JPH06268058A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH06268058A
JPH06268058A JP8131993A JP8131993A JPH06268058A JP H06268058 A JPH06268058 A JP H06268058A JP 8131993 A JP8131993 A JP 8131993A JP 8131993 A JP8131993 A JP 8131993A JP H06268058 A JPH06268058 A JP H06268058A
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JP
Japan
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film
integrated circuit
circuit device
semiconductor integrated
shield plate
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Withdrawn
Application number
JP8131993A
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English (en)
Inventor
Ichiro Murai
一郎 村井
Toshio Wada
俊男 和田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄膜化しても欠陥密度の低い誘電体膜を有
し、寄生MOSトランジスタが発生しにくい半導体集積
回路装置を提供する。 【構成】 半導体シリコン基板1上に形成された、二酸
化シリコン膜上に窒化シリコン膜を形成しその上に二酸
化シリコン膜を形成した積層構造の誘電体膜13と、該
誘電体膜13上に形成されたシールドプレート電極24
と、該シールドプレート電極24上に形成された絶縁膜
5と、前記誘電体膜13上かつ前記シールドプレート電
極24及び前記絶縁膜5のそれぞれの両側面に形成され
たサイドウオール絶縁膜6とを有し、前記シールドプレ
ート電極24を任意のある電位に固定することにより素
子分離を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
おいて特に高集積化された微細寸法のデバイスの素子分
離の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路装置においては、
シールドプレート電極下の誘電体膜として「FULLY
PLANARIZED 0.5μm TECHNOL
OGIES FOR 16M DRAM」に記載のよう
に、熱酸化法により形成された二酸化シリコン膜が用い
られていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来は、シールドプレ
ート電極下の誘電体膜として熱酸化法により形成された
二酸化シリコン膜を用いていたため該誘電体膜の欠陥密
度が高く、このため該誘電体膜上に形成されたシールド
プレート電極に任意のある電圧を印加した際、該シール
ドプレート電極から半導体基板へのリーク電流が発生し
やすく、これによりシールドプレート電極電位が変動し
一定の電位に固定させにくく、寄生MOSトランジスタ
が発生するため、素子分離特性が低くなるという問題が
あった。
【0004】更に、半導体基板表面を所定値に固定する
ために、該誘電体膜を薄くすると欠陥密度が一層高くな
るため薄膜化が難しく、よってシールドプレート電極か
ら下部の半導体基板の素子分離領域にかける電界を強め
ることが困難であり寄生MOSトランジスタが発生しや
すいという問題があった。
【0005】そこで、本発明は、薄膜化しても欠陥密度
の低い誘電体膜を有し、寄生MOSトランジスタが発生
しにくい半導体集積回路装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体集積
回路装置は、半導体基板上に形成された、二酸化シリコ
ン膜上に窒化シリコン膜を形成しその上に二酸化シリコ
ン膜を形成した積層構造の誘電体膜と、該誘電体膜上に
形成されたシールドプレート電極と、該シールドプレー
ト電極上に形成された絶縁膜と、前記誘電体膜上かつ前
記シールドプレート電極及び前記絶縁膜のそれぞれの両
側面に形成されたサイドウオール絶縁膜とを有し、前記
シールドプレート電極を任意のある電位に固定すること
により素子分離を行う。その場合、前記誘電体膜の膜厚
が30nm以下であることが好ましい。また前記シール
ドプレート電極を前記誘電体膜の近傍のドレイン層より
も低い電位に固定するか、或は接地電位に固定すること
により素子分離を行ってもよい。
【0007】或は、本発明に係る半導体集積回路装置
は、半導体基板上に形成された、窒化シリコン膜上に二
酸化シリコン膜を形成した積層構造の誘電体膜と、該誘
電体膜上に形成されたシールドプレート電極と、該シー
ルドプレート電極上に形成された絶縁膜と、前記誘電体
膜上かつ前記シールドプレート電極及び前記絶縁膜のそ
れぞれの両側面に形成されたサイドウオール絶縁膜とを
有し、前記シールドプレート電極を任意のある電位に固
定することにより素子分離を行うものでもよい。
【0008】或は、本発明に係る半導体集積回路装置
は、複数のMOS電界効果型トランジスタを備えている
半導体基板と、該半導体基板上に絶縁膜を介して設けら
れ、前記MOS電界効果型トランジスタのうち隣あうも
のの間に設けられた、双方を電気的に分離するために前
記半導体基板を所定の電位に設定するための電極とを備
えており、前記絶縁膜は、窒化シリコン膜と、該窒化シ
リコン膜上に形成された二酸化シリコン膜とを有するも
のである。その場合、前記電極は接地電位に固定するこ
とが好ましい。更に、前記電極はポリシリコンを含むこ
とが好ましい。更に、前記電極上に形成された絶縁層を
有することが好ましく、更に該絶縁層は二酸化シリコン
を含むことが好ましい。更に、前記絶縁膜は、前記半導
体基板上に形成された二酸化シリコン膜と、該二酸化シ
リコン膜上に形成された窒化シリコン膜と、該窒化シリ
コン膜上に形成された二酸化シリコン膜とを備えた三層
構造膜であってもよい。更に、前記絶縁膜の膜厚は30
nm以下であることが好ましい。
【0009】
【作用】本発明にかかる半導体集積回路装置において
は、シールドプレート電極を任意のある電位に固定する
ことにより該シールドプレート電極下の半導体基板に誘
電体膜を介して一定の電界をかけ素子分離を行う。
【0010】ここで、半導体基板上に形成された前記誘
電体膜は、二酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜を形成
しその上に二酸化シリコン膜を形成した積層構造である
ため欠陥密度が極めて低く、このため該誘電体膜上に形
成されたシールドプレート電極に任意のある電圧を印加
した際、該シールドプレート電極から半導体基板へのリ
ーク電流をほぼ完全に阻止し、これによりシールドプレ
ート電極電位の変動を防ぎ一定の電位に固定させること
ができる。
【0011】更に、前記シールドプレート電極を前記誘
電体膜の近傍のドレイン層よりも低い電位に固定するこ
とにより、前記シールドプレート電極下の半導体基板に
寄生MOSトランジスタが発生することを防ぐことがで
きる。或は、前記シールドプレート電極を接地電位に固
定することによっても同様の効果を得ることができる
が、この場合は更に、余分なバイアス電極が不要なので
より操作が容易な装置を得ることができる。
【0012】更に、前記誘電体膜は、上述の積層構造故
に薄膜化しても欠陥密度が低いので薄膜化して用いるこ
とによりシールドプレート電極下の電界を強く安定させ
ることができ、よって寄生MOSトランジスタの発生を
確実に抑えることができる。
【0013】また、前記誘電体膜は、窒化シリコン膜上
に二酸化シリコン膜を形成した二層構造にしてもよい。
この場合、更なる薄膜化が実現できるので、シールドプ
レート電極下の半導体基板にかかる電界を一層強力に固
定させることができる。
【0014】更に、前記誘電体膜の膜厚を30nm以下
にすることにより、より一層確実にシールドプレート電
極下の半導体基板の電位を所望の電位に固定することが
できる。
【0015】
【実施例】本発明に係る半導体集積回路装置の一実施例
を、図1乃至図9を用いて説明する。
【0016】まず、図2に示すように、半導体シリコン
基板1上に公知の熱酸化法により下層酸化膜(Si
2 )2を膜厚2〜20nmになるよう成長させ、下層
酸化膜2上に公知の化学的気相成長法により窒化シリコ
ン膜(Si3 4 )11を膜厚5〜20nmになるよう
堆積させた後、850〜950℃水蒸気雰囲気中で30
〜60分間熱処理を行い、前記窒化シリコン膜11上に
上層酸化膜(SiO2 )12を膜厚1〜10nmになる
よう形成し、積層構造の誘電体膜13を形成する。この
実施例では、半導体シリコン基板1は、比抵抗1〜12
Ω・cmでボロン(B)を含有したP型シリコン基板を
用いている。また、誘電体膜13の膜厚は10〜30n
m程度になるように形成するのが好ましい。然る後、ア
クティブトランジスタ及び寄生MOSトランジスタの閾
値制御のために、ボロンイオンを公知のイオン注入3を
用いてエネルギー30〜100KeV,ドーズ量1×1
11〜5×1012ions/cm2の条件で半導体シリコン基板
1の表面近傍全面に導入する。また、別の実施例とし
て、半導体シリコン基板1は比抵抗1Ω・cm以下でボ
ロンを含有したものでもよく、この場合はイオン注入3
により上記の様にボロンを注入するほかに、リンイオン
を注入してもよい。更に、半導体シリコン基板1は、リ
ン(P)を比抵抗1〜12Ω・cmで含有したものでも
よく、この場合は本半導体集積回路装置はP型MOSト
ランジスタとして機能するが、この場合もイオン注入3
によりボロンイオン、リンイオンのいずれを注入しても
よい。
【0017】次に、図3に示すように、誘電体膜13上
にリンイオン(p+ )を2×1020〜6×1020atoms/
cm3 程度含有したポリシリコン膜4を膜厚100〜20
0nm程度になるように公知の化学的気相成長法により
形成し、該ポリシリコン膜4上に第1二酸化シリコン膜
5を膜厚50〜200nmになるように公知の化学的気
相成長法により形成する。
【0018】次に、図4に示すように、公知の微細加工
法によりポリシリコン膜4がシールドプレート電極24
の形状になるようにポリシリコン膜4とその上の第1二
酸化シリコン膜5とを加工した後、それらを覆うように
第2二酸化シリコン膜6を公知の化学的気相成長法によ
り成膜する。
【0019】次に、図5に示すように、公知の異方性エ
ッチング法により第2二酸化シリコン膜6をエッチング
してサイドウオール絶縁膜6を形成する。このとき、誘
電体膜13もエッチングされ、シールドプレート電極2
4及びサイドウオール絶縁膜6下の誘電体膜13以外の
半導体シリコン基板1上の誘電体膜13は同時にエッチ
ングされ、半導体シリコン基板1は露出する。
【0020】次に、図6に示すように、公知の熱酸化法
により膜厚10〜50nm程度になるようにゲート酸化
膜(SiO2 )7を半導体シリコン基板1上に形成す
る。
【0021】次に、図7に示すように、リンまたは砒素
を2×1020〜6×1020atoms/cm3 程度含有したポリ
シリコン膜を膜厚100〜400nm程度になるように
公知の化学的気相成長法により形成し、然る後公知の微
細加工法を該ポリシリコン膜に施すことによりゲート電
極8を形成する。
【0022】次に、図8に示すように、リンまたは砒素
を公知のイオン注入9により半導体シリコン基板1に導
入することにより自己整合的にソース、ドレイン拡散層
10を表面濃度1×1019〜1×1021atoms/cm3 、接
合深さ0.2〜0.3μm程度になるように形成する。
【0023】次に、図1に示すように、ソース、ドレイ
ン拡散層10を活性化させるために公知のアニール処理
を行い、然る後層間絶縁膜14を形成し、該層間絶縁膜
14にコンタクト孔15を開孔することによりソース、
ドレイン拡散層10の表面の一部を開放し、該コンタク
ト孔15にW,Cr,Al等の金属配線16を挿通する
ように形成し前記ソース、ドレイン拡散層10の表面の
一部と接続させ本実施例の半導体集積回路装置の最終構
造を得る。該半導体集積回路装置の最終構造の平面図は
図9に示す。
【0024】また、本発明に係る半導体集積回路装置の
他の実施例として、誘電体膜13を、窒化シリコン膜1
1上に上層酸化膜12を形成した二層膜としてもよい。
この場合の誘電体膜13の形成方法は、半導体シリコン
基板1上に膜厚0.1〜0.2nmの自然酸化膜(Si
2 )を形成し、該自然酸化膜上に窒化シリコン膜11
を膜厚5〜20nmになるように化学的気相成長法によ
り堆積した後、850〜950℃水蒸気雰囲気中で30
〜60分間熱処理を行い、前記窒化シリコン膜11上に
上層酸化膜12を形成する。この実施例における誘電体
膜13も前記実施例における誘電体膜13と同様で膜厚
10〜30nm程度になるようにする。
【0025】そして、シールドプレート電極24を任意
のある電位以上の電位に固定することにより該シールド
プレート電極24下の半導体シリコン基板1に誘電体膜
13を介して一定の電界をかけることにより素子分離を
行う。この場合、通常はシールドプレート電極24は接
地電位に固定するが、半導体シリコン基板1の不純物の
性質、半導体シリコン基板1上に形成されている半導体
素子の性質等により、負電位或は正電位とすることによ
り、適宜に電位に固定することで素子分離を行うのがよ
い。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
ールドプレート電極に任意のある電圧を印加した際、該
シールドプレート電極から半導体基板へのリーク電流が
極めて起こりにくく、これによりシールドプレート電極
電位を一定の電位に固定させることができ、安定した素
子分離特性が得られる。
【0027】更にシールドプレート電極と半導体基板間
の誘電体膜は薄くしても欠陥密度が低いため薄膜化が可
能であり、よってシールドプレート電極から下部の半導
体基板の素子分離領域にかける電界を強く固定すること
ができ、寄生MOSトランジスタの発生を抑えることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体集積回路装置の一実施例に
おいて、金属配線形成後の最終構造を示す図9のA−A
線における断面図である。
【図2】本発明に係る半導体集積回路装置の一実施例の
製造工程において、誘電体膜形成後の状態を示す断面図
である。
【図3】本発明に係る半導体集積回路装置の一実施例の
製造工程において、第1二酸化シリコン膜成膜後、第2
二酸化シリコン膜成膜前の状態を示す断面図である。
【図4】本発明に係る半導体集積回路装置の一実施例の
製造工程において、第2二酸化シリコン膜成膜後、サイ
ドウオール絶縁膜形成前の状態を示す断面図である。
【図5】本発明に係る半導体集積回路装置の一実施例の
製造工程において、サイドウオール絶縁膜形成後、ゲー
ト酸化膜形成前の状態を示す断面図である。
【図6】本発明に係る半導体集積回路装置の一実施例の
製造工程において、ゲート酸化膜形成後、ゲート電極形
成前の状態を示す断面図である。
【図7】本発明に係る半導体集積回路装置の一実施例の
製造工程において、ゲート電極形成後、ソース、ドレイ
ン拡散層形成前の状態を示す断面図である。
【図8】本発明に係る半導体集積回路装置の一実施例の
製造工程において、ソース、ドレイン拡散層形成後、層
間絶縁膜形成前の状態を示す断面図である。
【図9】本発明に係る半導体集積回路装置の一実施例に
おいて、金属配線形成後の最終構造を示す平面図であ
る。
【符号の説明】
1 半導体シリコン基板 2 下層酸化膜(二酸化シリコン膜) 4 ポリシリコン膜 5 第1二酸化シリコン膜 6 サイドウオール絶縁膜 10 ソース、ドレイン拡散層 11 窒化シリコン膜 12 上層酸化膜(二酸化シリコン膜) 13 誘電体膜 24 シールドプレート電極

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成された誘電体膜と、
    該誘電体膜上に形成されたシールドプレート電極と、該
    シールドプレート電極上に形成された絶縁膜と、前記誘
    電体膜上かつ前記シールドプレート電極及び前記絶縁膜
    のそれぞれの両側面に形成されたサイドウオール絶縁膜
    とを有し、前記シールドプレート電極を任意のある電位
    に固定することにより素子分離を行う半導体集積回路装
    置において、 前記誘電体膜が、二酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜
    を形成し、その上に二酸化シリコン膜を形成した積層構
    造であることを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に形成された誘電体膜と、
    該誘電体膜上に形成されたシールドプレート電極と、該
    シールドプレート電極上に形成された絶縁膜と、前記誘
    電体膜上かつ前記シールドプレート電極及び前記絶縁膜
    のそれぞれの両側面に形成されたサイドウオール絶縁膜
    とを有し、前記シールドプレート電極を任意のある電位
    に固定することにより素子分離を行う半導体集積回路装
    置において、 前記誘電体膜が、窒化シリコン膜上に二酸化シリコン膜
    を形成した積層構造であることを特徴とする半導体集積
    回路装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の半導体集積回
    路装置において、前記シールドプレート電極を前記誘電
    体膜の近傍のドレイン層よりも低い電位に固定すること
    を特徴とする半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 請求項1または2に記載の半導体集積回
    路装置において、前記シールドプレート電極を接地電位
    に固定することを特徴とする半導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 請求項1または2に記載の半導体集積回
    路装置において、前記誘電体膜の膜厚が30nm以下で
    あることを特徴とする半導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 複数のMOS電界効果型トランジスタを
    備えている半導体基板と、該半導体基板上に絶縁膜を介
    して設けられ、前記MOS電界効果型トランジスタのう
    ち隣あうものの間に設けられた、双方を電気的に分離す
    るために前記半導体基板を所定の電位に設定するための
    電極とを備えた半導体集積回路装置において、 前記絶縁膜は、窒化シリコン膜と、該窒化シリコン膜上
    に形成された二酸化シリコン膜とを有することを特徴と
    する半導体集積回路装置。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の半導体集積回路装置に
    おいて、前記電極は接地電位に固定することを特徴とす
    る半導体集積回路装置。
  8. 【請求項8】 請求項6に記載の半導体集積回路におい
    て、前記電極はポリシリコンを含むことを特徴とする半
    導体集積回路装置。
  9. 【請求項9】 請求項6に記載の半導体集積回路装置に
    おいて、前記電極上に形成された絶縁層を更に有するこ
    とを特徴とする半導体集積回路装置。
  10. 【請求項10】請求項9に記載の半導体集積回路装置に
    おいて、前記絶縁層は二酸化シリコンを含むことを特徴
    とする半導体集積回路装置。
  11. 【請求項11】請求項6に記載の半導体集積回路装置に
    おいて、前記絶縁膜は、前記半導体基板上に形成された
    二酸化シリコン膜と、該二酸化シリコン膜上に形成され
    た窒化シリコン膜と、該窒化シリコン膜上に形成された
    二酸化シリコン膜とを備えた三層構造膜を有することを
    特徴とする半導体集積回路装置。
  12. 【請求項12】請求項6に記載の半導体集積回路装置に
    おいて、前記絶縁膜の膜厚は30nm以下であることを
    特徴とする半導体集積回路装置。
JP8131993A 1993-03-16 1993-03-16 半導体集積回路装置 Withdrawn JPH06268058A (ja)

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