JP2003309190A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JP2003309190A
JP2003309190A JP2002116081A JP2002116081A JP2003309190A JP 2003309190 A JP2003309190 A JP 2003309190A JP 2002116081 A JP2002116081 A JP 2002116081A JP 2002116081 A JP2002116081 A JP 2002116081A JP 2003309190 A JP2003309190 A JP 2003309190A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
forming
polycrystalline silicon
region
oxide film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002116081A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Kaneda
和博 金田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Leading Edge Technologies Inc
Original Assignee
Semiconductor Leading Edge Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Leading Edge Technologies Inc filed Critical Semiconductor Leading Edge Technologies Inc
Priority to JP2002116081A priority Critical patent/JP2003309190A/en
Publication of JP2003309190A publication Critical patent/JP2003309190A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor device having good transistor characteristics by forming an oxide film having different thicknesses at ends of active regions in NMOS and PMOS regions of the device. <P>SOLUTION: In a method of manufacturing the semiconductor device, the semiconductor device provided with the PMOS and NMOS regions is formed by forming an oxide film on a substrate and a polycrystalline silicon film only on the surface of the oxide film in the NMOS region. Then, silicon nitride films are formed on surfaces of the polycrystalline silicon films in the NMOS region and the oxide film in the PMOS region, and trenches are formed by etching the silicon nitride film, polycrystalline silicon film, oxide film, and substrate. In addition, heat treatment is performed by heating the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,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
造方法に関する。さらに具体的には、半導体装置の基板
に素子分離領域を形成する素子分離技術に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device. More specifically, the present invention relates to an element isolation technique for forming an element isolation region on a substrate of a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】基板に分離領域を形成する素子分離技術
として、従来から、LOCOS(Local Oxid
ation of Silicon)分離が広く用いら
れている。分離領域は、基板に形成する素子間の電気的
な干渉を無くすため素子間の分離に用いられるものであ
る。LOCOSにおいては、各素子形成領域に、耐酸化
膜であるSi膜にパターンを形成し、これをマス
クとして、選択的にシリコン基板を熱酸化させて酸化膜
を形成し、これを分離領域として用いる。
2. Description of the Related Art LOCOS (Local Oxid) has been known as an element isolation technique for forming an isolation region on a substrate.
ation of Silicon) separation is widely used. The isolation region is used for isolation between elements in order to eliminate electrical interference between elements formed on the substrate. In LOCOS, a pattern is formed on a Si 3 N 4 film that is an oxidation resistant film in each element formation region, and using this as a mask, the silicon substrate is selectively thermally oxidized to form an oxide film, which is then separated. Used as a region.

【0003】しかし、LOCOSにおいては、マスクと
して用いるSi膜の端部において、酸化が横方向
にも進むため、バーズビークが発生し、素子形成領域を
小さくする等という問題があった。
However, in LOCOS, at the edge of the Si 3 N 4 film used as a mask, there is a problem that bird's beak occurs and the element formation region is made small because oxidation proceeds laterally.

【0004】そこで、LOCOS法に代わる技術とし
て、STI(Shallow Trench Isol
atio;浅溝素子分離)技術が注目されている。これ
は、シリコン基板にエッチングによりトレンチを形成
し、CVD(ChemicalVapor Depos
ition)により、SiOを埋め込み、これをCM
P(Chemical and Mechanical
Polishing)により平坦化することによって
分離領域を形成するものである。
Therefore, as an alternative technique to the LOCOS method, STI (Shallow Trench Isol) is used.
Atio; shallow trench isolation) technology is drawing attention. This is because a trench is formed in a silicon substrate by etching, and CVD (Chemical Vapor Depos
It is embedded in SiO 2 and CM
P (Chemical and Mechanical)
The isolation region is formed by flattening by polishing.

【0005】しかし、STIにおいては、STIの端部
において電界が集中するため、端部における局所的なト
ランジスタの閾値電圧が低下し、そのために閾値電圧が
高いトランジスタと低いトランジスタが並列に繋がって
いるような状態になり、逆狭チャネル効果やサブスレシ
ョルド領域におけるキンクなどが現れてしまう。また、
その結果、ゲート幅が狭いトランジスタにおいて、オフ
リーク電流が多くなってしまう。
However, in the STI, the electric field is concentrated at the end of the STI, so that the threshold voltage of the local transistor at the end is lowered, and therefore a transistor having a high threshold voltage and a transistor having a low threshold voltage are connected in parallel. In such a state, an inverse narrow channel effect or a kink in the subthreshold region appears. Also,
As a result, off-leakage current increases in a transistor having a narrow gate width.

【0006】このような問題を解決するため、マスクと
してシリコン窒化膜とシリコン酸化膜との間に多結晶シ
リコン膜を挿入したものを用いてシリコンエッチングを
行った後、熱酸化を行って、分離領域を形成する方法が
ある。図6は、従来の分離領域の形成における各工程に
ついて説明するための断面模式図であり、図7は、従来
の分離領域の形成方法について説明するためのフロー図
である。また、図8は、半導体装置のPMOS領域とN
MOS領域とを示す断面模式図であり、図8(a)は、
NMOS領域、図8(b)は、PMOS領域を示す。
In order to solve such a problem, silicon is etched using a mask having a polycrystalline silicon film inserted between a silicon nitride film and a silicon oxide film, and then thermal oxidation is performed to separate it. There is a method of forming a region. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining each step in forming a conventional isolation region, and FIG. 7 is a flowchart for explaining a conventional method for forming an isolation region. Further, FIG. 8 shows a semiconductor device including a PMOS region and an N region.
FIG. 8A is a schematic cross-sectional view showing a MOS region, and FIG.
The NMOS region, FIG. 8B shows the PMOS region.

【0007】図6(a)に示すように、シリコン基板2
にシリコン酸化膜4、多結晶シリコン膜6、シリコン窒
化膜10を積層する(ステップS52〜S56)。
As shown in FIG. 6A, the silicon substrate 2
Then, the silicon oxide film 4, the polycrystalline silicon film 6, and the silicon nitride film 10 are stacked (steps S52 to S56).

【0008】次に、図6(b)に示すように、シリコン
窒化膜10の表面にレジストを塗布してレジスト膜を形
成し、レジスト膜の露光、現像処理を行い、レジストパ
ターンを形成する(ステップS58)。その後、レジス
トパターンをマスクとして、シリコン窒化膜10、多結
晶シリコン膜6、シリコン酸化膜4のエッチングを順に
行う(ステップS60〜S64)。
Next, as shown in FIG. 6B, a resist is applied to the surface of the silicon nitride film 10 to form a resist film, and the resist film is exposed and developed to form a resist pattern ( Step S58). After that, the silicon nitride film 10, the polycrystalline silicon film 6, and the silicon oxide film 4 are sequentially etched using the resist pattern as a mask (steps S60 to S64).

【0009】次に、図6(c)に示すように、シリコン
窒化膜10、多結晶シリコン膜6、シリコン酸化膜4を
マスクとして、シリコン基板2のエッチングを行い(ス
テップS66)、トレンチ14を形成する。次に、図6
(d)に示すように、熱酸化を行う(ステップS6
8)。
Next, as shown in FIG. 6C, the silicon substrate 2 is etched using the silicon nitride film 10, the polycrystalline silicon film 6 and the silicon oxide film 4 as a mask (step S66) to form the trench 14. Form. Next, FIG.
As shown in (d), thermal oxidation is performed (step S6).
8).

【0010】このように、シリコン窒化膜10とシリコ
ン酸化膜4との間に多結晶シリコン膜6を挿入すること
により、熱酸化の際に、シリコン基板2と共に、多結晶
シリコン膜6をも酸化させることができる。従って、S
TI上端部16付近でのゲート酸化膜に丸みを帯びさせ
て、厚さを実質的に厚くすることができるため、電界の
集中を抑えることができる。
As described above, by inserting the polycrystalline silicon film 6 between the silicon nitride film 10 and the silicon oxide film 4, the polycrystalline silicon film 6 is oxidized together with the silicon substrate 2 during thermal oxidation. Can be made. Therefore, S
Since the gate oxide film in the vicinity of the TI upper end portion 16 can be rounded to have a substantial thickness, it is possible to suppress the concentration of the electric field.

【0011】しかし、図8(a)に示すように、CMO
Sにおける、NMOSでのチャネル領域は、B等をドー
ピングしたp型である。一方、図8(b)に示すよう
に、PMOS領域でのチャネル領域は、As等をドーピ
ングしたn型半導体である。
However, as shown in FIG. 8A, the CMO
The channel region of NMOS in S is p-type doped with B or the like. On the other hand, as shown in FIG. 8B, the channel region in the PMOS region is an n-type semiconductor doped with As or the like.

【0012】従って、ある程度の熱処理工程を経た後
は、チャネル領域における横方向(ゲート幅方向)の不
純物の分布が異なることになる。即ち、Bをドーピング
したNMOS領域側では、ある程度の熱処理工程を経る
と、チャネル中央部に対してチャネル端部の方の濃度は
薄くなり、ゲート酸化膜が一様であるとすれば、チャネ
ル中央部に対して端部の方の閾値電圧が下がる。従っ
て、NMOS領域では、逆狭チャネル効果が起こる。
Therefore, after a certain heat treatment process, the distribution of impurities in the lateral direction (gate width direction) in the channel region is different. That is, on the side of the B-doped NMOS region, after a certain amount of heat treatment, the concentration at the channel end becomes thinner than that at the channel center, and if the gate oxide film is uniform, The threshold voltage at the end is lower than that at the part. Therefore, the reverse narrow channel effect occurs in the NMOS region.

【0013】一方、AsをドーピングしたPMOS領域
側では、ある程度の熱処理工程を経ると、チャネル中央
部に対してチャネル端部の方に偏析が起こり、Asの濃
度が濃くなるため、ゲート酸化膜が一様であるとすれ
ば、チャネル中央部に対して端部の方の電圧が上がる。
従って、PMOS領域では、狭チャネル効果が起こる。
On the other hand, on the side of the PMOS region doped with As, after a certain heat treatment process, segregation occurs toward the channel end portion with respect to the channel center portion, and the concentration of As increases, so that the gate oxide film is formed. If it is uniform, the voltage at the end portion rises with respect to the center portion of the channel.
Therefore, a narrow channel effect occurs in the PMOS region.

【0014】このため、STI及びその周辺の形状が同
一の場合、NMOS領域とPMOS領域とにおける各チ
ャネル内の横方向の不純物分布が異なる。従って、NM
OS領域とPMOS領域で、狭チャネル及び逆狭チャネ
ル効果の度合いが異なることになる。
Therefore, when the STI and its peripheral shape are the same, the lateral impurity distribution in each channel in the NMOS region and the PMOS region is different. Therefore, NM
The OS region and the PMOS region have different degrees of narrow channel and reverse narrow channel effects.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の方法によれば、STI上端部18付近でのゲート
酸化膜の厚さを実質的に厚くすることができる。このた
め、STI上端部における逆狭チャネル効果が抑えられ
る。しかし、NMOS領域、PMOS領域においては、
熱処理によって生じる逆狭チャネル効果、狭チャネル効
果を抑えることが困難である。
As described above,
According to the conventional method, the thickness of the gate oxide film near the STI upper end portion 18 can be substantially increased. Therefore, the reverse narrow channel effect at the upper end of the STI is suppressed. However, in the NMOS area and the PMOS area,
It is difficult to suppress the inverse narrow channel effect and the narrow channel effect caused by heat treatment.

【0016】従ってこの発明は、NMOS領域、PMO
S領域における、逆狭チャネル効果、狭チャネル効果を
抑えたトランジスタを実現することを目的として、改良
された半導体装置の製造方法を提案するものである。
Accordingly, the present invention is directed to the NMOS region, PMO
It is an object of the present invention to propose an improved method for manufacturing a semiconductor device for the purpose of realizing a transistor in which the reverse narrow channel effect and the narrow channel effect are suppressed in the S region.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】この発明における半導体
装置の製造方法は、PMOS領域とNMOS領域とを備
える半導体装置の形成方法において、基板に、酸化膜を
形成する酸化膜形成工程と、前記NMOS領域にのみ前
記酸化膜の表面に多結晶シリコン膜を形成する多結晶シ
リコン膜形成工程と、前記NMOS領域の前記多結晶シ
リコン膜及び前記PMOS領域の前記酸化膜の表面に、
シリコン窒化膜を形成するシリコン窒化膜形成工程と、
前記シリコン窒化膜及び前記多結晶シリコン膜及び前記
酸化膜をエッチングするエッチング工程と、前記基板を
エッチングしてトレンチを形成するトレンチ形成工程
と、前記基板を加熱する熱処理工程と、を含むものであ
る。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the method of forming a semiconductor device having a PMOS region and an NMOS region, an oxide film forming step of forming an oxide film on a substrate, and the NMOS. Forming a polycrystalline silicon film on the surface of the oxide film only in a region, and forming a polycrystalline silicon film on the surface of the oxide film in the NMOS region and the oxide film in the PMOS region.
A silicon nitride film forming step of forming a silicon nitride film,
The method includes an etching step of etching the silicon nitride film, the polycrystalline silicon film and the oxide film, a trench forming step of etching the substrate to form a trench, and a heat treatment step of heating the substrate.

【0018】また、この発明における半導体装置の製造
方法は、前記多結晶シリコン膜形成工程は、前記酸化膜
の表面に多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記多結
晶シリコン膜の表面にレジスト膜を形成し、前記レジス
ト膜をパターニングする工程と、前記レジスト膜をマス
クとして、エッチングを行い、前記PMOS領域側の前
記多結晶シリコン膜のみを選択的に除去する工程と、前
記レジスト膜を除去する工程と、を含むものである。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the step of forming the polycrystalline silicon film, a step of forming a polycrystalline silicon film on the surface of the oxide film, and a resist film on the surface of the polycrystalline silicon film. And patterning the resist film, etching using the resist film as a mask to selectively remove only the polycrystalline silicon film on the PMOS region side, and removing the resist film And a process.

【0019】また、この発明における半導体装置の製造
方法は、前記多結晶シリコン膜に代えて、多結晶シリコ
ン膜に不純物を注入したものを用いるものである。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, instead of the polycrystalline silicon film, a polycrystalline silicon film into which impurities are implanted is used.

【0020】また、この発明における半導体装置の製造
方法は、前記多結晶シリコン膜に代えて、非晶質シリコ
ン膜を用いるものである。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an amorphous silicon film is used instead of the polycrystalline silicon film.

【0021】また、この発明における半導体装置の製造
方法は、前記多結晶シリコン膜に代えて、非晶質シリコ
ン膜に不純物を注入したものを用いるものである。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an amorphous silicon film in which impurities are implanted is used instead of the polycrystalline silicon film.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、この発明の
実施の形態について説明する。なお、各図において、同
一または相当する部分には同一符号を付してその説明を
省略ないし簡略化する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.

【0023】実施の形態.図1(a)〜(e)は、この
発明の実施の形態において、半導体装置のシリコン基板
にトレンチを形成する各工程について説明するための断
面模式図である。また、図2(a)〜(e)は、この実
施の形態においてトレンチ形成後ゲートを形成する工程
について説明するための模式図である。また、図3
(a)及び(b)は、この実施の形態において形成され
た半導体装置のトランジスタ部を示す断面模式図であ
り、図3(a)は、断面図、図3(b)は、上面図であ
る。また、図4、図5は、この発明の半導体装置を形成
する方法について説明するためのフロー図であり、図4
は、基板にトレンチを形成する工程を示し、図5は、そ
の後、ゲートを形成する工程を示す。以下、図1〜図5
を用いて、この実施の形態において、分離領域を形成す
る方法について説明する。
Embodiment. 1A to 1E are schematic cross-sectional views for explaining each step of forming a trench in a silicon substrate of a semiconductor device in an embodiment of the present invention. In addition, FIGS. 2A to 2E are schematic views for explaining the step of forming a gate after forming a trench in this embodiment. Also, FIG.
3A and 3B are schematic cross-sectional views showing a transistor portion of a semiconductor device formed in this embodiment, FIG. 3A is a cross-sectional view, and FIG. 3B is a top view. is there. 4 and 5 are flow charts for explaining the method for forming the semiconductor device of the present invention.
Shows a step of forming a trench in a substrate, and FIG. 5 shows a step of forming a gate thereafter. 1 to 5 below
A method of forming the isolation region in this embodiment will be described with reference to.

【0024】まず、図1(a)に示すように、シリコン
基板2の表面に、シリコン酸化膜4を形成し(ステップ
S2)、さらに、シリコン酸化膜4の表面に、多結晶シ
リコン膜6を形成する(ステップS4)。ここでは、シ
リコン酸化膜4は、熱酸化により、約10〜20nmの
厚さに成膜され、多結晶シリコン膜6は、LPCVD
(減圧CVD)により、約50〜100nmの厚さに成
膜される。
First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film 4 is formed on the surface of a silicon substrate 2 (step S2), and a polycrystalline silicon film 6 is further formed on the surface of the silicon oxide film 4. It is formed (step S4). Here, the silicon oxide film 4 is formed by thermal oxidation to a thickness of about 10 to 20 nm, and the polycrystalline silicon film 6 is formed by LPCVD.
A film having a thickness of about 50 to 100 nm is formed by (reduced pressure CVD).

【0025】次に、多結晶シリコン膜6の表面に、レジ
ストを塗布してレジスト膜8を形成し(ステップS
6)、露光、現像処理を施すことにより、レジスト膜8
のパターニングを行う(ステップS8)。これにより、
PMOS領域側のレジスト膜8は除去され、NMOS領
域のレジスト膜8のみが残される。その後、レジスト膜
8をマスクとして、多結晶シリコン膜6のエッチングを
行う(ステップS10)。これによって、図1(b)に
示すように、PMOS領域の多結晶シリコン膜は除去さ
れ、NMOS領域にのみ、多結晶シリコン膜6が残され
る。
Next, a resist is applied to the surface of the polycrystalline silicon film 6 to form a resist film 8 (step S
6), exposure and development processing is performed to form the resist film 8
Is patterned (step S8). This allows
The resist film 8 on the PMOS region side is removed, leaving only the resist film 8 on the NMOS region. Then, the polycrystalline silicon film 6 is etched using the resist film 8 as a mask (step S10). As a result, as shown in FIG. 1B, the polycrystalline silicon film in the PMOS region is removed, and the polycrystalline silicon film 6 is left only in the NMOS region.

【0026】次に、多結晶シリコン膜6上のレジスト膜
8を除去する(ステップS12)。その後、LPCVD
法により、シリコン窒化膜10を形成し(ステップS1
4)、CMPにより、シリコン窒化膜10の平坦化を行
う(ステップS16)。このようにして、図1(c)に
示すように、PMOS領域のシリコン酸化膜4と、NM
OS領域の多結晶シリコン膜6の上部に、シリコン窒化
膜10が形成される。ここでは、シリコン窒化膜10
は、PMOS領域において、約200〜300nmの厚
さになるように形成される。
Next, the resist film 8 on the polycrystalline silicon film 6 is removed (step S12). Then LPCVD
To form the silicon nitride film 10 (step S1
4), the silicon nitride film 10 is planarized by CMP (step S16). Thus, as shown in FIG. 1C, the silicon oxide film 4 in the PMOS region and the NM
A silicon nitride film 10 is formed on the polycrystalline silicon film 6 in the OS region. Here, the silicon nitride film 10
Are formed to have a thickness of about 200 to 300 nm in the PMOS region.

【0027】次に、シリコン窒化膜10の上にレジスト
膜12を塗布して、これを露光、現像処理することによ
り、レジストパターンを形成する(ステップS18)。
このレジストパターンの形成されたレジスト膜12をマ
スクとして、シリコン窒化膜10のエッチングを行い
(ステップS20)、続けて、多結晶シリコン膜6、更
に、シリコン酸化膜4のエッチングを行う(ステップS
22〜S24)。このようにして、図1(d)に示すよ
うに、シリコン窒化膜10、多結晶シリコン膜6及びシ
リコン酸化膜4からなる積層膜のハードマスクが形成さ
れる。
Next, a resist film 12 is applied on the silicon nitride film 10 and exposed and developed to form a resist pattern (step S18).
Using the resist film 12 having this resist pattern as a mask, the silicon nitride film 10 is etched (step S20), and then the polycrystalline silicon film 6 and the silicon oxide film 4 are etched (step S20).
22-S24). Thus, as shown in FIG. 1D, a hard mask of a laminated film including the silicon nitride film 10, the polycrystalline silicon film 6 and the silicon oxide film 4 is formed.

【0028】次に、図1(e)に示すように、積層膜を
マスクとして、シリコン基板2のエッチングを行い、ト
レンチ14を形成する(ステップS26)。ここで、トレ
ンチ14は、幅0.2μmの開口である。
Next, as shown in FIG. 1E, the silicon substrate 2 is etched using the laminated film as a mask to form trenches 14 (step S26). Here, the trench 14 is an opening having a width of 0.2 μm.

【0029】次に、図2(a)に示すように、シリコン
酸化膜の熱処理を行う(ステップS28)。これによっ
て、シリコン基板2及び多結晶シリコン膜8の露出する
部分が酸化され、トレンチ14内壁及び、多結晶シリコ
ン膜8の側面にシリコン酸化膜16が形成される。この
際、NMOS領域での、トレンチ上端部付近18におい
ては、上下に角の丸まった形状になる。また、PMOS
領域での、トレンチ上端部付近18においては、下方の
み角の丸まった形状になる。
Next, as shown in FIG. 2A, the silicon oxide film is heat-treated (step S28). As a result, the exposed portions of the silicon substrate 2 and the polycrystalline silicon film 8 are oxidized, and the silicon oxide film 16 is formed on the inner wall of the trench 14 and the side surface of the polycrystalline silicon film 8. At this time, in the vicinity of the upper end portion 18 of the trench in the NMOS region, the shape is rounded up and down. Also, the PMOS
In the region 18 near the upper end of the trench, only the lower portion has a shape with rounded corners.

【0030】次に、図2(b)に示すように、例えば、
高密度プラズマCVDにより、トレンチ14に酸化膜2
0を埋め込み(ステップS30)、CMP法による平坦
化を行う(ステップS32)。この際、シリコン窒化膜
10がストッパーの役割を果たす。
Next, as shown in FIG. 2B, for example,
The oxide film 2 is formed in the trench 14 by high density plasma CVD.
0 is embedded (step S30), and flattening is performed by the CMP method (step S32). At this time, the silicon nitride film 10 serves as a stopper.

【0031】続けて、図2(c)に示すように、ウェッ
トエッチングにより、窒化膜10と、多結晶シリコン膜
6とを除去する(ステップS34)。その後、図2
(d)に示すように、シリコン酸化膜16をエッチング
により除去する(ステップS36)。この際、シリコン
酸化膜16の平坦な部分は除去されるが、トレンチ14
上端部付近18においては、角の丸まった分、シリコン
酸化膜16は厚くなっているため、この厚みの差の分、
シリコン酸化膜16は残される。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, the nitride film 10 and the polycrystalline silicon film 6 are removed by wet etching (step S34). After that, Figure 2
As shown in (d), the silicon oxide film 16 is removed by etching (step S36). At this time, the flat portion of the silicon oxide film 16 is removed, but the trench 14
In the vicinity of the upper end portion 18, since the silicon oxide film 16 is thicker due to the rounded corners, the difference in thickness causes
The silicon oxide film 16 remains.

【0032】次に、図2(e)に示すように、再び、熱
酸化により、シリコン酸化膜22を形成する(ステップ
S38)。その後、パターニングを行い(ステップS4
0)、これをマスクとしてウェルの注入を行う(ステッ
プS42)。続けて、シリコン酸化膜を除去し、熱酸化
により、ゲート酸化膜24の形成(ステップS46)、
ゲート26の形成(ステップS48)などを経て、図3
(a)、(b)に示すような、半導体装置のトランジス
タ部が形成される。
Next, as shown in FIG. 2E, the silicon oxide film 22 is formed again by thermal oxidation (step S38). Then, patterning is performed (step S4
0), and using this as a mask, well injection is performed (step S42). Subsequently, the silicon oxide film is removed, and the gate oxide film 24 is formed by thermal oxidation (step S46),
After forming the gate 26 (step S48) and the like, as shown in FIG.
A transistor portion of the semiconductor device is formed as shown in (a) and (b).

【0033】上述のようにトレンチの形成された状態の
シリコン基板の構造について、図2を用いて説明する。
シリコン基板2には、NMOS領域とPMOS領域とが
備えられている。図2においては、左側がNNOS領
域、右側がPMOS領域を示す。
The structure of the silicon substrate in which the trench is formed as described above will be described with reference to FIG.
The silicon substrate 2 has an NMOS region and a PMOS region. In FIG. 2, the left side shows the NNOS region and the right side shows the PMOS region.

【0034】シリコン基板2の表面には、NMOS領
域、PMOS領域共に、酸化膜16が形成されている。
また、NMOS領域とPMOS領域の間には、上記の方
法により形成されたトレンチ14が設けられている。ト
レンチ14は、後に、STIを形成するための溝であ
る。
An oxide film 16 is formed on the surface of the silicon substrate 2 in both the NMOS region and the PMOS region.
Further, the trench 14 formed by the above method is provided between the NMOS region and the PMOS region. The trench 14 is a groove for forming STI later.

【0035】NMOS領域のトレンチ14の形成されて
いない部分において、シリコン酸化膜16の表面には多
結晶シリコン膜6が形成されている。また、シリコン酸
化膜16は、熱酸化により形成されるため、シリコン基
板2の露出する部分及び多結晶シリコン6の露出部分と
において形成される。NMOS領域の多結晶シリコンの
表面には、更に、シリコン窒化膜10が形成されてい
る。
A polycrystalline silicon film 6 is formed on the surface of the silicon oxide film 16 in a portion of the NMOS region where the trench 14 is not formed. Since the silicon oxide film 16 is formed by thermal oxidation, it is formed in the exposed portion of the silicon substrate 2 and the exposed portion of the polycrystalline silicon 6. A silicon nitride film 10 is further formed on the surface of the polycrystalline silicon in the NMOS region.

【0036】一方、PMOS領域においては、トレンチ
の形成されていない部分において、酸化膜16の表面に
は、シリコン窒化膜10が形成されている。
On the other hand, in the PMOS region, the silicon nitride film 10 is formed on the surface of the oxide film 16 in the portion where the trench is not formed.

【0037】NMOS領域とPMOS領域とにおいて
は、シリコン窒化膜10の形成されている表面部分は同
じ高さにあるが、NMOS領域では、多結晶シリコン膜
6とシリコン窒化膜10とが積層されているのに対し
て、PMOS領域においては、窒化膜10のみが形成さ
れている。従って、PMOS領域におけるシリコン窒化
膜10は、NMOS領域における多結晶シリコン膜8の
厚さ分だけ、NMOS領域のシリコン窒化膜10よりも
厚くなっている。
In the NMOS region and the PMOS region, the surface portion where the silicon nitride film 10 is formed is at the same height, but in the NMOS region, the polycrystalline silicon film 6 and the silicon nitride film 10 are laminated. On the other hand, in the PMOS region, only the nitride film 10 is formed. Therefore, the silicon nitride film 10 in the PMOS region is thicker than the silicon nitride film 10 in the NMOS region by the thickness of the polycrystalline silicon film 8 in the NMOS region.

【0038】また、シリコン酸化膜16は、トレンチを
形成した後、熱酸化により、形成される。この熱酸化に
より、トレンチ14上端部付近18において、角が丸め
られている。即ち、NMOS領域では、トレンチ14上
端部付近18においては、シリコン基板2及び多結晶シ
リコン6の両側に酸化がすすむため、上下に角が丸めら
れている。一方、PMOS領域では、シリコン基板2側
にのみ酸化がすすむため、下側にのみ角が丸められてい
る。
The silicon oxide film 16 is formed by thermal oxidation after forming the trench. By this thermal oxidation, the corners are rounded near the upper end portion 18 of the trench 14. That is, in the NMOS region, in the vicinity of the upper end 18 of the trench 14, oxidation proceeds to both sides of the silicon substrate 2 and the polycrystalline silicon 6, so that the corners are rounded up and down. On the other hand, in the PMOS region, since the oxidation proceeds only to the silicon substrate 2 side, the corners are rounded only to the lower side.

【0039】図2(a)に示した状態のシリコン基板
に、様々な工程を経て、図3(a)に示すような、ゲー
トの形成された状態を得ることができる。このとき、シ
リコン酸化膜16部分は、除去され、新たにゲート酸化
膜24が形成される。しかし、このような工程を経て
も、トレンチ14上端部付近18の角の丸められている
部分は、他の部分に対して厚くなっているため、ある程
度シリコン酸化膜16が残される。従って、図3(a)
に示すように、NMOS領域において、ゲート酸化膜2
4の角の部分は丸められ、PMOS領域のゲート酸化膜
24よりも厚く形成されている。
By performing various steps on the silicon substrate in the state shown in FIG. 2A, the state in which the gate is formed as shown in FIG. 3A can be obtained. At this time, the silicon oxide film 16 portion is removed and a gate oxide film 24 is newly formed. However, even after such a process, since the rounded corner portion near the upper end 18 of the trench 14 is thicker than the other portions, the silicon oxide film 16 is left to some extent. Therefore, FIG.
As shown in FIG.
The corners 4 are rounded and formed thicker than the gate oxide film 24 in the PMOS region.

【0040】以上のようにすれば、NMOS領域と、P
MOS領域とで、トレンチ14上端部付近18、即ち、
活性領域端部において厚さの異なる酸化膜を形成するこ
とができる。従って、NMOS領域とPMOS領域とで
形状の異なるトレンチを得ることができるため、STI
の端部における電界の集中を抑えつつ、かつ、NMOS
領域における逆狭チャネル効果、PMOS領域における
狭チャネル効果を抑えることができ、良好なトランジス
タ特性を得ることができる。
As described above, the NMOS region and P
In the MOS region, near the upper end 18 of the trench 14, that is,
Oxide films having different thicknesses can be formed at the ends of the active region. Therefore, it is possible to obtain trenches having different shapes in the NMOS region and the PMOS region.
While suppressing the concentration of the electric field at the edge of the
The reverse narrow channel effect in the region and the narrow channel effect in the PMOS region can be suppressed, and good transistor characteristics can be obtained.

【0041】なお、この実施の形態においては、NMO
S領域の多結晶シリコンのみを残す過程において、PM
OS領域のエッチングを行った。しかし、これに限るも
のではなく、NMOS領域にはじめから多結晶シリコン
を形成するようなものであってもよい。
In this embodiment, the NMO
In the process of leaving only the polycrystalline silicon in the S region, PM
The OS region was etched. However, the present invention is not limited to this, and polycrystalline silicon may be formed from the beginning in the NMOS region.

【0042】また、この実施の形態においては、ハード
マスクの一部として、多結晶シリコン膜6を用いた。し
かし、これに限るものではなく、非結晶シリコン、ある
いは不純物をドーピングした多結晶シリコン、非結晶シ
リコン等を用いるものであってもよい。これらは、更
に、酸化レートが早く、より迅速な処理を行うことがで
きる。
In this embodiment, the polycrystalline silicon film 6 is used as a part of the hard mask. However, the present invention is not limited to this, and amorphous silicon, polycrystalline silicon doped with impurities, amorphous silicon, or the like may be used. Further, these have a high oxidation rate and can be processed more rapidly.

【0043】また、各膜の形成方法や平坦化の方法は、
この実施の形態において説明したものに限るものではな
い。
The method of forming each film and the method of planarization are as follows.
The invention is not limited to the one described in this embodiment.

【0044】なお、例えば、この実施の形態において、
ステップS2を実行することにより、この発明の酸化膜
形成工程が実施され、例えば、ステップS4〜S12を
実行することにより、多結晶シリコン膜形成工程が実施
され、例えば、ステップS14を実行することにより、
シリコン窒化膜工程が実施され、例えば、ステップS2
0〜S24を実行することにより、エッチング工程が実
施され、例えば、ステップS26を実行することによ
り、トレンチ形成工程が実行される。
In this embodiment, for example,
By performing step S2, the oxide film forming step of the present invention is performed, for example, performing steps S4 to S12, the polycrystalline silicon film forming step is performed, and, for example, step S14 is performed. ,
A silicon nitride film process is performed, for example, step S2
The etching step is performed by performing steps 0 to S24, and the trench forming step is performed by performing step S26, for example.

【0045】また、例えば、この実施の形態において、
ステップS4を実行することにより、多結晶シリコン膜
を形成する工程が実施され、例えば、ステップS6〜S
8を実行することにより、レジスト膜をパターニングす
る工程が実施され、例えば、ステップS10を実行する
ことにより多結晶シリコン膜を選択的に除去する工程が
実施され、例えば、ステップS12を実行することによ
りレジスト膜を除去する工程が実施される。
Further, for example, in this embodiment,
By performing step S4, a step of forming a polycrystalline silicon film is performed, and for example, steps S6 to S
8 is performed to pattern the resist film, for example, step S10 is performed to selectively remove the polycrystalline silicon film, and step S12 is performed, for example. A step of removing the resist film is performed.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、NMOS領域と、PMOS領域とで、活性領域端部
において、厚さの異なる酸化膜を形成することができ
る。従って、異なるトレンチ形状を得ることができるた
め、NMOS領域における逆狭チャネル効果、PMOS
領域における狭チャネル効果を抑えることができ、良好
なトランジスタ特性を得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to form oxide films having different thicknesses at the end of the active region in the NMOS region and the PMOS region. Therefore, since different trench shapes can be obtained, the reverse narrow channel effect in the NMOS region, the PMOS
The narrow channel effect in the region can be suppressed, and favorable transistor characteristics can be obtained.

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

【図1】 この発明の実施の形態における、半導体装置
のシリコン基板にトレンチを形成する各工程について説
明するための断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining each step of forming a trench in a silicon substrate of a semiconductor device in an embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態における、トレンチ形
成後ゲートを形成する工程について説明するための模式
図である。
FIG. 2 is a schematic diagram for illustrating a step of forming a gate after forming a trench in the embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態における、半導体装置
のトランジスタ部を示す断面模式図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a transistor portion of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態における、半導体装置
を形成する方法について説明するためのフロー図であ
る。
FIG. 4 is a flowchart for illustrating a method for forming a semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態における、半導体装置
を形成する方法について説明するためのフロー図であ
る。
FIG. 5 is a flowchart for illustrating a method for forming a semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

【図6】 従来の分離領域の形成における各工程につい
て説明するための断面模式図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining each step in forming a conventional separation region.

【図7】 従来の分離領域の形成方法について説明する
ためのフロー図である。
FIG. 7 is a flowchart for explaining a conventional method of forming a separation region.

【図8】 半導体装置のPMOS領域とNMOS領域と
を示す断面模式図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a PMOS region and an NMOS region of a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 シリコン基板 4 シリコン酸化膜 6 多結晶シリコン膜 8 レジスト膜 10 シリコン窒化膜 12 レジスト膜 14 トレンチ 16 シリコン酸化膜 18 トレンチ上端部付近 20 酸化膜 22 シリコン酸化膜 24 ゲート酸化膜 26 ゲート 28 ソース 30 ドレイン 2 Silicon substrate 4 Silicon oxide film 6 Polycrystalline silicon film 8 Resist film 10 Silicon nitride film 12 Resist film 14 trench 16 Silicon oxide film 18 Near the top of the trench 20 oxide film 22 Silicon oxide film 24 Gate oxide film 26 gates 28 sources 30 drain

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成14年4月18日(2002.4.1
8)
[Submission date] April 18, 2002 (2002.4.1)
8)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Name of item to be amended] Title of invention

【補正方法】追加[Correction method] Added

【補正内容】[Correction content]

【発明の名称】 半導体装置の製造方法Title: Method for manufacturing semiconductor device

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 PMOS領域とNMOS領域とを備える
半導体装置の形成方法において、 基板に、酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、 前記NMOS領域にのみ前記酸化膜の表面に多結晶シリ
コン膜を形成する多結晶シリコン膜形成工程と、 前記NMOS領域の前記多結晶シリコン膜及び前記PM
OS領域の前記酸化膜の表面に、シリコン窒化膜を形成
するシリコン窒化膜形成工程と、 前記シリコン窒化膜及び前記多結晶シリコン膜及び前記
酸化膜をエッチングするエッチング工程と、 前記基板をエッチングしてトレンチを形成するトレンチ
形成工程と、 前記基板を加熱する熱処理工程と、 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 forming a semiconductor device having a PMOS region and an NMOS region, the method comprising: forming an oxide film on a substrate; and forming a polycrystalline silicon film on the surface of the oxide film only in the NMOS region. Forming a polycrystalline silicon film, forming the polycrystalline silicon film in the NMOS region and the PM
A silicon nitride film forming step of forming a silicon nitride film on the surface of the oxide film in the OS region; an etching step of etching the silicon nitride film, the polycrystalline silicon film and the oxide film; and a step of etching the substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a trench forming step of forming a trench; and a heat treatment step of heating the substrate.
【請求項2】 前記多結晶シリコン膜形成工程は、前記
酸化膜の表面に多結晶シリコン膜を形成する工程と、 前記多結晶シリコン膜の表面にレジスト膜を形成し、前
記レジスト膜をパターニングする工程と、 前記レジスト膜をマスクとして、エッチングを行い、前
記PMOS領域側の前記多結晶シリコン膜のみを選択的
に除去する工程と、 前記レジスト膜を除去する工程と、 を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の
製造方法。
2. The step of forming a polycrystalline silicon film, the step of forming a polycrystalline silicon film on the surface of the oxide film, the step of forming a resist film on the surface of the polycrystalline silicon film, and patterning the resist film A step of performing etching using the resist film as a mask to selectively remove only the polycrystalline silicon film on the PMOS region side; and a step of removing the resist film. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 前記多結晶シリコン膜に代えて、多結晶
シリコン膜に不純物を注入したものを用いることを特徴
とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方
法。
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a polycrystalline silicon film into which impurities are implanted is used instead of the polycrystalline silicon film.
【請求項4】 前記多結晶シリコン膜に代えて、非晶質
シリコン膜を用いることを特徴とする請求項1または2
に記載の半導体装置の製造方法。
4. The amorphous silicon film is used in place of the polycrystalline silicon film.
A method of manufacturing a semiconductor device according to item 1.
【請求項5】 前記多結晶シリコン膜に代えて、非晶質
シリコン膜に不純物を注入したものを用いることを特徴
とする請求項1または2に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 an amorphous silicon film into which impurities are implanted is used instead of the polycrystalline silicon film.
JP2002116081A 2002-04-18 2002-04-18 Method of manufacturing semiconductor device Pending JP2003309190A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002116081A JP2003309190A (en) 2002-04-18 2002-04-18 Method of manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002116081A JP2003309190A (en) 2002-04-18 2002-04-18 Method of manufacturing semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003309190A true JP2003309190A (en) 2003-10-31

Family

ID=29397058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002116081A Pending JP2003309190A (en) 2002-04-18 2002-04-18 Method of manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003309190A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7652345B2 (en) 2005-06-23 2010-01-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Isolation layers for semiconductor devices including first and second sub-trenches and methods of forming the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7652345B2 (en) 2005-06-23 2010-01-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Isolation layers for semiconductor devices including first and second sub-trenches and methods of forming the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101057651B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP4027447B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JPH09129721A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2000340791A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP4368095B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR100507856B1 (en) Method for fabricating MOS transistor
TW200529317A (en) Semiconductor device with trench isolation structure and method for fabricating the same
JP2003332416A (en) Semiconductor integrated circuit and its manufacturing method
JP2007088138A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2002231942A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP3408437B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR100344913B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JPH07153952A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP4223026B2 (en) Semiconductor device
JP2006202875A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH08153877A (en) Manufacture of insulated-gate field-effect transistor with especially short channel length and corresponding transistor
JP4592193B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2005175277A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2003309190A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JPH09289245A (en) Fabrication method of semiconductor device
JP3855638B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP4532857B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device having shallow trench isolation structure
JP2004152851A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JPH04340745A (en) Semiconductor device
JP2006237208A (en) Semiconductor apparatus and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20050512

A072 Dismissal of procedure

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A072

Effective date: 20050816