JPH0665221B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JPH0665221B2
JPH0665221B2 JP59259152A JP25915284A JPH0665221B2 JP H0665221 B2 JPH0665221 B2 JP H0665221B2 JP 59259152 A JP59259152 A JP 59259152A JP 25915284 A JP25915284 A JP 25915284A JP H0665221 B2 JPH0665221 B2 JP H0665221B2
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film
groove
sio
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conductivity type
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謙一 黒田
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    • 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

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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に高集積化を
図る一方で寄生チャネル防止等の特性の向上を図った半
導体装置の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device in which characteristics such as prevention of a parasitic channel are improved while achieving high integration.

〔背景技術〕[Background technology]

近年の半導体装置、特に半導体集積回路の高集積化に伴
なって、これまでの窒化シリコン膜をマスクとした選択
酸化法による素子分離技術に代えて溝型アイソレーショ
ン構造が採用されてきている。この溝型アイソレーショ
ン構造は、第4図のように半導体基板51の表面に狭幅の
深い溝52を形成し、この溝52の内面に絶縁膜53形成する
と共に内部にポリシリコン54等を埋設した構成とし、活
性領域に形成したMISトランジスタ55の素子間分離を行
なっている。この例では、N型半導体基板51にP型ウェ
ル56を形成し、このウェル56内にN型の不純物層でソー
ス・ドレイン領域57,58を形成し、かつゲート絶縁膜59
上にゲート電極60を形成してN型MOSトランジスタ55を
構成している。このような、溝型アイソレーション構造
によれば、所謂バーズビークの発生がないで素子の微細
化、高集積化が実現でき、かつ基板の深い位置まで分離
領域が存在するので相補型MISFET(C−MIS)における
ラッチアップ現象の防止に効果がある。
With the recent increase in the degree of integration of semiconductor devices, especially semiconductor integrated circuits, a groove isolation structure has been adopted instead of the element isolation technique by the selective oxidation method using a silicon nitride film as a mask. In this groove type isolation structure, a deep groove 52 having a narrow width is formed on the surface of a semiconductor substrate 51 as shown in FIG. 4, an insulating film 53 is formed on the inner surface of the groove 52, and a polysilicon 54 or the like is buried inside. With the above structure, the MIS transistor 55 formed in the active region is isolated. In this example, a P-type well 56 is formed in the N-type semiconductor substrate 51, source / drain regions 57 and 58 are formed of N-type impurity layers in the well 56, and a gate insulating film 59 is formed.
An N-type MOS transistor 55 is formed by forming a gate electrode 60 on it. According to such a groove type isolation structure, so-called bird's beaks are not generated, element miniaturization and high integration can be realized, and the isolation region exists up to a deep position of the substrate. Therefore, the complementary MISFET (C- It is effective in preventing the latch-up phenomenon in MIS).

しかしながら、この溝型アイソレーション構造にあって
は、第5図に等価回路を示すように寄生トランジスタTr
1,Tr2,Tr3が形成されることがあり、リーク電流が流れ
て素子特性が低下するという問題が生じ易い。即ち、ト
ランジスタTr1はソース57をソース、ウェル56ををチャ
ネル、基板51をドレインよびゲートしたソース側の縦方
向の寄生トランジスタ、トランジスタTr2ドレイン58を
ソース、ウェル56をチャネル、基板51をドレインおよび
ゲートとしたドレイン側の縦方向の寄生トランジスタ、
トランジスタTr3は溝52の側面に沿うチャネル方向の寄
生トランジスタである。また、場合によっては溝形成或
いは溝の埋込時のストレスにより基板51中に形成された
結果欠陥によるリーク電流等も発生する。
However, in this groove type isolation structure, as shown in the equivalent circuit of FIG.
There is a possibility that 1, Tr2, Tr3 may be formed, and a problem that a leak current flows and the device characteristics deteriorate is likely to occur. That is, the transistor Tr1 has a source 57 as a source, a well 56 as a channel, a substrate 51 as a drain and gate, and a vertical parasitic transistor on the source side, a transistor Tr2 a drain 58 as a source, a well 56 as a channel, a substrate 51 as a drain and a gate. And a vertical parasitic transistor on the drain side,
The transistor Tr3 is a parasitic transistor in the channel direction along the side surface of the groove 52. Further, in some cases, as a result of being formed in the substrate 51 due to the stress at the time of forming the groove or filling the groove, a leak current or the like due to a defect is generated.

このような寄生トランジスタや結晶欠陥によるリーク電
流が発生する原因は有効な寄生チャネル防止が行なわれ
ていないためである。つまり、前述の溝型アイソレーシ
ョンでは、溝52の形成後に溝の底部にイオン注入を行な
うことによって溝52の底部にのみ寄生チャネル防止の不
純物層(P型層)61を形成するか、或いは基板51の表面
部にのみ不純物層(P型層)62を形成するかしなく、溝
52の側面全部を覆う不純物層を形成できないことによ
る。更には相補型MISFETのNMIS部とPMIS部の間を分離す
る際に、夫々のMIS部に対して有効な導電型の不純層を
個別に形成できないことにもよる。
The cause of the leak current due to such a parasitic transistor and crystal defects is that effective parasitic channel prevention is not performed. That is, in the above-mentioned groove type isolation, the impurity layer (P-type layer) 61 for preventing the parasitic channel is formed only on the bottom of the groove 52 by performing ion implantation on the bottom of the groove 52 after forming the groove 52, or on the substrate. Whether or not the impurity layer (P-type layer) 62 is formed only on the surface of the groove 51
This is because the impurity layer that covers the entire side surface of 52 cannot be formed. Furthermore, when separating the NMIS portion and the PMIS portion of the complementary MISFET, it is impossible to individually form an impurity layer of a conductive type effective for each MIS portion.

なお、この寄生トランジスタついては、例えばR,D,Rung
etal,IEDM IEEE 1982,p237〜240に記載がある。
Regarding this parasitic transistor, for example, R, D, Rung
et al, IEDM IEEE 1982, p237-240.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、溝型アイソレーション構造における寄
生チャネルの発生を防止し、併せてリーク電流の防止を
図ることにより特性の向上を実現し、かつ一方では溝を
セルフアライン法で形成することにより素子分離領域の
微細化を図って高集積化を達成することができる半導体
装置の製造方法を提供することにある。
It is an object of the present invention to prevent the occurrence of a parasitic channel in a groove type isolation structure, and at the same time, to improve the characteristics by preventing a leak current, and, on the other hand, to form the groove by a self-alignment method. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which can achieve high integration by miniaturizing an element isolation region.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel characteristics of the present invention are
It will be apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説すれば、下記のとおりである。
The following is a brief description of the outline of the typical invention disclosed in the present application.

本発明による半導体装置の製造方法は、半導体基板に形
成た深い溝内を絶縁処理して素子分離用の溝型アイソレ
ーションを形成し、前記溝を挟んでその両側に異なる導
電型の半導体素子を形成するに際し、次の(A)〜
(I)の各工程を具備する。
According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a deep groove formed in a semiconductor substrate is subjected to an insulation treatment to form a groove type isolation for element isolation, and semiconductor elements of different conductivity types are provided on both sides of the groove so as to sandwich the groove. When forming, the following (A) ~
Each step (I) is provided.

(A)第1導電型の半導体基板上の全面にSiO膜、Si
膜、CVDSiO膜および第1Al膜を順次形成した
後、前記第1Al膜上に形成したレジストをマスクにした
等方性エッチングにより、前記1Al膜、CVDSiO膜およ
びSi膜をそれらの幅が前記レジストの幅よりも小
さくなるようにエッチングする工程。
(A) SiO 2 film, Si on the entire surface of the first conductivity type semiconductor substrate
After sequentially forming the 3 N 4 film, the CVDSiO 2 film and the first Al film, the 1Al film, the CVDSiO 2 film and the Si 3 N 4 film are formed by isotropic etching using the resist formed on the first Al film as a mask. Etching them so that their width is smaller than the width of the resist.

(B)前記半導体基板上の全面に第2Al膜を形成し、前
記レジストをその上の前記第2Al膜と共に除去した後、
前記半導体基板上に残った第2Al膜および前記レジスト
の下の前記第1Al膜をマスクとして前記レジストのひさ
しに相当する部位の前記SiO膜および半導体基板を異
方性エッチングして第1の溝を形成する工程。
(B) After forming a second Al film on the entire surface of the semiconductor substrate and removing the resist together with the second Al film thereon,
Using the second Al film remaining on the semiconductor substrate and the first Al film under the resist as a mask, the SiO 2 film and the semiconductor substrate in a portion corresponding to the eaves of the resist are anisotropically etched to form a first groove. Forming step.

(C)前記第1、第2Al膜を除去し、前記第1の溝内に
第1導電型の不純物を拡散してチャネルストッパ層とし
ての第1導電型不純物層を形成した後、前記第1の溝内
を酸化して前記第1導電型不純物層の表面にSi膜を形
成する工程。
(C) After removing the first and second Al films and diffusing a first conductivity type impurity in the first groove to form a first conductivity type impurity layer as a channel stopper layer, Oxidizing the inside of the groove to form a Si 2 film on the surface of the first conductivity type impurity layer.

(D)前記CVDiO膜をイオン打込みのマスクとして前
記半導体基板に第2導電型の不純物を拡散し、前記第1
の溝よりも浅い領域に第2導電型のウエルを形成する工
程。
(D) Using the CVDiO 2 film as a mask for ion implantation, diffusing a second conductivity type impurity into the semiconductor substrate,
Forming a well of the second conductivity type in a region shallower than the trench.

(E)前記半導体基板上の全面にポリシリコンを形成し
て前記第1の溝内に充填させ、しかる後、前記ポリシリ
コンを異方性エッチングすることにより、前記CVDSiO
膜の両側壁にポリシリコンが充填された前記第1の溝の
両側よりも若干内側に位置するポリシリコンのサイドウ
ォールを形成する工程。
(E) Polysilicon is formed on the entire surface of the semiconductor substrate to fill the first trench, and then the polysilicon is anisotropically etched to form the CVDSiO 2 film.
Forming polysilicon sidewalls that are located slightly inside both sides of the first trench in which both sidewalls of the film are filled with polysilicon.

(F)前記半導体基板上の全面に第3Al膜およびECRプラ
ズマ法によるSiO膜を順次形成し、前記ECRプラズマ法
によるSiO膜をウェットエッチングすることにより、
前記サイドウォールの両側に窓を開口した後、前記ECR
プラズマ法によるSiO膜をマスクにして前記窓内の前
記第3Al膜をエッチングし、その後、前記ECRプラズマ法
によるSiO膜を除去する工程。
(F) a SiO 2 film according 3Al film and ECR plasma method are sequentially formed on the entire surface of the semiconductor substrate, by wet-etching the SiO 2 film by the ECR plasma method,
After opening windows on both sides of the sidewall, the ECR
A step of etching the third Al film in the window using the SiO 2 film formed by the plasma method as a mask, and then removing the SiO 2 film formed by the ECR plasma method.

(G)前記半導体基板上に残った前記第3Al膜をマスク
にして前記半導体基板を異方性エッチングすることによ
り、その一部が前記第1の溝と重なる領域に第2の溝を
形成する工程。
(G) A second groove is formed in a region partially overlapping with the first groove by anisotropically etching the semiconductor substrate using the third Al film remaining on the semiconductor substrate as a mask. Process.

(H)前記第2の溝内に第2導電型の不純物を拡散して
チャネルストッパ層としての第2導電型不純物層を形成
し、さらに前記第2の溝内を酸化して前記第2導電型不
純物層の表面にSiO膜を形成する工程。
(H) Impurity of the second conductivity type is diffused in the second groove to form a second conductivity type impurity layer as a channel stopper layer, and the second groove is oxidized to form the second conductivity type. A step of forming a SiO 2 film on the surface of the type impurity layer.

(I)前記第3Al膜、前記サイドウォール、前記CVDSiO
膜および前記Si膜を除去した後、ポリシリコン
をエッチバックして前記第2の溝内に充填させ、しかる
後、前記ポリシリコンの表面にSiO膜を形成して溝型
アイソレーションを完成させる工程。
(I) The third Al film, the sidewall, the CVDSiO
After removing the second film and the Si 3 N 4 film, the polysilicon is etched back to fill the second groove, and then a SiO 2 film is formed on the surface of the polysilicon to form the groove-shaped isolator. Process to complete the ration.

〔実施例1〕 第1図は本発明を相補型MISFETの半導体装置に適用した
実施例の概略構成斜視図である。N型シリコン基板1に
溝型アイソレーション2を形成してNMISトランジスタ3
とPMISトランジスタ4とを分離形成している。NMISトラ
ンジスタ3はシリコン基板1にP型ウェル5を形成し、
このP型ウェル5にN型不純物層からなるソース・ドレ
イン領域6,6を形成する一方、ゲート絶縁膜(SiO27上
にポリシリコンからなるゲート電極8を形成している。
また、PMISトランジスタ4はシリコン基板1にP型不純
物層からなるソース・ドレイン領域9,9を形成し、ゲー
ト絶縁10上にゲート電極11を形成している。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a schematic perspective view of an embodiment in which the present invention is applied to a semiconductor device of a complementary MISFET. Groove type isolation 2 is formed on N type silicon substrate 1 to form NMIS transistor 3
And the PMIS transistor 4 are formed separately. The NMIS transistor 3 has a P-type well 5 formed on the silicon substrate 1,
Source / drain regions 6, 6 made of N-type impurity layers are formed in the P-type well 5, and a gate electrode 8 made of polysilicon is formed on the gate insulating film (SiO 2 7).
Further, in the PMIS transistor 4, source / drain regions 9, 9 made of P-type impurity layers are formed on the silicon substrate 1, and a gate electrode 11 is formed on the gate insulation 10.

前記溝型アイソレーション2は深溝に形成されてその面
および中央にSiO2の絶縁膜12を形成し、かつその余の部
分にはポリシリコン(又はSiO2)13を重填埋設している。
また、表面にゲート絶縁膜7,10に連なる絶縁膜14を形成
してポリシリコン13の露呈を防いでいる。そして、前記
溝型アイソレーション2のNMISトランジスタ3側の側面
全域ないし底面にわたってウェル5と同じ導電型(P
型)の不純物層15を形成し、一方PMISトランジスタ4側
の側面全域ないし底面にわたって基板1と同じ導電型
(N型)の不純物層16形成し、これらを各トランジスタ
3,4,におけるチャネルストッパとして構成している。
The groove type isolation 2 is formed in a deep groove, and an insulating film 12 of SiO 2 is formed on the surface and the center of the deep groove, and polysilicon (or SiO 2 ) 13 is embedded and buried in the remaining portion. .
Further, an insulating film 14 continuous with the gate insulating films 7 and 10 is formed on the surface to prevent the exposure of the polysilicon 13. The same conductivity type (P) as that of the well 5 is provided over the entire side surface or bottom surface of the trench isolation 2 on the NMIS transistor 3 side.
(Type) impurity layer 15 is formed, and on the other hand, the same conductivity type (N-type) impurity layer 16 as the substrate 1 is formed over the entire side surface or bottom surface on the PMIS transistor 4 side.
It is configured as a channel stopper for 3 and 4.

したがって、この構成によれば、特に寄生チャネルが問
題とされるNMISトランジスタ3において、P型ウェル5
の全深さ以上にわたって溝型アイソレーション2の側面
にP型の不純物層15が形成されているので前述した寄生
トランジスタTr1,Tr2,Tr3の発生、つまり寄生チャネル
の発生が防止できる。同様にPMISトランジスタ4におい
ても溝型アイソレーション2の側面のN型の不純物層16
によって寄生チャネルの発生が防止できる。更に溝型ア
イソレーション2はNMISトランジスタ3とPMISトランジ
スタ4側で不純物層15,16が異なる導電型で構成されて
いるので、これら不純物層15,16を通してのリーク電流
を防止できる。特に溝型アイソレーション2の近傍では
ストレス等による結晶欠陥が生じ易いが、この結晶欠陥
よりリーク電流をも有効に抑制できる。勿論、溝型アイ
ソレーション構造によることから回路素子の微細化をり
得ることは言うまでもない。
Therefore, according to this configuration, in the NMIS transistor 3 in which the parasitic channel is a problem, the P-type well 5
Since the P-type impurity layer 15 is formed on the side surface of the groove type isolation 2 over the entire depth of, the generation of the above-mentioned parasitic transistors Tr1, Tr2, Tr3, that is, the generation of the parasitic channel can be prevented. Similarly, also in the PMIS transistor 4, the N-type impurity layer 16 on the side surface of the trench isolation 2 is formed.
This can prevent the occurrence of parasitic channels. Further, in the groove type isolation 2, the impurity layers 15 and 16 on the NMIS transistor 3 side and the PMIS transistor 4 side have different conductivity types, so that a leak current through these impurity layers 15 and 16 can be prevented. In particular, crystal defects due to stress or the like are likely to occur in the vicinity of the groove isolation 2, but the leak current can be effectively suppressed by the crystal defects. Of course, it is needless to say that the circuit element can be miniaturized due to the groove type isolation structure.

第2図(A)〜(H)は、第1図の半導体装置の製造方
法を示す図である。
2A to 2H are views showing a method of manufacturing the semiconductor device of FIG.

先ず、同図(A)のようにN型シリコン基板1の表面に
酸化シリコン(SiO2)膜20、窒化シリコン(Si3N4)膜2
1およびSVDSiO2膜22を順次積層形成し、図外のレジスト
を利用したリソグラフィ技術によってCVPSiO2膜22をパ
ターニングする。そしてこれをマスクとしてRIE法等の
異方性の高いドライエッチングを行なってシリコン基板
1の表面に深い第1の溝23を形成する。CVDSiO222はそ
の後エッチング除去する。
First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide (SiO 2 ) film 20 and a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film 2 are formed on the surface of the N-type silicon substrate 1.
1 and the SVDSiO 2 film 22 are sequentially stacked, and the CVPSiO 2 film 22 is patterned by a lithography technique using a resist (not shown). Then, using this as a mask, a highly anisotropic dry etching such as RIE is performed to form a deep first groove 23 in the surface of the silicon substrate 1. The CVDSiO 2 22 is then removed by etching.

次いで、シリコン基板1をP(リン)等のN型不純物雰
囲気内で加熱処理し、第1の溝23の内面から溝23周囲
(側面、底面)に沿う基板1に不純物を拡散させ、同図
(B)のようにN型不純物層16を形成する。このとき、
基板1の表面は前記SiO2膜20、Si3N421によって不純物
は拡散されない。
Next, the silicon substrate 1 is heat-treated in an N-type impurity atmosphere such as P (phosphorus) to diffuse impurities from the inner surface of the first groove 23 to the substrate 1 along the periphery (side surface, bottom surface) of the groove 23. The N-type impurity layer 16 is formed as shown in FIG. At this time,
Impurities are not diffused on the surface of the substrate 1 by the SiO 2 film 20 and Si 3 N 4 21.

次に、露呈されている第1の溝23の内面を酸化してSiO2
膜12aを同図(C)のように形成し、更に第1の溝23内
にポリシリコン13を充填する。ポリシリコン13の代りに
CVDSiO2でもよく、充填方法としては基板1表面へのポ
リシリコン又はCVDSiO2の推積およびそのエッチバック
により溝23内にのみポリシリコン又はCVDSiO2を残す方
法が用いられる。その後同図(D)のようにSi3N4膜21
を除去し、新たに全面にSi3N4膜24を形成する。
Next, the exposed inner surface of the first groove 23 is oxidized to form SiO 2
A film 12a is formed as shown in FIG. 3C, and the first groove 23 is filled with polysilicon 13. Instead of polysilicon 13
CVDSiO 2 may be used, and as a filling method, a method of leaving polysilicon or CVDSiO 2 only in the groove 23 by depositing polysilicon or CVDSiO 2 on the surface of the substrate 1 and etching back the same is used. Thereafter the Si 3 N 4 film 21 as shown in FIG. (D)
Is removed, and a Si 3 N 4 film 24 is newly formed on the entire surface.

次に同図(E)のようにCVDSiO2膜25を形成し、かつこ
れをパターニングして前記第1の溝23と若干重なる位置
に窓25aを形成する。そして、このCVDSiO2膜25をマスク
として異方性エッチングを行ない、同図(F)のように
第2の深い溝26を形成する。CVDSiO2膜25を除去した
後、B(ボロン)等のP型不純物雰囲気内での熱処理を
行ない、同図(G)のように第2の溝26の内面から基板
1へP型不純物を拡散し、第2の溝26の側面,底面にP
型不純物層15を形成する。このとき、基板1表面に拡散
が行なわれないことは前述と同じであり、まと第1の溝
23内のポリシリコン13等に拡散されても基板1には直接
関係されない。
Next, as shown in FIG. 7E, a CVD SiO 2 film 25 is formed, and this is patterned to form a window 25a at a position slightly overlapping the first groove 23. Then, anisotropic etching is performed using the CVD SiO 2 film 25 as a mask to form a second deep groove 26 as shown in FIG. After removing the CVDSiO 2 film 25, heat treatment is performed in a P-type impurity atmosphere such as B (boron) to diffuse the P-type impurity from the inner surface of the second groove 26 to the substrate 1 as shown in FIG. Then, P on the side surface and the bottom surface of the second groove 26.
The type impurity layer 15 is formed. At this time, the diffusion is not carried out on the surface of the substrate 1 as in the case described above.
It is not directly related to the substrate 1 even if it is diffused into the polysilicon 13 in 23.

しかる上で、同図(H)にのように第2の溝26の内面を
酸化してSiO2膜12bを形成し、更に前述と同様にポリシ
リコン13を第2の溝26内に充填し、Si3N4膜24を除去し
た後に第1,第2の溝23,26の表面を酸化してSiO膜14を
形成することにより溝型アイソレーション2を完成でき
る。
Then, as shown in FIG. 6H, the inner surface of the second groove 26 is oxidized to form the SiO 2 film 12b, and the polysilicon 13 is filled in the second groove 26 as described above. After removing the Si 3 N 4 film 24, the surface of the first and second grooves 23, 26 is oxidized to form the SiO 2 film 14, thereby completing the groove type isolation 2.

以下、同図(H)のように、選択イオン打込みおよび拡
散を行なってP型ウェル5を形成し、更に常法よりゲー
ト絶縁膜7,10、ゲート電極8,11N型ソース・ドレイン領
域6,6とP型ソース・ドレイン領域9,9を形成することに
より第1の半導体装置を完成できる。
Thereafter, as shown in FIG. 6H, selective ion implantation and diffusion are performed to form a P-type well 5, and gate insulating films 7 and 10, gate electrodes 8 and 11 N-type source / drain regions 6 and 6 are formed by a conventional method. The first semiconductor device can be completed by forming 6 and P-type source / drain regions 9, 9.

〔実施例2〕 第3図(A)〜(L)は本発明の他の製造方法を示す図
であり、特に溝をセルフアライン法により形成する例で
ある。
[Embodiment 2] FIGS. 3 (A) to 3 (L) are views showing another manufacturing method of the present invention, particularly an example of forming a groove by a self-alignment method.

先ず、シリコン基板31の表面に、同図(A)のように酸
化および窒化によってSiO2膜32,Si3N4膜33を形成し、そ
の上に低圧CVDSiO2膜34と第1Al膜35を形成する。そして
その上にレジスト膜36をパターニング形成した後これを
マスクとして前述第1Al膜35、低圧CVDSiO2膜34,Si3N4
33をエッチングし、同図(B)のように若干サイドエッ
チングによりレジスト36幅よりも小さくなるようにエッ
チングを行なう。
First, a SiO 2 film 32 and a Si 3 N 4 film 33 are formed on the surface of a silicon substrate 31 by oxidation and nitridation as shown in FIG. 3A, and a low pressure CVD SiO 2 film 34 and a first Al film 35 are formed on the SiO 2 film 32 and the Si 3 N 4 film 33. Form. Then, after patterning a resist film 36 thereon, the first Al film 35, the low-pressure CVD SiO 2 film 34, and the Si 3 N 4 film are used as a mask.
33 is etched, and is slightly side-etched so as to be smaller than the width of the resist 36 as shown in FIG.

次に、同図(C)のように全面に第2Al膜37を推積して
前記SiO2膜32およびレジスト36上に第2Al膜37を形成成
するが、このときレジスト36のひさしに相当する部位の
SiO2膜32上は影となり、第2Al膜37が形成されることは
ない。したがってレジスト36をレジスト36上の第2Al膜3
7とともに除去し、その下の第1Al膜35とSiO2膜32上の第
2Al膜37をマスクとしてSiO2膜32および基板31を異方性
エッチングすることにより、同図(D)のような深い第
1の溝38,38を形成できる。
Next, as shown in FIG. 6C, a second Al film 37 is deposited on the entire surface to form a second Al film 37 on the SiO 2 film 32 and the resist 36. At this time, the second Al film 37 corresponds to the eaves of the resist 36. Of the part
The SiO 2 film 32 is shaded and the second Al film 37 is not formed. Therefore, the resist 36 is applied to the second Al film 3 on the resist 36.
7 and the first Al film 35 and the SiO 2 film 32
By anisotropically etching the SiO 2 film 32 and the substrate 31 using the 2Al film 37 as a mask, deep first grooves 38, 38 as shown in FIG. 9D can be formed.

次いで、第1、第2Al膜35,37を除去した後同図(E)の
ように、前例と同様にN型不純物を拡散してN型不純物
層39,39を形成し、かつ内面を酸化してSiO2膜40,40を形
成する。更に、このとき残存する低圧CVDSiO2膜34をマ
スクにP型不純物を基板31にイオン打込しかつ拡散して
P型ウェル41,41を形成する。しかる上で、同図(F)
の鎖線のように全面にポリシリコン42を十分に厚く推積
して第1の溝38内に充填させ、その上でこれをRIE法等
によって異方性エッチング(パック)することにより。
低圧SiO2膜34の両側にその一部がサイドウォール43,43
として残される。このサイドウォール43,43は両側が第
1の溝38,38の両側よりも若干内側に位置することが好
ましい。
Then, after removing the first and second Al films 35 and 37, as shown in FIG. 7E, N-type impurities are diffused to form N-type impurity layers 39 and 39 and the inner surface is oxidized as in the previous example. Then, the SiO 2 films 40, 40 are formed. Further, P-type impurities are ion-implanted into the substrate 31 and diffused using the remaining low-pressure CVD SiO 2 film 34 as a mask to form P-type wells 41, 41. Then, the same figure (F)
As shown by the chain line, the polysilicon 42 is deposited sufficiently thick to fill the first groove 38, and then anisotropically etched (packed) by the RIE method or the like.
On both sides of the low-voltage SiO 2 film 34, a part of the sidewalls 43, 43 is formed.
Left as. Both sides of the sidewalls 43, 43 are preferably located slightly inside the both sides of the first groove 38, 38.

次いで、同図(G)のように全面に第3Al44を形成しか
つその上のECRプラズマ法よるSiO2膜45を形成する。そ
してこのSiO2膜45をウェットエッチングすれば、ECRプ
ラズマ法のSiO2膜45は角部のエッチングが他より進行さ
れるため、同図(H)のような角部に窓45a,45aが開口
される。したがって、このSiO2膜45をマスクにして第3A
l膜44をエッチングすれば、同図(I)のように、サイ
ドウォール43,43の両側においてのみ第3Al膜44がエッチ
ングされる。ECRプラズマ法SiO2膜45は除去する。
Next, as shown in FIG. 3G, a third Al 44 is formed on the entire surface and a SiO 2 film 45 is formed thereon by the ECR plasma method. If this SiO 2 film 45 is wet-etched, the corners of the SiO 2 film 45 of the ECR plasma method will be etched more than others, so that the windows 45a and 45a are opened at the corners as shown in FIG. To be done. Therefore, using this SiO 2 film 45 as a mask,
When the l film 44 is etched, the third Al film 44 is etched only on both sides of the sidewalls 43, 43 as shown in FIG. The ECR plasma method SiO 2 film 45 is removed.

次いで、この第3Al膜44をマスクにして基板31を異方性
エッチングすれば、前記第1の溝38,38とその一部が若
干重なる位置(略第1の溝の両側位置)に、同図(J)
のように第2の溝46,46が形成される。その後、同図
(K)のようにP型不純物の拡散を行なって第2の溝4
6,46の側面,底面にP型不純物層47,47を形成し、内面
を酸化してSiO2膜48を形成する。第3Al膜44、サイドウ
ォール43,43、低圧CVDSiO2膜34、Si3N4膜33は除却す
る。
Next, by anisotropically etching the substrate 31 using the third Al film 44 as a mask, the first grooves 38, 38 are partially overlapped with each other (at positions on both sides of the first groove). Figure (J)
The second grooves 46, 46 are thus formed. Thereafter, diffusion of P-type impurities is performed as shown in FIG.
P-type impurity layers 47, 47 are formed on the side surfaces and bottom surfaces of 6, 46, and the inner surfaces are oxidized to form a SiO 2 film 48. The third Al film 44, the sidewalls 43, 43, the low pressure CVD SiO 2 film 34, and the Si 3 N 4 film 33 are removed.

しかる後、前述と同様に第2の溝46,46内にポリシリコ
ン49,49を充填しかつ表面にSiO2膜50,50を形成すること
により、同図(L)のような溝型アイソレーションを完
成できる。これに、NMISトランジスタ(3)、PMISトラ
ンジスタ(4)を常法により形成すれば、第1図の半導
体装置を完成できる。
Thereafter, similarly to the above, by filling the second trenches 46, 46 with polysilicon 49, 49 and forming the SiO 2 films 50, 50 on the surface, the trench type isolator as shown in FIG. Can complete the ration. If the NMIS transistor (3) and the PMIS transistor (4) are formed in this by a conventional method, the semiconductor device of FIG. 1 can be completed.

本例よれば、第2の溝46,46をセルフアラインよって形
成しているので、第1の溝38,38に対するマスク位置合
せが不要であり、高精度かつ微細な溝型アイソレーショ
ンを形成できる。
According to this example, since the second grooves 46, 46 are formed by self-alignment, mask alignment with the first grooves 38, 38 is not necessary, and highly precise and fine groove type isolation can be formed. .

〔効 果〕[Effect]

(1)溝型アイソレーションの側面全にわたってチャネ
ルストッパとしての不純物層を形成しているので、寄生
チャンネルを効果的に防止でき、リーク電流を防止して
回路素子の特性向上を達成できる。
(1) Since the impurity layer as the channel stopper is formed over the entire side surface of the groove type isolation, the parasitic channel can be effectively prevented, the leakage current can be prevented, and the characteristics of the circuit element can be improved.

(2)溝型アイソレーションの両側面には異なる導電型
の不純物層を形成しているので、相補型MISFETの各MISF
ETにおける寄生チャネルを有効に防止できる。
(2) Since the impurity layers of different conductivity types are formed on both sides of the trench isolation, each MISF of the complementary MISFET is formed.
It can effectively prevent parasitic channels in ET.

(3)溝型アイソレーションの両側の不純物層が異なる
導電型であるため、不純物層を通してのリーク電流を確
実に防止でき、結晶欠陥に対しても有効である。
(3) Since the impurity layers on both sides of the groove type isolation have different conductivity types, a leak current through the impurity layer can be surely prevented, which is also effective for crystal defects.

(4)溝を深く形成しかつ前述の寄生チャネル防止効果
が得られることにより、相補型MISFETにおけるラッチア
ップ防止に効果がある。
(4) Since the groove is formed deep and the above-mentioned parasitic channel preventing effect is obtained, it is effective in preventing latch-up in the complementary MISFET.

(5)第1の溝を形成してその側面の不純物層を形成し
た後、第2の溝を形成してその側面の不純物層を形成し
ているので、各不純物層を独立して形成することがで
き、特に両不純物層の導電型が異なる場合にも容易に形
成できる。
(5) Since the first groove is formed and the impurity layer on the side surface thereof is formed, and then the second groove is formed and the impurity layer on the side surface thereof is formed, each impurity layer is formed independently. In particular, it can be easily formed even when the conductivity types of both impurity layers are different.

(6)第1,第2の溝は一部が重なるように形成している
ので、重なる寸法をコントロールすることにより溝型ア
イソレーションの幅を適宣に調整できる。
(6) Since the first and second grooves are formed so as to partially overlap with each other, the width of the groove type isolation can be properly adjusted by controlling the overlapping size.

(7)第1の溝を形成したマスクを利用してセルフアラ
イン法で第2の溝を形成しているので、第1、第2の溝
のマスク位置合せは不要であり高精度かつ微細な溝型ア
イソレーションを形成できる。
(7) Since the second groove is formed by the self-aligning method using the mask in which the first groove is formed, the mask alignment of the first and second grooves is unnecessary, and it is highly accurate and fine. A groove type isolation can be formed.

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、第1の溝と
第2の溝の夫々の深さは同一である必要はなく、少なく
ともウェルよりも深く形成してウェルの全深さにわたっ
て不純物層が形成されればよい。また、PMISFETにおい
ては寄生チャネルが発生し難しいので、PMISFET側の不
純物層はこれを省略してもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Nor. For example, the first groove and the second groove do not have to have the same depth, and may be formed at least deeper than the well and the impurity layer may be formed over the entire depth of the well. Moreover, since it is difficult to generate a parasitic channel in the PMISFET, the impurity layer on the PMISFET side may be omitted.

〔利用分野〕[Field of application]

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である相補型MISFETに適用
した場合ついて説明したが、それに限定されるものでは
なく、MIS型半導体装置はもとよりバイポーラ型半導体
装置等半導体装置一般に適用でき、更にエピタキシャル
基板と組合わせる等種々の応用が期待できる。
In the above description, the invention mainly made by the present inventor has been described in the case of being applied to the complementary MISFET which is the field of application which is the background of the invention. It can be applied to semiconductor devices such as semiconductor devices in general, and various applications such as combination with an epitaxial substrate can be expected.

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

第1図は本発明の一実施例装置の破断斜視図、 第2図(A)〜(H)は本発明の製造方法の一実施例の
工程断面図、 第3図(A)〜(L)は製造方法の他の実施例の工程断
面図、 第4図は従来の不具合を説明するための破断斜視図、 第5図は第4図における寄生チャネルを示す等価回路図
である。 1……シリコン基板、2……溝型アイソレーション、3
……NMISFET、4……PMISFET、5……P型ウェル、12,1
2a,12b……SiO2膜、13……ポリシリコン、14……SiO
2膜、15……P型不純物層、20……SiO2膜、21……Si3N4
膜、22……CVDSiO2膜、23……第1の溝、24……Si3N
4膜、25……CVDSiO2膜、26……第2の溝、31……シリコ
ン基板、32……SiO2膜、33……Si3N4膜、34……低圧CVD
SiO2膜、35……第1Al膜、36……レジスト、37……第2Al
膜、38……第1の溝、39……N型不純物層、41……P型
ウェル、43……サイドウォール、44……第3Al層、45…
…ECRプラズマSiO2膜、46……第2の溝、47……P型不
純物層。
FIG. 1 is a cutaway perspective view of an apparatus according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2A to 2H are process cross-sectional views of an embodiment of a manufacturing method according to the present invention, and FIGS. ) Is a process sectional view of another embodiment of the manufacturing method, FIG. 4 is a cutaway perspective view for explaining a conventional defect, and FIG. 5 is an equivalent circuit diagram showing a parasitic channel in FIG. 1 ... Silicon substrate, 2 ... Groove type isolation, 3
…… NMISFET, 4 …… PMISFET, 5 …… P-type well, 12,1
2a, 12b …… SiO 2 film, 13 …… Polysilicon, 14 …… SiO
2 film, 15 …… P-type impurity layer, 20 …… SiO 2 film, 21 …… Si 3 N 4
Film, 22 …… CVD SiO 2 film, 23 …… First groove, 24 …… Si 3 N
4 film, 25 …… CVD SiO 2 film, 26 …… second groove, 31 …… silicon substrate, 32 …… SiO 2 film, 33 …… Si 3 N 4 film, 34 …… low pressure CVD
SiO 2 film, 35 …… First Al film, 36 …… Resist, 37 …… Second Al film
Membrane, 38 ... First groove, 39 ... N-type impurity layer, 41 ... P-type well, 43 ... Sidewall, 44 ... Third Al layer, 45 ...
… ECR plasma SiO 2 film, 46 …… second groove, 47 …… P-type impurity layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板に形成した深い溝内を絶縁処理
して素子分離用の溝型アイソレーションを形成し、前記
溝を挟んでその両側に異なる導電型の半導体素子を形成
するに際し、次の(A)〜(I)の各工程を具備するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 (A)第1導電型の半導体基板上の全面にSiO膜、Si
膜、CVDSiO膜および第1Al膜を順次形成した
後、前記第1Al膜上に形成したレジストをマスクにした
等方性エッチングにより、前記1Al膜、CVDSiO膜およ
びSi膜をそれらの幅が前記レジストの幅よりも小
さくなるようにエッチングする工程。 (B)前記半導体基板上の全面に第2Al膜を形成し、前
記レジストをその上の前記第2Al膜と共に除去した後、
前記半導体基板上に残った第2Al膜および前記レジスト
の下の前記第1Al膜をマスクとして前記レジストのひさ
しに相当する部位の前記SiO膜および半導体基板を異
方性エッチングして第1の溝を形成する工程。 (C)前記第1、第2Al膜を除去し、前記第1の溝内に
第1導電型の不純物を拡散してチャネルストッパ層とし
ての第1導電型不純物層を形成した後、前記第1の溝内
を酸化して前記第1導電型不純物層の表面にSiO膜を
形成する工程。 (D)前記CVDSiO膜をイオン打込みのマスクとして前
記半導体基板に第2導電型の不純物を拡散し、前記第1
の溝よりも浅い領域に第2導電型のウエルを形成する工
程。 (E)前記半導体基板上の全面にポリシリコンを形成し
て前記第1の溝内に充填させ、しかる後、前記ポリシリ
コンを異方性エッチングすることにより、前記CVDSiO
膜の両側壁にポリシリコンが充填された前記第1の溝の
両側よりも若干内側に位置するポリシリコンのサイドウ
ォールを形成する工程。 (F)前記半導体基板上の全面に第3Al膜およびECRプラ
ズマ法によるSiO膜を順次形成し、前記ECRプラズマ法
によるSiO膜をウェットエッチングすることにより、
前記サイドウォールの両側に窓を開口した後、前記ECR
プラズマ法によるSiO膜をマスクにして前記窓内の前
記第3Al膜をエッチングし、その後、前記ECRプラズマ法
によるSiO膜を除去する工程。 (G)前記半導体基板上に残った前記第3Al膜をマスク
にして前記半導体基板を異方性エッチングすることによ
り、その一部が前記第1の溝と重なる領域に第2の溝を
形成する工程。 (H)前記第2の溝内に第2導電型の不純物を拡散して
チャネルストッパ層としての第2導電型不純物層を形成
し、さらに前記第2の溝内を酸化して前記第2導電型不
純物層の表面にSiO膜を形成する工程。 (I)前記第3Al膜、前記サイドウォール、前記CVDSiO
膜および前記Si膜を除去した後、ポリシリコン
をエッチバッグして前記第2の溝内に充填させ、しかる
後、前記ポリシリコンの表面にSiO膜を形成して溝型
アイソレーションを完成させる工程。
1. A deep groove formed in a semiconductor substrate is subjected to an insulation treatment to form groove isolation for element isolation, and when a semiconductor element of different conductivity type is formed on both sides of the groove, the following steps are performed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps (A) to (I). (A) SiO 2 film, Si on the entire surface of the first conductivity type semiconductor substrate
After sequentially forming the 3 N 4 film, the CVDSiO 2 film and the first Al film, the 1Al film, the CVDSiO 2 film and the Si 3 N 4 film are formed by isotropic etching using the resist formed on the first Al film as a mask. Etching them so that their width is smaller than the width of the resist. (B) After forming a second Al film on the entire surface of the semiconductor substrate and removing the resist together with the second Al film thereon,
Using the second Al film remaining on the semiconductor substrate and the first Al film under the resist as a mask, the SiO 2 film and the semiconductor substrate in a portion corresponding to the eaves of the resist are anisotropically etched to form a first groove. Forming step. (C) After removing the first and second Al films and diffusing first conductivity type impurities in the first trench to form a first conductivity type impurity layer as a channel stopper layer, And oxidizing the inside of the groove to form a SiO 2 film on the surface of the first conductivity type impurity layer. (D) Using the CVD SiO 2 film as a mask for ion implantation, diffusing second conductivity type impurities into the semiconductor substrate,
Forming a well of the second conductivity type in a region shallower than the trench. (E) Polysilicon is formed on the entire surface of the semiconductor substrate to fill the first trench, and then the polysilicon is anisotropically etched to form the CVDSiO 2 film.
Forming polysilicon sidewalls that are located slightly inside both sides of the first trench in which both sidewalls of the film are filled with polysilicon. (F) a SiO 2 film according 3Al film and ECR plasma method are sequentially formed on the entire surface of the semiconductor substrate, by wet-etching the SiO 2 film by the ECR plasma method,
After opening windows on both sides of the sidewall, the ECR
A step of etching the third Al film in the window using the SiO 2 film formed by the plasma method as a mask, and then removing the SiO 2 film formed by the ECR plasma method. (G) A second groove is formed in a region partially overlapping the first groove by anisotropically etching the semiconductor substrate using the third Al film remaining on the semiconductor substrate as a mask. Process. (H) Impurities of the second conductivity type are diffused in the second groove to form a second conductivity type impurity layer as a channel stopper layer, and the second groove is oxidized to form the second conductivity. A step of forming a SiO 2 film on the surface of the type impurity layer. (I) The third Al film, the sidewall, the CVDSiO
After removing the 2 film and the Si 3 N 4 film, polysilicon is etched back to fill the second groove, and then an SiO 2 film is formed on the surface of the polysilicon to form a groove-shaped isolator. Process to complete the ration.
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