JPH0465538B2 - - Google Patents

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JPH0465538B2
JPH0465538B2 JP57066847A JP6684782A JPH0465538B2 JP H0465538 B2 JPH0465538 B2 JP H0465538B2 JP 57066847 A JP57066847 A JP 57066847A JP 6684782 A JP6684782 A JP 6684782A JP H0465538 B2 JPH0465538 B2 JP H0465538B2
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JP
Japan
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etching
semiconductor substrate
silicon
silicon dioxide
film
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JP57066847A
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JPS58182848A (ja
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Kazuo Terada
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/763Polycrystalline semiconductor regions

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の素子間分離領域の面積を
縮小し該半導体装置の高密度化を可能ならしめる
構造およびその製造方法に関するものである。
第1図は従来知られている選択酸化法による素
子間分離領域の構造を示した断面図である。第1
図の11はシリコン結晶基板、12は素子間分離
領域に形成された厚い二酸化シリコン膜、13は
素子領域に形成された二酸化シリコン膜を示す。
選択酸化法を用いると、厚い二酸化シリコン膜1
2はシリコン結晶基板の熱酸化によつて形成され
るが、このとき二酸化シリコン膜が素子領域へと
しみ出して形成され、いわゆるバーズビーク14
が生じる。このバーズビークは素子領域を狭める
ため、選択酸化法を用いた従来の半導体装置では
このバーズビークのしみ出しを素子寸法に見込ま
ねばならず、このことが半導体装置の高密度化を
妨げていた。
半導体装置によつては素子間分離領域が半導体
基板の深いところにまで形成されていることが望
まれる。この様な場合、従来の選択酸化法を用い
た素子間分離方法では第1図12の厚い二酸化シ
リコン膜を更に厚くしなければならず、ますます
バーズビーク14のしみ出しが大きくなる。その
ため、深い素子間分離領域が必要となる半導体装
置の製造に従来の選択酸化法を使うことは極めて
不都合であつた。
第2図は従来知られている半導体基板に溝を堀
り、絶縁物を埋め込んだ構造の素子間分離法(溝
絶縁物法と呼ぶ)を示した断面図である。第2図
の21はシリコン結晶基板、22は素子間分離領
域に形成した溝に埋め込んだ絶縁性物質、23は
素子領域に形成された二酸化シリコン膜を示す。
本構造は、狭くかつ深い素子間分離領域が形成で
きるため、半導体装置の高密度化にとつて有望で
ある。
しかしながら第2図のような構造においては、
埋め込み絶縁物22を化学的蒸着法あるいはプラ
ズマ蒸着法によつて付着形成しなければならな
い。なぜなら熱酸化法によつて二酸化シリコン膜
を形成するのでは前述の選択酸化法と同様に二酸
化シリコン膜の素子領域へのしみ出しが生じて本
法の特長が失なわれるからである。一方化学的蒸
着法ななどによつて付着形成された絶縁物の性質
は一般に良くなく、その内部には多くの電子やホ
ールのトラツプが存在する。そのため、溝絶縁物
法を用いた半導体装置では、素子に電流を流すと
これらのトラツプに電子或いはホールがトラツプ
され、素子間分離領域の電気的特性が劣化すると
いう問題があつた。
例えば素子としてMOSFETを使う場合を考え
る。第3図はP型シリコン基板上のnチヤネル
MOSFETのドレイン電極近傍におけるエネルギ
帯図を示す。第3図の31はシリコン基板の伝導
帯の下端を、32は同じく価電子帯の上端を示
す。33はゲート二酸化シリコン膜の伝導帯の下
端を、34は同じく価電子帯の上端を示す。35
は31,32で示したシリコン基板に隣接した溝
に埋め込んだ絶縁物(ここでは二酸化シリコンを
考える)の伝導帯の下端を、36は同じく価電子
帯の上端を示す。第3図の例ではゲート電極と、
ドレイン電極にシリコン基板に対して正となる電
圧がが加わつているものとしている。一般に
MOSFETのドレイン端では電界の集中が起り電
子−ホール対が生じやすい。このうちホールは第
3図37に示すようにシリコン基板内部へ向う
が、その一部は隣接した溝に埋めた二酸化シリコ
ン膜中へも注入される。このときこの二酸化シリ
コン膜内に多くのトラツプがあると、多くのホー
ルがトラツプされる。このトラツプされたホール
はシリコン基板に電子を誘起させるため、このよ
うな溝絶縁物法による素子間分離領域の素子間分
離作用を下十分なものにする可能性がある。この
ように溝絶縁物法を用いた半導体装置では、素子
を動作させている間に素子間分離が不十分になる
ため、信頼性の点で問題があつた。
本発明の目的は、幅が狭く且つ深いうえに、さ
らに素子の長時間動作に対しても安定な素子間分
離能力を保つ素子間分離領域を有する半導体装置
およびその製造方法を与えることである。
本発明によれば、半導体基体上の一部に埋め込
んだ、底面部の周囲を除く少なくとも一部分で該
半導体基体と接触しかつ該接触した部分で電気的
に接続された導電性ポリシリコンと該導電性ポリ
シリコンの前記半導体と接触した部分以外を囲ん
だ絶縁性物質により形成された素子間分離領域を
有する半導体装置が得られる。
さらに本発明によれば半導体基体上に耐エツチ
ング膜を形成し、所望の部分に開口部を設けて前
記半導体基体を露出させ、次いで該開口部の半導
体基体表面に異方性エツチングにより溝を形成
し、次いで等方性エツチングにより前記耐エツチ
ング膜をマスクとして前記半導体基体をエツチン
グすることによつて前記溝の上に張り出した前記
耐エツチング膜の庇を形成し、次いで前記溝部の
半導体基体表面に絶縁体膜を形成し、次いで異方
性エツチングにより前記耐エツチング膜の庇をマ
スクとして前記絶縁体膜をエツチングして溝部底
面の絶縁体膜を除去し、次いで導電性ポリシリコ
ンを前記溝に埋め込むことを特徴とする半導体装
置の製造方法が得られる。
次に図を参照しながら本発明の半導体装置およ
びその製造方法を詳細に説明する。
第4図は本発明の半導体装置の1実施例の素子
間分離領域の構造を示す模式的断面図である。第
4図の51はシリコン結晶基板、52は素子間分
離領域上に埋め込まれ、底面部においてシリコン
基板51と接触しかつ該接触部で電気的に接続さ
れた、シリコン基板51と同じ導電型の導電性ポ
リシリコン、53は導電性ポリシリコン52の周
囲をシリコン結晶基板51から絶縁分離する二酸
化シリコン膜、54は導電性ポリシリコン52上
に形成された二酸化シリコン膜、55は素子領域
に形成された二酸化シリコン膜を示す。第5図の
例では導電性ポリシリコン52は底面部において
シリコン基板51に接続されているため、シリコ
ン基板51を経て基準電位が供給されており、特
別にコンタクト孔を設ける必要がなく高密度化で
きる。
第5図は第4図を用いて説明した実施例の構造
の半導体装置を製造する方法の一例を示したもの
でa〜fは主要工程における半導体装置の素子分
離領域の模式的断面図である。
まずシリコン結晶基板61上に窒化シリコン膜
62、フオトレジスト膜63を形成し、素子間分
離領域に異方性エツチングを用いて溝64を形成
した〔a図〕。次いでフオトレジスト膜63を除
去したのち、等方性シリコンエツチングにより窒
化シリコン膜62をマスクにシリコン基板61を
エツチングし、溝の上に窒化シリコン膜の庇を形
成した〔b図〕。次に熱酸化法により溝部のシリ
コン基板に二酸化シリコン膜65を形成した〔c
図〕。次いで異方性エツチングにより、窒化シリ
コン膜をマスクに溝底部の二酸化シリコン膜のみ
除去し、孔66を開けた〔d図〕。次いでシリコ
ン基板61と同じ導電型の導電性ポリシリコン6
7を化学的蒸着法で形成した〔e図〕。次いでポ
リシリコン67をエツチングして溝を埋め込んだ
〔f図〕。このあと窒化シリコン膜62をマスクに
ポリシリコンを熱酸化すれば第5図で示す構造が
得られる。
第4図の実施例の構造は第2図の溝絶縁物法同
様に狭い幅で深い素子間分離領域を形成すること
ができる。さらに二酸化シリコン膜53はシリコ
ン結晶基板を熱酸化して形成するため、トラツプ
密度の小さい良質なものにでき、その上その膜厚
を薄くすれば、選択酸化法のような素子領域への
大きい染み出しをなくすことができる。トラツプ
密度と膜厚の積であるトラツプ量そのものを小さ
くできるなどの利点が得られる。素子の動作によ
つて注入される電子やホールは、トラツプの少な
い二酸化シリコン膜53にトラツプされることは
なく、導電性ポリシリコンから基板へと流出する
ため、素子の長時間動作に対しても安定な素子間
分離能力を保つことができる。また、厚い二酸化
シリコン膜54上の電位の素子間分離領域のシリ
コン基板への影響が導電性ポリシリコンによつて
シールドされるため、安定な素子間分離特性が得
られる。
上記の特徴を得るためには二酸化シリコン膜5
3を薄くすることが重要である。本実施例の製造
方法では、第5図dで孔66を開ける際に、窒化
シリコン膜62の庇を使つて二酸化シリコン膜6
5の溝側壁部が異方性エツチングに晒されるのを
保護している。このことは二酸化シリコン膜53
を薄くすることにとつて重要である。もし、そう
しなければ異方性エツチングによつて二酸化シリ
コン膜65の溝側壁部が破壊される可能性がある
からである。このことが本実施例の構造である第
4図において溝底面部の周囲に二酸化シリコン膜
53を残す理由である。
また本発明は、庇のある溝にうめこむ材料とし
て、成膜時の回りこみのよいポリシリコンを用い
ており、すき間を生じることが少ない。
【図面の簡単な説明】
第1図,第2図は従来の半導体装置の素子間分
離領域の構造を示した模式的断面図である。第3
図はP型シリコン基板上のnチヤネルMOSFET
のドレイン電極近傍におけるエネルギ帯図を示
す。ドレイン近傍の電界集中で発生したホールは
37で示すように、隣接した二酸化シリコン膜中
へ注入される。第4図は本発明の半導体装置の他
の実施例の素子間分離領域を示す断面図である。
溝に埋め込まれた導電性ポリシリコン52は底面
より基準電位の供給されたシリコン基板に電気的
に接続されており、それ以外は二酸化シリコン膜
53と54に囲まれている。第5図a,b,c,
d,e,fは本発明の半導体装置の製造方法の1
実施例における主要工程での素子分離領域の模式
的断面図である。 図中の番号はそれぞれ以下のものを示してい
る。11,21,51,61…シリコン結晶基
板、12,13,65…二酸化シリコン膜、14
…バーズビーク部分(二酸化シリコン膜)、22
…絶縁性物質、52,67…導電性ポリシリコ
ン、62…窒化シリコン膜、63…フオトレジス
ト膜、64…シリコン結晶基板表面に形成された
溝、31…シリコン結晶基板の伝導帯の下端、3
2…シリコン結晶基板の価電子帯の上端、33…
MOSFETのゲート二酸化シリコン膜の伝導帯の
下端、34…MOSFETのゲート二酸化シリコン
膜の価電子帯の上端、35…溝に埋めこんだ二酸
化シリコン膜の伝導帯の下端、36…溝に埋めこ
んだ二酸化シリコン膜の価電子帯の上端、37…
溝に埋めこんだ二酸化シリコン膜への正孔の注
入。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基体上の一部に埋め込んだ、底面部の
    周囲を除く少なくとも一部分で該半導体基体と接
    触しかつ該接触した部分で電気的に接続された導
    電性ポリシリコンと該導電性ポリシリコンの前記
    半導体と接触した部分以外を囲んだ絶縁性物質に
    より形成された素子間分離領域を有する半導体装
    置。 2 半導体基体上に耐エツチング膜を形成し、所
    望の部分に開口部を設けて前記半導体基体を露出
    させ、次いで該開口部の半導体基体表面に異方性
    エツチングにより溝を形成し、次いで等方性エツ
    チングにより前記耐エツチング膜をマスクとして
    前記半導体基体をエツチングすることによつて前
    記溝の上に張り出した前記耐エツチング膜の庇を
    形成し、次いで前記溝部の半導体基体表面に絶縁
    体膜を形成し、次いで異方性エツチングにより前
    記耐エツチング膜の庇をマスクとして前記絶縁体
    膜をエツチングして溝部底面の絶縁体膜を除去
    し、次いで導電性ポリシリコンを前記溝に埋め込
    むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP6684782A 1982-04-21 1982-04-21 半導体装置およびその製造方法 Granted JPS58182848A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2538856B2 (ja) * 1984-02-14 1996-10-02 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55154743A (en) * 1979-05-22 1980-12-02 Fujitsu Ltd Semiconductor device and method of fabricating the same
JPS5835942A (ja) * 1981-08-27 1983-03-02 インタ−ナシヨナル・ビジネス・マシ−ンズ・コ−ポレ−シヨン 半導体集積回路装置の製造方法
JPS58159348A (ja) * 1982-03-17 1983-09-21 Matsushita Electronics Corp 半導体装置の分離方法

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