JPH06275710A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH06275710A
JPH06275710A JP6403493A JP6403493A JPH06275710A JP H06275710 A JPH06275710 A JP H06275710A JP 6403493 A JP6403493 A JP 6403493A JP 6403493 A JP6403493 A JP 6403493A JP H06275710 A JPH06275710 A JP H06275710A
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JP
Japan
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oxide film
element isolation
trench
film
selective
Prior art date
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Pending
Application number
JP6403493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eita Kinoshita
英太 木下
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP6403493A priority Critical patent/JPH06275710A/en
Publication of JPH06275710A publication Critical patent/JPH06275710A/en
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  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a method for manufacturing a semiconductor device in which a selective oxide film having a sufficient thickness can be formed on an element isolation region without increasing many steps even when narrow and wide element isolation regions exist in mixture. CONSTITUTION:After a silicon nitride film 33 and a pad oxide film 32 are deposited on a semiconductor substrate 31, only a part corresponding to an element isolating region of the film 33 is etched to form an opening, a surface of the substrate 31 of the opening is etched to form trenches 34, 34' having sidewalls inclined to a normal plane of the substrate. With a mask pattern of the film 33 remaining on an element region 39 as an oxidation resistant mask selective oxide films 36, 36' are formed by selective oxidation, the films 33, 32 are eventually removed to conduct complete isolation and formation of an element region 38 and an element isolation region 39.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の構造及び製
造方法に係わり、特に集積度が向上した半導体基板上で
の素子分離技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure and manufacturing method of a semiconductor device, and more particularly to an element isolation technique on a semiconductor substrate having an improved degree of integration.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子や集積回路素子は、その素子
特性の向上と高集積化のため素子の微小化が進んでいる
が、その製造上必要不可欠なものに素子分離技術があ
る。この技術は、各々のデバイス(回路を構成する各構
成要素としての能動素子)をチップ上で互いに電気的に
絶縁・分離するための技術であり、その重要な要件の1
つとして、分離に必要な面積をできるだけ小さくしチッ
プ面積を有効に能動素子のために提供することが要求さ
れる。
2. Description of the Related Art Semiconductor elements and integrated circuit elements are being miniaturized in order to improve the element characteristics and increase the degree of integration, and element isolation technology is essential for their manufacture. This technique is a technique for electrically insulating / isolating each device (active element as each constituent element of a circuit) on a chip, and one of the important requirements thereof.
First, it is required to reduce the area required for isolation as much as possible and effectively provide the chip area for active devices.

【0003】従来の素子分離法の主流である選択酸化法
(LOCOS法=Local Oxidationof Silicon)につい
ては、例えば特開昭63−253640号公報に示され
ている。この方法では、図3に示すようにして半導体基
板上に素子分離領域が形成される。例えば、図3(a)
に示すように、p型半導体基板11上にシリコン酸化膜
12を形成し、さらにその上にシリコン窒化膜13を形
成した後、周知のフォトリソグラフィーの方法で選択的
にエッチングすることにより、シリコン窒化膜13が選
択酸化時のマスクとなる。すなわち、シリコン窒化膜1
3に開口部14を設け、フィールドエッジ反転防止用の
イオン15を注入した後、選択酸化を行うと、このシリ
コン窒化膜13を耐酸化性マスクとして選択酸化膜16
(同図(b))が形成され、これが後に互いに隣接する
素子領域17の間を分離するいわゆるフィールド酸化膜
と呼ばれる絶縁膜となる。この後は、耐酸化性マスクで
あるシリコン窒化膜13を剥離して同図(b)の状態に
したのち、周知の方法で素子領域17にトランジスタ等
の素子を形成する。
A selective oxidation method (LOCOS method = Local Oxidation of Silicon), which is the mainstream of conventional element isolation methods, is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-253640. In this method, the element isolation region is formed on the semiconductor substrate as shown in FIG. For example, FIG.
As shown in FIG. 1, a silicon oxide film 12 is formed on a p-type semiconductor substrate 11, a silicon nitride film 13 is further formed on the silicon oxide film 12, and the silicon nitride film 13 is selectively etched by a well-known photolithography method. The film 13 serves as a mask during selective oxidation. That is, the silicon nitride film 1
3 is provided with an opening 14 and ions 15 for preventing field edge inversion are implanted, and then selective oxidation is performed. Then, this silicon nitride film 13 is used as an oxidation resistant mask to form a selective oxide film 16
(FIG. 7B) is formed, and this becomes an insulating film called a field oxide film that separates the element regions 17 that are adjacent to each other later. After that, the silicon nitride film 13 which is an oxidation resistant mask is peeled off to obtain the state shown in FIG. 1B, and then elements such as transistors are formed in the element region 17 by a known method.

【0004】また、例えば特開昭60−189237号
公報に示されているように、いわゆるトレンチ分離法も
考案されている。一般的なトレンチ分離法を図4に示
す。
A so-called trench isolation method has also been devised, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-189237. A general trench isolation method is shown in FIG.

【0005】図4(a)に示すように、p型シリコン基
板26上に、熱酸化法またはCVD法により比較的厚い
酸化膜21を成長させ、次に酸化膜21の所定部分28
を周知のフォトリソグラフィー法で開口したのち、この
酸化膜21をエッチングマスクとしてシリコン基板26
にトレンチ(溝)22を形成し、さらに、酸化膜21を
マスクとしてトレンチ22の底部にチャンネルストッパ
イオン23を打ち込んだ後、酸化膜21を除去する。
As shown in FIG. 4A, a relatively thick oxide film 21 is grown on a p-type silicon substrate 26 by a thermal oxidation method or a CVD method, and then a predetermined portion 28 of the oxide film 21 is grown.
Is opened by a well-known photolithography method, and then the silicon substrate 26 is formed using the oxide film 21 as an etching mask.
A trench (groove) 22 is formed in the trench 22. Further, using the oxide film 21 as a mask, a channel stopper ion 23 is implanted into the bottom of the trench 22, and then the oxide film 21 is removed.

【0006】シリコン基板26上の酸化膜21を除去し
たのち、同図(b)に示すように、トレンチ22内壁お
よびシリコン基板26表面に薄く熱酸化膜24を形成す
る。そして、同図(c)に示すように、CVD法により
BPSG(ボロン・リン・ガラス)膜25を堆積してト
レンチ22内部を完全に埋込み、さらに窒素雰囲気中で
アニールし、トレンチ22上部のBPSG膜25をリフ
ローして平坦化させる。
After the oxide film 21 on the silicon substrate 26 is removed, a thin thermal oxide film 24 is formed on the inner wall of the trench 22 and the surface of the silicon substrate 26, as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 3C, a BPSG (boron-phosphorus-glass) film 25 is deposited by a CVD method to completely fill the inside of the trench 22 and further annealed in a nitrogen atmosphere to form a BPSG on the trench 22. The film 25 is reflowed and planarized.

【0007】さらに、同図(d)に示すように、シリコ
ン基板上のBPSG膜25をエッチバックすると、後に
素子領域7となる部分ではシリコン基板26表面が露出
し、素子分離領域となるトレンチ22の部分にはBPS
G膜25が残存する。このBPSG膜25がフィールド
酸化膜であり各素子間を分離する。後は周知の方法でト
ランジスタ等の素子を形成してゆく。
Further, as shown in FIG. 3D, when the BPSG film 25 on the silicon substrate is etched back, the surface of the silicon substrate 26 is exposed at the portion which will later become the element region 7, and the trench 22 which becomes the element isolation region. Is BPS
The G film 25 remains. This BPSG film 25 is a field oxide film and separates each element. After that, elements such as transistors are formed by a known method.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の2つの
素子分離法のうち、図3の選択酸化法では、素子領域1
7に選択酸化膜16が鳥のくちばし状に侵入するとい
う、いわゆるバーズビークが発生し、素子領域17の有
効面積は大幅に減少してしまう。また、高集積化に伴っ
て耐酸化性マスクであるシリコン窒化膜13の開口部1
4の幅が0.8μm以下になると、選択酸化時にこの開
口部を通しての酸化剤の供給が十分になされなくなるた
め、形成される選択酸化膜16(すなわちフィールド酸
化膜)の膜厚が、開口部が広い場合と比べて薄くなると
いう現象が発生する。このフィールド酸化膜の薄膜化
は、素子分離領域に形成される寄生MOSトランジスタ
のしきい値電圧を低下させることとなり、素子分離特性
が悪化する。従って、素子分離幅を十分に取らないと必
要な分離特性が得られなくなるため、集積度の高い半導
体素子を製造する工程には使用することができない。
However, of the two element isolation methods described above, the selective oxidation method of FIG.
A so-called bird's beak, in which the selective oxide film 16 penetrates into the bird's beak shape, is generated at 7, and the effective area of the element region 17 is greatly reduced. In addition, as the degree of integration increases, the opening 1 of the silicon nitride film 13, which is an oxidation resistant mask, is formed.
When the width of 4 is 0.8 μm or less, the oxidizing agent is not sufficiently supplied through this opening at the time of selective oxidation, so that the film thickness of the selective oxide film 16 (that is, the field oxide film) formed is equal to that of the opening portion. The phenomenon occurs that the thickness becomes thinner than that when the width is wide. The thinning of the field oxide film lowers the threshold voltage of the parasitic MOS transistor formed in the element isolation region, which deteriorates the element isolation characteristic. Therefore, unless a sufficient element isolation width is taken, the required isolation characteristics cannot be obtained, so that it cannot be used in the process of manufacturing a highly integrated semiconductor element.

【0009】一方、図4のトレンチ法では集積度の高い
半導体素子を形成することは可能であるが、トレンチエ
ッチをした後のBPSGの埋込みおよびリフローの2つ
の工程が、従来の選択酸化法と比較して余分に必要とな
る。このため製造コストが上昇するという問題があっ
た。
On the other hand, although it is possible to form a highly integrated semiconductor device by the trench method of FIG. 4, the two steps of burying BPSG after trench etching and reflowing are different from those of the conventional selective oxidation method. Compared to it, it is necessary. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost increases.

【0010】また、狭い素子分離領域と広い素子分離領
域が混在する場合、これらの領域に1回のBPSG膜堆
積・エッチバックだけで同時にフィールド酸化膜を形成
することは不可能なため、別工程を設けなければならな
い。これは以下の理由による。すなわち、狭い素子分離
領域のトレンチにおいては、BPSG膜の堆積はトレン
チ側壁においても起こるので、堆積終了時にはトレンチ
内部のフィールド酸化膜厚はその他の部分に堆積したB
PSG膜厚よりもかなり厚くなっている。従って、エッ
チバックの後もトレンチ溝内部にフィールド酸化膜を残
存させることが可能である。しかしながら、広い素子分
離領域のトレンチにおけるフィールド酸化膜厚は、その
他の領域に堆積したBPSG膜厚以上にはならず、この
ままエッチバックをするとフィールド酸化膜厚は大幅に
薄くなってしまう。これでは、寄生MOSトレンジスタ
のしきい値電圧も大幅に低下し、十分な素子分離特性を
得ることができない。
When a narrow element isolation region and a wide element isolation region are mixed, it is impossible to simultaneously form a field oxide film in these regions only by depositing / etching back the BPSG film once. Must be provided. This is for the following reason. That is, in the trench of the narrow element isolation region, the deposition of the BPSG film also occurs on the side wall of the trench. Therefore, at the end of the deposition, the field oxide film thickness inside the trench is B deposited on other portions.
It is considerably thicker than the PSG film thickness. Therefore, it is possible to leave the field oxide film inside the trench groove even after the etch back. However, the field oxide film thickness in the trench of the wide element isolation region does not become equal to or larger than the BPSG film thickness deposited in the other regions, and if the etching back is performed as it is, the field oxide film thickness becomes significantly thin. In this case, the threshold voltage of the parasitic MOS transistor is also greatly reduced, and sufficient element isolation characteristics cannot be obtained.

【0011】このように、狭い素子分離領域と広い素子
分離領域が混在する場合には、広い素子分離領域部分に
BPSG膜を残存させるための工程を別途設けなければ
ならないため、製造コストの上昇を招くという問題があ
った。
As described above, when the narrow element isolation region and the wide element isolation region coexist, a process for leaving the BPSG film in the wide element isolation region portion must be separately provided, which increases the manufacturing cost. There was a problem of inviting.

【0012】この発明は、係る課題を解決するためにな
されたものであり、狭い素子分離領域と広い素子分離領
域が混在する場合であっても、特に多くの工程を増加さ
せることなく素子分離領域に十分な厚さの選択酸化膜を
形成することができる半導体の製造方法を得ることを目
的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and even when a narrow element isolation region and a wide element isolation region are mixed, the element isolation region is not particularly increased in number of steps. An object of the present invention is to obtain a semiconductor manufacturing method capable of forming a selective oxide film having a sufficient thickness.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に耐酸化性膜
を堆積する工程と、前記耐酸化性膜の素子分離領域に対
応する部分にのみエッチングを施して開口部を設けるこ
とにより、素子領域に対応する部分に残存する耐酸化性
膜からなるマスクパターンを形成する工程と、前記マス
クパターンを耐酸化性マスクとして選択酸化を行うこと
により選択酸化膜を形成する工程とを含み、前記選択酸
化膜を半導体装置の素子分離用絶縁膜とする半導体装置
の製造方法において、マスクパターンを形成する工程の
後、さらに、前記素子分離領域の半導体基板表面に、半
導体基板の法面に対して傾斜した側壁を有するトレンチ
を形成する工程を設けたことを特徴とするものである。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a first aspect of the present invention corresponds to a step of depositing an oxidation resistant film on a semiconductor substrate and an element isolation region of the oxidation resistant film. A step of forming a mask pattern made of an oxidation resistant film remaining in a portion corresponding to the element region by etching only the portion to provide an opening, and performing selective oxidation using the mask pattern as an oxidation resistant mask In the method of manufacturing a semiconductor device, the method further comprising the step of forming a selective oxide film, wherein the selective oxide film is used as an element isolation insulating film of a semiconductor device, after the step of forming a mask pattern, the element isolation region is further formed. The step of forming a trench having a side wall inclined with respect to the normal surface of the semiconductor substrate is provided on the surface of the semiconductor substrate.

【0014】請求項2記載の発明に係る半導体装置の製
造方法は、請求項1において、前記トレンチの側壁と前
記半導体基板の法面との角度を15°から45°の範囲
にすることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, wherein an angle between a sidewall of the trench and a slope of the semiconductor substrate is in a range of 15 ° to 45 °. It is what

【0015】[0015]

【作用】請求項1記載の発明によれば、素子分離領域部
の半導体基板に、基板の法面に対して傾斜した側壁を有
するトレンチを形成しておくことにより、素子分離領域
が極めて狭い場合であっても、従来の選択酸化法による
よりも厚い選択酸化膜を形成することが可能となる。こ
れにより、素子分離特性も向上する。
According to the first aspect of the present invention, when the element isolation region is extremely narrow by forming the trench having the side wall inclined with respect to the normal surface of the substrate in the semiconductor substrate in the element isolation region portion. Even in this case, it becomes possible to form a thicker selective oxide film than that obtained by the conventional selective oxidation method. This also improves the element isolation characteristics.

【0016】請求項2記載の発明によれば、前記トレン
チの側壁と前記半導体基板の法面との角度を15°〜4
5°としたことにより、トレンチ内部に選択酸化膜を成
長させる際に半導体基板にかかる圧縮応力を小さくでき
るとともに、選択酸化膜の頭部を平坦にすることがで
き、特に、エッチングにより形成される最小開口幅が
0.1〜0.3μmである半導体装置の製造に好適であ
る。
According to the second aspect of the present invention, the angle between the sidewall of the trench and the slope of the semiconductor substrate is 15 ° to 4 °.
By setting the angle to 5 °, the compressive stress applied to the semiconductor substrate when the selective oxide film is grown inside the trench can be reduced, and the head of the selective oxide film can be flattened. In particular, it is formed by etching. It is suitable for manufacturing a semiconductor device having a minimum opening width of 0.1 to 0.3 μm.

【0017】[0017]

【実施例】以下に本発明の実施例を図を用いて説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1は、本発明の一実施例における半導体
装置の製造工程を一部断面図により表したものである。
以下、各工程に分けて説明する。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
Hereinafter, each step will be described separately.

【0019】(1)図1(a)に示すように、p型の半
導体基板31の上に、850℃の乾燥酸素雰囲気中での
熱酸化により、厚さ150nmのパッド酸化膜32を形
成する。
(1) As shown in FIG. 1A, a pad oxide film 32 having a thickness of 150 nm is formed on a p-type semiconductor substrate 31 by thermal oxidation in a dry oxygen atmosphere at 850 ° C. .

【0020】(2)次に、シリコン窒化膜33をパッド
酸化膜32の上にCVD法により720℃の雰囲気下
で、200nm程度堆積した後、周知のフォトリソグラ
フィー法により、このシリコン窒化膜33の将来素子分
離領域となる部分をRIE(リアクティブ・イオン・エ
ッチング)法によりエッチングする。このエッチングに
より残存したシリコン窒化膜33のパターンは、選択酸
化工程での耐酸化性膜として作用する。
(2) Next, a silicon nitride film 33 is deposited on the pad oxide film 32 by a CVD method in an atmosphere of 720 ° C. to a thickness of about 200 nm, and then the silicon nitride film 33 is formed by a well-known photolithography method. A portion to be an element isolation region in the future is etched by RIE (reactive ion etching) method. The pattern of the silicon nitride film 33 left by this etching acts as an oxidation resistant film in the selective oxidation step.

【0021】(3)図1(b)に示すように、シリコン
窒化膜33をマスクとして、パッド酸化膜32をエッチ
ングした後、さらに半導体基板31をエッチングし、ト
レンチ34,34′を形成する、このとき、トレンチ側
壁41が基板の法面に対してなす角度θが約30°程度
となるよう、RIE法によるエッチング条件を適当に調
整する。最小のトレンチ幅の部分では、トレンチ上部の
開口幅が約0.14μm、トレンチ底部での幅は約0.
04μmである。またこのとき、トレンチの深さは約
0.15μmである。
(3) As shown in FIG. 1B, after the pad oxide film 32 is etched using the silicon nitride film 33 as a mask, the semiconductor substrate 31 is further etched to form trenches 34 and 34 '. At this time, the etching conditions by the RIE method are appropriately adjusted so that the angle θ formed by the trench side wall 41 with respect to the normal surface of the substrate is about 30 °. At the minimum trench width, the opening width at the top of the trench is about 0.14 μm, and the width at the bottom of the trench is about 0.
It is 04 μm. At this time, the depth of the trench is about 0.15 μm.

【0022】(4)この後、半導体基板31の全面にチ
ャネルストッパイオン35を打ち込む。チャネルストッ
パイオン35としては、例えばBF2 + が用いられ、ま
た、打ち込みは、例えばエネルギー80KeV、ドーズ
量4×1013cm-2程度の条件下で行われる。
(4) After that, channel stopper ions 35 are implanted into the entire surface of the semiconductor substrate 31. For example, BF 2 + is used as the channel stopper ion 35, and the implantation is performed under the conditions of energy of 80 KeV and dose amount of 4 × 10 13 cm −2 , for example.

【0023】(5)次に、図1(c)に示すように、選
択酸化(LOCOS酸化)を行う。選択酸化は1000
℃のウェット酸素雰囲気中で約150分行い、半導体基
板31の平坦な表面上で酸化膜厚が500nmとなるよ
うにする。狭い素子分離部のトレンチ34は、側壁から
も成長する選択酸化膜36で完全に埋め込まれ、かつ広
い素子分離領域のトレンチ34′においても、そのトレ
ンチを埋めるように選択酸化膜36′が形成される。
(5) Next, as shown in FIG. 1C, selective oxidation (LOCOS oxidation) is performed. Selective oxidation is 1000
It is performed for about 150 minutes in a wet oxygen atmosphere at 0 ° C. so that the oxide film thickness is 500 nm on the flat surface of the semiconductor substrate 31. The trench 34 in the narrow element isolation portion is completely filled with the selective oxide film 36 which grows also from the side wall, and also in the trench 34 'in the wide element isolation region, the selective oxide film 36' is formed so as to fill the trench. It

【0024】(6)この後、図1(d)に示すように、
耐酸化性膜として用いたシリコン窒化膜33を熱りん酸
により除去し、さらにパッド酸化膜32をフッ酸により
除去する。これにより、素子領域38と素子分離領域3
9との分離形成が完了する。
(6) After that, as shown in FIG.
The silicon nitride film 33 used as the oxidation resistant film is removed by hot phosphoric acid, and the pad oxide film 32 is removed by hydrofluoric acid. Thereby, the element region 38 and the element isolation region 3
The separation formation with 9 is completed.

【0025】そして、この後、公知の方法により素子領
域に所望の素子を形成することにより半導体装置が完成
する。
Then, after that, desired elements are formed in the element regions by a known method to complete the semiconductor device.

【0026】このように、本実施例によれば、最小幅が
0.1〜0.3μmという極めて狭い素子分離領域を設
ける際、その領域の半導体基板に、基板の法面と15°
〜45°角度をなす側壁を有するトレンチを形成してお
くことにより、従来の選択酸化法(図3)の場合よりも
厚い選択酸化膜を形成することが可能となる。これは以
下の理由による。
As described above, according to this embodiment, when an extremely narrow element isolation region having a minimum width of 0.1 to 0.3 μm is provided, the semiconductor substrate in that region is separated from the normal surface of the substrate by 15 °.
By forming the trench having the side wall forming an angle of ˜45 °, it becomes possible to form a thicker selective oxide film than in the case of the conventional selective oxidation method (FIG. 3). This is for the following reason.

【0027】すなわち、図1(b),(c)に示したよ
うに、素子分離領域を断面でみると、幅0.1〜0.3
μmの狭い素子分離領域では、傾斜した側壁を有するト
レンチの存在により、トレンチ底部のみだけでなく両側
壁部からも選択酸化膜が成長し、トレンチが選択酸化膜
で埋め込まれる。この選択酸化膜の膜厚は、耐酸化性膜
のみをエッチングして半導体基板にはトレンチを形成し
ない従来の選択酸化法(トレンチがない場合)と比較す
ると、トレンチの深さの分だけ厚くすることが可能であ
る。したがって、狭い素子分離領域でも十分な厚さの選
択酸化膜厚が形成される。そして、この選択酸化膜がフ
ィールド酸化膜となるので寄生MOSトレンジスタのし
きい値を十分に高く保つことができ、素子分離特性を良
好に保つことが可能となる。
That is, as shown in FIGS. 1B and 1C, the cross section of the element isolation region has a width of 0.1 to 0.3.
In the narrow element isolation region of μm, the selective oxide film grows not only from the bottom of the trench but also from both side walls due to the existence of the trench having the inclined side wall, and the trench is filled with the selective oxide film. The thickness of this selective oxide film is increased by the depth of the trench as compared with the conventional selective oxidation method in which only the oxidation resistant film is etched and no trench is formed in the semiconductor substrate (when there is no trench). It is possible. Therefore, a selective oxide film having a sufficient thickness is formed even in a narrow element isolation region. Since this selective oxide film becomes a field oxide film, the threshold value of the parasitic MOS transistor can be kept sufficiently high, and the element isolation characteristics can be kept good.

【0028】また、従来のいわゆるトレンチ分離法によ
る製造方法(図4)で必要となるBPSG膜のエッチバ
ックの工程を不要としつつ、狭い素子分離領域だけでな
く広い素子分離領域にも十分に厚いフィールド酸化膜を
残存させることが可能である。すなわち、従来のトレン
チ分離法のような工程数の大幅増加はなく、従来の選択
酸化法と比較しても、半導体基板にトレンチのエッチン
グを行う工程が増えるだけで済む。従って、コスト上昇
も最少限で済む。
Further, the step of etching back the BPSG film, which is required in the conventional manufacturing method by the so-called trench isolation method (FIG. 4), is not required, and it is sufficiently thick not only in the narrow element isolation region but also in the wide element isolation region. It is possible to leave the field oxide film. That is, the number of steps is not significantly increased as in the conventional trench isolation method, and only the number of steps for etching the trench in the semiconductor substrate is increased as compared with the conventional selective oxidation method. Therefore, the cost increase is minimized.

【0029】さらに、後にフィールド酸化膜となる選択
酸化膜は、狭い素子分離領域と広い素子分離領域のいず
れの場合も、従来の選択酸化法と比較すると半導体基板
表面よりも下側に形成されるので、素子分離工程終了時
には半導体基板表面がより平坦になっている。
Further, the selective oxide film, which later becomes the field oxide film, is formed below the surface of the semiconductor substrate in both the narrow element isolation region and the wide element isolation region as compared with the conventional selective oxidation method. Therefore, the surface of the semiconductor substrate becomes flatter at the end of the element isolation process.

【0030】なお、本実施例では上記トレンチ側面と半
導体基板の法面とのなす角度を30°としたが、これに
限るものではなく、15°〜45°の範囲であればよ
い。これは以下の理由による。
In this embodiment, the angle formed between the side surface of the trench and the normal surface of the semiconductor substrate is 30 °, but the angle is not limited to this and may be in the range of 15 ° to 45 °. This is for the following reason.

【0031】すなわち、上記角度が15°以下の場合に
は、トレンチ内部に選択酸化膜を成長させようとして
も、耐酸化性膜により選択酸化膜の変形量が制限される
ため、非常に大きな圧縮応力が半導体基板にかかる。こ
れは半導体基板の欠陥の発生を誘発し、接合リークの原
因となる。
That is, when the angle is 15 ° or less, even if an attempt is made to grow the selective oxide film inside the trench, the amount of deformation of the selective oxide film is limited by the oxidation resistant film, so that a very large compression occurs. Stress is applied to the semiconductor substrate. This induces defects in the semiconductor substrate and causes junction leakage.

【0032】一方、上記角度が45°以上の場合には、
選択酸化膜を必要以上に成長させないとトレンチ溝は完
全には埋まらず、選択酸化膜の頭部はV型にえぐられた
形となる。これは、後のゲート電極形成のためのポリシ
リコンゲートのエッチング工程でのエッチング残りな
ど、歩留まり悪化の原因となる。
On the other hand, when the angle is 45 ° or more,
If the selective oxide film is not grown more than necessary, the trench groove is not completely filled, and the head of the selective oxide film has a V-shaped scooped shape. This causes yield deterioration such as etching residue in the etching step of a polysilicon gate for forming a gate electrode later.

【0033】図2は、シリコン窒化膜の開口幅(トレン
チ幅)と選択酸化膜厚との関係を、本実施例の方法によ
る場合と従来の選択酸化法による場合とで比較して示し
たものである。但しこの図中、本発明の方法におけるデ
ータは、トレンチ側壁と基板の法面とのなす角を約20
°とした場合のものである。この図から明らかなよう
に、本実施例による素子分離領域の形成方法によれば、
従来の選択酸化法と比較して、選択酸化膜の薄膜化が十
分に抑制されている。
FIG. 2 shows the relationship between the opening width (trench width) of the silicon nitride film and the selective oxide film thickness in the case of the method of this embodiment and the case of the conventional selective oxidation method. Is. However, in this figure, the data in the method of the present invention shows that the angle between the sidewall of the trench and the slope of the substrate is about 20.
It is for the case of °. As is clear from this figure, according to the method for forming the element isolation region of the present embodiment,
Thinning of the selective oxide film is sufficiently suppressed as compared with the conventional selective oxidation method.

【0034】なお、本実施例では、図1(a)の工程に
おいて耐酸化性膜としてシリコン窒化膜33を用いた
が、これに限らず、耐酸化性能を有する膜であれば他の
物質を用いてもよい。
In this embodiment, the silicon nitride film 33 is used as the oxidation resistant film in the step of FIG. 1A, but the present invention is not limited to this, and any other substance may be used as long as it has oxidation resistance. You may use.

【0035】また、パッド酸化膜32とシリコン窒化膜
33との間に多結晶シリコンを50nm程度堆積し、こ
れをパッド多結晶シリコン膜として、選択酸化時に発生
する可能性のある欠陥を防止することも可能である。
Further, about 50 nm of polycrystalline silicon is deposited between the pad oxide film 32 and the silicon nitride film 33, and this is used as a pad polycrystalline silicon film to prevent defects that may occur during selective oxidation. Is also possible.

【0036】また、本実施例では、チャネルストッパイ
オン35としてBF2 + を使用したが、これに限らず他
のチャネルストッパイオン(B+ 等)を使用してもよい
ことは勿論である。
Further, in this embodiment, BF 2 + is used as the channel stopper ion 35, but it is not limited to this and other channel stopper ions (B + etc.) may be used.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、素子分離領域の半導体基板表面に半導体基
板表面の法面と15°〜45°の角度をなす側壁を有す
るトレンチを形成することとしたので、極めて狭い素子
分離領域であっても、選択酸化膜の膜厚を従来の選択酸
化法による場合と比較して厚くすることが可能である。
これにより、寄生MOSトレンジスタのしきい値が十分
に高く保たれ、良好な素子分離特性を確保することがで
きるという効果がある。また、いわゆるトレンチ分離法
の製造方法で必要なエッチングを行う工程が増えるだけ
で済むため、製造コスト上昇も最小限で済む。
As described above, according to the first aspect of the invention, the trench having the side wall forming an angle of 15 ° to 45 ° with the normal surface of the semiconductor substrate surface is formed in the semiconductor substrate surface of the element isolation region. Since it is formed, the film thickness of the selective oxide film can be made thicker than in the case of the conventional selective oxidation method even in an extremely narrow element isolation region.
As a result, the threshold value of the parasitic MOS transistor is kept sufficiently high, and good element isolation characteristics can be secured. In addition, the manufacturing cost of the so-called trench isolation method can be minimized because the number of steps required for etching is increased.

【0038】また、請求項2記載の発明によれば、素子
分離領域の半導体基板表面に設けたトレンチの側壁と半
導体基板の法面との角度を15°〜45°としたので、
トレンチ内部に選択酸化膜を成長させる際に半導体基板
にかかる圧縮応力を小さくでき、さらに選択酸化膜の頭
部を平坦にすることができるため、ゲート形成などの後
の工程をより安定して行うことが可能となる。この方法
は、特に、エッチングにより形成される最小開口幅が
0.1〜0.3μmである半導体装置の製造に好適であ
る。
According to the second aspect of the invention, the angle between the sidewall of the trench provided on the surface of the semiconductor substrate in the element isolation region and the slope of the semiconductor substrate is 15 ° to 45 °.
Since the compressive stress applied to the semiconductor substrate when the selective oxide film is grown inside the trench can be reduced and the head of the selective oxide film can be flattened, subsequent steps such as gate formation can be performed more stably. It becomes possible. This method is particularly suitable for manufacturing a semiconductor device in which the minimum opening width formed by etching is 0.1 to 0.3 μm.

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

【図1】本発明の一実施例における半導体装置の製造工
程を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の工程により製造した半導体装置の素子分
離領域の選択酸化膜厚と従来の選択酸化法により製造し
た素子分離領域の選択酸化膜厚とを比較して示す説明図
である。
FIG. 2 is an explanatory view showing a comparison between a selective oxide film thickness of an element isolation region of a semiconductor device manufactured by the process of FIG. 1 and a selective oxide film thickness of an element isolation region manufactured by a conventional selective oxidation method.

【図3】従来の選択酸化法による半導体装置の製造工程
を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing a manufacturing process of a semiconductor device by a conventional selective oxidation method.

【図4】従来のトレンチ法による半導体装置の製造工程
を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a manufacturing process of a semiconductor device by a conventional trench method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 半導体基板 32 パッド酸化膜 33 シリコン窒化膜 34 トレンチ 35 チャネルストッパイオン 36 選択酸化膜 38 素子領域 39 素子分離領域 41 トレンチ側壁 31 semiconductor substrate 32 pad oxide film 33 silicon nitride film 34 trench 35 channel stopper ion 36 selective oxide film 38 device region 39 device isolation region 41 trench sidewall

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に耐酸化性膜を堆積する工
程と、前記耐酸化性膜の素子分離領域に対応する部分に
のみエッチングを施して開口部を設けることにより、素
子領域に対応する部分に残存した耐酸化性膜からなるマ
スクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンを
耐酸化性マスクとして選択酸化を行うことにより選択酸
化膜を形成する工程とを含み、前記選択酸化膜を半導体
装置の素子分離用絶縁膜とする半導体装置の製造方法に
おいて、 前記マスクパターンを形成する工程の後、さらに、前記
素子分離領域の半導体基板表面に、半導体基板の法面に
対して傾斜した側壁を有するトレンチを形成する工程を
設けたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. Corresponding to an element region by depositing an oxidation resistant film on a semiconductor substrate, and by etching only a portion corresponding to the element isolation region of the oxidation resistant film to provide an opening. The method includes a step of forming a mask pattern made of an oxidation resistant film remaining in a portion, and a step of forming a selective oxide film by performing selective oxidation using the mask pattern as an oxidation resistant mask. In a method for manufacturing a semiconductor device that uses an element isolation insulating film of a device, after the step of forming the mask pattern, a sidewall that is inclined with respect to the slope of the semiconductor substrate is further formed on the semiconductor substrate surface of the element isolation region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a trench having the same.
【請求項2】 請求項1において、前記トレンチの側壁
が前記半導体基板の法面に対してなす角度は15°から
45°の範囲にあることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an angle formed by a sidewall of the trench with respect to a slope of the semiconductor substrate is in a range of 15 ° to 45 °.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008516443A (en) * 2004-10-06 2008-05-15 コミツサリア タ レネルジー アトミーク Method for manufacturing a mixed laminate structure having various insulating regions and / or local vertical conductive regions

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