JP2009246245A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Katsuhiro Sato
勝広 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent defects from occurring in a semiconductor substrate in a semiconductor device, in a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: A semiconductor device has a silicon substrate 20 in which an active area AR is defined by an element isolating trench 20a and an element isolating insulation film 23 formed in the element isolating trench 20a. The upper face of the element isolating insulation film 23 is lower than that of the silicon substrate 20 in the active area AR. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置とその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

LSI等の半導体装置の製造工程では、半導体基板に素子分離絶縁膜を形成し、その素子分離絶縁膜で画定された半導体基板の活性領域にトランジスタ等の素子を形成する。素子分離構造としては、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)とSTI(Shallow Trench Isolation)とがあるが、近年では半導体装置の微細化に有用なSTIを用いることが多い。   In a manufacturing process of a semiconductor device such as an LSI, an element isolation insulating film is formed on a semiconductor substrate, and an element such as a transistor is formed in an active region of the semiconductor substrate defined by the element isolation insulating film. As element isolation structures, there are LOCOS (Local Oxidation of Silicon) and STI (Shallow Trench Isolation). Recently, STI useful for miniaturization of semiconductor devices is often used.

STIは、半導体基板に素子分離溝を形成し、その中に素子分離絶縁膜を形成することで素子同士を分離する構造である。そのような構造では、素子分離絶縁膜で画定された活性領域に、素子分離絶縁膜からストレスが加わり、半導体基板に結晶欠陥が発生することが知られている(特許文献1)。   STI has a structure in which elements are separated from each other by forming an element isolation trench in a semiconductor substrate and forming an element isolation insulating film therein. In such a structure, it is known that stress is applied from the element isolation insulating film to the active region defined by the element isolation insulating film, and crystal defects are generated in the semiconductor substrate (Patent Document 1).

半導体基板の結晶欠陥は、トランジスタ等の素子においてリーク電流を生じせしめ、半導体装置の低消費電力化を妨げる要因となる。   Crystal defects in the semiconductor substrate cause a leakage current in an element such as a transistor, which becomes a factor that hinders a reduction in power consumption of the semiconductor device.

その他に、本願に関連する技術が特許文献2、3にも開示されている。
特開2004−221484号公報 特開2004−221543号公報 特開2005−101596号公報
In addition, techniques related to the present application are also disclosed in Patent Documents 2 and 3.
JP 2004-221484 A JP 2004-221543 A JP 2005-101596 A

半導体装置とその製造方法において、半導体基板に欠陥が入るのを防止することを目的とする。   In a semiconductor device and a manufacturing method thereof, an object is to prevent a defect from entering a semiconductor substrate.

以下の開示の一観点によれば、素子分離溝により活性領域が画定された半導体基板と、前記素子分離溝内に形成された素子分離絶縁膜とを有し、前記素子分離絶縁膜の上面が、前記活性領域における前記半導体基板の上面よりも低い半導体装置が提供される。   According to one aspect of the disclosure below, a semiconductor substrate having an active region defined by an element isolation trench, and an element isolation insulating film formed in the element isolation trench, the upper surface of the element isolation insulating film is A semiconductor device lower than the upper surface of the semiconductor substrate in the active region is provided.

また、その開示の別の観点によれば、半導体基板に活性領域を画定する素子分離溝を形成する工程と、前記素子分離溝に、前記活性領域における前記半導体基板の上面よりも低い上面を有する素子分離絶縁膜を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。   According to another aspect of the disclosure, a step of forming an element isolation groove for defining an active region in a semiconductor substrate, and the element isolation groove has an upper surface lower than the upper surface of the semiconductor substrate in the active region. There is provided a method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming an element isolation insulating film.

上記した半導体装置とその製造方法によれば、素子分離絶縁膜の上面が活性領域における半導体基板の上面よりも低く、これらの上面の間に段差が発生する。調査結果によれば、このような段差を設けることで、素子分離溝が形成された半導体基板に欠陥が入り難くなることが明らかとなった。   According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof described above, the upper surface of the element isolation insulating film is lower than the upper surface of the semiconductor substrate in the active region, and a step is generated between these upper surfaces. According to the investigation results, it has been clarified that providing such a step makes it difficult for defects to enter the semiconductor substrate on which the element isolation trench is formed.

(1)調査結果について
本発明の実施の形態の説明に先立ち、本願発明者が行った調査について説明する。
(1) Survey Results Prior to the description of the embodiments of the present invention, the surveys conducted by the present inventors will be described.

図1(a)は、その調査で使用されたサンプルを透過型電子顕微鏡で観察して得られた像を基にして描いた図であって、MOSトランジスタのゲート長方向に沿った断面図に相当する。   FIG. 1A is a diagram drawn based on an image obtained by observing a sample used in the investigation with a transmission electron microscope, and is a cross-sectional view along the gate length direction of a MOS transistor. Equivalent to.

また、図1(b)は、図1(a)と同一のサンプルのゲート幅方向の断面を透過型電子顕微鏡で観察して得られた像を基にして描いた図である。   FIG. 1B is a drawing based on an image obtained by observing a cross section in the gate width direction of the same sample as FIG. 1A with a transmission electron microscope.

図1(a)、(b)に示されるように、シリコン基板1には、STI用の複数の素子分離溝1aが形成される。そして、その素子分離溝1aの中に酸化シリコンよりなる素子分離絶縁膜2が埋め込まれ、トランジスタの活性領域がこの素子分離絶縁膜2により画定される。   As shown in FIGS. 1A and 1B, a plurality of element isolation trenches 1a for STI are formed in the silicon substrate 1. An element isolation insulating film 2 made of silicon oxide is buried in the element isolation trench 1a, and an active region of the transistor is defined by the element isolation insulating film 2.

図1(a)に示されるように、その活性領域にはゲート電極4と絶縁性サイドウォール5とが形成され、ゲート電極4を覆うように酸化シリコンよりなる層間絶縁膜6が形成される。   As shown in FIG. 1A, a gate electrode 4 and an insulating sidewall 5 are formed in the active region, and an interlayer insulating film 6 made of silicon oxide is formed so as to cover the gate electrode 4.

ゲート電極4の横のソース/ドレイン領域3の上の層間絶縁膜6にはコンタクトホールが形成され、その中に導電性プラグ7が埋め込まれる。   A contact hole is formed in the interlayer insulating film 6 on the source / drain region 3 next to the gate electrode 4 and a conductive plug 7 is embedded therein.

このようなサンプルを作製する際には様々な熱プロセスが行われる。   Various thermal processes are performed when producing such a sample.

例えば、シリコン基板1に不純物をイオン注入するときには、シリコン基板1の表面を保護するための犠牲絶縁膜として熱酸化膜を予め形成するが、その熱酸化膜を形成するためにシリコン基板1は1000℃前後の高温に加熱される。なお、この場合のイオン注入としては、ソース/ドレイン領域3を形成するための注入と、図1ではコントラストが出ないため図示を省略しているウェルを形成するための注入とがある。   For example, when impurities are ion-implanted into the silicon substrate 1, a thermal oxide film is formed in advance as a sacrificial insulating film for protecting the surface of the silicon substrate 1, and the silicon substrate 1 is 1000 in order to form the thermal oxide film. It is heated to a high temperature around ℃. In this case, the ion implantation includes an implantation for forming the source / drain region 3 and an implantation for forming a well which is not shown in FIG.

また、ウェルの不純物を熱拡散してウェルの不純物プロファイルを整えるためのアニールでも、シリコン基板1は1000℃前後の高温に加熱される。   In addition, the silicon substrate 1 is also heated to a high temperature of about 1000 ° C. even in the annealing for adjusting the impurity profile of the well by thermally diffusing the impurities of the well.

このように1000℃程度の高温に加熱されるとシリコン基板1には反りが生じる。そして、加熱されたシリコン基板1が室温に自然冷却して反りが解消される過程において、シリコン基板1にストレスが加わり、図示のような結晶欠陥8が発生する。その結晶欠陥8は、例えば二つのソース/ドレイン領域3の間のリーク電流を増大させ、半導体装置の低消費電力化を妨げる。   Thus, when heated to a high temperature of about 1000 ° C., the silicon substrate 1 warps. Then, in the process in which the heated silicon substrate 1 is naturally cooled to room temperature and the warp is eliminated, stress is applied to the silicon substrate 1 to generate crystal defects 8 as shown. The crystal defect 8 increases, for example, a leakage current between the two source / drain regions 3 and prevents a reduction in power consumption of the semiconductor device.

特許文献1によれば、上記のストレスの大きさは、素子分離溝1aの深さと幅の比率を調整することで低減し得るとある。   According to Patent Document 1, the magnitude of the stress can be reduced by adjusting the ratio of the depth and width of the element isolation trench 1a.

そこで、本願発明者は、素子分離溝1aの幅を一定のままその深さを様々に変化させ、それに伴いソース/ドレイン領域3の間のリーク電流がどのように変化するかを調査した。   Therefore, the inventor of the present application investigated how the leakage current between the source / drain regions 3 changes in accordance with various changes in the depth of the element isolation trench 1a while keeping the width constant.

その結果を図2に示す。   The result is shown in FIG.

図2において、横軸は素子分離溝1aの深さを示し、縦軸は二つのソース/ドレイン領域3の間のリーク電流を示す。   In FIG. 2, the horizontal axis represents the depth of the element isolation trench 1 a, and the vertical axis represents the leakage current between the two source / drain regions 3.

素子分離溝1aを浅くしてその中に埋め込まれる素子分離絶縁膜2の体積を少なくすれば、素子分離絶縁膜2からシリコン基板1に加わるストレスが緩和されるので、一見すると結晶欠陥8が発生し難くなりリーク電流も低減すると考えられる。   If the element isolation trench 1a is made shallow and the volume of the element isolation insulating film 2 embedded therein is reduced, the stress applied to the silicon substrate 1 from the element isolation insulating film 2 is relieved. It becomes difficult to reduce the leakage current.

しかし、図2の結果によれば、素子分離溝1aを浅くしてもリーク電流は殆ど変化せず、素子分離溝1aの深さはリーク電流の低減に寄与しないことが明らかとなった。   However, according to the results of FIG. 2, it was found that the leakage current hardly changed even when the element isolation trench 1a was shallow, and the depth of the element isolation trench 1a did not contribute to the reduction of the leakage current.

このような調査結果に基づき、本願発明者は、以下に説明するような実施形態に想到した。   Based on such investigation results, the inventor of the present application has come up with an embodiment as described below.

(2)本発明の実施の形態
図3〜図22は、本実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図である。
(2) Embodiment of the Present Invention FIGS. 3 to 22 are cross-sectional views of the semiconductor device according to this embodiment in the middle of manufacture.

最初に、図3に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。   First, steps required until a sectional structure shown in FIG.

まず、基板温度を約900℃として酸化雰囲気中においてp型シリコン(半導体)基板20の表面を熱酸化し、厚さが約15nmの熱酸化膜21を形成する。   First, the surface of the p-type silicon (semiconductor) substrate 20 is thermally oxidized in an oxidizing atmosphere at a substrate temperature of about 900 ° C. to form a thermal oxide film 21 having a thickness of about 15 nm.

次いで、この熱酸化膜21の上にCVD法により窒化シリコン膜を厚さ約150nmに形成し、その窒化シリコン膜をマスク膜22とする。   Next, a silicon nitride film having a thickness of about 150 nm is formed on the thermal oxide film 21 by CVD, and the silicon nitride film is used as a mask film 22.

そして、フォトリソグラフィとエッチングによりマスク膜22に開口22aを形成した後、この開口22aを通じて熱酸化膜21とシリコン基板20とをドライエッチングすることにより、深さが約390nm程度の素子分離溝20aを形成する。   Then, after forming an opening 22a in the mask film 22 by photolithography and etching, the thermal oxide film 21 and the silicon substrate 20 are dry-etched through the opening 22a, thereby forming an element isolation groove 20a having a depth of about 390 nm. Form.

そのドライエッチングは例えばRIE(Reactive Ion Etching)により行われ、エッチングガスとしてCHF3、HBr、Cl2、CF4、及びO2を組み合わせたガスが使用される。 The dry etching is performed by, for example, RIE (Reactive Ion Etching), and a gas combining CHF 3 , HBr, Cl 2 , CF 4 , and O 2 is used as an etching gas.

これにより、シリコン基板20の活性領域ARが素子分離溝20aによって画定される。   As a result, the active region AR of the silicon substrate 20 is defined by the element isolation trench 20a.

なお、ドライエッチングによって素子分離溝20aの内面が受けたダメージを回復させるために、その内面を僅かに熱酸化してもよい。   In order to recover the damage received on the inner surface of the element isolation groove 20a by dry etching, the inner surface may be slightly thermally oxidized.

また、このように熱酸化膜21を介してシリコン基板20の上にマスク膜22を形成することで、窒化シリコンよりなるマスク膜22の強いストレスがシリコン基板20に直接及ぶのを防止できる。   Further, by forming the mask film 22 on the silicon substrate 20 through the thermal oxide film 21 in this way, it is possible to prevent the strong stress of the mask film 22 made of silicon nitride from being applied directly to the silicon substrate 20.

次に、図4に示すように、埋め込み性に優れたHDPCVD(High Density Plasma CVD)法を用いて、マスク膜20の上に素子分離絶縁膜23として酸化シリコン膜を形成し、この素子分離絶縁膜23で素子分離溝20aを完全に埋め込む。その素子分離絶縁膜23の厚さは、例えばマスク膜22の上で約40nmである。   Next, as shown in FIG. 4, a silicon oxide film is formed as an element isolation insulating film 23 on the mask film 20 by using an HDPCVD (High Density Plasma CVD) method having excellent embeddability, and this element isolation insulation. The element isolation trench 20a is completely filled with the film 23. The thickness of the element isolation insulating film 23 is, for example, about 40 nm on the mask film 22.

続いて、図5に示すように、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により素子分離絶縁膜23を研磨して、マスク膜20の上の余分な素子分離絶縁膜23を除去すると共に、素子分離溝23内にのみ素子分離絶縁膜23を残す。   Subsequently, as shown in FIG. 5, the element isolation insulating film 23 is polished by CMP (Chemical Mechanical Polishing) method to remove the excess element isolation insulating film 23 on the mask film 20, and the element isolation groove 23. The element isolation insulating film 23 is left only inside.

このCMPでは、酸化シリコン膜用のスラリ、例えばシリカ系のスラリが用いられる。これにより、酸化シリコンよりなる素子分離絶縁膜23の研磨速度は、窒化シリコンよりなるマスク膜22のそれよりも速くなり、素子分離絶縁膜23の上面がマスク膜22のそれよりも低下する。   In this CMP, a slurry for a silicon oxide film, for example, a silica-based slurry is used. As a result, the polishing rate of the element isolation insulating film 23 made of silicon oxide is faster than that of the mask film 22 made of silicon nitride, and the upper surface of the element isolation insulating film 23 is lower than that of the mask film 22.

本実施形態ではこのようなCMPを更に進めることで、素子分離絶縁膜23の上面23aを活性領域ARにおけるシリコン基板20の上面20bよりも低下させる。その結果、これらの上面20b、23aに段差Dが形成される。   In this embodiment, by further advancing such CMP, the upper surface 23a of the element isolation insulating film 23 is lowered than the upper surface 20b of the silicon substrate 20 in the active region AR. As a result, a step D is formed on these upper surfaces 20b and 23a.

この段差Dの大きさは、本工程におけるCMPの研磨時間により制御することが可能である。   The size of the step D can be controlled by the CMP polishing time in this step.

続いて、図6に示すように、熱酸化膜21とマスク膜22とをウエットエッチングにより除去し、シリコン基板1の清浄面を露出させる。このとき、窒化シリコンよりなるマスク膜22のエッチング液としては燐酸溶液が使用され、熱酸化膜21のエッチング液としてはフッ酸溶液が使用される。   Subsequently, as shown in FIG. 6, the thermal oxide film 21 and the mask film 22 are removed by wet etching to expose the clean surface of the silicon substrate 1. At this time, a phosphoric acid solution is used as the etchant for the mask film 22 made of silicon nitride, and a hydrofluoric acid solution is used as the etchant for the thermal oxide film 21.

次に、図7に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。   Next, steps required until a sectional structure shown in FIG.

まず、酸化雰囲気中において基板温度を約900℃とすることで、シリコン基板20の表面に厚さが約10nmの熱酸化膜を形成し、その熱酸化膜を犠牲絶縁膜25とする。   First, the substrate temperature is set to about 900 ° C. in an oxidizing atmosphere to form a thermal oxide film having a thickness of about 10 nm on the surface of the silicon substrate 20, and the thermal oxide film is used as the sacrificial insulating film 25.

次いで、この犠牲絶縁膜25でシリコン基板20を保護しながら、イオン注入により第1、第2nウェル31、32と、第1pウェル33とを図示のように形成する。   Next, while protecting the silicon substrate 20 with the sacrificial insulating film 25, first and second n wells 31 and 32 and a first p well 33 are formed as shown in the figure by ion implantation.

これらのうち、第1、第2nウェル31、32は、シリコン基板1にリンをイオン注入することにより、それぞれ別々の工程で形成される。更に、その第1nウェル31の形成と同時に、素子分離絶縁膜23の下にリンをイオン注入してなる素子分離用の不純物拡散領域34が形成される。   Among these, the first and second n wells 31 and 32 are formed in separate steps by implanting phosphorus ions into the silicon substrate 1. Further, simultaneously with the formation of the first n well 31, an impurity diffusion region 34 for element isolation formed by ion implantation of phosphorus under the element isolation insulating film 23 is formed.

また、第1pウェル33はボロンをイオン注入することにより形成される。   The first p well 33 is formed by ion implantation of boron.

続いて、図8に示すように、酸化雰囲気中においてシリコン基板20の表面を熱酸化することにより、犠牲絶縁膜25の膜厚を15nm程度にまで増大させる。このとき熱酸化の際の基板温度は特に限定されないが、例えば1000℃程度とする。   Subsequently, as shown in FIG. 8, the thickness of the sacrificial insulating film 25 is increased to about 15 nm by thermally oxidizing the surface of the silicon substrate 20 in an oxidizing atmosphere. At this time, the substrate temperature at the time of thermal oxidation is not particularly limited.

そして、犠牲絶縁膜25でシリコン基板20を保護しながら、第2pウェル35と第3nウェル36とを図示のように形成する。このうち、第2pウェル35はボロンのイオン注入により形成され、第3nウェル36はリンのイオン注入により形成される。   Then, while protecting the silicon substrate 20 with the sacrificial insulating film 25, the second p well 35 and the third n well 36 are formed as illustrated. Of these, the second p well 35 is formed by boron ion implantation, and the third n well 36 is formed by phosphorus ion implantation.

このイオン注入を終了後、フッ酸溶液により犠牲絶縁膜25をウエットエッチングして除去し、シリコン基板1の清浄面を露出させる。   After this ion implantation is completed, the sacrificial insulating film 25 is removed by wet etching with a hydrofluoric acid solution, and the clean surface of the silicon substrate 1 is exposed.

ところで、ウェル31〜33、35、36を形成するイオン注入では、シリコン基板20中のシリコン単結晶のあるサイトにおいて、ウェル31〜36用の不純物が不足したり、或いはその不純物が過剰に存在したりして、不純物の分布が不均一になる場合がある。   By the way, in the ion implantation for forming the wells 31 to 33, 35, and 36, the impurities for the wells 31 to 36 are insufficient or excessive in the site where the silicon single crystal in the silicon substrate 20 is present. In some cases, the distribution of impurities becomes non-uniform.

そこで、次の工程では、図9に示すように、シリコン基板20をアニールすることにより各ウェル31〜36の不純物を熱拡散させ、これらの不純物の分布を均一に整え、各ウェル31〜36における不純物の濃度プロファイルを設計値に近づける。   Therefore, in the next step, as shown in FIG. 9, the silicon substrate 20 is annealed to thermally diffuse the impurities in the wells 31 to 36, and the distribution of these impurities is uniformly adjusted. The impurity concentration profile is brought close to the design value.

このアニールの条件は特に限定されないが、本実施形態では基板温度1000℃、処理時間10秒の条件で、窒素雰囲気内においてこのアニールを行う。   Although the annealing conditions are not particularly limited, in the present embodiment, the annealing is performed in a nitrogen atmosphere under conditions of a substrate temperature of 1000 ° C. and a processing time of 10 seconds.

次に、図10に示すように、酸化雰囲気中においてシリコン基板1を熱酸化することにより、シリコン基板1の上に第1ゲート絶縁膜41として熱酸化膜を約15nmの厚さに形成する。その熱酸化の温度は特に限定されないが、例えば800℃程度とされる。   Next, as shown in FIG. 10, the silicon substrate 1 is thermally oxidized in an oxidizing atmosphere to form a thermal oxide film as a first gate insulating film 41 on the silicon substrate 1 to a thickness of about 15 nm. The temperature of the thermal oxidation is not particularly limited, but is about 800 ° C., for example.

続いて、図11に示すように、レジストパターン(不図示)をマスクにしながら第2pウェル35と第3nウェル36の上の第1ゲート絶縁膜41をウエットエッチングにより除去する。この場合のエッチング液としてはフッ酸溶液が用いられる。   Subsequently, as shown in FIG. 11, the first gate insulating film 41 on the second p well 35 and the third n well 36 is removed by wet etching while using a resist pattern (not shown) as a mask. In this case, a hydrofluoric acid solution is used as the etching solution.

このウエットエッチングを終了後、マスクに用いたレジストパターンは除去される。   After the wet etching is finished, the resist pattern used for the mask is removed.

次いで、図12に示すように、シリコン基板1の表面を再び熱酸化することにより、第2pウェル35と第3nウェル36の上に厚さが約3.2nmの熱酸化膜よりなる第2ゲート絶縁膜42を形成すると共に、第1ゲート絶縁膜41の厚さを増大させる。この熱酸化は、基板温度を約750℃として酸化雰囲気において行われる。   Next, as shown in FIG. 12, the surface of the silicon substrate 1 is thermally oxidized again to form a second gate made of a thermal oxide film having a thickness of about 3.2 nm on the second p well 35 and the third n well 36. The insulating film 42 is formed and the thickness of the first gate insulating film 41 is increased. This thermal oxidation is performed in an oxidizing atmosphere at a substrate temperature of about 750.degree.

これにより、シリコン基板1の上には、厚さの異なる二種類のゲート絶縁膜41、42が形成されたことになる。   As a result, two types of gate insulating films 41 and 42 having different thicknesses are formed on the silicon substrate 1.

次に、図13に示すように、シリコン基板1の上側全面に導電膜45としてポリシリコン膜を形成する。そのポリシリコン膜は、CVD法により180nm程度の厚さに形成される。   Next, as shown in FIG. 13, a polysilicon film is formed as a conductive film 45 on the entire upper surface of the silicon substrate 1. The polysilicon film is formed to a thickness of about 180 nm by the CVD method.

その後、この導電膜45をパターニングすることにより、図14に示すように、第1、第2ゲート絶縁膜41、42の上にゲート電極45aを形成する。   Thereafter, the conductive film 45 is patterned to form gate electrodes 45a on the first and second gate insulating films 41 and 42 as shown in FIG.

続いて、図15に示すように、ゲート電極45aをマスクにしてシリコン基板20に不純物をイオン注入し、第1〜第3n型ソース/ドレインエクステンション47〜49と、第1、第2p型ソース/ドレインエクステンション51、52とを形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 15, impurities are ion-implanted into the silicon substrate 20 using the gate electrode 45a as a mask, and first to third n-type source / drain extensions 47 to 49, first and second p-type source / Drain extensions 51 and 52 are formed.

そのイオン注入では、p型不純物としてボロンが用いられ、n型不純物として砒素が用いられる。また、これらp型不純物とn型不純物の打ち分けは、不図示のレジストパターンを用いて行われる。   In the ion implantation, boron is used as a p-type impurity and arsenic is used as an n-type impurity. The p-type impurity and n-type impurity are separated using a resist pattern (not shown).

次に、図16に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。   Next, steps required until a sectional structure shown in FIG.

まず、シリコン基板20の上側全面に絶縁膜を形成し、それをエッチバックしてゲート電極45aの横に絶縁性サイドウォール60として残す。その絶縁膜として、例えばCVD法により酸化シリコン膜を形成する。   First, an insulating film is formed on the entire upper surface of the silicon substrate 20 and etched back to leave an insulating sidewall 60 beside the gate electrode 45a. As the insulating film, a silicon oxide film is formed by, for example, a CVD method.

そして、この絶縁性サイドウォール60とゲート電極45aとをマスクにしてシリコン基板20に不純物をイオン注入し、第1〜第3n型ソース/ドレイン領域53〜55と、第1、第2p型ソース/ドレイン領域56、57とを形成する。   Then, impurities are ion-implanted into the silicon substrate 20 using the insulating sidewall 60 and the gate electrode 45a as a mask, and the first to third n-type source / drain regions 53 to 55, the first and second p-type source / Drain regions 56 and 57 are formed.

このイオン注入においては、p型不純物としてボロンが用いられ、n型不純物としてリンが用いられる。   In this ion implantation, boron is used as a p-type impurity and phosphorus is used as an n-type impurity.

ここまでの工程により、シリコン基板20には、ゲート電極45aやソース/ドレイン領域53〜57等を備えた第1〜第3n型MOSトランジスタTRn1〜TRn3と、第1、第2p型MOSトランジスタTRp1、TRp2の基本構造が完成した。 Through the steps so far, the silicon substrate 20 includes the first to third n-type MOS transistors TR n1 to TR n3 including the gate electrode 45a and the source / drain regions 53 to 57, and the first and second p-type MOS transistors. The basic structure of TR p1 and TR p2 was completed.

これらのうち、第2ゲート絶縁膜42よりも厚い第1ゲート絶縁膜41を備えたトランジスタTRn1、TRn2、TRp1は、第2ゲート絶縁膜42を備えたトランジスタTRn3、TRp2よりも高い駆動電圧で動作する。 Among these, the transistors TR n1 , TR n2 , TR p1 having the first gate insulating film 41 thicker than the second gate insulating film 42 are more than the transistors TR n3 , TR p2 having the second gate insulating film 42. Operates with high drive voltage.

次いで、図17に示すように、シリコン基板20の上側全面にコバルト膜等の高融点金属膜をスパッタ法で形成し、その高融点金属膜をアニールしてシリコンと反応させ、高融点金属シリサイド層61を形成する。その後、素子分離絶縁膜23等の上で未反応となっている高融点金属膜をウエットエッチングにより除去する。   Next, as shown in FIG. 17, a refractory metal film such as a cobalt film is formed on the entire upper surface of the silicon substrate 20 by sputtering, and the refractory metal film is annealed and reacted with silicon to form a refractory metal silicide layer. 61 is formed. Thereafter, the refractory metal film that has not reacted on the element isolation insulating film 23 and the like is removed by wet etching.

このような高融点金属シリサイド層61により、ソース/ドレイン領域53〜57とゲート電極45aが低抵抗化される。   Such a refractory metal silicide layer 61 reduces the resistance of the source / drain regions 53 to 57 and the gate electrode 45a.

次に、図18に示すように、シリコン基板20の上側全面にカバー絶縁膜63として窒化シリコン膜をCVD法により厚さ約80nmに形成する。   Next, as shown in FIG. 18, a silicon nitride film is formed as a cover insulating film 63 on the entire upper surface of the silicon substrate 20 to a thickness of about 80 nm by the CVD method.

続いて、図19に示すように、カバー絶縁膜63の上に酸化シリコン膜を厚さ約1100nmに形成し、その酸化シリコン膜を第1層間絶縁膜64とする。そして、ゲート電極45aを反映して第1層間絶縁膜64の上面に形成された凹凸を平坦化するため、その上面をCMP法により研磨する。   Subsequently, as shown in FIG. 19, a silicon oxide film is formed on the cover insulating film 63 to a thickness of about 1100 nm, and the silicon oxide film is used as a first interlayer insulating film 64. Then, in order to flatten the unevenness formed on the upper surface of the first interlayer insulating film 64 reflecting the gate electrode 45a, the upper surface is polished by the CMP method.

次いで、図20に示すように、第1層間絶縁膜64とカバー絶縁膜63をパターニングして、第1、第3n型ソース/ドレイン領域53、55とゲート電極45aの上にコンタクトホール64aを形成する。そして、このコンタクトホール64a内に、タングステンを主にしてなる第1導電性プラグ65を形成する。   Next, as shown in FIG. 20, the first interlayer insulating film 64 and the cover insulating film 63 are patterned to form contact holes 64a on the first and third n-type source / drain regions 53 and 55 and the gate electrode 45a. To do. Then, a first conductive plug 65 mainly made of tungsten is formed in the contact hole 64a.

更に、第1層間絶縁膜64の上にスパッタ法でアルミニウム膜を含む金属積層膜を形成し、それをパターニングして一層目金属配線66とする。   Further, a metal laminated film including an aluminum film is formed on the first interlayer insulating film 64 by sputtering, and is patterned to form a first metal wiring 66.

次に、図21に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。   Next, steps required until a sectional structure shown in FIG.

まず、一層目金属配線66と第1層間絶縁膜64の上に、HDPCVD法により第1埋め込み絶縁膜68として酸化シリコン膜を形成する。更に、この第1埋め込み絶縁膜68の上に、TEOSガスを使用するプラズマCVD法により第2層間絶縁膜69を形成する。   First, a silicon oxide film is formed as a first buried insulating film 68 on the first layer metal wiring 66 and the first interlayer insulating film 64 by HDPCVD. Further, a second interlayer insulating film 69 is formed on the first buried insulating film 68 by a plasma CVD method using TEOS gas.

そして、これらの絶縁膜68、69をパターニングしてホールを開口してその中にタングステンを主にして構成される第2導電性プラグ70を形成し、更に第2層間絶縁膜69の上にアルミニウム膜を含む金属積層膜よりなる二層目金属配線75を形成する。   Then, these insulating films 68 and 69 are patterned to form holes, and second conductive plugs 70 mainly composed of tungsten are formed therein, and aluminum is formed on the second interlayer insulating film 69. A second-layer metal wiring 75 made of a metal laminated film including the film is formed.

この後は、これと同じ工程を繰り返すことにより、第2〜第4埋め込み絶縁膜73、77、81と、第3〜第5層間絶縁膜74、78、82、第3〜第5導電性プラグ76、80、84、及び三層目〜五層目金属配線79、83、85を形成する。   Thereafter, by repeating the same process, the second to fourth buried insulating films 73, 77, 81, the third to fifth interlayer insulating films 74, 78, 82, and the third to fifth conductive plugs are performed. 76, 80, 84 and third to fifth layer metal wirings 79, 83, 85 are formed.

続いて、図22に示すように、第5層間絶縁膜82と五層目金属配線85の上に第1パッシベーション膜91としてHDPCVD法で酸化シリコン膜を形成する。更に、この第1パッシベーション膜91の上に、水分ブロック性に優れた窒化シリコン膜をCVD法で形成し、その窒化シリコン膜を第2パッシベーション膜92とする。   Subsequently, as shown in FIG. 22, a silicon oxide film is formed as a first passivation film 91 on the fifth interlayer insulating film 82 and the fifth-layer metal wiring 85 by the HDPCVD method. Further, a silicon nitride film having excellent moisture blocking properties is formed on the first passivation film 91 by the CVD method, and the silicon nitride film is used as the second passivation film 92.

以上により、この半導体装置の基本構造が完成した。   Thus, the basic structure of this semiconductor device is completed.

上記した実施形態によれば、図5を参照して説明したように、素子分離絶縁膜23をCMP法で研磨することによりその上面23aをシリコン基板20の上面20bよりも低下させ、これらの上面23a、20bに段差Dを設けた。   According to the above-described embodiment, as described with reference to FIG. 5, the element isolation insulating film 23 is polished by the CMP method so that the upper surface 23a is lower than the upper surface 20b of the silicon substrate 20, and these upper surfaces are removed. Steps D were provided at 23a and 20b.

この結果、段差Dがない場合と比較して、素子分離溝20aを占める素子分離絶縁膜23の体積が減るので、熱プロセス時に素子分離絶縁膜23からシリコン基板20に加わるストレスが低減される。これにより、ストレスに起因してシリコン基板20に結晶欠陥が入る危険性が少なくなり、結晶欠陥に起因した各MOSトランジスタTRn1〜TRn3、TRp1、TRp2(図16参照)のソース/ドレイン間のリーク電流の増大が防止され、ひいては半導体装置の消費電力が高くなるのを抑制できる。 As a result, the volume of the element isolation insulating film 23 occupying the element isolation trench 20a is reduced as compared with the case where there is no step D, so that stress applied from the element isolation insulating film 23 to the silicon substrate 20 during the thermal process is reduced. This reduces the risk of crystal defects entering the silicon substrate 20 due to stress, and the source / drain of each MOS transistor TR n1 to TR n3 , TR p1 , TR p2 (see FIG. 16) due to crystal defects. In the meantime, an increase in leakage current is prevented, and as a result, an increase in power consumption of the semiconductor device can be suppressed.

特に、シリコン基板20を熱酸化する工程(図7、図10、図12)と、ウェル31〜36に対してアニールを行う工程(図9)は、絶縁膜や導電膜を形成する工程よりも高い熱負荷がシリコン基板20に加わり、シリコン基板20にストレスが加わり易い。よって、このような熱プロセスを伴う製造工程において、本実施形態は特に実益がある。   In particular, the step of thermally oxidizing the silicon substrate 20 (FIGS. 7, 10, and 12) and the step of annealing the wells 31 to 36 (FIG. 9) are more than the step of forming an insulating film or a conductive film. A high heat load is applied to the silicon substrate 20, and stress is easily applied to the silicon substrate 20. Therefore, this embodiment is particularly beneficial in manufacturing processes involving such thermal processes.

本願発明者は、上記のように段差Dを設けることで、MOSトランジスタのソース−ドレイン間のリーク電流がどの程度低減されるかを調査した。   The inventor of the present application investigated how much the leakage current between the source and the drain of the MOS transistor is reduced by providing the step D as described above.

その調査結果を図23に示す。   The survey results are shown in FIG.

図23において、横軸は段差Dを示し、縦軸は一つのMOSトランジスタにおけるソース−ドレイン間のリーク電流を示す。   In FIG. 23, the horizontal axis indicates the step D, and the vertical axis indicates the source-drain leakage current in one MOS transistor.

これに示されるように、段差Dが10nm〜20nmの場合は、段差がない場合(0nm)と比較してリーク電流が大幅に減少している。   As shown in this figure, when the step D is 10 nm to 20 nm, the leakage current is greatly reduced as compared with the case where there is no step (0 nm).

このことから、素子分離絶縁膜23とシリコン基板20のそれぞれの上面に段差Dを設けることがリーク電流の低減に有効であることが実際に確かめられた。また、このようにリーク電流が低減したことから、リーク電流の発生源である結晶欠陥がシリコン基板20に殆ど生じていないことになる。   From this, it was actually confirmed that providing the step D on the upper surfaces of the element isolation insulating film 23 and the silicon substrate 20 is effective in reducing the leakage current. Further, since the leakage current is reduced in this manner, crystal defects that are sources of leakage current hardly occur in the silicon substrate 20.

ところで、段差Dは、図5に示したように、素子分離絶縁膜23をCMPで研磨することにより得られるものであるが、段差Dを大きくしようとしてその研磨時間を長くしすぎると、シリコン基板20にダメージが入るおそれがある。   Incidentally, as shown in FIG. 5, the step D is obtained by polishing the element isolation insulating film 23 by CMP. However, if the polishing time is made too long in order to increase the step D, the silicon substrate 20 may be damaged.

図24(a)、(b)は、段差Dの違いにより、活性領域におけるシリコン基板20の表面状態にどのような違いが現れるかを調査して得られた図である。   24A and 24B are diagrams obtained by investigating what difference appears in the surface state of the silicon substrate 20 in the active region due to the difference in the level difference D. FIG.

これらの図は、SEM像を元にして描いたものであり、図24(a)は段差Dが20nmのとき、図24(b)は段差Dが30nmのときのものである。   These drawings are drawn based on the SEM image. FIG. 24A shows the case where the step D is 20 nm, and FIG. 24B shows the case where the step D is 30 nm.

図24(a)に示されるように、段差Dが20nmのときは、活性領域におけるシリコン基板20の表面は綺麗であり、特に問題はない。   As shown in FIG. 24A, when the step D is 20 nm, the surface of the silicon substrate 20 in the active region is clean, and there is no particular problem.

一方、図24(b)に示されるように、段差Dを30nmとすると、シリコン基板20の表面に荒れ100が発生する。   On the other hand, as shown in FIG. 24B, when the step D is 30 nm, the roughness 100 is generated on the surface of the silicon substrate 20.

この荒れ100の発生要因について本願発明者は次のように考えている。   The inventor of the present application considers the cause of the roughness 100 as follows.

すなわち、段差Dを大きくすべく素子分離絶縁膜23に対するCMPを長時間行うと、マスク膜22(図5参照)も研磨によりその膜厚が減少し、極端な場合にはマスク膜22が消失して、熱酸化膜21が露出する。この場合、CMPの機械的ダメージが熱酸化膜21に入り、熱酸化膜21を除去するときにそのダメージがシリコン基板20に転写される。   That is, when CMP is performed on the element isolation insulating film 23 for a long time to increase the step D, the film thickness of the mask film 22 (see FIG. 5) also decreases by polishing, and in an extreme case, the mask film 22 disappears. Thus, the thermal oxide film 21 is exposed. In this case, mechanical damage of CMP enters the thermal oxide film 21, and the damage is transferred to the silicon substrate 20 when the thermal oxide film 21 is removed.

このことから、素子分離絶縁膜23に対する研磨は、マスク膜22が消失する前に停止するのが好ましい。そして、マスク膜22が消失する直前における素子分離絶縁膜23とシリコン基板20の各上面の高低差が、荒れ100を防止し得る段差Dの上限値となる。   Therefore, it is preferable to stop the polishing for the element isolation insulating film 23 before the mask film 22 disappears. The height difference between the upper surfaces of the element isolation insulating film 23 and the silicon substrate 20 immediately before the mask film 22 disappears becomes the upper limit value of the step D that can prevent the roughness 100.

以下に、本発明の諸態様を付記にまとめる。   The aspects of the present invention are summarized in the following supplementary notes.

(付記1) 素子分離溝により活性領域が画定された半導体基板と、
前記素子分離溝内に形成された素子分離絶縁膜とを有し、
前記素子分離絶縁膜の上面が、前記活性領域における前記半導体基板の上面よりも低いことを特徴とする半導体装置。
(Appendix 1) a semiconductor substrate in which an active region is defined by an element isolation trench;
An element isolation insulating film formed in the element isolation trench;
A semiconductor device, wherein an upper surface of the element isolation insulating film is lower than an upper surface of the semiconductor substrate in the active region.

(付記2) 前記素子分離絶縁膜の上面が、前記活性領域における前記半導体基板の上面よりも、10nm以上20nm以下の範囲で低いことを特徴とする付記1に記載の半導体装置。   (Additional remark 2) The semiconductor device of Additional remark 1 characterized by the upper surface of the said element isolation insulating film being lower in the range of 10 nm or more and 20 nm or less than the upper surface of the said semiconductor substrate in the said active region.

(付記3) 前記活性領域における前記半導体基板の上面に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極とを更に有することを特徴とする付記1又は付記2に記載の半導体装置。
(Additional remark 3) The gate insulating film formed in the upper surface of the said semiconductor substrate in the said active region,
The semiconductor device according to appendix 1 or appendix 2, further comprising a gate electrode formed on the gate insulating film.

(付記4) 半導体基板に活性領域を画定する素子分離溝を形成する工程と、
前記素子分離溝に、前記活性領域における前記半導体基板の上面よりも低い上面を有する素子分離絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Additional remark 4) The process of forming the element isolation groove which defines an active region in a semiconductor substrate,
Forming an element isolation insulating film having an upper surface lower than the upper surface of the semiconductor substrate in the active region in the element isolation trench;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

(付記5) 前記素子分離絶縁膜を形成する工程において、該素子分離絶縁膜の上面を、前記活性領域における前記半導体基板の上面よりも10nm以上20nm以下の範囲で低くすることを特徴とする付記4に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary Note 5) In the step of forming the element isolation insulating film, the upper surface of the element isolation insulating film is made lower in a range of 10 nm to 20 nm than the upper surface of the semiconductor substrate in the active region. 5. A method for manufacturing a semiconductor device according to 4.

(付記6) 前記素子分離溝を形成する工程は、前記半導体基板の上に熱酸化膜を介して形成されたマスク膜をマスクにして前記半導体基板をエッチングすることにより行われ、
前記素子分離絶縁膜を形成する工程は、前記素子分離溝内と前記マスク膜の上に前記素子分離絶縁膜を形成し、前記素子分離絶縁膜を研磨して前記マスク膜上から除去することにより行われ、
前記素子分離絶縁膜の研磨を、該素子分離絶縁膜の上面が前記半導体基板の上面よりも低くなり、且つ前記マスク膜が研磨により消失しない程度に行うことを特徴とする付記4に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 6) The step of forming the element isolation groove is performed by etching the semiconductor substrate using a mask film formed on the semiconductor substrate via a thermal oxide film as a mask,
The step of forming the element isolation insulating film includes forming the element isolation insulating film in the element isolation trench and on the mask film, and polishing and removing the element isolation insulating film from the mask film. Done,
5. The semiconductor according to appendix 4, wherein the element isolation insulating film is polished so that the upper surface of the element isolation insulating film is lower than the upper surface of the semiconductor substrate and the mask film is not lost by polishing. Device manufacturing method.

(付記7) 前記素子分離絶縁膜を形成した後に、前記半導体基板の表面を熱酸化する工程を更に有することを特徴とする付記4〜付記6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 7) The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of supplementary notes 4 to 6, further comprising a step of thermally oxidizing the surface of the semiconductor substrate after forming the element isolation insulating film.

(付記8) 前記素子分離絶縁膜を形成した後に、前記半導体基板にウェルを形成する工程と、前記ウェルに対してアニールを行う工程とを更に有することを特徴とする付記4〜付記7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 8) Any one of Supplementary notes 4 to 7, further comprising a step of forming a well in the semiconductor substrate and a step of annealing the well after forming the element isolation insulating film. A method for manufacturing the semiconductor device according to claim 1.

図1(a)は、本願発明者が調査に使用したサンプルのゲート長に沿う断面を透過型顕微鏡で観察して得られた像を基にして描いた図であり、図1(b)は、そのサンプルのゲート幅方向に沿う断面を透過型顕微鏡で観察して得られた像を基にして描いた図である。FIG. 1 (a) is a drawing based on an image obtained by observing a cross section along the gate length of a sample used for the investigation by the inventor of the present application with a transmission microscope, and FIG. It is the figure drawn based on the image obtained by observing the cross section along the gate width direction of the sample with a transmission microscope. 図2は、図1のサンプルのリーク電流を調査して得られたグラフである。FIG. 2 is a graph obtained by investigating the leakage current of the sample of FIG. 図3は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その1)である。FIG. 3 is a cross-sectional view (part 1) of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention during manufacture. 図4は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その2)である。FIG. 4 is a cross-sectional view (part 2) of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention during manufacture. 図5は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その3)である。FIG. 5 is a sectional view (No. 3) in the middle of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図6は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その4)である。FIG. 6 is a cross-sectional view (part 4) of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention in the middle of manufacture. 図7は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その5)である。FIG. 7 is a cross-sectional view (part 5) of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention during manufacture. 図8は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その6)である。FIG. 8 is a sectional view (No. 6) of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention in the middle of manufacture. 図9は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その7)である。FIG. 9 is a sectional view (No. 7) in the middle of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図10は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その8)である。FIG. 10 is a cross-sectional view (No. 8) of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention in the middle of manufacture. 図11は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その9)である。FIG. 11 is a sectional view (No. 9) in the middle of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図12は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その10)である。FIG. 12 is a sectional view (No. 10) in the middle of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図13は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その11)である。FIG. 13 is a sectional view (No. 11) of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention in the middle of manufacture. 図14は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その12)である。FIG. 14 is a sectional view (No. 12) in the middle of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図15は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その13)である。FIG. 15 is a sectional view (No. 13) in the middle of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図16は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その14)である。FIG. 16 is a cross-sectional view (No. 14) in the middle of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図17は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その15)である。FIG. 17 is a cross-sectional view (No. 15) in the middle of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図18は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その16)である。FIG. 18 is a cross-sectional view (No. 16) of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention during manufacturing. 図19は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その17)である。FIG. 19 is a sectional view (No. 17) in the middle of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図20は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その18)である。FIG. 20 is a cross-sectional view (No. 18) in the middle of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図21は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その19)である。FIG. 21 is a sectional view (19) during the manufacture of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図22は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その20)である。FIG. 22 is a sectional view (No. 20) in the middle of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図23は、本発明の実施の形態に係る半導体装置のリーク電流を調査して得られたグラフである。FIG. 23 is a graph obtained by investigating the leakage current of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図24(a)は、素子分離絶縁膜とシリコン基板の上面との段差を30nmとしたときのシリコン基板の表面のSEM像を基にして描いた図であり、図24(b)は、その段差を30nmとしたときの図である。FIG. 24A is a diagram drawn based on the SEM image of the surface of the silicon substrate when the step between the element isolation insulating film and the upper surface of the silicon substrate is 30 nm, and FIG. It is a figure when a level | step difference is 30 nm.

符号の説明Explanation of symbols

1、20…シリコン基板、1a、20a…素子分離溝、2、23…素子分離絶縁膜、3…ソース/ドレイン領域、4…ゲート電極、6…層間絶縁膜、7…導電性プラグ、8…結晶欠陥、21…熱酸化膜、22…マスク膜、25…犠牲絶縁膜、31、32…第1、第2nウェル、33…第1pウェル、34…素子分離領域、35…第2pウェル、36…第3nウェル、41、42…第1、第2ゲート絶縁膜、45…導電膜、45a…ゲート電極、47〜49第1〜第3n型ソース/ドレインエクステンション、51、52…第1、第2p型ソース/ドレインエクステンション、53〜55…第1〜第3n型ソース/ドレイン領域、56、57…第1、第2p型ソース/ドレイン領域、60…絶縁性サイドウォール、61…高融点金属シリサイド層、63…カバー絶縁膜、64…第1層間絶縁膜、64a…コンタクトホール、65…第1導電性プラグ、66…一層目金属配線、68…第1埋め込み絶縁膜、69…第2層間絶縁膜、70…第2導電性プラグ、73…第2埋め込み絶縁膜、74…第3層間絶縁膜、75…二層目金属配線、76…第3導電性プラグ、77…第3埋め込み絶縁膜、81…第4埋め込み絶縁膜、82…第5層間絶縁膜、84…第5導電性プラグ、85…五層目金属配線、91…第1パッシベーション膜、92…第2パッシベーション膜。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,20 ... Silicon substrate, 1a, 20a ... Element isolation groove, 2, 23 ... Element isolation insulating film, 3 ... Source / drain region, 4 ... Gate electrode, 6 ... Interlayer insulating film, 7 ... Conductive plug, 8 ... Crystal defects, 21 ... thermal oxide film, 22 ... mask film, 25 ... sacrificial insulating film, 31, 32 ... first and second n wells, 33 ... first p well, 34 ... element isolation region, 35 ... second p well, 36 ... 3rd n well, 41, 42 ... 1st, 2nd gate insulating film, 45 ... Conductive film, 45a ... Gate electrode, 47-49 1st-3rd n-type source / drain extension, 51, 52 ... 1st, 1st 2p type source / drain extensions, 53 to 55, first to third n type source / drain regions, 56, 57 ... first and second p type source / drain regions, 60 ... insulating sidewall, 61 ... refractory metal silicide Layer, 63 ... Bar insulating film, 64 ... first interlayer insulating film, 64a ... contact hole, 65 ... first conductive plug, 66 ... first layer metal wiring, 68 ... first buried insulating film, 69 ... second interlayer insulating film, 70 ... Second conductive plug, 73 ... second buried insulating film, 74 ... third interlayer insulating film, 75 ... second layer metal wiring, 76 ... third conductive plug, 77 ... third buried insulating film, 81 ... fourth Embedded insulating film, 82 ... fifth interlayer insulating film, 84 ... fifth conductive plug, 85 ... fifth layer metal wiring, 91 ... first passivation film, 92 ... second passivation film.

Claims (5)

素子分離溝により活性領域が画定された半導体基板と、
前記素子分離溝内に形成された素子分離絶縁膜とを有し、
前記素子分離絶縁膜の上面が、前記活性領域における前記半導体基板の上面よりも低いことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate in which an active region is defined by an element isolation trench;
An element isolation insulating film formed in the element isolation trench;
A semiconductor device, wherein an upper surface of the element isolation insulating film is lower than an upper surface of the semiconductor substrate in the active region.
前記素子分離絶縁膜の上面が、前記活性領域における前記半導体基板の上面よりも、10nm以上20nm以下の範囲で低いことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the upper surface of the element isolation insulating film is lower than the upper surface of the semiconductor substrate in the active region in a range of 10 nm to 20 nm. 半導体基板に活性領域を画定する素子分離溝を形成する工程と、
前記素子分離溝に、前記活性領域における前記半導体基板の上面よりも低い上面を有する素子分離絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an isolation trench for defining an active region in a semiconductor substrate;
Forming an element isolation insulating film having an upper surface lower than the upper surface of the semiconductor substrate in the active region in the element isolation trench;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記素子分離絶縁膜を形成する工程において、該素子分離絶縁膜の上面を、前記活性領域における前記半導体基板の上面よりも10nm以上20nm以下の範囲で低くすることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。   4. The step of forming the element isolation insulating film, wherein the upper surface of the element isolation insulating film is made lower in the range of 10 nm or more and 20 nm or less than the upper surface of the semiconductor substrate in the active region. Semiconductor device manufacturing method. 前記素子分離溝を形成する工程は、前記半導体基板の上に熱酸化膜を介して形成されたマスク膜をマスクにして前記半導体基板をエッチングすることにより行われ、
前記素子分離絶縁膜を形成する工程は、前記素子分離溝内と前記マスク膜の上に前記素子分離絶縁膜を形成し、前記素子分離絶縁膜を研磨して前記マスク膜上から除去することにより行われ、
前記素子分離絶縁膜の研磨を、該素子分離絶縁膜の上面が前記半導体基板の上面よりも低くなり、且つ前記マスク膜が研磨により消失しない程度に行うことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。
The step of forming the element isolation trench is performed by etching the semiconductor substrate using a mask film formed on the semiconductor substrate via a thermal oxide film as a mask,
The step of forming the element isolation insulating film includes forming the element isolation insulating film in the element isolation trench and on the mask film, and polishing and removing the element isolation insulating film from the mask film. Done,
The element isolation insulating film is polished so that an upper surface of the element isolation insulating film is lower than an upper surface of the semiconductor substrate and the mask film is not lost by polishing. A method for manufacturing a semiconductor device.
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