JP2003218195A - Manufacturing method for semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method for semiconductor device

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JP2003218195A
JP2003218195A JP2002013102A JP2002013102A JP2003218195A JP 2003218195 A JP2003218195 A JP 2003218195A JP 2002013102 A JP2002013102 A JP 2002013102A JP 2002013102 A JP2002013102 A JP 2002013102A JP 2003218195 A JP2003218195 A JP 2003218195A
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Japan
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film
insulating film
semiconductor device
etching
semiconductor substrate
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JP2002013102A
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Japanese (ja)
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Satoshi Suzuki
敏 鈴木
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Canon Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent remaining of a film at a side wall part of an element separating insulating film and decreasing of a lower layer film at a post-process, and to improve a process margin. <P>SOLUTION: A method of manufacturing a semiconductor device containing a mesa separation insulating film 18 that has an inclining side wall contains a process wherein a silicon nitride film 13 is formed on a p-type semiconductor substrate 11 (Fig. 1 (a)), a process wherein an opening 15 is formed in a region, where the mesa separation insulating film 18 should be formed, out of the silicon nitride film 13 (Fig. 1 (b)), a process wherein a burying silicon oxide film 17 consisting of an insulating material different from that of the silicon nitride film 13 is accumulated at least in the opening 15 (Fig. 1 (c), 1 (d)), and a process wherein the silicon nitride film 13 and a part of the burying oxide film 17 are so etched that a side wall of the burying oxide film 17 inclines (Fig. 1 (e)). <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に関し、特に、固体撮像素子の製造に好適に用い
られる半導体装置の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device that is suitable for manufacturing a solid-state image pickup device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯機器等に搭載される次世代撮
像素子として、CCDによる撮像素子に比べ低消費電力
であり、かつ、A/D変換回路・信号処理回路などの周
辺回路部を同一チップ上に形成できるなどの利点を有す
るMOS型の固体撮像素子(以下、「MOS型撮像素
子」と称する。)が注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, as a next-generation image pickup device mounted on a portable device or the like, the power consumption is lower than that of a CCD image pickup device and the peripheral circuit parts such as an A / D conversion circuit and a signal processing circuit are the same. Attention has been focused on a MOS-type solid-state image pickup device (hereinafter, referred to as “MOS-type image pickup device”) which has an advantage that it can be formed on a chip.

【0003】しかし、従来、素子分離絶縁膜として選択
的に酸化された厚い熱酸化膜を用いる素子分離技術が一
般に採用されていた。このため、撮像素子としては撮像
不良を招きやすかった。
However, conventionally, an element isolation technique using a thick thermally oxidized film selectively oxidized as an element isolation insulating film has been generally adopted. For this reason, the imaging element is likely to cause imaging failure.

【0004】(従来技術1)図6は、従来技術1の半導
体装置としてのMOS型撮像素子の概略構成を示す断面
図である。
(Prior Art 1) FIG. 6 is a sectional view showing a schematic structure of a MOS type image pickup device as a semiconductor device of the prior art 1.

【0005】半導体基板101上にはゲート酸化膜10
2が形成されており、一部には素子分離領域フィールド
酸化膜103が形成されている。フィールド酸化膜10
3と半導体基板101との界面には、半導体基板101
の表面が電界によって反転することを防止する反転防止
層(チャネルストップ層)104が形成されている。
A gate oxide film 10 is formed on the semiconductor substrate 101.
2 is formed, and the element isolation region field oxide film 103 is partially formed. Field oxide film 10
3 and the semiconductor substrate 101, the semiconductor substrate 101
An inversion prevention layer (channel stop layer) 104 is formed to prevent the surface of the element from being inverted by an electric field.

【0006】一方、素子領域内には、ゲート酸化膜10
2を介して、MOSトランジスタのゲート電極105が
選択的に設けられている。また、ゲート電極105に隣
接する半導体基板101には、MOSトランジスタのド
レイン領域106が形成されている。さらに、ゲート電
極105とフィールド酸化膜103との間の半導体基板
101には、フォトダイオード107が形成されてい
る。
On the other hand, in the device region, the gate oxide film 10 is formed.
2, the gate electrode 105 of the MOS transistor is selectively provided. A drain region 106 of the MOS transistor is formed on the semiconductor substrate 101 adjacent to the gate electrode 105. Further, a photodiode 107 is formed on the semiconductor substrate 101 between the gate electrode 105 and the field oxide film 103.

【0007】(従来技術2)図7は、従来技術2の半導
体装置としてのMOS型撮像素子の概略構成を示す断面
図である。図7のMOS型撮像素子は、素子分離領域に
CVD絶縁膜分離構造を有する。P型半導体基板201
上にはゲート酸化膜(絶縁膜)202が形成されてお
り、一部にはCVD絶縁膜(酸化膜)203が形成され
ている。CVD絶縁膜203とP型半導体基板201と
の界面にはP+型チャネルストップ層204が非自己整
合に形成されている。
(Prior Art 2) FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a MOS image pickup element as a semiconductor device of the prior art 2. The MOS type image sensor of FIG. 7 has a CVD insulating film isolation structure in the element isolation region. P-type semiconductor substrate 201
A gate oxide film (insulating film) 202 is formed on the upper side, and a CVD insulating film (oxide film) 203 is partially formed on the gate oxide film (insulating film) 202. A P + type channel stop layer 204 is formed in a non-self-aligned manner at the interface between the CVD insulating film 203 and the P type semiconductor substrate 201.

【0008】図8は、図7に示したMOS型撮像素子の
模式的な製造工程図である。
FIG. 8 is a schematic manufacturing process diagram of the MOS type image pickup device shown in FIG.

【0009】まず、半導体基板としてp型半導体基板2
01を用意する(図8(a))。
First, a p-type semiconductor substrate 2 is used as a semiconductor substrate.
01 is prepared (FIG. 8A).

【0010】次に、p型半導体基板201の基板表面に
ホトリソグラフィー及びエッチング及びイオン注入によ
りp+型の反転防止層であるチャネルストップ層204
を形成する(図8(b))。
Next, the channel stop layer 204, which is a p + type inversion prevention layer, is formed on the surface of the p-type semiconductor substrate 201 by photolithography, etching and ion implantation.
Are formed (FIG. 8B).

【0011】次に、熱酸化してゲート酸化膜202を形
成する(図8(c))。
Next, thermal oxidation is performed to form a gate oxide film 202 (FIG. 8C).

【0012】その後に、ゲート酸化膜202を介してp
型半導体基板201全面にCVD絶縁膜2031を堆積
させる(図8(d))。
After that, p through the gate oxide film 202
A CVD insulating film 2031 is deposited on the entire surface of the mold semiconductor substrate 201 (FIG. 8D).

【0013】次にCVD絶縁膜2031上にレジスト1
41を塗布する(図8(e))。
Next, a resist 1 is formed on the CVD insulating film 2031.
41 is applied (FIG. 8E).

【0014】さらに、アライメントをしてチャネルスト
ップ層204の上にだけCVD酸化膜2031を介して
レジスト14が残るように露光して現像させる(図8
(f))。
Further, alignment is performed, and exposure and development are performed so that the resist 14 remains only on the channel stop layer 204 via the CVD oxide film 2031 (FIG. 8).
(F)).

【0015】そして、異方性エッチングによってレジス
ト14が塗布されていない領域をエッチングし、さらに
レジスト14を剥離することでCVD絶縁膜203が形
成される(図8(g))。
Then, the region where the resist 14 is not applied is etched by anisotropic etching, and the resist 14 is peeled off to form the CVD insulating film 203 (FIG. 8G).

【0016】そして、図7に示すように、素子領域内に
は、ゲート酸化膜202を介して、MOSトランジスタ
のゲート電極205が選択的に設けられる。また、半導
体基板201には、MOSトランジスタのドレイン領域
206とフォトダイオード207とが形成される。
Then, as shown in FIG. 7, a gate electrode 205 of the MOS transistor is selectively provided in the element region via a gate oxide film 202. Further, on the semiconductor substrate 201, the drain region 206 of the MOS transistor and the photodiode 207 are formed.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術
は、以下のような問題がある。
However, the conventional techniques have the following problems.

【0018】まず、図6に示したMOS型撮像素子は、
ゲート電極105がオンされて、ゲート電極105の直
下にチャネルが形成されることにより、フォトダイオー
ド107の信号がドレイン領域106を介して読み出さ
れる。
First, the MOS type image pickup device shown in FIG.
When the gate electrode 105 is turned on and a channel is formed immediately below the gate electrode 105, the signal of the photodiode 107 is read out via the drain region 106.

【0019】この構成のMOS型撮像素子の場合、フォ
トダイオード107の近傍にフィールド酸化膜103が
あるため、熱酸化により形成されるフィールド酸化膜1
03の端部(バーズビーク)Xにおける高ストレスによ
り、熱励起によるリーク電流が発生しやすい。リーク電
流は、フォトダイオード107に流入されることで、撮
像素子としては致命的な白傷や暗電流といった撮像不良
が増加する原因となる。
In the case of the MOS type image pickup device having this structure, since the field oxide film 103 is present in the vicinity of the photodiode 107, the field oxide film 1 formed by thermal oxidation is used.
Due to the high stress in the end portion (bird's beak) X of 03, a leak current due to thermal excitation is likely to occur. The leak current is caused to flow into the photodiode 107, which causes an increase in defective imaging such as white scratches and dark current, which are fatal to the imaging device.

【0020】このような撮像不良の発生を抑制するた
め、端部Xとフォトダイオード107との間に十分な距
離を設ける方法が採られるが、これが微細化の妨げとな
る。
In order to suppress the occurrence of such defective imaging, a method of providing a sufficient distance between the end portion X and the photodiode 107 is adopted, but this hinders miniaturization.

【0021】図7に示したMOS型撮像素子は、ゲート
電極205がオンされて、ゲート電極205の直下にチ
ャネルが形成されることにより、フォトダイオード20
7の信号がドレイン領域206を介して読み出される。
In the MOS type image pickup device shown in FIG. 7, the gate electrode 205 is turned on and a channel is formed immediately below the gate electrode 205, whereby the photodiode 20
7 signals are read out via the drain region 206.

【0022】この構成のMOS型撮像素子によれば、撮
像不良の増加の原因となるリーク電流は減少できるもの
の、半導体基板201に対するCVD絶縁膜203の側
壁部の角度が急峻になり、例えば、後工程で電極材料膜
をCVD絶縁膜上に塗布し、エッチングしてゲート電極
205を形成する場合、CVD絶縁膜203の側壁部で
電極材料膜の膜残りYが起こり易く、配線短絡の原因と
なることがある。
According to the MOS type image pickup device having this structure, the leak current that causes an increase in image pickup defects can be reduced, but the angle of the side wall portion of the CVD insulating film 203 with respect to the semiconductor substrate 201 becomes steep and, for example, When the gate electrode 205 is formed by applying an electrode material film on the CVD insulating film in the process and forming the gate electrode 205, a film residue Y of the electrode material film easily occurs on the side wall of the CVD insulating film 203, which causes a wiring short circuit. Sometimes.

【0023】一方で、膜残りYが生じないようにエッチ
ングするとオーバーエッチングとなり、ゲート酸化膜2
02の膜減りZが生じ、プロセスマージンを狭めてい
る。
On the other hand, if etching is performed so that the film residue Y does not occur, overetching occurs and the gate oxide film 2
A film loss Z of 02 occurs, narrowing the process margin.

【0024】CVD絶縁膜203の側壁部の角度が急峻
になる原因は、異方性エッチングによりCVD絶縁膜2
031をエッチングしていたが、従来の異方性エッチン
グでは、形成される側壁形状は垂直になり易い。
The cause of the steep angle of the side wall of the CVD insulating film 203 is that the CVD insulating film 2 is formed by anisotropic etching.
Although 031 was etched, in the conventional anisotropic etching, the formed sidewall shape is likely to be vertical.

【0025】一方で、別のエッチング方法である等方性
エッチングは、除去される絶縁膜と残す絶縁膜のエッチ
ングレートが同一なため(同じ酸化膜をエッチングして
残すから)、使用することができない。
On the other hand, isotropic etching, which is another etching method, can be used because the etching rates of the insulating film to be removed and the insulating film to be left are the same (because the same oxide film is left by etching). Can not.

【0026】また、前述のMOS型撮像素子において
は、反転防止層104が自己整合的に形成されるのに対
し、CVD絶縁膜分離の場合、チャネルストップ層20
4がCVD絶縁膜203に対して非自己整合的に形成さ
れるものであるため、チャネルストップ層204とCV
D絶縁膜203をアライメントするためにマージンを設
ける必要があり微細化には限界がある。
Further, in the above-mentioned MOS type image pickup device, the inversion prevention layer 104 is formed in a self-aligned manner, whereas in the case of CVD insulating film separation, the channel stop layer 20 is formed.
4 is formed in a non-self-aligned manner with respect to the CVD insulating film 203, the channel stop layer 204 and the CV
It is necessary to provide a margin for aligning the D insulating film 203, and there is a limit to miniaturization.

【0027】そこで、本発明は、リーク電流の原因とな
るバーズビークが存在しない素子分離用絶縁膜を形成す
ることを課題とする。
Therefore, it is an object of the present invention to form an element isolation insulating film free from bird's beaks that cause a leak current.

【0028】さらには、バーズビークが存在しない素子
分離用絶縁膜であるCVD絶縁膜203では、側壁部が
急峻であるために、後工程において電極材料膜の膜残り
による配線短絡やゲート酸化膜202の膜減りなど、プ
ロセスマージンを狭めるという問題を招いていた。
Further, in the CVD insulating film 203, which is an insulating film for element isolation without bird's beaks, since the side wall is steep, the wiring short circuit due to the remaining film of the electrode material film and the gate oxide film 202 are formed in the subsequent process. This has caused a problem of narrowing the process margin such as film reduction.

【0029】そこで、本発明は、プロセスマージンを改
善することを課題とする。
Therefore, an object of the present invention is to improve the process margin.

【0030】さらに、本発明は、例えばCVD絶縁膜分
離であっても反転防止層であるチャネルストップ層を自
己整合的に形成することを課題とする。
A further object of the present invention is to form a channel stop layer, which is an inversion prevention layer, in a self-aligned manner even in the case of CVD insulating film separation, for example.

【0031】また、本発明は、バーズビークが存在しな
い素子分離用絶縁膜を有し、さらには素子分離用絶縁膜
の側壁を傾斜に形成している半導体装置の製造方法を提
供することを課題とする。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device having an insulating film for element isolation in which bird's beak does not exist, and further forming a side wall of the insulating film for element isolation in an inclined manner. To do.

【0032】加えて、本発明は、反転防止であるチャネ
ルストップ層が自己整合的に形成された半導体装置の製
造方法を提供することを課題とする。
In addition, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a channel stop layer for preventing inversion is formed in a self-aligned manner.

【0033】[0033]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、側壁が傾斜の素子分離領域を有する半導
体装置の製造方法において、半導体基板上に第一の絶縁
膜を形成する工程と、前記第一の絶縁膜のうち前記素子
分離領域を形成すべき領域を開口する工程と、少なくと
も前記開口した領域に前記第一の絶縁膜の絶縁材料とは
異なる絶縁材料からなる絶縁体を堆積する工程と、前記
絶縁体の側壁が傾斜となるように前記第一の絶縁膜と当
該絶縁体の一部とをエッチングする工程と、を含むこと
を特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device having an element isolation region whose sidewalls are inclined, in which a first insulating film is formed on a semiconductor substrate. A step of opening a region of the first insulating film where the element isolation region is to be formed, and an insulator made of an insulating material different from the insulating material of the first insulating film in at least the opened region. It is characterized by including a step of depositing and a step of etching the first insulating film and a part of the insulator so that a sidewall of the insulator is inclined.

【0034】すなわち、本発明は、バーズビークのな
い、側壁が傾斜の素子分離用絶縁膜を有する半導体装置
を容易に形成できる製造方法を提供している。こうし
て、素子分離用絶縁膜の側壁部での膜残りや下層膜の膜
減りなどに対するプロセスマージンを十分に稼ぐように
している。
That is, the present invention provides a manufacturing method which can easily form a bird's beak-free semiconductor device having an insulating film for element isolation whose sidewalls are inclined. In this way, a process margin for film remaining on the side wall of the element isolation insulating film and film loss of the lower layer film is sufficiently obtained.

【0035】しかも、高温熱処理なしに、素子分離用絶
縁膜を形成することによって、ストレスによる影響(リ
ーク電流の発生)を低減している。
Moreover, the effect of stress (generation of leak current) is reduced by forming the element isolation insulating film without high temperature heat treatment.

【0036】さらに、素子分離用絶縁膜に対して、反転
防止層を自己整合的に形成することによって、高集積化
(微細化)にも容易に対応している。
Furthermore, by forming the inversion prevention layer in a self-aligned manner with respect to the element isolation insulating film, it is possible to easily cope with high integration (miniaturization).

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0038】(実施形態1)図1(a)〜図1(e)
は、本発明の実施形態1の半導体装置の製造方法の概略
を示す模式的な断面図である。なお、本実施形態では、
側壁が傾斜の絶縁性の堆積膜分離構造を有するMOS型
撮像素子を例に説明する。
(Embodiment 1) FIGS. 1A to 1E.
FIG. 3A is a schematic cross-sectional view showing the outline of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment,
An explanation will be given by taking an example of a MOS type image pickup device having an insulating deposited film separation structure whose sidewalls are inclined.

【0039】図1(a)〜図1(e)において、11は
半導体基板としてのp型半導体基板、18は側壁とp型
半導体基板11とが角度θをなすような形状の素子分離
用絶縁膜としてのメサ分離絶縁膜、13はp型半導体基
板11上に形成された第一の絶縁膜としてのシリコン窒
化膜、15はメサ分離絶縁膜18を形成する位置に開口
された開口部、14は開口部15を形成するためのレジ
スト膜、171は開口部15を含むようにシリコン窒化
膜13上に形成された絶縁体としての酸化シリコン膜、
17は開口部15に堆積された酸化シリコン膜である埋
め込み酸化シリコン膜である。
In FIGS. 1 (a) to 1 (e), 11 is a p-type semiconductor substrate as a semiconductor substrate, and 18 is a device isolation insulation having a shape in which the side wall and the p-type semiconductor substrate 11 form an angle θ. A mesa isolation insulating film as a film, 13 is a silicon nitride film as a first insulating film formed on the p-type semiconductor substrate 11, 15 is an opening formed at a position where the mesa isolation insulating film 18 is formed, 14 Is a resist film for forming the opening 15, 171 is a silicon oxide film as an insulator formed on the silicon nitride film 13 so as to include the opening 15,
Reference numeral 17 denotes a buried silicon oxide film which is a silicon oxide film deposited in the opening 15.

【0040】つぎに、本実施形態の半導体装置の製造方
法について具体的に説明する。
Next, the method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described in detail.

【0041】まず、半導体基板11上に、シリコン窒化
膜13をCVD法、スパッタリング法等の方法により堆
積させる(図1(a))。
First, the silicon nitride film 13 is deposited on the semiconductor substrate 11 by a method such as a CVD method or a sputtering method (FIG. 1A).

【0042】この時、必要に応じて、シリコン窒化膜1
3の形成に先立って、p型半導体基板11上に、ゲート
絶縁膜となり得るシリコン酸化膜を形成しておいてもよ
い。
At this time, if necessary, the silicon nitride film 1
Prior to the formation of 3, a silicon oxide film that can serve as a gate insulating film may be formed on the p-type semiconductor substrate 11.

【0043】次いで、シリコン窒化膜13上にレジスト
膜14を形成し、ホトリソグラフィー法により、レジス
ト膜14における開口部15を形成する位置をパターニ
ングして開口する。そして、レジスト膜14をマスク
に、シリコン窒化膜13をエッチングして、開口部15
を形成する(図1(b))。
Next, a resist film 14 is formed on the silicon nitride film 13, and the position of the resist film 14 where the opening 15 is to be formed is patterned and opened by photolithography. Then, the silicon nitride film 13 is etched using the resist film 14 as a mask to form the opening 15
Are formed (FIG. 1B).

【0044】次いで、レジスト膜14を剥離した後に、
開口部15を含むシリコン窒化膜13上に、減圧CVD
法等により酸化シリコン膜171を堆積させた後に、必
要に応じて電気的に安定な絶縁膜とするために、酸化シ
リコン膜171を高温熱処理して稠密化(デンシファ
イ)させる(図1(c))。
Then, after peeling off the resist film 14,
Low pressure CVD is performed on the silicon nitride film 13 including the opening 15.
After depositing the silicon oxide film 171 by a method or the like, the silicon oxide film 171 is heat-treated at a high temperature to be densified in order to form an electrically stable insulating film as needed (FIG. 1C). ).

【0045】次いで、シリコン窒化膜13を研磨ストッ
パとして、例えば酸化シリコン膜171のCMPを行っ
てシリコン窒化膜13の上方の酸化シリコン膜171を
除去する。こうして、開口部15に素子分離領域となる
埋め込み酸化シリコン膜17を残存させる(図1
(d))。
Next, using the silicon nitride film 13 as a polishing stopper, for example, CMP of the silicon oxide film 171 is performed to remove the silicon oxide film 171 above the silicon nitride film 13. In this way, the buried silicon oxide film 17 to be the element isolation region is left in the opening 15 (FIG. 1).
(D)).

【0046】次いで、シリコン窒化膜13及び埋め込み
酸化シリコン膜17の一部をエッチングしてメサ分離絶
縁膜18を形成する(図1(e))。
Next, the silicon nitride film 13 and a part of the buried silicon oxide film 17 are etched to form a mesa isolation insulating film 18 (FIG. 1 (e)).

【0047】こうすると、埋め込み酸化シリコン膜17
の側壁は傾斜になり、メサ分離絶縁膜18が得られる。
In this way, the buried silicon oxide film 17 is formed.
The side wall of is inclined, and the mesa isolation insulating film 18 is obtained.

【0048】メサ分離絶縁膜18と半導体基板11との
なす傾斜角の角度θは、後工程における電極材料膜の形
成時に、側壁付近に電極材料膜を残り難くするために、
少なくとも85度以下とする。なお、ここでは、より好
ましくするために70度〜80度としている。
The angle θ of the inclination angle formed by the mesa isolation insulating film 18 and the semiconductor substrate 11 makes it difficult for the electrode material film to remain near the sidewalls when the electrode material film is formed in a later step.
At least 85 degrees or less. Here, in order to make it more preferable, it is set to 70 degrees to 80 degrees.

【0049】ちなみに、角度θが緩やか過ぎると、半導
体装置内において素子分離領域の占める面積が大きくな
り開口率の低下につながるため好ましくなく、膜残りを
起こり難くし、且つ微細化を可能にするためには、上述
したように、角度θは70度〜80度が適当である。
By the way, if the angle θ is too gentle, the area occupied by the element isolation region in the semiconductor device becomes large, leading to a decrease in the aperture ratio. As described above, it is suitable that the angle θ is 70 degrees to 80 degrees.

【0050】本実施形態では、エッチング方法として
は、ウエットエッチングやドライエッチングの何れであ
っても良いが、特に、シリコン窒化膜13に対するエッ
チングレートより、酸化シリコン膜17に対するエッチ
ングレートが遅くなるような条件のエッチングを行うこ
とが好ましいものである。
In the present embodiment, the etching method may be either wet etching or dry etching. In particular, the etching rate for the silicon oxide film 17 is slower than the etching rate for the silicon nitride film 13. It is preferable to perform the etching under the conditions.

【0051】条件のエッチングとしては、リン酸とフッ
酸のエッチャントを用いたウエットエッチングが挙げら
れる。
As the etching under the conditions, there may be mentioned wet etching using an etchant of phosphoric acid and hydrofluoric acid.

【0052】また、ドライエッチングは、エッチング後
の形状を制御しやすい点でウエットエッチングより好適
である。本発明に用いられるドライエッチングとして
は、ラジカルを主とするプラズマエッチング、又は反応
性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)
が好適に用いられる。
Further, dry etching is preferable to wet etching because the shape after etching can be easily controlled. As the dry etching used in the present invention, plasma etching mainly using radicals or reactive ion etching (RIE) is performed.
Is preferably used.

【0053】エッチング装置としては、電極構造がバレ
ル型又は平行平板型のプラズマエッチング装置、或いは
マイクロ波プラズマエッチング装置を用いことができ
る。
As the etching device, a plasma etching device having a barrel type or parallel plate type electrode structure or a microwave plasma etching device can be used.

【0054】例えば、平行平板型のRFプラズマエッチ
ング装置を用いて、カソード上に半導体基板を置いた、
反応性イオンエッチングを行う場合、エッチングする際
の圧力を約0.43Pa、RFパワーを180W、エッ
チングガスとして、SF6を100sccm、CHF3
10sccmとした場合、埋め込み酸化シリコン膜17
に対するシリコン窒化膜13のエッチングレート比が
1:4.5となり、形成されるメサ分離絶縁膜18の側
壁の角度θは約75度になる。
For example, a parallel plate type RF plasma etching apparatus was used to place a semiconductor substrate on the cathode.
When reactive ion etching is performed, when the etching pressure is about 0.43 Pa, the RF power is 180 W, the etching gas is SF 6 100 sccm, and CHF 3 is 10 sccm, the embedded silicon oxide film 17 is used.
The etching rate ratio of the silicon nitride film 13 to the silicon nitride film 13 is 1: 4.5, and the side wall angle θ of the mesa isolation insulating film 18 is about 75 degrees.

【0055】なお、側壁の角度θはエッチングガスのS
6/CHF3の混合比で制御できるので、側壁の角度θ
を75度より大きくしたい場合には、混合エッチングガ
スにおいてCHF3の割合を増やし、逆に、側壁の角度
θを75度より小さくしたい場合には、CHF3の割合
を減らせばよい。
The angle θ of the side wall depends on the etching gas S
Since it can be controlled by the mixing ratio of F 6 / CHF 3 , the side wall angle θ
Is greater than 75 degrees, the proportion of CHF 3 in the mixed etching gas is increased, and conversely, when the side wall angle θ is desired to be smaller than 75 degrees, the proportion of CHF 3 may be decreased.

【0056】以上説明したように、本発明の半導体装置
の製造方法は、半導体基板上に第一の絶縁膜を形成する
工程と、第一の絶縁膜のうち素子分離領域を形成すべき
領域を開口する工程と、少なくとも開口した領域に第一
の絶縁膜の絶縁材料とは異なる絶縁材料からなる絶縁体
を堆積する工程と、絶縁体の側壁が傾斜となるように第
一の絶縁膜と絶縁体の一部とをエッチングする工程と、
を含んでいるので、バーズビークを形成しない。こうし
て、低ストレスであって、さらには高温熱酸化工程を含
まないようにしている。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the step of forming the first insulating film on the semiconductor substrate and the step of forming the element isolation region in the first insulating film are performed. Opening step, depositing an insulator made of an insulating material different from the insulating material of the first insulating film in at least the opened area, and insulating the first insulating film so that the sidewalls of the insulator are inclined. A step of etching a part of the body,
It does not form bird's beaks. Thus, the stress is low and the high temperature thermal oxidation step is not included.

【0057】加えて、素子分離用絶縁膜となる絶縁体を
エッチングする工程において、側壁を傾斜にエッチング
することによって、後工程での各種膜の膜残りや、オー
バーエッチングによる下層膜の膜減りなどに対するプロ
セスマージンを十分に稼いでいる。
In addition, in the step of etching the insulator to be the element isolation insulating film, the sidewalls are etched at an angle, so that various films remain in the subsequent steps and the lower layer film is reduced by overetching. Is earning enough process margin against.

【0058】なお、絶縁膜として堆積されるのは酸化シ
リコン窒化膜であってもよい。その場合はエッチャント
としてはフッ酸を用いるのが好適である。
The insulating film may be a silicon oxide nitride film. In that case, it is preferable to use hydrofluoric acid as the etchant.

【0059】(実施形態2)図2は、本発明の実施形態
2の半導体装置の模式的な断面図である。図2に示す半
導体装置は、図1で説明した手法によって製造したもの
である。
(Second Embodiment) FIG. 2 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. The semiconductor device shown in FIG. 2 is manufactured by the method described in FIG.

【0060】図2において、12はp型半導体基板11
上に形成されたゲート絶縁膜、19はゲート絶縁膜12
上に形成されたゲート電極、20はp型半導体基板11
内であってゲート電極19下に隣接するように形成され
たドレイン電極、21はドレイン電極20とゲート電極
下を挟んで対になる位置に形成されたフォトダイオード
(受光部)である。なお、図2において、図1に示した
部分と同様の部分には同一符号を付している。
In FIG. 2, 12 is a p-type semiconductor substrate 11.
A gate insulating film formed on the insulating film 19 and a gate insulating film 12
The gate electrode 20 formed on the p-type semiconductor substrate 11
A drain electrode 21 is formed inside the gate electrode 19 so as to be adjacent to the gate electrode 19, and a photodiode (light receiving portion) 21 is formed at a position that is paired with the drain electrode 20 with the gate electrode below. 2, the same parts as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0061】本実施形態の半導体装置は、実施形態1で
説明した図1(e)の工程の後に、p型半導体基板11
上にゲート絶縁膜12を形成し、さらに、p型半導体基
板11上の素子領域内に選択的にMOSトランジスタの
ゲート電極19やドレイン領域20、フォトダイオード
(受光部)21を形成することで、製造したMOS型撮
像素子の撮像素子部を備える半導体装置である。
The semiconductor device of this embodiment has the p-type semiconductor substrate 11 after the step of FIG. 1E described in the first embodiment.
By forming the gate insulating film 12 on the p-type semiconductor substrate 11 and selectively forming the gate electrode 19, the drain region 20, and the photodiode (light receiving portion) 21 of the MOS transistor in the element region on the p-type semiconductor substrate 11, It is a semiconductor device including the image pickup device section of the manufactured MOS type image pickup device.

【0062】本実施形態の半導体装置は、実施形態1で
説明したように、下層膜の膜減りなどを防止できるよう
にしているので、プロセスマージンが改善する。
As described in the first embodiment, the semiconductor device of the present embodiment can prevent the film loss of the lower layer film and the like, so that the process margin is improved.

【0063】(実施形態3)図3は、本発明の実施形態
3の半導体装置の製造方法の概略を示す模式的な断面図
である。図3において、16は反転防止層としてのチャ
ネルストップ層である。なお、図3において、図1に示
した部分と同様の部分には同一符号を付している。
(Third Embodiment) FIG. 3 is a schematic sectional view showing an outline of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, 16 is a channel stop layer as an inversion prevention layer. In FIG. 3, the same parts as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0064】本実施形態では、実施形態1に加えて、半
導体基板に、自己整合的に反転防止層を形成する工程を
さらに含んでいる。すなわち、図3(b)の工程で、チ
ャネルストップ層16を形成している点で実施形態1と
異なる。なお、他の工程は実施形態1と同様である。
In addition to the first embodiment, the present embodiment further includes the step of forming an inversion prevention layer on the semiconductor substrate in a self-aligned manner. That is, it differs from the first embodiment in that the channel stop layer 16 is formed in the step of FIG. The other steps are the same as those in the first embodiment.

【0065】図3(b)では、シリコン窒化膜13上に
レジスト膜を形成し、ホトリソグラフィーにより、その
レジスト膜をパターニングして素子分離領域を形成すべ
き部分に開口部を有するレジスト膜14を形成する。そ
のレジスト膜14をマスクに、シリコン窒化膜13をエ
ッチングして、素子分離領域に対応する開口部15をシ
リコン窒化膜13に形成する。
In FIG. 3B, a resist film is formed on the silicon nitride film 13, and the resist film is patterned by photolithography to form a resist film 14 having an opening at a portion where an element isolation region is to be formed. Form. Using the resist film 14 as a mask, the silicon nitride film 13 is etched to form an opening 15 in the silicon nitride film 13 corresponding to the element isolation region.

【0066】次に、開口部15を介してボロン[B]又
はガリウム[Ga]の不純物元素を自己整合的にイオン
注入することで、p型半導体基板11に反転防止層とし
てのp+型チャネルストップ層16を形成する。
Next, an impurity element such as boron [B] or gallium [Ga] is ion-implanted through the opening 15 in a self-aligned manner to p-type channel stop serving as an inversion prevention layer in the p-type semiconductor substrate 11. Form layer 16.

【0067】本実施形態のようにチャネルストップ層1
6をp型半導体基板11に形成することで、メサ分離絶
縁膜18を薄くできるので微細化には好適である。
As in this embodiment, the channel stop layer 1
By forming 6 on the p-type semiconductor substrate 11, the mesa isolation insulating film 18 can be thinned, which is suitable for miniaturization.

【0068】また、メサ分離絶縁膜18に対して、チャ
ネルストップ層16が自己整合的に形成されるため、ア
ライメントのマージンを考慮する必要が無いので、さら
に、高集積化(微細化)に好適である。
Further, since the channel stop layer 16 is formed in a self-aligned manner with respect to the mesa isolation insulating film 18, it is not necessary to consider an alignment margin, which is suitable for higher integration (miniaturization). Is.

【0069】(実施形態4)図4は、本発明の実施形態
4の半導体装置の模式的な断面図である。図4に示す半
導体装置は、図3で説明した手法によって製造したもの
である。
(Fourth Embodiment) FIG. 4 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention. The semiconductor device shown in FIG. 4 is manufactured by the method described in FIG.

【0070】本実施形態の半導体装置は、実施形態2と
同様に、実施形態3で説明した図3(e)の工程の後
に、ゲート絶縁膜12等を形成することによって製造し
ている。
Similar to the second embodiment, the semiconductor device of the present embodiment is manufactured by forming the gate insulating film 12 and the like after the step of FIG. 3E described in the third embodiment.

【0071】(実施形態5)図5は、本発明の実施形態
5の半導体装置の製造方法の概略を示す模式的な断面図
である。なお、図5において、図3に示した部分と同様
の部分には同一符号を付している。
(Fifth Embodiment) FIG. 5 is a schematic sectional view showing an outline of a method of manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same parts as those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals.

【0072】本実施形態では、シリコン窒化膜13を形
成する工程の前にゲート絶縁膜12を形成する工程を含
んでいる。すなわち、図5(a)の工程で、p型半導体
基板11とシリコン窒化膜13との間に、シリコン窒化
膜とは異なる材料からなる第二の絶縁膜としてのゲート
絶縁膜12を形成する工程を更に含んでいる。なお、他
の工程は実施形態3と同様であるが、実施形態4の図4
に相当する工程で、別途ゲート絶縁膜12を形成しなく
てもよいことになる。
In this embodiment, the step of forming the gate insulating film 12 is included before the step of forming the silicon nitride film 13. That is, in the step of FIG. 5A, the step of forming the gate insulating film 12 as the second insulating film made of a material different from the silicon nitride film between the p-type semiconductor substrate 11 and the silicon nitride film 13. Is further included. The other steps are the same as those in the third embodiment, except that FIG.
It is not necessary to separately form the gate insulating film 12 in the process corresponding to.

【0073】本実施形態では、ゲート絶縁膜12を、シ
リコン窒化膜13をp型半導体基板11上に堆積させる
前にp型半導体基板11を熱酸化させることによって形
成する。次に、シリコン窒化膜13をCVD法、スパッ
タリング法等の方法により堆積させる(図5(a))。
In this embodiment, the gate insulating film 12 is formed by thermally oxidizing the p-type semiconductor substrate 11 before depositing the silicon nitride film 13 on the p-type semiconductor substrate 11. Next, the silicon nitride film 13 is deposited by a method such as a CVD method or a sputtering method (FIG. 5A).

【0074】本実施形態のようにシリコン窒化膜13を
形成する前に、ゲート絶縁膜12を形成することで、シ
リコン窒化膜13のストレスによる基板の欠陥発生を抑
制し、且つ埋め込みCVD酸化膜17の側壁を傾斜にエ
ッチングする際の基板保護膜の役割を果たすので好適で
ある。
By forming the gate insulating film 12 before forming the silicon nitride film 13 as in this embodiment, the occurrence of substrate defects due to the stress of the silicon nitride film 13 is suppressed and the embedded CVD oxide film 17 is formed. It is suitable because it plays a role of a substrate protective film when the side wall of the is etched at an inclination.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によると、
素子分離領域の側壁部を傾斜にしているので、バーズビ
ークが存在しない素子分離用絶縁膜を有する半導体装置
の製造が可能となり、後工程における素子分離用絶縁膜
の側壁部での膜残りや下層膜の膜減りなどを防止できる
し、プロセスマージンを改善することもできる。
As described above in detail, according to the present invention,
Since the side wall of the element isolation region is inclined, it is possible to manufacture a semiconductor device having an element isolation insulating film in which no bird's beak exists. It is possible to prevent film loss and improve the process margin.

【0076】さらに、本発明によると、反転防止層であ
るチャネルストップ層を素子分離領域に対して自己整合
的に形成することが可能となる。
Furthermore, according to the present invention, it is possible to form the channel stop layer which is the inversion prevention layer in a self-aligned manner with respect to the element isolation region.

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

【図1】本発明の実施形態1の半導体装置の製造方法の
概略を示す模式的な断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態2の半導体装置の模式的な断
面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態3の半導体装置の製造方法の
概略を示す模式的な断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the outline of the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態4の半導体装置の模式的な断
面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態5の半導体装置の製造方法の
概略を示す模式的な断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the outline of the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図6】従来技術1の半導体装置としてのMOS型撮像
素子の概略構成を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a MOS type image pickup device as a semiconductor device of Prior Art 1.

【図7】従来技術2の半導体装置としてのMOS型撮像
素子の概略構成を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a MOS image pickup element as a semiconductor device according to the related art 2.

【図8】図7に示したMOS型撮像素子の模式的な製造
工程図である。
FIG. 8 is a schematic manufacturing process diagram of the MOS-type image pickup device shown in FIG. 7.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 p型半導体基板 12 ゲート絶縁膜 13 シリコン窒化膜 14 レジスト膜 15 開口部 16 チャネルストップ層 17 埋め込み酸化シリコン膜 171 酸化シリコン膜 18 メサ分離絶縁膜 19 ゲート電極 20 ドレイン領域 21 フォトダイオード 11 p-type semiconductor substrate 12 Gate insulating film 13 Silicon nitride film 14 Resist film 15 openings 16 channel stop layer 17 Embedded silicon oxide film 171 Silicon oxide film 18 Mesa isolation insulation film 19 Gate electrode 20 drain region 21 photodiode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 側壁が傾斜の素子分離領域を有する半導
体装置の製造方法において、 半導体基板上に第一の絶縁膜を形成する工程と、 前記第一の絶縁膜のうち前記素子分離領域を形成すべき
領域を開口する工程と、 少なくとも前記開口した領域に前記第一の絶縁膜の絶縁
材料とは異なる絶縁材料からなる絶縁体を堆積する工程
と、 前記絶縁体の側壁が傾斜となるように前記第一の絶縁膜
と当該絶縁体の一部とをエッチングする工程と、 を含む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 having an element isolation region whose sidewalls are inclined, comprising a step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, and forming the element isolation region of the first insulating film. Opening a region to be formed, depositing an insulator made of an insulating material different from the insulating material of the first insulating film in at least the opened region, and so that a sidewall of the insulator is inclined. And a step of etching the first insulating film and a part of the insulator, the method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】 前記半導体基板に、前記開口した領域を
介して自己整合的に反転防止層を形成する工程を更に含
む請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of forming an inversion prevention layer on the semiconductor substrate in a self-aligned manner via the opened region.
【請求項3】 前記エッチングはドライエッチング又は
ウエットエッチングである請求項1又は2記載の半導体
装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the etching is dry etching or wet etching.
【請求項4】 前記半導体基板と前記第一の絶縁膜との
間に、前記第一の絶縁膜とは異なる絶縁材料からなる第
二の絶縁膜を形成する工程を更に含む請求項1又は2記
載の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, further comprising the step of forming a second insulating film made of an insulating material different from that of the first insulating film, between the semiconductor substrate and the first insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
【請求項5】 前記素子分離領域の側壁と前記半導体基
板との成す傾斜角の角度が85度以下となるようにエッ
チングする請求項1又は2記載の半導体装置の製造方
法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein etching is performed so that an angle of inclination formed between the sidewall of the element isolation region and the semiconductor substrate is 85 degrees or less.
【請求項6】 前記素子分離領域の側壁と前記半導体基
板との成す傾斜角の角度が70度以上80度以下となる
ようにエッチングする工程である請求項1又は2記載の
半導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, which is a step of etching so that an inclination angle formed by the sidewall of the element isolation region and the semiconductor substrate is 70 degrees or more and 80 degrees or less. ..
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