JP2000208611A - Production of semiconductor device having trench element isolating region - Google Patents

Production of semiconductor device having trench element isolating region

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JP2000208611A
JP2000208611A JP11007179A JP717999A JP2000208611A JP 2000208611 A JP2000208611 A JP 2000208611A JP 11007179 A JP11007179 A JP 11007179A JP 717999 A JP717999 A JP 717999A JP 2000208611 A JP2000208611 A JP 2000208611A
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stopper layer
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To satisfactorily embed an insulating layer in a trench element isolating region. SOLUTION: This method includes the following processes of a process for successively forming a pad layer 12, a stopper layer 14 and a resist layer R1 having a prescribed pattern on a silicon substrate 10, a process for performing the ion implantion of oxygen materials to the stopper layer 14 obliquely to the surface of the stopper layer 14 with the resist layer R1 as a mask, an etching process for etching the stopper layer 14 and the pad layer 12, a process for forming a trench by etching the silicon substrate 10, a process for forming a protecting film 90 at a terminal part 14a of the stopper layer 14 by thermal oxidation, a process for flattening an insulating layer 20 to charge the trench while forming the insulating layer 20 all the entire surface, a process for removing the stopper layer 14, and a process for forming the trench element isolating region by etching a protruding part 22 and the protective film 90.

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
方法に関し、特に素子分離溝を有する半導体装置の製造
方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having an element isolation groove.

【0002】[0002]

【背景技術】近年、半導体素子、たとえばMOSトラン
ジスタの微細化に伴い、半導体素子間を分離するための
領域の微細化が必要となっている。この領域の微細化を
達成するため、半導体素子間の基板上に溝部(以下「ト
レンチ」という)を設け、このトレンチに絶縁材を充填
することによって半導体素子間を分離するトレンチ素子
分離技術が検討されている。この技術の一例を次に説明
する。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization of semiconductor elements, for example, MOS transistors, it is necessary to miniaturize a region for separating semiconductor elements. In order to achieve the miniaturization of this region, a trench element isolation technique for providing a groove (hereinafter referred to as a "trench") on a substrate between semiconductor elements and filling the trench with an insulating material to isolate the semiconductor elements from each other has been studied. Have been. An example of this technique will be described below.

【0003】図24〜図28は、従来のトレンチ素子分
離技術を利用した、トレンチ素子分離領域123の形成
工程を模式的に示す断面図である。
FIGS. 24 to 28 are cross-sectional views schematically showing steps of forming a trench element isolation region 123 using a conventional trench element isolation technique.

【0004】まず、図24に示すように、シリコン基板
110上に、パッド層112、ストッパ層114を順次
堆積させた後、ストッパ層114の上に、所定のパター
ンのレジスト層R10を形成し、レジスト層R10をマ
スクとして、ストッパ層114をエッチングする。
First, as shown in FIG. 24, after a pad layer 112 and a stopper layer 114 are sequentially deposited on a silicon substrate 110, a resist pattern R10 having a predetermined pattern is formed on the stopper layer 114. Using the resist layer R10 as a mask, the stopper layer 114 is etched.

【0005】次いで、図25に示すように、レジスト層
R10をアッシング除去し、ストッパ層114をマスク
として、シリコン基板110をエッチングし、トレンチ
116を形成する。その後、トレンチ116におけるシ
リコン基板110の露出面を熱酸化し、トレンチ酸化膜
118を形成する。
Then, as shown in FIG. 25, the resist layer R10 is removed by ashing, and the silicon substrate 110 is etched using the stopper layer 114 as a mask to form a trench 116. After that, the exposed surface of the silicon substrate 110 in the trench 116 is thermally oxidized to form a trench oxide film 118.

【0006】次に、トレンチ116を埋め込むようにし
て、絶縁層120を全面に堆積させ、図26に示すよう
に、ストッパ層114をマスクとして、絶縁層120を
平坦化する。次いで、ストッパ層114を熱りん酸を用
いて除去する。
Next, an insulating layer 120 is deposited on the entire surface so as to fill the trench 116, and as shown in FIG. 26, the insulating layer 120 is planarized using the stopper layer 114 as a mask. Next, the stopper layer 114 is removed using hot phosphoric acid.

【0007】その後の工程において、絶縁層120の、
シリコン基板110の上面のレベルより突出した部分を
等方性エッチングし、図27に示すような、トレンチ素
子分離領域123を形成する。
In a subsequent step, the insulating layer 120 is
A portion protruding from the level of the upper surface of the silicon substrate 110 is isotropically etched to form a trench isolation region 123 as shown in FIG.

【0008】しかし、以上のようにして、トレンチ素子
分離領域123を形成すると、絶縁層120の上部の端
部において、図27に示すように、くぼみ125が生じ
る。
However, when trench element isolation region 123 is formed as described above, depression 125 is formed at the upper end of insulating layer 120 as shown in FIG.

【0009】このくぼみ125は、図28に示すよう
に、くぼみ125におけるシリコン基板110および絶
縁層120の傾斜が急峻である。その傾斜が急峻である
と、ゲート電極を形成するためのゲート電極材のエッチ
ングにおいて、そのくぼみ125にゲート電極材が残っ
てしまう。ゲート電極材がくぼみ125に残ると、回路
のショートなどの不具合が生じる。
[0009] As shown in FIG. 28, the depression 125 has a steep slope of the silicon substrate 110 and the insulating layer 120 in the depression 125. If the inclination is steep, the gate electrode material remains in the recess 125 in the etching of the gate electrode material for forming the gate electrode. If the gate electrode material remains in the recess 125, a problem such as a short circuit occurs.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、トレンチ素
子分離領域の絶縁層の埋め込みが良好に行われる、トレ
ンチ素子分離領域を有する半導体装置の製造方法を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a trench element isolation region, in which an insulating layer in a trench element isolation region is satisfactorily buried.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明のトレンチ素子分
離領域を有する半導体装置の製造方法は、以下の工程
(a)〜(k)を含む。 (a)シリコン基板の表面にパッド層を形成する工程、
(b)前記パッド層の表面に、化学的機械的研磨のため
のストッパ層を形成する工程、(c)前記ストッパ層の
表面に、所定のパターンを有するレジスト層を形成する
工程、(d)前記レジスト層をマスクとして、前記スト
ッパ層の表面に対して斜めの方向から、酸素系物質を該
ストッパ層にイオン注入する工程、(e)前記レジスト
層をマスクとして、前記ストッパ層および前記パッド層
をエッチングしてパターニングする工程、(f)前記ス
トッパ層をマスクとして、前記シリコン基板をエッチン
グし、素子分離溝を形成する工程、(g)熱酸化によ
り、該ストッパ層の端部において、保護膜を形成する工
程、(h)前記素子分離溝を充填する絶縁層を全面に形
成する工程、(i)化学的機械的研磨法により、前記ス
トッパ層をストッパとして、前記絶縁層を平坦化する工
程、(j)前記ストッパ層を除去する工程、(k)前記
シリコン基板の素子が形成される領域の表面のレベルよ
り突出した、前記絶縁層の部分と、前記保護膜とをエッ
チングして、トレンチ素子分離領域を形成する工程。
A method of manufacturing a semiconductor device having a trench element isolation region according to the present invention includes the following steps (a) to (k). (A) forming a pad layer on the surface of a silicon substrate;
(B) forming a stopper layer for chemical mechanical polishing on the surface of the pad layer; (c) forming a resist layer having a predetermined pattern on the surface of the stopper layer; (d) Using the resist layer as a mask, ion-implanting an oxygen-based substance into the stopper layer from a direction oblique to the surface of the stopper layer, and (e) using the resist layer as a mask to form the stopper layer and the pad layer. (F) etching the silicon substrate using the stopper layer as a mask to form an element isolation groove, and (g) thermally oxidizing a protective film at an end of the stopper layer. (H) forming an insulating layer filling the isolation trenches on the entire surface, and (i) forming the stopper layer by a chemical mechanical polishing method. And (j) removing the stopper layer; and (k) a portion of the insulating layer protruding from a surface level of a region of the silicon substrate where an element is formed. Forming the trench isolation region by etching the protection film.

【0012】本発明の特徴点は、主として以下の二つの
点である。
The features of the present invention are mainly the following two points.

【0013】(1)第1に、突出部の側面を被覆する保
護膜を形成して、工程(k)を行ったことである。
(1) First, a step (k) is performed by forming a protective film covering the side surface of the protruding portion.

【0014】保護膜を形成することで、工程(k)にお
いて、保護膜が突出部の側面を保護することにより、絶
縁層の上部の端部において、くぼみが生じ難くなる。く
ぼみが発生するのを抑制した結果、トランジスタ特性に
おける不具合、たとえば逆狭チャネル効果,Humpを
防止することができる。また、くぼみに電極材がたまら
ないため、ゲート電極のパターニングが良好に行われ、
回路のショートを防止することができる。
By forming the protective film, in the step (k), the protective film protects the side surface of the protruding portion, so that the recess at the upper end of the insulating layer is less likely to occur. As a result of suppressing the occurrence of the depression, a defect in the transistor characteristics, for example, an inverse narrow channel effect and Hump can be prevented. Also, since the electrode material does not accumulate in the recess, the patterning of the gate electrode is performed well,
Short circuit can be prevented.

【0015】(2)第2に、主に、工程(d)と工程
(g)とで、保護膜を形成したことである。つまり、工
程(d)を付加した以外は、特別の工程を含めずに保護
膜を形成したことである。このため、本発明によれば、
簡便に緻密な保護膜を形成することができる。
(2) Second, a protection film is formed mainly in the steps (d) and (g). That is, except that the step (d) was added, the protective film was formed without including any special steps. Therefore, according to the present invention,
A dense protective film can be easily formed.

【0016】前記工程(d)における前記酸素系物質の
イオン注入は、さらに良好な保護膜を形成する観点か
ら、以下の条件で行われることが好ましい。
The ion implantation of the oxygen-based substance in the step (d) is preferably performed under the following conditions from the viewpoint of forming a better protective film.

【0017】前記酸素系物質としては、酸素,オゾンで
あることが好ましい。エネルギーは、15〜30keV
であり、ドーズ量は5×1014〜5×1015cm-2であ
ることが好ましい。前記ストッパ層の表面と前記酸素系
物質のイオンの進行方向とのなす角は、45〜80度で
あることが望ましい。
The oxygen-based material is preferably oxygen or ozone. Energy is 15 to 30 keV
And the dose is preferably 5 × 10 14 to 5 × 10 15 cm −2 . The angle between the surface of the stopper layer and the traveling direction of the ions of the oxygen-based material is preferably 45 to 80 degrees.

【0018】前記工程(g)における熱酸化する方法
は、さらに良好な保護膜を形成する観点から、主とし
て、以下の二つの熱酸化法を挙げることができる。
The thermal oxidation method in the step (g) can be mainly exemplified by the following two thermal oxidation methods from the viewpoint of forming a better protective film.

【0019】(1)第1に、水蒸気の存在下で熱酸化す
る方法(以下「ウエット酸化」という)である。このウ
エット酸化は、酸化レートが大きく、低温での酸化が可
能であるため、短時間での処理時間でよいという利点を
有する。ウエット酸化の熱酸化の温度は、膜厚の制御性
より、800〜950℃であることが好ましい。
(1) First, there is a method of performing thermal oxidation in the presence of steam (hereinafter referred to as "wet oxidation"). This wet oxidation has an advantage that a short processing time is sufficient because the oxidation rate is high and the oxidation can be performed at a low temperature. The temperature of the thermal oxidation in the wet oxidation is preferably 800 to 950 ° C. in view of the controllability of the film thickness.

【0020】(2)第2に、酸素または酸素と不活性ガ
スとの混合ガスの雰囲気中で熱酸化する方法(以下「ド
ライ酸化」という)である。このドライ酸化は、高温で
の酸化を必要とするが、埋め込み酸化膜の耐ウエットエ
ッチを向上させることができ、くぼみがさらに生じ難く
なるという利点を有する。ドライ酸化の熱酸化の温度
は、埋め込み酸化膜の耐ウエットエッチを向上させると
いう観点から、1000〜1150℃であることが好ま
しい。
(2) Second, a method of performing thermal oxidation in an atmosphere of oxygen or a mixed gas of oxygen and an inert gas (hereinafter referred to as "dry oxidation"). Although this dry oxidation requires oxidation at a high temperature, it has the advantage that the wet etching resistance of the buried oxide film can be improved, and depressions are less likely to occur. The temperature of the thermal oxidation in the dry oxidation is preferably 1000 to 1150 ° C. from the viewpoint of improving the wet etching resistance of the buried oxide film.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】(デバイスの構造)本発明の製造方法によ
り得られたトレンチ素子分離領域を有する半導体装置に
ついて説明する。
(Structure of Device) A semiconductor device having a trench element isolation region obtained by the manufacturing method of the present invention will be described.

【0023】図23は、本発明の製造方法により得られ
たトレンチ素子分離領域を有する半導体装置(以下「半
導体装置」という)100である。
FIG. 23 shows a semiconductor device (hereinafter, referred to as “semiconductor device”) 100 having a trench element isolation region obtained by the manufacturing method of the present invention.

【0024】図23に示す半導体装置100は、トレン
チ素子分離領域23、n型MOS素子80およびp型M
OS素子82を含む。
The semiconductor device 100 shown in FIG. 23 has a trench element isolation region 23, an n-type MOS element 80 and a p-type M element.
OS element 82 is included.

【0025】トレンチ素子分離領域23は、シリコン基
板10に設けられたトレンチ16を、絶縁層20で充填
することにより形成された領域である。トレンチ素子分
離領域23は、MOS素子間を分離し、素子領域を画定
する役割を有する。このトレンチ素子分離領域23を境
として、一方の素子領域には、p型レトログレードウエ
ル32が形成され、他方の素子領域には、n型レトログ
レードウエル30が形成されている。
The trench element isolation region 23 is a region formed by filling the trench 16 provided in the silicon substrate 10 with the insulating layer 20. Trench element isolation region 23 has a role of isolating between MOS elements and defining an element region. With the trench element isolation region 23 as a boundary, a p-type retrograde well 32 is formed in one element region, and an n-type retrograde well 30 is formed in the other element region.

【0026】p型レトログレードウエル32上には、n
型MOS素子80が形成され、n型レトログレードウエ
ル30上には、p型MOS素子82が形成されている。
On the p-type retrograde well 32, n
A type MOS element 80 is formed, and a p-type MOS element 82 is formed on the n-type retrograde well 30.

【0027】n型MOS素子80は、ゲート酸化膜28
と、ゲート電極46と、n型不純物拡散層50とを有す
る。
The n-type MOS device 80 has a gate oxide film 28
, A gate electrode 46 and an n-type impurity diffusion layer 50.

【0028】n型MOS素子80におけるゲート酸化膜
28は、p型レトログレードウエル32上に形成されて
いる。このゲート酸化膜28上には、ゲート電極46が
形成されている。ゲート電極46は、多結晶シリコン層
40と、多結晶シリコン層40上に形成された金属シリ
サイド層42とからなる。そして、ゲート酸化膜28お
よびゲート電極46の側壁を覆うようにして、サイドウ
ォール絶縁膜70が形成されている。
The gate oxide film 28 in the n-type MOS device 80 is formed on the p-type retrograde well 32. On this gate oxide film 28, a gate electrode 46 is formed. The gate electrode 46 includes a polycrystalline silicon layer 40 and a metal silicide layer 42 formed on the polycrystalline silicon layer 40. Then, a sidewall insulating film 70 is formed so as to cover the gate oxide film 28 and the sidewall of the gate electrode 46.

【0029】n型不純物拡散層50は、ソース/ドレイ
ン領域を構成している。そしてn型不純物拡散層50
は、低濃度のn型不純物拡散層50aと高濃度のn型不
純物拡散層50bとからなり、LDD構造を有してい
る。
The n-type impurity diffusion layer 50 constitutes a source / drain region. Then, the n-type impurity diffusion layer 50
Comprises an LDD structure having a low concentration n-type impurity diffusion layer 50a and a high concentration n-type impurity diffusion layer 50b.

【0030】p型MOS素子82は、ゲート酸化膜28
と、ゲート電極46と、p型不純物拡散層60とを有す
る。
The p-type MOS element 82 is formed on the gate oxide film 28
, A gate electrode 46 and a p-type impurity diffusion layer 60.

【0031】p型MOS素子82におけるゲート酸化膜
28は、n型レトログレードウエル30上に形成されて
いる。ゲート電極46およびサイドウォール絶縁膜70
の詳細は、n型MOS素子80と同様である。
The gate oxide film 28 in the p-type MOS element 82 is formed on the n-type retrograde well 30. Gate electrode 46 and sidewall insulating film 70
Are the same as those of the n-type MOS element 80.

【0032】p型不純物拡散層60は、p型である以外
は、n型不純物拡散層50と同様である。
The p-type impurity diffusion layer 60 is the same as the n-type impurity diffusion layer 50 except that it is p-type.

【0033】(製造プロセス)次に、図23に示す半導
体装置100の製造プロセスについて説明する。図1〜
図22は、半導体装置100の製造工程を示したもので
ある。
(Manufacturing Process) Next, a manufacturing process of the semiconductor device 100 shown in FIG. 23 will be described. Figure 1
FIG. 22 shows a manufacturing process of the semiconductor device 100.

【0034】(1)トレンチおよび保護膜の形成 まず、図1を参照しながら説明する。シリコン基板10
上に、パッド層12を形成する。パッド層12の材質
は、たとえばSiO2 ,SiONなどを挙げることがで
きる。パッド層12がSiO2 からなる場合には、熱酸
化法,CVD法などにより形成することができ、SiO
Nからなる場合には、CVD法などにより形成すること
ができる。パッド層12の膜厚は、たとえば5〜20n
mである。
(1) Formation of Trench and Protective Film First, description will be made with reference to FIG. Silicon substrate 10
The pad layer 12 is formed thereon. The material of the pad layer 12 can be, for example, SiO 2 , SiON, or the like. When the pad layer 12 is made of SiO 2 , it can be formed by a thermal oxidation method, a CVD method, or the like.
When N is used, it can be formed by a CVD method or the like. The thickness of the pad layer 12 is, for example, 5 to 20 n.
m.

【0035】次いで、パッド層12上に、ストッパ層1
4を形成する。ストッパ層14としては、たとえば窒化
シリコン層,窒化シリコン層と多結晶シリコン層または
非晶質シリコン層との多層構造などを挙げることがで
き、その形成方法としては、公知の方法たとえばCVD
法などを挙げることができる。ストッパ層14は、後の
CMPにおけるストッパとして機能するのに十分な膜
厚、たとえば50〜150nmの膜厚を有する。
Next, the stopper layer 1 is formed on the pad layer 12.
4 is formed. Examples of the stopper layer 14 include a silicon nitride layer, a multilayer structure of a silicon nitride layer and a polycrystalline silicon layer or an amorphous silicon layer, and a known method such as CVD.
And the like. The stopper layer 14 has a thickness enough to function as a stopper in the subsequent CMP, for example, a thickness of 50 to 150 nm.

【0036】ストッパ層14の上に、所定のパターンの
レジスト層R1を形成する。レジスト層R1は、トレン
チ16が形成されることになる領域の上方において、開
口されている。
On the stopper layer 14, a resist pattern R1 having a predetermined pattern is formed. The resist layer R1 is opened above a region where the trench 16 is to be formed.

【0037】次に、図2に示すように、レジスト層R1
をマスクとして、ストッパ層14に酸素系物質を、スト
ッパ層14の露出面に対して、斜めの方向からイオン注
入する。このイオン注入によって、レジスト層R1の開
口部におけるストッパ層14だけではなく、レジスト層
R1の下方におけるストッパ層14の領域にも酸素系物
質が注入される。酸素系物質としては、酸素,オゾンで
ある。イオン注入の条件に関しては、エネルギーは好ま
しくは15〜30keV,より好ましくは20〜25k
eVであり、ドーズ量は好ましくは5×1014〜5×1
15cm-2,より好ましくは1×1015〜2×1015
-2である。ストッパ層の露出面と酸素系物質のイオン
の進行方向とのなす角は、好ましくは45〜80度、よ
り好ましくは50〜70度である。
Next, as shown in FIG.
Is used as a mask, an oxygen-based substance is ion-implanted into the stopper layer 14 from an oblique direction with respect to the exposed surface of the stopper layer 14. By this ion implantation, an oxygen-based substance is implanted not only into the stopper layer 14 at the opening of the resist layer R1 but also into the region of the stopper layer 14 below the resist layer R1. Oxygen-based substances include oxygen and ozone. Regarding the conditions of ion implantation, the energy is preferably 15 to 30 keV, more preferably 20 to 25 kV.
eV, and the dose is preferably 5 × 10 14 to 5 × 1.
0 15 cm -2 , more preferably 1 × 10 15 to 2 × 10 15 c
m- 2 . The angle between the exposed surface of the stopper layer and the traveling direction of the ions of the oxygen-based material is preferably 45 to 80 degrees, more preferably 50 to 70 degrees.

【0038】次に、図3に示すように、レジスト層R1
をマスクとして、ストッパ層14およびパッド層12を
エッチングする。このエッチングは、たとえばドライエ
ッチングにより行われる。ドライエッチングの場合に
は、エッチャントとしては、たとえば、Cl2 とO2
の混合ガスを挙げることができる。
Next, as shown in FIG.
Is used as a mask, the stopper layer 14 and the pad layer 12 are etched. This etching is performed by, for example, dry etching. In the case of dry etching, the etchant may be, for example, a mixed gas of Cl 2 and O 2 .

【0039】また、ストッパ層14の端部14aには、
酸素系物質がイオン注入されている。
The end 14a of the stopper layer 14 has
An oxygen-based substance is ion-implanted.

【0040】次に、レジスト層R1をアッシングにより
除去する。次いで、図4に示すように、ストッパ層14
をマスクとして、シリコン基板10をエッチングし、ト
レンチ16を形成する。トレンチ16の深さは、デバイ
スの設計で異なるが、たとえば300〜500nmであ
る。シリコン基板10のエッチングは、ドライエッチン
グにより行うことができる。
Next, the resist layer R1 is removed by ashing. Next, as shown in FIG.
Is used as a mask to etch the silicon substrate 10 to form a trench 16. The depth of the trench 16 varies depending on the device design, but is, for example, 300 to 500 nm. The etching of the silicon substrate 10 can be performed by dry etching.

【0041】図示しないが、シリコン基板10とストッ
パ層14との間に介在しているパッド層12の端部をエ
ッチングする。
Although not shown, the end of the pad layer 12 interposed between the silicon substrate 10 and the stopper layer 14 is etched.

【0042】次に、図5に示すように、熱酸化法によ
り、トレンチ16におけるシリコン基板10の露出面を
酸化し、酸化膜(以下「トレンチ酸化膜」という)18
を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, the exposed surface of the silicon substrate 10 in the trench 16 is oxidized by a thermal oxidation method to form an oxide film (hereinafter referred to as "trench oxide film") 18.
To form

【0043】この熱酸化において、イオン注入された酸
素系物質に起因する酸素が、ストッパ層14の端部14
aの酸化を促進し、したがって保護膜90が形成され
る。
In this thermal oxidation, oxygen caused by the ion-implanted oxygen-based material is removed from the end 14 of the stopper layer 14.
a is promoted, and thus a protective film 90 is formed.

【0044】さらに、パッド層12の端部がエッチング
されていることにより、この熱酸化によって、トレンチ
16を構成するシリコン基板10の上部のエッジ部は、
酸化されて、丸みを帯びる。シリコン基板10の上部の
エッジ部が丸みを帯びることによって、後述する絶縁層
20の上部の端部におけるくぼみが生じにくくなる。こ
の熱酸化の方法は、特に限定されないが、ウエット酸化
(水蒸気の存在下において熱酸化する方法),ドライ酸
化(酸素または酸素と不活性ガスとの混合ガスの雰囲気
中で熱酸化する方法)が好ましい。ウエット酸化は、酸
化レートが大きく、低温での酸化が可能であるため、短
時間での処理時間でよいという利点を有する。ドライ酸
化は、高温での酸化を必要とするが、トレンチ酸化膜
(埋め込み酸化膜)18の耐ウエットエッチを向上させ
ることができ、くぼみがさらに生じ難くなるという利点
を有する。ウエット酸化の熱酸化の温度は、膜厚の制御
性より、800〜950℃であることが好ましく、より
好ましくは900〜950℃である。ドライ酸化の熱酸
化の温度は、トレンチ酸化膜(埋め込み酸化膜)18の
耐ウエットエッチを向上させるという観点から、100
0〜1150℃であることが好ましく、より好ましくは
1100〜1150℃である。ドライ酸化における不活
性ガスとしては、たとえばヘリウム,ネオン,アルゴ
ン,クリプトンなどを挙げることができる。
Further, since the edge of the pad layer 12 is etched, the upper edge of the silicon substrate 10 forming the trench 16 is formed by the thermal oxidation.
Oxidized and rounded. Since the upper edge portion of the silicon substrate 10 is rounded, a depression at an upper end portion of the insulating layer 20 described later is less likely to occur. The method of this thermal oxidation is not particularly limited, and wet oxidation (a method of thermal oxidation in the presence of steam) and dry oxidation (a method of thermal oxidation in an atmosphere of oxygen or a mixed gas of oxygen and an inert gas) are available. preferable. Wet oxidation has the advantage of requiring a short processing time because the oxidation rate is high and oxidation at low temperatures is possible. Dry oxidation requires oxidation at a high temperature, but has the advantage that the wet etching resistance of the trench oxide film (buried oxide film) 18 can be improved, and depressions are less likely to occur. The temperature of the thermal oxidation in wet oxidation is preferably from 800 to 950 ° C., more preferably from 900 to 950 ° C., from the viewpoint of controllability of the film thickness. The temperature of the thermal oxidation in the dry oxidation is set at 100 from the viewpoint of improving the wet etching resistance of the trench oxide film (buried oxide film) 18.
The temperature is preferably from 0 to 1150 ° C, more preferably from 1100 to 1150 ° C. Examples of the inert gas in the dry oxidation include helium, neon, argon, and krypton.

【0045】図6に示すように、トレンチ16を埋め込
むようにして、絶縁層20を全面に堆積する。絶縁層2
0の膜厚は、トレンチ16を埋め込み、少なくともスト
ッパ層14を覆うような膜厚、たとえば500〜800
nmである。絶縁層20の材質は、たとえば、酸化シリ
コンなどからなる。絶縁層20の堆積方法としては、た
とえば高密度プラズマCVD法,熱CVD法,TEOS
プラズマCVD法などを挙げることができる。
As shown in FIG. 6, an insulating layer 20 is deposited on the entire surface so as to fill the trench 16. Insulating layer 2
The film thickness of 0 is a film thickness that fills the trench 16 and covers at least the stopper layer 14, for example, 500 to 800.
nm. The material of the insulating layer 20 is made of, for example, silicon oxide. As a method of depositing the insulating layer 20, for example, high-density plasma CVD, thermal CVD, TEOS
A plasma CVD method or the like can be given.

【0046】次に、図7に示すように、絶縁層20をC
MP法により平坦化する。この平坦化は、ストッパ層1
4が露出するまで行う。つまり、ストッパ層14をスト
ッパとして、絶縁層20を平坦化する。次いで、図8に
示すように、ストッパ層14をたとえば熱りん酸液を用
いて除去する。
Next, as shown in FIG.
Flatten by the MP method. This flattening is performed by the stopper layer 1.
Repeat until 4 is exposed. That is, the insulating layer 20 is planarized using the stopper layer 14 as a stopper. Next, as shown in FIG. 8, the stopper layer 14 is removed using, for example, a hot phosphoric acid solution.

【0047】次いで、図9に示すように、突出部22お
よび保護膜90を等方性エッチングする。このエッチン
グの際、突出部22の側面は、保護膜90によって保護
され、横方向のエッチングが抑制される。その結果、絶
縁層20の上部の端部においてくぼみが生じ難くなって
いる。このため、絶縁層の埋め込みが良好に行われたト
レンチ素子分離領域23が形成される。エッチャントと
しては、たとえばフッ酸を含むエッチャントなどを挙げ
ることができる。このエッチングの際、パッド層12も
エッチング除去される。
Next, as shown in FIG. 9, the protrusion 22 and the protective film 90 are isotropically etched. During this etching, the side surfaces of the protruding portions 22 are protected by the protective film 90, so that the lateral etching is suppressed. As a result, depressions are less likely to occur at the upper end of the insulating layer 20. Therefore, a trench element isolation region 23 in which the insulating layer is satisfactorily embedded is formed. Examples of the etchant include an etchant containing hydrofluoric acid. During this etching, the pad layer 12 is also etched away.

【0048】(2)ウエルの形成 次いで、図10に示すように、シリコン基板10の露出
面に、犠牲酸化膜24を熱酸化法により形成する。犠牲
酸化膜24の膜厚は、たとえば10〜20nmである。
(2) Formation of Well Next, as shown in FIG. 10, a sacrificial oxide film 24 is formed on the exposed surface of the silicon substrate 10 by a thermal oxidation method. The thickness of the sacrificial oxide film 24 is, for example, 10 to 20 nm.

【0049】続いて、犠牲酸化膜24およびトレンチ1
6を充填する絶縁層20の表面に、所定のパターンを有
するレジスト層R2を形成する。レジスト層R2は、n
ウエルとなる領域の表面が露出するように開口されてい
る。このレジスト層R2をマスクとして、リン,ヒ素な
どのn型不純物を1回もしくは複数回にわたってシリコ
ン基板10に注入することにより、シリコン基板10内
にn型レトログレードウエル30を形成する。なお、レ
トログレードウエルは、シリコン基板10の深い位置に
おいて、ウエルの不純物濃度のピークがあるウエルをい
う。
Subsequently, the sacrificial oxide film 24 and the trench 1
A resist layer R2 having a predetermined pattern is formed on the surface of the insulating layer 20 that fills the insulating layer 6. The resist layer R2 has n
The opening is formed so that the surface of the region to be the well is exposed. Using the resist layer R2 as a mask, an n-type retrograde well 30 is formed in the silicon substrate 10 by injecting n-type impurities such as phosphorus and arsenic into the silicon substrate 10 one or more times. The retrograde well refers to a well having a peak of the impurity concentration of the well at a deep position in the silicon substrate 10.

【0050】図11に示すように、犠牲酸化膜24およ
びトレンチ16を充填する絶縁層20の表面に、レジス
ト層R3を形成する。レジスト層R3は、pウエルとな
る領域の表面が露出するように開口されている。このレ
ジスト層R3をマスクとして、ボロンなどのp型不純物
を1回もしくは複数回にわたってシリコン基板10に注
入することにより、シリコン基板10内にp型レトログ
レードウエル32を形成する。
As shown in FIG. 11, a resist layer R3 is formed on the surface of the insulating layer 20 filling the sacrificial oxide film 24 and the trench 16. The resist layer R3 is opened so that the surface of the region to be a p-well is exposed. By using the resist layer R3 as a mask, a p-type impurity such as boron is implanted into the silicon substrate 10 one or more times to form a p-type retrograde well 32 in the silicon substrate 10.

【0051】次に、図12に示すように、犠牲酸化膜2
4を、等方性エッチングする。この際、さらに突出部2
2および保護膜90がさらに残留している場合は、突出
部22および保護膜90もまた等方性エッチングされ
る。エッチャントとしては、フッ酸を含むエッチャント
が挙げられる。
Next, as shown in FIG.
4 is isotropically etched. At this time, the protrusion 2
2 and the protective film 90 still remain, the protrusion 22 and the protective film 90 are also isotropically etched. Examples of the etchant include an etchant containing hydrofluoric acid.

【0052】(3)ゲート電極の形成 次いで、図13に示すように、トレンチ素子分離領域2
3により画定された素子領域の上に、酸化膜26を形成
する。この酸化膜26の一部は、ゲート酸化膜28とな
る。
(3) Formation of Gate Electrode Next, as shown in FIG.
An oxide film 26 is formed on the element region defined by 3. A part of the oxide film 26 becomes a gate oxide film 28.

【0053】図14に示すように、絶縁層20および酸
化膜26の上にCVD法などによって、多結晶シリコン
層40を形成する。多結晶シリコン層40はドーピング
されいる。
As shown in FIG. 14, a polycrystalline silicon layer 40 is formed on insulating layer 20 and oxide film 26 by a CVD method or the like. The polycrystalline silicon layer 40 is doped.

【0054】多結晶シリコン層40の表面に、金属シリ
サイド層42を形成する。金属シリサイド層42の材質
としては、タングステン,チタン,モリブデンなどのシ
リサイドなどが挙げられ、その形成方法としては、スタ
ッパリング法などを挙げることができる。
On the surface of the polycrystalline silicon layer 40, a metal silicide layer 42 is formed. Examples of the material of the metal silicide layer 42 include silicide such as tungsten, titanium, and molybdenum, and examples of the method for forming the silicide layer 42 include a stampering method.

【0055】その後、金属シリサイド層42の表面に酸
化シリコン層44を形成する。酸化シリコン層44の形
成方法としては、たとえばCVD法などが挙げられる。
Thereafter, a silicon oxide layer 44 is formed on the surface of the metal silicide layer 42. As a method for forming the silicon oxide layer 44, for example, a CVD method or the like can be given.

【0056】図15に示すように、酸化シリコン層44
の上に、ゲート電極46を形成したい領域を被覆するよ
うな、レジスト層R4を形成する。次いで、このレジス
ト層R4をマスクとして、酸化シリコン層44をエッチ
ングする。
As shown in FIG. 15, the silicon oxide layer 44
A resist layer R4 is formed so as to cover a region where the gate electrode 46 is to be formed. Next, the silicon oxide layer 44 is etched using the resist layer R4 as a mask.

【0057】その後、図16に示すように、レジスト層
R4をアッシングにより除去する。
Thereafter, as shown in FIG. 16, the resist layer R4 is removed by ashing.

【0058】次に、図17に示すように、酸化シリコン
層44をマスクとして、金属シリサイド層42および多
結晶シリコン層40をエッチングする。このようにし
て、多結晶シリコン層40と金属シリサイド層42とか
らなるゲート電極46を形成する。
Next, as shown in FIG. 17, using the silicon oxide layer 44 as a mask, the metal silicide layer 42 and the polycrystalline silicon layer 40 are etched. Thus, a gate electrode 46 composed of the polycrystalline silicon layer 40 and the metal silicide layer 42 is formed.

【0059】(4)ソース/ドレインの形成 図18に示すように、n型レトログレードウエル30を
覆うレジスト層R5を形成する。このレジスト層R5を
マスクとして、p型レトログレードウエル32中に、リ
ンなどをイオン注入し、p型レトログレードウエル32
中に、ソース/ドレイン領域を構成する低濃度のn型不
純物拡散層50aを形成する。
(4) Formation of Source / Drain As shown in FIG. 18, a resist layer R5 covering the n-type retrograde well 30 is formed. Using the resist layer R5 as a mask, phosphorus or the like is ion-implanted into the p-type retrograde well 32 to form the p-type retrograde well 32.
A low-concentration n-type impurity diffusion layer 50a forming source / drain regions is formed therein.

【0060】レジスト層R5を除去した後、図19に示
すように、p型レトログレードウエル32を覆うレジス
ト層R6を形成する。このレジスト層R6をマスクとし
て、n型レトログレードウエル30中に、ボロンなどを
イオン注入し、n型レトログレードウエル30中に、ソ
ース/ドレイン領域を構成する低濃度のp型不純物拡散
層60aを形成する。
After removing the resist layer R5, a resist layer R6 covering the p-type retrograde well 32 is formed as shown in FIG. Using the resist layer R6 as a mask, boron or the like is ion-implanted into the n-type retrograde well 30, and the low-concentration p-type impurity diffusion layer 60a constituting the source / drain region is formed in the n-type retrograde well 30. Form.

【0061】次に、レジスト層R6を除去した後、CV
D法などによって、絶縁層(図示しない)、たとえばシ
リコン窒化膜,シリコン酸化膜などを全面に形成する。
次いで、図20に示すように、反応性イオンエッチング
などによって、絶縁層を異方性エッチングすることによ
り、サイドウォール絶縁膜70を形成する。
Next, after removing the resist layer R6, the CV
An insulating layer (not shown), for example, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like is formed on the entire surface by the D method or the like.
Next, as shown in FIG. 20, the insulating layer is anisotropically etched by reactive ion etching or the like to form a sidewall insulating film 70.

【0062】次に、図21に示すように、n型レトログ
レードウエル30を覆うレジスト層R7を形成する。こ
のレジスト層R7と、ゲート電極46と、サイドウォー
ル絶縁膜70とをマスクとして、リンなどの不純物を、
p型レトログレードウエル32中にイオン注入し、高濃
度のn型不純物拡散層50bを形成する。これにより、
LDD構造のn型不純物拡散層50が形成される。
Next, as shown in FIG. 21, a resist layer R7 covering the n-type retrograde well 30 is formed. Using the resist layer R7, the gate electrode 46, and the sidewall insulating film 70 as a mask, an impurity such as phosphorus is
Ions are implanted into the p-type retrograde well 32 to form a high-concentration n-type impurity diffusion layer 50b. This allows
An n-type impurity diffusion layer 50 having an LDD structure is formed.

【0063】次に、レジスト層R7を除去した後、図2
2に示すように、p型レトログレードウエル32を覆う
レジスト層R8を形成する。このレジスト層R8と、ゲ
ート電極46と、サイドウォール絶縁膜70とをマスク
として、ボロンなどの不純物を、n型レトログレードウ
エル30中にイオン注入し、高濃度のp型不純物拡散層
60bを形成する。これにより、LDD構造のp型不純
物拡散層60が形成される。
Next, after removing the resist layer R7, FIG.
As shown in FIG. 2, a resist layer R8 covering the p-type retrograde well 32 is formed. Using the resist layer R8, the gate electrode 46, and the sidewall insulating film 70 as a mask, an impurity such as boron is ion-implanted into the n-type retrograde well 30 to form a high-concentration p-type impurity diffusion layer 60b. I do. Thereby, the p-type impurity diffusion layer 60 having the LDD structure is formed.

【0064】次に、レジスト層R8をアッシング除去す
ることにより、図23に示すような、本実施の形態に係
る半導体装置100が完成する。
Next, the semiconductor device 100 according to the present embodiment as shown in FIG. 23 is completed by removing the resist layer R8 by ashing.

【0065】本実施の形態において特徴的な点は、主と
して、以下の二つである。
The present embodiment is characterized mainly by the following two points.

【0066】(1)第1に、突出部22の側面を被覆す
る保護膜90を形成して、突出部22の等方性エッチン
グを行ったことである。
(1) First, a protection film 90 for covering the side surfaces of the protrusion 22 is formed, and the protrusion 22 is isotropically etched.

【0067】保護膜90を形成することで、突出部22
を等方性エッチングする工程において、保護膜90が突
出部22の側面を保護することにより、絶縁層20の上
部の端部において、くぼみが生じ難くなる。くぼみが発
生するのを抑制した結果、トランジスタ特性における不
具合、たとえば逆狭チャネル効果,ハンプ(Hump)
を防止することができる。また、たとえばゲート電極を
形成する際、絶縁層20の上部の端部において、電極材
が溜まるなどの不具合が生じるのを抑制できるため、回
路のショートが生じ難くなる。
By forming the protective film 90, the protrusion 22
In the step of isotropically etching, the protective film 90 protects the side surface of the protruding portion 22, so that the upper end portion of the insulating layer 20 is less likely to be recessed. As a result of suppressing the occurrence of depressions, defects in transistor characteristics, such as an inverse narrow channel effect and a hump (Hump)
Can be prevented. In addition, for example, when forming a gate electrode, it is possible to suppress a problem such as accumulation of an electrode material at an upper end portion of the insulating layer 20, so that a short circuit is less likely to occur.

【0068】(2)第2に、主に、ストッパ層14に、
酸素系物質をストッパ層14の露出面に対して斜め方向
にイオン注入する工程と、トレンチ16におけるシリコ
ン基板10の露出面を熱酸化する工程とで、保護膜90
を形成したことである。つまり、ストッパ層14に酸素
系物質をイオン注入する工程を付加した以外は、特別の
工程を含めずに保護膜90を形成したことである。この
ため、本実施の形態の手法によれば、簡便に緻密な保護
膜90を形成することができる。
(2) Second, mainly, the stopper layer 14
The step of implanting an oxygen-based material obliquely with respect to the exposed surface of the stopper layer 14 and the step of thermally oxidizing the exposed surface of the silicon substrate 10 in the trench 16 include the steps of:
Is formed. That is, the protective film 90 is formed without including a special process except that a process of implanting an oxygen-based material into the stopper layer 14 is added. Therefore, according to the method of the present embodiment, the dense protective film 90 can be easily formed.

【0069】また、上記実施の形態は、本発明の要旨を
越えない範囲において、種々の変更が可能である。
The above embodiment can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

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

【図1】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の工
程を模式的に示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment.

【図2】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の工
程を模式的に示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing steps of a method of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.

【図3】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の工
程を模式的に示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

【図4】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の工
程を模式的に示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

【図5】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の工
程を模式的に示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

【図6】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の工
程を模式的に示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.

【図7】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の工
程を模式的に示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.

【図8】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の工
程を模式的に示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

【図9】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の工
程を模式的に示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

【図10】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の
工程を模式的に示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.

【図11】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の
工程を模式的に示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

【図12】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の
工程を模式的に示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a step of a method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

【図13】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の
工程を模式的に示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

【図14】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の
工程を模式的に示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.

【図15】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の
工程を模式的に示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.

【図16】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の
工程を模式的に示す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.

【図17】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の
工程を模式的に示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.

【図18】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の
工程を模式的に示す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.

【図19】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の
工程を模式的に示す断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.

【図20】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の
工程を模式的に示す断面図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.

【図21】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の
工程を模式的に示す断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.

【図22】実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の
工程を模式的に示す断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment.

【図23】実施の形態にかかる半導体装置を模式的に示
す断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device according to an embodiment.

【図24】従来例にかかる半導体装置の製造方法の工程
を模式的に示す断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing steps of a method of manufacturing a semiconductor device according to a conventional example.

【図25】従来例にかかる半導体装置の製造方法の工程
を模式的に示す断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view schematically showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a conventional example.

【図26】従来例にかかる半導体装置の製造方法の工程
を模式的に示す断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view schematically showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a conventional example.

【図27】従来例にかかる半導体装置の製造方法の工程
を模式的に示す断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view schematically showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a conventional example.

【図28】図27におけるくぼみを拡大した断面模式図
である。
FIG. 28 is an enlarged schematic cross-sectional view of the depression in FIG. 27;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコン基板 12 パッド層 14 ストッパ層 16 トレンチ 18 トレンチ酸化膜 20 絶縁層 22 突出部 23 トレンチ素子分離領域 24 犠牲酸化膜 26 酸化膜 28 ゲート酸化膜 30 n型のレトログレードウエル 32 p型のレトログレードウエル 40 多結晶シリコン層 42 金属シリサイド層 44 酸化シリコン層 46 ゲート電極 50 n型不純物拡散層 50a 低濃度のn型不純物拡散層 50b 高濃度のn型不純物拡散層 60 p型不純物拡散層 60a 低濃度のp型不純物拡散層 60b 高濃度のp型不純物拡散層 70 サイドウォール絶縁膜 80 n型MOS素子 82 p型MOS素子 90 保護膜 100 半導体装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Silicon substrate 12 Pad layer 14 Stopper layer 16 Trench 18 Trench oxide film 20 Insulating layer 22 Projection 23 Trench element isolation region 24 Sacrificial oxide film 26 Oxide film 28 Gate oxide film 30 n-type retrograde well 32 p-type retrograde Well 40 polycrystalline silicon layer 42 metal silicide layer 44 silicon oxide layer 46 gate electrode 50 n-type impurity diffusion layer 50a low concentration n-type impurity diffusion layer 50b high concentration n-type impurity diffusion layer 60 p-type impurity diffusion layer 60a low concentration P-type impurity diffusion layer 60b high-concentration p-type impurity diffusion layer 70 sidewall insulating film 80 n-type MOS element 82 p-type MOS element 90 protective film 100 semiconductor device

フロントページの続き Fターム(参考) 5F032 AA35 AA36 AA44 AA45 CA03 CA17 CA20 DA02 DA04 DA23 DA24 DA25 DA26 DA30 DA33 DA43 DA53 DA60 DA77 DA78 5F048 AA04 AA07 AC03 BB05 BB08 BB12 BC06 BE03 BG14 DA25 DA27 Continued on the front page F term (reference) 5F032 AA35 AA36 AA44 AA45 CA03 CA17 CA20 DA02 DA04 DA23 DA24 DA25 DA26 DA30 DA33 DA43 DA53 DA60 DA77 DA78 5F048 AA04 AA07 AC03 BB05 BB08 BB12 BC06 BE03 BG14 DA25 DA27

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 以下の工程(a)〜(k)を含むトレン
チ素子分離領域を有する半導体装置の製造方法。 (a)シリコン基板の表面にパッド層を形成する工程、
(b)前記パッド層の表面に、化学的機械的研磨のため
のストッパ層を形成する工程、(c)前記ストッパ層の
表面に、所定のパターンを有するレジスト層を形成する
工程、(d)前記レジスト層をマスクとして、前記スト
ッパ層の表面に対して斜めの方向から、酸素系物質を該
ストッパ層にイオン注入する工程、(e)前記レジスト
層をマスクとして、前記ストッパ層および前記パッド層
をエッチングしてパターニングする工程、(f)前記ス
トッパ層をマスクとして、前記シリコン基板をエッチン
グし、素子分離溝を形成する工程、(g)熱酸化によ
り、該ストッパ層の端部において、保護膜を形成する工
程、(h)前記素子分離溝を充填する絶縁層を全面に形
成する工程、(i)化学的機械的研磨法により、前記ス
トッパ層をストッパとして、前記絶縁層を平坦化する工
程、(j)前記ストッパ層を除去する工程、(k)前記
シリコン基板の素子が形成される領域の表面のレベルよ
り突出した、前記絶縁層の部分と、前記保護膜とをエッ
チングして、トレンチ素子分離領域を形成する工程。
1. A method of manufacturing a semiconductor device having a trench isolation region including the following steps (a) to (k). (A) forming a pad layer on the surface of a silicon substrate;
(B) forming a stopper layer for chemical mechanical polishing on the surface of the pad layer; (c) forming a resist layer having a predetermined pattern on the surface of the stopper layer; (d) Using the resist layer as a mask, ion-implanting an oxygen-based substance into the stopper layer from a direction oblique to the surface of the stopper layer, and (e) using the resist layer as a mask to form the stopper layer and the pad layer. (F) etching the silicon substrate using the stopper layer as a mask to form an element isolation groove, and (g) protecting the protective film at the end of the stopper layer by thermal oxidation. (H) a step of forming an insulating layer filling the device isolation trench over the entire surface, and (i) forming the stopper layer by a chemical mechanical polishing method. And (j) removing the stopper layer; and (k) a portion of the insulating layer protruding from a surface level of a region of the silicon substrate where an element is formed. Forming a trench isolation region by etching the protection film.
【請求項2】 請求項1において、 前記工程(d)における前記酸素系物質は、酸素,オゾ
ンである、トレンチ素子分離領域を有する半導体装置の
製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the oxygen-based material in the step (d) is oxygen or ozone.
【請求項3】 請求項1または請求項2において、 前記工程(d)における前記イオン注入の条件は、エネ
ルギーが15〜30keV、ドーズ量が5×1014〜5
×1015cm-2である、トレンチ素子分離領域を有する
半導体装置の製造方法。
3. The ion implantation condition according to claim 1, wherein the conditions of the ion implantation in the step (d) are as follows: an energy of 15 to 30 keV and a dose of 5 × 10 14 to 5
A method for manufacturing a semiconductor device having a trench element isolation region of × 10 15 cm −2 .
【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれかにお
いて、 前記工程(d)における、前記ストッパ層の表面と前記
酸素系物質のイオンの進行方向とのなす角は、45〜8
0度である、トレンチ素子分離領域を有する半導体装置
の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the angle between the surface of the stopper layer and the traveling direction of the ions of the oxygen-based substance in the step (d) is 45 to 8.
A method for manufacturing a semiconductor device having a trench element isolation region at 0 degrees.
【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかにお
いて、 前記工程(g)における、前記ストッパ層を熱酸化する
方法は、水蒸気の存在下で熱酸化する方法である、トレ
ンチ素子分離領域を有する半導体装置の製造方法。
5. The trench element isolation region according to claim 1, wherein the method of thermally oxidizing the stopper layer in the step (g) is a method of thermally oxidizing in the presence of water vapor. A method for manufacturing a semiconductor device having:
【請求項6】 請求項5において、 前記工程(g)における熱酸化の温度は、800〜95
0℃である、トレンチ素子分離領域を有する半導体装置
の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the temperature of the thermal oxidation in the step (g) is 800 to 95.
A method for manufacturing a semiconductor device having a trench element isolation region at 0 ° C.
【請求項7】 請求項1ないし請求項4のいずれかにお
いて、 前記工程(g)における、前記ストッパ層を熱酸化する
方法は、酸素または酸素と不活性ガスとの混合ガスの雰
囲気中で熱酸化する方法である、トレンチ素子分離領域
を有する半導体装置の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein the method of thermally oxidizing the stopper layer in the step (g) is performed in an atmosphere of oxygen or a mixed gas of oxygen and an inert gas. A method of manufacturing a semiconductor device having a trench element isolation region, which is an oxidizing method.
【請求項8】 請求項7において、 前記工程(g)における熱酸化の温度は、1000〜1
150℃である、トレンチ素子分離領域を有する半導体
装置の製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein the temperature of the thermal oxidation in the step (g) is 1000 to 1
A method for manufacturing a semiconductor device having a trench element isolation region at 150 ° C.
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