間分
離絶縁膜との境界付近の基板の側壁上部に角部が生じる
ことを回避することにより、ゲート酸化膜の膜厚を均一
にしてゲート酸化膜の信頼性を高め得る半導体装置の製
造方法を得ることを目的とするものである。
The present invention has been made in order to solve such a problem. Even when a step is formed between the upper surface of the inter-element isolation insulating film and the upper surface of the substrate, the inter-element separation between the substrate and the element is prevented. A method of manufacturing a semiconductor device capable of increasing the reliability of a gate oxide film by making the thickness of the gate oxide film uniform by avoiding the occurrence of a corner on the upper portion of the side wall of the substrate near the boundary with the insulating film. It is intended for.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この発明のうち請求項1
に記載の半導体装置の製造方法は、(a)基板上に、該
基板の素子間分離領域の上方に開口を有する第1の絶縁
膜を形成する工程と、(b)非晶質性の膜を全面に形成
する工程と、(c)膜を基板の深さ方向にエッチングす
ることにより、第1の絶縁膜の側壁部にサイドウォール
を形成する工程と、(d)サイドウォール及び基板を基
板の深さ方向にエッチングすることにより、基板の素子
間分離領域に凹部を形成する工程と、(e)凹部の内部
を第2の絶縁膜によって充填する工程とを備えるもので
ある。
Means for Solving the Problems Claim 1 of the present invention
(A) forming a first insulating film having an opening above an element isolation region of the substrate on the substrate; and (b) forming an amorphous film on the substrate. (C) etching the film in the depth direction of the substrate to form a sidewall on the side wall of the first insulating film; and (d) forming the sidewall and the substrate on the substrate. Forming a recess in the inter-element isolation region of the substrate by etching in the depth direction of the substrate, and (e) filling the inside of the recess with a second insulating film.

【0015】また、この発明のうち請求項2に記載の半
導体装置の製造方法は、請求項1に記載の半導体装置の
製造方法であって、(f)工程(d)よりも前に実行さ
れ、工程(d)においてサイドウォールがエッチングさ
れる際のエッチングストッパとして機能する第3の絶縁
膜を、サイドウォールの下地として基板上に形成する工
程と、(g)工程(d)と工程(e)との間に実行さ
れ、凹部の形成により露呈された基板の表面に熱酸化膜
を形成する工程とをさらに備えることを特徴とするもの
である。
According to a second aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect is the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, wherein the method is performed before (f) step (d). Forming a third insulating film, which functions as an etching stopper when the side wall is etched in the step (d), on the substrate as a base of the side wall; (g) steps (d) and (e). ) And forming a thermal oxide film on the surface of the substrate exposed by the formation of the recess.

【0016】また、この発明のうち請求項3に記載の半
導体装置の製造方法は、(a)基板上に、該基板の素子
間分離領域の上方に開口を有する第1の絶縁膜を形成す
る工程と、(b)基板のエッチングレートと略等しいエ
ッチングレートを有する膜を全面に形成する工程と、
(c)膜を基板の深さ方向にエッチングすることによ
り、第1の絶縁膜の側壁部にサイドウォールを形成する
工程と、(d)サイドウォール及び基板を基板の深さ方
向にエッチングすることにより、基板の素子間分離領域
に凹部を形成する工程と、(e)工程(d)よりも前に
実行され、工程(d)においてサイドウォールがエッチ
ングされる際のエッチングストッパとして機能する第2
の絶縁膜を、サイドウォールの下地として基板上に形成
する工程と、(f)工程(d)に続いて実行され、凹部
の形成により露呈された基板の表面に熱酸化膜を形成す
る工程と、(g)熱酸化膜が形成された凹部の内部を第
3の絶縁膜によって充填する工程とを備えるものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, (a) a first insulating film having an opening above an element isolation region of the substrate is formed on the substrate. And (b) forming a film having an etching rate substantially equal to the etching rate of the substrate over the entire surface;
(C) forming a sidewall on the side wall of the first insulating film by etching the film in the depth direction of the substrate; and (d) etching the sidewall and the substrate in the depth direction of the substrate. Forming a recess in the element isolation region of the substrate, and (e) a second step which is performed prior to the step (d) and functions as an etching stopper when the sidewall is etched in the step (d).
(F) forming the insulating film on the substrate as a base of the sidewall, and (f) forming a thermal oxide film on the surface of the substrate exposed by forming the concave portion, which is performed subsequent to the step (d). (G) filling the inside of the concave portion in which the thermal oxide film is formed with a third insulating film.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1〜9は、本発
明の実施の形態1に係る素子間分離絶縁膜の形成方法を
工程順に示す断面図である。まず、熱酸化法あるいはC
VD法によって、数百〜数千オングストローム程度の膜
厚を有する酸化膜2をシリコン基板1の上面上に形成す
る(図1)。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 1 to 9 are sectional views showing a method for forming an element isolation insulating film according to the first embodiment of the present invention in the order of steps. First, the thermal oxidation method or C
An oxide film 2 having a thickness of about several hundreds to several thousand angstroms is formed on the upper surface of the silicon substrate 1 by the VD method (FIG. 1).

【0018】次に、写真製版技術によって、シリコン基
板1の素子間分離領域の上方に開口パターンを有するホ
トレジスト(図示しない)を酸化膜2上に形成する。そ
の後、このホトレジストをマスクとして、シリコン基板
1の深さ方向にエッチングレートの高い異方性ドライエ
ッチング法によって、酸化膜2をエッチングする。これ
により、素子間分離領域のシリコン基板1が露呈する。
その後、ホトレジストを除去する(図2)。
Next, a photoresist (not shown) having an opening pattern is formed on the oxide film 2 above the element isolation region of the silicon substrate 1 by photolithography. Thereafter, using the photoresist as a mask, the oxide film 2 is etched in the depth direction of the silicon substrate 1 by an anisotropic dry etching method having a high etching rate. Thereby, the silicon substrate 1 in the element isolation region is exposed.
Thereafter, the photoresist is removed (FIG. 2).

【0019】次に、CVD法等によって、数百〜千数百
オングストローム程度の膜厚を有するポリシリコン膜3
を全面に形成する(図3)。ここで、ポリシリコン膜3
のエッチングレートは、シリコン基板1のエッチングレ
ートとほぼ等しい。
Next, a polysilicon film 3 having a thickness of about several hundreds to several hundreds of angstroms is formed by a CVD method or the like.
Is formed on the entire surface (FIG. 3). Here, the polysilicon film 3
Is substantially equal to the etching rate of the silicon substrate 1.

【0020】次に、シリコン基板1の深さ方向にエッチ
ングレートの高い異方性ドライエッチング法によってポ
リシリコン膜3をエッチングすることにより、酸化膜2
の側壁部にサイドウォール4を形成する(図4)。図4
に示すように、サイドウォール4の上部は、丸みを帯び
た形状となっている。
Next, the polysilicon film 3 is etched in the depth direction of the silicon substrate 1 by an anisotropic dry etching method having a high etching rate, so that the oxide film 2 is etched.
(FIG. 4). FIG.
As shown in FIG. 5, the upper part of the sidewall 4 has a rounded shape.

【0021】次に、酸化膜2をマスクとして、シリコン
基板1の深さ方向にエッチングレートの高い異方性ドラ
イエッチング法によって、酸化膜2の膜厚に等しい深さ
だけシリコン基板1をエッチングする。但し、この工程
はポリシリコン膜3をエッチングする工程と同一のプロ
セスステップによって実行してもよい。これにより、素
子間分離領域のシリコン基板1内部にトレンチ5が形成
される。このとき、サイドウォール4及びサイドウォー
ル4の下方に位置するシリコン基板1もエッチングされ
るが、サイドウォール4のエッチングレートとシリコン
基板1のエッチングレートとはほぼ等しいため、シリコ
ン基板1とトレンチ5との境界付近のシリコン基板1の
側壁部6の上部の形状は、サイドウォール4の形状を反
映して丸みを帯びた形状となる(図5)。
Next, using the oxide film 2 as a mask, the silicon substrate 1 is etched to a depth equal to the thickness of the oxide film 2 by an anisotropic dry etching method having a high etching rate in the depth direction of the silicon substrate 1. . However, this step may be performed by the same process step as the step of etching the polysilicon film 3. Thus, a trench 5 is formed inside the silicon substrate 1 in the element isolation region. At this time, the sidewall 4 and the silicon substrate 1 located below the sidewall 4 are also etched. However, since the etching rate of the sidewall 4 and the etching rate of the silicon substrate 1 are substantially equal, the silicon substrate 1 and the trench 5 are not etched. The shape of the upper part of the side wall portion 6 of the silicon substrate 1 near the boundary of (1) is rounded reflecting the shape of the sidewall 4 (FIG. 5).

【0022】次に、CVD法(例えば高密度プラズマC
VD法)によって、埋め込み酸化膜7を全面に形成する
(図6)。
Next, a CVD method (for example, high density plasma C
A buried oxide film 7 is formed on the entire surface by the VD method (FIG. 6).

【0023】次に、CMP法によって、酸化膜2の下部
に位置するシリコン基板1が露呈するまで、埋め込み酸
化膜7及び酸化膜2を研磨除去する。これにより表面が
平坦化され、トレンチ5の内部を充填する埋め込み酸化
膜7として、分離酸化膜8が得られる(図7)。その
後、熱酸化法によって、イオン注入等によるダメージか
らシリコン基板1の表面を保護するための犠牲酸化膜9
を全面に形成する(図8)。その後、犠牲酸化膜9を通
してシリコン基板1内にイオンを注入し、ウェルやチャ
ネル(図示しない)を形成する。
Next, the buried oxide film 7 and the oxide film 2 are polished and removed by the CMP method until the silicon substrate 1 located under the oxide film 2 is exposed. Thereby, the surface is flattened, and an isolation oxide film 8 is obtained as a buried oxide film 7 filling the inside of the trench 5 (FIG. 7). Thereafter, a sacrificial oxide film 9 for protecting the surface of the silicon substrate 1 from damage due to ion implantation or the like is formed by a thermal oxidation method.
Is formed on the entire surface (FIG. 8). Thereafter, ions are implanted into the silicon substrate 1 through the sacrificial oxide film 9 to form wells and channels (not shown).

【0024】次に、犠牲酸化膜9をフッ酸等によって除
去した後、熱酸化法によってシリコン基板1上にゲート
酸化膜10を形成し、さらに、ゲート酸化膜10上にゲ
ート電極11を形成する(図9)。
Next, after removing the sacrificial oxide film 9 with hydrofluoric acid or the like, a gate oxide film 10 is formed on the silicon substrate 1 by a thermal oxidation method, and a gate electrode 11 is formed on the gate oxide film 10. (FIG. 9).

【0025】このように本実施の形態1に係る素子間分
離絶縁膜の形成方法によると、酸化膜2の側壁部にサイ
ドウォール4を形成した後、サイドウォール4及びシリ
コン基板1をエッチングすることによりトレンチ5を形
成する。その結果、シリコン基板1の側壁部6の上部の
形状は、サイドウォール4の形状を反映して、丸みを帯
びた形状となる。
As described above, according to the method for forming the element isolation insulating film according to the first embodiment, after the sidewall 4 is formed on the side wall of the oxide film 2, the sidewall 4 and the silicon substrate 1 are etched. Thereby, a trench 5 is formed. As a result, the shape of the upper part of the side wall part 6 of the silicon substrate 1 is rounded, reflecting the shape of the side wall 4.

【0026】ところで、犠牲酸化膜9をフッ酸等によっ
て除去する際に、分離酸化膜8も除去されるため、シリ
コン基板1の上面と分離酸化膜8の上面との間に段差が
生じるという状況が起こり得る。図10は、かかる状況
を示す断面図である。しかし、本実施の形態1に係る素
子間分離絶縁膜の形成方法によると、シリコン基板1の
側壁部6の上部は丸みを帯びた形状となっている。従っ
て、このような状況にあっても、シリコン基板1上にゲ
ート酸化膜10を形成する際に、側壁部6の上部の熱酸
化反応が他の部分よりも進行しにくいということはな
く、その結果、ゲート酸化膜10の膜厚は均一となる。
換言すると、側壁部6上のゲート酸化膜10が薄くなっ
て絶縁破壊が起こり易くなるという問題を回避すること
ができ、ゲート酸化膜10の信頼性を高めることができ
る。
When the sacrificial oxide film 9 is removed with hydrofluoric acid or the like, the isolation oxide film 8 is also removed, so that a step is formed between the upper surface of the silicon substrate 1 and the upper surface of the isolation oxide film 8. Can occur. FIG. 10 is a sectional view showing such a situation. However, according to the method for forming the element isolation insulating film according to the first embodiment, the upper portion of the side wall 6 of the silicon substrate 1 has a rounded shape. Therefore, even in such a situation, when the gate oxide film 10 is formed on the silicon substrate 1, the thermal oxidation reaction on the upper portion of the side wall 6 does not progress more easily than other portions. As a result, the thickness of the gate oxide film 10 becomes uniform.
In other words, it is possible to avoid the problem that the gate oxide film 10 on the side wall portion 6 becomes thin and dielectric breakdown easily occurs, and the reliability of the gate oxide film 10 can be improved.

【0027】実施の形態2.上記実施の形態1に係る素
子間分離絶縁膜の形成方法においては、ポリシリコン膜
3をエッチングすることによりサイドウォール4を形成
した後(図4)、サイドウォール4及びシリコン基板1
をエッチングすることによりトレンチ5を形成した(図
5)。しかし、ポリシリコンにはグレインが存在するた
め、トレンチ5を形成するためのエッチングにより、シ
リコン基板1の側壁部6の上面にグレインに沿った微少
な凹凸が生じるという状況が起こる。図11は、かかる
状況を示す断面図である。その結果、ゲート酸化膜10
の膜厚が不均一になるという弊害や、その後のイオン注
入工程における注入深さにバラツキが生じて、シリコン
基板1の内部に形成されるPN接合の接合特性に悪影響
を及ぼすという弊害が懸念される。本実施の形態2で
は、かかる弊害を回避し得る素子間分離絶縁膜の形成方
法を提案する。
Embodiment 2 FIG. In the method for forming the element isolation insulating film according to the first embodiment, after the sidewall 4 is formed by etching the polysilicon film 3 (FIG. 4), the sidewall 4 and the silicon substrate 1 are formed.
Was etched to form a trench 5 (FIG. 5). However, since there is a grain in the polysilicon, a situation arises in which etching for forming the trench 5 causes minute irregularities along the grain on the upper surface of the side wall 6 of the silicon substrate 1. FIG. 11 is a cross-sectional view showing such a situation. As a result, the gate oxide film 10
There is a concern that the film thickness becomes nonuniform, and that the implantation depth in the subsequent ion implantation process varies, which adversely affects the junction characteristics of the PN junction formed inside the silicon substrate 1. You. In the second embodiment, a method for forming an element isolation insulating film that can avoid such a problem is proposed.

【0028】図12〜15は、本発明の実施の形態2に
係る素子間分離絶縁膜の形成方法を工程順に示す断面図
である。まず、上記実施の形態1と同様の工程を経て、
図2に示した構造と同様の構造を得る。次に、CVD法
等によって、数百〜千数百オングストローム程度の膜厚
を有するアモルファスシリコン膜12を全面に形成する
(図12)。
12 to 15 are sectional views showing a method of forming an element isolation insulating film according to the second embodiment of the present invention in the order of steps. First, through the same steps as in the first embodiment,
A structure similar to the structure shown in FIG. 2 is obtained. Next, an amorphous silicon film 12 having a thickness of about several hundreds to several hundreds of angstroms is formed on the entire surface by a CVD method or the like (FIG. 12).

【0029】次に、シリコン基板1の深さ方向にエッチ
ングレートの高い異方性ドライエッチング法によってア
モルファスシリコン膜12をエッチングすることによ
り、酸化膜2の側壁部にサイドウォール13を形成する
(図13)。図13に示すように、サイドウォール13
の上部は、丸みを帯びた形状となっている。
Next, by etching the amorphous silicon film 12 in the depth direction of the silicon substrate 1 by an anisotropic dry etching method having a high etching rate, a sidewall 13 is formed on the side wall of the oxide film 2 (FIG. 13). As shown in FIG.
The upper part has a rounded shape.

【0030】次に、酸化膜2をマスクとして、シリコン
基板1の深さ方向にエッチングレートの高い異方性ドラ
イエッチング法によって、酸化膜2の膜厚に等しい深さ
だけシリコン基板1をエッチングする。但し、この工程
はアモルファスシリコン膜12をエッチングする工程と
同一のプロセスステップによって実行してもよい。これ
により、素子間分離領域のシリコン基板1内部にトレン
チ5が形成される。このとき、サイドウォール13及び
サイドウォール13の下方に位置するシリコン基板1も
エッチングされるが、サイドウォール13のエッチング
レートとシリコン基板1のエッチングレートとはほぼ等
しいため、シリコン基板1とトレンチ5との境界付近の
シリコン基板1の側壁部14の上部の形状は、サイドウ
ォール13の形状を反映して丸みを帯びた形状となる
(図14)。その後、上記実施の形態1と同様の工程を
経て、図9に示した構造と同様の構造を得る(図1
5)。
Next, using the oxide film 2 as a mask, the silicon substrate 1 is etched to a depth equal to the thickness of the oxide film 2 by an anisotropic dry etching method having a high etching rate in the depth direction of the silicon substrate 1. . However, this step may be performed by the same process step as the step of etching the amorphous silicon film 12. Thus, a trench 5 is formed inside the silicon substrate 1 in the element isolation region. At this time, the side wall 13 and the silicon substrate 1 located below the side wall 13 are also etched. However, since the etching rate of the side wall 13 and the etching rate of the silicon substrate 1 are almost equal, the silicon substrate 1 and the trench 5 are not etched. The shape of the upper part of the side wall portion 14 of the silicon substrate 1 near the boundary of (1) is rounded reflecting the shape of the side wall 13 (FIG. 14). Thereafter, through the same steps as in the first embodiment, a structure similar to the structure shown in FIG. 9 is obtained (FIG. 1).
5).

【0031】このように本実施の形態2に係る素子間分
離絶縁膜の形成方法によると、アモルファスシリコン膜
12をエッチングすることによって酸化膜2の側壁部に
サイドウォール13を形成した後、サイドウォール13
及びシリコン基板1をエッチングすることによってトレ
ンチ5を形成する。ここで、ポリシリコンとは異なりア
モルファスシリコンにはグレインが存在しないため、ト
レンチ5を形成するためのエッチングによっても、シリ
コン基板1の側壁部14の上面にグレインに沿った微少
な凹凸が生じることはなく、側壁部14の上面の丸みを
帯びた部分は滑らかな状態に保たれる。従って、その後
のイオン注入工程における注入深さにバラツキが生じる
ことはなく、シリコン基板1の内部に形成されるPN接
合の接合特性に悪影響を及ぼすという上記弊害を回避す
ることができる。
As described above, according to the method for forming the element isolation insulating film according to the second embodiment, after the amorphous silicon film 12 is etched to form the sidewalls 13 on the side walls of the oxide film 2, the side walls 13 are formed. 13
Then, the trench 5 is formed by etching the silicon substrate 1. Here, unlike polysilicon, there is no grain in amorphous silicon. Therefore, even when etching for forming the trench 5, fine irregularities along the grain may be generated on the upper surface of the side wall portion 14 of the silicon substrate 1. Instead, the rounded portion on the upper surface of the side wall portion 14 is kept in a smooth state. Therefore, there is no variation in the implantation depth in the subsequent ion implantation step, and the above-mentioned adverse effect of adversely affecting the junction characteristics of the PN junction formed inside the silicon substrate 1 can be avoided.

【0032】また、図16は、シリコン基板1の上面と
分離酸化膜8の上面との間に段差が生じた状況を示す断
面図である。このような状況の下では、ゲート酸化膜1
0は側壁部14の上面の丸みを帯びた部分上にも形成さ
れるが、側壁部14の上面の丸みを帯びた部分は滑らか
な状態に保たれるため、図16に示すようにゲート酸化
膜10の膜厚は均一となる。即ち、グレインに起因する
凹凸によりゲート酸化膜10の膜厚が不均一になるとい
う上記弊害を回避することができる。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a state where a step is formed between the upper surface of silicon substrate 1 and the upper surface of isolation oxide film 8. Under such circumstances, the gate oxide film 1
Although 0 is also formed on the rounded portion of the upper surface of the side wall portion 14, since the rounded portion of the upper surface of the side wall portion 14 is kept in a smooth state, as shown in FIG. The thickness of the film 10 becomes uniform. That is, it is possible to avoid the above-described adverse effect that the thickness of the gate oxide film 10 becomes non-uniform due to the irregularities caused by the grains.

【0033】実施の形態3.上記実施の形態1,2に係
る素子間分離絶縁膜の形成方法においては、シリコン基
板1をエッチングすることによりトレンチ5を形成する
が(図5,14)、このとき、シリコン基板1の上面と
側壁部6,14の上面とを一致させるためには、酸化膜
2の膜厚に等しい深さだけシリコン基板1をエッチング
する必要がある。しかし、目的によっては酸化膜2の膜
厚よりも深いトレンチ5を形成したい場合があり、ま
た、エッチング時間にバラツキが生じて、トレンチ5の
深さが酸化膜2の膜厚よりも深くなるという状況も起こ
り得る。図17は、かかる状況を示す断面図である。酸
化膜2の膜厚よりも深いトレンチ5を形成した結果、あ
るいは、エッチング時間のバラツキによりトレンチ5の
深さが酸化膜2の膜厚よりも深くなった結果、側壁部
6,14の上面がシリコン基板1の上面よりも落ち込ん
で、シリコン基板1に角部15が生じている。従って、
このような状態でゲート酸化膜10を形成したのでは
(図9,15)、シリコン基板1の上面と分離酸化膜8
の上面との間に段差が生じた場合に、角部15付近のゲ
ート酸化膜10の膜厚が他の部分の膜厚よりも薄くな
り、上記実施の形態1,2に係る素子間分離絶縁膜の形
成方法が目的とする効果が得られないという弊害が懸念
される。本実施の形態3では、かかる弊害を回避し得る
素子間分離絶縁膜の形成方法を提案する。
Embodiment 3 In the method of forming the element isolation insulating film according to the first and second embodiments, the trench 5 is formed by etching the silicon substrate 1 (FIGS. 5 and 14). In order to make the upper surfaces of the side walls 6 and 14 coincide with each other, it is necessary to etch the silicon substrate 1 to a depth equal to the thickness of the oxide film 2. However, depending on the purpose, there is a case where it is desired to form the trench 5 deeper than the thickness of the oxide film 2, and the etching time varies, so that the depth of the trench 5 becomes deeper than the thickness of the oxide film 2. A situation can happen. FIG. 17 is a sectional view showing such a situation. As a result of forming the trench 5 deeper than the film thickness of the oxide film 2 or the depth of the trench 5 becoming deeper than the film thickness of the oxide film 2 due to variation in etching time, the upper surfaces of the side wall portions 6 and 14 are A corner 15 is formed in the silicon substrate 1 so as to be lower than the upper surface of the silicon substrate 1. Therefore,
When the gate oxide film 10 is formed in such a state (FIGS. 9 and 15), the upper surface of the silicon substrate 1 and the isolation oxide film 8 are formed.
In the case where a step is formed between the gate oxide film 10 and the upper surface of the gate insulating film 10, the thickness of the gate oxide film 10 near the corner 15 becomes smaller than the thickness of the other portions. There is a concern that the method of forming the film cannot achieve the desired effect. In the third embodiment, a method for forming an inter-element isolation insulating film that can avoid such adverse effects is proposed.

【0034】図18〜23は、本発明の実施の形態3に
係る素子間分離絶縁膜の形成方法を工程順に示す断面図
である。まず、上記実施の形態1と同様の工程を経て、
図2に示した構造と同様の構造を得る。次に、CVD法
あるいは熱酸化法によって、50〜100オングストロ
ーム程度の膜厚を有する酸化膜16を全面に形成する。
その後、CVD法等によって、数百〜数千オングストロ
ーム程度の膜厚を有するアモルファスシリコン膜12を
酸化膜16上に形成する(図18)。但し、アモルファ
スシリコン膜12を形成する代わりに、上記実施の形態
1に係る素子間分離絶縁膜の形成方法と同様に、ポリシ
リコン膜3を形成してもよい。
FIGS. 18 to 23 are sectional views showing a method of forming an element isolation insulating film according to the third embodiment of the present invention in the order of steps. First, through the same steps as in the first embodiment,
A structure similar to the structure shown in FIG. 2 is obtained. Next, an oxide film 16 having a thickness of about 50 to 100 Å is formed on the entire surface by a CVD method or a thermal oxidation method.
Thereafter, an amorphous silicon film 12 having a thickness of about several hundreds to several thousand Angstroms is formed on the oxide film 16 by a CVD method or the like (FIG. 18). However, instead of forming the amorphous silicon film 12, the polysilicon film 3 may be formed in the same manner as in the method for forming the element isolation insulating film according to the first embodiment.

【0035】次に、シリコン基板1の深さ方向にエッチ
ングレートの高い異方性ドライエッチング法によってア
モルファスシリコン膜12をエッチングすることによ
り、酸化膜2の側壁部にサイドウォール17を形成する
(図19)。図19に示すように、サイドウォール17
は酸化膜16上に形成されることとなる。
Next, by etching the amorphous silicon film 12 in the depth direction of the silicon substrate 1 by an anisotropic dry etching method having a high etching rate, side walls 17 are formed on the side walls of the oxide film 2. 19). As shown in FIG.
Will be formed on the oxide film 16.

【0036】次に、サイドウォール17の下地となって
いる部分以外の酸化膜16をフッ酸によって除去するこ
とにより、酸化膜16を除去した部分のシリコン基板1
を露呈する(図20)。但し、酸化膜16は、反応性イ
オンエッチング等のドライエッチングによって除去して
もよい。
Next, the oxide film 16 other than the portion underlying the side wall 17 is removed with hydrofluoric acid, so that the portion of the silicon substrate 1 where the oxide film 16 has been removed is removed.
(FIG. 20). However, the oxide film 16 may be removed by dry etching such as reactive ion etching.

【0037】次に、酸化膜2をマスクとして、シリコン
基板1の深さ方向にエッチングレートの高い異方性ドラ
イエッチング法によってシリコン基板1をエッチングす
ることにより、素子間分離領域のシリコン基板1内部に
トレンチ18を形成する(図21)。このとき、サイド
ウォール17もエッチングされるが、その下地となって
いる酸化膜16がエッチングストッパとして機能するの
で、酸化膜16の下方に位置するシリコン基板1がその
ままエッチングされるということはなく、深いトレンチ
18を形成することができる。
Next, using the oxide film 2 as a mask, the silicon substrate 1 is etched in the depth direction of the silicon substrate 1 by an anisotropic dry etching method having a high etching rate, so that the inside of the silicon substrate 1 in the element isolation region is formed. Then, a trench 18 is formed (FIG. 21). At this time, the side wall 17 is also etched, but since the oxide film 16 serving as the base functions as an etching stopper, the silicon substrate 1 located below the oxide film 16 is not etched as it is. A deep trench 18 can be formed.

【0038】次に、トレンチ18の形成により露呈され
たシリコン基板1の表面を熱酸化することにより、トレ
ンチ18の内部に熱酸化膜20を形成する。熱酸化膜2
0は酸化膜16の下方にも形成され、その結果、シリコ
ン基板1の側壁部19の上部は丸みを帯びた形状となる
(図22)。このとき、熱酸化膜20の膜厚は、サイド
ウォール17の幅と同程度、あるいはそれよりも薄い膜
厚とする。但し、熱酸化膜20の膜厚をゲート酸化膜1
0程度に薄くすると、側壁部19の上部が丸みを帯びた
形状となる効果が得られにくい。その後、上記実施の形
態1と同様の工程を経て、図9に示した構造と同様の構
造を得る(図23)。これにより、図23に示すよう
に、トレンチ18の内部を充填する埋め込み酸化膜7と
熱酸化膜20とからなる分離酸化膜8が得られる。
Next, by thermally oxidizing the surface of the silicon substrate 1 exposed by the formation of the trench 18, a thermal oxide film 20 is formed inside the trench 18. Thermal oxide film 2
0 is also formed below the oxide film 16, and as a result, the upper part of the side wall 19 of the silicon substrate 1 has a rounded shape (FIG. 22). At this time, the thickness of the thermal oxide film 20 is set to be equal to or smaller than the width of the sidewall 17. However, the thickness of the thermal oxide film 20 is changed to the gate oxide film 1
When the thickness is reduced to about 0, it is difficult to obtain the effect that the upper portion of the side wall 19 has a rounded shape. Thereafter, through the same steps as in the first embodiment, a structure similar to the structure shown in FIG. 9 is obtained (FIG. 23). Thereby, as shown in FIG. 23, isolation oxide film 8 including buried oxide film 7 and thermal oxide film 20 filling inside trench 18 is obtained.

【0039】このように本実施の形態3に係る素子間分
離絶縁膜の形成方法によると、下地に酸化膜16を有す
るサイドウォール17を酸化膜2の側壁部に形成した
後、トレンチ18を形成するためのエッチングを行う。
このとき、酸化膜16はサイドウォール17がエッチン
グされる際のエッチングストッパとして機能するため、
トレンチ18を酸化膜2の膜厚よりも深く形成した場合
や、エッチング時間にバラツキが生じた場合であって
も、側壁部19の上面は常にシリコン基板1の上面と一
致する。しかも、熱酸化膜20の形成により、側壁部1
9の上部は丸みを帯びた形状となっている。
As described above, according to the method for forming the element isolation insulating film according to the third embodiment, the trench 17 is formed after the sidewall 17 having the oxide film 16 as the base is formed on the side wall of the oxide film 2. To perform etching.
At this time, since the oxide film 16 functions as an etching stopper when the sidewall 17 is etched,
Even when the trench 18 is formed deeper than the oxide film 2 or when the etching time varies, the upper surface of the side wall 19 always coincides with the upper surface of the silicon substrate 1. Moreover, the formation of the thermal oxide film 20 allows the side wall 1
The upper part of 9 has a rounded shape.

【0040】図24は、シリコン基板1の上面と分離酸
化膜8の上面との間に段差が生じた状況を示す断面図で
ある。このような状況にあっても、側壁部19の上面は
シリコン基板1の上面と一致するので、上記実施の形態
1,2に係る素子間分離絶縁膜の形成方法が目的とする
効果を得ることができる。
FIG. 24 is a sectional view showing a state where a step is formed between the upper surface of the silicon substrate 1 and the upper surface of the isolation oxide film 8. Even in such a situation, since the upper surface of the side wall portion 19 coincides with the upper surface of the silicon substrate 1, the desired effects can be obtained by the method of forming the element isolation insulating film according to the first and second embodiments. Can be.

【0041】実施の形態4.図25〜32は、本発明の
実施の形態4に係る素子間分離絶縁膜の形成方法を工程
順に示す断面図である。まず、熱酸化法あるいはCVD
法によって、100〜300オングストローム程度の膜
厚を有する酸化膜21をシリコン基板1の上面上に形成
する。その後、CVD法等によって、500〜2000
オングストローム程度の膜厚を有する窒化膜22を酸化
膜21上に形成する(図25)。
Embodiment 4 FIG. 25 to 32 are sectional views showing a method of forming an element isolation insulating film according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps. First, thermal oxidation or CVD
An oxide film 21 having a thickness of about 100 to 300 Å is formed on the upper surface of the silicon substrate 1 by a method. Thereafter, 500 to 2000 by a CVD method or the like.
A nitride film 22 having a thickness of about Å is formed on oxide film 21 (FIG. 25).

【0042】次に、写真製版技術によって、シリコン基
板1の素子間分離領域の上方に開口パターンを有するホ
トレジスト(図示しない)を窒化膜22上に形成する。
その後、このホトレジストをマスクとして、シリコン基
板1の深さ方向にエッチングレートの高い異方性ドライ
エッチング法によって、窒化膜22をエッチングする。
上述のように、酸化膜21の膜厚は100〜300オン
グストロームであり、ある程度厚い。従って、窒化膜2
2をエッチングする際のオーバーエッチによっても、酸
化膜21が完全にエッチングされてしまうということは
ない。その後、ホトレジストを除去する(図26)。
Next, a photoresist (not shown) having an opening pattern is formed on the nitride film 22 above the element isolation region of the silicon substrate 1 by photolithography.
Thereafter, using the photoresist as a mask, the nitride film 22 is etched in the depth direction of the silicon substrate 1 by an anisotropic dry etching method having a high etching rate.
As described above, the thickness of the oxide film 21 is 100 to 300 angstroms, and is somewhat thick. Therefore, the nitride film 2
Oxide film 21 is not completely etched even by overetching when etching 2. Thereafter, the photoresist is removed (FIG. 26).

【0043】次に、CVD法等によって、数百〜千数百
オングストローム程度の膜厚を有するアモルファスシリ
コン膜膜23を全面に形成する(図27)。アモルファ
スシリコン膜23の膜厚は、目的とする分離幅に応じて
最適な膜厚を選択すればよい。但し、アモルファスシリ
コン膜23の代わりに、上記実施の形態1と同様にポリ
シリコン膜3を形成してもよい。
Next, an amorphous silicon film 23 having a thickness of about several hundreds to several hundreds of angstroms is formed on the entire surface by a CVD method or the like (FIG. 27). The optimum thickness of the amorphous silicon film 23 may be selected according to the intended separation width. However, instead of the amorphous silicon film 23, the polysilicon film 3 may be formed as in the first embodiment.

【0044】次に、シリコン基板1の深さ方向にエッチ
ングレートの高い異方性ドライエッチング法によってア
モルファスシリコン膜23をエッチングすることによ
り、窒化膜22の側壁部にサイドウォール24を形成す
る(図28)。図28に示すように、サイドウォール2
4は酸化膜21上に形成され、その上部は丸みを帯びた
形状となっている。
Next, by etching the amorphous silicon film 23 in the depth direction of the silicon substrate 1 by an anisotropic dry etching method having a high etching rate, a sidewall 24 is formed on the side wall of the nitride film 22. 28). As shown in FIG.
Numeral 4 is formed on the oxide film 21, and the upper portion has a rounded shape.

【0045】次に、サイドウォール24の下地となって
いる部分以外で露出している酸化膜21をフッ酸によっ
て除去することにより、シリコン基板1を露呈する(図
29)。但し、酸化膜21は反応性イオンエッチング等
のドライエッチングによって除去してもよい。
Next, the silicon substrate 1 is exposed by removing the exposed oxide film 21 except for the portion serving as the base of the sidewall 24 with hydrofluoric acid (FIG. 29). However, the oxide film 21 may be removed by dry etching such as reactive ion etching.

【0046】次に、窒化膜22をマスクとして、シリコ
ン基板1の深さ方向にエッチングレートの高い異方性ド
ライエッチング法によってシリコン基板1をエッチング
することにより、素子間分離領域のシリコン基板1の内
部にトレンチ25を形成する(図30)。このとき、サ
イドウォール24もエッチングされるが、サイドウォー
ル24の下地となっている酸化膜21がエッチングスト
ッパとして機能するため、酸化膜21の下方に位置する
シリコン基板1はエッチングされない。
Next, using the nitride film 22 as a mask, the silicon substrate 1 is etched in the depth direction of the silicon substrate 1 by an anisotropic dry etching method having a high etching rate, so that the silicon substrate 1 in the element isolation region is removed. A trench 25 is formed inside (FIG. 30). At this time, although the sidewall 24 is also etched, the silicon substrate 1 located below the oxide film 21 is not etched because the oxide film 21 serving as the base of the sidewall 24 functions as an etching stopper.

【0047】次に、トレンチ25の形成により露呈され
たシリコン基板1の表面を熱酸化することにより、トレ
ンチ25の内部に熱酸化膜26を形成する。熱酸化膜2
6は酸化膜21の下方にも形成され、その結果、シリコ
ン基板1の側壁部27の上部は丸みを帯びた形状となる
(図31)。
Next, by thermally oxidizing the surface of the silicon substrate 1 exposed by forming the trench 25, a thermal oxide film 26 is formed inside the trench 25. Thermal oxide film 2
6 is also formed below the oxide film 21. As a result, the upper part of the side wall 27 of the silicon substrate 1 has a rounded shape (FIG. 31).

【0048】次に、図6に示したように、CVD法によ
って埋め込み酸化膜7を全面に形成した後、CMP法に
よって、窒化膜22が露呈するまで埋め込み酸化膜7を
研磨除去して、表面を平坦化する。次に、トレンチ25
の上方に位置する埋め込み酸化膜7を所望の膜厚になる
ようにフッ酸あるいは反応性イオンエッチング等によっ
てエッチングし、続けて、窒化膜22を熱リン酸等によ
って除去、酸化膜21をフッ酸等によって除去する。こ
れにより、トレンチ25の内部を充填する埋め込み酸化
膜7と熱酸化膜26とからなる分離酸化膜8が得られ
る。その後、上記実施の形態1と同様の工程を経て、図
9に示した構造と同様の構造を得る(図32)。
Next, as shown in FIG. 6, after the buried oxide film 7 is formed on the entire surface by the CVD method, the buried oxide film 7 is polished and removed by the CMP method until the nitride film 22 is exposed. Is flattened. Next, the trench 25
Of the buried oxide film 7 located above the substrate is etched by hydrofluoric acid or reactive ion etching to a desired thickness, the nitride film 22 is removed by hot phosphoric acid or the like, and the oxide film 21 is hydrofluoric acid. And so on. Thereby, isolation oxide film 8 including buried oxide film 7 filling thermal trench 26 and thermal oxide film 26 is obtained. Thereafter, through the same steps as in the first embodiment, a structure similar to the structure shown in FIG. 9 is obtained (FIG. 32).

【0049】このように本実施の形態4に係る素子間分
離絶縁膜の形成方法によると、下地に酸化膜21を有す
るサイドウォール24を窒化膜22の側壁部に形成した
後、トレンチ25を形成するためのエッチングを行う。
このとき、酸化膜21はサイドウォール24がエッチン
グされる際のエッチングストッパとして機能するため、
トレンチ25を窒化膜22の膜厚よりも深く形成した場
合や、エッチング時間にバラツキが生じた場合であって
も、側壁部27の上面は常にシリコン基板1の上面と一
致する。しかも、熱酸化膜26の形成により、側壁部2
7の上部は丸みを帯びた形状となっている。
As described above, according to the method for forming the element isolation insulating film according to the fourth embodiment, the trench 24 is formed after the sidewall 24 having the oxide film 21 as the base is formed on the side wall of the nitride film 22. To perform etching.
At this time, since the oxide film 21 functions as an etching stopper when the sidewall 24 is etched,
Even when the trench 25 is formed deeper than the thickness of the nitride film 22 or when the etching time varies, the upper surface of the side wall portion 27 always coincides with the upper surface of the silicon substrate 1. Moreover, the formation of the thermal oxide film 26 allows the side wall 2 to be formed.
The upper part of 7 has a rounded shape.

【0050】図33は、シリコン基板1の上面と分離酸
化膜8の上面との間に段差が生じた状況を示す断面図で
ある。このような状況にあっても、側壁部27の上面は
シリコン基板1の上面と一致するので、上記実施の形態
1,2に係る素子間分離絶縁膜の形成方法が目的とする
効果を得ることができる。
FIG. 33 is a cross-sectional view showing a state in which a step is formed between the upper surface of silicon substrate 1 and the upper surface of isolation oxide film 8. Even in such a situation, since the upper surface of the side wall portion 27 coincides with the upper surface of the silicon substrate 1, the desired effects can be obtained by the method of forming the element isolation insulating film according to the first and second embodiments. Can be.

【0051】なお、上記実施の形態1〜4に係る素子間
分離絶縁膜の形成方法は例えばDRAM等に適用するこ
とができるが、これに限らず、トレンチ分離技術を用い
た素子間分離絶縁膜を備える全ての半導体装置に適用で
きることはいうまでもない。
The method for forming an element isolation insulating film according to the first to fourth embodiments can be applied to, for example, a DRAM or the like, but is not limited thereto. It is needless to say that the present invention can be applied to all the semiconductor devices having the above.

【0052】[0052]

【発明の効果】この発明のうち請求項1に係るものによ
れば、第1の絶縁膜の側壁部にサイドウォールを形成し
た後、サイドウォール及び基板をエッチングすることに
より凹部を形成する。その結果、凹部との境界付近にお
ける基板の側壁部の上部の形状は、サイドウォールの形
状を反映して丸みを帯びた形状となる。
According to the first aspect of the present invention, after forming the sidewall on the side wall of the first insulating film, the recess is formed by etching the sidewall and the substrate. As a result, the shape of the upper portion of the side wall portion of the substrate near the boundary with the concave portion has a rounded shape reflecting the shape of the sidewall.

【0053】しかも、非晶質性の膜にはグレインが存在
しないため、工程(d)におけるエッチングによって
も、基板の側壁部の上面にグレインに沿った凹凸が生じ
ることはなく、側壁部の上面の丸みを帯びた部分は滑ら
かな状態に保たれる。
Further, since there is no grain in the amorphous film, no irregularities along the grain are formed on the upper surface of the side wall of the substrate even by the etching in the step (d). The rounded part is kept smooth.

【0054】また、この発明のうち請求項2に係るもの
によれば、工程(g)における熱酸化膜の形成により、
凹部との境界付近における基板の側壁部の上部は、丸み
を帯びた形状となる。しかも、第3の絶縁膜は、工程
(d)においてサイドウォールがエッチングされる際の
エッチングストッパとして機能する。従って、第1の絶
縁膜の膜厚よりも深い凹部を形成した場合でも、側壁部
の上面を基板の上面と一致させることができる。
According to the second aspect of the present invention, the thermal oxide film is formed in the step (g),
The upper part of the side wall of the substrate near the boundary with the recess has a rounded shape. In addition, the third insulating film functions as an etching stopper when the sidewall is etched in the step (d). Therefore, even when a concave portion deeper than the thickness of the first insulating film is formed, the upper surface of the side wall portion can be made to coincide with the upper surface of the substrate.

【0055】また、この発明のうち請求項3に係るもの
によれば、工程(f)における熱酸化膜の形成により、
凹部との境界付近における基板の側壁部の上部は、丸み
を帯びた形状となる。しかも、第2の絶縁膜は、工程
(d)においてサイドウォールがエッチングされる際の
エッチングストッパとして機能する。従って、第1の絶
縁膜の膜厚よりも深い凹部を形成した場合でも、側壁部
の上面を基板の上面と一致させることができる。
Further, according to the third aspect of the present invention, by forming the thermal oxide film in the step (f),
The upper part of the side wall of the substrate near the boundary with the recess has a rounded shape. Moreover, the second insulating film functions as an etching stopper when the sidewall is etched in the step (d). Therefore, even when a concave portion deeper than the thickness of the first insulating film is formed, the upper surface of the side wall portion can be made to coincide with the upper surface of the substrate.

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

【図1】 本発明の実施の形態1に係る素子間分離絶縁
膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method for forming an element isolation insulating film according to a first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】 本発明の実施の形態1に係る素子間分離絶縁
膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method of forming an element isolation insulating film according to Embodiment 1 of the present invention in the order of steps.

【図3】 本発明の実施の形態1に係る素子間分離絶縁
膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an element isolation insulating film according to Embodiment 1 of the present invention in the order of steps.

【図4】 本発明の実施の形態1に係る素子間分離絶縁
膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method of forming an element isolation insulating film according to Embodiment 1 of the present invention in the order of steps.

【図5】 本発明の実施の形態1に係る素子間分離絶縁
膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method of forming the element isolation insulating film according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図6】 本発明の実施の形態1に係る素子間分離絶縁
膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method for forming the element isolation insulating film according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図7】 本発明の実施の形態1に係る素子間分離絶縁
膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a method of forming the element isolation insulating film according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図8】 本発明の実施の形態1に係る素子間分離絶縁
膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a method of forming the element isolation insulating film according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図9】 本発明の実施の形態1に係る素子間分離絶縁
膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a method of forming the element isolation insulating film according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図10】 シリコン基板の上面と分離酸化膜の上面と
の間に段差が生じた状況を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state where a step is generated between the upper surface of the silicon substrate and the upper surface of the isolation oxide film.

【図11】 シリコン基板の側壁部の上面に、グレイン
に沿った凹凸が生じた状況を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state in which irregularities are formed along the grains on the upper surface of the side wall of the silicon substrate.

【図12】 本発明の実施の形態2に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an element isolation insulating film according to Embodiment 2 of the present invention in the order of steps.

【図13】 本発明の実施の形態2に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a method of forming an element isolation insulating film according to Embodiment 2 of the present invention in the order of steps.

【図14】 本発明の実施の形態2に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a method of forming an element isolation insulating film according to Embodiment 2 of the present invention in the order of steps.

【図15】 本発明の実施の形態2に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a method of forming an element isolation insulating film according to Embodiment 2 of the present invention in the order of steps.

【図16】 シリコン基板の上面と分離酸化膜の上面と
の間に段差が生じた状況を示す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a situation where a step is generated between the upper surface of the silicon substrate and the upper surface of the isolation oxide film.

【図17】 側壁部の上面がシリコン基板の上面よりも
落ち込んで、シリコン基板に角部が生じた状況を示す断
面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a situation in which the upper surface of the side wall portion is lower than the upper surface of the silicon substrate, and a corner is formed in the silicon substrate.

【図18】 本発明の実施の形態3に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a method of forming an element isolation insulating film according to Embodiment 3 of the present invention in the order of steps.

【図19】 本発明の実施の形態3に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a method for forming the element isolation insulating film according to Embodiment 3 of the present invention in the order of steps.

【図20】 本発明の実施の形態3に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a method of forming an element isolation insulating film according to Embodiment 3 of the present invention in the order of steps.

【図21】 本発明の実施の形態3に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a method of forming an element isolation insulating film according to Embodiment 3 of the present invention in the order of steps.

【図22】 本発明の実施の形態3に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a method of forming an element isolation insulating film according to Embodiment 3 of the present invention in the order of steps.

【図23】 本発明の実施の形態3に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a method of forming an element isolation insulating film according to Embodiment 3 of the present invention in the order of steps.

【図24】 シリコン基板の上面と分離酸化膜の上面と
の間に段差が生じた状況を示す断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a state where a step is generated between the upper surface of the silicon substrate and the upper surface of the isolation oxide film.

【図25】 本発明の実施の形態4に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view showing a method of forming the element isolation insulating film according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図26】 本発明の実施の形態4に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view showing a method for forming an element isolation insulating film according to Embodiment 4 of the present invention in the order of steps;

【図27】 本発明の実施の形態4に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a method for forming the element isolation insulating film according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図28】 本発明の実施の形態4に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view showing a method of forming an element isolation insulating film according to Embodiment 4 of the present invention in the order of steps.

【図29】 本発明の実施の形態4に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view showing a method for forming the element isolation insulating film according to Embodiment 4 of the present invention in the order of steps.

【図30】 本発明の実施の形態4に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 30 is a cross-sectional view showing a method of forming the element isolation insulating film according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図31】 本発明の実施の形態4に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 31 is a cross-sectional view showing a method of forming the element isolation insulating film according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図32】 本発明の実施の形態4に係る素子間分離絶
縁膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 32 is a cross-sectional view showing a method for forming the element isolation insulating film according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図33】 シリコン基板の上面と分離酸化膜の上面と
の間に段差が生じた状況を示す断面図である。
FIG. 33 is a cross-sectional view showing a state where a step is generated between the upper surface of the silicon substrate and the upper surface of the isolation oxide film.

【図34】 素子間分離絶縁膜の従来の形成方法を工程
順に示す断面図である。
FIG. 34 is a cross-sectional view showing a conventional method for forming an element isolation insulating film in the order of steps.

【図35】 素子間分離絶縁膜の従来の形成方法を工程
順に示す断面図である。
FIG. 35 is a cross-sectional view showing a conventional method for forming an element isolation insulating film in the order of steps.

【図36】 素子間分離絶縁膜の従来の形成方法を工程
順に示す断面図である。
FIG. 36 is a cross-sectional view showing a conventional method for forming an element isolation insulating film in the order of steps.

【図37】 素子間分離絶縁膜の従来の形成方法を工程
順に示す断面図である。
FIG. 37 is a cross-sectional view showing a conventional method for forming an element isolation insulating film in the order of steps.

【図38】 素子間分離絶縁膜の従来の形成方法を工程
順に示す断面図である。
FIG. 38 is a cross-sectional view showing a conventional method of forming an element isolation insulating film in the order of steps.

【図39】 素子間分離絶縁膜の従来の形成方法を工程
順に示す断面図である。
FIG. 39 is a cross-sectional view showing a conventional method of forming an element isolation insulating film in the order of steps.

【図40】 素子間分離絶縁膜の従来の形成方法を工程
順に示す断面図である。
FIG. 40 is a cross-sectional view showing a conventional method for forming an element isolation insulating film in the order of steps.

【図41】 素子間分離絶縁膜の従来の形成方法を工程
順に示す断面図である。
FIG. 41 is a cross-sectional view showing a conventional method of forming an element isolation insulating film in the order of steps.

【図42】 分離酸化膜の上面とシリコン基板の上面と
の間に段差が生じた状況を示す断面図である。
FIG. 42 is a cross-sectional view showing a state where a step is formed between the upper surface of the isolation oxide film and the upper surface of the silicon substrate.

【図43】 上面に段差が生じた状況において、シリコ
ン基板上にゲート酸化膜及びゲート電極を形成した状態
を示す断面図である。
FIG. 43 is a cross-sectional view showing a state where a gate oxide film and a gate electrode are formed on a silicon substrate in a state where a step is formed on the upper surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板、2,16,21 酸化膜、3 ポリ
シリコン膜、4,13,17,24 サイドウォール、
5,18,25 トレンチ、6,14,19,27 側
壁部、7 埋め込み酸化膜、8 分離酸化膜、9 犠牲
酸化膜、10ゲート酸化膜、12,23 アモルファス
シリコン膜、20,26 熱酸化膜、22 窒化膜。
1 silicon substrate, 2, 16, 21 oxide film, 3 polysilicon film, 4, 13, 17, 24 side wall,
5, 18, 25 trench, 6, 14, 19, 27 sidewall, 7 buried oxide film, 8 isolation oxide film, 9 sacrificial oxide film, 10 gate oxide film, 12, 23 amorphous silicon film, 20, 26 thermal oxide film , 22 nitride film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 舞子 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5F032 AA11 AA14 AA16 AA23 AA32 AA33 AA34 AA35 AA36 AA44 AA77 BA01 CA01 DA02 DA04 DA23 DA25  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Maiko Sakai 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 5F032 AA11 AA14 AA16 AA23 AA32 AA33 AA34 AA35 AA36 AA44 AA77 BA01 CA01 DA02 DA04 DA23 DA25

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)基板上に、該基板の素子間分離領
域の上方に開口を有する第1の絶縁膜を形成する工程
と、 (b)非晶質性の膜を全面に形成する工程と、 (c)前記膜を前記基板の深さ方向にエッチングするこ
とにより、前記第1の絶縁膜の側壁部にサイドウォール
を形成する工程と、 (d)前記サイドウォール及び前記基板を前記基板の深
さ方向にエッチングすることにより、前記基板の前記素
子間分離領域に凹部を形成する工程と、 (e)前記凹部の内部を第2の絶縁膜によって充填する
工程とを備える、半導体装置の製造方法。
(A) forming a first insulating film having an opening above an element isolation region of the substrate on the substrate; and (b) forming an amorphous film on the entire surface. (C) forming a sidewall on a side wall of the first insulating film by etching the film in a depth direction of the substrate; and (d) forming the sidewall and the substrate on the side wall. A semiconductor device comprising: a step of forming a recess in the inter-element isolation region of the substrate by etching in a depth direction of the substrate; and (e) a step of filling the inside of the recess with a second insulating film. Manufacturing method.
【請求項2】 (f)前記工程(d)よりも前に実行さ
れ、前記工程(d)において前記サイドウォールがエッ
チングされる際のエッチングストッパとして機能する第
3の絶縁膜を、前記サイドウォールの下地として前記基
板上に形成する工程と、 (g)前記工程(d)と前記工程(e)との間に実行さ
れ、前記凹部の形成により露呈された前記基板の表面に
熱酸化膜を形成する工程とをさらに備える、請求項1に
記載の半導体装置の製造方法。
(F) forming a third insulating film which is performed before the step (d) and functions as an etching stopper when the side wall is etched in the step (d); (G) a step of forming a thermal oxide film on the surface of the substrate exposed between the steps (d) and (e), wherein the step is performed between the step (d) and the step (e). The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of forming.
【請求項3】 (a)基板上に、該基板の素子間分離領
域の上方に開口を有する第1の絶縁膜を形成する工程
と、 (b)前記基板のエッチングレートと略等しいエッチン
グレートを有する膜を全面に形成する工程と、 (c)前記膜を前記基板の深さ方向にエッチングするこ
とにより、前記第1の絶縁膜の側壁部にサイドウォール
を形成する工程と、 (d)前記サイドウォール及び前記基板を前記基板の深
さ方向にエッチングすることにより、前記基板の前記素
子間分離領域に凹部を形成する工程と、 (e)前記工程(d)よりも前に実行され、前記工程
(d)において前記サイドウォールがエッチングされる
際のエッチングストッパとして機能する第2の絶縁膜
を、前記サイドウォールの下地として前記基板上に形成
する工程と、 (f)前記工程(d)に続いて実行され、前記凹部の形
成により露呈された前記基板の表面に熱酸化膜を形成す
る工程と、 (g)前記熱酸化膜が形成された前記凹部の内部を第3
の絶縁膜によって充填する工程とを備える、半導体装置
の製造方法。
3. A step of: (a) forming a first insulating film having an opening above an element isolation region of the substrate on the substrate; and (b) setting an etching rate substantially equal to an etching rate of the substrate. (C) forming a sidewall on the side wall of the first insulating film by etching the film in the depth direction of the substrate; and (d) etching the film in a depth direction of the substrate. Forming a recess in the inter-element isolation region of the substrate by etching the sidewall and the substrate in a depth direction of the substrate; and (e) performing a step before the step (d); Forming a second insulating film, which functions as an etching stopper when the side wall is etched in the step (d), on the substrate as a base of the side wall; Is executed subsequently to step (d), a step of forming a thermal oxide film on the surface of the substrate that has been exposed by the formation of the recess, the inside of the (g) the recess in which the thermal oxide film is formed third
Filling with an insulating film.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006191105A (en) * 2004-12-31 2006-07-20 Dongbuanam Semiconductor Inc Semiconductor device and manufacturing method therefor

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