JPH06163843A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH06163843A
JPH06163843A JP4308496A JP30849692A JPH06163843A JP H06163843 A JPH06163843 A JP H06163843A JP 4308496 A JP4308496 A JP 4308496A JP 30849692 A JP30849692 A JP 30849692A JP H06163843 A JPH06163843 A JP H06163843A
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JP
Japan
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transistor
trench
isolation
semiconductor device
insulating film
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Pending
Application number
JP4308496A
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English (en)
Inventor
Masatoshi Hasegawa
雅俊 長谷川
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 隣接するトランジスタ同志を分離するための
アイソレーションの占有する面積を小さくすることによ
る、チップ面積の小型化の実現。 【構成】 隣接したトランジスタを段差をもって形成
し、上記段差壁側面に絶縁膜を設けることによってアイ
ソレーションとし、上記隣接したトランジスタ同志の素
子分離を行なう。 【効果】 隣接したトランジスタ間を分離するためのア
イソレーションの占める面積を大幅に低減することがで
き、チップ面積を大幅に縮小することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の素子分離
技術に関するものであり、特に半導体装置の高集積化に
有効な技術である。
【0002】
【従来の技術】図2に従来の半導体装置の断面構造の模
式図を示す。シリコン(以下Siと記す)基板1にN型
埋込拡散層2及びP型埋込拡散層3が形成されている。
そして、素子分離のためのアイソレーションとして、L
OCOS酸化膜12が形成される。このことによって、
ポリシリコン等(以下poly−Siと記す)の導電層
によって形成されるゲート電極5、絶縁膜によって形成
されるサイドウォール7及び不純物拡散層6からなるト
ランジスタ8同志が分離される。さらに、上記トランジ
スタ8と配線層とを絶縁するために、スピンオングラス
(以下SOGと記す)等の絶縁膜によって層間絶縁膜9
が形成される。そして、配線層11及び上記トランジス
タ8とを電気的に接続するためにコンタクトホール10
が形成される。そして、最後に、上記配線層11上にシ
ラン等によって保護膜を形成する。このように、従来の
アイソレーションはLOCOS酸化膜であったために、
素子分離領域が非常に大きくなり、近年の半導体装置の
微細化ヘの障害となっている。
【0003】図3にインバータ回路の等価回路図を、図
4に従来の半導体装置をインバータ回路に応用したとき
の平面レイアウト図を示す。図3に示すようにインバー
タ回路はPMOSトランジスタQ1とNMOSトランジ
スタQ2から構成され、上記PMOSトランジスタのソ
ースには電源電圧VCCが入力され、上記NMOSトラン
ジスタQ2のソースは接地されている。そして、上記P
MOSトランジスタQ1とNMOSトランジスタQ2の
両方のゲートには信号が入力され、上記インバータ回路
を介して入力信号に対する反転信号が出力される。次
に、図4に示す上記インバータ回路の平面レイアウト図
について説明する。図には示していないがSi基板上に
LOCOS酸化膜の窓がレイアウトされ、上記LOCO
S酸化膜の窓上にpoly−Si等の導電層によってゲ
ート電極5がレイアウトされる。そして、上記ゲート電
極5をマスクとして不純物拡散層6をレイアウトするこ
とによってPMOSトランジスタQ1及びNMOSトラ
ンジスタQ2が形成される。また、上記PMOSトラン
ジスタQ1上に電源線Vccがレイアウトされ、コンタク
トホール10aによって上記PMOSトランジスタQ1
に電源を供給している。そして、上記NMOSトランジ
スタQ2上に接地電源線VSSおよびそのコンタクトホー
ル10bがレイアウトされ、NMOSトランジスタQ2
のソースを接地している。そして、上記PMOSトラン
ジスタQ1及びNMOSトランジスタQ2上に上記ゲー
ト電極5と並行に配線層11およびPMOSトランジス
タQ1上にはコンタクトホール10c,NMOSトラン
ジスタQ2上にはコンタクトホール10eがレイアウト
されている。さらに、配線層11は上記PMOSトラン
ジスタQ1とNMOSトランジスタQ2上のゲート電極
5上の上記PMOSトランジスタQ1上のコンタクトホ
ール10d,上記NMOSトランジスタQ2上のコンタ
クトホール10fを接続してレイアウトされている。そ
して、上記ゲート電極5に電圧を印加するようにし、上
記配線層11から電圧を取り出せるようにレイアウトさ
れている。また、上記PMOSトランジスタQ1とNM
OSトランジスタQ2の間にはアイソレーションとして
のLOCOS酸化膜がレイアウトされている。このよう
に、従来の半導体装置においては、LOCOS酸化膜の
占める面積が大きいので、半導体装置の高集積化、高機
能化を追及するためにチップ面積の増大を招いている。
このようなレイアウトにおいては、素子分離のための領
域が大きく、近年の半導体装置の高集積化に対応するこ
とが不可能であるという問題点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するために、隣接するトランジスタ同志を分離す
るためのアイソレーションの占有する面積を小さくする
ことによる、チップ面積の小型化の実現を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】隣接したトランジスタを
段差をもって形成し、上記段差壁側面に絶縁膜を設ける
ことによってアイソレーションとし、上記隣接したトラ
ンジスタ同志の素子分離を行なう。
【0006】
【作用】隣接したトランジスタ同志のアイソレーション
の占有する面積がが大幅に低減でき、チップサイズの小
型化が実現できる。
【0007】
【実施例】図1に、本発明のアイソレーションで素子分
離したデバイスの断面構造の模式図を示す。Si基板1
上にトレンチが形成され、N型埋込拡散層2およびP型
埋込拡散層3が形成されている。そして、上記トレンチ
内部および上記トレンチ外部にゲート電極5およびその
サイドウォール7、不純物拡散層6が形成されることに
よってトランジスタ8が形成されている。また、上記段
差側面壁にはアイソレーション領域としてSi酸化膜
(以下SiO2と記す)等のような絶縁膜4が形成さ
れ、隣接したトランジスタ同志のそれぞれの素子分離を
行なっている。さらに上記トランジスタ8上にはSOG
等の絶縁膜によって層間絶縁膜9が形成され、配線層1
1と上記トランジスタ8とを電気的に接続するためのコ
ンタクトホール10が形成されている。さらに、上記配
線層11上には、シラン等によって保護膜13が形成さ
れている。このため、アイソレーションの占有する面積
が大幅に低減され、特に同じ大きさのトランジスタが繰
返し配置されているゲートアレイ等においては、従来技
術である図2に示したようなLOCOS酸化膜によるア
イソレーションを用いた半導体チップと本発明のアイソ
レーションを用いた半導体チップとを比較して、チップ
面積が約50%に低減できる。また、上記トレンチの深
さは、CMOSトランジスタの場合、ラッチアップなど
を考慮して、3〜5ミクロンあるいはそれ以上の深さと
しなければならないが、メモリセル、UISO等でトレ
ンチを使っている場合、それらと同じにした方が工程削
減で有利である。
【0008】図5に本発明のアイソレーションで素子分
離を行ったデバイスの形成のためのプロセスフローの概
略を示す。まず、図5(a)の工程において、ホトリソ
グラフィーとドライエッチングを用いて、Si基板上1
にトレンチを形成する。そして、図5(b)の工程にお
いて、インプラによってN型埋込拡散層2及びトレンチ
にはP型埋込拡散層3を形成する。そして、ホトリソグ
ラフィー、ドライエッチングを行ない、上記トレンチ側
面以外に窒化シリコンを堆積し、トレンチ側面の厚い酸
化膜を形成する。さらに、図5(c)の工程において、
上記ゲート電極5における下地酸化膜を化学的気相法
(以下CVD法と記す)によって形成した後、CVD法
によってpoly−Si等の導電層を重ねて形成する。
そして、ホトリソグラフィー、ドライエッチングを行う
ことによってゲート電極5を形成し、インプラにより不
純物拡散層6を形成することによってトランジスタ8を
形成する。ここで、上記トレンチ内及びトレンチ外のト
ランジスタを形成する工程は、別工程にて行っている。
そして、ホトリソグラフィー、ドライエッチングによ
り、トレンチをSOG等の層間絶縁膜によって埋めこ
む。図5(d)の工程において、ホトリソグラフィー、
ドライエッチングによりトレンチ内に形成されたトラン
ジスタ8と次工程で形成する配線層を電気的に接続する
ためのコンタクトホール10を形成し、CVD法によっ
てメタル層等により上記コンタクトホール10を埋め込
む。さらに、ホトリソグラフィー、ドライエッチングに
より、エッチバックすることによって、段差をなくし平
坦化する。図5(e)の工程以後は従来の手法で、上記
SOGのような層間絶縁膜をCVD法によって形成し、
ホトリソグラフィー、ドライエッチングによりコンタク
トホール10を形成する。さらにCVD法によって、上
記コンタクトホールにメタルを埋め込むとともに、ホト
リソグラフィー、ドライエッチングによって配線層11
を形成し、最後にCVD法によってシラン等によって保
護膜を形成することによって完了する。
【0009】図6に本発明のデバイスをCMOSインバ
ータに適応したときの平面的なレイアウト図を示す。S
i基板上にトレンチ領域がレイアウトされ、素子分離を
行うためのアイソレーション領域としてSiO2等によ
って絶縁膜が形成される。このため、隣接したCMOS
インバータにおいて、トレンチが互い違いにレイアウト
される。また、poly−Si等の導電層によってゲー
ト電極5がレイアウトされる。そして、上記ゲート電極
5をマスクとして不純物拡散層6をレイアウトすること
によってPMOSトランジスタQ1及びNMOSトラン
ジスタQ2が形成される。また、上記PMOSトランジ
スタQ1上に電源線Vccがレイアウトされ、コンタクト
ホール10aによって上記PMOSトランジスタQ1に
電源を供給している。そして、NMOSトランジスタQ
2上に接地電源線VSSおよびそのコンタクトホール10
bがレイアウトされ、NMOSトランジスタQ2のソー
スを接地している。そして、上記PMOSトランジスタ
Q1及びNMOSトランジスタQ2上に上記ゲート電極
5と並行に配線層11およびPMOSトランジスタQ1
上にはコンタクトホール10c,NMOSトランジスタ
Q2上にはコンタクトホール10eがレイアウトされて
いる。また、配線層11は上記PMOSトランジスタQ
1とNMOSトランジスタQ2上のゲート電極5上にレ
イアウトされている。そして、上記ゲート電極5に電圧
を印加するようにし、上記配線層11から電圧を取り出
せるようにレイアウトされている。図7に図6における
A1−A2で切断したときのCMOSインバータの断面
構造の要部概略図を示す。NMOSトランジスタとPM
OSトランジスタのゲート電極5が配線層11によって
接続されている。そして、アイソレーションとしてSi
2膜4が形成されている。このように、CMOSイン
バータにおけるNMOSトランジスタとPMOSトラン
ジスタのアイソレーション4の領域が大幅に低減出来、
チップ面積が大幅に低減できる。図8に図6におけるB
1−B2で切断したときのCMOSインバータの断面構
造の要部概略図を示す。異なるCMOSインバータにお
けるNMOSトランジスタが隣接して形成されている
が、配線層11は拡散層2と接続されている。そして、
隣接したCMOSインバータのアイソレーションとして
SiO2膜4が形成されている。このように、異なるC
MOSインバータのアイソレーション4の領域も大幅に
低減出来、チップ面積が大幅に低減できる。また、本実
施例として、MOSトランジスタについて記載したが、
バイポーラトランジスタ等他のデバイスにも、素子を立
体的に配置してアイソレートすることは可能である。
【0010】
【発明の効果】隣接したトランジスタ間を分離するため
のアイソレーションの占める面積を大幅に低減すること
ができ、チップ面積を大幅に縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアイソレーションを用いたMOSデバ
イスの断面構造の模式図。
【図2】LOCOS酸化膜によるアイソレーションを用
いた従来のMOSデバイスの断面構造の模式図。
【図3】CMOSインバータの等価回路図。
【図4】従来のデバイスをCMOSインバータに応用し
た平面レイアウトの概略図。
【図5】本発明のアイソレーションを用いたMOSデバ
イスを形成するためのプロセスフロー。
【図6】本発明のデバイスをCMOSインバータに応用
した平面レイアウトの概略図。
【図7】CMOSインバータの断面構造の要部概略図。
【図8】隣接したCMOSインバータの断面構造の要部
概略図。
【符号の説明】
1・・・・Si基板、2・・・・N型埋込拡散層、3・・・・P型埋
込拡散層、4・・・・アイソレーション、5・・・・ゲート電
極、6・・・・不純物拡散層、7・・・・サイドウォール、8・・
・・MOSトランジスタ、9・・・・層間絶縁膜、10a,1
0b,10c,10d,10e・・・・コンタクトホール、
11・・・・配線層、12・・・・LOCOS酸化膜、13・・・・
保護膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン基板上に複数のトレンチを形成す
    る工程と、該複数のトレンチ内部にそれぞれトランジス
    タを形成する工程と、上記トレンチ外部のシリコン基板
    上にトランジスタを形成する工程と、上記トレンチ側面
    に絶縁膜を形成する工程と、上記トレンチ内部に絶縁材
    料を埋め込む工程と、上記絶縁材料に接続孔を形成し導
    電層と上記トランジスタを接続する工程と、上記トレン
    チ外のトランジスタ上に絶縁層を形成する工程と、上記
    絶縁層に接続孔を形成する工程と、上記接続孔を導電層
    によって埋め込み上記絶縁層上に導電層を形成する工程
    と、上記導電層上に保護膜を形成する工程とによって形
    成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】1つのトレンチ内部には1つのトランジス
    タを形成し、隣あったトレンチ同志に挟まれた1つのト
    レンチ外部のシリコン基板上には1つのトランジスタを
    形成することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】上記トレンチ側面の絶縁膜をシリコン酸化
    膜とすることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    半導体装置製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Effective date: 20031222

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