JP4165126B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4165126B2 JP4165126B2 JP2002174173A JP2002174173A JP4165126B2 JP 4165126 B2 JP4165126 B2 JP 4165126B2 JP 2002174173 A JP2002174173 A JP 2002174173A JP 2002174173 A JP2002174173 A JP 2002174173A JP 4165126 B2 JP4165126 B2 JP 4165126B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide film
- film
- forming
- sti
- semiconductor substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Element Separation (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、STI(Shallow Trench Isolation)を有する半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図1にSTIを有する半導体装置として、例えばCMOSトランジスタとキャパシタとを備える半導体装置の断面図を示す。
【0003】
図1の左側半分には、CMOSトランジスタのうち、Nチャネル型MOSトランジスタが示されている。この半導体装置では、Nチャネル型MOSトランジスタの左右両側にSTI4を備えている。また、Nチャネル型MOSトランジスタの右側では、STI4上に上部電極15と下部電極13より構成されたキャパシタが形成されている。
【0004】
この半導体装置の製造方法としては、以下に示す方法が考えられる。このときの製造工程を図6(a)〜(c)、図7(a)、(b)、図8(a)〜(c)、図9(a)〜(c)、図10(a)、(b)に示す。
【0005】
まず、図6(a)に示す工程にて、p型Si基板1上にパッド酸化膜21とSiNx膜22とを順に形成する。そして、図6(b)に示す工程にて、パターニングされたSiNx膜22とパッド酸化膜21をマスクとして、Si基板1にトレンチ23を形成する。
【0006】
その後、図6(c)に示す工程にて、トレンチ23の上端や下端の丸まりを調整するために犠牲酸化および犠牲酸化膜の除去を行い、トレンチ23の加工時のダメージ層の除去および汚染物質の除去を行う。続いて、トレンチ23の内壁に埋め込み酸化膜の密着性向上のための犠牲酸化膜24を形成する。そして、トレンチ23を埋め込むのに十分な厚さの埋め込み酸化膜25をトレンチ23の内部を含むp型Si基板1の上に堆積する。
【0007】
次に図7(a)に示す工程にて、埋め込み酸化膜25が熱酸化膜相当の緻密な膜となるように、N2雰囲気条件下での熱処理を行い、CMPにより先のSiN膜22をストッパーとして、平坦化処理を行う。その後、図7(b)に示すように、SiNx膜を除去する。
【0008】
続いて、図8(a)に示す工程にて、パッド酸化膜21を除去する。そして、図8(b)に示す工程にて、パッド酸化膜が除去された領域上に、H2O雰囲気下で熱処理をすることで、キャップ酸化膜42を形成する。なお、以下では、H2O雰囲気下で熱処理をして酸化させることをウェット酸化と呼ぶ。
【0009】
その後、ウエル領域形成のためのイオン注入を行う。なお、キャップ酸化膜42はイオン注入時におけるチャネリング防止のための膜である。また、以下では、このキャップ酸化膜42をイオン注入用のキャップ酸化膜42と呼ぶ。続いて、図8(c)に示す工程にて、キャップ酸化膜を除去する。
【0010】
次に、図9(a)に示す工程にて、キャップ酸化膜が除去された領域上に、ウェット酸化により、再びキャップ酸化膜43を形成する。続いて、熱処理を行うことで、不純物を拡散させ、ウエル領域を所望のウエル濃度、深さとする。これにより、ウェル領域2(2a、2b)が形成される。なお、この工程にて形成されるキャップ酸化膜43は、熱処理の際にウエル領域中の不純物がSi基板1の外部に拡散してしまうのを防ぐための膜である。以下では、このキャップ酸化膜43をアウトディフュージョン防止用のキャップ膜43と呼ぶ。
【0011】
続いて、図9(b)に示す工程にて、アウトディフュージョン防止用のキャップ膜を除去する。そして、図9(c)に示す工程にて、アウトディフュージョン防止用のキャップ膜が除去された領域上に、ウェット酸化により酸化膜44を形成する。続いて、キャパシタ下部電極用のPoly−Si膜26を酸化膜44及びSTI4上に形成する。続いて、そのPoly−Si上に誘電膜27を形成する。
【0012】
次に図10(a)に示す工程にて、酸化膜44をストッパーとして、誘電膜27及びキャパシタ下部電極用のPoly−Si膜26をエッチングする。これにより、下部電極13、誘電膜14が形成される。そして、図10(b)に示すように、エッチングストッパー用の酸化膜44を除去する。
【0013】
その後は図示しないが、ウェット酸化により、Si基板1上にCMOSトランジスタのゲート酸化膜5を形成する。そして、Si基板1上にPoly−Si膜を堆積し、パターニングすることで、ゲート酸化膜5上にゲート電極6を形成すると共に、キャパシタの上部電極15を形成する。
【0014】
続いて、ゲート電極6を保護するための保護酸化膜7をウェット酸化により形成する。その後、サイドウォール9、19、20、ソース・ドレイン領域11、12等を形成する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
上記した製造工程では、STI4を形成した後の工程にて、ウェット酸化法による酸化膜の形成工程が複数必要である。ウェット酸化を行う工程と、そのときに形成される酸化膜の膜厚を例示すると、図8(b)に示すイオン注入用のキャップ酸化膜形成工程では30nm以上であり、図9(a)に示すアウトディフュージョン抑止用のキャップ酸化膜形成工程では30nm以上であり、図9(c)に示すエッチングストッパー用の酸化膜形成工程では30nm以上であり、ゲート酸化膜形成工程では10nm以下であり、ゲート電極の保護酸化膜形成工程では10nm程度である。
【0016】
したがって、このようにウェット酸化によって形成された酸化膜の膜厚をそのまま合算すると、膜厚合計は140nmより大きい。なお、このウェット酸化によって形成された酸化膜の膜厚合計は、Si基板上にて、酸化膜を形成した後、形成した酸化膜を除去することなく、さらに続けて酸化膜を形成したときの酸化膜の膜厚に相当する。
【0017】
素子分離にトレンチに酸化膜を埋め込んだSTIを用いた場合、Si基板のうち、トレンチ端近傍にて応力が発生し、この応力により、トレンチ端近傍に結晶欠陥が誘発される。この結果、ジャンクションリーク等が発生してしまうという問題があった。
【0018】
この応力の発生原因を示す報告例が多数あり、そのうち、代表的なものは次の2つである。1つは、Si基板と埋め込み酸化膜との熱膨張係数の差であり、例えば、埋め込み酸化膜の高密度化のための熱処理等において、応力が発生する。もう1つは、STI形成後におけるウェット酸化を行う工程による埋め込み酸化膜の体積膨張である。
【0019】
ただし、後者は前者と独立した関係ではなく、熱膨張係数の差により発生した応力に、ウェット酸化での埋め込み酸化膜の体積膨張により発生した応力が加わる。言い換えると、熱膨張係数の差により発生した応力が、埋め込み酸化膜の体積膨張により、さらに増大する。
【0020】
したがって、上記した方法では、ウェット酸化による埋め込み酸化膜の体積膨張により、半導体基板に大きな応力が発生してしまう。このため、半導体基板に結晶欠陥が発生してしまう。
【0021】
本発明は上記点に鑑みて、埋め込み酸化膜の体積膨張を抑制することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、窒化膜(22)を除去し、パッド酸化膜(21)を残した後、残されたパッド酸化膜(21)をチャネリング抑制用キャップ膜として用いてイオン注入を行い、パッド酸化膜(21)をアウトディフュージョン抑止用のキャップ膜として用いて不純物を拡散させることで、不純物拡散領域(2)を形成している。
【0023】
これにより、チャネリング抑制用キャップ膜、及びアウトディフュージョン抑止用のキャップ膜をそれぞれ別々の工程であって、かつパッド酸化膜とは別に、ウェット酸化法により形成する工程を有する半導体装置の製造方法と比較して、フィールド酸化膜(4)の形成後のウェット酸化を行う工程数を削減することができる。
【0024】
このため、STI(4)の形成後における埋め込み酸化膜のウェット酸化による体積膨張を抑制することができる。
さらに、請求項1に記載の発明では、不純物拡散領域(2)を形成した後、半導体基板(1)上に、ウェット酸化法により酸化膜(5、7)を形成する工程を有しており、熱処理により、酸化膜(25)を高密度化させることで、STI(4)を形成する工程では、1100℃以上の温度にて熱処理を行い、ウェット酸化法により酸化膜(5、7)を形成する工程では、酸化膜(5、7)の膜厚の合計が25nm以下となるように酸化膜を形成している。
本願発明者の実験結果より、このように、酸化膜の高密度化のための熱処理を1100℃以上の温度で行ってSTIを形成した場合では、Si基板と埋め込み酸化膜との熱膨張係数差による応力が発生していても、ウェット法により形成した酸化膜の膜厚の合計が約25nm以下であれば、結晶欠陥が発生しないことを確認している。
したがって、請求項1に記載の発明によれば、結晶欠陥の発生を抑制して、半導体装置を製造することができる。
【0025】
また、請求項2に記載の発明では、窒化膜(22)を除去し、パッド酸化膜(21)を残した後、このパッド酸化膜(21)上にPoly―Si膜(26)を形成し、残されたパッド酸化膜(21)をストッパー膜として用いて、Poly―Si膜(26)をエッチングしている。
【0026】
これにより、Poly―Si膜(26)をエッチングする際のストッパー膜をパッド酸化膜と別に、ウェット酸化により形成する工程を有する半導体装置の製造方法と比較して、フィールド酸化膜(4)の形成後のウェット酸化を行う工程数を削減することができる。
【0027】
このため、STI(4)の形成後における埋め込み酸化膜のウェット酸化による体積膨張を抑制することができる。
さらに、請求項2に記載の発明では、Poly―Si膜(26)をエッチングした後、請求項1に記載の発明と同様に、半導体基板(1)上に、ウェット酸化法により酸化膜(5、7)を形成する工程を有しており、熱処理により、酸化膜(25)を高密度化させることで、STI(4)を形成する工程では、1100℃以上の温度にて熱処理を行い、ウェット酸化法により酸化膜(5、7)を形成する工程では、酸化膜(5、7)の膜厚の合計が25nm以下となるように酸化膜を形成している。これにより、請求項1に記載の発明と同様に、結晶欠陥の発生を抑制できる。
したがって、請求項2に記載の発明によれば、結晶欠陥の発生を抑制して、半導体装置を製造することができる。
【0028】
また、請求項3に記載の発明では、窒化膜(22)を除去し、パッド酸化膜(21)を残し、半導体基板(1)のうち素子形成領域にて、残されたパッド酸化膜(21)をチャネリング抑制用キャップ膜として用いてイオン注入を行い、パッド酸化膜(21)をアウトディフュージョン抑止用のキャップ膜として用いて不純物を拡散させることで、不純物拡散領域(2)を形成する。
【0029】
そして、パッド酸化膜(21)上を含む半導体基板(1)上にPoly―Si膜(26)を堆積させ、パッド酸化膜(21)をストッパー膜として用いて、Poly―Si膜(26)をエッチングしている。
【0030】
これにより、チャネリング抑制用のキャップ膜、アウトディフュージョン抑止用のキャップ膜、及びストッパー膜をそれぞれ別の工程であって、かつパッド酸化膜と別にウェット酸化法により形成する工程を有する半導体装置の製造方法と比較して、フィールド酸化膜(4)の形成後のウェット酸化を行う工程数を削減することができる。
【0031】
このため、STI(4)の形成後における埋め込み酸化膜のウェット酸化による体積膨張を抑制することができる。
さらに、請求項3に記載の発明では、Poly―Si膜(26)をエッチングした後、請求項1に記載の発明と同様に、半導体基板(1)上に、ウェット酸化法により酸化膜(5、7)を形成する工程を有しており、熱処理により、酸化膜(25)を高密度化させることで、STI(4)を形成する工程では、1100℃以上の温度にて熱処理を行い、ウェット酸化法により酸化膜(5、7)を形成する工程では、酸化膜(5、7)の膜厚の合計が25nm以下となるように酸化膜を形成している。これにより、請求項1に記載の発明と同様に、結晶欠陥の発生を抑制できる。
したがって、請求項3に記載の発明によれば、結晶欠陥の発生を抑制して、半導体装置を製造することができる。
【0033】
なお、請求項4に示すように、ウェット酸化法により酸化膜を形成する工程は、具体的に、素子形成予定領域にて、パッド酸化膜(21)を除去し、ゲート酸化膜(5)を形成する工程と、ゲート酸化膜(5)上にゲート電極(6)を形成し、ゲート電極(6)の表面上に、保護酸化膜(7)を形成する工程とを含む工程とすることができる。
【0034】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0035】
【発明の実施の形態】
図1に本発明を適用した第1実施形態における半導体装置の製造方法により形成される半導体装置を示す。本実施形態では、従来の技術にて説明した半導体装置と同じく、上部電極及び下部電極を有し、例えばADコンバーター回路を構成するキャパシタと、CMOSトランジスタとを有する半導体装置を例として、説明する。
【0036】
この半導体装置は、p型Si基板1の上にp型ウエル2a及びn型ウエル2bが形成された半導体基板3を備えている。半導体基板3のうち、CMOSトランジスタが形成されている素子領域は、フィールド絶縁膜(酸化膜)としてのSTI4により、他の領域と分離されている。また、STI4上にキャパシタが形成されている。
【0037】
この素子領域では、半導体基板3の上にゲート酸化膜5を介してゲート電極6が形成されている。ゲート電極6の表面上には、ゲート保護膜7が形成されている。ゲート電極6の上には、ゲート保護膜7を介して、酸化膜8が形成されており、ゲート電極6の左右横側には、サイドウォール9が形成されている。
【0038】
また、p型ウエル2aの表層のうち、サイドウォール9を含むゲート電極6の両サイド側に、ソース領域11とドレイン領域12とが形成されている。ソース領域11とドレイン領域12との上に酸化膜10が形成されている。
【0039】
一方、STI4上には、Poly−Siより構成された下部電極13と、誘電膜14と、Poly−Siより構成された上部電極15とが順に積層されている。下部電極13の側壁、上部電極15の側壁及び上側には、それぞれ保護膜としての酸化膜16、17、18が形成されている。また、酸化膜16、17の隣には、それぞれサイドウォール19、20が形成されている。
【0040】
次に本実施形態における半導体装置の製造方法を説明する。図2(a)〜(c)、図3(a)、(b)、図4(a)〜(c)に本実施形態における半導体装置の製造工程を示す。
【0041】
まず、従来と同様に、図6(a)〜(c)、図7(a)、(b)の工程を行う。図6(a)に示す工程では、p型Si基板1上にウェット酸化法にて膜厚が例えば約40nmのパッド酸化膜21と、CVD法にて膜厚が例えば約150nmのSiNx膜22を連続して堆積する。
【0042】
図6(b)の工程では、Si基板1のうち、フィールド酸化膜の形成予定領域に深さが例えば約500nmのトレンチ23を形成する。なお、図中の点線はトレンチ23の形成前におけるp型Si基板1の表面の位置を示している。
【0043】
図6(c)に示す工程では、埋め込み酸化膜として、O3−TEOS膜を用いる。このO3−TEOS膜25の表面からトレンチ23の底面までの膜厚は例えば約2μmとする。
【0044】
図7(a)に示す工程では、N2雰囲気下で約1100℃以上の高温で熱処理を行う。これにより、O3−TEOS膜25を熱酸化膜相当の緻密な膜とする。なお、この熱処理の温度はSi基板の溶融温度を越えない温度である。その後、平坦化処理を行うことで、フィールド絶縁膜(酸化膜)としてのSTI4が形成される。そして、このSTI4により素子形成予定領域が区画される。なお、以下ではこの平坦化されたO3−TEOS膜25をSTI4若しくは埋め込み酸化膜4と記す。
【0045】
図7(b)に示す工程では、SiNx膜22を燐酸にて選択的に除去する。
【0046】
本実施形態では、続いて、希HF溶液などを用いて、SiNx残膜を完全に取りきる目的で、パッド酸化膜21を数nmのみ除去する。このため、p型Si基板1上に残っているパッド酸化膜21の膜厚は例えば約35nmとなる。
【0047】
次に図2(a)に示す工程にて、残されたパッド酸化膜21を続くイオン注入用のキャップ酸化膜として用い、p型ウエル2aを形成するためにイオン注入する。このとき、不純物としては、例えばB(ボロン)を用い、ドーズ量を例えば1×1013cm-2とする。同様に、n型ウエル2bを形成するためのイオン注入も行う。
【0048】
続いて、図2(b)に示す工程にて、N2雰囲気下で例えば1000℃以上にて熱処理を行うことで、先の不純物を所望のウエル濃度・深さとなるように熱拡散する。その際もパッド酸化膜21をアウトディフュージョン防止用のキャップ膜として活用する。これにより、p型ウエル2a及びn型ウエル2bが形成される。
【0049】
その後、図2(c)に示す工程にて、パッド酸化膜21を含む半導体基板3の表面上、言い換えると、パッド酸化膜21及びSTI4の上にキャパシタ下部電極用の1層目のP(リン)をドープしたPoly−Si膜26を堆積する。続いて、Poly−Si膜26の上に、キャパシタでの誘電膜となるONO膜27を堆積する。
【0050】
図3(a)に示す工程にて、ONO膜27の上にレジスト28を堆積し、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程によりレジスト28をパターニングする。パターニングされたレジスト28をマスクとして、キャパシタ下部電極となる部分だけを残すように、Siドライエッチングにて、エッチングする。これにより、下部電極13及び誘電膜14が形成される。
【0051】
そのときの1層目Poly−Si膜が除去される箇所で誤ってSi基板までエッチングされないようにするためのストッパー膜として、パッド酸化膜21の残膜を用いる。このときのパッド酸化膜21の膜厚は例えば約10nmとなる。
【0052】
図3(b)に示す工程では、このパッド酸化膜21を先の1層目Poly−Siドライエッチ時に使用したレジスト28をマスクとしてBHF溶液で選択的に除去する。その後、レジスト28を剥離する。
【0053】
図4(a)に示す工程では、素子形成予定領域上にゲート酸化膜用の酸化膜29をウェット酸化にて約8.5nm形成する。また、この酸化膜29の形成と同時に、STI4上にて、下部電極13の側壁上に保護膜としての酸化膜16を形成する。なお、このとき、ウェット酸化により、ゲート酸化膜用の酸化膜29を形成するのは、ゲート酸化膜の膜厚を薄くし、かつ良質な膜とするためである。
【0054】
その後、半導体基板3の表層部にて、任意のチャネル濃度調整用のイオン注入を行う。ゲート電極、及びキャパシタの上部電極となるP(リン)をドープしたPoly−Si膜を堆積する。フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程により、所望の電極を形成するように2層目のPoly−Si膜をエッチングする。これにより、素子形成予定領域にて、ゲート電極6が形成され、STI4上では、誘電膜14上に上部電極15が形成される。
【0055】
次に図4(b)に示す工程にて、ウェット酸化により、膜厚が例えば約10nmであるゲート電極6の保護膜用の酸化膜30を形成する。このとき、同時にSTI4上にて、上部電極15の側壁上を含む表面上に酸化膜32が形成される。なお、ウェット酸化により、ゲート電極6の保護用酸化膜30を形成するのは、膜質が良く、薄い膜とするためであり、また、ゲートバーズビークの増大を抑制するためである。続いて、所望のLDD(Lightly Doped Drain)層を形成する。
【0056】
図4(c)に示す工程では、CVD法によって酸化膜を全面に堆積し、全面エッチバックすることでサイドウォール9、19、20を形成する。このとき、素子形成予定領域では、酸化膜29が選択的に除去され、ゲート酸化膜5が形成され、ゲート電極6の表面上の酸化膜30がゲート保護膜7となる。STI4上では、上部電極15の側壁上の酸化膜32が酸化膜17となる。
【0057】
次に、素子形成予定領域の表面上のうち、ゲート酸化膜5の両隣にて、ソース・ドレインを形成する際のイオン注入用の酸化膜10を堆積する。その後、イオン注入をそれぞれP+型,N+型とをフォトリソグラフィ工程により打ち分けて注入する。そして、N2雰囲気下にて熱処理を行い不純物を活性化させる。これにより、ソース領域11及びドレイン領域12を含むソース・ドレイン領域が形成される。
【0058】
その後、図示しないが、一般的なサリサイド形成、層間膜形成、配線形成を行うことで、図1に示される半導体装置が形成される。
【0059】
本実施形態では、STI形成時に用いたパッド酸化膜21の残存膜を、ウエル形成のためのイオン注入用のキャップ酸化膜、アウトディフュージョン抑止用のキャップ酸化膜、Poly−Si膜26のエッチングストッパー膜として用いている。
【0060】
これにより、STI4の形成後において、ウェット酸化を行う工程を削減することができる。この結果、ウエル形成のためのイオン注入用のキャップ酸化膜、アウトディフュージョン抑止用のキャップ酸化膜、Poly−Si膜26のエッチングストッパー膜をそれぞれウェット酸化法により形成する半導体装置の製造方法と比較して、STI4のウェット酸化による体積膨張を抑制することができる。
【0061】
そして、本実施形態では、STI形成後の製造工程のうち、ゲート酸化膜の形成工程と、ゲート電極の保護酸化膜の形成工程とにおいてのみ、ウェット酸化を行っている。形成された酸化膜の膜厚は、ゲート酸化膜形成工程では10nm以下であり、ゲート電極の保護酸化膜形成工程では10nm程度である。したがって、本実施形態では、これらの酸化膜厚をそのまま合算すると合計膜厚は約20nmよりも小さい。
【0062】
ここで、図5にSTI形成後のウェット酸化膜の膜厚と結晶欠陥の発生率との関係を示す。これは、本実施形態での製造工程と同様にSTIを形成したときの実験結果であり、つまり、埋め込み酸化膜の高密度下のための熱処理を1100℃以上にて行ったときの結果である。また、ウェット酸化膜の膜厚は、STI形成後の工程において、ウェット酸化により形成された酸化膜の膜厚の合計値を示している。
【0063】
この結果より、上記した条件にてSTI4を形成した場合では、Si基板と埋め込み酸化膜との熱膨張係数差による応力が発生していても、ウェット酸化膜の膜厚の合計が約25nm以下であれば、結晶欠陥が発生しないことが言える。この結果からもわかるように、本実施形態の製造方法によれば、結晶欠陥の発生を抑制することができる。したがって、ジャンクションリーク等の問題を回避することができる。
【0064】
また、ジャンクションリークの発生を抑制する方法として、Si基板と埋め込み酸化膜との熱膨張係数の差により発生する応力を低減させる方法が特許第2935696号公報で提案されている。これは、2種類の製法で埋め込み酸化膜を積み分けたり、HDP(High Density Plasma)法を用いて埋め込み酸化膜を形成する方法である。しかしながら、どちらにおいても、専用の設備が必要となるため、工程コストが増大してしまう。
【0065】
これに対して、本実施形態では、既存の設備を使用することができるので、工程コストが増大せず、安価に半導体装置を製造することができる。
【0066】
また、その他のジャンクションリークの発生を抑制する方法として、従来の製造工程のうち、ウェット酸化を行う工程をO2雰囲気下での熱酸化、いわゆるドライ酸化に代える方法が考えられる。具体的には、STI形成後のウエル形成用のイオン注入のためのキャップ酸化膜の形成工程、ウエル形成のための熱拡散の際に用いるアウトディフュージョン抑止用キャップ酸化膜の形成工程、Poly−Si膜のエッチング時のストッパー膜の形成工程にて、ウェット酸化の代わりに、ドライ酸化を行う方法である。
【0067】
Si基板と埋め込み酸化膜との熱膨張係数の差により、Si基板のうちトレンチの近傍に応力が蓄積されている。また、ドライ酸化は、拡散律速過程にて酸化が進行する。これらのことから、ドライ酸化にてSi基板上に酸化膜を形成した場合、Si基板のうち、トレンチの近傍では、この応力により、酸化膜の成長速度が遅くなる。このため、トレンチの近傍では、酸化膜の膜厚が薄くなってしまい、基板上にて均一な膜厚の酸化膜が得られない。
【0068】
特に、Poly−Si膜のエッチング時のストッパー膜をドライ酸化により形成した場合、上記したように、ストッパー膜の膜厚が均一でないことから、Poly−Si膜のエッチング時にSi基板までエッチングしてしまう。この結果、Si基板が凹凸となり、酸化膜耐圧が低下してしまう。このような理由により、ドライ酸化にて酸化膜を形成する方法は、好ましくない。
【0069】
これに対して、本実施形態では、ウェット酸化により形成されたパッド酸化膜をウエル形成用のイオン注入のためのキャップ酸化膜、ウエル形成のための熱拡散の際に用いるアウトディフュージョン抑止用キャップ酸化膜、及びPoly−Si膜のエッチング時のストッパー膜として用いている。
【0070】
パッド酸化膜はウェット酸化により形成されていることから、膜厚は均一である。このパッド酸化膜を上記した3つの膜として用いていることから、Poly−Si膜のエッチング時において、Si基板までエッチングしてしまうことを防止することができる。
【0071】
なお、STI形成後にウェット酸化を行うと、埋め込み酸化膜の体積膨張により、応力がSi基板に発生してしまうが、本実施形態では、STI形成前でのパッド酸化膜の形成の際にウェット酸化を行っているので、埋め込み酸化膜の体積膨張が起きることはなく、結晶欠陥の発生を抑制できる。したがって、本実施形態によれば、デバイス形成と結晶欠陥の発生の抑制との両立が可能となる。
【0072】
また、図8(a)に示すパッド酸化膜21の除去工程、図8(c)に示すウエル形成のためのイオン注入用キャップ酸化膜の除去工程、図9(b)に示すアウトディフュージョン抑止用のキャップ酸化膜の除去工程を有する半導体装置の製造方法の場合、埋め込み酸化膜4も表面がエッチングされ、表面が後退してしまう。なお、図8(a)以降から図10(b)中の一点鎖線は、比較のために本実施形態での埋め込み酸化膜を示している。
【0073】
図10(b)に示すように、埋め込み酸化膜4のうち、トレンチ23の端部側では、埋め込み酸化膜4が局所的に除去され、埋め込み酸化膜4に凹み41が生じていた。この埋め込み酸化膜4の凹み41が原因となり、トランジスタのサブスレッショルド特性にて、ハンプ(特性曲線が突出した形状となること)が生じてしまう。
【0074】
これに対して、本実施形態では、パッド酸化膜21の残膜をウエル形成のためのイオン注入用キャップ酸化膜、アウトディフュージョン抑止用のキャップ酸化膜、及びPoly−Si膜のエッチング時のストッパー膜として用いている。これにより、ウエル形成のためのイオン注入用キャップ酸化膜の除去工程、アウトディフュージョン抑止用のキャップ酸化膜の除去工程、ストッパー膜の除去工程を削減できる。
【0075】
このため、埋め込み酸化膜4のエッチングによる後退量を削減することができ、また、トレンチ23の端部側での埋め込み酸化膜4の局所的な凹みの発生を抑制することができる。
【0076】
なお、これまでは、STIを形成した後に、イオン注入を行う工程と、Poly−Si膜をエッチングする工程とを有する半導体装置の製造工程を例として説明してきたが、イオン注入を行う工程と、Poly−Si膜をエッチングする工程のうち、Poly−Si膜をエッチングする工程が無い半導体装置の製造工程においては、トレンチ23を形成した後、パッド酸化膜21の残膜をウエル形成のためのイオン注入用キャップ酸化膜、アウトディフュージョン抑止用のキャップ酸化膜として用いれば良い。
【0077】
これによっても、STI形成後において、ウェット酸化を行う工程を削減することができる。そして、STI形成後の製造工程のうち、ゲート酸化膜の形成工程と、ゲート電極の保護酸化膜の形成工程においてのみ、ウェット酸化を行い、これらの酸化膜厚の合計膜厚を約20nmよりも小さくすることができる。この結果、結晶欠陥の発生を抑制することができる。
【0078】
また、それとは反対に、イオン注入を行う工程と、Poly−Si膜をエッチングする工程のうち、イオン注入工程が無い半導体装置の製造工程においては、トレンチを形成した後、パッド酸化膜21の残膜をPoly−Si膜をエッチングする際のストッパー膜としてのみ用いればよい。これによっても、上記と同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態における製造方法により形成された半導体装置の断面図である。
【図2】本発明の第1実施形態における半導体装置の製造工程を示す図である。
【図3】図2に続く半導体装置の製造工程を示す図である。
【図4】図3に続く半導体装置の製造工程を示す図である。
【図5】STI形成後のウェット酸化量と結晶欠陥の発生率との関係を示す図である。
【図6】従来における半導体装置の製造工程を示す図である。
【図7】図6に続く従来における半導体装置の製造工程を示す図である。
【図8】図7に続く従来における半導体装置の製造工程を示す図である。
【図9】図8に続く従来における半導体装置の製造工程を示す図である。
【図10】図9に続く従来における半導体装置の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
1…p型Si基板、2…ウエル領域、2a…p型ウエル、3…半導体基板、
4…STI、5…ゲート酸化膜、6…ゲート電極、7…ゲート保護膜、
8、16、17、18…酸化膜、9、19、20…サイドウォール、
11…ソース領域、12…ドレイン領域、13…下部電極、14…誘電膜、
15…上部電極、21…パッド酸化膜、22…SiNx膜、23…トレンチ、
24…犠牲酸化膜、25…O3−TEOS膜、26…Poly−Si膜。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having STI (Shallow Trench Isolation).
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device including, for example, a CMOS transistor and a capacitor as a semiconductor device having an STI.
[0003]
The left half of FIG. 1 shows an N-channel MOS transistor among CMOS transistors. In this semiconductor device,
[0004]
As a method for manufacturing this semiconductor device, the following method can be considered. The manufacturing process at this time is shown in FIGS. 6A to 6C, FIGS. 7A and 7B, FIGS. 8A to 8C, FIGS. 9A to 9C, and FIG. ) And (b).
[0005]
First, in the step shown in FIG. 6A, a
[0006]
Thereafter, in the step shown in FIG. 6C, sacrificial oxidation and removal of the sacrificial oxide film are performed in order to adjust the roundness of the upper end and lower end of the
[0007]
Next, in the step shown in FIG. 7A, the buried
[0008]
Subsequently, the
[0009]
Thereafter, ion implantation for forming a well region is performed. The
[0010]
Next, in the step shown in FIG. 9A, a
[0011]
Subsequently, in the step shown in FIG. 9B, the cap film for preventing out diffusion is removed. Then, in the step shown in FIG. 9C, an
[0012]
Next, in the step shown in FIG. 10A, the
[0013]
Thereafter, although not shown, a
[0014]
Subsequently, a
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
In the manufacturing process described above, a plurality of oxide film forming processes by the wet oxidation method are necessary in the process after the
[0016]
Therefore, when the film thicknesses of the oxide films formed by wet oxidation are added together as they are, the total film thickness is larger than 140 nm. The total film thickness of the oxide film formed by this wet oxidation is the value obtained when the oxide film is formed on the Si substrate and then the oxide film is further formed without removing the formed oxide film. This corresponds to the thickness of the oxide film.
[0017]
In the case of using STI in which an oxide film is buried in a trench for element isolation, stress is generated near the trench end in the Si substrate, and crystal stress is induced near the trench end by this stress. As a result, there is a problem that a junction leak or the like occurs.
[0018]
There are many reports showing the cause of this stress, of which the following two are typical. One is a difference in thermal expansion coefficient between the Si substrate and the buried oxide film. For example, stress is generated in heat treatment for increasing the density of the buried oxide film. The other is volume expansion of the buried oxide film due to the wet oxidation process after the STI formation.
[0019]
However, the latter is not independent of the former, and stress generated by the volume expansion of the buried oxide film by wet oxidation is added to the stress generated by the difference in thermal expansion coefficient. In other words, the stress generated by the difference in thermal expansion coefficient further increases due to the volume expansion of the buried oxide film.
[0020]
Therefore, in the above method, a large stress is generated in the semiconductor substrate due to the volume expansion of the buried oxide film due to wet oxidation. For this reason, crystal defects occur in the semiconductor substrate.
[0021]
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of suppressing volume expansion of a buried oxide film.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, after removing the nitride film (22) and leaving the pad oxide film (21), the remaining pad oxide film (21) is used as a channeling suppression cap. Ion implantation is performed using the film, and the impurity diffusion region (2) is formed by diffusing impurities using the pad oxide film (21) as a cap film for suppressing out-diffusion.is doing.
[0023]
As a result, the channeling suppression cap film and the out-diffusion suppression cap film are in separate steps, and compared with the method of manufacturing a semiconductor device having a step of forming a wet oxidation method separately from the pad oxide film. Thus, the number of steps for performing wet oxidation after the formation of the field oxide film (4) can be reduced.
[0024]
For this reason,STIAfter the formation of (4)Buried oxide filmIt is possible to suppress volume expansion due to wet oxidation.
Furthermore, the invention described in
From the experiment results of the inventors of the present application, when the STI is formed by performing the heat treatment for densifying the oxide film at a temperature of 1100 ° C. or higher, the difference in thermal expansion coefficient between the Si substrate and the buried oxide film is as follows. It has been confirmed that crystal defects do not occur if the total thickness of oxide films formed by the wet method is about 25 nm or less, even if stress due to is generated.
Therefore, according to the invention of
[0025]
According to the second aspect of the present invention, after removing the nitride film (22) and leaving the pad oxide film (21), a Poly-Si film (26) is formed on the pad oxide film (21). Etching the poly-Si film (26) using the remaining pad oxide film (21) as a stopper filmis doing.
[0026]
Thereby, the field oxide film (4) is formed as compared with the method of manufacturing a semiconductor device having a step of forming the stopper film when etching the Poly-Si film (26) by wet oxidation separately from the pad oxide film. The number of steps for performing subsequent wet oxidation can be reduced.
[0027]
For this reason,STIAfter the formation of (4)Buried oxide filmIt is possible to suppress volume expansion due to wet oxidation.
Furthermore, in the invention described in
Therefore, according to the invention of
[0028]
According to the third aspect of the present invention, the nitride film (22) is removed, the pad oxide film (21) is left, and the remaining pad oxide film (21 in the element formation region of the semiconductor substrate (1)). ) Is used as a channeling suppression cap film, and impurities are diffused using the pad oxide film (21) as an out-diffusion suppression cap film, thereby forming an impurity diffusion region (2).
[0029]
Then, a Poly-Si film (26) is deposited on the semiconductor substrate (1) including the pad oxide film (21), and the Poly-Si film (26) is formed using the pad oxide film (21) as a stopper film. etchingis doing.
[0030]
As a result, a method of manufacturing a semiconductor device including a cap film for suppressing channeling, a cap film for suppressing out-diffusion, and a stopper film, which are separate steps and formed by a wet oxidation method separately from the pad oxide film As compared with the above, the number of steps of wet oxidation after the formation of the field oxide film (4) can be reduced.
[0031]
For this reason,STIAfter the formation of (4)Buried oxide filmIt is possible to suppress volume expansion due to wet oxidation.
Furthermore, in the invention described in claim 3, after etching the Poly-Si film (26), the oxide film (5) is formed on the semiconductor substrate (1) by wet oxidation as in the invention described in
Therefore, according to the invention of claim 3,Generation of crystal defects can be suppressed, and a semiconductor device can be manufactured.
[0033]
Claims4As shown in FIG. 5, the step of forming the oxide film by the wet oxidation method specifically includes the step of removing the pad oxide film (21) and forming the gate oxide film (5) in the element formation scheduled region, Forming a gate electrode (6) on the gate oxide film (5) and forming a protective oxide film (7) on the surface of the gate electrode (6).
[0034]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a semiconductor device formed by a semiconductor device manufacturing method according to a first embodiment to which the present invention is applied. In the present embodiment, a semiconductor device having an upper electrode and a lower electrode, for example, a capacitor constituting an AD converter circuit, and a CMOS transistor will be described as an example, similarly to the semiconductor device described in the related art.
[0036]
This semiconductor device includes a semiconductor substrate 3 in which a p-
[0037]
In this element region, a
[0038]
Further, a
[0039]
On the other hand, on the
[0040]
Next, a method for manufacturing a semiconductor device in the present embodiment will be described. 2A to 2C, FIGS. 3A and 3B, and FIGS. 4A to 4C show a manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment.
[0041]
First, as in the prior art, the steps of FIGS. 6A to 6C, FIGS. 7A and 7B are performed. In the step shown in FIG. 6A, a
[0042]
In the step of FIG. 6B, a
[0043]
In the step shown in FIG. 6C, as the buried oxide film, OThree-Use TEOS film. This OThreeThe film thickness from the surface of the
[0044]
In the step shown in FIG.2Heat treatment is performed at a high temperature of about 1100 ° C. or higher in an atmosphere. As a result, OThreeThe
[0045]
In the step shown in FIG. 7B, the
[0046]
In this embodiment, subsequently, only a few nm of the
[0047]
Next, in the step shown in FIG. 2A, the remaining
[0048]
Subsequently, in the step shown in FIG.2By performing heat treatment at 1000 ° C. or higher in an atmosphere, the above impurities are thermally diffused so as to have a desired well concentration and depth. Also in this case, the
[0049]
2C, the first layer P (phosphorus) for the capacitor lower electrode is formed on the surface of the semiconductor substrate 3 including the
[0050]
In the process shown in FIG. 3A, a resist 28 is deposited on the
[0051]
The remaining film of the
[0052]
In the step shown in FIG. 3B, the
[0053]
In the step shown in FIG. 4A, an
[0054]
Thereafter, ion implantation for arbitrary channel concentration adjustment is performed in the surface layer portion of the semiconductor substrate 3. A poly-Si film doped with P (phosphorus) to be the gate electrode and the upper electrode of the capacitor is deposited. Through the photolithography process and the etching process, the second-layer Poly-Si film is etched so as to form a desired electrode. As a result, the
[0055]
Next, in the process shown in FIG.
[0056]
In the step shown in FIG. 4C, the
[0057]
Next, an
[0058]
Thereafter, although not shown in the drawing, the semiconductor device shown in FIG. 1 is formed by performing general salicide formation, interlayer film formation, and wiring formation.
[0059]
In this embodiment, the remaining film of the
[0060]
Thereby, the process of performing wet oxidation after formation of STI4 can be reduced. As a result, a cap oxide film for ion implantation for well formation, a cap oxide film for suppressing out-diffusion, and an etching stopper film for the Poly-
[0061]
In this embodiment, wet oxidation is performed only in the gate oxide film forming step and the gate electrode protective oxide film forming step in the manufacturing process after the STI formation. The thickness of the formed oxide film is 10 nm or less in the gate oxide film forming process, and is about 10 nm in the protective oxide film forming process of the gate electrode. Therefore, in this embodiment, when these oxide film thicknesses are added together, the total film thickness is less than about 20 nm.
[0062]
Here, FIG. 5 shows the relationship between the thickness of the wet oxide film after STI formation and the incidence of crystal defects. This is an experimental result when the STI is formed as in the manufacturing process in the present embodiment, that is, a result when the heat treatment for high density of the buried oxide film is performed at 1100 ° C. or higher. . The film thickness of the wet oxide film indicates the total value of the film thicknesses of the oxide films formed by wet oxidation in the step after the STI formation.
[0063]
From this result, when the
[0064]
Further, as a method for suppressing the occurrence of junction leakage, Japanese Patent No. 2935696 proposes a method for reducing the stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between the Si substrate and the buried oxide film. This is a method of stacking buried oxide films by two kinds of manufacturing methods or forming a buried oxide film by using an HDP (High Density Plasma) method. However, in both cases, dedicated equipment is required, which increases process costs.
[0065]
On the other hand, in this embodiment, since the existing equipment can be used, the process cost does not increase, and the semiconductor device can be manufactured at a low cost.
[0066]
As another method for suppressing the occurrence of junction leakage, a process for performing wet oxidation is used in the conventional manufacturing process.2A method that replaces thermal oxidation in an atmosphere, so-called dry oxidation, can be considered. Specifically, a cap oxide film forming process for ion implantation for well formation after STI formation, an out diffusion suppressing cap oxide film forming process used for thermal diffusion for well formation, Poly-Si In this method, dry oxidation is performed instead of wet oxidation in the step of forming the stopper film during film etching.
[0067]
Due to the difference in thermal expansion coefficient between the Si substrate and the buried oxide film, stress is accumulated in the vicinity of the trench in the Si substrate. In dry oxidation, oxidation proceeds in a diffusion-controlled process. For these reasons, when an oxide film is formed on the Si substrate by dry oxidation, the growth rate of the oxide film is slowed by this stress in the vicinity of the trench in the Si substrate. For this reason, the film thickness of the oxide film becomes thin in the vicinity of the trench, and an oxide film having a uniform film thickness cannot be obtained on the substrate.
[0068]
In particular, when the stopper film at the time of etching the Poly-Si film is formed by dry oxidation, as described above, since the film thickness of the stopper film is not uniform, the Si substrate is etched at the time of etching the Poly-Si film. . As a result, the Si substrate becomes uneven, and the oxide film breakdown voltage decreases. For these reasons, a method of forming an oxide film by dry oxidation is not preferable.
[0069]
In contrast, in this embodiment, a pad oxide film formed by wet oxidation is used as a cap oxide film for ion implantation for well formation, and cap oxidation for out-diffusion suppression used in thermal diffusion for well formation. It is used as a stopper film during etching of the film and the Poly-Si film.
[0070]
Since the pad oxide film is formed by wet oxidation, the film thickness is uniform. Since this pad oxide film is used as the three films described above, it is possible to prevent the Si substrate from being etched when the Poly-Si film is etched.
[0071]
If wet oxidation is performed after STI formation, stress is generated in the Si substrate due to volume expansion of the buried oxide film. In this embodiment, wet oxidation is performed when the pad oxide film is formed before STI formation. Thus, the volume expansion of the buried oxide film does not occur and the generation of crystal defects can be suppressed. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to achieve both device formation and suppression of generation of crystal defects.
[0072]
Further, the
[0073]
As shown in FIG. 10B, in the buried
[0074]
On the other hand, in the present embodiment, the remaining film of the
[0075]
For this reason, the amount of recession due to the etching of the buried
[0076]
Heretofore, the semiconductor device manufacturing process including the step of performing ion implantation after forming the STI and the step of etching the Poly-Si film has been described as an example, but the step of performing ion implantation, Of the processes for etching the Poly-Si film, in the manufacturing process of the semiconductor device without the process for etching the Poly-Si film, after the
[0077]
This also can reduce the step of performing wet oxidation after the STI formation. In the manufacturing process after the STI formation, wet oxidation is performed only in the gate oxide film forming process and the gate electrode protective oxide film forming process, and the total thickness of these oxide films is more than about 20 nm. Can be small. As a result, generation of crystal defects can be suppressed.
[0078]
On the contrary, in the manufacturing process of the semiconductor device without the ion implantation process among the process of ion implantation and the process of etching the Poly-Si film, the pad oxide film is formed after the trench is formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device formed by a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor device in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating the manufacturing process of the semiconductor device, following FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram illustrating the manufacturing process of the semiconductor device, following FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the amount of wet oxidation after STI formation and the incidence of crystal defects.
FIG. 6 is a diagram showing a conventional manufacturing process of a semiconductor device.
7 is a view showing the conventional manufacturing process of the semiconductor device following FIG. 6; FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a conventional semiconductor device manufacturing process following FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram illustrating the conventional manufacturing steps of the semiconductor device following FIG. 8;
FIG. 10 is a diagram showing the conventional manufacturing process of the semiconductor device following FIG. 9;
[Explanation of symbols]
1 ... p-type Si substrate, 2 ... well region, 2a ... p-type well, 3 ... semiconductor substrate,
4 ... STI, 5 ... gate oxide film, 6 ... gate electrode, 7 ... gate protective film,
8, 16, 17, 18 ... oxide film, 9, 19, 20 ... sidewall,
11 ... Source region, 12 ... Drain region, 13 ... Lower electrode, 14 ... Dielectric film,
15 ... Upper electrode, 21 ... Pad oxide film, 22 ... SiNx film, 23 ... Trench,
24 ... Sacrificial oxide film, 25 ... OThree-TEOS film, 26 ... Poly-Si film.
Claims (4)
前記半導体基板(1)のうち、STIの形成予定領域にて、前記パッド酸化膜(21)及び前記窒化膜(22)を除去し、前記半導体基板(1)に、トレンチ(23)を形成する工程と、
前記トレンチ(23)内に酸化膜(25)を埋め込む工程と、
熱処理により、前記酸化膜(25)を高密度化させることで、STI(4)を形成する工程と、
前記STI(4)を形成した後、前記窒化膜(22)を除去し、前記パッド酸化膜(21)を残す工程と、
残された前記パッド酸化膜(21)をチャネリング抑制用キャップ膜として用いて、前記半導体基板(1)のうち、素子形成予定領域に不純物をイオン注入し、前記パッド酸化膜(21)をアウトディフュージョン抑止用のキャップ膜として用いて、前記不純物を拡散させることで、前記素子形成予定領域に不純物拡散領域(2)を形成する工程と、
前記不純物拡散領域(2)を形成した後、前記半導体基板(1)上に、ウェット酸化法により酸化膜(5、7)を形成する工程とを有し、
前記熱処理により、前記酸化膜(25)を高密度化させることで、STI(4)を形成する工程では、1100℃以上の温度にて熱処理を行い、
前記ウェット酸化法により酸化膜(5、7)を形成する工程では、前記酸化膜(5、7)の膜厚の合計が25nm以下となるように前記酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。A step of sequentially forming a pad oxide film (21) and a nitride film (22) on the semiconductor substrate (1);
In the semiconductor substrate (1), the pad oxide film (21) and the nitride film (22) are removed in a region where STI is to be formed, and a trench (23) is formed in the semiconductor substrate (1). Process,
Burying an oxide film (25) in the trench (23);
Forming the STI (4) by densifying the oxide film (25) by heat treatment;
After forming the STI (4), removing the nitride film (22) and leaving the pad oxide film (21);
Using the remaining pad oxide film (21) as a channeling suppression cap film , impurities are ion-implanted into the element formation planned region of the semiconductor substrate (1), and the pad oxide film (21) is out-diffused. A step of forming an impurity diffusion region (2) in the element formation scheduled region by diffusing the impurity using as a cap film for inhibition ;
Forming an oxide film (5, 7) on the semiconductor substrate (1) by wet oxidation after forming the impurity diffusion region (2);
In the step of forming the STI (4) by densifying the oxide film (25) by the heat treatment, the heat treatment is performed at a temperature of 1100 ° C. or higher.
In the step of forming the oxide films (5, 7) by the wet oxidation method, the oxide film is formed so that the total thickness of the oxide films (5, 7) is 25 nm or less. Device manufacturing method.
前記半導体基板(1)のうち、STIの形成予定領域にて、前記パッド酸化膜(21)及び前記窒化膜(22)を除去し、前記前記半導体基板(1)に、トレンチ(23)を形成する工程と、
前記トレンチ(23)内に酸化膜(25)を埋め込む工程と、
熱処理により、前記酸化膜(25)を高密度化させることで、STI(4)を形成する工程と、
前記STI(4)を形成した後、前記窒化膜(22)を除去し、前記パッド酸化膜(21)を残す工程と、
前記パッド酸化膜(21)を残した後、前記半導体基板(1)上にPoly―Si膜(26)を堆積させ、前記パッド酸化膜(21)をストッパー膜として、前記Poly―Si膜(26)をエッチングする工程と、
前記Poly―Si膜(26)をエッチングした後、前記半導体基板(1)上に、ウェット酸化法により酸化膜(5、7)を形成する工程とを有し、
前記熱処理により、前記酸化膜(25)を高密度化させることで、STI(4)を形成する工程では、1100℃以上の温度にて熱処理を行い、
前記ウェット酸化法により酸化膜(5、7)を形成する工程では、前記酸化膜(5、7)の膜厚の合計が25nm以下となるように前記酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。A step of sequentially forming a pad oxide film (21) and a nitride film (22) on the semiconductor substrate (1);
In the semiconductor substrate (1), the pad oxide film (21) and the nitride film (22) are removed in a region where STI is to be formed, and a trench (23) is formed in the semiconductor substrate (1). And a process of
Burying an oxide film (25) in the trench (23);
Forming the STI (4) by densifying the oxide film (25) by heat treatment;
After forming the STI (4), removing the nitride film (22) and leaving the pad oxide film (21);
After leaving the pad oxide film (21), a Poly-Si film (26) is deposited on the semiconductor substrate (1), and the Poly-Si film (26) is formed using the pad oxide film (21) as a stopper film. ) Etching,
A step of forming an oxide film (5, 7) on the semiconductor substrate (1) by a wet oxidation method after etching the Poly-Si film (26);
In the step of forming the STI (4) by densifying the oxide film (25) by the heat treatment, the heat treatment is performed at a temperature of 1100 ° C. or higher.
In the step of forming the oxide films (5, 7) by the wet oxidation method, the oxide film is formed so that the total thickness of the oxide films (5, 7) is 25 nm or less. Device manufacturing method.
前記半導体基板(1)のうち、STIの形成予定領域にて、前記パッド酸化膜(21)及び前記窒化膜(22)を除去し、前記半導体基板(1)に、トレンチ(23)を形成する工程と、
前記トレンチ(23)内に酸化膜(25)を埋め込む工程と、
熱処理により、前記酸化膜(25)を高密度化させることで、STI(4)を形成する工程と、
前記STI(4)を形成した後、前記窒化膜(22)を除去し、前記パッド酸化膜(21)を残す工程と、
残された前記パッド酸化膜(21)をチャネリング抑制用キャップ膜として用いて、前記半導体基板(1)のうち、素子形成予定領域に不純物をイオン注入し、前記パッド酸化膜(21)をアウトディフュージョン抑止用のキャップ膜として用いて、前記不純物を拡散させることで、前記素子形成予定領域に不純物拡散領域(2)を形成する工程と、
前記不純物拡散領域(2)を形成した後、前記半導体基板(1)上にPoly―Si膜(26)を堆積させ、前記パッド酸化膜(21)をストッパー膜として、前記Poly―Si膜(26)をエッチングする工程と、
前記Poly―Si膜(26)をエッチングした後、前記半導体基板(1)上に、ウェット酸化法により酸化膜(5、7)を形成する工程とを有し、
前記熱処理により、前記酸化膜(25)を高密度化させることで、STI(4)を形成する工程では、1100℃以上の温度にて熱処理を行い、
前記ウェット酸化法により酸化膜(5、7)を形成する工程では、前記酸化膜(5、7)の膜厚の合計が25nm以下となるように前記酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。A step of sequentially forming a pad oxide film (21) and a nitride film (22) on the semiconductor substrate (1);
In the semiconductor substrate (1), the pad oxide film (21) and the nitride film (22) are removed in a region where STI is to be formed, and a trench (23) is formed in the semiconductor substrate (1). Process,
Burying an oxide film (25) in the trench (23);
Forming the STI (4) by densifying the oxide film (25) by heat treatment;
After forming the STI (4), removing the nitride film (22) and leaving the pad oxide film (21);
Using the remaining pad oxide film (21) as a channeling suppression cap film , impurities are ion-implanted into the element formation planned region of the semiconductor substrate (1), and the pad oxide film (21) is out-diffused. A step of forming an impurity diffusion region (2) in the element formation scheduled region by diffusing the impurity using as a cap film for inhibition ;
After forming the impurity diffusion region (2) , a Poly-Si film (26) is deposited on the semiconductor substrate (1), and the Poly-Si film (26) is formed using the pad oxide film (21) as a stopper film. ) Etching ,
A step of forming an oxide film (5, 7) on the semiconductor substrate (1) by a wet oxidation method after etching the Poly-Si film (26);
In the step of forming the STI (4) by densifying the oxide film (25) by the heat treatment, the heat treatment is performed at a temperature of 1100 ° C. or higher.
In the step of forming the oxide films (5, 7) by the wet oxidation method, the oxide film is formed so that the total thickness of the oxide films (5, 7) is 25 nm or less. Device manufacturing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002174173A JP4165126B2 (en) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002174173A JP4165126B2 (en) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | Manufacturing method of semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004022723A JP2004022723A (en) | 2004-01-22 |
JP4165126B2 true JP4165126B2 (en) | 2008-10-15 |
Family
ID=31173214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002174173A Expired - Fee Related JP4165126B2 (en) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | Manufacturing method of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4165126B2 (en) |
-
2002
- 2002-06-14 JP JP2002174173A patent/JP4165126B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004022723A (en) | 2004-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6093621A (en) | Method of forming shallow trench isolation | |
US6642125B2 (en) | Integrated circuits having adjacent P-type doped regions having shallow trench isolation structures without liner layers therein therebetween and methods of forming same | |
KR20090008004A (en) | Semiconductor device having sti structure and method for manufacturing the same | |
US6723617B1 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
JP2002246460A (en) | Semiconductor device having shallow trench isolation structure, and method of manufacturing the same | |
US8384188B2 (en) | Semiconductor device and fabrication method thereof | |
JPH09321132A (en) | Separating semiconductor device trench elements | |
KR100764742B1 (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same | |
US6544861B2 (en) | Method for forming isolation trench | |
US20110012226A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
US6268264B1 (en) | Method of forming shallow trench isolation | |
US20060014396A1 (en) | Method for forming a resist protect layer | |
JP4165126B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
KR20070058116A (en) | Method for forming isolation layer of semiconductor device | |
KR101044385B1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP2003273207A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP2006310524A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2006216815A (en) | Formation of field oxide film | |
JP2003229577A (en) | Manufacturing method for semiconductor device | |
JP2007220739A (en) | Semiconductor device, method for manufacturing same, and method for forming oxynitrided silicon film | |
KR100520512B1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device with nitrogen implant | |
KR101006510B1 (en) | Method for forming isolation layer of semiconductor device | |
KR20090073406A (en) | Method of fabricating semiconductor device | |
KR20100076377A (en) | Method for fabricating method semiconductor device | |
KR20070001740A (en) | Method of fabricating trench isolation for semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040721 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060901 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060912 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061109 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080708 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080721 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4165126 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120808 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130808 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |