JPH0448647A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0448647A
JPH0448647A JP15490990A JP15490990A JPH0448647A JP H0448647 A JPH0448647 A JP H0448647A JP 15490990 A JP15490990 A JP 15490990A JP 15490990 A JP15490990 A JP 15490990A JP H0448647 A JPH0448647 A JP H0448647A
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JP
Japan
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film
polycrystalline silicon
forming
semiconductor layer
insulating film
Prior art date
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Application number
JP15490990A
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Japanese (ja)
Inventor
Shunji Nakamura
俊二 中村
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Bipolar Transistors (AREA)
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce number of polishing processes, by forming protruding films, each comprising a conductive and insulating film, on a semiconductor layer, and by forming insulating side walls on both the side parts of each protruding film, and by thereafter depositing a semiconductor film overall and embedding this film in grooves, and by thereafter polishing the semiconductor films through using the protruding films as the last stops. CONSTITUTION:By a CVD method, an SiO2 film 18 of 2000-3000Angstrom in thickness is grown overall. Thereafter, by an RIE method, anisotropic etching is performed. Thereby, the side walls caused by the SiO2 film 18 remaining are formed on both the side parts of a polycrystalline silicon film 9 and a nitride film 10 which are protruded from an N<->-type semiconductor layer 3 and a field insulation film 6. In this case, the SiO2 film 18 remains on the inner peripheral surface of a U-shaped groove 14. Thereafter, polishing is performed using the nitride film 10 as a stopper, after a second polycrystalline silicon film 19 of about 2mum in thickness is grown overall by a CVD method. Then, the side spaces of the nitride film 10 and the first polycrystalline silicon film 9 thereunder are filled with the second polycrystalline silicon film 19. Thereby, the surfaces of the plural films on the N<->-type semiconductor layer 3 are levelled completely.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要] 素子分離用のU溝を備えた半導体装置の製造方法に関し
、 半導体素子を形成する際のポリッシング工程の回数を可
能な限り低減し、また、!極を形成する際のマージンを
少なくするとともに、素子形成後の半導体装置を平坦化
することを目的とし、半導体層3及びフィールド絶縁膜
の上に、導電膜、または、第1の絶縁膜及び導’!膜を
堆積し、さらに第2の絶縁膜を堆積する工程と、前記半
導体層の内部に深さ方向に延びる溝を形成する工程と、
政情の内面に第3の絶縁膜を形成する工程と、前記導電
層及び前記第2の絶縁膜、または、前記第1の絶縁膜、
前記導電膜及び前記第2の絶縁膜をパターニングするこ
とにより、前記半導体層及びフィールド絶縁膜の所望の
領域に凸状膜を形成する工程と、該凸状膜の側壁に絶縁
性サイドウオールを形成し、前記絶縁膜性サイドウオー
ルを含む凸領域とフィールド絶縁膜以外の前記半導体層
の表面を露出する工程と、少なくとも前記溝を含む領域
に、導電膜又は半導体膜を形成した後に、前記凸状膜を
終点として該半導体膜の膜厚をポリッシングすることに
よって、複数の前記凸状膜により形成される凹部と、前
記溝の中に該半導体膜を残存させる工程とを含み構成す
る。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a method for manufacturing a semiconductor device equipped with a U-groove for element isolation, the number of polishing steps when forming a semiconductor element is reduced as much as possible, and! A conductive film or a first insulating film and a conductive film are formed on the semiconductor layer 3 and the field insulating film in order to reduce the margin when forming the poles and to planarize the semiconductor device after element formation. '! a step of depositing a film and further depositing a second insulating film; and a step of forming a trench extending in the depth direction inside the semiconductor layer;
a step of forming a third insulating film on the inner surface of the political situation, the conductive layer and the second insulating film, or the first insulating film;
forming a convex film in a desired region of the semiconductor layer and field insulating film by patterning the conductive film and the second insulating film, and forming an insulating sidewall on the sidewall of the convex film; The step of exposing the surface of the semiconductor layer other than the convex region including the insulating film sidewall and the field insulating film, and forming a conductive film or a semiconductor film in at least the region including the groove, The method includes the steps of polishing the thickness of the semiconductor film with the film as the end point, thereby forming a recessed portion formed by the plurality of convex films, and leaving the semiconductor film in the groove.

(産業上の利用分野) 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは
、素子分離用のU溝を備えた半導体装置の製造方法に関
する。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device provided with a U-groove for element isolation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体装置においては、素子間を分離するためにU溝を
設けることがある。このU溝は、半導体基板の深さ方向
に溝を形成し、溝の内面に絶縁膜を成長させた後に、気
相成長法等によって回り込みの良い多結晶シリコンを成
長させてU溝内を埋め込み、ついで、多結晶シリコン膜
を機械的に研磨することによりU溝内部だけに多結晶シ
リコンを残存させて形成したものである。
In semiconductor devices, U-grooves are sometimes provided to isolate elements. This U-groove is created by forming a groove in the depth direction of a semiconductor substrate, growing an insulating film on the inner surface of the groove, and then growing polycrystalline silicon with good wraparound properties using a vapor phase growth method etc. to fill the inside of the U-groove. Then, the polycrystalline silicon film is mechanically polished to leave the polycrystalline silicon only inside the U-groove.

このようなU溝によって例えばP型MOSトランジスタ
とNPN接合型バイポーラトランジスタをU溝により分
離して形成する場合には、一般に次のような工程を経る
ことになる。
When forming, for example, a P-type MOS transistor and an NPN junction bipolar transistor separated by such a U-groove, the following steps are generally performed.

第3図は、半導体装置の従来の形成工程を示す断面図で
ある。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional manufacturing process of a semiconductor device.

まず、半導体基板40の上にN°型型半体体層41N−
型半導体層42を積層する。そして、N型半導体層42
のうち、バイポーラトランジスタのコレクタコンタクト
層形成領域C及びベース層形成領域BとMOS)ランジ
スタ形成領域M以外の領域にフィールド絶縁膜43を形
成した後、N型不純物イオンを圧入、拡散することによ
りコレクタコンタクト層44をN−型半導体層42に形
成する(第3図(a))。
First, an N° type half body layer 41N− is placed on the semiconductor substrate 40.
A type semiconductor layer 42 is laminated. Then, the N-type semiconductor layer 42
After forming a field insulating film 43 in regions other than the collector contact layer forming region C and base layer forming region B of the bipolar transistor and the transistor forming region M of the bipolar transistor, N-type impurity ions are press-injected and diffused to form the collector. A contact layer 44 is formed on the N- type semiconductor layer 42 (FIG. 3(a)).

そして、全体にSiO□膜45膜室5膜46、PSG膜
47及びフォトレジスト48を積層した後、フォトレジ
スト48及びPSG膜47をパターニングして、バイポ
ーラトランジスタ形成HMAを囲むような開口部49を
形成する。
Then, after laminating the SiO□ film 45 film chamber 5 film 46, PSG film 47, and photoresist 48 on the whole, the photoresist 48 and the PSG film 47 are patterned to form an opening 49 surrounding the bipolar transistor forming HMA. Form.

次に、反応性イオンエンチング法(1?IE法)等によ
りPSG膜47、フォトレジスト4日をマスクにして、
窒化膜46から半導体基板40の内部に達するまで異方
性エツチングを行い、各層の厚み方向にU溝50を形成
する(第3図(b))。
Next, using the PSG film 47 and the photoresist 4 days as a mask by reactive ion etching method (1?IE method) etc.,
Anisotropic etching is performed from the nitride film 46 to the inside of the semiconductor substrate 40 to form a U-groove 50 in the thickness direction of each layer (FIG. 3(b)).

そして、窒化M46上に残存したPSGIl147を除
去した後に、U溝50の内面に熱酸化法により絶縁膜5
1を形成し、(尚、この時、U溝50の内面以外は窒化
M46のために酸化膜は形成されない)ついで、U溝5
0内を完全に充填するように第一の多結晶シリコンM5
2を積層した後、二の多結晶シリコン膜52をポリッシ
ング(機械的研磨)して該窒化膜46及びフィールド絶
縁膜43を露出させるとともに、U溝50内に多結晶シ
リコン膜52を残存させる(第3図(c))。
After removing the PSGIl 147 remaining on the nitrided M46, an insulating film 5 is formed on the inner surface of the U groove 50 by thermal oxidation.
1 (at this time, no oxide film is formed except for the inner surface of the U groove 50 due to the nitrided M46).
first polycrystalline silicon M5 so as to completely fill the inside of the
After laminating the second polycrystalline silicon film 52, the second polycrystalline silicon film 52 is polished (mechanically polished) to expose the nitride film 46 and the field insulating film 43, and the polycrystalline silicon film 52 remains in the U groove 50 ( Figure 3(c)).

次に、U溝50内の多結晶シリコン膜52の上面を熱酸
化してシリコン酸化膜53を成長させ、U溝50の表面
に蓋を形成する(第3図(d))、なお、この時U溝5
0の表面以外は窒化846で覆われているため酸化膜は
形成されない。この後に、窒化膜46及びSiO2膜4
5を、それぞれ燐酸、フン酸により除去する。
Next, the upper surface of the polycrystalline silicon film 52 within the U-groove 50 is thermally oxidized to grow a silicon oxide film 53 to form a lid on the surface of the U-groove 50 (FIG. 3(d)). Time U groove 5
Since the surface other than the surface of 0 is covered with nitride 846, no oxide film is formed. After this, the nitride film 46 and the SiO2 film 4
5 is removed with phosphoric acid and hydrochloric acid, respectively.

次に、半導体層42の露出領域にゲート酸化膜54を形
成した後、MOSトランジスタ形成形成領域外以外−ト
酸化膜54をレジストマスクにより除去した後、第二の
多結晶シリコンM55を全体に積層してから、バイポー
ラトランジスタ形成領域AにP型不純物イオンを注入し
、MOSトランジスタ形成領域MにN型不純物イオンを
注入し、SiO□膜56を全体に積層する。ついで、N
−型半導体層42上の!54〜56をフォトリソグラフ
イー法によりバターニングしくこの時ゲート絶縁膜54
は残しても良い)、ゲート電極形成領域Gと、エミッタ
形成領域Eの周囲と、コレクタコンタクト層44の上に
残存させる(第3図(c))、そして、ゲート電極形成
領域Gに残存した多結晶シリコン膜55をゲート電極5
7として用いる一方、ミッタ形成領域Eの周辺に残存し
たものをベース電極58として使用する。
Next, after forming a gate oxide film 54 in the exposed region of the semiconductor layer 42, the gate oxide film 54 except outside the MOS transistor formation region is removed using a resist mask, and then a second polycrystalline silicon M55 is laminated on the entire surface. Thereafter, P-type impurity ions are implanted into the bipolar transistor formation region A, N-type impurity ions are implanted into the MOS transistor formation region M, and a SiO□ film 56 is laminated over the entire structure. Next, N
- on the semiconductor layer 42! 54 to 56 are patterned by photolithography, and at this time the gate insulating film 54 is patterned.
may be left in the gate electrode formation region G, around the emitter formation region E, and on the collector contact layer 44 (FIG. 3(c)), and in the gate electrode formation region G. Polycrystalline silicon film 55 is used as gate electrode 5
7, and the remaining part around the mitter formation region E is used as the base electrode 58.

この後、エミッタ形成領域及びMOS)ランジスタ形成
領域MにP型の不純物イオンを注入する。
Thereafter, P-type impurity ions are implanted into the emitter formation region and the MOS transistor formation region M.

そして、全体にSigh膜59(及びゲート絶縁膜54
)を積層してから、N−型半導体層42が露出するまで
Sing膜59(ゲート絶縁膜54を残したときは、こ
れを含む)を異方性エツチングし、多結晶シリコン膜5
5の側部にSiO□M59を残す(第3図(f))。
Then, the entire Sigh film 59 (and gate insulating film 54
), the Sing film 59 (including the gate insulating film 54 when it remains) is anisotropically etched until the N-type semiconductor layer 42 is exposed, and the polycrystalline silicon film 5
SiO□M59 is left on the side of 5 (FIG. 3(f)).

この後に、MOS)ランジスタ形成領域MにP型不純物
イオンを注入する。
After this, P-type impurity ions are implanted into the MOS transistor formation region M.

次に、全体に第三の多結晶シリコン膜60を積層し、こ
れにN型不純物イオンを注入した後、第3図(g)に示
すように、この第三の多結晶シリコン膜60をバターニ
ングしてエミッタ形成領域已に残存させ、これをエミッ
タ電極61として使用する。
Next, a third polycrystalline silicon film 60 is laminated on the entire surface, and after implanting N-type impurity ions into this, as shown in FIG. 3(g), this third polycrystalline silicon film 60 is The emitter electrode 61 is left on the side of the emitter formation region by etching and used as the emitter electrode 61.

この後に、アニールを行って、MOS)ランジスタ形成
領域Mのゲート電極57両側にあるP型不純物を拡散し
てソース層S、ドレイン層dを形成する。また、これと
同時に、エミッタ頭載EのN−型半導体層42に注入さ
れたP型不純物と、その周辺の多結晶シリコン膜55中
のP型不純物をN−型半導体層42に拡散してベース層
すを形成するとともに、エミッタ形成領域E上の多結晶
シリコン60に含まれるN型不純物を上記ベース層すに
拡散してエミツタ層eを形成する。
Thereafter, annealing is performed to diffuse the P-type impurity on both sides of the gate electrode 57 in the MOS transistor formation region M to form a source layer S and a drain layer d. At the same time, the P-type impurity implanted into the N-type semiconductor layer 42 on the emitter head E and the P-type impurity in the polycrystalline silicon film 55 around it are diffused into the N-type semiconductor layer 42. A base layer is formed, and an N-type impurity contained in the polycrystalline silicon 60 on the emitter formation region E is diffused into the base layer to form an emitter layer e.

次に、第3図(h)に示すように、全体に眉間絶縁膜6
2を形成し、コンタクトホール63〜68を設ける。そ
して、コンタクトホール63〜68を通してソース層S
、ゲート電極57、ドレイン層d1コレクタコンタクト
層44、ベース電極58及びエミッタ電極61の各々に
、アルミニウム等の金属よりなる配線電極69〜74を
形成することになる。
Next, as shown in FIG. 3(h), the glabellar insulating film 6
2 and contact holes 63 to 68 are provided. Then, the source layer S is formed through the contact holes 63 to 68.
, the gate electrode 57, the drain layer d1 collector contact layer 44, the base electrode 58, and the emitter electrode 61, respectively, are formed with wiring electrodes 69 to 74 made of metal such as aluminum.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、このような方法によって半導体装1を形成す
る場合には、第3図(h)に示すように、トランジスタ
を形成する領域としない領域及びゲート領域とソース/
ドレインの間の領域に段差が生じ、この上に形成される
配線層に断線やマイグレーションが生じ易くなるといっ
た不都合がある。
By the way, when forming the semiconductor device 1 by such a method, as shown in FIG.
There is a disadvantage that a step is formed in the region between the drains, and that disconnection and migration are likely to occur in the wiring layer formed thereon.

また、バイポーラトランジスタのエミッタ電極61がベ
ース電極57から突出してしまい、平坦化が損なわれる
といった問題がある。この場合、エミ、り電極61を構
成する第三の多結晶シリコン膜60を予めポリッシング
して平坦化することも可能であるが、ポリッシングの回
数が増えて素子形成に余計な時間を費やすことになる。
Further, there is a problem that the emitter electrode 61 of the bipolar transistor protrudes from the base electrode 57, impairing planarization. In this case, it is possible to polish and planarize the third polycrystalline silicon film 60 constituting the emitter electrode 61 in advance, but this increases the number of times of polishing and requires extra time for device formation. Become.

さらに、MOSトランジスタのソース層Sやドレイン層
dの上にコンタクトホール63.65を形成する際に、
位置ズレが生じることがあり、マージンを確保する必要
があるため、素子の微細化に支障をきたすといった不都
合がある。
Furthermore, when forming contact holes 63 and 65 on the source layer S and drain layer d of the MOS transistor,
Positional deviations may occur, and a margin must be ensured, which is disadvantageous in that it impedes miniaturization of elements.

しかも、U溝50の埋込工程、ゲート電極57及びベー
ス電極58を形成する工程、およびエミッタ電極61を
形成する工程において、それぞれ多結晶シリコン膜を積
層しているために、多結晶シリコン膜の形成工程が多く
なるといった問題がある。
Moreover, since polycrystalline silicon films are laminated in each of the steps of filling the U-groove 50, forming the gate electrode 57 and base electrode 58, and forming the emitter electrode 61, There is a problem that the number of forming steps increases.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって
、半導体素子を形成する際のポリッシング工程の回数を
可能な限り低減し、また、電極を形成する際のマージン
を少なくするとともに、素子形成後の半導体装!を平坦
化しその上に形成される電極の信顛性の向上図ることが
できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
The present invention was made in view of these problems, and aims to reduce the number of polishing steps as much as possible when forming a semiconductor element, reduce the margin when forming an electrode, and reduce the number of polishing steps when forming a semiconductor element. Semiconductor device after formation! An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can planarize a semiconductor device and improve the reliability of an electrode formed thereon.

〔課題を解決するための手段] 上記した課題は、第1図に例示するように、半導体層3
及びフィールド絶縁膜6の上に、導電膜9、または、第
1の絶縁膜8及び導電膜9を堆積し、さらに第2の絶縁
膜lOを堆積する工程と、前記半導体層3の内部に深さ
方向に延びる溝14を形成する工程と、政情14の内面
に第3の絶縁膜15を形成する工程と、前記導電層9及
び前記第2の絶縁膜10、または、前記第1の絶縁膜8
、前記導電膜9及び前記第2の絶縁膜10をバターニン
グすることにより、前記半導体層3及びフィールド絶縁
膜6の所望の領域に凸状膜を形成する工程と、該凸状膜
の側壁に絶縁性サイドウオールI8を形成し、前記絶縁
膜性サイどウオール18を含む凸領域とフィールド絶縁
膜6以外の前記半導体層3の表面を露出する工程と、少
なくとも前記溝14を含む領域に、導電膜又は半導体膜
19を形成した後に、前記凸状膜を終点として該半導体
膜19の膜厚をポリッシングすることによって、複数の
前記凸状膜により形成される凹部と、前記溝■4の中に
該半導体膜19を残存させる工程とを有する半導体装l
の製造方法によって達成する。
[Means for Solving the Problems] The above problems are solved by the semiconductor layer 3 as illustrated in FIG.
and a step of depositing a conductive film 9 or a first insulating film 8 and a conductive film 9 on the field insulating film 6, and further depositing a second insulating film 1O, a step of forming a groove 14 extending in the horizontal direction, a step of forming a third insulating film 15 on the inner surface of the political condition 14, and a step of forming the conductive layer 9 and the second insulating film 10, or the first insulating film. 8
, forming a convex film in desired areas of the semiconductor layer 3 and field insulating film 6 by patterning the conductive film 9 and the second insulating film 10; A step of forming an insulating sidewall I8 and exposing the surface of the semiconductor layer 3 other than the convex region including the insulating sidewall 18 and the field insulating film 6, and forming a conductive layer in the region including at least the groove 14. After the film or semiconductor film 19 is formed, by polishing the thickness of the semiconductor film 19 using the convex film as the end point, the concave portions formed by the plurality of convex films and the grooves 4 are polished. A semiconductor device l having a step of leaving the semiconductor film 19
This is achieved by the manufacturing method.

〔作 用〕[For production]

本発明によれば、半導体層3に形成されるU字状の溝1
4に多結晶半導体膜19等を埋め込む前の工程として、
導電膜9及び絶縁膜10、または、絶縁膜8、導電膜9
及び絶縁膜IOよりなる凸状の膜を半導体層3の上に形
成し、その側部に絶縁性サイドウオール18を形成し、
この後に、半導体膜19を全体に堆積してこれを溝14
を埋込んでから、凸状の膜を終点として半導体ff19
をポリッシングするようにしている。
According to the present invention, the U-shaped groove 1 formed in the semiconductor layer 3
As a step before embedding the polycrystalline semiconductor film 19 etc. in 4,
Conductive film 9 and insulating film 10, or insulating film 8 and conductive film 9
and a convex film made of an insulating film IO is formed on the semiconductor layer 3, an insulating sidewall 18 is formed on the side thereof,
After this, a semiconductor film 19 is deposited on the entire surface and this is applied to the groove 14.
After embedding the semiconductor ff19 with the convex film as the end point.
I try to polish it.

このため、凸状の膜の両脇に位置する半導体膜工9は、
絶縁性サイドウオール18によって凸状膜内の導電膜9
から分離されることになる。
Therefore, the semiconductor film process 9 located on both sides of the convex film is
The conductive film 9 inside the convex film is formed by the insulating sidewall 18.
It will be separated from

したがって、凸状膜を構成する導電層9をゲート電極や
エミッタ電極として適用し、また、その周辺の半導体M
19をst化してソース電極、ドレイン電極あるはベー
ス電極として適用すれば、ソース電極等に用いる半導体
膜を形成する工程とこれをパターニングする工程が省略
されることになり、工数が低減される。
Therefore, the conductive layer 9 constituting the convex film is applied as a gate electrode or an emitter electrode, and the surrounding semiconductor M
If 19 is made into an ST and applied as a source electrode, drain electrode, or base electrode, the process of forming a semiconductor film used for the source electrode and the like and the process of patterning the same can be omitted, and the number of steps can be reduced.

また、これらにより形成される半導体素子は均一の厚さ
になり、この上に形成される眉間絶縁膜が平坦化される
。また、エミッタ電極の側方に自己整合的にベース電極
を形成することになるため、エミッタ電極とベース電極
を平坦にするためのエツチングを行う必要がなくなる。
Further, the semiconductor element formed by these has a uniform thickness, and the glabellar insulating film formed thereon is flattened. Furthermore, since the base electrode is formed on the side of the emitter electrode in a self-aligned manner, there is no need to perform etching to flatten the emitter electrode and the base electrode.

さらに、半導体膜19のポリッシングによれば、電極を
形成しない領域にも半導体層19を残存させることにな
り、エミッタ電極、ベースを極等を形成した後に全体を
覆う眉間絶縁膜が半導体層によって嵩上げされるために
、素子形成領域を含めて眉間絶縁膜の全体が平坦化され
ることになり、この上に形成される配線電極の断線やマ
イグレーシヨンが防止され、半導体装置の信鯨性を高め
るばかりでなく、多層配線化が促進されることになる。
Furthermore, according to the polishing of the semiconductor film 19, the semiconductor layer 19 remains even in areas where no electrode is formed, and after forming the emitter electrode, base pole, etc., the glabellar insulating film that covers the entire area is raised by the semiconductor layer. As a result, the entire glabellar insulating film including the element formation region is flattened, preventing disconnection and migration of the wiring electrodes formed thereon, and improving reliability of the semiconductor device. Not only that, but multilayer wiring will be promoted.

[実施例] そこで、以下に本発明の詳細を図面に基づいて説明する
[Example] The details of the present invention will be explained below based on the drawings.

第1図は、本発明の半導体装置製造工程の一実施例を示
す断面図であって、P型MO3)ランジスタと、NPN
接合型バイポーラトランジスタを形成する場合を例にあ
げて説明する。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the semiconductor device manufacturing process of the present invention, in which a P-type MO3) transistor and an NPN
An example of forming a junction bipolar transistor will be described.

図中符号lは、シリコン等よりなるN型の半導体基板で
、この上には、シリコンよりなるN゛型型厚導体層2N
−型半導体層3がエピタキシャル成長法によってそれぞ
れ約1.5pm、1.0μmの厚さに積層され、N−型
半導体層3の表面の全体には、熱酸化法により200人
のシリコン酸化膜(S10□膜)4aが形成され、その
上には、CVD法により窒化膜4bが積層されている(
第1図(a))。この場合のN゛型型厚導体層2埋込層
となる。
Reference numeral l in the figure is an N-type semiconductor substrate made of silicon or the like, and on top of this is an N-type thick conductor layer 2N made of silicon.
- type semiconductor layer 3 is laminated to a thickness of about 1.5 pm and 1.0 μm, respectively, by epitaxial growth method, and the entire surface of N- type semiconductor layer 3 is covered with a 200-layer silicon oxide film (S10 □ A film) 4a is formed, and a nitride film 4b is laminated thereon by CVD method (
Figure 1(a)). In this case, the N-type thick conductor layer 2 becomes a buried layer.

次に、バイポーラトランジスタ形成領域へのうちベース
形成領域B及びコレクタコンタクト層形成領域Cと、M
OS)ランジスタ形成領域Mをそれぞれレジストマスク
5で覆い、反応性イオンエツチング法(RIE法)によ
ってレジストマスク5から露出した窒化膜4 b、 5
iO1膜4aを除去するとともに 、N−型半導体層3
を0.5μm程度エツチングして凹部を形成する(第1
図(b))。
Next, base formation region B, collector contact layer formation region C, and M are formed in the bipolar transistor formation region.
OS) Each transistor formation region M is covered with a resist mask 5, and nitride films 4b and 5 exposed from the resist mask 5 are formed by reactive ion etching (RIE).
While removing the iO1 film 4a, the N-type semiconductor layer 3
0.5 μm to form a recess (first
Figure (b)).

次に、レジストマスク5を灰化除去した後に、シリコン
酸化膜(540,膜)6をCVD法により積層し、これ
をケミカルポリッシング法とフン酸バッファ液によって
窒化層4bが露出するまでエツチングする。そして、N
−型半導体層3の凹部に残存したSiO□WI6をフィ
ールド絶縁膜として使用する(第1図(C))。
Next, after removing the resist mask 5 by ashing, a silicon oxide film (540, film) 6 is deposited by the CVD method, and this is etched using a chemical polishing method and a hydrofluoric acid buffer until the nitride layer 4b is exposed. And N
The SiO□WI6 remaining in the recessed portion of the −-type semiconductor layer 3 is used as a field insulating film (FIG. 1(C)).

この後に、窒化膜4b及びSiO□膜4aを、それぞれ
燐酸とフン酸により除去し、ついで、図示しないフォト
レジストをイオン注入防御マスクにしてコレクタコンタ
クト層形成領域CにN型不純物イオン、例えば燐や砒素
イオンを注入、拡散してコレクタコンタクト層7をN゛
型型溝導体層2達する深さに形成する(第1図(d))
After that, the nitride film 4b and the SiO□ film 4a are removed using phosphoric acid and hydrochloric acid, respectively, and then, using a photoresist (not shown) as an ion implantation protection mask, the collector contact layer forming region C is filled with N-type impurity ions, such as phosphorus, etc. Arsenic ions are implanted and diffused to form a collector contact layer 7 to a depth that reaches the N-type groove conductor layer 2 (FIG. 1(d)).
.

また、全面に熱酸化法によりSiO□M8を約200人
の厚さに形成した後、この5jOz膜8のうちバイポー
ラトランジスタ形成領域Aの部分をフォトリソグラフィ
ー法により選択的に除去し、MOSトランジスタ形成領
域Mに残ったSiO□#8をゲート酸化膜として使用す
る。
In addition, after forming SiO□M8 to a thickness of about 200 mm over the entire surface by thermal oxidation, a portion of this 5JOz film 8 in the bipolar transistor formation region A is selectively removed by photolithography to form a MOS transistor. SiO□#8 remaining in region M is used as a gate oxide film.

次に、CVD法により全体に第一の多結晶シリコン膜9
を約3000人、窒化#10を1000人、PSG膜1
1を約1μm成長した後に、その上にフォトレジスト1
2を塗布し、これを露光、現像することによりバイポー
ラトランジスタ形成領域Aを囲む領域に窓13を設け、
この窓13をマスクにPSG膜11および窒化膜10の
異方性エツチングをおこない、その下の多結晶シリコン
膜9を露出させる(第1図(e) )。
Next, a first polycrystalline silicon film 9 is applied to the entire surface by CVD.
about 3000 people, nitride #10 1000 people, PSG film 1
After growing photoresist 1 to a thickness of about 1 μm, photoresist 1 is grown on it.
2 is applied, exposed and developed to form a window 13 in the area surrounding the bipolar transistor forming area A,
Using this window 13 as a mask, the PSG film 11 and nitride film 10 are anisotropically etched to expose the underlying polycrystalline silicon film 9 (FIG. 1(e)).

そして、PS([11及びフォトレジスト12をマスク
にして、多結晶シリコン膜9、フィールド酸化膜 層2び半導体基板1上層をRIE法によりエツチングし
、これにより素子分離用のU字状の満14を縦方向に形
成する(第1図(f))、この場合のエツチングガスと
して塩素系のガスを使用する。
Then, using the PS ([11] and photoresist 12 as masks, the polycrystalline silicon film 9, field oxide film layer 2, and upper layer of the semiconductor substrate 1 are etched by the RIE method. is formed in the vertical direction (FIG. 1(f)). In this case, a chlorine-based gas is used as the etching gas.

次に、窒化膜10上に残存したPSG膜11をフッ酸に
よりコントロールエツチングした後に、熱酸化を行って
U溝14内面に500〜3000λ程度の5102M1
5を形成する。この場合、U溝】4以外の部分は窒化膜
10により保護されるために酸化されない(第1図(g
))、なお、熱酸化の前に、必要に応じてUm14の内
部に硼素イオンを注入し、U溝14の下部にチャネルカ
ット拡散領域を形成してもよい。
Next, after controllingly etching the PSG film 11 remaining on the nitride film 10 with hydrofluoric acid, thermal oxidation is performed to form a 5102M1 film with a thickness of approximately 500 to 3000λ on the inner surface of the U groove 14.
form 5. In this case, the parts other than the U groove 4 are protected by the nitride film 10 and are not oxidized (see Fig. 1 (g).
)) Note that before the thermal oxidation, boron ions may be implanted into the Um 14 as necessary to form a channel cut diffusion region in the lower part of the U groove 14.

この後に、図示しないレジストマスクによって、U溝1
4の周囲と、フィールド絶縁膜6の一部と、ゲート電極
形成領域Gと、エミッタ形成領域Eを覆い、レジストマ
スクから露出した窒化M10、多結晶シリコンM9をR
IE法によりエツチングして除去する。これにより、N
−型半導体層3上のゲート酸化膜8、フィールド酸化膜
6の上には窒化Wi10と多結晶シリコン膜9からなる
凸状の膜が生成される。
After this, by using a resist mask (not shown), the U groove 1 is
4, a part of the field insulating film 6, the gate electrode formation region G, and the emitter formation region E, and remove the nitride M10 and polycrystalline silicon M9 exposed from the resist mask by R.
It is removed by etching using the IE method. This results in N
A convex film made of Wi nitride 10 and polycrystalline silicon film 9 is formed on gate oxide film 8 and field oxide film 6 on - type semiconductor layer 3 .

このうち、ゲート電極形成領域Gの多結晶シリコン膜9
をゲート電極16として使用し、また、エミッタ形成領
域Eの多結晶シリコンff9をエミッタ電極17にする
Of these, the polycrystalline silicon film 9 in the gate electrode formation region G
is used as the gate electrode 16, and polycrystalline silicon ff9 in the emitter formation region E is used as the emitter electrode 17.

次に、CVD法によって全体にSiO□膜18を200
0〜3000人程度成長した後エフrE法により異方性
エツチングを行うことにより、N−型半導体層3及びフ
ィールド絶縁膜6から突出した多結晶シリコンM9及び
窒化膜10の側部にSiO2#1日を残存させてサイド
ウオールを形成する。
Next, a 200% SiO
After growth of about 0 to 3,000 layers, anisotropic etching is performed using the EPR method to form SiO2#1 on the sides of the polycrystalline silicon M9 and nitride film 10 protruding from the N-type semiconductor layer 3 and field insulating film 6. Leave the sun to form a sidewall.

この場合、U溝14の内周面には5i02膜18が残存
する。
In this case, the 5i02 film 18 remains on the inner peripheral surface of the U groove 14.

この後に、CVD法により第二の多結晶シリコン膜19
を全体に約2μm成長した後に、窒化膜10をストバー
としてポリッシングを行うと、窒化M10とその下の第
一の多結晶シリコン膜9の側方が第二の多結晶シリコン
膜19により充填されることになり、N−型半導体層3
上の複数の膜が完全に平坦化された状態になる。この場
合、第二の多結晶シリコン膜の代わりに非晶質シリコン
膜を用いてもよい。
After this, a second polycrystalline silicon film 19 is formed by CVD method.
After growing to a thickness of approximately 2 μm, polishing is performed using the nitride film 10 as a stopper, and the sides of the nitride M 10 and the first polycrystalline silicon film 9 thereunder are filled with the second polycrystalline silicon film 19. Therefore, the N-type semiconductor layer 3
The upper films are completely flattened. In this case, an amorphous silicon film may be used instead of the second polycrystalline silicon film.

次に、図示しないフォトレジストをマスクにして、硼素
イオン(B”)又は二弗化硼素イオン(BF2”)等の
P型不純物イオンをバイポーラトランジスタ形成頭載A
の第二の多結晶シリコン[119に注入する0例えばB
゛を注入する場合は、注人工27+/ギー20 k e
 V、  ドーズ量5X10IS/cdとする。また、
MOSトランジスタ形成領域Mの多結晶シリコン膜19
には、同様なP型不純物イオンを注入するが、BF2”
を注入する場合は、注入エネルギー60keV、  ド
ーズ量5×10’S/cjとする。なお、このイオン注
入の加速エネルギーは不純物が多結晶ポリシリコン19
には導入されるが、窒化膜IOを通りぬけてその下のポ
リシリコン9内には導入されないようにするため加速エ
ネルギーは低めに選ぶ。
Next, using a photoresist (not shown) as a mask, P-type impurity ions such as boron ions (B'') or boron difluoride ions (BF2'') are applied to form a bipolar transistor.
Implant into the second polycrystalline silicon [1190 e.g. B
When injecting ゛, injection artificial 27 + / ghee 20 k e
V, the dose amount is 5×10 IS/cd. Also,
Polycrystalline silicon film 19 in MOS transistor formation region M
Similar P-type impurity ions are implanted in BF2''
When implanting, the implantation energy is 60 keV and the dose is 5×10'S/cj. Note that the acceleration energy of this ion implantation is such that the impurity is polycrystalline polysilicon 19
However, the acceleration energy is selected to be low in order to prevent it from passing through the nitride film IO and being introduced into the underlying polysilicon 9.

この後に、900 ’Cのウェット酸化、もしくは80
0〜850°Cの高圧酸化を行い、第二の多結晶シリコ
ン膜19の上部に膜厚2000人程度エフiO2膜20
を成長する(第1図(k))、このSiO□膜20は、
層間絶縁膜となる。
This is followed by wet oxidation at 900'C or 80'C.
High-pressure oxidation at 0 to 850°C is performed to form an iO2 film 20 with a thickness of about 2000 on the top of the second polycrystalline silicon film 19.
(FIG. 1(k)), this SiO□ film 20 is grown as shown in FIG.
It becomes an interlayer insulating film.

次に、フォトレジスト21によりマスクを形成し、ゲー
ト電極形成領域G、エミッタ形成領域Eの窒化M10を
リン酸ボイルにより選択的にエツチングして除去し、そ
の後にフォトレジスト21を灰化する(第1図(1))
Next, a mask is formed using the photoresist 21, and the nitride M10 in the gate electrode formation region G and emitter formation region E is selectively etched and removed using phosphoric acid boiling, and then the photoresist 21 is ashed (the first Figure 1 (1))
.

この時、セルファラインで開口部を形成できるのでフォ
トレジスト21によるマスクのパターンはラフなもので
良いので高度な露光技術や精密な位置合わせ精度を必要
としない。
At this time, since the opening can be formed using the self-alignment line, the pattern of the mask formed by the photoresist 21 can be rough, and sophisticated exposure techniques and precise positioning accuracy are not required.

そして、窒化[110の除去により表出した第一の多結
晶シリコン膜9のうちゲート電極形成領域Gに、例えば
注入エネルギー30keV、ドーズ量IXIQ”/cj
の条件で燐イオンを注入する。
Then, the gate electrode formation region G of the first polycrystalline silicon film 9 exposed by the removal of the nitride [110] is implanted with an implantation energy of 30 keV and a dose IXIQ''/cj, for example.
Inject phosphorus ions under the following conditions.

また、エミッタ形成領域Eの第一の多結晶シリコン膜9
には、例えば注入エネルギー60keV、ドーズ量lX
1014/cdの条件でB゛を注入する。
Also, the first polycrystalline silicon film 9 in the emitter formation region E
For example, the implantation energy is 60 keV and the dose is 1X.
B'' is injected under the condition of 1014/cd.

上記イオン注入の加速エネルギーは、不純物イオンが多
結晶シリコン膜9には導入されるが、SiO□膜20を
通して下部の多結晶膜、19には不純物が導入されない
程度に低く設定される。なお、この結果上記ゲート電極
形成領域Bへのイオン注入とエミッタ形成領域Eへのイ
オン注入は各々ラフなレジストパターンを用い、セルフ
ァラインでイオン注入することができる。
The acceleration energy of the ion implantation is set to be low enough to introduce impurity ions into the polycrystalline silicon film 9, but not into the underlying polycrystalline film 19 through the SiO□ film 20. As a result, the ion implantation into the gate electrode formation region B and the ion implantation into the emitter formation region E can be performed using rough resist patterns and self-implanted ions.

この後に、900℃、60分のアニールを行い、ゲート
電極16中の不純物を活性化するとともにその両側の第
二の多結晶シリコンWi419からN型半導体層3中に
硼素を拡散してソース層S、ドレイン層dとなるP型拡
散層23.24を形成する一方、エミッタ電極E及びそ
の周囲の第二の多結晶シリコン膜19からN−型半導体
層3に不純物を拡散してベース層すとなるP型の拡散層
25を形成すると同時に、先のエミッタ形成領域Eの第
1多結晶シリコン膜中のボロン不純物をN−型半導体層
3に不純物拡散しP型拡散層17を形成する。また、後
の熱処理による不純物の拡散により最終的にはP型拡散
層25と17の拡散領域は接続され、電気的にも接続さ
れ、各々、外部ベース、内部ベースが形成される。
After this, annealing is performed at 900° C. for 60 minutes to activate the impurities in the gate electrode 16 and diffuse boron from the second polycrystalline silicon Wi419 on both sides into the N-type semiconductor layer 3 to form the source layer S. , while forming P type diffusion layers 23 and 24 which will become the drain layer d, impurities are diffused from the emitter electrode E and the second polycrystalline silicon film 19 around it into the N- type semiconductor layer 3 to form the base layer. At the same time as forming the P type diffusion layer 25, the boron impurity in the first polycrystalline silicon film in the emitter formation region E is diffused into the N- type semiconductor layer 3 to form the P type diffusion layer 17. Furthermore, by diffusion of impurities through subsequent heat treatment, the diffusion regions of the P-type diffusion layers 25 and 17 are finally connected and electrically connected, forming an external base and an internal base, respectively.

ついで、エミッタ電8i17に、注入エネルギー60k
eV、ドーズ量lXl0”/dの条件で砒素イオンを注
入する。
Next, the emitter voltage 8i17 is injected with energy of 60k.
Arsenic ions are implanted under the conditions of eV and a dose of lXl0''/d.

そして、1100°Cで30秒間アニールを行い、砒素
をP半波散層17型半導体層3に拡散してエミツタ層e
となるN型拡散層26を形成する。
Then, annealing is performed at 1100°C for 30 seconds to diffuse arsenic into the P half-diffusion layer 17-type semiconductor layer 3 and form the emitter layer e.
An N-type diffusion layer 26 is formed.

なお、これらの不純物イオンを注入する場合には、特に
図に示さないが、その都度フォトレジストによりマスク
を形成する。先にも説明したように、これらマスクの開
口部は、イオン注入する開口より一回り大きなラフなも
ので良く位置合わせ、精度を高くする必要はない。つま
り、セルファラインで不純物導入ができるので、微細化
に好都合である。
Note that when these impurity ions are implanted, a mask is formed each time using photoresist, although not particularly shown in the figure. As explained above, the openings in these masks are rough and slightly larger than the openings into which ions are implanted, and are well aligned, so there is no need to make them highly accurate. In other words, impurities can be introduced using the Selfa line, which is convenient for miniaturization.

次に、第1図(m)に示すように、フォトレジスト27
によりマスクを形成し、ゲート電極16及びエミッタ電
極17の周辺のSiO□膜20の一部をパターニングし
てソース、ドレイン、コレクタ、ベース用のコンタクト
ホール28〜31を形成した後に、ゲート電極16、エ
ミッタ電極17、及びコンタクトホール28〜31から
露出した第二の多結晶シリコン膜19にアルミニウム等
の金属材よりなる電極32〜37極を形成する(第1図
(n))。
Next, as shown in FIG. 1(m), the photoresist 27
After forming a mask and patterning a part of the SiO□ film 20 around the gate electrode 16 and emitter electrode 17 to form contact holes 28 to 31 for the source, drain, collector, and base, the gate electrode 16 and Electrodes 32 to 37 made of a metal material such as aluminum are formed on the emitter electrode 17 and the second polycrystalline silicon film 19 exposed from the contact holes 28 to 31 (FIG. 1(n)).

なお、第二の多結晶シリコン膜19のうち、ゲート電極
16両側に存在するものはソース引出電極38a、ドレ
イン引出電極38bとなり、また、エミッタ電極17の
周囲のものはベース引出電極39となる。
Note that, of the second polycrystalline silicon film 19, those existing on both sides of the gate electrode 16 serve as a source extraction electrode 38a and a drain extraction electrode 38b, and those around the emitter electrode 17 serve as a base extraction electrode 39.

以上により、P型MO3)ランジスタ及びNPN型バイ
ポーラトランジスタが形成されることになる。
Through the above steps, a P-type MO3) transistor and an NPN-type bipolar transistor are formed.

これによれば、MOS)ランジスタ形成領域Mにおいて
は、ゲートを極16の側方に、ポリッシングによって高
濃度不純物を含む多結晶シリコン11!19を自己整合
的に形成しているため、N−型半導体層3には高濃度の
拡散層を形成する必要がなくなるばかりでなく、この領
域に積層される層間絶縁膜20がソース引出電極38a
、ドレイン引出電極38bによって嵩上げされるので、
MOSトランジスタが平坦に形成されることになる。
According to this, in the MOS transistor formation region M, since the gate is formed on the side of the pole 16 by self-alignment with polycrystalline silicon 11 to 19 containing high concentration impurities by polishing, N-type Not only does it become unnecessary to form a highly concentrated diffusion layer in the semiconductor layer 3, but also the interlayer insulating film 20 laminated in this region becomes the source lead electrode 38a.
, since it is raised by the drain extraction electrode 38b,
The MOS transistor is formed flat.

また、バイポーラトランジスタ形成領域Aにおいては、
ポリッシングの際に、エミッタ電極17が自己整合的に
ベース引出電極39の中に埋め込まれて平坦に形成され
るため、これらを平坦化するための新たな工程を増やす
必要がなくなる。
Furthermore, in the bipolar transistor formation region A,
During polishing, the emitter electrode 17 is embedded in the base extraction electrode 39 in a self-aligned manner and is formed flat, so there is no need to add a new process for flattening them.

さらに、このポリッシングによれば、素子を形成しない
領域にも第二の多結晶シリコン膜19が残存し、その上
に形成される眉間絶縁膜2oが嵩上げされるために、眉
間絶縁膜20を形成した状態では、素子形成領域を含め
て全体的に平坦化が図れることになり、この上に形成さ
れる多層配線に断線が生じたり、マイグレーションが発
生することが抑制される。
Furthermore, according to this polishing, the second polycrystalline silicon film 19 remains even in areas where no elements are formed, and the glabellar insulating film 2o formed thereon is raised, so that the glabellar insulating film 20 is formed. In this state, the entire surface including the element formation region can be planarized, and occurrence of disconnection or migration in the multilayer wiring formed thereon can be suppressed.

しかも、ソース引出電極38a、ドレイン引出電極38
b及びベース引出電極39をフィールド絶縁膜6の上ま
で延出し、この上にアルミニウム1t8iiを形成する
ことができるため、層間絶縁、1I120にコンタクト
ホール28〜31を形成する際にマージンを考慮する必
要がなくなり、MOSトランジスタのソース層Sやドレ
イン層d1あるいは、バイポーラトランジスタのベース
層すを狭くできるため、PN接合による容量を低減する
とともに、素子を比例縮小側に近づけることができ、素
子の微細化が可能になる。
Moreover, the source lead electrode 38a and the drain lead electrode 38
b and the base extraction electrode 39 can be extended to the top of the field insulating film 6, and aluminum 1t8ii can be formed on this, so it is necessary to consider the margin when forming the contact holes 28 to 31 in the interlayer insulation 1I120. Since the source layer S and drain layer d1 of a MOS transistor or the base layer of a bipolar transistor can be narrowed, the capacitance due to the PN junction can be reduced, and the device can be made closer to the proportional shrinkage side, allowing for miniaturization of the device. becomes possible.

また、ソースやドレインそれにベースは単結晶シリコン
[19にイオン注入された不純物の拡散により形成する
ため、イオン注入直後にすでにイオンが、N−型半導体
基板中に入り込むということがなくなり、 浅いソース
、ドレイン、ベースの接合の形成が可能になるため、こ
の意味においても比例縮ツノ・荊に、近づけることがで
き、素子の微細化が可能になる。
In addition, since the source, drain, and base are formed by diffusion of impurities ion-implanted into single-crystal silicon [19], ions do not enter the N-type semiconductor substrate immediately after ion implantation, and shallow sources and Since it becomes possible to form a junction between the drain and the base, in this sense as well, it can be approached to a proportionally reduced scale, making it possible to miniaturize the device.

なお、上記した実施例におけるフィールド酸化膜6は、
N−型半導体層3に口上の溝を形成して、ここに1!!
!縁膜を埋めるようにしたが、この工程によれば、ポリ
ッシングが必要になって手間がかがるため、選択酸化法
によるフィールド酸化膜を用いることもできる。
Note that the field oxide film 6 in the above embodiment is as follows:
A groove on the top of the N-type semiconductor layer 3 is formed, and 1! !
! Although the edge film is filled in, this step requires polishing and is time consuming, so a field oxide film formed by selective oxidation may also be used.

しかし、選択酸化法によって形成されたフィールド酸化
膜は、N−型半導体層3から突出するために、何らかの
処理を行って平坦化するほうが望ましい。
However, since the field oxide film formed by the selective oxidation method protrudes from the N- type semiconductor layer 3, it is preferable to perform some kind of treatment to flatten it.

例えば、第2図(a)に示すように、N−型半導体層3
の上に200人程エフ5in2膜と窒化I!!を形成し
た後に、窒化膜4dをフォトリソグラフィー法によりパ
ターニングすることにより、MOS)ランジスタ形成領
域M、ベース形成領域B及びコレクタコンタクト暦形成
領域Cに窒化膜4dを残存させる。
For example, as shown in FIG. 2(a), an N-type semiconductor layer 3
About 200 F5in2 films and nitride I on top! ! After forming, the nitride film 4d is patterned by photolithography to leave the nitride film 4d in the MOS transistor formation region M, the base formation region B, and the collector contact formation region C.

この後に、窒化膜4dを酸化防止マスクにして、N−型
半導体層30表面を選択的に熱酸化して膜厚5000人
程度エフiO□膜6aを形成する(第2図(b))。
Thereafter, using the nitride film 4d as an oxidation prevention mask, the surface of the N- type semiconductor layer 30 is selectively thermally oxidized to form an F iO□ film 6a with a thickness of about 5000 nm (FIG. 2(b)).

次に、選択形成されたSiO□膜6aをフッ酸によりエ
ッチバンクし、その表面をN−型半導体層3の面と平坦
になるようにする(第2図(C))。
Next, the selectively formed SiO□ film 6a is etched with hydrofluoric acid so that its surface becomes flat with the surface of the N- type semiconductor layer 3 (FIG. 2(C)).

この後に、窒化膜4dを燐酸ボイルにより除去し、薄い
5hot膜4cをフン酸によってコントロールエンチン
グすれば、第1図(c)に示すと同様な状態となるため
、上記した工程によって半導体素子を形成することにな
る。
After this, if the nitride film 4d is removed with phosphoric acid boiling and the thin 5-hot film 4c is controlled-etched with hydronic acid, a state similar to that shown in FIG. 1(c) will be obtained. will be formed.

あるいは、第1図(b)に示すように、N−型半導体層
3の上に200人程エフ5i02膜4aと窒化膜4bを
形成し、この窒化膜4bをフォトリソグラフィ法により
バターニングした後、さらに同パターニングを用いN−
型半導体層に約2000〜3000人の段差を異方性エ
ツチングにより形成した後、窒化膜4bを酸化防止マス
クにしてN−型半導体層3の表面を選択的に熱酸化して
約5000〜6000人の熱酸化膜を形成する。熱酸化
膜の表面は初期の半導体界面より体積膨張により盛り上
がるが初めに2000〜3000人の段差がN−型半導
体層に形成されているので、ちょうど表面を平坦化する
ようにできる方法もある。
Alternatively, as shown in FIG. 1(b), about 200 people form an F5i02 film 4a and a nitride film 4b on the N-type semiconductor layer 3, and then pattern the nitride film 4b by photolithography. , further using the same patterning
After forming steps of about 2,000 to 3,000 steps in the N-type semiconductor layer by anisotropic etching, the surface of the N- type semiconductor layer 3 is selectively oxidized by thermal oxidation using the nitride film 4b as an oxidation prevention mask to form steps of about 5,000 to 6,000 steps. Forms a thermal oxide film on humans. The surface of the thermal oxide film rises from the initial semiconductor interface due to volume expansion, but since a 2,000 to 3,000 level difference is initially formed in the N-type semiconductor layer, there is a method that can flatten the surface exactly.

しかし、フィールド酸化素の表面が必ずしも第1図(j
)でポリッシングをおこなう際、2000〜3000程
度のオーバーポリッシングを処し、N型−半導体上に形
成された低い凸部の頭部までも露出するようになれば問
題は解決する。
However, the surface of the field oxide is not necessarily as shown in Figure 1 (j
), the problem will be solved if over-polishing of about 2,000 to 3,000 is applied and even the tops of the low protrusions formed on the N-type semiconductor are exposed.

〔発明の効果] 以上のべたように本発明によれば、半導体層に形成され
るU字状の溝に多結晶半導体膜等を埋め込む前の工程と
して、導電膜、または、導tg及び絶縁膜よりなる凸状
の膜を半導体層の上に形成し、その側部に絶縁性サイド
ウオールを形成し、この後に、半導体膜を全体に堆積し
てこれを溝を埋込んでから、凸状の膜を終点として半導
体膜をポリッシングするようにしたので、凸状の膜の両
脇に位置する半導体膜は、絶縁性サイドウオールによっ
て凸状膜内の導電膜から分離されることになる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, as a step before burying a polycrystalline semiconductor film or the like in a U-shaped groove formed in a semiconductor layer, a conductive film or a conductive TG and an insulating film are formed. A convex film is formed on the semiconductor layer, an insulating sidewall is formed on the side of the film, a semiconductor film is deposited on the entire surface, the trench is filled with this, and the convex film is formed on the semiconductor layer. Since the semiconductor film is polished with the film as the end point, the semiconductor films located on both sides of the convex film are separated from the conductive film within the convex film by the insulating sidewalls.

したがって、凸状膜を構成する導電層をゲート電極やエ
ミッタ電極として適用し、また、その周辺の半導体膜を
導電化してソース電極、ドレイン電極あるはベース電極
として適用すれば、ソース電極等に用いる半導体膜を形
成する工程とこれをバターニングする工程が省略され大
幅に工数を低減することができる。
Therefore, if the conductive layer constituting the convex film is applied as a gate electrode or emitter electrode, and the semiconductor film around it is made conductive and applied as a source electrode, drain electrode, or base electrode, it can be used as a source electrode, etc. The process of forming a semiconductor film and the process of patterning it can be omitted, making it possible to significantly reduce the number of man-hours.

また、これらにより形成される半導体素子は均一の厚さ
になり、この上に形成される層間絶縁膜を平坦化するこ
とができる。しかも、エミッタ電極が自己整合的にベー
ス電極の中に埋め込まれ平坦に形成されるため、エミッ
タ電極とベース電極の間をを平坦にするためのポリシン
グを行う必要がなく、工程を少なくすることが可能にな
る。
Moreover, the semiconductor element formed by these has a uniform thickness, and the interlayer insulating film formed thereon can be flattened. Moreover, since the emitter electrode is embedded in the base electrode in a self-aligned manner and is formed flat, there is no need to perform polishing to make the space between the emitter electrode and the base electrode flat, reducing the number of steps. It becomes possible.

さらに、半導体膜のポリッシングによれば、電極を形成
しない傾城にも半導体層を残存させることになり、エミ
ッタ電極、ベース電極等を形成した後に全体を覆う層間
絶縁膜が半導体層によって嵩上げされるために、素子形
成頭載を含めて眉間絶縁膜の全体が平坦化されることに
なり、この上に形成される配線を極の断線やマイグレー
シヨンを防止することができ、半導体装置の信館性を高
めることができる。
Furthermore, according to polishing of the semiconductor film, the semiconductor layer remains on the slope where no electrode is formed, and the interlayer insulating film that covers the entire surface is raised by the semiconductor layer after forming the emitter electrode, base electrode, etc. In addition, the entire glabellar insulating film, including the element formation head, is flattened, and the wiring formed on this film can be prevented from disconnecting or migration, which improves the reliability of semiconductor devices. can be increased.

また、第1図(その4)(1)に示すごとく、絶縁膜1
0を選択的に除去することによりゲート電F’4911
域Gとエミッタ形成傾城Eの形成がセルファラインでで
きるためマスク層の省略によりコストダウンでき、位置
あわせ精度を要さないためにより微細素子の形成に有利
であるというメリットも合わ廿て有する。
In addition, as shown in FIG. 1 (Part 4) (1), the insulating film 1
By selectively removing 0, the gate voltage F'4911
Since the region G and the emitter forming slope E can be formed by self-alignment, the cost can be reduced by omitting a mask layer, and there is also the advantage that alignment precision is not required, which is advantageous for the formation of finer elements.

また、以上の説明はP−MOSとNPN型のバイポーラ
トランジスタについて説明したが、N−MOSあるいは
PNP型のバイポーラトランジスタあるいはこれら全部
の複合集積回路においても適応できことには当然である
Furthermore, although the above description has been made regarding P-MOS and NPN type bipolar transistors, it is of course applicable to N-MOS or PNP type bipolar transistors, or a composite integrated circuit of all of these.

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

第】図は、本発明の一実施例の工程を示す断面図、 第2図は、本発明に使用する基板の処理工程を示す断面
図、 第3図は、半導体装置の従来の形成工程を示す断面図で
ある。 (符号の説明) 3・・・N−型半導体層、 6.6a・・・srozM (フィールド絶縁膜ン、8
・・・Si0g膜(ゲート酸化M)、9・・・多結晶シ
リコン(導m1ll)、10・・・窒化!(絶縁膜)、 If−PSGg、 12・・・フォトレジスト、 13・・・窓、 4・・・溝、 5・・・5i(h膜(絶縁膜)、 8・・・5iO7膜(サイドウオール)、9・・・多結
晶シリコン(半導体膜) 0・・・5iOz膜(層間絶縁膜)。 工、27・・・フォトレジスト、 3.24.25・・・P型拡散層、 6・・・N型拡散層、 8〜31・・・コンタクトホール、 2〜37・・・電極、 8a・・・ソース引出電極、 8b・・・ドレイン引出電極、 9・・・ベース引出電極。 出 願 人  富士通株式会社
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the process of an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a cross-sectional view showing the process of processing a substrate used in the present invention; FIG. 3 is a cross-sectional view showing the conventional manufacturing process of a semiconductor device. FIG. (Explanation of symbols) 3...N-type semiconductor layer, 6.6a...srozM (field insulating film, 8
...Si0g film (gate oxidation M), 9...polycrystalline silicon (conductive m1ll), 10...nitriding! (insulating film), If-PSGg, 12...photoresist, 13...window, 4...groove, 5...5i (h film (insulating film), 8...5iO7 film (side wall) ), 9... Polycrystalline silicon (semiconductor film) 0... 5iOz film (interlayer insulating film). Engineering, 27... Photoresist, 3.24.25... P-type diffusion layer, 6...・N-type diffusion layer, 8 to 31... Contact hole, 2 to 37... Electrode, 8a... Source extraction electrode, 8b... Drain extraction electrode, 9... Base extraction electrode. Applicant Fujitsu Limited

Claims (1)

【特許請求の範囲】  半導体層(3)及びフィールド絶縁膜(6)の上に、
導電膜(9)、または、第1の絶縁膜(8)及び導電膜
(9)を堆積し、さらに第2の絶縁膜(10)を堆積す
る工程と、 前記半導体層(3)の内部に深さ方向に延びる溝(14
)を形成する工程と、 該溝(14)の内面に第3の絶縁膜(15)を形成する
工程と、 前記導電層(9)及び前記第2の絶縁膜(10)、また
は、前記第1の絶縁膜(8)、前記導電膜(9)及び前
記第2の絶縁膜(10)をパターニングすることにより
、前記半導体層(3)及びフィールド絶縁膜(6)の所
望の領域に凸状膜を形成する工程と、 該凸状膜の側壁に絶縁性サイドウォール(18)を形成
し、前記絶縁膜性サイドウォール(18)を含む凸領域
とフィールド絶縁膜(6)以外の前記半導体層(3)の
表面を露出する工程と、 少なくとも前記溝(14)を含む領域に、導電膜又は半
導体膜(19)を形成した後に、前記凸状膜を終点とし
て該半導体膜(19)の膜厚をポリッシングすることに
よって、複数の前記凸状膜により形成される凹部と、前
記溝(14)の中に該半導体膜(19)を残存させる工
程とを有する半導体装置の製造方法。
[Claims] On the semiconductor layer (3) and the field insulating film (6),
a step of depositing a conductive film (9), or a first insulating film (8) and a conductive film (9), and further depositing a second insulating film (10); A groove extending in the depth direction (14
), a step of forming a third insulating film (15) on the inner surface of the groove (14), and a step of forming a third insulating film (15) on the inner surface of the groove (14); By patterning the first insulating film (8), the conductive film (9), and the second insulating film (10), a convex shape is formed in desired regions of the semiconductor layer (3) and the field insulating film (6). forming an insulating sidewall (18) on the sidewall of the convex film, and forming a convex region including the insulating sidewall (18) and the semiconductor layer other than the field insulating film (6); (3) exposing the surface of the semiconductor film (19) after forming a conductive film or a semiconductor film (19) in a region including at least the groove (14); A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of polishing the thickness to form a recess formed by a plurality of the convex films and leaving the semiconductor film (19) in the groove (14).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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