JP2006303005A - Process for fabricating semiconductor device and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体基板の溝に絶縁物を埋め込んだ半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。特に本発明は、溝の側壁上端部における応力の発生を抑制することができる半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device in which an insulator is embedded in a groove of a semiconductor substrate. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device capable of suppressing the generation of stress at the upper end of a sidewall of a groove.
図6(A)〜(C)の各図は、従来の半導体装置の製造方法を説明する為の断面図である。
まず、図6(A)に示すように、シリコン基板101上に酸化シリコン膜112及び窒化シリコン膜113を、この順に形成する。次いで窒化シリコン膜113及び酸化シリコン膜112に開口部を形成する。次いで、窒化シリコン膜113をマスクとして、シリコン基板101をエッチングする。これにより、シリコン基板101には溝101aが形成される。
6A to 6C are cross-sectional views for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
First, as shown in FIG. 6A, a
次いで、溝101aの側壁に熱酸化膜101bを形成する。これにより、溝101aの角部は丸くなる。次いで、溝101aの中及び窒化シリコン膜113上に、酸化シリコン膜102aをCVD法により形成する。
Next, a
次いで、図6(B)に示すように、窒化シリコン膜113上に位置する酸化シリコン膜102a、及び窒化シリコン膜113を、CMP法を用いて研磨除去する。このとき、窒化シリコン膜113を少し残す。次いで、残っている窒化シリコン膜113、及び酸化シリコン膜112をエッチングにより除去する。これにより、シリコン基板101には素子分離膜102が埋め込まれる。このとき、素子分離膜102の周辺部に窪みが形成される。(例えば特許文献1参照)。
次いで、図6(C)に示すように、シリコン基板101を熱酸化することにより、ゲート酸化膜103を形成する。次いで、ゲート酸化膜103上を含む全面上にポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜をパターニングする。これにより、ゲート酸化膜103上にはゲート電極104が形成される。次いで、低濃度不純物領域106a,106b、サイドウォール105、並びにソース及びドレインとなる不純物領域107a,107bを形成する。
Next, as shown in FIG. 6C, the
上記した構造では、溝の側壁において、熱酸化膜と半導体基板の界面で応力が生じていた。この応力は、溝の側壁の上端部(図6(C)中符号101cで示す部分)に集中しやすい。
また、ゲート酸化膜を形成するときに、酸化種である水や酸素が素子分離膜内を透過する。このため、ゲート酸化膜形成時に、溝の側壁に形成された熱酸化膜が厚くなり、溝の側壁の上端部に加わる応力が増大していた。
In the above structure, stress is generated at the interface between the thermal oxide film and the semiconductor substrate on the side wall of the groove. This stress tends to concentrate on the upper end portion of the groove sidewall (
In addition, when forming the gate oxide film, water and oxygen which are oxidizing species permeate through the element isolation film. For this reason, when the gate oxide film is formed, the thermal oxide film formed on the sidewall of the trench becomes thick, and the stress applied to the upper end portion of the trench sidewall increases.
溝の側壁の上端部に応力が集中すると、上端部に位置する半導体基板に欠陥が生じることがある。溝の上端部は、トランジスタ等の半導体装置と直接接する部分であるため、この部分に欠陥が生じると半導体装置の特性が低下してしまう。
このため、溝の側壁上端部において、熱酸化膜と半導体基板の界面での応力発生を抑制する必要がある。
If stress concentrates on the upper end of the side wall of the groove, a defect may occur in the semiconductor substrate located at the upper end. Since the upper end portion of the groove is a portion in direct contact with a semiconductor device such as a transistor, if a defect occurs in this portion, the characteristics of the semiconductor device deteriorate.
For this reason, it is necessary to suppress the generation of stress at the interface between the thermal oxide film and the semiconductor substrate at the upper end of the side wall of the groove.
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、絶縁物が埋め込まれる溝の側壁上端部における応力の発生を抑制することができる半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device capable of suppressing the generation of stress at the upper end portion of the side wall of a groove in which an insulator is embedded. Is to provide.
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に溝を形成する工程と、
前記溝の側壁に熱酸化膜を形成する工程と、
前記溝の中に、表面が前記半導体基板の表面より低い第1の絶縁膜を埋め込む工程と、
前記溝の側壁の上端部に位置する前記半導体基板に、フッ素及び窒素の少なくとも一方を導入する工程とを具備する。
In order to solve the above problems, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a groove on a semiconductor substrate,
Forming a thermal oxide film on the side wall of the groove;
Burying a first insulating film whose surface is lower than the surface of the semiconductor substrate in the groove;
Introducing at least one of fluorine and nitrogen into the semiconductor substrate located at the upper end of the side wall of the groove.
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、開口部を有するマスク膜を形成する工程と、
前記マスク膜をマスクとして前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板に溝を形成する工程と、
前記溝の側壁に熱酸化膜を形成する工程と、
前記マスク膜上、前記開口部内、及び前記溝内に、第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記マスク膜上及び前記開口部内それぞれに位置する前記第1の絶縁膜、並びに前記溝内に位置する第1の絶縁膜の上部を除去することにより、前記溝の側壁の上部を露出し、かつ前記溝の前記側壁の上部に位置する前記熱酸化膜を除去する工程と、
前記溝の側壁の上端部に位置する前記半導体基板に、フッ素及び窒素の少なくとも一方を導入する工程と、
前記溝内に位置する前記第1の絶縁膜上に、第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜をエッチバックすることにより、前記溝の側壁の上部を覆うサイドウォールを形成する工程と、
前記マスク膜を除去する工程とを具備する。
Another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a mask film having an opening on a semiconductor substrate,
Etching the semiconductor substrate using the mask film as a mask to form a groove in the semiconductor substrate;
Forming a thermal oxide film on the side wall of the groove;
Forming a first insulating film on the mask film, in the opening, and in the groove;
Removing the upper portion of the first insulating film located on the mask film and in the opening, and the upper portion of the first insulating film located in the groove, and exposing the upper portion of the sidewall of the groove; and Removing the thermal oxide film located on top of the sidewall of the groove;
Introducing at least one of fluorine and nitrogen into the semiconductor substrate located at the upper end of the sidewall of the groove;
Forming a second insulating film on the first insulating film located in the trench;
Etching the second insulating film to form a sidewall covering the upper portion of the sidewall of the groove;
And a step of removing the mask film.
前記マスク膜は、酸化シリコン膜である第1のマスク膜、及び窒化シリコン膜である第2のマスク膜をこの順に積層した膜である場合、前記マスク膜を除去する工程は、前記第2のマスク膜を除去する工程と、前記溝内に位置する前記第1の絶縁膜、前記サイドウォール、及び前記溝の周囲に位置する前記第1のマスク膜を、レジスト膜で覆う工程と、前記レジスト膜をマスクとして前記第1のマスク膜をエッチングする工程とを具備してもよい。 When the mask film is a film in which a first mask film that is a silicon oxide film and a second mask film that is a silicon nitride film are stacked in this order, the step of removing the mask film includes the step of removing the mask film Removing the mask film; covering the first insulating film located in the trench; the sidewall; and the first mask film located around the trench with a resist film; and the resist Etching the first mask film using the film as a mask.
これらの半導体装置の製造方法によれば、前記溝の側壁の上端部に位置する前記半導体基板には、フッ素及び窒素の少なくとも一方が導入される。このため、溝の側壁の上端部における応力の発生が抑制される。
前記溝の中に埋め込まれた第1の絶縁膜は、例えば素子分離膜である。
According to these semiconductor device manufacturing methods, at least one of fluorine and nitrogen is introduced into the semiconductor substrate located at the upper end of the side wall of the groove. For this reason, generation | occurrence | production of the stress in the upper end part of the side wall of a groove | channel is suppressed.
The first insulating film embedded in the trench is, for example, an element isolation film.
前記フッ素及び窒素の少なくとも一方を導入する工程の後に、前記溝内に位置する前記第1の絶縁膜上に、第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜をエッチバックすることにより、前記溝の側壁の上部を覆うサイドウォールを形成する工程とを具備してもよい。前記第2の絶縁膜は、例えば酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜である。 After the step of introducing at least one of fluorine and nitrogen, a step of forming a second insulating film on the first insulating film located in the trench, and etching back the second insulating film And a step of forming a sidewall covering an upper portion of the side wall of the groove. The second insulating film is, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film.
前記フッ素及び窒素の少なくとも一方を導入する工程の後に、前記半導体基板を熱酸化することにより、ゲート酸化膜を形成する工程を具備してもよい。熱酸化工程において溝の側壁の上端部が酸化されるが、この酸化される部分にはフッ素及び窒素の少なくとも一方が導入されているため、酸化に起因した応力の発生が抑制される。 A step of forming a gate oxide film by thermally oxidizing the semiconductor substrate may be provided after the step of introducing at least one of fluorine and nitrogen. In the thermal oxidation process, the upper end portion of the sidewall of the groove is oxidized. Since at least one of fluorine and nitrogen is introduced into the oxidized portion, the generation of stress due to the oxidation is suppressed.
本発明に係る半導体装置は、 前記半導体基板に形成された溝と、
前記溝の側壁に形成された熱酸化膜と、
前記溝に埋め込まれ、表面が前記半導体基板の表面より低い第1の絶縁膜と、
を具備し、
前記溝の側壁の上端部には、フッ素及び窒素の少なくとも一方が導入されている。
A semiconductor device according to the present invention includes: a groove formed in the semiconductor substrate;
A thermal oxide film formed on a sidewall of the groove;
A first insulating film embedded in the groove and having a lower surface than the surface of the semiconductor substrate;
Comprising
At least one of fluorine and nitrogen is introduced into the upper end of the side wall of the groove.
本発明に係る他の半導体装置は、半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、素子領域の他の領域から分離する溝と、
前記溝の側壁に形成された熱酸化膜と、
前記溝に埋め込まれ、表面が前記半導体基板の表面より低い素子分離膜と、
前記素子領域に位置する前記半導体基板に形成されたゲート酸化膜と、
を具備し、
前記溝の側壁の上端部には、フッ素及び窒素の少なくとも一方が導入されている。
Another semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate,
A groove formed in the semiconductor substrate and separated from other regions of the element region;
A thermal oxide film formed on a sidewall of the groove;
An element isolation film embedded in the groove and having a lower surface than the surface of the semiconductor substrate;
A gate oxide film formed on the semiconductor substrate located in the element region;
Comprising
At least one of fluorine and nitrogen is introduced into the upper end of the side wall of the groove.
これらの半導体装置において、前記第1の絶縁膜の表面上に形成され、前記溝の側壁の上部を覆うサイドウォールを更に具備してもよい。 These semiconductor devices may further include a sidewall formed on the surface of the first insulating film and covering an upper portion of the sidewall of the groove.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1及び図2の各図は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment.
まず、図1(A)に示すように、シリコン基板1上に、パッド膜としての酸化シリコン膜12を熱酸化法により形成する。次いで、酸化シリコン膜12上に窒化シリコン膜13をCVD法により形成する。酸化シリコン膜12の厚さは例えば5nm以上20nm以下であり、窒化シリコン膜13の厚さは例えば100nm以上300nm以下である。次いで、窒化シリコン膜13上にフォトレジスト膜(図示せず)を塗布し、このフォトレジスト膜を露光及び現像する。これにより、窒化シリコン膜13上にはレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとして窒化シリコン膜13及び酸化シリコン膜12をエッチングする。これにより、窒化シリコン膜13及び酸化シリコン膜12には開口部13aが形成される。次いで、窒化シリコン膜13をマスクとして、シリコン基板1をエッチングする。これにより、シリコン基板1には溝1aが形成される。
その後、レジストパターンを除去する。
First, as shown in FIG. 1A, a
Thereafter, the resist pattern is removed.
次いで、シリコン基板1を熱酸化する。これにより、溝1aの側壁には熱酸化膜1bが形成され、溝1aの角部が丸められる。次いで、溝1a及び開口部13aそれぞれの中、並びに窒化シリコン膜13上を含む全面上に、酸化シリコン膜をCVD法により形成する。次いで、窒化シリコン膜13をストッパーとしたCMPを行うことにより、窒化シリコン膜13上に位置する酸化シリコン膜を除去し、かつ溝1a及び開口部13aの中に位置する酸化シリコン膜の上面を平坦化する。
Next, the
次いで、開口部13aの中に位置する酸化シリコン膜を、ウェットエッチングにより除去する。このようにして、溝1aには素子分離膜2が埋め込まれる。素子分離膜2の上面は、シリコン基板1の表面より下方に位置する。
Next, the silicon oxide film located in the
このウェットエッチング工程において、パッド膜としての酸化シリコン膜12のうち、開口部13aに面している部分も少し除去される。これにより、開口部13aの側面には凹部12aが形成される。また、溝1aの側壁に形成された熱酸化膜1bの上部が除去され、溝1aの側壁上部でシリコン基板1が露出する。
In this wet etching process, a portion of the
次いで、図1(B)に示すように、窒化シリコン膜13をマスクとして、シリコン基板1にフッ素イオン又は窒素イオンの少なくとも一方を注入する。これにより、溝1aの側壁上部(上端部を含む)に位置するシリコン基板1には、フッ素イオン及び窒素イオンの少なくとも一方が導入された緩衝領域1cが形成される。
Next, as shown in FIG. 1B, at least one of fluorine ions or nitrogen ions is implanted into the
次いで、図1(C)に示すように、開口部13aの下方に位置する素子分離膜2上を含む全面上に、酸化シリコン膜15をCVD法により形成する。このとき、凹部12aにも酸化シリコン膜15が埋め込まれるように、CVDの条件を調整する。
Next, as shown in FIG. 1C, a
次いで、図2(A)に示すように、酸化シリコン膜15をエッチバックする。これにより、素子分離膜2の周辺部上には、溝1aの側壁上部を覆うサイドウォール2aが形成される。
Next, as shown in FIG. 2A, the
次いで、図2(B)に示すように、窒化シリコン膜13をCMP法により研磨する。このとき、窒化シリコン膜13が酸化シリコン膜12上に少し残るようにする。次いで、残っている窒化シリコン膜13をエッチングにより除去する。次いで、酸化シリコン膜12をエッチングにより除去する。
Next, as shown in FIG. 2B, the
このエッチング工程において、素子分離膜2の周辺部上にはサイドウォール2aが形成されているため、本工程において素子分離膜2の周辺部に窪みが形成されることが、抑制される。
In this etching step, since the
次いで、図2(C)に示すように、シリコン基板1を熱酸化する。これにより、シリコン基板1にはゲート酸化膜3が形成される。本工程において、水や酸素等の酸化種がサイドウォール2aを透過するため、溝1aの側壁上部も酸化され、酸化シリコン膜2bが形成される。しかし、酸化シリコン膜2bは緩衝領域1cに形成されており、図1(B)で示した工程で導入された元素(フッ素及び窒素の少なくとも一方)が含まれている。また、熱酸化膜1bの上端部は、緩衝領域1cから、図1(B)で示した工程で導入された元素(フッ素及び窒素の少なくとも一方)を取り込む。これにより、熱酸化膜1bの上端部及び酸化シリコン膜2bそれぞれにおいて、SiON、SiOF、又はSiONFが形成され、溝1aの側壁上端部において応力の発生が抑制される。
Next, as shown in FIG. 2C, the
また、上記したように、素子分離膜2の周辺部上にはサイドウォール2aが形成されるため、窪みの形成が抑制される。このため、従来と比べてゲート酸化膜3の端部の薄膜化が抑制され、寄生トランジスタの発生が抑制される。
Further, as described above, since the
次いで、ゲート酸化膜3上を含む全面上にポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜をパターニングする。これにより、ゲート酸化膜3上にはゲート電極4が形成される。次いで、ゲート電極4及び素子分離膜2をマスクとして、シリコン基板1に不純物を注入する。これにより、シリコン基板1には低濃度不純物領域6a,6bが形成される。
Next, a polysilicon film is formed on the entire surface including the
次いで、ゲート電極4を含む全面上に、酸化シリコン膜を形成し、この酸化シリコン膜をエッチバックする。これにより、ゲート電極4の側壁はサイドウォール5で覆われる。次いで、ゲート電極4、サイドウォール5、及び素子分離膜2をマスクとして、シリコン基板1に不純物を注入する。これにより、シリコン基板1には、ソース及びドレインとなる不純物領域7a,7bが形成される。
このようにして、シリコン基板1にはトランジスタが形成される。
Next, a silicon oxide film is formed on the entire surface including the
In this way, a transistor is formed on the
以上、本発明の第1の実施形態によれば、素子分離膜2が埋め込まれる溝1aの側壁上部には、フッ素及び窒素の少なくとも一方が導入される。このため、その後の熱酸化工程において、溝1aの側壁上部に酸化シリコン膜2bが形成されても、溝1aの側壁上端部における応力の発生を抑制できる。また、溝1aの側壁に形成された熱酸化膜1bにも窒素及びフッ素の少なくとも一方が拡散するため、熱酸化膜1bに起因する溝1aの側壁上端部における応力の発生を抑制できる。
このため、トランジスタの不純物領域7a,7bに欠陥が入ってリーク電流が発生することを抑制できる。従って、トランジスタの特性低下が抑制される。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, at least one of fluorine and nitrogen is introduced into the upper portion of the sidewall of the
For this reason, it is possible to suppress the occurrence of a leak current due to defects in the
また、素子分離膜2の周辺部上にはサイドウォール2aが形成されるため、窪みの形成が抑制される。このため、従来と比べてゲート酸化膜3の端部の薄膜化が抑制され、寄生トランジスタの発生が抑制される。
Further, since the
図3の各図は、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の断面図である。本実施形態によって製造される半導体装置は、素子分離膜の周辺部上に形成されるサイドウォールが窒化シリコンによって形成される点を除いて、第1の実施形態と同一である。以下、第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。 Each drawing in FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. The semiconductor device manufactured according to this embodiment is the same as that of the first embodiment except that the sidewalls formed on the peripheral portion of the element isolation film are formed of silicon nitride. Hereinafter, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
まず、図3(A)に示すように、シリコン基板1上に酸化シリコン膜12及び窒化シリコン膜13を形成し、さらに開口部13aを形成する。次いで、シリコン基板1に溝1a、熱酸化膜1b、及び緩衝領域1cを形成し、溝1aに素子分離膜2を埋め込む。これらの工程の詳細は、第1の実施形態と同一である。
First, as shown in FIG. 3A, a
次いで、開口部13aの下方に位置する素子分離膜2上を含む全面上に、窒化シリコン膜16をCVD法により形成する。窒化シリコン膜16の厚さは、例えば50nm以上300nm以下である。このとき、凹部12aにも窒化シリコン膜16が埋め込まれるように、CVDの条件を調整する。
Next, a
次いで、図3(B)に示すように、窒化シリコン膜16をエッチバックする。これにより、素子分離膜2の周辺部上にはサイドウォール2aが形成される。また、窒化シリコン膜13の表面もエッチングされる。なお、この状態においてサイドウォール2aは、第1の実施形態より大きい(図示せず)。
次いで、窒化シリコン膜13を、第1の実施形態と同一の方法を用いて除去する。この工程において、サイドウォール2aは小さくなる。
Next, as shown in FIG. 3B, the
Next, the
次いで、図3(C)に示すように、酸化シリコン膜12、サイドウォール2a、及び素子分離膜2それぞれを含む全面上に、フォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光及び現像する。これによりレジストパターン50が形成される。レジストパターン50は、サイドウォール2a、素子分離膜2、及びサイドウォール2aの周囲に位置する酸化シリコン膜12それぞれを覆っている。
Next, as shown in FIG. 3C, a photoresist film is applied over the entire surface including the
次いで、レジストパターン50をマスクとして酸化シリコン膜12をエッチングする。これにより、酸化シリコン膜12は、素子分離膜2の周辺に位置する部分を除いて除去される。
Next, the
その後、図3(D)に示すように、レジストパターン50を除去する。次いで、シリコン基板1を熱酸化することにより、ゲート酸化膜3を形成する。この熱酸化工程において、溝1aの側壁に形成された熱酸化膜1bにも窒素及びフッ素の少なくとも一方が拡散するため、熱酸化膜1bに起因した、溝1aの側壁上端部における応力の発生を抑制できる。また、素子分離膜2の周辺部上にはサイドウォール2aが形成されるため、窪みの形成が抑制される。このため、従来と比べてゲート酸化膜3の端部の薄膜化が抑制され、寄生トランジスタの発生が抑制される。
Thereafter, as shown in FIG. 3D, the resist
次いで、ゲート電極4、サイドウォール5、低濃度不純物領域6a,6b、及び不純物領域7a,7bを形成する。これらの形成方法は第1の実施形態と同一である。このようにして、トランジスタが形成される。
このように、本実施形態においても、熱酸化膜1bに起因した、溝1aの側壁上端部における応力の発生を抑制できる。従って、トランジスタの特性低下を抑制できる。また、従来と比べてゲート酸化膜3の端部の薄膜化が抑制され、寄生トランジスタの発生が抑制される。
Next, the
Thus, also in this embodiment, it is possible to suppress the occurrence of stress at the upper end portion of the side wall of the
図4及び図5の各図は、第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の断面図である。本実施形態は、高耐圧である第1のトランジスタと、第1のトランジスタより低耐圧である第2のトランジスタとを、同一のシリコン基板1上に形成する方法である。以下、第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
4 and 5 are cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment. In the present embodiment, a first transistor having a high breakdown voltage and a second transistor having a lower breakdown voltage than the first transistor are formed on the
まず、図4(A)に示すように、第1のトランジスタが形成される第1の素子領域10a、及び第2のトランジスタが形成される第2の素子領域10bそれぞれにおいて、シリコン基板1に溝1aを形成する。次いで、緩衝領域1cを形成した後、溝1aに素子分離膜2を埋め込む。次いで、素子分離膜2表面の周辺部上に、サイドウォール2aを形成する。これらの工程は、第1の実施形態と同一である。素子分離膜2の周辺部上にはサイドウォール2aが形成されるため、素子分離膜2の周辺部に窪みが形成されることが抑制される。
First, as shown in FIG. 4A, in each of the
次いで、図4(B)に示すように、シリコン基板1を熱酸化する。これにより、第1の素子領域10aに位置するシリコン基板1には、第1のトランジスタのゲート酸化膜3aが形成される。また、第2の素子領域10bに位置するシリコン基板にも酸化シリコン膜3cが形成される。緩衝領域1cが形成されているため、第1の実施形態と同様の作用により、この熱酸化工程において、熱酸化膜1bに起因して溝1aの側壁上端部で応力が発生することが抑制される。また、素子分離膜2の周辺部に窪みが形成されることが抑制されているため、この熱酸化工程において、ゲート酸化膜3aの端部の薄膜化が抑制される。
なお、本工程において形成されるゲート酸化膜3aの厚さは、第1のトランジスタの動作電圧に耐えるには不十分である。
Next, as shown in FIG. 4B, the
Note that the thickness of the
次いで、図4(C)に示すように、第1の素子領域10a及び第2の素子領域10bそれぞれを含む全面上に、フォトレジスト膜51を塗布し、フォトレジスト膜51を露光及び現像する。これにより、第1の素子領域10aはフォトレジスト膜51で覆われるが、第2の素子領域10bからはフォトレジスト膜51が除去される。次いで、フォトレジスト膜51をマスクとしてエッチングを行い、第2の素子領域10bに位置する酸化シリコン膜3cを除去する。
Next, as shown in FIG. 4C, a
その後、図5(A)に示すように、フォトレジスト膜51を除去する。次いで、シリコン基板1を再び熱酸化する。これにより、第2の素子領域10bに位置するシリコン基板1には、第2のトランジスタのゲート酸化膜3bが形成される。また、第1のトランジスタのゲート酸化膜3aも厚くなり、第1のトランジスタの動作電圧に耐えることができるようになる。
Thereafter, as shown in FIG. 5A, the
緩衝領域1cが形成されているため、第1の実施形態と同様の作用により、この熱酸化工程において、熱酸化膜1bに起因して溝1aの側壁上端部で応力が発生することが抑制される。また、素子分離膜2の周辺部に窪みが形成されることが抑制されているため、この熱酸化工程において、ゲート酸化膜3a,3bの端部の薄膜化が抑制される。
Since the
次いで、図5(B)に示すように、第1の素子領域10a、及び第2の素子領域10bそれぞれに、ゲート電極4、低濃度不純物領域6a,6b、サイドウォール5、及び不純物領域7a,7bを形成する。これらの形成方法は、第1の実施形態と同一である。
このようにして、第1の素子領域10aには高耐圧のトランジスタが形成され、第2の素子領域10bには低耐圧のトランジスタが形成される。
Next, as shown in FIG. 5B, in each of the
In this manner, a high breakdown voltage transistor is formed in the
以上、本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の作用により、ゲート酸化膜3a,3bを形成する工程において、熱酸化膜1bに起因して溝1aの側壁上端部で応力が発生することが抑制される。従って、トランジスタの特性低下が抑制される。
また、素子分離膜2の周辺部に窪みが形成されることが抑制されているため、ゲート酸化膜3a,3bの端部の薄膜化が抑制される。従って、寄生トランジスタの発生が抑制される。
As described above, according to the present embodiment, stress is generated at the upper end of the side wall of the
In addition, since the formation of depressions in the peripheral portion of the
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、第1の実施形態において、酸化シリコン膜15の代わりに窒化シリコン膜を形成してもよい。また、第2の実施形態において、窒化シリコン膜16の代わりに酸化シリコン膜を形成してもよい。また、第3の実施形態において、第2の実施形態で示した方法を用いてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the first embodiment, a silicon nitride film may be formed instead of the
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1…シリコン基板、1a,101a…溝、1b,101b…熱酸化膜、1c…緩衝領域、2,102…素子分離膜、2a…周辺部被覆膜、3,3a,3b,103…ゲート酸化膜、4,104…ゲート電極、5,105…サイドウォール、6a,6b,106a,106b…低濃度不純物領域、7a,7b,107a,107b…不純物領域、10a…第1の素子領域、10b…第2の素子領域、12,14,15,112…酸化シリコン膜、12a…凹部、13,16,113…窒化シリコン膜、50…レジストパターン、51…フォトレジスト膜
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記溝の側壁に熱酸化膜を形成する工程と、
前記溝の中に、表面が前記半導体基板の表面より低い第1の絶縁膜を埋め込む工程と、
前記溝の側壁の上端部に位置する前記半導体基板に、フッ素及び窒素の少なくとも一方を導入する工程と、
を具備する半導体装置の製造方法。 Forming a groove on the semiconductor substrate;
Forming a thermal oxide film on the side wall of the groove;
Burying a first insulating film whose surface is lower than the surface of the semiconductor substrate in the groove;
Introducing at least one of fluorine and nitrogen into the semiconductor substrate located at the upper end of the sidewall of the groove;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記マスク膜をマスクとして前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板に溝を形成する工程と、
前記溝の側壁に熱酸化膜を形成する工程と、
前記マスク膜上、前記開口部内、及び前記溝内に、第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記マスク膜上及び前記開口部内それぞれに位置する前記第1の絶縁膜、並びに前記溝内に位置する第1の絶縁膜の上部を除去することにより、前記溝の側壁の上部を露出し、かつ前記溝の前記側壁の上部に位置する前記熱酸化膜を除去する工程と、
前記溝の側壁の上端部に位置する前記半導体基板に、フッ素及び窒素の少なくとも一方を導入する工程と、
前記マスク膜を除去する工程と、
を具備する半導体装置の製造方法。 Forming a mask film having an opening on a semiconductor substrate;
Etching the semiconductor substrate using the mask film as a mask to form a groove in the semiconductor substrate;
Forming a thermal oxide film on the side wall of the groove;
Forming a first insulating film on the mask film, in the opening, and in the groove;
Removing the upper portion of the first insulating film located on the mask film and in the opening, and the upper portion of the first insulating film located in the groove, and exposing the upper portion of the sidewall of the groove; and Removing the thermal oxide film located on top of the sidewall of the groove;
Introducing at least one of fluorine and nitrogen into the semiconductor substrate located at the upper end of the sidewall of the groove;
Removing the mask film;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記マスク膜を除去する工程は、
前記第2のマスク膜を除去する工程と、
前記溝内に位置する前記第1の絶縁膜、前記サイドウォール、及び前記溝の周囲に位置する前記第1のマスク膜を、レジスト膜で覆う工程と、
前記レジスト膜をマスクとして前記第1のマスク膜をエッチングする工程と、
を具備する請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 The mask film is a film in which a first mask film that is a silicon oxide film and a second mask film that is a silicon nitride film are stacked in this order,
The step of removing the mask film includes
Removing the second mask film;
Covering the first insulating film located in the trench, the sidewall, and the first mask film located around the trench with a resist film;
Etching the first mask film using the resist film as a mask;
The manufacturing method of the semiconductor device of Claim 2 which comprises these.
前記溝内に位置する前記第1の絶縁膜上に、第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜をエッチバックすることにより、前記溝の側壁の上部を覆うサイドウォールを形成する工程と、
を具備する請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 After the step of introducing at least one of fluorine and nitrogen,
Forming a second insulating film on the first insulating film located in the trench;
Etching the second insulating film to form a sidewall covering the upper portion of the sidewall of the groove;
The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 1-3 which comprises these.
前記半導体基板に形成された溝と、
前記溝の側壁に形成された熱酸化膜と、
前記溝に埋め込まれ、表面が前記半導体基板の表面より低い第1の絶縁膜と、
を具備し、
前記溝の側壁の上端部には、フッ素及び窒素の少なくとも一方が導入されている半導体装置。 A semiconductor substrate;
A groove formed in the semiconductor substrate;
A thermal oxide film formed on a sidewall of the groove;
A first insulating film embedded in the groove and having a lower surface than the surface of the semiconductor substrate;
Comprising
A semiconductor device in which at least one of fluorine and nitrogen is introduced into an upper end portion of a side wall of the groove.
前記半導体基板に形成され、素子領域の他の領域から分離する溝と、
前記溝の側壁に形成された熱酸化膜と、
前記溝に埋め込まれ、表面が前記半導体基板の表面より低い素子分離膜と、
前記素子領域に位置する前記半導体基板に形成されたゲート酸化膜と、
を具備し、
前記溝の側壁の上端部には、フッ素及び窒素の少なくとも一方が導入されている半導体装置。 A semiconductor substrate;
A groove formed in the semiconductor substrate and separated from other regions of the element region;
A thermal oxide film formed on a sidewall of the groove;
An element isolation film embedded in the groove and having a lower surface than the surface of the semiconductor substrate;
A gate oxide film formed on the semiconductor substrate located in the element region;
Comprising
A semiconductor device in which at least one of fluorine and nitrogen is introduced into an upper end portion of a side wall of the groove.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005119613A JP2006303005A (en) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | Process for fabricating semiconductor device and semiconductor device |
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- 2005-04-18 JP JP2005119613A patent/JP2006303005A/en not_active Withdrawn
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