JPH0346346A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH0346346A
JPH0346346A JP18226589A JP18226589A JPH0346346A JP H0346346 A JPH0346346 A JP H0346346A JP 18226589 A JP18226589 A JP 18226589A JP 18226589 A JP18226589 A JP 18226589A JP H0346346 A JPH0346346 A JP H0346346A
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Japan
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groove
integrated circuit
film
semiconductor integrated
shaped groove
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Application number
JP18226589A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotaka Nishizawa
裕孝 西沢
Masanori Miyama
深山 昌敬
Seiichiro Azuma
誠一郎 東
Osamu Kasahara
修 笠原
Shinichi Suzuki
慎一 鈴木
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Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To realize a fine size and a high integration of a semiconductor integrated circuit by a method wherein individual elements of the integrated circuit are isolated by using a U-shaped groove whose groove width is 0.5mum or lower and an insulator is filled into the U-shaped groove. CONSTITUTION:Individual elements are isolated by a U-shaped groove (submicron U-shaped groove) 8 whose groove width is 0.5mum or lower; an insulator is filled into the U-shaped groove. Thereby, the groove width of the U-shaped groove is sufficiently narrow and the insulator can easily be filled; as a result, an isolation structure whose permittivity is low can be formed, and a fine size and a high integration can be realized. In addition, the insulator inside the U-shaped groove can be used as a CVD insulating film; a hollow which is produced on the U-shaped groove in this case is so small as to be negligible and a flattened structure can be achieved.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体集積回路装置に関するもので、特にU溝
アイソレーションによる素子分離構造の改良を図った半
導体集積回路装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a semiconductor integrated circuit device with an improved element isolation structure using U-groove isolation.

[従来の技術] 半導体集積回路の素子分離構造の1つとして。[Conventional technology] As one of the element isolation structures of semiconductor integrated circuits.

各素子間に微細な幅のU溝を掘り、該U溝内にポリシリ
コンを充填するようにしたU溝アイソレーションが、例
えば1982年3月29日発行F日経エレクトロニクス
」 (第94頁〜第95頁)により公知である。
U-groove isolation, in which a U-groove with a minute width is dug between each element and polysilicon is filled in the U-groove, is an example of the U-groove isolation, published on March 29, 1982, by F Nikkei Electronics, pages 94 to 94. (page 95).

上述の従来技術では第11図に示すように、半導体基板
4工にU溝41aを形成し、このU溝41aの内壁面を
予め酸化し、その後半導体基板41上にポリシリコン4
2を堆積し、U溝内にポリシリコン42の埋込みを行な
い、エッチバックによって半導体基板4工上のポリシリ
コンを除去してU溝り1a内にのみポリシリコン42を
残すようにしている。そして、斯る工程の後LOCO5
による素子分離を行なうようにしている。
In the above-mentioned conventional technology, as shown in FIG. 11, a U-groove 41a is formed in a semiconductor substrate 4, the inner wall surface of this U-groove 41a is oxidized in advance, and then polysilicon 4 is formed on the semiconductor substrate 41.
2 is deposited, polysilicon 42 is buried in the U-groove, and the polysilicon on the semiconductor substrate 4 is removed by etch-back, leaving polysilicon 42 only in the U-groove 1a. After this process, LOCO5
Element isolation is performed by

[発明が解決しようとする課題] しかしながら上述のようにU溝にポリシリコンを埋込む
手法を採用すると、当該充填されたポリシリコンにより
UFIlt内における誘電率が大きな値(〜11)とな
り、素子の寄生容量や配線容量が大きくなってLSIの
高速動作を妨げることになる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, if the method of filling the U-groove with polysilicon as described above is adopted, the dielectric constant in the UFIlt becomes a large value (~11) due to the filled polysilicon, and the element Parasitic capacitance and wiring capacitance increase, which impedes high-speed operation of the LSI.

かかる誘導率の増大を防ぐためにポリシリコンに代えて
誘電率の低い(3〜4)CVD絶縁膜をU溝に充填する
ことが考えられる。
In order to prevent such an increase in dielectric constant, it is conceivable to fill the U-groove with a CVD insulating film having a low dielectric constant (3 to 4) instead of polysilicon.

ところで、CVD絶縁膜同士の結合性(密着力)はポリ
シリコンに比して弱く、ポリシリコンの場合のように一
旦CVD@縁膜を被着させた後エッチバックを行なうと
、その界面が表面に露出し、該界面に添って容易にエツ
チングが進行してしまいプロセス不良が生じてしまう。
By the way, the bonding (adhesion) between CVD insulating films is weaker than that of polysilicon, and if the CVD@edge film is once deposited and then etched back, as in the case of polysilicon, the interface will be removed from the surface. Etching easily progresses along the interface, resulting in a process failure.

一方、CVD絶縁膜の界面を表面側に露出させないよう
に、半導体基板上に堆積したCVDII縁膜をエッチバ
ックしないでそのまま残しておくことも考えられるが、
その場合には、半導体基板上にかなりの程度に厚<CV
D絶縁膜を堆積しなければならない。なぜなら、溝の中
心線上には凹みが生じるので、この凹みを無くしてCV
D絶縁膜の平坦化をも図る必要があるからである。
On the other hand, in order to prevent the interface of the CVD insulating film from being exposed on the surface side, it is possible to leave the CVDII film deposited on the semiconductor substrate as it is without etching it back.
In that case, the thickness <CV
D insulation film must be deposited. This is because a dent is created on the center line of the groove, so if this dent is removed, the CV
This is because it is necessary to planarize the D insulating film as well.

しかし、このようにcVD綺縁膜を厚く堆積するとすれ
ば、その堆積に要する時間が長くなるという不具合があ
る。また、半導体基板上にCVDf、fl縁膜を厚く残
すとすれば、CVD絶縁膜上の配線層と半導体基板内に
形成される拡散層とのコンタクト不良が生じるおそれも
ある。
However, if such a thick cVD film is deposited, there is a problem in that the time required for the deposition becomes long. Furthermore, if the CVDf, fl edge films are left thick on the semiconductor substrate, there is a risk of poor contact between the wiring layer on the CVD insulating film and the diffusion layer formed within the semiconductor substrate.

このような不具合を解消するためには、U溝の溝幅を狭
くして凹みを無視できるほど小さくすれば良いが、従来
技術におけるU溝の形成はフォトリングラフィにより行
なわれるため、溝幅1μmのU溝を設けるのが限界であ
り、堆積したCVD絶縁膜の厚さの低減にも限界があっ
た。
In order to eliminate this problem, the groove width of the U-groove can be narrowed to make the dent so small that it can be ignored, but since the U-groove is formed by photolithography in the conventional technology, the groove width is 1 μm. There was a limit to providing a U-groove, and there was also a limit to reducing the thickness of the deposited CVD insulating film.

本発明は斯る事情に鑑みてなされたもので、誘電率が低
く、しかも薄い絶縁膜にて被膜されるU溝アイソレーシ
ョン構造を可能ならしめ、もって集積度の向1、更には
製造工程の簡略化をも可能とする半導体集積回路装置を
提供することを主たる目的とする。
The present invention was made in view of the above circumstances, and enables a U-groove isolation structure with a low dielectric constant coated with a thin insulating film, thereby improving the degree of integration and further improving the manufacturing process. The main objective is to provide a semiconductor integrated circuit device that can also be simplified.

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明Hi書の記述および添附回加から明らか
になるであろう。
The above-mentioned and other objects and novel features of the present invention will become clear from the description and appendices of this document.

[課題を解決するための手段] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
[Means for Solving the Problems] Representative inventions disclosed in this application will be summarized as follows.

本発明に係る半導体集積回路装置は、0.5μm以下の
溝幅を有するU溝(以下「サブミクロンU溝」と言う)
により各素子間が分離され、当該U溝内に絶縁物が充填
されるようにしたものである。
The semiconductor integrated circuit device according to the present invention has a U-groove having a groove width of 0.5 μm or less (hereinafter referred to as "submicron U-groove").
Each element is separated by the U-groove, and an insulator is filled in the U-groove.

〔作用] 上記した手段によれば、U溝の溝幅が0.5μm以下と
従来のものに比して充分狭く、絶縁物の充填も容易に行
なえるので、誘電率の低いアイソレーション構造が達成
され、しかも集積回路の微細化・高集積化が図れる。更
にU溝内の#@縁物をCVD絶縁膜とすることができ、
このときU溝上に生じる凹みは無視する程小さく、平坦
化が達成される。
[Function] According to the above-mentioned means, the groove width of the U groove is 0.5 μm or less, which is sufficiently narrower than that of the conventional groove, and filling with insulating material can be easily performed, so that an isolation structure with a low dielectric constant can be formed. This has been achieved, and furthermore, the miniaturization and high integration of integrated circuits can be achieved. Furthermore, the #@ edge inside the U groove can be made of a CVD insulating film,
At this time, the depressions generated on the U-groove are so small as to be ignored, and flattening is achieved.

[実施例] 以下、本発明に係る半導体集積回路装置の実施例を図面
に基づいて説明する。
[Example] Hereinafter, an example of a semiconductor integrated circuit device according to the present invention will be described based on the drawings.

第1図(a)乃至(k)は本実施例の半導体集積回路装
置(SEPTトランジスタ)の製造工程(イ)乃至(ル
)を説明するための縦断面図である。
FIGS. 1(a) to 1(k) are longitudinal cross-sectional views for explaining the manufacturing steps (a) to (l) of the semiconductor integrated circuit device (SEPT transistor) of this embodiment.

前述したように、従来、シリコン基板上に形成されるU
溝の精度は、当該基板に合わせるフォトマスクの精度等
に対応し、その溝幅を1μm以下にすることは困難であ
った。そこで本実施例においては、自己整合技術を用い
て、第1図(a)乃至(f)に示す工程により先ず0.
5μm以下の溝幅を有するU溝パターンを形成しくU溝
パターンのサブミクロン化)、続く(g)及び(h)に
示す工程で、該サブミクロン化されたU溝パターンに基
づいて異方性エツチングを行ないシリコン基板に溝幅0
.5μm以下のサブミクロンU溝を形成する。その後、
該サブミクロンUNに絶縁物を充填して半導体集積回路
装置の素子分離を行なう(工程(i)乃至(k))。
As mentioned above, conventionally, U formed on a silicon substrate
The accuracy of the groove corresponds to the accuracy of a photomask to be fitted to the substrate, and it has been difficult to reduce the width of the groove to 1 μm or less. Therefore, in this embodiment, using self-alignment technology, first 0.
A U-groove pattern having a groove width of 5 μm or less is formed (submicronization of the U-groove pattern), and in the following steps (g) and (h), anisotropy is performed based on the submicronization U-groove pattern. Perform etching to create a groove width of 0 in the silicon substrate.
.. A submicron U-groove of 5 μm or less is formed. after that,
The submicron UN is filled with an insulator to perform element isolation of the semiconductor integrated circuit device (steps (i) to (k)).

以下、具体的にその製造工程を説明する。The manufacturing process will be specifically explained below.

(イ)先ず、N−エピタキシャル/1lla、N+埋込
層1b及びP−基板1cからなるシリコン単結晶基板l
上に酸化膜2を形成し、更に素子領域形成用フォトレジ
スト3を接合する(第1図(a))。
(a) First, a silicon single crystal substrate l consisting of an N- epitaxial/1lla, an N+ buried layer 1b, and a P- substrate 1c.
An oxide film 2 is formed thereon, and a photoresist 3 for forming an element region is further bonded (FIG. 1(a)).

(ロ)フォトレジスト3をマスクとして酸化膜2のエツ
チングを行ない、フォトレジスト3を除去した後、残り
の酸化膜2をマスクに用いてシリコン基板1のエツチン
グを行ないフィールド領域となる浅溝IFを形成する(
第1図(b))。
(b) After etching the oxide film 2 using the photoresist 3 as a mask and removing the photoresist 3, etching the silicon substrate 1 using the remaining oxide film 2 as a mask to form a shallow groove IF that will become a field region. Form(
Figure 1(b)).

(ハ)酸化膜2を除去し、前記浅溝IFを有するシリコ
ン基板lにCVD絶縁膜4を堆積させる(第1図(C)
)。
(c) Remove the oxide film 2 and deposit the CVD insulating film 4 on the silicon substrate l having the shallow groove IF (FIG. 1(C))
).

(ニ)101.0μmのU溝パターン20(第6図参照
)の情報を有するU溝加工用フォトレジスト5を前記C
VD絶縁膜4上に接合し、該フォトレジスト5をマスク
として絶縁膜4をエツチングし。
(d) The U-groove processing photoresist 5 having the information of the 101.0 μm U-groove pattern 20 (see FIG. 6) is
It is bonded onto the VD insulating film 4, and the insulating film 4 is etched using the photoresist 5 as a mask.

前記U溝パターンに対応する溝幅1.0μmのU溝パタ
ーン4aを得る(第1図(d))。
A U-groove pattern 4a having a groove width of 1.0 μm corresponding to the U-groove pattern is obtained (FIG. 1(d)).

(ホ)フォトレジスト5を除去した後、絶縁膜4全体に
前記U溝パターン4aの幅(160μm)の半分以下の
厚さにてCVD絶縁膜6を堆積させる(第工図(e))
(e) After removing the photoresist 5, a CVD insulating film 6 is deposited over the entire insulating film 4 to a thickness less than half the width (160 μm) of the U-groove pattern 4a (see drawing (e)).
.

(へ)垂直方向の異方性エツチングをCVD絶縁膜6に
行なって、前記工程(ニ)にて得られたU溝パターン4
aの側壁にCVD絶縁膜のサイドフィルム6aを形成し
、U溝パターンの実質的な溝幅を0.5μm以下(サブ
ミクロンU溝パターン7)とする(サブミクロン化、第
1図(f))。
(f) Vertical anisotropic etching is performed on the CVD insulating film 6 to form the U-groove pattern 4 obtained in the step (d).
A side film 6a of a CVD insulating film is formed on the side wall of a, and the substantial groove width of the U groove pattern is set to 0.5 μm or less (submicron U groove pattern 7) (submicronization, FIG. 1(f)). ).

(ト)前記サブミクロンU溝パターン7をマスクにして
異方性エツチングによりシリコン基板1を所望の深度に
てエツチングし、サブミクロンのU溝8を得る。このと
きU溝底面部9に、チャネルストッパー98を形成すべ
く、イオン・イン・プランテーション等によりボロンを
選択的にドープする(第1図(g))。
(g) Using the submicron U-groove pattern 7 as a mask, the silicon substrate 1 is etched to a desired depth by anisotropic etching to obtain a submicron U-groove 8. At this time, the U-groove bottom 9 is selectively doped with boron by ion-in plantation or the like to form a channel stopper 98 (FIG. 1(g)).

(チ)CVD絶縁膜4,6をシリコン基板上から完全に
除去する(第工図(h))。
(H) Completely remove the CVD insulating films 4 and 6 from the silicon substrate (Fig. 1(h)).

(す)前記U溝8が形成されたシリコン基板1全体に、
前記工程(ロ)にて形成された浅溝1Fの深さと略同程
度の厚さにIf!縁物(CVD酸化膜)を堆積させる。
(S) The entire silicon substrate 1 on which the U-groove 8 is formed,
If! The thickness is approximately the same as the depth of the shallow groove 1F formed in the step (b) above. Deposit the rim (CVD oxide).

尚、本実施例では絶縁物を堆積する手法として、先ずシ
リコン基板1の表面に酸化膜10を形威し、更にプロセ
スの耐酸化性を確保するためにその上に窒化膜11を付
着させた後にCvDm化脱12を堆積させる手法が用い
られる(第1図(i))。
In this embodiment, as a method of depositing an insulator, an oxide film 10 is first formed on the surface of a silicon substrate 1, and then a nitride film 11 is deposited thereon to ensure oxidation resistance in the process. A method of depositing CvDm-containing 12 is used later (FIG. 1(i)).

(ヌ)前記CVD酸化膜■2を覆うようにレジスト13
を平坦に付着させる(第1図(j))。
(J) Resist 13 so as to cover the CVD oxide film ②2.
is applied flatly (Fig. 1 (j)).

(ル)レジスト13、CVD酸化膜12更には酸化膜1
0、ナイトライド膜工1をも含めて同時にしかも同選択
比で、少なくともシリコン基板1の素子領域Is、、I
S2が完全に露出するまでエッチバックし、平坦なアイ
ソレーション構造を有する半導体集積回路装置を得る(
第1図(k))。
(l) Resist 13, CVD oxide film 12, and oxide film 1
0, at the same time and with the same selectivity, including the nitride film 1, at least the element regions Is, , I of the silicon substrate 1
Etch back until S2 is completely exposed to obtain a semiconductor integrated circuit device having a flat isolation structure (
Figure 1(k)).

次に、このように工程(イ)乃至(ル)にて形成された
半導体装置の素子領域に更に5EPTトランジスタのア
クティブ領域を形成する工程について説明する。
Next, a process of further forming an active region of a 5EPT transistor in the element region of the semiconductor device formed in steps (a) to (l) as described above will be described.

第2図は第1図及び/又は第9図の素子領域IS工を拡
大して示したものであり、以下に示す工程(A)乃至(
F)にてアクティブ領域が形成される。尚、簡略化のた
めコレクタ取出し口が形成されるIS2側の製造工程に
関する説明は省略する。
FIG. 2 is an enlarged view of the element area IS process shown in FIG. 1 and/or FIG. 9, and shows the steps (A) to (
An active region is formed in F). For the sake of brevity, a description of the manufacturing process on the IS2 side where the collector outlet is formed will be omitted.

先ず、素子領域181表面に酸化膜(SiO2膜)36
を形成し、次いで酸化膜36上に全面的に窒化膜37を
堆積し、さらにその表面にノンドープポリシリコン38
.酸化膜39および窒化11!J40を順次に形成し、
フォトレジストを塗付して、フォトリソグラフィによっ
て素子領域となる部分の上にエミッタ・ベース情報を有
するフォトレジスト41を形成する。次に、このフォト
レジスト41をマスクとしてその直下の窒化膜40を選
択的にエツチングし、上記フォトレジスト41をマスク
としてボロン(B)をイオン打ち込みする。ここまで終
了した状態が、第2図(A)に示されている。
First, an oxide film (SiO2 film) 36 is formed on the surface of the element region 181.
A nitride film 37 is then deposited on the entire surface of the oxide film 36, and a non-doped polysilicon film 38 is further deposited on the surface of the nitride film 37.
.. Oxide film 39 and nitride film 11! Form J40 sequentially,
A photoresist is applied and a photoresist 41 having emitter/base information is formed by photolithography on a portion that will become an element region. Next, using this photoresist 41 as a mask, the nitride film 40 immediately below it is selectively etched, and boron (B) ions are implanted using the photoresist 41 as a mask. The state that has been completed up to this point is shown in FIG. 2(A).

その後、フォトレジスト41を除去した後アニールを施
す。これにより、マスク外方部分がボロンドープポリシ
リコン38a(ノンドープポリシリコン38と区別する
ため符号38aを用いる)となり、一方、マスク下側に
はそのままノンドープポリシリコン38が残ることにな
る。次いで、その表面を、グラフトベース形成予定領域
上の酸化膜39のみが露出するようなフォトレジスト4
2で覆い、このフォトレジスト42および上記窒化膜4
0をマスクにしてその下側の酸化膜49をエツチングす
る。このとき、グラフトベース形成予定領域上の酸化膜
39のみがエツチングされることになるが、その場合、
第2図(B)の如く酸化膜39のサイドエツチングが行
なわれる。
Thereafter, after removing the photoresist 41, annealing is performed. As a result, the outer portion of the mask becomes boron-doped polysilicon 38a (numeral 38a is used to distinguish it from non-doped polysilicon 38), while the non-doped polysilicon 38 remains under the mask. Next, the surface is coated with a photoresist 4 such that only the oxide film 39 on the region where the graft base is to be formed is exposed.
2, this photoresist 42 and the nitride film 4
Using 0 as a mask, the oxide film 49 below it is etched. At this time, only the oxide film 39 on the area where the graft base is to be formed will be etched, but in that case,
Side etching of the oxide film 39 is performed as shown in FIG. 2(B).

次いで、マスクとなったフォトレジスト42及び窒化膜
40を除去し、それらの下側に位置した残部の酸化膜3
9をマスクとしてヒドラジン等によりノンドープポリシ
リコン38のエツチングを行なうことにより、エツチン
グされたノンドープポリシリコン38の下側の窒化膜3
8の一部が露出して、第2図(C)の状態になる。
Next, the photoresist 42 and nitride film 40 that served as a mask are removed, and the remaining oxide film 3 located below them is removed.
By etching the non-doped polysilicon 38 with hydrazine or the like using 9 as a mask, the nitride film 3 below the etched non-doped polysilicon 38 is removed.
8 is exposed, resulting in the state shown in FIG. 2(C).

その後、マスクした上記酸化膜39を除去してから、ノ
ンドープポリシリコン38とボロンドープポリシリコン
38aをマスクとして露出する窒化膜37をエツチング
した後、マスクとされたノ・ンドープボリシリコン38
を除去して、第2図(D)の状態となる。この状態でつ
なぎベース形成予定領域及びグラフトベース形成予定領
域にボロンをイオン打ち込みする。
Thereafter, the masked oxide film 39 is removed, and the exposed nitride film 37 is etched using the non-doped polysilicon 38 and the boron-doped polysilicon 38a as a mask.
is removed, resulting in the state shown in FIG. 2(D). In this state, boron ions are implanted into the region where the tether base is to be formed and the region where the graft base is to be formed.

次いで、ノンドープポリシリコン43を堆積させてアニ
ールを施す。すると、ボロンドープポリシリコン38a
およびグラフトベース形成予定領域に打ち込んだボロン
の拡散(油上がり)が起こり、ノンドープポリシリコン
はエミッタ穴開口予定領域を除いてボロンドープポリシ
リコン43aに変じる。次いで、ヒドラジン等を用いて
ノンドープポリシリコンをエツチングした後、ポリシリ
コンベース引出し電極34(第4図(F)参照)となる
ボロンドープポリシリコン38a、43aをエツチング
する。
Next, non-doped polysilicon 43 is deposited and annealed. Then, boron-doped polysilicon 38a
Diffusion (oil removal) of the boron implanted into the region where the graft base is to be formed occurs, and the non-doped polysilicon changes to boron-doped polysilicon 43a except the region where the emitter hole is to be formed. Next, after etching the non-doped polysilicon using hydrazine or the like, the boron-doped polysilicon 38a and 43a, which will become the polysilicon base extraction electrode 34 (see FIG. 4(F)), are etched.

その後、熱酸化によってボロンドープポリシリコン43
aの表面を酸化させて酸化膜44を形成した後、これを
マスクとしてエミッタ穴開口予定領域の内側の窒化膜3
7と酸化膜36をドライエツチングによって除去する(
第4図(E))。
After that, boron-doped polysilicon 43 is formed by thermal oxidation.
After oxidizing the surface of a to form an oxide film 44, the nitride film 3 inside the area where the emitter hole is to be opened is formed using this as a mask.
7 and the oxide film 36 are removed by dry etching (
Figure 4(E)).

以上の工程によって形成されたものにエミッタ引出し電
極としてのポリシリコンをエミッタ領域にコンタクトす
るように被着して5EPTトランジスタを得る(第4図
(F))。
A 5EPT transistor is obtained by depositing polysilicon as an emitter lead electrode so as to contact the emitter region on the structure formed by the above steps (FIG. 4(F)).

次に、U溝幅を0.5μm以下にし、CVD絶縁膜によ
るアイソレーションにより誘電率を低くした本実施例の
その他の作用効果について説明する。
Next, other effects of this embodiment, in which the U-groove width is set to 0.5 μm or less and the dielectric constant is lowered by isolation using a CVD insulating film, will be explained.

第1に、本発明に係るU溝の溝幅は0.5μm以下であ
るため、U溝埋込みに必要なCVDM縁膜の膜厚自体が
薄くてすむ、即ち、従来の溝幅(1μm)を有するU溝
にCVD絶縁膜を埋め込む手法では窪みが生じるためC
vD#I!!縁膜を厚く堆積する(3μm)必要があっ
たが、本発明のサブミクロンU溝の埋込み時には従来の
如き凹みが生じないため堆積する膜厚が薄くても平坦化
が達成される。又、CVD絶縁膜が厚いので堆積に要す
る時間も大幅に短縮される。
First, since the groove width of the U-groove according to the present invention is 0.5 μm or less, the thickness of the CVDM edge film required for embedding the U-groove can be made thinner. The method of embedding a CVD insulating film in the U-groove has a depression, so C
vD#I! ! Although it was necessary to deposit a thick edge film (3 .mu.m), flattening can be achieved even if the deposited film is thin because no dents are created when filling the submicron U-groove according to the present invention as in the conventional method. Also, since the CVD insulating film is thick, the time required for deposition is also significantly reduced.

ここで、U溝上に形成される窪みの凹み度合いを表す平
坦度dとU溝の溝幅Wとに関係についで考える。
Now, let us consider the relationship between the flatness d, which represents the degree of concavity of the depression formed on the U-groove, and the groove width W of the U-groove.

第3図は、溝幅WのU溝に膜厚りだけCVD絶縁膜を堆
積した図である。U溝上に形成されるCVDM縁膜の凹
部Gの最深部にと、溝肩Mとを結ぶ直線りが垂線Nとな
す角をαとすると、平坦度d(絶縁膜の平坦面から最深
部Kまでの距i1)は、α2 d =D(1−cosα):D     □=’  (
1)となる。
FIG. 3 is a diagram in which a CVD insulating film is deposited to the same thickness as the U-groove with a groove width W. If α is the angle between the straight line connecting the groove shoulder M and the deepest part of the recess G of the CVDM edge film formed on the U groove with the perpendicular line N, then the flatness d (from the flat surface of the insulating film to the deepest part K The distance i1) to α2 d = D (1-cos α): D □ =' (
1).

を得る。get.

従って、膜の平坦度dは、溝幅Wの2乗で変化すること
が判り、溝幅Wを微細化すれば平坦性は急激に改善され
ることになる。仮にサブミクロンU溝(溝幅W=0.2
μm)にCVD絶縁膜をl。
Therefore, it can be seen that the flatness d of the film changes as the square of the groove width W, and if the groove width W is made finer, the flatness will be rapidly improved. Suppose that a submicron U groove (groove width W = 0.2
A CVD insulating film is applied to the substrate (μm).

0μm堆積させた場合を考えると平坦度dは上記(2)
式よりd:o、005μmとなる。
Considering the case of 0 μm deposition, the flatness d is as shown in (2) above.
From the formula, d:o, 005 μm.

第2に、本発明に係るU溝はエッチバックを不要、ある
いはエッチバックの幅が微小で十分なためCVD絶縁膜
の内部に形成された空洞が露出するおそれがなく(第4
図)、該空洞を応力緩和に積極的に利用することができ
る。
Second, the U-groove according to the present invention does not require etchback, or the width of etchback is small enough, so there is no risk of exposing the cavity formed inside the CVD insulating film (fourth point).
), the cavity can be actively used for stress relaxation.

第3に、本実施例の如くシリコン基板1に浅溝を有する
半導体集積回路装置(SEPTトランジスタ)では浅溝
とU溝の絶縁物の充填を同時に行なうことができ、集積
回路装置の製造工程が簡略化される。
Thirdly, in a semiconductor integrated circuit device (SEPT transistor) having a shallow trench in the silicon substrate 1 as in this embodiment, the shallow trench and the U-groove can be filled with insulators at the same time, and the manufacturing process of the integrated circuit device is simplified. Simplified.

このように工程が簡略化がなされると、アイソレーショ
ン膜厚のウェーハ内均−性が高くなる。
When the process is simplified in this way, the uniformity of the isolation film thickness within the wafer becomes high.

具体的には、従来行なわれていたポリシリコンを用いた
U溝アイソレーションにおいてポリシリコンの堆積膜厚
のバラツキが5%、エッチバックのバラツキが5%であ
る場合を考えると、このときポリシリコンの膜厚が4μ
m、エッチバック量が3IImであれば、0.25μm
(=v’ (4μmX5%)2+(3μmX5%)2)
なる誤差が生じることになる。これに対し、本発明に係
るU溝アイソレーションでは、CVDM縁膜(1μm)
形成時のバラツキによる誤差が0.05μmとなるだけ
で従来のものに比してウェーハ内均−性が格段優れる。
Specifically, if we consider a case where the variation in the polysilicon deposited film thickness is 5% and the variation in etchback is 5% in conventional U-groove isolation using polysilicon, then The film thickness is 4μ
m, if the etchback amount is 3IIm, then 0.25μm
(=v' (4μmX5%)2+(3μmX5%)2)
This will result in an error. On the other hand, in the U-groove isolation according to the present invention, the CVDM edge film (1 μm)
Since the error due to variations during formation is only 0.05 .mu.m, the uniformity within the wafer is much better than that of the conventional method.

ところでU溝をシリコン基板上に形成する際U溝パター
ンのコーナ一部の溝幅が拡大する。即ち、第5図に示す
ようにこのコーナ一部の溝幅の拡大は曲げ角0に応じる
もので、その度合いを示す溝幅拡大率Yは曲げ角θをパ
ラメータとして以下のように表される(Yが大きいほど
溝幅拡大効果大−2a ここでXは、前述のサイドフィルム処理を施す前の溝幅
、aは前述の工程(へ)(第1図(f)参照)にて形成
されるサイドフィルム6aの肉厚であり、(X−2a)
が微細化後のサブミクロンU溝の溝幅Wに相当する。
By the way, when a U-groove is formed on a silicon substrate, the groove width at a part of the corner of the U-groove pattern is enlarged. That is, as shown in Fig. 5, the expansion of the groove width in a part of this corner corresponds to the bending angle 0, and the groove width expansion rate Y indicating the degree is expressed as follows using the bending angle θ as a parameter. (The larger Y is, the greater the effect of widening the groove width.-2a Here, The thickness of the side film 6a is (X-2a)
corresponds to the groove width W of the submicron U groove after miniaturization.

(3)式からも明らかなようにコーナーの曲げ角θを小
さくすればするほど溝幅拡大効果は小さくなる。
As is clear from equation (3), the smaller the bending angle θ of the corner, the smaller the effect of widening the groove width.

従って、本実施例では溝幅拡大効果によるU溝埋込時の
平坦性の劣化を防ぐべく前述の工程(ニ)で用いられる
U溝加工用フォトレジストのレイアウトを曲げ角θの小
さい8角形閉ループアイソレーシヨンパターンにした。
Therefore, in this example, in order to prevent the flatness from deteriorating when filling the U-groove due to the groove width expansion effect, the layout of the photoresist for U-groove processing used in the above-mentioned step (d) was bent into an octagonal closed loop with a small angle θ. Made into an isolation pattern.

第6図は閉ループの低段差のU溝パターン平面レイアウ
ト図を示し、U溝パターン20のコーナ一部の曲げ角θ
は全て45°とされ、全て、のコーナ一部の溝幅拡大効
果を均等に低下させている。
FIG. 6 shows a plan layout of a U-groove pattern with a low level difference in a closed loop, and shows a bending angle θ of a part of the corner of the U-groove pattern 20.
are all set to 45 degrees, and the effect of enlarging the groove width at a part of the corner of all is equally reduced.

又、U溝パターンフォトマスクの丁字形の交点部の溝幅
拡大効果に関しては、第7図に示すようなパターンを形
成することによりその溝幅拡大効果を低下させることが
できる。
Furthermore, the effect of enlarging the groove width at the T-shaped intersections of the U-groove pattern photomask can be reduced by forming a pattern as shown in FIG.

第8図は、浅溝のないシリコン基板に本発明に係るアイ
ソレーションを行なう他の実施例を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment in which isolation according to the present invention is performed on a silicon substrate without shallow grooves.

この場合、U溝上の凹部=23.24は無視できるほど
小さく(膜厚を1μm、溝幅0.2μmのとき平坦度d
は前記(2)式より0゜005μmとなる)、従って、
薄膜化のためのエッチバック工程が不要となる。
In this case, the recess on the U groove = 23.24 is negligibly small (when the film thickness is 1 μm and the groove width is 0.2 μm, the flatness is d
is 0°005 μm from the above formula (2)), therefore,
An etch-back process for thinning the film becomes unnecessary.

第9図及び第10図は本発明に係るUmアイソレーショ
ンをシリコン基板−酸化膜−シリコン基板(超薄型)の
SOI基板に適用した実施例を示すものであり第工図及
び第8図にそれぞれ示した実施例とまったく同様の作用
効果がそれぞれ得られる。このように、本発明に係るア
イソレーションは製造工程が複雑化するSOI基板又は
sO8基板を用いた半導体集積回路に対し特に有効であ
る。
9 and 10 show an example in which the Um isolation according to the present invention is applied to a silicon substrate-oxide film-silicon substrate (ultra-thin type) SOI substrate. Exactly the same effects as in the respective embodiments can be obtained. As described above, the isolation according to the present invention is particularly effective for semiconductor integrated circuits using SOI substrates or sO8 substrates, which require complicated manufacturing processes.

尚、第9図、第I0図において、25は酸化膜、26は
超薄型シリコン基板を示す。
In FIGS. 9 and 10, 25 represents an oxide film, and 26 represents an ultra-thin silicon substrate.

尚、本実施例では、1μmの溝幅のU溝パターンの壁面
にサイドフィルムを形成してU溝パターンのサブミクロ
ン化を図ったが、これに限ることなく、例えば、シリコ
ン基板上にCVD酸化膜を堆積させ、この上にノンドー
プポリシリコンを堆積させ、次いでこのノンドープポリ
シリコン中に1μmの溝幅のU溝パターンをマスクとし
てボロンを注入し、アニールによって当該ポリシリコン
中のボロンを横方向に拡散させた後にノンドープポリシ
リコン部をエツチングすることによってサブミクロンU
溝パターンを形成するようにしてもよい。
In this example, a side film was formed on the wall surface of the U-groove pattern with a groove width of 1 μm in order to make the U-groove pattern submicron. A film is deposited, non-doped polysilicon is deposited on this film, boron is implanted into this non-doped polysilicon using a U-groove pattern with a groove width of 1 μm as a mask, and boron in the polysilicon is laterally implanted by annealing. By etching the non-doped polysilicon portion after diffusion, submicron U
A groove pattern may also be formed.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.

[発明の効果] 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
[Effects of the Invention] The effects obtained by typical inventions disclosed in this application are briefly explained below.

すなわち、本発明の半導体集積回路装置に依れば、半導
体集積回路の各素子間の分離が溝幅0゜5μm以下のび
溝によって行なわれ、当該U溝内に絶縁物が充填される
ので、半導体集積回路のアイソレーションの誘電率を小
さくして低容量化を図るとともに素子分離距離を小さく
して集積回路の微細化・高集積化を図ることができる。
That is, according to the semiconductor integrated circuit device of the present invention, each element of the semiconductor integrated circuit is separated by an elongated groove with a groove width of 0.5 μm or less, and the U-groove is filled with an insulator, so that the semiconductor By reducing the dielectric constant of the isolation of an integrated circuit, it is possible to reduce the capacitance, and by reducing the element separation distance, it is possible to achieve miniaturization and high integration of the integrated circuit.

更に、CVD絶縁膜の堆積によってU溝の埋込を行なう
場合、薄いCVD絶縁膜にて平坦化が行なわれ製造工程
の簡略化が図られる。又、浅溝を有する5EPT、5I
COSトランジスタに本発明を適用する際浅溝内にU溝
を形成して当該浅溝の埋込とU溝の埋込を同時に行なう
ことができ、更なる製造工程の簡略化が図られる。
Further, when filling the U trench by depositing a CVD insulating film, planarization is performed with a thin CVD insulating film, thereby simplifying the manufacturing process. In addition, 5EPT, 5I with shallow grooves
When the present invention is applied to a COS transistor, it is possible to form a U-groove within the shallow groove and bury the shallow groove and the U-groove at the same time, thereby further simplifying the manufacturing process.

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

@工図は本発明に係る半導体集積回路装置の素子分離工
程を説明するための縦断面図、第2図は第1図の工程に
より形成された半導体集積回路装置の素子領域に5EP
Tトランジスタのアクティブ領域を形成する製造工程を
説明するための縦断面図、 第3図はU溝の溝幅Wとデバイス表面の平坦度dとの関
係を説明するための縦断面図、第4図は本発明に係るサ
ブミクロンU溝に絶縁物が堆積した様子を説明するため
の縦断面図、第5図はU溝パターンのコーナ一部の曲げ
角Oと溝幅拡大効果との関係を説明するための平面図、
第6図は本発明に係るサブミクロンU溝パターンフォト
マスクを示す平面図。 第7図は丁字形の交点部の溝幅拡大効果を低減させたU
溝パターンフォトマスクを示す平面図、第8図は浅溝を
有していない半導体集積回路に本発明に係るアイソレー
ションを適用した例を示す縦断面図。 第9図は本発明に係るアイソレーションをSO工基板を
用いた半導体集積回路に適用した例を示す縦断面図、 第1O図は浅溝を有していないSOI基板を用いた半導
体集積回路に本発明のアイソレーションを適用した例を
示す縦断面図、 第11図は従来のU溝アイソレーションの構造を示す縦
断面図である。 1・・・・シリコン単結晶基板、2・・・・酸化膜、3
・・・・素子領域形成用フォトレジスト、4・・・・C
VD絶縁膜、4a・・・・U溝パターン、5・・・・U
溝加工用フォトレジスト、6・・・・CVDN縁膜6a
・・・・サイドフィルム、7・・・・サブミクロンU溝
パターン、8・・・・サブミクロンU溝、工0・・・・
酸化膜、11・・・・ナイトライド膜、工2・・、・C
VD酸化膜、2o・・・・サブミクロンU溝パターン。 第 7 図 第 図 第 図
@The engineering drawing is a vertical cross-sectional view for explaining the element isolation process of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view for explaining the manufacturing process for forming the active region of the T transistor; FIG. 3 is a longitudinal sectional view for explaining the relationship between the groove width W of the U groove and the flatness d of the device surface; The figure is a longitudinal cross-sectional view for explaining how the insulator is deposited in the submicron U-groove according to the present invention, and FIG. Plan view for explanation,
FIG. 6 is a plan view showing a submicron U-groove pattern photomask according to the present invention. Figure 7 shows a U that reduces the effect of widening the groove width at the intersection of the T-shape.
FIG. 8 is a plan view showing a groove pattern photomask, and FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing an example in which the isolation according to the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit having no shallow grooves. Fig. 9 is a vertical cross-sectional view showing an example in which the isolation according to the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit using an SOI substrate, and Fig. 1O is a vertical cross-sectional view showing an example in which the isolation according to the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit using an SOI substrate without shallow grooves. FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing an example of applying the isolation of the present invention. FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing the structure of a conventional U-groove isolation. 1...Silicon single crystal substrate, 2...Oxide film, 3
...Photoresist for forming element region, 4...C
VD insulating film, 4a...U groove pattern, 5...U
Photoresist for groove processing, 6...CVDN edge film 6a
...Side film, 7...Submicron U groove pattern, 8...Submicron U groove, Machining 0...
Oxide film, 11...Nitride film, Work 2...C
VD oxide film, 2o...submicron U groove pattern. Figure 7 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体集積回路の各素子間の分離が溝幅0.5μm
以下のU溝によって行なわれ、当該U溝内には絶縁物が
充填されていることを特徴とする半導体集積回路装置。 2、前記絶縁物の充填はCVD酸化膜を被着することに
より行なわれることを特徴とする請求項1記載の半導体
集積回路装置。 3、基板上に浅溝を有する半導体集積回路装置において
、上記浅溝内に上記U溝が形成されていることを特徴と
する請求項1又は2記載の半導体集積回路装置。
[Claims] 1. Separation between each element of the semiconductor integrated circuit has a groove width of 0.5 μm
A semiconductor integrated circuit device characterized in that the U-groove is formed by the following U-groove, and the U-groove is filled with an insulator. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said insulating material is filled by depositing a CVD oxide film. 3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1 or 2, wherein the semiconductor integrated circuit device has a shallow groove on the substrate, wherein the U-groove is formed within the shallow groove.
JP18226589A 1988-06-02 1989-07-14 Semiconductor integrated circuit device Pending JPH0346346A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04125235U (en) * 1991-04-30 1992-11-16 ジユーキ株式会社 Hanger conveyor drive device
JP2001168337A (en) * 1999-10-25 2001-06-22 Samsung Electronics Co Ltd Soi semiconductor integrated circuit and its manufacturing method
JP2007088312A (en) * 2005-09-26 2007-04-05 Hitachi Ltd Semiconductor device
WO2011004670A1 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 日本電気株式会社 Semiconductor device

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