JP2010219540A - トレンチ絶縁部を有する半導体素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トレンチ絶縁(STI,TTI)は、深いトレンチを備えている。この深いトレンチは、被覆絶縁層10,11と、側壁絶縁層6と、導電性充填層7とを有している。この導電性充填層7は、トレンチの底領域において半導体基板の所定のドーピング領域1と導電接続されている。トレンチ接触部(DTC)は、深いトレンチを備えている。この深いトレンチは、側壁絶縁層6と、導電性充填層7とを有している。この導電性充填層7は、接触トレンチの底領域において半導体基板の所定のドーピング領域1と導電接続されている。このトレンチ接触部(DTC)を使用することにより、所要面積を低減するとともに電気的遮蔽特性を改善できる。
【選択図】図3
Description
図2は、第2実施例のトレンチ絶縁を有する半導体素子を示す概略断面図である。
図3は、第3実施例のトレンチ絶縁を有する半導体素子を示す概略断面図である。
図4は、第4実施例のトレンチ絶縁を有する半導体素子を示す概略断面図である。
図5A〜図5Hは、第5実施例のトレンチ絶縁を有する半導体素子の製造における主要な方法工程を示す概略断面図である。
図6A〜6Eは、第6実施例のトレンチ絶縁を有する半導体素子の製造における主要な方法工程を示す概略断面図である。
図1A〜1Nは、第1実施例の半導体素子を概略断面図である。この半導体素子は、上部領域が拡大しているが浅いトレンチ絶縁STIと、上部領域が薄いトレンチ絶縁TTI(Thin Trench Isolation)と、関連したトレンチ接触部DTC(Deep Trench Contact)とを有する、
図1Aでは、まず、異なるドーピング領域を、例えば半導体基板のような共通の担体材料(Traegermaterial)に形成する。参照符号1は、例えばp型半導体基板または深いp型ウエルであり、参照符号2は、n型ウエルであり、参照符号3は、(浅い)p型ウエルである。ウエルまたはドーピング領域1,2および3を、例えばイオン注入または他のドーピング方法によって形成してもよい。半導体材料としてシリコンを使用することが好ましい。
図2は、第2実施例のトレンチ絶縁を有する半導体素子を示す概略断面図である。なお、同じ参照符号が、図1に示す同じまたは相当する素子また層を示す。従って、以下では繰り返し説明はしない。
図3は、第3実施例のトレンチ絶縁を有する半導体素子を示す概略断面図である。同じ参照符号は、図1または図2と同じ素子または工程を示し、以下で繰り返し説明はしない。
図3では、半導体基板が、ただ1つのp型ウエルまたは実際の基板1および付加的なn型ウエル2を備えており、導電性充填層7は、pウエルまたは基板1と接続されている。このようにして、PMOSトランジスタ用のSTIまたはTTIトレンチ絶縁が得られる。従って、ドーピング領域13は、p+ドープされている。従って、特に高ドープされた半導体材料を使用する場合、導電性充填層は、p+ドープされたポリシリコンを含む。
図4は、第4実施例のトレンチ絶縁を有する半導体素子を示す概略断面図である。この場合、同じ参照符号は、同様に、図1〜図3と同じ素子または工程を示し、以下で繰り返し説明はしない。
図5A〜図5Hは、第5実施例のトレンチ絶縁を有する半導体素子の製造における主要な方法工程を示す概略断面図である。同じ参照符号は、図1〜図4の同じまたは対応する層または素子を示し、以下で繰り返して説明はしない。
図6A〜図6Eは、第6実施例のトレンチ絶縁を有する半導体素子の製造における主要な方法工程を示す概略断面図であり、トレンチ絶縁は、狭いトレンチ絶縁TTIのみを有している。
トレンチ絶縁層の底領域を除去するために、異方性エッチング方法を行うことを特徴としている。
Claims (14)
- 半導体基板の活性領域を規定するトレンチ絶縁部を有し、
上記トレンチ絶縁部は、上部領域が広くなった第1のトレンチ絶縁部、及び上部領域が第1のトレンチ絶縁部よりも狭くなった第2のトレンチ絶縁部からなり、
上記第1及び第2のトレンチ絶縁部は、深い絶縁トレンチを備え、この深い絶縁トレンチは、上記絶縁トレンチの側壁に形成された側壁絶縁層と、上記絶縁トレンチを充填する導電性充填層と、上記上部領域内に形成され、かつ上記導電性充填層を覆う被覆絶縁層とを有し、上記絶縁トレンチの底領域にて半導体基板の所定のドーピング領域と電気的に接続されている半導体素子において、
トレンチ接触部が、深い接触トレンチを備え、この深い接触トレンチが、上記接触トレンチの側壁に形成された側壁絶縁層と、上記接触トレンチを充填する導電性充填層とを有し、かつ、接触トレンチの底領域にて半導体基板の所定のドーピング領域と電気的に接続されていることを特徴とする、半導体素子。 - 上記被覆絶縁層は、その底面が半導体基板表面よりも下に配され、かつ、絶縁トレンチ内部に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の半導体素子。
- 上記第1及び第2のトレンチ絶縁部およびトレンチ接触部が、半導体基板に関連した空乏ゾーンよりも深いことを特徴とする、請求項1または2に記載の半導体素子。
- 上記第1のトレンチ絶縁部は、不活性領域を充填するために、半導体基板表面に、拡大し、かつ、浅い絶縁トレンチを備えていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体素子。
- 上記所定のドーピング領域が、多重ウエル構造のドーピングウエルであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体素子。
- 上記半導体基板が、Siを含み、上記被覆絶縁層および側壁絶縁層が、SiO2を含み、上記導電性充填層が、高ドープされたポリシリコンを含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体素子。
- トレンチ絶縁部を有する半導体素子の製造方法において、
少なくとも1つの所定のドーピング領域を有する半導体基板を準備する工程aと、
少なくとも1つのトレンチ絶縁部およびトレンチ接触部を形成するために、所定のドーピング領域まで深い絶縁トレンチを形成する工程bと、
絶縁トレンチの側壁に側壁絶縁層を形成する工程cと、
絶縁トレンチに導電性充填層を形成する工程dと、
上部領域が広くなった第1のトレンチ絶縁部、および上部領域が第1のトレンチ絶縁部よりも狭くなった第2のトレンチ絶縁部用に、絶縁トレンチの上部領域にある少なくとも導電性充填層を除去し、浅いトレンチを形成する工程eと、
トレンチ絶縁部の浅いトレンチに被覆絶縁層を形成する工程fとを含む方法。 - 工程aで、2重または3重ウエル構造を、半導体基板に形成することを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 工程bで、第1ハードマスク層を用いて、異方性エッチング方法によって、深い絶縁トレンチを、半導体基板に形成することを特徴とする、請求項7または8に記載の方法。
- 工程cで、トレンチ絶縁層を形成するために、熱酸化を行い、
トレンチ絶縁層の底領域を除去するために、異方性エッチング方法を行うことを特徴とする、請求項7〜9のいずれか1項に記載の方法。 - 工程dで、所定のドーピング領域と同一の導電性型を有する高ドープされた半導体材料を堆積することを特徴とする、請求項7〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 工程eで、第1のトレンチ絶縁部を形成するために、深い絶縁トレンチの上部領域において、導電性充填層と、側壁絶縁層と、半導体基板の境界領域とを除去することを特徴とする、請求項7〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 工程eで、第2のトレンチ絶縁部を形成するために、トレンチの上部領域において、側壁絶縁層を有する、または、有していない導電性充填層のみを、除去することを特徴とする、請求項7〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 工程fで、浅いトレンチの壁面に沿って第1被覆絶縁部分層を形成するために酸化を行う、および/または、浅いトレンチに第2被覆絶縁部分層を形成するために堆積を行うことを特徴とする、請求項7〜12のいずれか1項に記載の方法。
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