JP2001085515A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JP2001085515A
JP2001085515A JP26308199A JP26308199A JP2001085515A JP 2001085515 A JP2001085515 A JP 2001085515A JP 26308199 A JP26308199 A JP 26308199A JP 26308199 A JP26308199 A JP 26308199A JP 2001085515 A JP2001085515 A JP 2001085515A
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isolation insulating
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of high level integration, and its manufacturing method. SOLUTION: This semiconductor device is provided with a semiconductor element substrate 1 on which a semiconductor element is formed, a tapered trench part 5 which is formed in the substrate 1 and has opening wider than the bottom part, an isolation insulating film 3 formed by growing an insulating film over the whole surface of the substrate 1 containing the inside of the trench part 5, and a contact hole 6, which is formed in the isolation insulating film 3 on the substrate 1 and reaches the surface of the substrate 1. The thickness T of the isolation insulating film 3 on the substrate 1 is set smaller than the width D5 of the open part of the trench part 5.

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、半導体装置及びそ
の製造方法に係り、特に、半導体素子基板表面上と溝部
内に絶縁膜を成長してなる分離絶縁膜と、この分離絶縁
膜に形成されるコンタクト孔とを備えた半導体装置及び
その製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an isolation insulating film formed by growing an insulating film on the surface of a semiconductor element substrate and in a trench, and formed on the isolation insulating film. And a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】まず、従来例について説明する。近年の
半導体装置の高集積化に伴い、半導体素子基板にて素子
領域間を分離するための素子分離絶縁膜の微細化が重要
視されている。そのための方法の一つとして、半導体素
子基板に細幅の溝部(以下、トレンチと称する)を形成
し、且つ、このトレンチ内に絶縁膜を埋設したトレンチ
構造の素子分離絶縁膜(以下、分離絶縁膜と称する)が
提案されている。この分離絶縁膜は、半導体素子基板の
深い位置まで素子領域間を絶縁分離することが可能であ
る。よって、従来の方法の一つであるLOCOS法(局
所酸化法)による素子分離に比較して、絶縁分離特性が
高いという利点がある。
2. Description of the Related Art First, a conventional example will be described. With the recent increase in the degree of integration of semiconductor devices, miniaturization of element isolation insulating films for separating element regions on a semiconductor element substrate has been regarded as important. As one of the methods therefor, as an element isolation insulating film having a trench structure in which a narrow groove (hereinafter, referred to as a trench) is formed in a semiconductor element substrate and an insulating film is buried in the trench (hereinafter, referred to as isolation insulation). (Referred to as membrane). This isolation insulating film can insulate and isolate the element regions to a deep position in the semiconductor element substrate. Therefore, there is an advantage that the insulation isolation characteristics are higher than the element isolation by the LOCOS method (local oxidation method) which is one of the conventional methods.

【0003】特に、半導体素子基板と中間絶縁層との積
層構造を有するSOI(Silicon On Ins
ulator)基板に前述の分離絶縁膜を適用した場
合、分離絶縁膜の下端部をSOI基板の中間に存在する
中間絶縁層にまで達するように形成すると、素子領域間
を分離絶縁膜と中間絶縁層とで完全に絶縁分離すること
が可能となる。よって、かかる手法によると、素子領域
間は、極めて絶縁分離特性の高い構造が得られることと
なる。
[0003] In particular, SOI (Silicon On Ins) having a laminated structure of a semiconductor element substrate and an intermediate insulating layer.
In the case where the above-described isolation insulating film is applied to a substrate, if the lower end of the isolation insulating film is formed so as to reach the intermediate insulating layer existing in the middle of the SOI substrate, the isolation insulating film and the intermediate insulating layer And can be completely insulated and separated. Therefore, according to such a method, a structure having extremely high insulation isolation characteristics can be obtained between the element regions.

【0004】ここで、図3は、従来の半導体装置の製造
方法の基本工程を示す説明図である。
Here, FIG. 3 is an explanatory view showing basic steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【0005】図3(a)は、支持基板102と中間絶縁
層104と半導体素子基板101との積層構造を有する
SOI基板107である。このSOI基板107におい
て、半導体素子基板101にトレンチ105を形成する
ためには、半導体素子基板101の表面にその分離領域
を覆うレジストマスクを形成し、このレジストマスクを
利用して半導体素子基板101の表面に異方性エッチン
グを行なう(図示せず)。そして、この工程を経た後
に、図3(b)に示すような、中間絶縁層104にまで
達するトレンチ105が形成される。
FIG. 3A shows an SOI substrate 107 having a laminated structure of a supporting substrate 102, an intermediate insulating layer 104 and a semiconductor element substrate 101. In the SOI substrate 107, in order to form the trench 105 in the semiconductor element substrate 101, a resist mask covering the isolation region is formed on the surface of the semiconductor element substrate 101, and the resist mask is used to form the semiconductor element substrate 101. Anisotropic etching is performed on the surface (not shown). After this step, a trench 105 reaching the intermediate insulating layer 104 is formed as shown in FIG.

【0006】次に、前述のトレンチ105を含む半導体
素子基板101の表面の全面に、化学気相成長法等を用
いてシリコン酸化膜等からなる絶縁膜を、トレンチ10
5の開口部の幅よりも厚く成長させ、図3(c)に示す
ような分離絶縁膜103を形成する。
Next, an insulating film made of a silicon oxide film or the like is formed on the entire surface of the semiconductor element substrate 101 including the trench 105 by a chemical vapor deposition method or the like.
5 is grown to be thicker than the width of the opening 5 to form an isolation insulating film 103 as shown in FIG.

【0007】続いて、この半導体素子基板101の表面
上に成長した分離絶縁膜103に、図3(d)に示すよ
うな半導体素子基板101の表面にまで達するコンタク
ト孔106を、エッチング等を用いて形成する。この後
に、所定の電気配線が形成されることとなる。
Subsequently, in the isolation insulating film 103 grown on the surface of the semiconductor element substrate 101, a contact hole 106 reaching the surface of the semiconductor element substrate 101 as shown in FIG. Formed. Thereafter, predetermined electric wiring is formed.

【0008】また、トレンチ105へ分離絶縁膜103
を成長させる工程において、トレンチ105内のボイド
の発生を防止するために、トレンチ105の内側の各面
がその底面に対してなす角度を88度以下とし、且つ、
前述の分離絶縁膜103を、成長速度が遅い減圧化学気
相成長法で成長させたノンドープケイ酸ガラス(NS
G)とする方法が検討されている。
Further, the isolation insulating film 103 is formed in the trench 105.
In the step of growing, in order to prevent generation of voids in the trench 105, the angle formed by each surface inside the trench 105 with respect to the bottom surface is 88 degrees or less, and
Non-doped silicate glass (NS) grown by low pressure chemical vapor deposition with a low growth rate
G) is being studied.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来例にあっては、トレンチ105を含む半導体素子
基板101の全面上に絶縁膜を成長する工程において、
その成長した後の分離絶縁膜103の厚みを小さくする
とトレンチ105上にて分離絶縁膜103の表面上に窪
みが発生する。そして、この窪みが、後の電気配線を形
成する工程における断線の原因となることがあった。こ
のため、この窪みの発生をなくすために、成長した後の
分離絶縁膜103の厚さをトレンチ105の開口部の幅
よりも大きくしていた。つまり、成長した後の分離絶縁
膜103の最小厚さはトレンチ105の開口部の幅に依
存して決まっていた。
However, in the conventional example described above, in the step of growing an insulating film over the entire surface of the semiconductor element substrate 101 including the trench 105,
If the thickness of the isolation insulating film 103 after the growth is reduced, a depression occurs on the surface of the isolation insulating film 103 on the trench 105. The dent may cause disconnection in a later step of forming an electric wiring. For this reason, in order to eliminate the occurrence of the depression, the thickness of the isolation insulating film 103 after the growth is made larger than the width of the opening of the trench 105. That is, the minimum thickness of the isolation insulating film 103 after growth has been determined depending on the width of the opening of the trench 105.

【0010】ここで、分離絶縁膜103の素子分離耐圧
において、より高い分離耐圧が要求される場合には、ト
レンチ105の開口部の幅をより広く取る必要があっ
た。これに伴い、前述したように、成長した後の分離絶
縁膜103の最小の厚さもより大きくする必要があっ
た。
Here, when a higher isolation breakdown voltage is required in the element isolation breakdown voltage of the isolation insulating film 103, it is necessary to increase the width of the opening of the trench 105. Accordingly, as described above, it is necessary to increase the minimum thickness of the isolation insulating film 103 after the growth.

【0011】これがため、この後のコンタクト孔106
を形成し、配線を行なう工程において、不都合が生じて
いた。即ち、トレンチ105の幅が広くなると、成長し
た後の分離絶縁膜103の厚さが大きくなる。よって、
半導体素子基板101の表面に設けるコンタクト孔10
6のアスペクト比が大きくなってしまう。ここで、アス
ペクト比の製造上の限界により、分離絶縁膜103の厚
さに応じてコンタクト孔106の開口部の幅は大きくせ
ざるを得なくなる。よって、素子の集積度を上げ、高集
積化を図ることに相反するという不都合が生じていた。
As a result, the subsequent contact hole 106
In the process of forming and wiring. That is, as the width of the trench 105 increases, the thickness of the isolation insulating film 103 after growth increases. Therefore,
Contact hole 10 provided on the surface of semiconductor element substrate 101
6 has an increased aspect ratio. Here, the width of the opening of the contact hole 106 has to be increased according to the thickness of the isolation insulating film 103 due to the manufacturing limit of the aspect ratio. Therefore, there has been a disadvantage that the degree of integration of the element is increased and the integration is increased.

【0012】[0012]

【発明の目的】本発明は、前述した従来例の有する不都
合を改善し、特に、高集積化が可能な半導体装置及びそ
の製造方法を提供することをその目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device which can solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and which can provide a highly integrated semiconductor device and a method of manufacturing the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明に係る請求項1乃至4記載の各半導体装
置では、半導体素子が形成される半導体素子基板と、こ
の半導体素子基板に設けられ、開口部の幅が底部よりも
広い状態のテーパ状の溝部と、この溝部内を含む半導体
素子基板の表面の全面に絶縁膜を成長させてなる分離絶
縁膜と、この半導体素子基板上の分離絶縁膜に、半導体
素子基板の表面に達するコンタクト孔とを備えている。
そして、半導体素子基板上の分離絶縁膜の厚さを、溝部
の開口部の幅よりも薄くしたことを、共通の特徴として
いる。このことにより、前述のコンタクト孔のアスペク
ト比を小さくでき、よって、その開口部の幅を小さくす
ることが可能になり、高集積化への可能性が増大する。
In order to achieve the above-mentioned object, in each of the semiconductor devices according to the present invention, a semiconductor element substrate on which a semiconductor element is formed and a semiconductor element substrate are provided. A tapered groove having a wider opening than the bottom; a separation insulating film formed by growing an insulating film over the entire surface of the semiconductor element substrate including the inside of the groove; And a contact hole reaching the surface of the semiconductor element substrate.
A common feature is that the thickness of the isolation insulating film on the semiconductor element substrate is smaller than the width of the opening of the groove. As a result, the aspect ratio of the contact hole can be reduced, and the width of the opening can be reduced, thereby increasing the possibility of high integration.

【0014】また、前述した分離絶縁膜を、減圧化学気
相成長法にて成長したノンドープケイ酸ガラスで構成し
てもよく、他に、減圧化学気相成長法にて成長した高温
酸化膜とノンドープケイ酸ガラスとの積層構造で構成し
てもよい。また、前述した半導体素子基板を単結晶シリ
コン基板とした場合の適用も可能である。
Further, the above-mentioned isolation insulating film may be made of non-doped silicate glass grown by a low pressure chemical vapor deposition method. It may have a laminated structure with non-doped silicate glass. Further, the present invention can be applied to a case where the above-described semiconductor element substrate is a single crystal silicon substrate.

【0015】更に、請求項5乃至10記載の各半導体装
置の製造方法では、半導体素子基板に開口部の幅が底部
よりも広い状態のテーパ状の溝部を形成する溝部形成工
程と、この溝部形成工程で形成された溝部内を含む半導
体素子基板の表面の全面に、減圧化学気相成長法にて少
なくとも溝部の開口部の幅よりも厚く絶縁膜を成長させ
て、分離絶縁膜を形成する分離絶縁膜形成工程と、この
分離絶縁膜形成工程にて成長した半導体素子基板上の分
離絶縁膜に、半導体素子基板の表面に達するコンタクト
孔を形成するコンタクト孔形成工程とを備えている。ま
た、分離絶縁膜形成工程とコンタクト孔形成工程との間
に、分離絶縁膜形成工程にて成長した分離絶縁膜を異方
性プラズマエッチングにて所望の厚さエッチングする分
離絶縁膜エッチング工程を設けたことを、共通の特徴と
している。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 5 to 10, a groove forming step of forming a tapered groove in which the width of the opening is wider than the bottom in the semiconductor element substrate; An insulating film is grown on the entire surface of the semiconductor element substrate including the inside of the groove formed in the step by a low pressure chemical vapor deposition method so as to be at least thicker than the width of the opening of the groove to form an isolation insulating film. An insulating film forming step; and a contact hole forming step of forming a contact hole reaching the surface of the semiconductor element substrate in the isolation insulating film on the semiconductor element substrate grown in the isolation insulating film forming step. In addition, between the isolation insulating film forming step and the contact hole forming step, an isolation insulating film etching step of etching the isolation insulating film grown in the isolation insulating film forming step to a desired thickness by anisotropic plasma etching is provided. That is a common feature.

【0016】このことにより、分離絶縁膜形成工程にて
成長した分離絶縁膜の表面には、窪みの発生がなくな
り、更に、その表面形状を平坦にすることができる。ま
た、エッチングを行なうことで、コンタクト孔形成の際
のそのアスペクト比を小さくすることができ、よって、
コンタクト孔の開口部の幅を小さくすることが可能にな
り、高集積化への可能性が増大する。また、分離絶縁膜
エッチング工程にてエッチングされた後の分離絶縁膜の
厚さを、溝部の開口部の幅よりも薄くしたことにより、
コンタクト孔の開口部の幅を更に小さくすることができ
る。
This eliminates the occurrence of depressions on the surface of the isolation insulating film grown in the isolation insulating film forming step, and can further flatten the surface shape. In addition, by performing the etching, the aspect ratio at the time of forming the contact hole can be reduced.
The width of the opening of the contact hole can be reduced, and the possibility of high integration increases. Also, by making the thickness of the isolation insulating film after being etched in the isolation insulating film etching step smaller than the width of the opening of the groove,
The width of the opening of the contact hole can be further reduced.

【0017】ここで、分離絶縁膜形成工程にて成長する
分離絶縁膜は、ノンドープケイ酸ガラスで形成してもよ
い。この分離絶縁膜については、他に、高温酸化膜と、
この上にノンドープケイ酸ガラスとで積層構造に形成し
てもよい。更に、ノンドープケイ酸ガラスに代えて、ト
ラエチルオルソシリケイトを用いることでもよい。ま
た、前述した半導体素子基板を単結晶シリコン基板で形
成した場合の適用も可能である。
Here, the isolation insulating film grown in the isolation insulating film forming step may be formed of non-doped silicate glass. Regarding this isolation insulating film, besides, a high-temperature oxide film,
On this, a non-doped silicate glass may be used to form a laminated structure. Further, traethyl orthosilicate may be used instead of non-doped silicate glass. Further, the present invention can be applied to a case where the above-described semiconductor element substrate is formed of a single crystal silicon substrate.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図1に基づいて説明する。ここで、図1は本発明の実施
形態を示す半導体装置の概略断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a schematic sectional view of a semiconductor device showing an embodiment of the present invention.

【0019】図1に示す半導体装置は、任意の厚みを有
する支持基板2と、その上層に厚さ2μm程度のシリコ
ン酸化膜からなる中間絶縁層4とを有する構造の基板上
に、厚さ5μm程度の単結晶シリコン基板からなる半導
体素子基板1を積層させてなるSOI基板7にて構成さ
れている。
The semiconductor device shown in FIG. 1 has a structure in which a supporting substrate 2 having an arbitrary thickness and an intermediate insulating layer 4 made of a silicon oxide film having a thickness of about 2 μm are formed on a supporting substrate 2 having a thickness of 5 μm. An SOI substrate 7 is formed by laminating semiconductor element substrates 1 each composed of a single-crystal silicon substrate having a thickness of about 1 nm.

【0020】この半導体素子基板1の表面上には、中間
絶縁層4にまで達するようなトレンチ5が形成されてい
る。また、このトレンチ5の内側の各面がその底面に対
してなす角度αは88度以下となるように形成されてい
る。ここで、このトレンチ5の開口部の幅D5は、要求
される素子分離耐圧によって決定される。例えば200
[V]の素子分離耐圧の要求値の場合におけるトレンチ5
の開口部の幅D5は2μm程度であり、本実施形態にお
いてもD5を2μmとする。
On the surface of the semiconductor element substrate 1, a trench 5 is formed so as to reach the intermediate insulating layer 4. In addition, the angle α formed between each inner surface of the trench 5 and the bottom surface is formed to be 88 degrees or less. Here, the width D5 of the opening of the trench 5 is determined by the required element isolation breakdown voltage. For example, 200
Trench 5 in case of required value of element isolation breakdown voltage of [V]
The width D5 of the opening is about 2 μm, and also in this embodiment, D5 is 2 μm.

【0021】トレンチ5を含む半導体素子基板1の表面
上には、減圧化学気相成長法でノンドープケイ酸ガラス
(NSG)が成長してなる分離絶縁膜3が形成されてい
る。また、分離絶縁膜3は、高温酸化膜(HTO)を減
圧化学気相成長法で成長させた上層に、ノンドープケイ
酸ガラスを減圧化学気相成長法で積層させる積層構造の
もので構成してもよい。ここで、本実施形態において
は、前述した半導体素子基板1の表面上に形成している
分離絶縁膜3の厚さTは1μm程度としている。
On the surface of the semiconductor element substrate 1 including the trench 5, an isolation insulating film 3 is formed by growing non-doped silicate glass (NSG) by low pressure chemical vapor deposition. The isolation insulating film 3 has a laminated structure in which a non-doped silicate glass is laminated by a low pressure chemical vapor deposition method on an upper layer obtained by growing a high temperature oxide film (HTO) by a low pressure chemical vapor deposition method. Is also good. Here, in the present embodiment, the thickness T of the isolation insulating film 3 formed on the surface of the semiconductor element substrate 1 described above is about 1 μm.

【0022】更に、半導体素子基板1上の分離絶縁膜3
には、半導体素子基板1の表面にまで達するコンタクト
孔6が形成されている。ここで、高集積化のために、コ
ンタクト孔6の開口部の幅D6は0.5μm程度の大き
さとしている。この場合においても、コンタクト孔6の
アスペクト比(即ち、T/D6)は2程度となり、十分
製造が可能な範囲となっている。よって、コンタクト孔
6の開口部の幅D6が小さい、即ち、素子の集積度が高
い半導体装置を実現することができる。
Further, the isolation insulating film 3 on the semiconductor element substrate 1
A contact hole 6 reaching the surface of the semiconductor element substrate 1 is formed. Here, for high integration, the width D6 of the opening of the contact hole 6 is about 0.5 μm. Also in this case, the aspect ratio (that is, T / D6) of the contact hole 6 is about 2, which is a range in which the manufacturing can be sufficiently performed. Therefore, it is possible to realize a semiconductor device in which the width D6 of the opening of the contact hole 6 is small, that is, the degree of integration of elements is high.

【0023】また、前述した本実施形態は、支持基板2
と、中間絶縁層4と、半導体素子基板1との積層構造を
有するSOI基板7に適用した場合を説明したものであ
るが、特にこのSOI基板7に限定されるものではな
い。半導体素子基板1は単結晶シリコン基板の他に、様
々な基板に対しても適用することが可能である。
Further, in the above-described embodiment, the supporting substrate 2
And a case where the present invention is applied to an SOI substrate 7 having a laminated structure of the intermediate insulating layer 4 and the semiconductor element substrate 1, but the present invention is not particularly limited to this SOI substrate 7. The semiconductor element substrate 1 can be applied to various substrates other than the single crystal silicon substrate.

【0024】次に、前述した半導体装置の製造方法を図
2に基づいて説明する。ここで、図2は本発明の実施形
態を示す半導体装置の製造方法の基本工程の説明図であ
る。
Next, a method for manufacturing the above-described semiconductor device will be described with reference to FIG. Here, FIG. 2 is an explanatory diagram of a basic process of a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【0025】図2(a)は、任意の厚みを有する支持基
板2と、その上層に厚さ2μm程度のシリコン酸化膜か
らなる中間絶縁層4とを有する構造の基板上に、厚さ5
μm程度の単結晶シリコン基板からなる半導体素子基板
1を積層させてなるSOI基板7である。
FIG. 2A shows a structure in which a supporting substrate 2 having an arbitrary thickness and an intermediate insulating layer 4 made of a silicon oxide film having a thickness of about 2 μm are formed on the supporting substrate 2.
An SOI substrate 7 is formed by stacking semiconductor element substrates 1 each formed of a single-crystal silicon substrate having a thickness of about μm.

【0026】ここで、半導体素子基板1の表面上に、分
離領域を覆うレジストマスクを形成し(図示せず)、こ
のレジストマスクを利用して、異方性エッチングを行
う。その後、前述のレジストマスクを除去し、図2
(b)に示すような、中間絶縁層4にまで達するような
トレンチ5を形成する(溝部形成工程)。ここで、この
トレンチ5の内側の各面のその底面に対してなす角度α
が88度以下となるように形成する。この様にすること
で、後述する絶縁膜をトレンチ5内へ成長する工程にお
いて、トレンチ5内のボイドの発生を防止することがで
きる。また、このトレンチ5の開口部の幅D5は、要求
される素子分離耐圧によって決定する。例えば、200
[V]の素子分離耐圧の要求値の場合におけるトレンチ5
の開口部の幅D5は2μm程度必要となる。
Here, a resist mask (not shown) covering the isolation region is formed on the surface of the semiconductor element substrate 1, and anisotropic etching is performed using this resist mask. Thereafter, the above-described resist mask is removed, and FIG.
A trench 5 is formed to reach the intermediate insulating layer 4 as shown in FIG. Here, the angle α formed between each surface inside the trench 5 and the bottom surface is
Is 88 degrees or less. By doing so, it is possible to prevent generation of voids in the trench 5 in a step of growing an insulating film into the trench 5 described later. The width D5 of the opening of the trench 5 is determined by the required element isolation breakdown voltage. For example, 200
Trench 5 in case of required value of element isolation breakdown voltage of [V]
The width D5 of the opening needs to be about 2 μm.

【0027】続いて、図2(c)において、トレンチ5
を含む半導体素子基板1の表面上に、絶縁膜としてのノ
ンドープケイ酸ガラス(NSG)を、成長速度の遅い減
圧化学気相成長法で成長させ、分離絶縁膜3を形成する
(分離絶縁膜形成工程)。ここで、分離絶縁膜3は、高
温酸化膜(HTO)を減圧化学気相成長法で成長させた
上層に、ノンドープケイ酸ガラスを減圧化学気相成長法
で積層させる積層構造のものでもよい。また、このノン
ドープケイ酸ガラスに代えてトラエチルオルソシリケー
ト(TEOS)を用いてもよい。ここで、トレンチ5の
開口部の幅D5を2μm程度とした場合、成長させる分
離絶縁膜3の厚さT’も2μm程度必要である。この厚
さT’が少ないとトレンチ5上の分離絶縁膜3の中央部
に窪みが発生する。分離絶縁膜3の厚さT’は、最低で
もトレンチ5の開口部の幅D5よりも厚いことが必要で
ある。前述したことにより、十分な厚さの分離絶縁膜3
を成長させて、トレンチ5内へ埋設を行ない、分離絶縁
膜3の表面形状を平坦にしている。
Subsequently, in FIG. 2C, the trench 5
A non-doped silicate glass (NSG) as an insulating film is grown on the surface of the semiconductor element substrate 1 including the silicon nitride by a low-pressure chemical vapor deposition method having a low growth rate to form an isolation insulating film 3 (isolation insulating film formation). Process). Here, the isolation insulating film 3 may have a laminated structure in which non-doped silicate glass is laminated by a low pressure chemical vapor deposition method on an upper layer obtained by growing a high temperature oxide film (HTO) by a low pressure chemical vapor deposition method. Further, traethyl orthosilicate (TEOS) may be used instead of the non-doped silicate glass. Here, when the width D5 of the opening of the trench 5 is about 2 μm, the thickness T ′ of the grown isolation insulating film 3 also needs to be about 2 μm. If the thickness T ′ is small, a depression is formed at the center of the isolation insulating film 3 on the trench 5. The thickness T ′ of the isolation insulating film 3 needs to be at least larger than the width D5 of the opening of the trench 5. As described above, the isolation insulating film 3 having a sufficient thickness
Is grown and buried in the trench 5 to flatten the surface shape of the isolation insulating film 3.

【0028】前述した工程を経た後には、半導体素子基
板1の表面の全面にも2μm程度の分離絶縁膜3が成長
している。続いて、図2(d)に示すように、半導体素
子基板1表面に対して垂直方向に優勢な異方性酸化膜プ
ラズマエッチングで、半導体素子基板1表面上に成長し
た分離絶縁膜3の表面全体を均一にエッチングして、そ
の分離絶縁膜3の厚さTを薄くする(分離絶縁膜エッチ
ング工程)。例えば、厚さ(図2(c)におけるT’)
2μm程度に成長した分離絶縁膜3を、コンタクト孔6
の形成しやすい分離絶縁膜3の厚さ(図2(d)におけ
るT)1μm程度になるまでエッチングする。ここで、
前述したエッチングの方法は、異方性酸化膜プラズマエ
ッチングのみに限定されることはなく、他のエッチング
方法であってもよい。
After the above-described steps, an isolation insulating film 3 of about 2 μm is grown on the entire surface of the semiconductor element substrate 1. Subsequently, as shown in FIG. 2D, the surface of the isolation insulating film 3 grown on the surface of the semiconductor element substrate 1 by anisotropic oxide film plasma etching predominant in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor element substrate 1. The whole is uniformly etched to reduce the thickness T of the isolation insulating film 3 (isolation insulating film etching step). For example, the thickness (T ′ in FIG. 2C)
The isolation insulating film 3 grown to about 2 μm is
Etching is performed until the thickness (T in FIG. 2D) of the isolation insulating film 3 in which is easily formed becomes about 1 μm. here,
The above-mentioned etching method is not limited to only the anisotropic oxide film plasma etching, but may be another etching method.

【0029】そして次に、図2(e)に示すように、エ
ッチング等の公知の技術を用いて、コンタクト孔6を形
成する(コンタクト孔形成工程)。ここで、コンタクト
孔6の開口部の幅D6を0.5μmの大きさとした場合
においても、そのコンタクト孔6のアスペクト比(即ち
T/D6)は2程度となり、十分製造が可能な範囲にな
る。よって、コンタクト孔6の開口部の幅D6が小さ
い、即ち、素子の集積度が高い半導体装置を実現するこ
とができる。
Then, as shown in FIG. 2E, a contact hole 6 is formed using a known technique such as etching (contact hole forming step). Here, even when the width D6 of the opening of the contact hole 6 is set to 0.5 μm, the aspect ratio of the contact hole 6 (that is, T / D6) is about 2, which is a range in which a sufficient manufacturing is possible. . Therefore, it is possible to realize a semiconductor device in which the width D6 of the opening of the contact hole 6 is small, that is, the degree of integration of elements is high.

【0030】前述した本実施形態の製造方法では、具体
的な数値を挙げて説明を行なったが、この数値は限定さ
れるものではない。例えば、分離絶縁膜3の厚さTを
0.5μm程度までエッチングすれば、当然の如くコン
タクト孔6の開口部の幅D6を更に小さくすることが可
能になる。よって、更に、素子の集積度が高い半導体装
置及びその製造方法を提供することができる。
In the above-described manufacturing method of the present embodiment, specific numerical values have been described, but the numerical values are not limited. For example, if the thickness T of the isolation insulating film 3 is etched to about 0.5 μm, the width D6 of the opening of the contact hole 6 can be further reduced as a matter of course. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device having a higher element integration degree and a method for manufacturing the same.

【0031】また、前述した本実施形態は、支持基板2
と、中間絶縁層4と、半導体素子基板1との積層構造を
有するSOI基板7に適用した場合を説明したものであ
るが、特にこのSOI基板7に限定されるものではな
い。半導体素子基板1は単結晶シリコン基板の他に、様
々な基板に対しても適用することが可能である。
Further, in the above-described embodiment, the supporting substrate 2
And a case where the present invention is applied to an SOI substrate 7 having a laminated structure of the intermediate insulating layer 4 and the semiconductor element substrate 1, but the present invention is not particularly limited to this SOI substrate 7. The semiconductor element substrate 1 can be applied to various substrates other than the single crystal silicon substrate.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
分離絶縁膜形成工程においてトレンチの開口部の幅より
も厚く分離絶縁膜を成長させることで、トレンチ上の分
離絶縁膜の表面を窪みのない平坦な表面形状にすること
ができる。これにより、電気配線の形成工程および、そ
の形成された電気配線における断線を防ぐことができ
る。また、分離絶縁膜での素子分離耐圧に高耐圧が要求
され、トレンチの開口部の幅を広くする必要がある場合
においても、半導体素子基板上に厚く成長した分離絶縁
膜の全面をエッチングすることにより、コンタクト孔が
製造しやすい所要の厚さにすることが可能になる。これ
により、コンタクト孔を形成する工程においてこのコン
タクト孔の開口部の幅を小さくしても、容易にそのアス
ペクト比を製造可能な範囲にすることができる。即ち、
高集積な半導体装置を製造するための素子の集積度を上
げることが可能となり、従来にない優れた半導体装置及
びその製造方法を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
By growing the isolation insulating film thicker than the width of the opening of the trench in the isolation insulating film forming step, the surface of the isolation insulating film on the trench can be formed to have a flat surface shape without depression. Thus, it is possible to prevent a step of forming the electric wiring and disconnection of the formed electric wiring. Further, even when a high withstand voltage is required for the isolation voltage of the isolation insulating film and the width of the opening of the trench needs to be increased, the entire surface of the isolation insulating film grown thick on the semiconductor element substrate is etched. Accordingly, it is possible to make the contact hole have a required thickness that is easy to manufacture. Thus, even if the width of the opening of the contact hole is reduced in the step of forming the contact hole, the aspect ratio can be easily set to a range that can be manufactured. That is,
It is possible to increase the degree of integration of elements for manufacturing a highly integrated semiconductor device, and it is possible to provide an unprecedented excellent semiconductor device and a manufacturing method thereof.

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

【図1】本発明の実施形態である、半導体装置を説明す
るための概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態である、半導体装置の製造方
法の基本工程を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing basic steps of a method for manufacturing a semiconductor device, which is an embodiment of the present invention.

【図3】従来例である、半導体装置の製造方法の基本工
程を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing basic steps of a method of manufacturing a semiconductor device, which is a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体素子基板 2 支持基板 3 分離絶縁膜 4 中間絶縁層 5 溝部(トレンチ) 6 コンタクト孔 7 SOI基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor element substrate 2 Support substrate 3 Separation insulating film 4 Intermediate insulating layer 5 Groove (trench) 6 Contact hole 7 SOI substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F032 AA06 AA07 AA09 AA11 AA39 AA44 AA49 BB01 CA24 DA03 DA25 DA60 DA71 DA78 5F033 QQ09 QQ12 QQ16 QQ37 RR01 RR04 SS13 XX01 XX03 5F058 BA02 BA09 BD01 BD04 BD07 BF04 BF25 BJ01 BJ06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page F term (reference)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体素子が形成される半導体素子基板
と、 この半導体素子基板に設けられ、開口部の幅が底部より
も広い状態のテーパ状の溝部と、 この溝部内を含む半導体素子基板の表面の全面に絶縁膜
を成長させてなる分離絶縁膜と、 この半導体素子基板上の分離絶縁膜に、前記半導体素子
基板の表面に達するコンタクト孔とを備えた半導体装置
において、 前記半導体素子基板上の分離絶縁膜の厚さを、前記溝部
の開口部の幅よりも薄くしたことを特徴とする半導体装
置。
A semiconductor element substrate on which a semiconductor element is formed; a tapered groove provided in the semiconductor element substrate, wherein an opening is wider than a bottom; and a semiconductor element substrate including the inside of the groove. A semiconductor device comprising: an isolation insulating film formed by growing an insulating film over the entire surface; and a contact hole reaching the surface of the semiconductor element substrate in the isolation insulating film on the semiconductor element substrate. Wherein the thickness of the isolation insulating film is smaller than the width of the opening of the groove.
【請求項2】 前記分離絶縁膜を、減圧化学気相成長法
にて成長したノンドープケイ酸ガラスで構成したことを
特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said isolation insulating film is made of non-doped silicate glass grown by a low pressure chemical vapor deposition method.
【請求項3】 前記分離絶縁膜を、減圧化学気相成長法
にて成長した高温酸化膜とノンドープケイ酸ガラスとの
積層構造で構成したことを特徴とする請求項1記載の半
導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said isolation insulating film has a laminated structure of a high-temperature oxide film grown by low pressure chemical vapor deposition and non-doped silicate glass.
【請求項4】 前記半導体素子基板を単結晶シリコン基
板としたことを特徴とする請求項1,2又は3記載の半
導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor element substrate is a single crystal silicon substrate.
【請求項5】 半導体素子基板に開口部の幅が底部より
も広い状態のテーパ状の溝部を形成する溝部形成工程
と、 この溝部形成工程で形成された溝部内を含む半導体素子
基板の表面の全面に、減圧化学気相成長法にて少なくと
も前記溝部の開口部の幅よりも厚く絶縁膜を成長させ
て、分離絶縁膜を形成する分離絶縁膜形成工程と、 この分離絶縁膜形成工程にて成長した半導体素子基板上
の分離絶縁膜に、半導体素子基板の表面に達するコンタ
クト孔を形成するコンタクト孔形成工程とを備えた半導
体装置の製造方法において、 前記分離絶縁膜形成工程とコンタクト孔形成工程との間
に、前記分離絶縁膜形成工程にて成長した分離絶縁膜を
異方性プラズマエッチングにて所望の厚さエッチングす
る分離絶縁膜エッチング工程を設けたことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
5. A groove forming step of forming a tapered groove in which a width of an opening is wider than a bottom in a semiconductor element substrate, and a step of forming a groove on the surface of the semiconductor element substrate including the inside of the groove formed in the groove forming step. An isolation insulating film forming step of forming an isolation insulating film by growing an insulating film thicker than at least the width of the opening of the groove by low-pressure chemical vapor deposition over the entire surface, and forming the isolation insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a contact hole forming step of forming a contact hole reaching a surface of a semiconductor element substrate in a grown isolation insulating film on a semiconductor element substrate; And an isolation insulating film etching step of etching the isolation insulating film grown in the isolation insulating film forming step to a desired thickness by anisotropic plasma etching. Manufacturing method of a semiconductor device.
【請求項6】 前記分離絶縁膜エッチング工程にてエッ
チングされた後の分離絶縁膜の厚さを、前記溝部の開口
部の幅よりも薄くしたことを特徴とする請求項5記載の
半導体装置の製造方法。
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein a thickness of the isolation insulating film after being etched in the isolation insulating film etching step is smaller than a width of an opening of the groove. Production method.
【請求項7】 前記分離絶縁膜形成工程にて成長する分
離絶縁膜を、ノンドープケイ酸ガラスで形成したことを
特徴とする請求項5又は6記載の半導体装置の製造方
法。
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the isolation insulating film grown in the isolation insulating film forming step is formed of non-doped silicate glass.
【請求項8】 前記分離絶縁膜形成工程にて成長する分
離絶縁膜を、高温酸化膜と、この上にノンドープケイ酸
ガラスとで積層構造に形成したことを特徴とする請求項
5又は6記載の半導体装置の製造方法。
8. The isolation insulating film grown in the isolation insulating film forming step is formed in a laminated structure of a high-temperature oxide film and a non-doped silicate glass thereon. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】 前記ノンドープケイ酸ガラスに代えて、
トラエチルオルソシリケイトを用いることを特徴とした
請求項7又は8記載の半導体装置の製造方法。
9. Instead of the non-doped silicate glass,
9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein triethyl orthosilicate is used.
【請求項10】 前記半導体素子基板を単結晶シリコン
基板で形成したことを特徴とする請求項5,6,7,8
又は9記載の半導体装置の製造方法。
10. A semiconductor device according to claim 5, wherein said semiconductor element substrate is formed of a single crystal silicon substrate.
Or a method for manufacturing a semiconductor device according to item 9.
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