JP3783308B2 - Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に、素子の寄生容量を低減できる素子分離領域を備えた半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図10(a)は、従来の半導体デバイスの素子分離方法を示す断面図であり、図10(b)は、他の従来の半導体デバイスの素子分離方法を示す断面図である。
【0003】
従来、良く知られた絶縁膜による半導体デバイスの素子分離方法としては、大きく二つに大別される。その一つは、図10(a)に示す、素子分離領域の半導体基板に溝を掘り絶縁膜を埋め戻し、CMP等の化学的機械的研磨方法により能動領域の絶縁膜を取り除く、トレンチ素子分離法であり、他の一つは、図10(b)に示す、トランジスタの能動領域を耐酸化性の絶縁膜で覆い分離領域に酸化絶縁膜を成長させるLOCOS分離法及びその改良方法である。
【0004】
すなわち、従来の半導体デバイスの素子分離方法は、図10(a)に示すように、シリコン基板101における素子分離領域に溝を形成し、この溝内及びシリコン基板101上に絶縁膜を堆積させた後、素子領域に存在する絶縁膜を除去することにより素子分離絶縁膜103を形成し、そして、シリコン基板101にゲート電極105、ソース・ドレイン領域の拡散層107及びサイドウォール109を形成することにより、トランジスタの能動領域にMOSトランジスタを形成するものである。
【0005】
また、他の従来の半導体デバイスの素子分離方法は、図10(b)に示すように、シリコン基板101上の分離領域に、LOCOS分離法によりLOCOS酸化膜111を形成した後、シリコン基板101にゲート電極105、ソース・ドレイン領域の拡散層107及びサイドウォール109を形成することにより、トランジスタの能動領域にMOSトランジスタを形成するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の良く知られた素子分離方法では、トランジスタの能動領域と素子分離領域の断面形状において図10(a)中のaに示す単純な直線または図10(b)中のbに示す曲線で示される境界をもつトランジスタの能動領域に拡散層を形成することにより、MOS型トランジスタのソース・ドレイン領域又はパイポーラ型トランジスタのベース領域を形成した場合、下部の基板又はコレクターとの間の寄生容量は平面図上での開口部の面積(素子領域の面積)と周囲長で決定される値となる。
【0007】
特にMOS型トランジスタの場合の寄生容量は、近年の微細化によりゲート長、酸化膜などが比例的に縮小されるのに対して、主にコンタクトホール形成またはその上層の金属配線形成の困難さにより同様の比率で縮小されない。そのため、トランジスタの負荷容量に占めるドレイン寄生容量の割合が高くなり、素子の高速化、低消費電力化の阻害要因となっている。
【0008】
この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、素子の寄生容量を低減できる半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体装置製造方法は、上記課題を解決するため、半導体基板上に研磨ストッパー膜を形成する工程と、前記研磨ストッパー膜に溝を形成するための開口部を形成した後に、前記半導体基板に前記研磨ストッパー膜に形成された開口部よりも溝幅を大きく形成した凸状の断面形状を有する溝を形成する工程と、前記溝を埋め込むように絶縁膜を形成する工程と、化学的機械的研磨法により前記溝内に前記絶縁膜を残した状態で前記研磨ストッパー上の前記絶縁膜を除去するとともに平坦化して、前記溝内に凸状の断面形状を有する素子分離領域を形成するとともに、前記半導体基板からなる逆凸状の断面形状を有する能動領域を形成する工程と、前記研磨ストッパー膜を除去することで前記半導体基板を露出させる工程と、上記能動領域に、少なくともドレイン領域の側部と底部の一部が該素子分離領域と接してなるMOSトランジスタを形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【0010】
この半導体装置の製造方法では、半導体基板に凸状の断面形状を有する素子分離領域を形成することができるとともに、半導体基板に逆凸状の断面形状を有する能動領域を形成することができる。このようにして得られた半導体基板の能動領域にMOS型トランジスタのソース・ドレイン領域の拡散層を形成することから、半導体基板と直接接している面積と周囲長が少ないので、この拡散層の寄生容量を小さくすることができる。従って、素子の高速化、低非消費電力化を実現することができる。
【0011
また、この発明に係る半導体装置は、半導体基板に形成された素子分離領域により分離された能動領域にMOS型トランジスタを形成した半導体装置であって、前記素子分離領域及び前記能動領域は、前記半導体基板上に研磨ストッパー膜を形成する工程と、前記研磨ストッパー膜に溝を形成するための開口部を形成した後に、前記半導体基板に前記研磨ストッパー膜に形成された開口部よりも溝幅を大きく形成した凸状の断面形状を有する溝を形成する工程と、
前記溝を埋め込むように絶縁膜を形成する工程と、化学的機械的研磨法により前記溝内に前記絶縁膜を残した状態で前記研磨ストッパー上の前記絶縁膜を除去するとともに平坦化することで、前記溝内に凸状の断面形状を有する素子分離領域を形成するとともに、前記半導体基板からなる逆凸状の断面形状を有する能動領域を形成する工程と、前記研磨ストッパー膜を除去することで前記半導体基板を露出させる工程とを行うことによって形成され、前記MOS型トランジスタは、前記能動領域に、少なくともドレイン領域の側部と底部の一部が前記素子分離領域と接するように形成されたことを特徴とする。
【0012
この半導体装置では、少なくともドレイン領域の側部と底部の一部が素子分離領域と接するように形成されているため、素子の寄生容量を低減できる。
【0013
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置の製造方法及び半導体装置は、トレンチ素子分離方法の一類型であるが、従来にない特徴をっている。すなはち本発明は、前記従来の素子分離方法では低減することが困難なMOS型トランジスタのドレインと基板間の寄生容量あるいはパイポーラ型トランジスタのベースとコレクター間の寄生容量を減少させることを意図して発明されたものである。
【0014
以下、図面を参照してこの発明の一実施の形態について説明する。
図1〜図8は、この発明の実施の形態による半導体装置製造方法を示す断面図である。また、図1は本発明の半導体装置を示す断面図でもある。
【0015
先ず、図2に示すように、半導体基板(シリコン基板)1の表面上に薄いパッド酸化膜2を成長させる。次に、このパッド酸化膜2の上に、CMP時のストッパーとなるものであって酸化膜とは異質の研磨ストッパー膜となる絶縁膜、例えば、CVD(chemical Vapor Deposition)法によりシリコンナイトライドを成長させて形成する。この後、通常の露光技術により素子分離領域のみを露出させ絶縁膜3の上にフォトレジスト膜4を設け、このフォトレジスト膜4をマスクとして、絶縁膜3、パッド酸化膜2及び半導体基板1をRIE(Reactive Ion Etching)によりエッチングする。これにより、絶縁膜3には開口部5が設けられ、半導体基板1には所定の深さの一部形成される。具体的には、半導体基板1のエッチング深さは、後述するMOSトランジスタの拡散層の深さに相当するものとする。
【0016
この後、フォトレジスト膜4が剥離される。次に、図3に示すように、絶縁膜3及び半導体基板1の上にCVD法により酸化性絶縁(SiO2形成する。この後、この酸化性絶縁膜に全面エッチバックを施すことにより、絶縁膜の開口部5の側壁に酸化性絶縁膜からなるサイドウォール6を形成する。次に、このサイドウォール6及び絶縁膜3をマスクとして半導体基板1をエッチングすることにより、半導体基板1には溝7aが形成される。
【0017
次に、図4に示すように、等方性のドライエッチ技術を用いて、絶縁膜3をマスクとして半導体基板1をエッチングすることにより、前記溝7の溝幅を当該絶縁膜の開口部5よりも大きくした新たな溝7を半導体基板1に形成する。
【0018
この後、図5に示すように、この溝7の幅がサイドウォール6の相互間と同程度の幅5aとなるまで、溝7の底部及び側壁に酸化膜8aを成長させる。
【0019
次に、図6に示すように、バイアスECR又はLPCVD等で溝7を絶縁性酸化膜8で埋め戻す(トレンチ素子分離方法)。つまり、溝7の残りの部分(酸化膜8aに囲まれた部分)の内、サイドウォール6の相互聞及び絶縁膜3の上に絶縁性酸化膜8を堆積する。
【0020
この後、図7に示すように、素子形成領域上の絶縁膜3が露出するまで、化学的機械的研磨を行う。即ち、絶縁膜3を研磨ストッパーとして、絶縁性酸化膜8に化学的機械的研磨を施す。
【0021
次に、図8に示すように、上記の研磨後に残った絶縁膜3とパッド酸化膜2を除去することにより、半導体基板1の表面を露出させる。これにより、凸状の断面形状を有する酸化膜8a及び絶縁性酸化膜8bで形成された領域は素子分離領域8を構成し、半導体基板1における逆凸状の断面形状を有する領域がアクティブ領域(能動領域)9を構成することとなる。このアクティブ領域9の表面高さは素子分離領域8の表面高さより低い。
【0022
この後、図9に示すように、既知の露光、CVD、イオン注入、RTA技術等を用いて、半導体基板1におけるアクティブ領域9にMOSトランジスタのゲート電極10、LDDサイドウォール11、ソース・ドレイン領域の拡散層12を形成する。この際、ドレイン領域の拡散層は、少なくともその側部と底部の一部が素子分離領域8と接するように形成される。
【0023
次に、図1に示すように、このMOSトランジスタの表面上に絶縁膜13を堆積し、この絶縁膜13に配線取りだし用の窓をあけ、金属配線層14をスパッタした後、パターニングする。この後、金属配線層14及び絶縁膜13の上に表面保護のための絶縁膜(保護膜)15を堆積し、図示せぬ外部端接続(ボンディング)用の開口窓を開けて本発明の半導体装置が完成する。
【0024
上記実施の形態によれば、素子分離領域8の断面形状を凸型に形成し、アクティブ領域9の断面形状を逆凸型に形成し、このアクティブ領域9にMOSトランジスタを形成している。このような構造のMOSトランジスタでは、拡散層の断面形状が逆凸型のため、即ち凸型の素子分離領域8の段差部分上にソース・ドレイン領域12を形成している。つまり、ドレイン領域の拡散層を、少なくともその側部と底部の一部が素子分離領域8と接するように形成している。このため、ソース・ドレイン領域12と下部の半導体基板1とのジャンクション面積を少なくでき、ドレイン寄生容量を減少させることができる。
【0025
つまり、逆凸状の断面形状を有するアクティブ領域9にMOSトランジスタのソース・ドレイン領域の拡散層12を形成すると、この拡散層の寄生容量は半導体基板と直接接している面積と周囲長が少ないので小さくすることができる。したがって、素子の高速化 消費電力化を実現することができる。
【0026
また、別の見方をすると半導体基板1に造り込む拡散層の平面的な大きさと上層配線層14に接続するための接続窓間隔とを別々に規定できることになり各々を最適化することが出来る。その最適化の一設計例としてドレイン寄生容量を減少させることができるとも考えられる。
【0027
尚、上記実施の形態では、図5及び図6に示すように、溝7の幅がサイドウォール6の相互間と同程度の幅5aとなるまで、溝7の底部及び側壁に酸化膜8aを成長させ、この溝7を絶縁性酸化膜8で埋め戻しているが、溝7の幅が絶縁膜3の開口部5の幅より狭く且つ上記幅5aより広くなるまで、溝7の底部及び側壁に酸化膜8aを成長させた後、この酸化膜8aを上記開口部5の幅と同じ幅となるまで異方性RIEによりエツチバックし、この溝7を絶縁性酸化膜8で埋め戻すことも可能である。このように溝7が上記開口部5と同じ幅となるように、溝7の底部及び側壁に酸化膜8aを成長させることで、具体的には次工程のバイアスECRで溝7を絶縁性酸化膜8で埋め戻す際のアスペクトを改善しプロセスの余裕度を増すことができる。
【0028
また、このようにエッチバックして初期開口部(絶縁膜3の開口部)5のサイズに開口することを前提とすれば、図5に示す溝7の底部及び側壁に成長させる酸化膜8aはサイドウォール6の相互間と同軽度の幅(空洞)5aとなるまでではなく、初期開口部5のサイズより小さい空洞(幅)となるまででよく、プロセスの自由度は更に大きくなる。具体的には、この酸化膜8aを成長させる方法は熱酸化でもCVDでもどちらでも可能となる。
【0029
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、半導体基板に研磨ストッパーとなる絶縁膜の開口部より大きな溝を形成することにより、逆凸状の断面形状を有する能動領域を形成、この能動領域に少なくともドレイン領域の側部と底部の一部が素子分離領域と接するようなMOSトランジスタを形成することから、素子の寄生容量を低減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ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施の形態による半導体装置、および図9の次の工程を示す半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図2】 この発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図3】 この発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を示すものであり、図2の次の工程を示す断面図。
【図4】 この発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を示すものであり、図3の次の工程を示す断面図。
【図5】 この発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を示すものであり、図4の次の工程を示す断面図。
【図6】 この発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を示すものであり、図5の次の工程を示す断面図。
【図7】 この発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を示すものであり、図6の次の工程を示す断面図。
【図8】 この発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を示すものであり、図7の次の工程を示す断面図。
【図9】 この発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を示すものであり、図8の次の工程を示す断面図。
【図10】 図10(a)は、従来の半導体デバイスの素子分離方法を示す断面図であり、図10(b)は、他の従来の半導体デバイスの素子分離方法を示す断面図である。
【符号の説明】
1…半導体基板、2…パッド酸化膜、3…絶縁膜、4…フォトレジスト膜、5…絶縁膜の開口部、5a…サイドウォールの相互間と同程度の幅、6…サイドウオール、7、7a…溝、8…素子分離領域、8a…酸化膜、8b…絶縁性酸化膜、9…アクティブ領域、10…ゲート電極、11…LDDサイドウォール、12…ソース・ドレイン領域の拡散層、13…絶縁膜、14…金属配線層、15…絶縁膜、101…シリコン基板、103…素子分離絶縁膜、105…ゲート電極、107…ソース・ドレイン領域の拡散層、109…サイドウォール、111…LOCOS酸化膜、a…単純な直線で示される能動素子と素子分離の境界、b…曲線で示される能動素子と素子分離の境界。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention particularly relates to a method of manufacturing a semiconductor device having an element isolation region that can reduce the parasitic capacitance of the element, and the semiconductor device .
[0002]
[Prior art]
FIG. 10A is a cross-sectional view showing an element isolation method for a conventional semiconductor device, and FIG. 10B is a cross-sectional view showing another element isolation method for a semiconductor device.
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, well-known methods for isolating semiconductor devices using an insulating film are roughly divided into two. One of them is the trench element isolation shown in FIG. 10A, in which a trench is dug in the semiconductor substrate in the element isolation region to fill the insulating film, and the insulating film in the active region is removed by a chemical mechanical polishing method such as CMP. The other is a LOCOS isolation method shown in FIG. 10B, in which an active region of a transistor is covered with an oxidation-resistant insulating film, and an oxide insulating film is grown in the isolation region, and an improved method thereof .
[0004]
That is, the isolation method of the conventional semiconductor device, as shown in FIG. 10 (a), trenches are formed in element isolation regions in the silicon substrate 101 was deposited an insulating film on the trench and the silicon substrate 101 Thereafter, the element isolation insulating film 103 is formed by removing the insulating film existing in the element region, and the gate electrode 105, the diffusion layer 107 of the source / drain region, and the sidewall 109 are formed on the silicon substrate 101. A MOS transistor is formed in the active region of the transistor.
[0005]
Further, the isolation method of another conventional semiconductor device, as shown in FIG. 10 (b), the isolation region on the silicon substrate 101, after forming the LOCOS oxide film 111 by LOCOS isolation method, the silicon substrate 101 The MOS transistor is formed in the active region of the transistor by forming the gate electrode 105, the diffusion layer 107 in the source / drain region, and the sidewall 109.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, in the conventional well-known isolation methods described above, in the cross-sectional shape of the active region and the element isolation region of the transistor, b of the simple linear or FIG. 10 (b) in shown in a in FIG. 10 (a) When the source / drain region of the MOS transistor or the base region of the bipolar transistor is formed by forming a diffusion layer in the active region of the transistor having the boundary indicated by the curve shown in FIG. The parasitic capacitance is a value determined by the area of the opening (area of the element region) and the perimeter on the plan view.
[0007]
Particularly parasitic capacitance, the gate length, whereas such oxide film thickness is proportionally reduced, mainly contact hole formation or difficulty of forming a metal line in the upper layer Recent miniaturization of the case of the MOS type transistor not shrink in the same proportion by. For this reason, the ratio of drain parasitic capacitance to the load capacitance of the transistor is increased, which is an impediment to increasing the speed of the device and reducing power consumption.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of reducing the parasitic capacitance of an element and a method for manufacturing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
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 polishing stopper film on a semiconductor substrate, and an opening for forming a groove in the polishing stopper film. Forming a groove having a convex cross-sectional shape having a groove width larger than the opening formed in the polishing stopper film on the semiconductor substrate; forming an insulating film so as to fill the groove; The insulating film on the polishing stopper is removed and planarized while leaving the insulating film in the groove by a mechanical mechanical polishing method, and an element isolation region having a convex cross-sectional shape is formed in the groove as well as the steps of forming an active region having an inverted convex shape in cross section consisting of the semiconductor substrate, a step of exposing the semiconductor substrate by removing the polishing stopper film, The serial active region, characterized by comprising a step of forming a MOS transistor part of the side and bottom of at least the drain region is in contact with the element isolation region.
[0010]
In this method for manufacturing a semiconductor device, an element isolation region having a convex cross-sectional shape can be formed on a semiconductor substrate, and an active region having a reverse convex cross-sectional shape can be formed on a semiconductor substrate. Since forming the diffusion layers of the source and drain regions of the MOS transistor in the active region of the semiconductor substrate obtained in this way, since a small area and perimeter that contacts the semiconductor substrate directly, parasitic diffusion layer The capacity can be reduced. Accordingly, it is possible to realize a high-speed element and low power consumption.
[00 11 ]
The semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device in which a MOS transistor is formed in an active region isolated by an element isolation region formed in a semiconductor substrate, wherein the element isolation region and the active region are the semiconductor A step of forming a polishing stopper film on the substrate, and after forming an opening for forming a groove in the polishing stopper film, the groove width is made larger than the opening formed in the polishing stopper film on the semiconductor substrate. Forming a groove having a convex cross-sectional shape formed;
Forming an insulating film so as to fill the groove, and removing and planarizing the insulating film on the polishing stopper while leaving the insulating film in the groove by a chemical mechanical polishing method. Forming a device isolation region having a convex cross-sectional shape in the groove, forming an active region having a reverse convex cross-sectional shape made of the semiconductor substrate, and removing the polishing stopper film. The MOS transistor is formed in the active region so that at least a part of the side and bottom of the drain region are in contact with the element isolation region. It is characterized by.
[00 12 ]
In this semiconductor device, since a part of the sides and bottom of at least the drain region is formed in contact with the element isolation region can reduce the parasitic capacitance of the device.
[00 13 ]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Method of manufacturing a semiconductor device of the present invention is an type of trench isolation methods, have I lifting characteristic unprecedented. That is , the present invention intends to reduce the parasitic capacitance between the drain and the substrate of the MOS transistor or the parasitic capacitance between the base and the collector of the bipolar transistor, which is difficult to reduce by the conventional element isolation method. Was invented.
[00 14 ]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 8 are sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the semiconductor device of the present invention.
[00 15 ]
First, as shown in FIG. 2, a thin pad oxide film 2 is grown on the surface of a semiconductor substrate (silicon substrate) 1. Next, on this pad oxide film 2, an insulating film 3 which becomes a stopper at the time of CMP and is a polishing stopper film different from the oxide film is formed by , for example, silicon nitride by a CVD (chemical vapor deposition) method. It formed by growing a ride. Thereafter, a photoresist film 4 is provided on the insulating film 3 exposed only on the element isolation region by a normal exposure technique, and the insulating film 3, the pad oxide film 2 and the semiconductor are formed using the photoresist film 4 as a mask. The substrate 1 is etched by RIE (Reactive Ion Etching). Thus, the insulating film 3 opening 5 is provided in the semiconductor substrate 1 portion of the groove to a predetermined depth is formed. Specifically, the etching depth of the semiconductor substrate 1 corresponds to the depth of a diffusion layer of a MOS transistor described later.
[00 16 ]
Thereafter, the photoresist film 4 is peeled off. Next, as shown in FIG. 3, an oxide insulating (SiO 2 ) film is formed on the insulating film 3 and the semiconductor substrate 1 by the CVD method. Thereafter, the entire surface of the oxide insulating film is etched back to form sidewalls 6 made of the oxide insulating film on the side walls of the openings 5 of the insulating film 3 . Next, the semiconductor substrate 1 is etched using the sidewall 6 and the insulating film 3 as a mask, whereby a groove 7 a is formed in the semiconductor substrate 1.
[00 17 ]
Next, as shown in FIG. 4, by using an isotropic dry etching technique, the semiconductor substrate 1 is etched using the insulating film 3 as a mask, thereby reducing the groove width of the groove 7 to the opening 5 of the insulating film. the size Kushida to form a new groove 7 on the semiconductor substrate 1 than.
[00 18 ]
Thereafter, as shown in FIG. 5, an oxide film 8 a is grown on the bottom and side walls of the trench 7 until the width of the trench 7 becomes the same width 5 a as that between the sidewalls 6.
[00 19 ]
Next, as shown in FIG. 6, the trench 7 is backfilled with the insulating oxide film 8b by bias ECR or LPCVD (trench element isolation method). In other words, among the rest of the groove 7 (the portion surrounded by the oxide film 8a), depositing an insulating oxide film 8 b mutual sidewall 6 Kikioyobi on the insulating film 3.
[00 20 ]
Thereafter, as shown in FIG. 7, chemical mechanical polishing is performed until the insulating film 3 on the element formation region is exposed. In other words, the insulating oxide film 8b is subjected to chemical mechanical polishing using the insulating film 3 as a polishing stopper.
[00 21 ]
Next, as shown in FIG. 8, the surface of the semiconductor substrate 1 is exposed by removing the insulating film 3 and the pad oxide film 2 remaining after the polishing. Accordingly, region formed by the oxide film 8a and the insulating oxide film 8 b having a convex cross-sectional shape constitutes an element isolation region 8, the area active region having a reverse convex cross-sectional shape of the semiconductor substrate 1 (Active region) 9 is formed. The surface height of the active region 9 is lower than the surface height of the element isolation region 8.
[00 22 ]
Thereafter, as shown in FIG. 9, the gate electrode 10 of the MOS transistor, the LDD sidewall 11, the source / drain region are formed on the active region 9 in the semiconductor substrate 1 by using known exposure, CVD, ion implantation, RTA technique, or the like. The diffusion layer 12 is formed. At this time, the diffusion layer in the drain region is formed so that at least a part of the side and bottom thereof is in contact with the element isolation region 8.
[00 23 ]
Next, as shown in FIG. 1, an insulating film 13 is deposited on the surface of the MOS transistor, a window for wiring extraction is formed in the insulating film 13, and the metal wiring layer 14 is sputtered and then patterned. After that, an insulating film (protective film) 15 for surface protection is deposited on the metal wiring layer 14 and the insulating film 13, and an opening window for external end connection (bonding) (not shown) is opened to provide the semiconductor of the present invention. The device is completed.
[00 24 ]
According to the above embodiment, the cross-sectional shape of the element isolation region 8 is formed in a convex shape, the cross-sectional shape of the active region 9 is formed in a reverse convex shape, and a MOS transistor is formed in the active region 9. In the MOS transistor having such a structure, the cross-sectional shape of the diffusion layer is reverse convex, that is, the source / drain region 12 is formed on the step portion of the convex element isolation region 8. In other words, the diffusion layer in the drain region is formed so that at least a part of the side and bottom thereof is in contact with the element isolation region 8. Therefore, the junction area between the source / drain region 12 and the lower semiconductor substrate 1 can be reduced, and the drain parasitic capacitance can be reduced.
[00 25 ]
In other words, when the diffusion layer 12 of the source / drain region of the MOS transistor is formed in the active region 9 having the reverse convex cross-sectional shape, the parasitic capacitance of the diffusion layer has a small area and a peripheral length in direct contact with the semiconductor substrate. Can be small. Therefore, it is possible to realize a high speed of the device, low power consumption.
[00 26 ]
From another viewpoint, the planar size of the diffusion layer built into the semiconductor substrate 1 and the connection window interval for connection to the upper wiring layer 14 can be separately defined, and each can be optimized. It is also considered that the drain parasitic capacitance can be reduced as a design example of the optimization.
[00 27 ]
In the above embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the oxide film 8 a is formed on the bottom and side walls of the trench 7 until the width of the trench 7 becomes the same width 5 a as that between the sidewalls 6. The trench 7 is backfilled with the insulating oxide film 8b , and the bottom of the trench 7 and the trench 7 until the width of the trench 7 is smaller than the width of the opening 5 of the insulating film 3 and wider than the width 5a. After growing the oxide film 8a on the side wall, the oxide film 8a is etched back by anisotropic RIE until it becomes the same width as the width of the opening 5, and the groove 7 is filled with the insulating oxide film 8b. Is also possible. In this way, by growing the oxide film 8a on the bottom and side walls of the groove 7 so that the groove 7 has the same width as the opening 5, the groove 7 is insulatively oxidized by the bias ECR in the next process. The aspect at the time of backfilling with the film 8b can be improved and the margin of the process can be increased.
[00 28 ]
Further, if it is assumed that the etching back is performed to the size of the initial opening (opening of the insulating film 3) 5 as described above, the oxide film 8a grown on the bottom and side walls of the trench 7 shown in FIG. The degree of freedom of the process is further increased, as long as the width (cavity) 5a is not as small as that between the sidewalls 6, but the cavity (width) is smaller than the size of the initial opening 5. Specifically, the method for growing the oxide film 8a can be either thermal oxidation or CVD.
[00 29 ]
【The invention's effect】
According to the invention described above, by forming a larger groove than the opening of the insulating film serving as a polishing stopper in the semiconductor substrate, forming an active region having an inverted convex shape in cross section, in the active region since the portion of the side and bottom of at least the drain region forms a MOS-type transistor, such as contact with the element isolation region, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of reducing the parasitic capacitance of the element.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the semiconductor device showing the next step of FIG. 9 ;
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention and showing a step subsequent to FIG. 2;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention and showing a step subsequent to FIG. 3;
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention and illustrating the next step of FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention and showing a step subsequent to FIG. 5;
7 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and showing a step subsequent to FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 7 in the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and illustrating the next step of FIG. 8;
FIG. 10A is a cross-sectional view showing an element isolation method for a conventional semiconductor device, and FIG. 10B is a cross-sectional view showing another element isolation method for a semiconductor device.
[Explanation of symbols]
1 ... semiconductor substrate, 2 ... pad oxide film, 3: insulating film, 4 ... photoresist film, 5 ... opening of the insulating film, 5a ... sidewall inter and as wide, 6 ... side wall, 7, 7a ... trench, 8 ... element isolation region , 8a ... oxide film, 8b ... insulating oxide film, 9 ... active region, 10 ... gate electrode, 11 ... LDD sidewall , 12 ... diffusion layer of source / drain region, 13 ... Insulating film, 14 ... Metal wiring layer, 15 ... Insulating film , 101 ... Silicon substrate, 103 ... Element isolation insulating film, 105 ... Gate electrode, 107 ... Diffusion layer of source / drain region, 109 ... Side wall , 111 ... LOCOS oxidation Membrane, a ... active element and element separation boundary indicated by simple line, b ... active element and element separation boundary indicated by curve.

Claims (4)

半導体基板上に研磨ストッパー膜を形成する工程と、
前記研磨ストッパー膜に溝を形成するための開口部を形成した後に、前記半導体基板に前記研磨ストッパー膜に形成された開口部よりも溝幅を大きく形成した凸状の断面形状を有する溝を形成する工程と、
前記溝を埋め込むように絶縁膜を形成する工程と、
化学的機械的研磨法により前記溝内に前記絶縁膜を残した状態で前記研磨ストッパー上の前記絶縁膜を除去するとともに平坦化して、前記溝内に凸状の断面形状を有する素子分離領域を形成するとともに、前記半導体基板からなる逆凸状の断面形状を有する能動領域を形成する工程と、
前記研磨ストッパー膜を除去することで前記半導体基板を露出させる工程と、
上記能動領域に、少なくともドレイン領域の側部と底部の一部が該素子分離領域と接してなるMOSトランジスタを形成する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a polishing stopper film on the semiconductor substrate;
After forming an opening for forming a groove in the polishing stopper film, a groove having a convex cross-sectional shape in which the groove width is formed larger than the opening formed in the polishing stopper film is formed in the semiconductor substrate. And the process of
Forming an insulating film so as to fill the groove;
An element isolation region having a convex cross-sectional shape is formed in the groove by removing and planarizing the insulating film on the polishing stopper while leaving the insulating film in the groove by a chemical mechanical polishing method. Forming an active region having a reverse convex cross-sectional shape made of the semiconductor substrate, and
Exposing the semiconductor substrate by removing the polishing stopper film;
Above active region, and forming a MOS transistor part of the side and bottom of at least the drain region is in contact with the element isolation region,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記溝を埋め込むように絶縁膜を形成する工程は、The step of forming the insulating film so as to fill the groove includes
前記溝の幅広に形成された部分が前記溝の開口部の幅もしくはそれよりも狭くなるように酸化膜を成長させた後、前記絶縁膜を埋め込む  After the oxide film is grown so that the widened portion of the groove becomes the width of the opening of the groove or narrower than that, the insulating film is embedded.
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。  The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
半導体基板に形成された素子分離領域により分離された能動領域にMOS型トランジスタを形成した半導体装置であって、A semiconductor device in which a MOS transistor is formed in an active region separated by an element isolation region formed in a semiconductor substrate,
前記素子分離領域及び前記能動領域は、  The element isolation region and the active region are:
前記半導体基板上に研磨ストッパー膜を形成する工程と、  Forming a polishing stopper film on the semiconductor substrate;
前記研磨ストッパー膜に溝を形成するための開口部を形成した後に、前記半導体基板に前記研磨ストッパー膜に形成された開口部よりも溝幅を大きく形成した凸状の断面形状を有する溝を形成する工程と、  After forming an opening for forming a groove in the polishing stopper film, a groove having a convex cross-sectional shape in which the groove width is formed larger than the opening formed in the polishing stopper film is formed in the semiconductor substrate. And a process of
前記溝を埋め込むように絶縁膜を形成する工程と、  Forming an insulating film so as to fill the groove;
化学的機械的研磨法により前記溝内に前記絶縁膜を残した状態で前記研磨ストッパー上の前記絶縁膜を除去するとともに平坦化することで、前記溝内に凸状の断面形状を有する素子分離領域を形成するとともに、前記半導体基板からなる逆凸状の断面形状を有する能動領域を形成する工程と、  An element isolation having a convex cross-sectional shape in the groove by removing and flattening the insulating film on the polishing stopper while leaving the insulating film in the groove by a chemical mechanical polishing method Forming a region and forming an active region having a reverse convex cross-sectional shape made of the semiconductor substrate;
前記研磨ストッパー膜を除去することで前記半導体基板を露出させる工程と  Exposing the semiconductor substrate by removing the polishing stopper film;
を行うことによって形成され、  Formed by doing
前記MOS型トランジスタは、  The MOS transistor is
前記能動領域に、少なくともドレイン領域の側部と底部の一部が前記素子分離領域と接するように形成された  The active region is formed such that at least a part of the side and bottom of the drain region is in contact with the element isolation region.
ことを特徴とする半導体装置。  A semiconductor device.
前記溝を埋め込むように絶縁膜を形成する工程は、The step of forming the insulating film so as to fill the groove includes
前記溝の幅広に形成された部分が前記溝の開口部の幅もしくはそれよりも狭くなるように酸化膜を成長させた後、前記絶縁膜を埋め込む  After the oxide film is grown so that the widened portion of the groove becomes the width of the opening of the groove or narrower than that, the insulating film is embedded.
ことを特徴とする請求項3記載の半導体装置。  The semiconductor device according to claim 3.
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