JPH01274448A - Method for forming element isolating region - Google Patents

Method for forming element isolating region

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JPH01274448A
JPH01274448A JP10354788A JP10354788A JPH01274448A JP H01274448 A JPH01274448 A JP H01274448A JP 10354788 A JP10354788 A JP 10354788A JP 10354788 A JP10354788 A JP 10354788A JP H01274448 A JPH01274448 A JP H01274448A
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JP
Japan
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oxide film
forming
region
film
element isolation
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JP10354788A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumio Sugawara
菅原 文雄
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To alleviate crystal defects, to suppress a narrow channel effect and to achieve high density, by sequentially etching and removing a nitride film and a pad oxide film, forming an opening part, forming a groove part through the opening part, forming an inner surface oxide film in the groove, etching and removing the oxide film at the bottom surface, thereafter forming an embedded layer, growing an oxide film, and forming an element isolating region. CONSTITUTION:After a groove part 29 is formed, an inner surface oxide film 31 is formed. A bottom surface oxide film 31a of said inner surface oxide film 31 is removed. Thus, an embedded layer 33 can be grown with selected silicon. The layer 33 can be formed with high concentration impurities. Therefore, even if the thickness of an oxide film 35 that is formed by a thermal oxidation step has a small value, the breakdown strength of an element isolating region can be sufficiently secured. Alleviation in heating condition can shorten the time required for growing the thick film. The occurring frequency of crystal defects can be decreased by alleviating the treatment under the high temperature condition.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、種々の半導体装1の製造に適用して好適な
素子分離領域の形成方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method of forming an element isolation region suitable for application to the manufacture of various semiconductor devices 1.

(従来の領域) 種々の半導体装Ilヲ製造するに当り、半導体素子同士
の間を機能上分離して、複数の素子を基板に作り込むた
めの素子分離領域が広く用いられている。このような素
子分離領域として、例えば文献: rPhilips 
Re5earch Reports(フィリップス リ
サーチ リボーツ) J (25,1)、118〜13
2、1970)に開示されるような、選択酸化(Loc
alOxidation of 5ilicon:LO
GOS)法が主として採用されている。
(Conventional Area) In manufacturing various semiconductor devices, element isolation regions are widely used for functionally separating semiconductor elements from each other and fabricating a plurality of elements on a substrate. As such an element isolation region, for example, literature: rPhilips
Re5earch Reports (Philips Research Reports) J (25,1), 118-13
2, 1970), selective oxidation (Loc
alOxidation of 5ilicon:LO
GOS) method is mainly adopted.

以下、従来の素子分離領域の一例としで、上述のLOG
OS法につき図面¥!参照して説明する。
Below, as an example of the conventional element isolation region, the above-mentioned LOG
Drawing ¥ for OS method! Refer to and explain.

第2図(A)〜(E)は、従来の素子分離領域を説明す
るため、各形成工程毎の概略的な基板断面により示す説
明図である。また、説明の理解を容易とするため、各工
程毎に種々の構成成分を配設した構成成分を、下地とし
て包括的に表わすものとする。ざらに、図中、11は例
えばp型車結晶シリコン(Si)から成り、(+00)
面を有する基板、13は酸化シリコン(例えばSiO□
)から成るバッド酸化膜、15は窒化シリコン(例えば
S j3N4)から成る窒化膜、17はフィールド領域
、19は開口部、21はチャネルストップ領域、23は
酸化膜、25はフィールド領域17にv4接するアクテ
ィブ領域、27は素子分離領域を示す。
FIGS. 2(A) to 2(E) are explanatory diagrams showing schematic cross-sections of a substrate for each formation step in order to explain conventional element isolation regions. Further, in order to facilitate understanding of the explanation, various constituent components arranged for each step will be comprehensively represented as a base. Roughly speaking, in the figure, 11 is made of, for example, p-type crystal silicon (Si), and (+00)
A substrate 13 is made of silicon oxide (for example, SiO□
), 15 is a nitride film made of silicon nitride (for example, Sj3N4), 17 is a field region, 19 is an opening, 21 is a channel stop region, 23 is an oxide film, and 25 is in v4 contact with the field region 17. The active region 27 indicates an element isolation region.

まず始めに、基板11の表面が露出した状態でドライ酸
化を行ない、約300(人)程度の膜厚でバッド酸化膜
13ヲ形成する。続いて、上述のバッド酸化膜13上に
、LP−CVD(Low Pressure Chem
icalVapor Deposition:減圧CV
D)法により、約1500(人)程度の膜厚を以って窒
化膜15を堆積し、第2図(A)に示す下地を得る。
First, dry oxidation is performed with the surface of the substrate 11 exposed to form a bad oxide film 13 with a thickness of about 300 mm. Subsequently, LP-CVD (Low Pressure Chemical) is applied on the above-mentioned bad oxide film 13.
icalVapor Deposition: Reduced pressure CV
A nitride film 15 is deposited to a thickness of about 1,500 layers by method D) to obtain the base shown in FIG. 2(A).

次に、基板11のフィールド領域17に相当する窒化膜
15の表面のみを露出するレジストパターン(図示せず
)を形成する。然る後、当該パターンをエツチングマス
クとして、例えば反応性イオンエツチング(React
ive Ion Etchinq:RIE)法またはそ
の他の異方性エツチング領域により、上述の富化膜15
を除去する。
Next, a resist pattern (not shown) exposing only the surface of the nitride film 15 corresponding to the field region 17 of the substrate 11 is formed. After that, using the pattern as an etching mask, for example, reactive ion etching (React etching) is performed.
The above-mentioned enriched film 15 is etched by etching (RIE) method or other anisotropic etching region.
remove.

続いて、例えばレジストパターンを除去した後、上述の
エツチング処理により残存する窒化膜15ヲエツチング
マスクとしてバッド酸化膜13をエツチング除去し、前
述した基板11表面を露出する開口部19を形成する(
第2図(B))。
Subsequently, for example, after removing the resist pattern, the remaining nitride film 15 is removed by etching as an etching mask, and the opening 19 is formed to expose the surface of the substrate 11 described above.
Figure 2 (B)).

続いて、少なくとも、残存する窒化膜15をイオン注入
用のマスクとして、例えばホウ素(B)のような半導体
装置の設計に応じた不純物をイオンとして注入(図中、
一連の矢印aにより示す。)し、フィールド領域17に
相当する基板11にチャネルストップ領域21(図中、
−点鎖線で囲んで示す、)を形成する(第2図(C))
Next, using at least the remaining nitride film 15 as a mask for ion implantation, impurity ions, such as boron (B), according to the design of the semiconductor device are implanted as ions (in the figure,
Indicated by a series of arrows a. ), and a channel stop region 21 (in the figure,
- to form ) (shown enclosed by a dotted chain line) (Figure 2 (C))
.

この際に注入される不純物濃度は、所望とする半導体装
置の設計により所定の値として行なわれるが、例えば1
 x 1013(1013(の打ち込み濃度で約30(
にeV)のイオンエネルギーを印加し、約1×10”(
am−3)の濃度でチャネル反転の防止を図るためのチ
ャネルストップ領域を形成する。
The impurity concentration implanted at this time is set to a predetermined value depending on the design of the desired semiconductor device.
x 1013 (approximately 30 (at implantation density of 1013)
Apply an ion energy of about 1×10” (eV) to
A channel stop region is formed at a concentration of am-3) to prevent channel inversion.

次に、前述の開口部19によって基板11が露出した状
態で、残存する窒化膜15を酸化マスクとしてウェット
酸化を行なう、このようにして、フィールド領域17に
露出した基板11を熱酸化して、バッド酸化膜13に連
続し、約6000 (λ)程度の設計に応じた膜厚で酸
化膜23を形成する(第2図(D))。
Next, with the substrate 11 exposed through the aforementioned opening 19, wet oxidation is performed using the remaining nitride film 15 as an oxidation mask.In this way, the substrate 11 exposed to the field region 17 is thermally oxidized. Continuing with the bad oxide film 13, an oxide film 23 is formed to a thickness of about 6000 (λ) according to the design (FIG. 2(D)).

然る後、上述の窒化膜15、及びアクティブ領域25に
残存するバッド酸化膜13の夫々をエツチング除去し、
第2図(E)に示すような素子分M領域27が形成され
る。
After that, the above-mentioned nitride film 15 and the pad oxide film 13 remaining in the active region 25 are removed by etching.
An element M region 27 as shown in FIG. 2(E) is formed.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した従来の素子分M領域の形成方法
では、素子分離領域の形成に係る熱酸化処理の際に、耐
酸化マスクとして作用する窒化膜の下側にも酸化膜成長
を来し、所謂、バーズビークが発生するという問題点が
有った。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the conventional method for forming the element M region described above, during the thermal oxidation treatment for forming the element isolation region, the underside of the nitride film that acts as an oxidation-resistant mask is However, there is a problem in that an oxide film grows and a so-called bird's beak occurs.

この点につき詳細に説明すれば、バッド酸化膜13及び
窒化膜15の膜厚を前述の値で形成した後、酸化膜23
の膜厚を約6000 (λ)程度まで成長させた場合、
素子分離領域の形成を目的とした開口部の寸法をLE(
第2図(B)9照)とし、実際に形成される素子分M領
域の寸法LF(第2図(E)参照)とすれば、LF  
LEで求められる変換差ΔDは約0.9(μm)程度に
成る。このことからも理解できるように、バーズビーク
の幅はΔD/2に相当し、このバーズど−りの発生はフ
ィールド領域の寸法を拡大させる。これがため、素子分
離後に行なわれる半導体装置の製造に当り、アクティブ
領域に種々の構成成分を形成するためのホトリソ工程で
マスクずれ等を生じ、歩留りの低下を来すこととなる。
To explain this point in detail, after forming the pad oxide film 13 and the nitride film 15 with the thicknesses described above, the oxide film 23 is
When grown to a film thickness of about 6000 (λ),
The dimensions of the opening for the purpose of forming the element isolation region are LE (
9) in FIG. 2(B), and the dimension LF of the M region for the element actually formed (see FIG. 2(E)), then LF
The conversion difference ΔD determined by LE is about 0.9 (μm). As can be understood from this, the width of the bird's beak corresponds to ΔD/2, and the occurrence of this bird's beak increases the size of the field area. For this reason, when manufacturing a semiconductor device after device isolation, mask misalignment occurs in the photolithography process for forming various components in the active region, resulting in a decrease in yield.

また、上述したフィールド領域の拡大は、半導体装置の
高密度化にも支障を来す。
Further, the above-mentioned expansion of the field region poses a problem in increasing the density of semiconductor devices.

このバーズビークを低減させるためには、前述したバッ
ド酸化膜の膜厚を小さく抑えたつ、窒化膜の膜厚を大き
く取ることも有効であるが、得られた素子分離領域の境
界部分に応力が集中するという新な問題を生じる。この
応力集中は結晶欠陥を引き起こし、例えばリーク電流の
増大による素子分離領域の劣化等につながる。
In order to reduce this bird's beak, it is effective to keep the thickness of the bad oxide film small and increase the thickness of the nitride film as described above, but stress is concentrated at the boundary of the resulting element isolation region. This creates a new problem. This stress concentration causes crystal defects, leading to, for example, deterioration of the element isolation region due to an increase in leakage current.

また、前述した従来の領域では、寄生トランジスタ(フ
ィールドトランジスタ)の反転防止を目的として、素子
分離領域の下側に相当する基板部分にチャネルストップ
領域を形成している。
Further, in the conventional region described above, a channel stop region is formed in a portion of the substrate corresponding to the lower side of the element isolation region for the purpose of preventing inversion of a parasitic transistor (field transistor).

上述した熱酸化処理に伴ない、チャネルストップ領域に
注入された不純物の熱拡散も進行する。
Along with the above-described thermal oxidation treatment, thermal diffusion of impurities implanted into the channel stop region also progresses.

これがため、特に、当該不純物の側方拡散は実質的なア
クティブ領域の寸法縮小を来たし、例えばトランジスタ
の閾値V工が上昇するといった、所謂、狭チャネル効果
が起こり易くなるという問題点が有った。
For this reason, in particular, the lateral diffusion of the impurity causes a substantial reduction in the size of the active region, and there is a problem that, for example, the so-called narrow channel effect is likely to occur, such as increasing the threshold value V of the transistor. .

この発明は上述した従来の種々の問題点に鑑み成された
ものであり、前述した変換差ΔDの低減を図ることによ
り結晶欠陥を軽減し、狭チャネル効果を抑制し、かつ半
導体製雪の高密度化を達成することが可能な素子分離領
域の形成方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the various problems of the conventional technology described above, and by reducing the conversion difference ΔD described above, crystal defects are reduced, narrow channel effects are suppressed, and semiconductor snow production is improved. It is an object of the present invention to provide a method for forming an element isolation region that can achieve high density.

(課題を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明の素子分離領域の
形成方法によれば、 単結晶シリコンより成る基板の表面にバッド酸化膜及び
窒化膜を順次形成する工程と、前述の基板のフィールド
領域に形成された上述の窒化膜及びパッド酸化膜を順次
エツチング除去して開口部を形成する工程と、 上述の開口部を介して、前述のフィールド領域に相当す
る基板に溝部を形成する工程と、上述の溝部に側面酸化
膜及び底面酸化膜から成る内面酸化膜を形成する工程と
、 前述した底面酸化膜をエツチング除去する工程と、 前述の溝部を埋め戻す埋め込み層を選択シリコン成長に
より形成する工程と、 上述した埋め込み層の表面を酸化膜成長させて素子分離
領域を形成する工程と を含むことを特徴としでいる。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, the method for forming an element isolation region of the present invention includes the steps of sequentially forming a bad oxide film and a nitride film on the surface of a substrate made of single crystal silicon. and a step of sequentially etching and removing the nitride film and pad oxide film formed in the field region of the substrate to form an opening, and removing the substrate corresponding to the field region through the opening. a step of forming a groove on the groove, a step of forming an inner oxide film consisting of a side oxide film and a bottom oxide film in the groove, a step of etching away the bottom oxide film, and a buried layer backfilling the groove. The method is characterized in that it includes a step of forming an element isolation region by selective silicon growth, and a step of growing an oxide film on the surface of the buried layer described above to form an element isolation region.

(作用) この発明に係る素子分離領域の形成方法の構成によれば
、まず、熱酸化処理による酸化膜成長に当って、酸素の
拡散方向がパッド酸化膜と溝部内の側面酸化膜との夫々
の延在方向に分散する。
(Function) According to the configuration of the method for forming an element isolation region according to the present invention, first, when growing an oxide film by thermal oxidation treatment, the oxygen diffusion direction is different from the pad oxide film to the side oxide film in the trench. Distributed in the direction of extension.

これがため、従来の方法に比して耐酸化マスクとして機
能する成分の構成に変更を加えることなく前述した変換
差ΔDの軽減を図ることができ、素子分離領域の耐圧劣
化を来すことなくバーズビークの低減が実現し得る。
Therefore, compared to the conventional method, it is possible to reduce the conversion difference ΔD described above without changing the composition of the component that functions as an oxidation-resistant mask, and to reduce the bird's beak without causing deterioration in breakdown voltage of the element isolation region. can be achieved.

また、この方法によれば、側面酸化膜が埋め込み層に注
入された不純物の側方拡散を軽減させるため、充分な不
純物濃度を以って埋め込み層を形成する。これがため、
従来構成の素子分離領域に比べて、素子分離領域の膜厚
を小ざくしても、充分な耐圧を実現することができる。
Further, according to this method, the buried layer is formed with a sufficient impurity concentration so that the side oxide film reduces lateral diffusion of impurities implanted into the buried layer. Because of this,
Even if the film thickness of the element isolation region is made smaller than that of the element isolation region of the conventional structure, a sufficient breakdown voltage can be achieved.

ざらに、この発明の方法によれば、前述した底面酸化膜
を除去し、単結晶シリコン基板を露出状態として埋め込
み層を形成するため、溝部内のみを、選択的に、埋め戻
すことができる。
In general, according to the method of the present invention, since the bottom oxide film described above is removed and the buried layer is formed with the single crystal silicon substrate exposed, only the inside of the trench can be selectively backfilled.

(実施例) 以下、この発明の実施例につき図面を参照して説明する
。尚、以下の説明で参照する図面は、この発明が理解し
得る程度に概略的に示しであるに過ぎず、この発明はこ
れら図示例にのみ限定されるものではない。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings referred to in the following description are only schematic illustrations to the extent that the present invention can be understood, and the present invention is not limited only to these illustrated examples.

第1図(A)〜(G)は、この発明の詳細な説明するた
め、第2図(A)〜(E)と同様に、各工程毎の概略的
な基板断面により示す説明図である。これら図中、既に
説明した構成成分と同一の機能を有するものには同一の
符号を付して示す。
FIGS. 1(A) to (G) are explanatory diagrams showing schematic cross-sections of the substrate for each process, similar to FIGS. 2(A) to (E), in order to explain the present invention in detail. . In these figures, components having the same functions as those already described are designated by the same reference numerals.

まず始めに、既に説明した従来領域と同様に、基板11
の表面に対してドライ酸化を行ない、約300(λ)程
度の膜厚でパッド酸化膜13を形成する。続いて、上述
のバッド酸化膜13上に、LP−CVO法により、約1
500(人)程度の膜厚を以って窒化膜15を堆積し、
第1図(A)に示す下地を得る。
First, as in the conventional area described above, the substrate 11
Dry oxidation is performed on the surface of the pad oxide film 13 to form a pad oxide film 13 with a thickness of about 300 (λ). Subsequently, approximately 1.0% of
A nitride film 15 is deposited to a thickness of about 500 (people),
The base shown in FIG. 1(A) is obtained.

次に、フィールド領域17に相当する窒化膜15の表面
のみを露出するレジストパターン(図示せず)8形成す
る。このレジストパターンをエツチングマスクとして、
RIE法またはその他の異方性エツチング領域により、
フィールド領[17上の窒化膜15及びパッド酸化膜1
3を順次除去し、前述した基板11表面を露出する開口
部19を形成する。
Next, a resist pattern (not shown) 8 is formed that exposes only the surface of the nitride film 15 corresponding to the field region 17. Using this resist pattern as an etching mask,
By RIE method or other anisotropic etching region,
Nitride film 15 and pad oxide film 1 on field region [17]
3 are sequentially removed to form an opening 19 that exposes the surface of the substrate 11 described above.

ざらに、上述のレジストパターンをマスクとして、基板
11に対する異方性エツチング処理を行ない、第1図(
8)に示すような溝部29が形成される。
Roughly, using the above-mentioned resist pattern as a mask, an anisotropic etching process was performed on the substrate 11, as shown in FIG.
A groove portion 29 as shown in 8) is formed.

ここで、上述した工程につき詳細に説明する。Here, the above-mentioned steps will be explained in detail.

この実施例では、開口部19及び溝部29を形成するに
当り、レジストパターンをエツチングマスクとした場合
につき説明した。しかしながら、上述した構成成分をエ
ツチング処理によって形成する際、1回のレジストパタ
ーン形成により、少なくとも3つの層を食刻する必要が
有る。従って、エツチングマスクとして充分な膜厚を以
ってレジストパターンを形成することが難しい場合、第
1図(A)で説明した工程において、窒化膜15の上側
に例えば酸化シリコンからなる膜(図示せず)を被着し
、このMをエツチングマスクに用いても良い。
In this embodiment, a case has been described in which a resist pattern is used as an etching mask when forming the opening 19 and the groove 29. However, when forming the above-mentioned components by etching, it is necessary to etch at least three layers in one resist pattern formation. Therefore, if it is difficult to form a resist pattern with a sufficient thickness as an etching mask, a film made of silicon oxide (not shown in the figure) may be formed on the upper side of the nitride film 15 in the step explained in FIG. 1(A). M) may be applied and this M may be used as an etching mask.

また、この実施例では約0.3(μm)の深さを以って
基板11ヲエツチング除去し、図示のような溝部29を
形成した。
Further, in this embodiment, the substrate 11 was removed by etching to a depth of about 0.3 (μm) to form a groove 29 as shown.

次に、上述の下地に対して、前述したパターン酸化膜1
3と同様に、ドライ酸化処理を行ない、溝部29から露
出した基板11に内面酸化膜31を形成する(第1図(
C))。
Next, the pattern oxide film 1 described above is applied to the base described above.
3, a dry oxidation process is performed to form an inner oxide film 31 on the substrate 11 exposed from the groove 29 (see FIG.
C)).

上述した内面酸化膜31は、残存する窒化膜15を耐酸
化マスクとして形成され、溝部29の内側部に相当する
面に形成された側面酸化膜31aと、当該部29の底部
に相当する面に形成される底面酸化膜31bとから構成
されるものである。また、この実施例では、上述した内
面酸化膜31の膜厚が約400(人)となるようにドラ
イ酸化の条件を設定した。
The above-mentioned inner surface oxide film 31 is formed by using the remaining nitride film 15 as an oxidation-resistant mask, and includes a side surface oxide film 31a formed on the surface corresponding to the inner side of the groove portion 29 and a side surface oxide film 31a formed on the surface corresponding to the bottom portion of the groove portion 29. A bottom oxide film 31b is formed. Further, in this example, the dry oxidation conditions were set so that the thickness of the above-mentioned inner surface oxide film 31 was about 400 (layers).

次に、前述したRIE法またはその他の異方性エツチン
グ領域により、上述した底面酸化膜31aのみを除去し
、第1図(D)に示すように、溝部29の底部で基板1
1が露出する状態の下地を得る。
Next, only the bottom oxide film 31a described above is removed by the RIE method or other anisotropic etching method described above, and the substrate 1 is etched at the bottom of the groove 29 as shown in FIG. 1(D).
Obtain a base in which 1 is exposed.

続いて、従来周知の、選択的なシリコン成長領域により
、基板11を構成する単結晶シリコンの上側に埋め込み
層33上選択成長させ、前述した溝部29を埋め戻し、
第1図(E)に示す状態の下地が得られる。
Subsequently, the buried layer 33 is selectively grown on the upper side of the single crystal silicon constituting the substrate 11 using a conventionally well-known selective silicon growth region, and the trench 29 described above is backfilled.
A base as shown in FIG. 1(E) is obtained.

この埋め込み層33ヲ構成する半導体材料としては、単
結晶シリコン、ポリシリコン及びアモルファスシリコン
といった材料に、従来領域においてチャネルストップ領
t*2+ (第2図(C)参照)を構成する不純物を含
有する状態で被着させる。
Semiconductor materials constituting this buried layer 33 include single crystal silicon, polysilicon, and amorphous silicon, which contain impurities that constitute the channel stop region t*2+ (see FIG. 2 (C)) in the conventional region. Cover it in the condition.

この際の不純物濃度は、既に説明したように、所望とす
る半導体装置の設計に応じた値としで形成し得るが、例
えば約1 x 10”(cm””)程度の濃度となるよ
うに被着形成すれば良い。
As already explained, the impurity concentration at this time can be set to a value depending on the design of the desired semiconductor device; All you need to do is to form a layer.

また、この実施例の方法によれば、不純物を含む半導体
材料の被着によりチャネルストップ形成を行なう、これ
がため、従来の領域に比べて、比較的高J度の不純物に
よりチャネルストップを形成することも可能となる。
Furthermore, according to the method of this embodiment, the channel stop is formed by depositing a semiconductor material containing impurities. Therefore, compared to the conventional region, the channel stop can be formed with an impurity having a relatively high degree of J. is also possible.

次に、前述した開口部19によって埋め込み層33が露
出した状態で、従来と同様に、窒化膜15を酸化マスク
としてウェット酸化を行なう。このようにして、パッド
酸化膜13に連続し、約4000(λ)程度の設計に応
じた膜厚で酸化膜35を形成する(第1図(F))。
Next, with the buried layer 33 exposed through the opening 19 described above, wet oxidation is performed using the nitride film 15 as an oxidation mask, as in the conventional method. In this way, an oxide film 35 is formed continuous with the pad oxide film 13 and has a thickness of about 4000 (λ) according to the design (FIG. 1(F)).

このように種々の工程を経た後、アクティブ領域25に
残存する窒化膜15、及びパッド酸化膜13の夫々をエ
ツチング除去し、第1図(G)に示すような素子分離領
域37が形成される。
After going through various steps in this way, the nitride film 15 and pad oxide film 13 remaining in the active region 25 are etched away to form an element isolation region 37 as shown in FIG. 1(G). .

ここで、この発明の方法により形成される素子分離領域
の膜厚及び形成状態につき詳細に説明する。
Here, the film thickness and formation state of the element isolation region formed by the method of the present invention will be explained in detail.

上述した説明からも理解できるように、溝部29を形成
した後、当該部29に内面酸化膜31を形成する。この
内面酸化膜31のうちの底面酸化膜31aを除去するこ
とにより、埋め込み層33の選択シリコン成長を可能と
し、高濃度の不純物を以って形成することかできる。従
って、上述の熱酸化工程により形成される酸化膜35の
膜厚は、従来構成に比べで小さい値で形成しても、素子
分離領域の耐圧は充分に確保し得る。この加熱処理条件
の緩和は、膜厚成長に必要な時間の短縮を可能とし、下
地に対する高い温度条件下での処理を緩和することによ
り、結晶欠陥の発生頻度も低下させることができる。
As can be understood from the above description, after forming the groove portion 29, the inner surface oxide film 31 is formed in the portion 29. By removing the bottom oxide film 31a of the inner surface oxide film 31, the buried layer 33 can be selectively grown with silicon, and can be formed with a high concentration of impurities. Therefore, even if the thickness of the oxide film 35 formed by the above-described thermal oxidation step is smaller than that of the conventional structure, a sufficient breakdown voltage of the element isolation region can be ensured. Relaxation of the heat treatment conditions makes it possible to shorten the time required for film thickness growth, and by relaxing the treatment of the base under high temperature conditions, it is also possible to reduce the frequency of occurrence of crystal defects.

また、このように、酸化膜35の形成条件を比較的緩和
できるため、前述した変換差ΔDの軽減を図ることがで
き、上述の条件下では△Dが約0.4(um)以下の値
となり、バーズビークの低減が認められた。このような
効果は、酸化膜35の成長に係る条件(膜厚の減少)に
よってのみ達成されるものではなく、前述した酸素の側
方拡散がバッド酸化膜13と側面酸化膜31bとの双方
に分散可能であることも一つの要因と考えられる。
In addition, since the conditions for forming the oxide film 35 can be relatively relaxed in this way, it is possible to reduce the conversion difference ΔD mentioned above, and under the above conditions ΔD has a value of about 0.4 (um) or less. As a result, a reduction in bird's beak was observed. Such an effect is achieved not only by the growth conditions (reduction in film thickness) of the oxide film 35, but also by the aforementioned lateral diffusion of oxygen into both the bad oxide film 13 and the side oxide film 31b. The fact that it can be dispersed is also considered to be a factor.

ざらに、この側面酸化膜31bは酸化膜35の形成に関
してのみ効果をもたらすものではなく、埋め込み層33
に含まれる不純物を高濃度にした場合であっても、アク
ティブ領域25方向1こ対する不純物拡散ヲ阻止する役
割も果たしている。この場合、所望とする半導体装置の
活性領域として利用する基板深さに応じ、上述した側面
酸化膜31bの高さ(前述した溝部29の深さに相当)
を充分lこ大きな値として設計すれば、前述の狭チャネ
ル効果低減を図ることができる。
Roughly speaking, this side oxide film 31b has an effect not only on the formation of the oxide film 35, but also on the buried layer 33.
Even when the impurity contained in the active region 25 is at a high concentration, it also serves to prevent impurity diffusion in one direction of the active region 25. In this case, the height of the above-mentioned side oxide film 31b (corresponding to the depth of the above-mentioned trench 29) is determined depending on the depth of the substrate used as the desired active region of the semiconductor device.
If is designed to have a sufficiently large value l, the aforementioned narrow channel effect can be reduced.

以上、この発明の実施例につき説明したが、この発明は
上述した特定の条件にのみ限定されるものではない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the specific conditions described above.

例えば、上述した実施例では、埋め込み層33自体に不
純物8添加した状態としで被着する場合につき説明した
。しかしながら、この発明の方法によれば、埋め込み層
の形成に当り、種々の手段を採ることができる。
For example, in the above-described embodiment, the buried layer 33 itself is deposited with 8 doped impurities added thereto. However, according to the method of the present invention, various methods can be used to form the buried layer.

まず、第1図(D)8参照して説明した状態の下地に対
しで、従来と同様のイオン注入を行ない、溝部の底面に
のみ不純物を拡散させた後、選択シリコン成長により埋
め込み層を形成することもできる。この場合、例えば酸
化膜成長を行なう際の熱酸化処理によって埋め込み層側
に不純物が拡散してチャネルストップが形成されるが、
側面酸化膜を配設することにより、アクティブ領域方向
への拡散は実質的に無視し得る程度のものとなる。
First, ions are implanted into the base in the state described with reference to FIG. 1 (D) 8 to diffuse impurities only to the bottom of the trench, and then a buried layer is formed by selective silicon growth. You can also. In this case, for example, impurities are diffused into the buried layer side by thermal oxidation treatment when growing an oxide film, forming a channel stop.
By providing the side oxide film, diffusion toward the active region becomes substantially negligible.

これら材料、寸法、配百間係、数値的条件またはその他
の条件は、この発明の目的の範囲内で、任意好適に設計
の変更及び変形を行ない得ること明らかである。
It is clear that these materials, dimensions, layout, numerical conditions, and other conditions may be modified and modified as desired within the scope of the present invention.

(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この発明の素子分
111領域の形成方法によれば、側面酸化膜を配設した
状態で埋め込み層の酸化処理を行なうため、酸素の拡散
方向がバッド酸化膜と側面酸化膜との夫々の延在方向に
分散する。これがため、前述した変換差△Dの軽減を図
ることができ、素子分離領域の耐圧劣化を来すことなく
バーズビークの低減が実現し得る。
(Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, according to the method for forming the element region 111 of the present invention, the oxidation treatment of the buried layer is performed with the side oxide film provided, so that oxygen diffusion is prevented. The directions are dispersed in the respective extending directions of the pad oxide film and the side oxide film. Therefore, the above-mentioned conversion difference ΔD can be reduced, and bird's beak can be reduced without deteriorating the withstand voltage of the element isolation region.

また、側面酸化膜が埋め込み層に注入された不純物の側
方拡散を軽減させるため、充分な不純物濃度を以って埋
め込み層を形成する。これがため、素子分離領域の膜厚
を小さくしても、充分な耐圧を実現することができ、変
換差へDを低減すると共に、熱処理時間の短縮により、
結晶欠陥の発生頻度を低減し得る。
Further, the buried layer is formed with a sufficient impurity concentration so that the side oxide film reduces lateral diffusion of impurities implanted into the buried layer. Therefore, even if the film thickness of the element isolation region is reduced, sufficient breakdown voltage can be achieved, the conversion difference D is reduced, and the heat treatment time is shortened.
The frequency of occurrence of crystal defects can be reduced.

ざら(こ、この発明の方法によれば、前述した底面酸化
膜を除去し、単結晶シリコン基板を露出状態として埋め
込み層を形成するため、溝部内のみを、選択的1こ、埋
め戻すことができる。
According to the method of the present invention, since the bottom oxide film mentioned above is removed and the buried layer is formed with the single crystal silicon substrate exposed, it is possible to selectively backfill only the inside of the trench. can.

従って、変換差ΔDの低減を図ることにより結晶欠陥を
軽減し、狭チャネル効果を抑制し、かつ半導体装置の高
密度化を実現することが可能な素子分離領域を形成する
ことができ、延いては、優れた特性を有する種々の半導
体装Mを歩留り良く安価に提供することができる。
Therefore, by reducing the conversion difference ΔD, it is possible to reduce crystal defects, suppress the narrow channel effect, and form an element isolation region that can realize high density semiconductor devices. can provide various semiconductor devices M having excellent characteristics at a high yield and at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(A)〜(G)は、この発明の方法の実施例を説
明するため、各工程毎の概略的な基板断面により示す説
明図、 第2図(A)〜(E)は従来の領域を説明するため、第
1図(A)〜(G)と同様にして示す説明図である。 11・・・・基板、13・・・・パッド酸化膜、15・
・・・窒化膜17・・・・フィールド領域、19・・・
・開口部21・・・・チャネルストップ領域、23.3
5・・・・・酸化膜25・・・・アクティブ領域、27
.37・・・・・素子分離領域29・・・・溝部、U・
・・・内面酸化膜31a・・・・・底面酸化膜、31b
・・・・・側面酸化膜33・・・・埋め込み層。 特許出願人    沖電気工業株式会社31b    
         31b3訃酸化膜 25ニアクチイ
ブ領域 英施例の説明図 第1図 Uフ ぐフ lへ (シ \、I 芙施例の説明図 第1図(G) 従来領域の説明図 第2図
FIGS. 1(A) to (G) are explanatory diagrams showing schematic cross-sections of the substrate for each step in order to explain an embodiment of the method of the present invention, and FIGS. 2(A) to (E) are conventional FIG. 1 is an explanatory diagram similar to FIGS. 1(A) to (G) for explaining the area of FIG. 11... Substrate, 13... Pad oxide film, 15...
...Nitride film 17...Field region, 19...
- Opening 21...Channel stop region, 23.3
5...Oxide film 25...Active region, 27
.. 37... Element isolation region 29... Groove, U...
...Inner surface oxide film 31a...Bottom surface oxide film, 31b
... Side oxide film 33 ... Buried layer. Patent applicant Oki Electric Industry Co., Ltd. 31b
31b3 Old oxide film 25 Explanatory diagram of the near-active region (Explanatory diagram of the conventional area Fig. 1)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)単結晶シリコンより成る基板の表面にパッド酸化
膜及び窒化膜を順次形成する工程と、 前記基板のフィールド領域に形成された前記窒化膜及び
パッド酸化膜を順次エッチング除去して開口部を形成す
る工程と、 前記開口部を介して、前記フィールド領域に相当する前
記基板に溝部を形成する工程と、前記溝部に側面酸化膜
及び底面酸化膜から成る内面酸化膜を形成する工程と、 前記底面酸化膜をエッチング除去する工程と、前記溝部
を埋め戻す埋め込み層を選択シリコン成長させる工程と
、 前記埋め込み層の表面を酸化膜成長させて素子分離領域
を形成する工程と を含むことを特徴とする素子分離領域の形成方法。
(1) A step of sequentially forming a pad oxide film and a nitride film on the surface of a substrate made of single crystal silicon, and sequentially etching away the nitride film and pad oxide film formed in the field region of the substrate to form an opening. forming a groove in the substrate corresponding to the field region through the opening; forming an inner oxide film consisting of a side oxide film and a bottom oxide film in the groove; The method includes the steps of etching and removing a bottom oxide film, selectively growing a buried layer to fill back the trench, and growing an oxide film on the surface of the buried layer to form an element isolation region. A method for forming an element isolation region.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030000966A (en) * 2001-06-27 2003-01-06 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing an isolation layer of semiconductor device
KR100401348B1 (en) * 2000-06-30 2003-10-11 주식회사 하이닉스반도체 Method of forming a insulating layer in a semiconductor device

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