JP2000188325A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JP2000188325A
JP2000188325A JP10364154A JP36415498A JP2000188325A JP 2000188325 A JP2000188325 A JP 2000188325A JP 10364154 A JP10364154 A JP 10364154A JP 36415498 A JP36415498 A JP 36415498A JP 2000188325 A JP2000188325 A JP 2000188325A
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JP
Japan
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film
oxide film
silicon
forming
element isolation
Prior art date
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Application number
JP10364154A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Azuma
賢一 東
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming an element isolation region into such a shape that satisfactory element isolation characteristic can be obtained easily, when a fine trench element isolation region is formed. SOLUTION: On the top surface of a semiconductor silicon substrate 1, an oxide film 2 and a silicon nitride film 3 are formed. Then an opening is formed in the oxide film 2 and the silicon nitride film 3 by using a resist pattern 4, having an opening in an area corresponding to element isolation region and a groove of prescribed depth is formed in the semiconductor silicon substrate 1. Then an amorphous silicon film 5 is deposited over the entire surface, the silicon film and semiconductor substrate are oxidized, and a thermally oxidized film is formed on the sidewall of the oxide film 2 and silicon nitride film 3 and the internal wall of the groove. Then a VCD oxide film 7 is charged in the groove.

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】本発明は半導体装置の製造方
法、特にトレンチ構造の素子分離領域の形成方法に関す
るものである。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming an element isolation region having a trench structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の素子微細化に伴い、素子間を電気
的に分離する素子分離領域も縮小化が必要とされてい
る。微細分離としてはシリコン基板に溝を形成し、この
溝に絶縁性の膜(酸化膜など)を埋め込むトレンチ分離
法が知られている。
2. Description of the Related Art With the recent miniaturization of elements, it is necessary to reduce the size of element isolation regions for electrically isolating elements. As the fine separation, a trench separation method in which a groove is formed in a silicon substrate and an insulating film (such as an oxide film) is embedded in the groove is known.

【0003】以下、図3を用いて従来のトレンチ分離形
成工程を示す。
Hereinafter, a conventional trench isolation forming process will be described with reference to FIG.

【0004】まず、シリコン基板21にシリコン酸化膜
22、シリコン窒化膜23を形成した後、レジスト24
を塗布後、既知のフォトリソグラフィ技術により素子分
離形成領域を開口し、先のシリコン酸化膜22、シリコ
ン窒化膜23を異方性ドライエッチングにて除去し、さ
らに、シリコン基板に溝25を形成する(図3
(a))。
First, after a silicon oxide film 22 and a silicon nitride film 23 are formed on a silicon substrate 21, a resist 24 is formed.
Is applied, an element isolation formation region is opened by a known photolithography technique, the silicon oxide film 22 and the silicon nitride film 23 are removed by anisotropic dry etching, and a groove 25 is formed in the silicon substrate. (FIG. 3
(A)).

【0005】次に、レジスト24を除去後、溝内部を熱
酸化し、次にシリコン酸化膜26を全面に堆積し、CM
P法、または、ドライエッチバック法によりシリコン窒
化膜23が露出するまで研磨する(図3(b))。
Next, after removing the resist 24, the inside of the groove is thermally oxidized, and then a silicon oxide film 26 is deposited on the entire surface,
Polishing is performed by a P method or a dry etch back method until the silicon nitride film 23 is exposed (FIG. 3B).

【0006】次に熱リン酸でシリコン窒化膜23を除去
し、次に、シリコン酸化膜22をHF溶液をもちいて除
去する。次に、ゲート酸化膜22aを形成しゲート電極
材料のポリシリコン膜28を形成するとトレンチ素子分
離構造を持つMOS構造ができる(図3(c))。
Next, the silicon nitride film 23 is removed with hot phosphoric acid, and then the silicon oxide film 22 is removed using an HF solution. Next, when a gate oxide film 22a is formed and a polysilicon film 28 of a gate electrode material is formed, a MOS structure having a trench element isolation structure is obtained (FIG. 3C).

【0007】しかしながら、本構造のトレンチ分離構造
では以下の問題が生じる。
However, the trench isolation structure of the present structure has the following problems.

【0008】まず、図3(c)においてシリコン酸化膜
22を除去するときに埋め込み酸化膜が後退し素子端部
が露出する(図4の符号30)。これは、素子分離溝の
埋め込みにはCVD酸化膜が用いられており、CVD酸
化膜は熱酸化膜に比べHF溶液によるエッチングレート
が速いために大きな後退が生じる為である。この構造で
は素子端部に電界が集中し寄生トランジスタが発生した
り、ゲート酸化膜の劣化が生じる。
First, in FIG. 3C, when the silicon oxide film 22 is removed, the buried oxide film recedes and the element end is exposed (reference numeral 30 in FIG. 4). This is because a CVD oxide film is used for filling the element isolation trench, and the CVD oxide film has a higher etching rate with the HF solution than the thermal oxide film, so that a large recession occurs. In this structure, an electric field is concentrated at the end of the element, thereby generating a parasitic transistor and deteriorating the gate oxide film.

【0009】この素子端部保護として特開平7−299
71号公報に開示の技術を以下に示す。特開平7−29
971号公報に開示の技術は素子分離酸化膜をT字型に
する事により素子端部を保護している。図5はその工程
を示す図である。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-299 discloses this element end protection.
The technology disclosed in Japanese Patent Publication No. 71 is shown below. JP-A-7-29
In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 971/1997, the end of the element is protected by making the element isolation oxide film T-shaped. FIG. 5 is a view showing the process.

【0010】まず、シリコン基板11上に熱酸化膜1
2、シリコン窒化膜13を形成したのちにレジスト14
を塗布後、既知のフォトリソグラフィ技術により素子分
離形成領域を開口し、先の酸化膜12、シリコン窒化膜
13を異方性ドライエッチングにて除去する(図5
(a))。次にレジスト14を除去した後、CVD酸化
膜を全面に堆積し、次に、全面をドライエッチングでシ
リコン基板11が露出するまで除去しCVD酸化膜のサ
イドウオール15を形成する(図5(b))。
First, a thermal oxide film 1 is formed on a silicon substrate 11.
2. After forming the silicon nitride film 13, the resist 14
After the application, the element isolation formation region is opened by a known photolithography technique, and the oxide film 12 and the silicon nitride film 13 are removed by anisotropic dry etching (FIG. 5).
(A)). Next, after removing the resist 14, a CVD oxide film is deposited on the entire surface, and then the entire surface is removed by dry etching until the silicon substrate 11 is exposed to form a sidewall 15 of the CVD oxide film (FIG. 5B )).

【0011】次に、シリコン窒化膜13、サイドウオー
ル15をマスクにドライエッチングにて基板に溝を形成
する(図5(c))。次に、全面に第3のCVD酸化膜
17を堆積し先の溝を埋め込み、次に、シリコン窒化膜
13が露出するまでCMP又はドライエッチングでエッ
チバックする(図5(d))。
Next, a groove is formed in the substrate by dry etching using the silicon nitride film 13 and the sidewall 15 as a mask (FIG. 5C). Next, a third CVD oxide film 17 is deposited on the entire surface to fill the groove, and then etched back by CMP or dry etching until the silicon nitride film 13 is exposed (FIG. 5D).

【0012】[0012]

【発明が解決しようとしている課題】上記方法では素子
端部が完全に保護されるため寄生トランジスタや、電界
集中による酸化膜劣化は起こりにくい。しかし、図6に
示すように、T型素子分離形状は素子分離幅の設計幅が
微細化してくると作成が困難となる。
In the above method, the end of the element is completely protected, so that the parasitic transistor and the oxide film deterioration due to the electric field concentration hardly occur. However, as shown in FIG. 6, it becomes difficult to create a T-type element isolation shape as the element isolation width becomes finer.

【0013】また、素子分離幅0.25μm幅の開口に
片側0.1μmの酸化膜サイドウオールを形成すると溝
幅は0.05μmとなりエッチング、埋め込みが非常に
困難となる。
If an oxide film sidewall of 0.1 μm on one side is formed in an opening having an element isolation width of 0.25 μm, the groove width becomes 0.05 μm, making etching and embedding very difficult.

【0014】本発明は微細なトレンチ素子分離領域の形
成において容易に良好な素子分離特性が得られる形状の
素子分離領域の形成方法を提供するものである。
An object of the present invention is to provide a method for forming an element isolation region having a shape capable of easily obtaining good element isolation characteristics in forming a fine trench element isolation region.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
半導体装置の製造方法は、半導体基板上に素子分離領域
を形成する工程を有する半導体装置の製造方法におい
て、上記半導体基板表面上に酸化膜及び耐酸化膜を形成
する工程と、素子分離領域となる領域が開口したレジス
トパターンを用いて上記酸化膜及び耐酸化膜を開口し、
上記半導体基板に所定の深さの溝を形成する工程と、全
面にシリコン膜を堆積し、該シリコン膜及び上記半導体
基板を酸化し、上記酸化膜及び上記耐酸化膜の側壁及び
上記溝の内壁に熱酸化膜を形成する工程と、上記溝に絶
縁物を充填する工程とを有することを特徴とするもので
ある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming an element isolation region on a semiconductor substrate. Forming an oxide film and an oxidation-resistant film, and opening the oxide film and the oxidation-resistant film using a resist pattern in which a region serving as an element isolation region is opened;
Forming a groove of a predetermined depth in the semiconductor substrate, depositing a silicon film on the entire surface, oxidizing the silicon film and the semiconductor substrate, and forming side walls of the oxide film and the oxidation-resistant film and inner walls of the groove; And a step of filling the trench with an insulator.

【0016】また、請求項2記載の本発明の半導体装置
の製造方法は、半導体基板上に素子分離領域を形成する
工程を有する半導体装置の製造方法において、上記半導
体基板表面上に酸化膜及び耐酸化膜を形成する工程と、
素子分離領域となる領域が開口したレジストパターンを
用いて上記酸化膜及び耐酸化膜を開口し、上記半導体基
板に所定の深さの溝を形成する工程と、全面にシリコン
膜を堆積した後、エッチバックにより、上記酸化膜及び
耐酸化膜側壁にシリコン膜からなるサイドウォールを形
成する工程と、上記サイドウォール及び上記半導体基板
を酸化し、上記酸化膜及び上記耐酸化膜の側壁及び上記
溝の内壁に熱酸化膜を形成する工程と、上記溝に絶縁物
を充填する工程とを有することを特徴とするものであ
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming an element isolation region on a semiconductor substrate. Forming an oxide film;
A step of opening the oxide film and the oxidation-resistant film using a resist pattern in which a region to be an element isolation region is opened, and forming a groove of a predetermined depth in the semiconductor substrate, and depositing a silicon film on the entire surface; Forming a sidewall made of a silicon film on the side wall of the oxide film and the oxidation-resistant film by etch-back; oxidizing the sidewall and the semiconductor substrate to form a sidewall of the oxide film and the oxidation-resistant film; The method includes a step of forming a thermal oxide film on the inner wall and a step of filling the groove with an insulator.

【0017】更に、請求項3に記載の本発明の半導体装
置の製造方法は、上記シリコン膜が非晶質シリコン膜で
あることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の
半導体装置の製造方法である。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the silicon film is an amorphous silicon film. It is a manufacturing method of.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づいて、本
発明の半導体素子分離領域の形成方法を詳細に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for forming a semiconductor element isolation region according to the present invention will be described in detail based on an embodiment.

【0019】第1実施例 本発明を用いた半導体素子分離領域(NMOS)の形成
方法を示す。
First Embodiment A method for forming a semiconductor element isolation region (NMOS) using the present invention will be described.

【0020】まず、シリコン基板1の表面上にシリコン
酸化膜2を、例えばHCl雰囲気で900℃の熱処理に
より、5〜20nm、本実施例では10nm形成し、次
にLP−CVD法によるシリコン窒化膜3を膜厚100
〜300nm、本実施例では200nm堆積する。次
に、レジスト4を塗布後、既知のフォトリソグラフィ工
程により素子分離形成領域を開口し、レジスト4をマス
クに異方性ドライエッチングによりシリコン窒化膜3、
シリコン酸化膜2を除去し、さらに、シリコン基板1を
エッチングし溝を形成する(図1(a))。
First, a silicon oxide film 2 is formed on the surface of a silicon substrate 1 by a heat treatment at 900 ° C. in, for example, an HCl atmosphere to have a thickness of 5 to 20 nm, in this embodiment, 10 nm. 3 = 100
The thickness is deposited to about 300 nm, and in this embodiment, 200 nm. Next, after applying the resist 4, an element isolation formation region is opened by a known photolithography process, and the silicon nitride film 3 is formed by anisotropic dry etching using the resist 4 as a mask.
The silicon oxide film 2 is removed, and the silicon substrate 1 is etched to form a groove (FIG. 1A).

【0021】尚、溝の深さは100〜1000nm、本
実施例では300nmとする。また、溝幅は本実施例で
は0.25μmとする。また、シリコン基板1に溝を形
成工程はシリコン窒化膜3、シリコン酸化膜2を除去後
レジスト4を除去しシリコン窒化膜3をマスクに行って
も良い。ただし、この場合、十分な選択比が無いとシリ
コン窒化膜3が薄くなることや、エッチング時の均一性
が悪いとSiN膜3の残膜がばらつくなどの問題が出
る。そこで、シリコン基板1のエッチング時はレジスト
4、または、シリコン窒化膜3上にシリコン酸化膜2な
どのマスク材料を存在させる方が望ましい。
The depth of the groove is 100 to 1000 nm, and in this embodiment, 300 nm. In this embodiment, the groove width is 0.25 μm. Further, the step of forming a groove in the silicon substrate 1 may be performed by removing the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 2 and then removing the resist 4 and using the silicon nitride film 3 as a mask. However, in this case, if the selection ratio is not sufficient, the silicon nitride film 3 becomes thin, and if the uniformity during etching is poor, the remaining film of the SiN film 3 varies. Therefore, when etching the silicon substrate 1, it is desirable that a mask material such as the silicon oxide film 2 be present on the resist 4 or the silicon nitride film 3.

【0022】次に、レジスト4を除去後、全面にアモル
ファスシリコン膜5を堆積し(LP−CVD法で5〜5
0nm、本実施例では10nm)(図1(b))。次
に、900〜1150℃で熱酸化を行い、アモルファス
シリコン膜5、及び、シリコン基板1を酸化し、10〜
100nm、本実施例では30nmの熱酸化膜6を形成
する(図1(c))。ここで、堆積するシリコン膜は、
ポリシリコン膜や、アモルファスシリコン膜堆積後、熱
処理を施し結晶化させたシリコン膜でもよい。しかし、
微細素子分離形成が目的である場合、シリコン膜の膜厚
は薄い方が望ましい(50nm以下)ので、成膜レート
が遅いアモルファスシリコン膜の方が望ましい。次に、
HDP膜やO3−TEOS膜などのCVD酸化膜7を全
面に堆積し、本実施例ではHDP膜を700nm堆積す
る(図1(d))。
Next, after removing the resist 4, an amorphous silicon film 5 is deposited on the entire surface (5 to 5 by LP-CVD).
(0 nm, 10 nm in this embodiment) (FIG. 1B). Next, thermal oxidation is performed at 900 to 1150 ° C., and the amorphous silicon film 5 and the silicon substrate 1 are oxidized.
A thermal oxide film 6 having a thickness of 100 nm, in this embodiment, 30 nm is formed (FIG. 1C). Here, the silicon film to be deposited is
It may be a polysilicon film or a silicon film crystallized by heat treatment after deposition of an amorphous silicon film. But,
When the purpose is to form a fine element isolation, the thickness of the silicon film is desirably small (50 nm or less). Therefore, an amorphous silicon film having a slow deposition rate is desirably used. next,
A CVD oxide film 7 such as an HDP film or an O 3 -TEOS film is deposited on the entire surface. In this embodiment, a 700 nm HDP film is deposited (FIG. 1D).

【0023】次に、CMP法によりCVD酸化膜7をシ
リコン窒化膜3が露出するまで除去する(図1
(e))。次に、シリコン窒化膜3を熱リン酸により除
去し、次に、トランジスタのしきい値調整、及び、ウエ
ル形成に必要なイオンを既知の注入法により基板内へ導
入し、トランジスタのチャネル形成領域を形成する。次
に、酸化膜2をHF溶液で除去(本実施例では熱酸化膜
で15nm除去相当)(図1(f))し、次に、ゲート
酸化膜8(熱酸化膜 3〜10nm 本実施例では5n
m)、ポリシリコン膜膜9をLP−CVD法で膜厚は1
00〜400nm程度、本実施例では25nm堆積する
(図1(g))。
Next, the CVD oxide film 7 is removed by CMP until the silicon nitride film 3 is exposed (FIG. 1).
(E)). Next, the silicon nitride film 3 is removed with hot phosphoric acid, and then ions necessary for adjusting the threshold value of the transistor and forming a well are introduced into the substrate by a known implantation method to form a transistor channel formation region. To form Next, the oxide film 2 is removed with an HF solution (corresponding to 15 nm removal with a thermal oxide film in this embodiment) (FIG. 1F), and then the gate oxide film 8 (thermal oxide film 3 to 10 nm) Then 5n
m), the thickness of the polysilicon film 9 is 1 by LP-CVD.
Deposit about 100 to 400 nm, in this example, 25 nm (FIG. 1G).

【0024】この後、既知のゲート電極の加工及び不純
物添加、ソース・ドレイン領域の形成、層間絶縁膜の堆
積、コンタクト、配線工程を施せばNMOS Tr.が
形成できる。尚本実施例はNMOSに限定したが素子分
離形成工程(CMP後のSiN膜除去)までは、PMO
S領域も同様に形成され、その後CMOS形成に必要な
工程を処理すればCMOSにも応用できる。
After that, known gate electrode processing and impurity doping, formation of source / drain regions, deposition of an interlayer insulating film, contact, and wiring process are performed to form the NMOS Tr. Can be formed. Although the present embodiment is limited to the NMOS, the PMO is not used until the element isolation forming step (removal of the SiN film after the CMP).
The S region is formed in the same manner, and can be applied to the CMOS if the steps required for the CMOS formation are processed thereafter.

【0025】第2実施例 本発明を用いた半導体素子分離領域(NMOS)の形成
方法を示す。
Second Embodiment A method for forming a semiconductor element isolation region (NMOS) using the present invention will be described.

【0026】まず、シリコン基板1表面上にシリコン酸
化膜2、例えばHCl雰囲気で900℃、5〜20nm
本実施例では10nm形成し、次にLP−CVD法によ
るシリコン窒化膜3を100〜300nm、本実施例で
は200nm堆積する。次に、レジスト4を塗布後、既
知のフォトリソグラフィ工程により素子分離形成領域を
開口し、レジスト4をマスクに異方性ドライエッチング
によりシリコン窒化膜3、シリコン酸化膜2を除去し、
さらに、シリコン基板1をエッチングし溝を形成する
(図2(a))。
First, a silicon oxide film 2 is formed on a surface of a silicon substrate 1, for example, at 900 ° C. in a HCl atmosphere at 5 to 20 nm.
In this embodiment, the silicon nitride film 3 is formed to have a thickness of 10 nm, and then a silicon nitride film 3 is deposited by LP-CVD to a thickness of 100 to 300 nm, and in this embodiment, 200 nm. Next, after the resist 4 is applied, an element isolation formation region is opened by a known photolithography process, and the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 2 are removed by anisotropic dry etching using the resist 4 as a mask.
Further, the silicon substrate 1 is etched to form a groove (FIG. 2A).

【0027】溝の深さは100〜1000nm,本実施
例では300nmとする。また、溝幅は本実施例では
0.25μmとする。また、シリコン基板1に溝を形成
工程はシリコン窒化膜3、シリコン酸化膜2を除去後、
レジスト4を除去し、シリコン窒化膜3をマスクに行っ
ても良い。ただし、この場合、十分な選択比が無いとシ
リコン窒化膜3が薄くなることや、エッチング時の均一
性が悪いとシリコン窒化膜3の残膜がばらつくなどの問
題が出る。そこで、シリコン基板エッチ時はレジスト、
または、シリコン窒化膜3上にSiO2などのマスク材
料を存在させる方が望ましい。
The depth of the groove is 100 to 1000 nm, and is 300 nm in this embodiment. In this embodiment, the groove width is 0.25 μm. In the step of forming a groove in the silicon substrate 1, after removing the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 2,
The resist 4 may be removed, and the silicon nitride film 3 may be used as a mask. However, in this case, there is a problem that the silicon nitride film 3 becomes thinner if there is not a sufficient selection ratio, and the remaining film of the silicon nitride film 3 varies if the uniformity during etching is poor. Therefore, when etching the silicon substrate, resist,
Alternatively, it is desirable that a mask material such as SiO 2 be present on the silicon nitride film 3.

【0028】次に、レジスト4を除去後、全面にアモル
ファスシリコン膜5を堆積し(LP−CVD法で、5〜
50nm、本実施例では20nm)、次に、全面のアモ
ルファスシリコン膜5をエッチバックしアモルファスS
i膜5のサイドウオールを形成する(図2(b))。こ
こで,堆積するシリコン膜は、ポリシリコン膜や、アモ
ルファスシリコン膜を堆積後熱処理を施し結晶化させた
シリコン膜でもよい。しかし、微細素子分離形成が目的
である場合、シリコン膜の膜厚は薄い方が望ましい(5
0nm以下)ので、成膜レートが遅いアモルファスシリ
コン膜の方が望ましい。
Next, after the resist 4 is removed, an amorphous silicon film 5 is deposited on the entire surface (from 5 to 5 by LP-CVD).
Next, the amorphous silicon film 5 on the entire surface is etched back to form an amorphous silicon film.
A sidewall of the i-film 5 is formed (FIG. 2B). Here, the silicon film to be deposited may be a polysilicon film or a silicon film obtained by subjecting an amorphous silicon film to heat treatment after deposition and crystallized. However, when the purpose is to form a fine element isolation, it is desirable that the silicon film be thin.
0 nm or less), so that an amorphous silicon film having a lower film formation rate is more desirable.

【0029】次に、900〜1150℃で熱酸化を行い
アモルファスシリコン膜5から成るサイドウォール、及
び、シリコン基板1を酸化し、10〜100nm、本実
施例では50nmの熱酸化膜6を形成する(図2
(c))。次に、HDP膜やO3−TEOS膜などのC
VD酸化膜7を全面に堆積し,本実施例ではHDP膜を
700nm堆積する(図2(d))。
Next, thermal oxidation is performed at 900 to 1150 ° C. to oxidize the side wall made of the amorphous silicon film 5 and the silicon substrate 1 to form a thermal oxide film 6 having a thickness of 10 to 100 nm, in this embodiment, 50 nm. (Figure 2
(C)). Next, C such as an HDP film or an O 3 -TEOS film is used.
A VD oxide film 7 is deposited on the entire surface, and in this embodiment, an HDP film is deposited to a thickness of 700 nm (FIG. 2D).

【0030】次に、CMP法によりCVD酸化膜7をシ
リコン窒化膜3が露出するまで除去する(図2
(e))。次に、シリコン窒化膜3を熱リン酸により除
去し、次に、トランジスタのしきい値調整、及び、ウエ
ル形成に必要なイオンを既知の注入法により基板内へ導
入し、トランジスタのチャネル形成領域を形成する。次
に、酸化膜2をHF溶液で除去(本実施例では熱酸化膜
で15nm除去相当)(図2(f))し、次に、ゲート
酸化膜8(熱酸化膜で3〜10nm、本実施例では5n
m)、ポリシリコン膜9(LP−CVD法で、100〜
400nm、本実施例では25nm)を堆積する(図2
(g))。
Next, the CVD oxide film 7 is removed by CMP until the silicon nitride film 3 is exposed (FIG. 2).
(E)). Next, the silicon nitride film 3 is removed with hot phosphoric acid, and then ions necessary for adjusting the threshold value of the transistor and forming a well are introduced into the substrate by a known implantation method to form a transistor channel formation region. To form Next, the oxide film 2 is removed by an HF solution (corresponding to the removal of 15 nm by a thermal oxide film in this embodiment) (FIG. 2F), and then the gate oxide film 8 (3 to 10 nm by the thermal oxide film) is removed. 5n in the embodiment
m), polysilicon film 9 (100-
400 nm (in this example, 25 nm).
(G)).

【0031】この後、既知のゲート電極の加工及び不純
物添加、ソース・ドレイン領域の形成、層間絶縁膜の堆
積、コンタクト、配線工程を施せばNMOSトランジス
タが形成できる。尚、本実施例はNMOSに限定したが
素子分離形成工程(CMP後のSiN膜除去)までは、
PMOS領域も同様に形成され、その後CMOS形成に
必要な工程を処理すればCMOSにも応用できる。実施
例2は実施例1に比べアモルファスシリコン膜5をエッ
チバック工程が増えるがシリコン窒化膜3上のアモルフ
ァスシリコン膜5を除去できるので、シリコン窒化膜3
上にCMP前までに形成される酸化膜(実施例1ではア
モルファスシリコン膜5が酸化された酸化膜+HDP
膜)がHDP膜のみになるためCMPの研磨量が少なく
てすみ、酸化膜の膜厚ばらつきを抑制できる利点があ
る。
Thereafter, an NMOS transistor can be formed by processing the known gate electrode and adding impurities, forming source / drain regions, depositing an interlayer insulating film, contacting and wiring. Note that the present embodiment is limited to the NMOS, but until the element isolation forming step (removal of the SiN film after the CMP),
The PMOS region is formed in the same manner, and can be applied to the CMOS if the processes required for the CMOS formation are processed thereafter. In the second embodiment, the number of steps of etching back the amorphous silicon film 5 is increased as compared with the first embodiment, but the amorphous silicon film 5 on the silicon nitride film 3 can be removed.
An oxide film formed before CMP (an oxide film obtained by oxidizing the amorphous silicon film 5 in the first embodiment + HDP)
Since only the HDP film is used as the film, the polishing amount of the CMP can be reduced, and there is an advantage that the thickness variation of the oxide film can be suppressed.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば素子分離領域の埋め込み酸化膜の周囲を全て熱酸
化膜が覆っている。この結果、次工程における酸化膜除
去において素子分離領域端部のエッチングレートが熱酸
化膜と同等になり素子分離領域の後退が抑制できる。
As described above, according to the present invention, the thermal oxide film entirely covers the buried oxide film in the element isolation region. As a result, in the removal of the oxide film in the next step, the etching rate at the end of the element isolation region becomes equal to that of the thermal oxide film, and the retreat of the element isolation region can be suppressed.

【0033】このため、素子分離領域の埋め込むための
溝幅を著しく狭めることなく、溝開口用のマスクとなる
膜の側面に熱酸化膜を形成でき、ゲート形成工程でのH
F溶液などによるチャネル端部の素子分離用酸化膜の後
退をCVD酸化膜のみに比べ大きく抑制でき良好なチャ
ネル端部形状が得られ、その結果トランジスタの電気特
性の劣化防止、ゲート酸化膜の信頼性向上ができる。
Therefore, a thermal oxide film can be formed on the side surface of the film serving as a mask for forming a groove without significantly reducing the width of a groove for embedding an element isolation region, and H in a gate forming step can be formed.
Recession of the device isolation oxide film at the channel end due to F solution or the like can be greatly suppressed as compared with the CVD oxide film alone, and a good channel end shape can be obtained. Performance can be improved.

【0034】また、分離溝側面にシリコン膜が堆積され
るため、側壁酸化時にチャネルシリコンの後退が抑えら
れることにより、チャネル幅の損失を抑制できる。
Further, since the silicon film is deposited on the side surfaces of the isolation trench, the recession of the channel silicon during the side wall oxidation is suppressed, so that the loss of the channel width can be suppressed.

【0035】また、請求項2に記載の本発明を用いるこ
とにより、シリコン窒化膜上にCMP前までに形成され
る酸化膜が薄くなるので、CMPの研磨量が少なくてす
み、酸化膜の膜厚ばらつきを抑制できる利点がある。
Further, by using the present invention, the oxide film formed on the silicon nitride film before the CMP becomes thin, so that the polishing amount of the CMP can be reduced and the oxide film can be reduced. There is an advantage that thickness variations can be suppressed.

【0036】更に、請求項3に記載の本発明を用いるこ
とにより、薄いシリコン膜が形成されるので、より微細
化が図れる。
Further, by using the present invention, a thin silicon film is formed, so that miniaturization can be achieved.

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

【図1】本発明の第1実施例の半導体装置の製造工程図
である。
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例の半導体装置の製造工程図
である。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】第1の従来技術のトレンチ素子分離領域形成工
程図である。
FIG. 3 is a view showing a process of forming a trench element isolation region according to the first prior art;

【図4】第1の従来技術の課題の説明に供する図であ
る。
FIG. 4 is a diagram provided for describing a problem of the first related art.

【図5】第2の従来技術のトレンチ素子分離領域形成工
程図である。
FIG. 5 is a view showing a process of forming a trench element isolation region according to a second conventional technique.

【図6】第2の従来技術の課題の説明に供する図であ
る。
FIG. 6 is a diagram provided for describing a problem of a second related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 酸化膜 3 シリコン窒化膜 4 レジスト 5 アモルファスシリコン膜 6 熱酸化膜 7 CVD酸化膜 8 ゲート酸化膜 9 ポリシリコン膜 Reference Signs List 1 silicon substrate 2 oxide film 3 silicon nitride film 4 resist 5 amorphous silicon film 6 thermal oxide film 7 CVD oxide film 8 gate oxide film 9 polysilicon film

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に素子分離領域を形成する
工程を有する半導体装置の製造方法において、 上記半導体基板表面上に酸化膜及び耐酸化膜を形成する
工程と、 素子分離領域となる領域が開口したレジストパターンを
用いて上記酸化膜及び耐酸化膜を開口し、上記半導体基
板に所定の深さの溝を形成する工程と、 全面にシリコン膜を堆積し、該シリコン膜及び上記半導
体基板を酸化し、上記酸化膜及び上記耐酸化膜の側壁及
び上記溝の内壁に熱酸化膜を形成する工程と、 上記溝に絶縁物を充填する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。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an element isolation region on a semiconductor substrate; forming an oxide film and an oxidation-resistant film on the semiconductor substrate surface; Opening the oxide film and the oxidation-resistant film using the opened resist pattern and forming a groove of a predetermined depth in the semiconductor substrate; and depositing a silicon film on the entire surface, and removing the silicon film and the semiconductor substrate. Manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of oxidizing to form a thermal oxide film on a side wall of the oxide film and the oxidation-resistant film and an inner wall of the groove; and a step of filling the groove with an insulator. Method.
【請求項2】 半導体基板上に素子分離領域を形成する
工程を有する半導体装置の製造方法において、 上記半導体基板表面上に酸化膜及び耐酸化膜を形成する
工程と、 素子分離領域となる領域が開口したレジストパターンを
用いて上記酸化膜及び耐酸化膜を開口し、上記半導体基
板に所定の深さの溝を形成する工程と、 全面にシリコン膜を堆積した後、エッチバックにより、
上記酸化膜及び耐酸化膜側壁にシリコン膜からなるサイ
ドウォールを形成する工程と、 上記サイドウォール及び上記半導体基板を酸化し、上記
酸化膜及び上記耐酸化膜の側壁及び上記溝の内壁に熱酸
化膜を形成する工程と、 上記溝に絶縁物を充填する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。
2. A method of manufacturing a semiconductor device having a step of forming an element isolation region on a semiconductor substrate, comprising the steps of: forming an oxide film and an oxidation-resistant film on the surface of the semiconductor substrate; Opening the oxide film and the oxidation-resistant film using the opened resist pattern, forming a groove of a predetermined depth in the semiconductor substrate; and depositing a silicon film on the entire surface, and then performing etch-back.
Forming a side wall made of a silicon film on the side wall of the oxide film and the oxidation-resistant film; and oxidizing the side wall and the semiconductor substrate, and thermally oxidizing the side wall of the oxide film and the oxidation-resistant film and the inner wall of the groove. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a film; and filling the trench with an insulator.
【請求項3】 上記シリコン膜が非晶質シリコン膜であ
ることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の半
導体装置の製造方法。
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said silicon film is an amorphous silicon film.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100639182B1 (en) * 2000-12-21 2006-10-31 매그나칩 반도체 유한회사 Method for isolating semiconductor devices
CN110431661A (en) * 2017-03-31 2019-11-08 应用材料公司 For the two-step process of gap filling to be carried out to high aspect ratio trench quite with amorphous silicon film

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CN110431661B (en) * 2017-03-31 2023-09-22 应用材料公司 Two-step process for gap filling high aspect ratio trenches with amorphous silicon films

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