JPH01315161A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH01315161A
JPH01315161A JP14765588A JP14765588A JPH01315161A JP H01315161 A JPH01315161 A JP H01315161A JP 14765588 A JP14765588 A JP 14765588A JP 14765588 A JP14765588 A JP 14765588A JP H01315161 A JPH01315161 A JP H01315161A
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JP
Japan
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oxide film
film
groove
silicon
silicon oxide
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Application number
JP14765588A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Kurita
栗田 和行
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01315161A publication Critical patent/JPH01315161A/en
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Abstract

PURPOSE:To realize high integration and to reduce a junction capacitance in a device region to a limit by a method wherein a groove for device isolation of a semiconductor integrated circuit and a selective oxide film are formed in a self-aligned manner. CONSTITUTION:A U-shaped groove 2 for device isolation use is formed in a prescribed position in a silicon substrate 1; a silicon oxide film 3, a silicon nitride film 4 and a silicon oxide film 5 are deposited; a sputter etching operation and a side etching operation are executed in edge parts at the upper part of the U-shaped groove 2; the silicon oxide film 3 is exposed. Then, a thermal oxidation operation is executed by making use of the silicon nitride film 4 as a mask; a silicon oxide film 6 for device isolation use is grown selectively on the exposed oxide film 3; the U-shaped groove 2 is blocked; the inside of the U-shaped groove 2 is made hollow. By this setup, it is possible to reduce a device isolation region which is used both as the groove and the selective oxide film, to relax a stress of the semiconductor substrate around the groove, to realize the high integration of a semiconductor integrated circuit and to reduce a junction capacitance in a device region.

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 半導体装置の製造方法に係り、特に素子分離用の溝と選
択酸化膜とを併用する半導体集積回路の素子分離領域の
形成方法に関し、 素子分離領域を縮小して、半導体集積回路を高集積化す
ると共に、索子領域における接合容量を低減させること
を目的とし、 半導体基板上に素子分離用の講を形成する工程と、前記
消内側の前記半導体基板上に非酸化性膜およびマスク膜
を順次形成する工程と、前記溝上部のエツジ部の前記マ
スク膜を選択的にエツチングして前記非酸化性膜を露出
する工程と、露出された前記非酸化性膜をサイドエツチ
ングする工程と、サイドエツチングされた前記非酸化性
膜をマスクとして前記溝上部のエツジ部に素子分離用の
酸化膜を選択的に酸化形成する工程とを有するように構
成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] This invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method of forming an isolation region of a semiconductor integrated circuit that uses a trench for isolation and a selective oxide film. In order to increase the integration density of a semiconductor integrated circuit and to reduce the junction capacitance in the conductor region, a step of forming a groove for element isolation on a semiconductor substrate, and a step of forming a groove on the semiconductor substrate on the radiator side. a step of sequentially forming a non-oxidizing film and a mask film; a step of selectively etching the mask film at an edge portion above the groove to expose the non-oxidizing film; and a step of exposing the non-oxidizing film. and a step of selectively oxidizing an oxide film for element isolation at the edge portion of the upper part of the trench using the side-etched non-oxidizing film as a mask.

[産業上の利用分野] 本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特に素子分離
用の溝と選択酸化膜とを併用する半導体集積回路の素子
分離領域の形成方法に関する。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of forming an isolation region of a semiconductor integrated circuit using a trench for isolation and a selective oxide film.

近年、半導体集積回路の高速化および高集積化に伴ない
、素子配線間の容量低減のために素子上に厚い酸化膜を
形成することや素子分離領域を小さくするために半導体
基板上に形成される清による素子分離を行なうことが要
求されている。
In recent years, as semiconductor integrated circuits have become faster and more highly integrated, thick oxide films have been formed on elements to reduce capacitance between element wirings, and oxide films have been formed on semiconductor substrates to reduce element isolation regions. It is required to perform element isolation using a high-temperature method.

この清による素子分離は、通常、半導体基板上に選択的
に形成された酸化膜による素子分離と併用されている。
Device isolation using this oxide film is usually used in combination with device isolation using an oxide film selectively formed on a semiconductor substrate.

そしてこれら講と選択酸化膜との併用による素子分離方
法においても、さらに素子分離領域の縮小化が要求され
ている。
Furthermore, even in device isolation methods using these methods in combination with a selective oxide film, there is a need to further reduce the size of the device isolation region.

[従来の技術] 従来の素子分離用の講と選択酸化膜とを併用した半導体
集積回路の素子分離領域の形成方法においては、溝と選
択酸化膜との位置合わせにリソグラフィ技術が用いられ
ている。
[Prior Art] In a conventional method for forming an element isolation region of a semiconductor integrated circuit using a combination of an element isolation method and a selective oxide film, lithography technology is used to align the trench and the selective oxide film. .

すなわち第3図に示されるように、半導体基板としての
シリコン基板11上に、幅Aを有するシリコン酸化膜1
2が選択的に形成され、このシリコン酸化膜12にリソ
グラフィ技術を用いて開口された幅Bの開口部を通して
シリコン基板11がエツチングされ、シリコン基板11
上に幅Bを有するU消13が形成される。そして幅Bを
有するU溝13を常にシリコン酸化M12の幅Aの内側
に位置するようにするためには、幅Aのマスクと%SB
のマスクとの位置合わせ余裕が必要とされた。
That is, as shown in FIG. 3, a silicon oxide film 1 having a width A is formed on a silicon substrate 11 as a semiconductor substrate.
2 is selectively formed, and the silicon substrate 11 is etched through an opening with a width B made in this silicon oxide film 12 using lithography technology.
A U eraser 13 having a width B is formed on top. In order to always position the U groove 13 having a width B inside the width A of the silicon oxide M12, a mask with a width A and a %SB
A margin of alignment with the mask was required.

接合の自己整合形成方法の確立によって素子領域の縮小
化が図られるに従って、この位置合わせ余裕も無視する
ことができなくなっている。このため、高度なリングラ
フィ装置を用いて位置合わせ余裕の縮小化を図っている
が、完全に無くすることは原理的にできず、なお0.1
μm〜0.2μmの位置合わせ余裕が存在する。従って
、素子面精の縮小化にあたってもこの位置合わせ余裕を
見込まなければならなくなり、半導体集積回路の高集積
化が阻害されると共に、素子領域における接合容量を極
限まで低減することができないという問題が生じていた
As the device area is reduced by establishing a method for forming a self-aligned junction, this alignment margin can no longer be ignored. For this reason, we are trying to reduce the alignment margin using advanced phosphorography equipment, but it is impossible to completely eliminate it in principle, and it is still 0.1
There is an alignment margin of μm to 0.2 μm. Therefore, even when reducing the device surface precision, this alignment margin must be taken into account, which impedes the high integration of semiconductor integrated circuits and causes the problem that the junction capacitance in the device region cannot be reduced to the maximum. was occurring.

また、従来の素子分離用の溝による半導体集積回路の素
子分離領域の形成方法においては、第4図に示すように
、シリコン基板11上のU溝内に絶縁層14を介して例
えば多結晶シリコン層15を堆積させ、この多結晶シリ
コン層15の上部表面をキャップ酸化してシリコン酸化
WA16を形成し、このシリコン酸化膜16によってU
清に醤をするようにして素子分離が行なわれている。と
ころが多結晶シリコン層15の上部表面をキャップ酸化
する際に、このキャップ酸化によるシリコン酸1ヒ膜1
6の形成に伴う本積膨張によって、第4図の0部に示す
溝周辺の半導体基板11に大きなストレスが発生して結
晶欠陥が形成される。このような結晶欠陥を有する半導
体基板表面に素子を形成すると、結晶欠陥例えばその転
位に沿ってリーク電流が発生し、素子の特性劣化を招く
という問題が生じていた。
In addition, in the conventional method of forming an element isolation region of a semiconductor integrated circuit using an element isolation groove, as shown in FIG. A layer 15 is deposited, and the upper surface of the polycrystalline silicon layer 15 is cap oxidized to form a silicon oxide WA 16.
Element isolation is carried out in the same way as adding pure sauce. However, when cap oxidizing the upper surface of the polycrystalline silicon layer 15, the silicon acid 1 arsenic film 1 due to the cap oxidation
Due to the volumetric expansion accompanying the formation of 6, a large stress is generated in the semiconductor substrate 11 around the groove shown at part 0 in FIG. 4, and crystal defects are formed. When an element is formed on the surface of a semiconductor substrate having such crystal defects, a problem arises in that leakage current is generated along the crystal defects, for example, their dislocations, leading to deterioration of the characteristics of the element.

[発明が解決しようとする課題] このように上述の従来方法によると、素子分離用の溝と
選択酸化膜との位置合わせ余裕が必要となるため、素子
面積の縮小化が阻害され、従って半導体集積回路の高集
積化が阻害されると共に、素子領域における接合容量を
極限まで低減することができないという問題が生じてい
た。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, according to the above-mentioned conventional method, since a margin for alignment between the element isolation groove and the selective oxide film is required, reduction of the element area is hindered, and therefore the semiconductor This has hindered the high integration of integrated circuits and has caused the problem that the junction capacitance in the element region cannot be reduced to the utmost limit.

そこで本発明は、素子分離領域を縮小して、半導体集積
回路を高集積化すると共に、素子領域における接合容量
を低減させることを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to reduce the element isolation region to increase the integration density of a semiconductor integrated circuit and to reduce the junction capacitance in the element region.

また、従来方法では、索子分離用の溝内に堆積させた多
結晶シリコン層の上部表面をキャップ酸化する際に、溝
周辺の半導体基板に大きなストレスを発生させ、素子の
特性劣化を招くという問題が生じていた。
In addition, in the conventional method, when cap oxidizing the upper surface of the polycrystalline silicon layer deposited in the groove for separating the cables, large stress is generated in the semiconductor substrate around the groove, leading to deterioration of device characteristics. A problem had arisen.

そこで本発明は、溝周辺の半導体基板のストレスを緩和
させて、素子特性を向上させることを目的とするもので
ある。
Therefore, an object of the present invention is to alleviate the stress on the semiconductor substrate around the trench and improve device characteristics.

し課題を解決するための手段] 上記課題は、半導体基板上に素子分離用の溝を形成する
工程と、前記溝内側の前記半導体基板上に非酸化性膜お
よびマスク膜を順次形成する工程と、前記溝上部のエツ
ジ部の前記マスク膜を選択的にエツチングして前記非酸
化性膜を露出する工程と、露出された前記非酸化性膜を
サイドエツチングする工程と、サイドエツチングされた
前記非酸化性膜をマスクとして前記溝上部のエツジ部に
素子分離用の酸化膜を選択的に酸化形成する工程とを有
することを特徴とする半導体装置の製造方法によって達
成される。
Means for Solving the Problem] The above problem consists of a step of forming a trench for element isolation on a semiconductor substrate, and a step of sequentially forming a non-oxidizing film and a mask film on the semiconductor substrate inside the trench. , a step of selectively etching the mask film at an edge portion above the groove to expose the non-oxidizing film; a step of side-etching the exposed non-oxidizing film; and a step of etching the side-etched non-oxidizing film. This is achieved by a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of selectively oxidizing an oxide film for element isolation at the edge portion of the upper part of the groove using an oxidizing film as a mask.

また上記課題は、前記酸化膜により前記溝を閉塞させる
ことを特徴とする半導体装置の′fI!遣方法によって
達成される。
Further, the above problem is solved by 'fI!' of a semiconductor device characterized in that the groove is closed by the oxide film. This is achieved through the method of communication.

あるいはまた上記課題は、前記酸化膜を形成した後、前
記溝内に充填材を埋め込み、前記充填材上に絶縁膜を形
成することを特徴とする半導体装置の製造方法によって
達成される。
Alternatively, the above-mentioned object is achieved by a method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that after forming the oxide film, a filler is buried in the trench, and an insulating film is formed on the filler.

[作 用] すなわち本発明は、素子分離用の溝上部に選択的に形成
される酸化膜を溝と自己整合的に形成するものである。
[Function] That is, the present invention forms an oxide film selectively formed above the trench for element isolation in a self-aligned manner with the trench.

このことによって、溝と選択酸化膜とが併用されている
素子分離領域を縮小する。
This reduces the element isolation region in which the trench and selective oxide film are used together.

また本発明は、素子分離用の溝と自己整合的に形成した
選択酸化膜により溝を閉塞させて溝内を中空とするもの
である。このことによって、溝周辺の半導体基板のスト
レスを緩和させる。
Further, in the present invention, the trench is closed by a selective oxide film formed in self-alignment with the trench for element isolation, thereby making the inside of the trench hollow. This relieves stress on the semiconductor substrate around the trench.

あるいはまた本発明は、素子分離用の溝上部に選択酸化
膜を自己整合的に形成した後、溝内に充填材を堆積させ
、この充填材上に絶縁膜を形成するものである。このこ
とによって、溝周辺の半導体基板のストレスを緩和させ
る。
Alternatively, in the present invention, after a selective oxide film is formed in a self-aligned manner above a trench for element isolation, a filling material is deposited in the trench, and an insulating film is formed on the filling material. This relieves stress on the semiconductor substrate around the trench.

[実施例1 以下、本発明を図示する実施例に基づいて具体的に説明
する。
[Example 1] Hereinafter, the present invention will be specifically described based on an illustrative example.

第1図は本発明の第1の実施例における半導体集積回路
の素子分離領域の形成方法を示す工程図、第2図は本発
明の第2の実施例における半導体集積回路の素子分離領
域の形成方法を示す工程図である。
FIG. 1 is a process diagram showing a method for forming an element isolation region of a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a process diagram showing the formation of an element isolation region of a semiconductor integrated circuit according to a second embodiment of the present invention. It is a process chart showing a method.

半導体基板としてのシリコン基板1上の所定の位置に、
例えば塩素系の反応性イオンエツチング(RIB)を用
いて、幅1.0um以下、深さ5゜0μm程度の素子分
離用の例えばU字形状を有するU溝2を形成する。続い
て、このU溝2の内側表面を含むシリコン基板1表面を
熱酸化して、膜厚1000A程度のシリコン酸化膜3を
形成する。
At a predetermined position on a silicon substrate 1 as a semiconductor substrate,
For example, using chlorine-based reactive ion etching (RIB), a U-shaped groove 2, for example, having a U-shape for element isolation and having a width of 1.0 um or less and a depth of about 5.0 .mu.m is formed. Subsequently, the surface of the silicon substrate 1 including the inner surface of this U-groove 2 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 3 with a thickness of about 1000 Å.

さらに酸素雰囲気中においても酸化されない絶縁膜とし
ての非酸化性膜例えばシリコン窒化M4を、化学的気相
成長(CVD)法によりll1I厚1000人程度シリ
コン酸化M3上に堆積させ、さらにこのシリコン窒化膜
4上に同じ<CVD法によりマスク膜として1000人
程度0シリコン酸化M5を堆積させる(第1図(a))
。なお、シリコン酸化膜3はシリコン窒化WA4の形成
によるストレスを緩和するために形成されるものである
Furthermore, a non-oxidizing film such as silicon nitride M4 as an insulating film that does not oxidize even in an oxygen atmosphere is deposited on the silicon oxide M3 with a thickness of approximately 1000 nm by chemical vapor deposition (CVD), and then this silicon nitride film Deposit about 1,000 silicon oxide M5 as a mask film on 4 using the same CVD method (Fig. 1(a)).
. Note that the silicon oxide film 3 is formed to relieve stress caused by the formation of the silicon nitride WA4.

次いで、スパッタエツチングにより、U溝2上部のエツ
ジ部におけるシリコン酸化膜5をエツチング除去し、シ
リコン窒化M4を一部分露出させる。なおこのエツジ部
のエツチングは、スパッタエツチングのエツチング速度
が角度45°のコーナで最大になる条件によって行なう
(第1図(b))。
Next, by sputter etching, the silicon oxide film 5 at the edge portion above the U-groove 2 is etched away, and a portion of the silicon nitride M4 is exposed. Note that the etching of this edge portion is carried out under conditions such that the etching speed of sputter etching is maximum at a corner having an angle of 45° (FIG. 1(b)).

次いで、温度160℃〜170℃の熱リン酸を用いて、
エツジ部の露出部分から水平方向および垂直方向にシリ
コン窒化M4のサイドエッチングを行ない、シリコン酸
化膜3を露出させる。このときのシリコン窒化膜4のサ
イドエツチングは、エツジ部から水平方向および垂直方
向にそれぞれ5μm程度とする(第1図(C))。
Next, using hot phosphoric acid at a temperature of 160°C to 170°C,
Side etching of the silicon nitride M4 is performed in the horizontal and vertical directions from the exposed portion of the edge portion to expose the silicon oxide film 3. The side etching of the silicon nitride film 4 at this time is approximately 5 μm in both the horizontal and vertical directions from the edge portion (FIG. 1(C)).

次いで、シリコン窒化WA4をマスクとする熱酸化を行
ない、U湧2のエツジ部の露出したシリコン酸化膜3上
に選択的に素子分離用のシリコン酸化膜6を成長させる
。このときシリコン酸化M6を膜厚1μm程度以上成長
させることにより、U消2上部の両側のエツジ部から成
長するシリコン酸化膜6がU清2を閉塞させ、U清2内
部を中空にする(第1図(d))。
Next, thermal oxidation is performed using the silicon nitride WA4 as a mask, and a silicon oxide film 6 for element isolation is selectively grown on the exposed silicon oxide film 3 at the edge portion of the U well 2. At this time, by growing the silicon oxide M6 to a thickness of approximately 1 μm or more, the silicon oxide film 6 that grows from the edge portions on both sides of the upper part of the U-container 2 closes the U-container 2, making the inside of the U-container 2 hollow ( Figure 1 (d)).

次いで、U溝2内側を除くシリコン基板1上方のシリコ
ン酸化11i5およびシリコン窒化WA4を順次エツチ
ング除去する。但しこのエツチングの際に、U溝2を閉
塞させているシリコン酸化M6が再び開口しないように
エツチング条件を設定する(第1図(e))。
Next, the silicon oxide 11i5 and the silicon nitride WA4 above the silicon substrate 1 except for the inside of the U-groove 2 are removed by etching. However, during this etching, etching conditions are set so that the silicon oxide M6 blocking the U-groove 2 does not open again (FIG. 1(e)).

このようにして、素子分離用のU消2上部のエツジ部に
、このU清2と自己整合的にシリコン酸化FIA6を形
成し、このシリコン酸化膜6によりU清2を閉塞させ、
U講2内を中空とする。
In this way, a silicon oxide FIA 6 is formed on the edge of the upper part of the U film 2 for element isolation in a self-aligned manner with the U film 2, and the silicon oxide film 6 blocks the U film 2.
Make the inside of U-ko 2 hollow.

第1の実施例によれば、シリコン窒化膜4をサイドエツ
チングしてシリコン酸化WA6を形成する際のマスクと
するため、U溝2と自己整合的に位置合わせされたシリ
コン酸化WA6を形成することができる。そのなめ、素
子分離のために併用されるU溝2とシリコン酸化膜6と
の位置合わせ余裕を省略することができ、素子分離領域
の縮小化を図ることができる。従って、半導体集積回路
の高集積化を行なうことができると共に、素子面積の縮
小に伴って素子領域における接合容量を極限まで低減す
ることができる。また、U溝2内を中空とすることによ
って、U講2周辺のシリコン基板1のストレスを大幅に
緩和させることができる。
According to the first embodiment, the silicon oxide WA6 is formed in a self-aligned manner with the U-groove 2 in order to serve as a mask when side-etching the silicon nitride film 4 to form the silicon oxide WA6. I can do it. Therefore, the alignment margin between the U-groove 2 and the silicon oxide film 6, which are also used for element isolation, can be omitted, and the element isolation region can be reduced. Therefore, the semiconductor integrated circuit can be highly integrated, and the junction capacitance in the element region can be reduced to the utmost as the element area is reduced. Further, by making the inside of the U groove 2 hollow, stress on the silicon substrate 1 around the U groove 2 can be significantly alleviated.

従って、素子特性を向上させることもできる。Therefore, element characteristics can also be improved.

なお、上記第1の実施例においては、シリコン窒化膜4
のサイドエツチングによりシリコン酸化膜3を露出させ
た後、熱酸化によりシリコン酸化膜6を選択的に成長さ
せ、続いてU湧2内側を除くシリコン基板1上方のシリ
コン酸化膜5およびシリコン窒化14を順次エツチング
除去しているが、シリコン窒化膜4のサイドエツチング
によりシリコン酸化rfA3を露出させた後、シリコン
酸化膜5のエツチング除去を行ない、しかる後に熱酸化
によりシリコン酸化膜6を選択的に成長させ、続いてU
清2内側を除くシリコン基板1上方のシリコン窒化JI
I4をエツチング除去してもよい。
Note that in the first embodiment, the silicon nitride film 4
After exposing the silicon oxide film 3 by side etching, the silicon oxide film 6 is selectively grown by thermal oxidation, and then the silicon oxide film 5 and silicon nitride 14 above the silicon substrate 1 except for the inside of the U well 2 are grown. The silicon oxide film 5 is removed by etching after the silicon oxide rfA 3 is exposed by side etching the silicon nitride film 4, and then the silicon oxide film 6 is selectively grown by thermal oxidation. , followed by U
Silicon nitride JI above the silicon substrate 1 excluding the inside of the silicon 2
I4 may be removed by etching.

この場合、シリコン酸化WA5のエツチング除去を行な
う際に、露出させたシリコン酸化M3もエツチングされ
るが、その後の熱酸化によるシリコン酸化Jli6の選
択的な成長に影響を及ぼすことはない。また、U湧2内
側のシリコン基板1上に形成される絶縁層において、シ
リコン酸化M5が除去されて最終的にはシリコン酸化W
A3およびシリコン窒化11!4で構成されるが、素子
分離の効果に影響を及ぼすことはない。
In this case, when removing the silicon oxide WA5 by etching, the exposed silicon oxide M3 is also etched, but this does not affect the selective growth of the silicon oxide Jli6 by subsequent thermal oxidation. Furthermore, in the insulating layer formed on the silicon substrate 1 inside the U well 2, the silicon oxide M5 is removed and finally the silicon oxide W
Although it is composed of A3 and silicon nitride 11!4, it does not affect the element isolation effect.

次に、本発明の第2の実施例を第2図を用いて説明する
Next, a second embodiment of the present invention will be described using FIG. 2.

第2図(a)〜(c)に示される工程は、上記第1の実
施例における第1図(a)〜(C)に示される工程と全
く同一である。これらの工程により、シリコン基板1上
に素子分離用のU溝2を形成し、シリコン酸化膜3、シ
リコン窒化膜4およびシリコン酸化膜5を順次堆積させ
、次いでスパッタエツチングによりU溝2上部のエツジ
部におけるシリコン酸化膜5をエツチング除去し、続い
て露出したシリコン窒化膜4のサイドエツチングを行な
う。
The steps shown in FIGS. 2(a) to (c) are exactly the same as the steps shown in FIGS. 1(a) to (C) in the first embodiment. Through these steps, a U-groove 2 for element isolation is formed on the silicon substrate 1, a silicon oxide film 3, a silicon nitride film 4, and a silicon oxide film 5 are sequentially deposited, and then the upper edge of the U-groove 2 is etched by sputter etching. The silicon oxide film 5 in the area is removed by etching, and then the exposed silicon nitride film 4 is side-etched.

次いで、シリコン窒化膜4をマスクとする熱酸化を行な
い、清2のエツジ部の露出したシリコン酸化M3上に選
択的に素子分離用のシリコン酸化膜6を成長させるが、
このときシリコン酸化膜6を例えば膜厚0.5μm程度
に成長させて、U消2上部の両側のエツジ部から成長す
るシリコン酸化膜6が連結することなく、U溝2が開口
したままの状態にしておく。
Next, thermal oxidation is performed using the silicon nitride film 4 as a mask, and a silicon oxide film 6 for element isolation is selectively grown on the exposed silicon oxide M3 at the edge portion of the substrate 2.
At this time, the silicon oxide film 6 is grown to a thickness of about 0.5 μm, for example, so that the silicon oxide film 6 grown from the edge portions on both sides of the upper part of the U groove 2 is not connected, and the U groove 2 remains open. Keep it.

次いで、全面に多結晶シリコン層7を堆積した後、上方
から多結晶シリコン層7をエツチングし、涌2内のみに
充填材としての多結晶シリコン層7を残留させる。続い
て、Ufi2内の多結晶シリコン層7の露出した表面を
キャップ酸化して、この多結晶シリコン層7上にシリコ
ン酸化WA8を形成する。そしてこのシリコン酸化膜8
は、U講2のエツジ部に選択的に形成されたシリコン酸
化16と連結して、U溝2内に埋め込まれた多結晶シリ
コン層7に藍をする構造になる(第2図(d))。
Next, after depositing a polycrystalline silicon layer 7 over the entire surface, the polycrystalline silicon layer 7 is etched from above, leaving the polycrystalline silicon layer 7 as a filler only in the bowl 2. Subsequently, the exposed surface of the polycrystalline silicon layer 7 in Ufi2 is cap oxidized to form silicon oxide WA8 on this polycrystalline silicon layer 7. And this silicon oxide film 8
is connected to the silicon oxide 16 selectively formed on the edge portion of the U groove 2, forming a structure in which the polycrystalline silicon layer 7 embedded in the U groove 2 is colored (Fig. 2(d)). ).

次いで、U涌2内側を除くシリコン基板1上方のシリコ
ン酸化WA5およびシリコン窒化膜4を順次エツチング
除去する(第2図(e)参照)。
Next, the silicon oxide WA 5 and the silicon nitride film 4 above the silicon substrate 1 except for the inside of the U-tube 2 are removed by etching (see FIG. 2(e)).

このようにして、素子分離用のU溝2上部のエツジ部に
、このU溝2と自己整合的にシリコン酸1ヒJ1i6を
形成し、U溝2内にシリコン酸化11i3、シリコン窒
化wA4およびシリコン酸化膜5を介して充填材となる
多結晶シリコン層7を埋め込み、この埋め込まれた多結
晶シリコン層7表面をキャップ酸化し、シリコン酸化1
]18によって蓋をする。
In this way, silicon oxide 11i3, silicon nitride wA4, and silicon oxide 11i6 are formed in the upper edge of U-groove 2 for element isolation in a self-aligned manner with this U-groove 2. A polycrystalline silicon layer 7 serving as a filler is buried through an oxide film 5, and the surface of the buried polycrystalline silicon layer 7 is cap oxidized to form a silicon oxide layer 1.
]18 to close the lid.

この場合のキャップ酸化時間は、U講2のエツジ部にシ
リコン酸化膜6が既に形成されているため、多結晶シリ
コン層7表面を絶縁するに要する時間だけでよく、従っ
て従来よりも短くて済む。
In this case, the cap oxidation time is only the time required to insulate the surface of the polycrystalline silicon layer 7 because the silicon oxide film 6 has already been formed on the edge portion of the U-layer 2, and is therefore shorter than in the conventional case. .

このように第2の実施例においては、上記第1の実施例
と同様に、シリコン酸化膜6がU溝2に対して自己整合
的に形成されるため、素子分離のために併用されるU講
2とシリコン酸化膜6とからなる素子分離領域の縮小化
を図ることができる。
In this way, in the second embodiment, as in the first embodiment, the silicon oxide film 6 is formed in a self-aligned manner with respect to the U trench 2. It is possible to reduce the size of the element isolation region made up of the silicon oxide film 2 and the silicon oxide film 6.

また、U溝2内に埋め込まれた多結晶シリコン層7上部
表面をキャップ酸化する際に、このキャップ酸化によっ
てU溝2周辺のシリコン基板1にストレスを発生させる
が、その酸化時間は従来のキャップ酸化に要する時間よ
り短くてよく、従って発生するストレスは大きく減少す
る。従って、このストレス発生による素子の特性劣化を
改善することができる。
Furthermore, when cap oxidizing the upper surface of the polycrystalline silicon layer 7 embedded in the U-groove 2, stress is generated in the silicon substrate 1 around the U-groove 2 due to the cap oxidation, but the oxidation time is longer than that of the conventional cap. The time required for oxidation may be shorter, and therefore the stress generated is greatly reduced. Therefore, it is possible to improve the deterioration of the characteristics of the element due to the stress generation.

なお、上記第2の実施例においては、シリコン窒化膜4
のサイドエツチングによりシリコン酸化膜3を露出させ
た後、シリコン酸化膜6の選択的な成長、U溝2内への
多結晶シリコン層7の堆積、およびこの多結晶シリコン
層7上へのシリコン酸化膜8の形成を順次行ない、続い
てU溝2内側を除くシリコン基板1上方のシリコン酸化
WA5およびシリコン窒化WA4を順次エツチング除去
しているが、シリコン窒化膜4のサイドエツチングによ
りシリコン酸化膜3を露出させた後、シリコン酸化IA
5のエツチング除去を行ない、しかる後に熱酸化により
シリコン酸化膜6の選択的な成長、溝2内への多結晶シ
リコン層7の堆積、およびこの多結晶シリコン層7上へ
のシリコン酸化膜8の形成を順次行ない、続いてU清2
内側を除くシリコン基板1上方のシリコン窒化l!li
4をエツチング除去してもよい。
Note that in the second embodiment, the silicon nitride film 4
After exposing the silicon oxide film 3 by side etching, a silicon oxide film 6 is selectively grown, a polycrystalline silicon layer 7 is deposited in the U-groove 2, and silicon oxidation is performed on this polycrystalline silicon layer 7. The film 8 is sequentially formed, and then the silicon oxide WA5 and the silicon nitride WA4 above the silicon substrate 1 except for the inside of the U-groove 2 are sequentially etched away. After exposure, silicon oxide IA
After that, a silicon oxide film 6 is selectively grown by thermal oxidation, a polycrystalline silicon layer 7 is deposited in the trench 2, and a silicon oxide film 8 is deposited on the polycrystalline silicon layer 7. Formation is carried out sequentially, followed by U clearing 2.
Silicon nitride l above the silicon substrate 1 excluding the inside! li
4 may be removed by etching.

また、上記第2の実施例においては、消2内に多結晶シ
リコン層7を埋め込んでいるが、多結晶シリコン層7に
限らず、例えば多結晶シリコンと多結晶ゲルマニウムと
の混合物等であってもよい。
Further, in the second embodiment, the polycrystalline silicon layer 7 is embedded in the cavity 2, but it is not limited to the polycrystalline silicon layer 7, and may be a mixture of polycrystalline silicon and polycrystalline germanium, etc. Good too.

多結晶シリコンと多結晶ゲルマニウムとの混合物を充填
材として埋め込んだ場合、その上部表面をキャップ酸化
すると、充填材中のゲルマニウムが蒸発するため、キャ
ップ酸化によって形成される酸化膜の体積膨張を制御し
、U清2周辺のシリコン基板1に発生するストレスの減
少を図ることが可能である。
When a mixture of polycrystalline silicon and polycrystalline germanium is embedded as a filler, oxidizing the upper surface of the filler evaporates the germanium in the filler, thereby controlling the volumetric expansion of the oxide film formed by cap oxidation. , it is possible to reduce the stress generated in the silicon substrate 1 around the U-layer 2.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、半導体集積回路の素子分
離を行なう溝と選択酸化膜とを自己整合的に形成するこ
とにより、溝と選択酸化膜とが併用されている素子分離
領域を縮小することができ、従って半導体集積回路の高
集積化を図ることができると共に、素子領域における接
合容量を極限まで低減することによる半導体集積回路の
性能向上を図ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the grooves and the selective oxide film are formed in a self-aligned manner to isolate the elements of a semiconductor integrated circuit, so that the grooves and the selective oxide film are used together. It is possible to reduce the element isolation region, thereby achieving higher integration of the semiconductor integrated circuit, and also to improve the performance of the semiconductor integrated circuit by reducing the junction capacitance in the element region to the utmost limit.

また本発明によれば、素子分離用の溝と自己整合的に形
成した選択酸化膜により溝を閉塞させて清白を中空とす
ることにより、溝周辺の半導体基板のストレスを大幅に
緩和させ、従って素子特性の向上を図ることができる。
Further, according to the present invention, by closing the trench with a selective oxide film formed in self-alignment with the trench for element isolation and making the trench hollow, the stress on the semiconductor substrate around the trench is significantly alleviated. It is possible to improve device characteristics.

あるいはまた本発明によれば、素子分離用の溝上部に選
択酸化膜を自己整合的に形成した後に、溝内に充填材を
埋め込み、この充填材上に絶縁膜を形成することにより
、溝周辺の半導体基板のストレスを緩和させ、従って素
子特性の向上を図ることができる。
Alternatively, according to the present invention, after forming a selective oxide film in a self-aligned manner above the trench for element isolation, a filling material is embedded in the trench, and an insulating film is formed on the filling material, thereby forming a film around the trench. The stress on the semiconductor substrate can be alleviated, and device characteristics can therefore be improved.

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

第1図は本発明の第1の実施例における半導体装置の製
造方法を示す工程図、 第2図は本発明の第2の実施例における半導体装置の製
造方法を示す工程図、 第3図および第4図はそれぞれ従来の半導体装置の製造
方法の課題を示す断面図である。 図において、 1・・・・・・半導体基板(シリコン基板)2・・・・
・・素子分離用の涌(U溝)3・・・・・・熱酸化によ
るシリコン酸化膜4・・・・・・非酸化性g (CVD
によるシリコン酸化り5・・・・・・マスク膜(CVD
によるシリコン酸化膜)6・・・・・・素子分離用の酸
化膜(シリコン基板)7・・・・・・充填材(多結晶シ
リコン層)8・・・・・・絶縁膜(シリコン酸化膜)。
1 is a process diagram showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a process diagram showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention; FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing problems of conventional semiconductor device manufacturing methods. In the figure, 1... Semiconductor substrate (silicon substrate) 2...
...Whole (U groove) for element isolation 3...Silicon oxide film by thermal oxidation 4...Non-oxidizing g (CVD
Silicon oxidation 5...Mask film (CVD)
silicon oxide film) 6...Oxide film for element isolation (silicon substrate) 7...Filling material (polycrystalline silicon layer) 8...Insulating film (silicon oxide film) ).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板(1)上に素子分離用の溝 (2)を形成する工程と、 前記溝(2)内側の前記半導体基板(1)上に非酸化性
膜(4)およびマスク膜(5)を順次形成する工程と、 前記溝(2)上部のエッジ部の前記マスク膜(5)を選
択的にエッチングして前記非酸化性膜(4)を露出する
工程と、 露出された前記非酸化性膜(4)をサイドエッチングす
る工程と、 サイドエッチングされた前記非酸化性膜(4)をマスク
として前記溝(2)上部のエッジ部に素子分離用の酸化
膜(6)を選択的に酸化形成する工程と を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 2、請求項1記載の方法において、前記酸化膜(6)に
より前記溝(2)を閉塞させることを特徴とする半導体
装置の製造方法。 3、請求項1記載の方法において、前記酸化膜(6)を
形成した後、前記溝(2)内に充填材(7)を埋め込み
、前記充填材(7)上に絶縁膜(8)を形成することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
[Claims] 1. A step of forming a groove (2) for element isolation on a semiconductor substrate (1), and forming a non-oxidizing film (4) on the semiconductor substrate (1) inside the groove (2). ) and a mask film (5), and selectively etching the mask film (5) at the upper edge of the groove (2) to expose the non-oxidizing film (4). , a step of side-etching the exposed non-oxidizing film (4), and using the side-etched non-oxidizing film (4) as a mask, forming an oxide film for element isolation on the edge portion of the upper part of the groove (2). (6) A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of selectively oxidizing. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the trench (2) is closed by the oxide film (6). 3. In the method according to claim 1, after forming the oxide film (6), a filler (7) is embedded in the groove (2), and an insulating film (8) is formed on the filler (7). 1. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized by forming a semiconductor device.
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