JPH08330410A - 素子分離方法、素子分離構造、及び半導体装置 - Google Patents

素子分離方法、素子分離構造、及び半導体装置

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JPH08330410A
JPH08330410A JP13347295A JP13347295A JPH08330410A JP H08330410 A JPH08330410 A JP H08330410A JP 13347295 A JP13347295 A JP 13347295A JP 13347295 A JP13347295 A JP 13347295A JP H08330410 A JPH08330410 A JP H08330410A
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JP
Japan
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insulating material
trench
embedded
element isolation
elements
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JP13347295A
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English (en)
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Yoshiko Tsuchiya
賀子 土屋
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トレンチ素子分離技術を利用する場合におい
て、トレンチエッジに窪みが形成される問題、及びこれ
に伴うトランジスタ特性上の問題を解決した素子分離方
法、素子分離構造、この素子分離技術を利用した半導体
装置の提供。 【構成】 素子間にトレンチ1を形成して該トレンチ
1にSiO2 等の絶縁材2を埋め込んで素子間分離を行
う際、絶縁材2を埋め込んだトレンチ1の上縁部に窪み
4を形成し、該窪みに前記絶縁材2とエッチング比のと
れるSi3 4 等の絶縁材料5を埋め込む。半導体基
板3に拡散層とゲート構造を備える素子を少なくとも1
つ備え、素子間にトレンチ1を形成して該トレンチ1に
絶縁材2を埋め込んで素子間分離を行い、絶縁材2を埋
め込んだトレンチ1の上縁部に該絶縁材2とエッチング
比のとれる絶縁材料5を形成し、該材料5は拡散層に影
響を及ぼす位置を避けて形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、素子分離方法、素子分
離構造、及び半導体装置に関する。本発明は、各種の素
子分離技術に適用でき、また、各種の半導体装置に適用
することができる。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】従来より、素子間にトレ
ンチを形成して該トレンチに絶縁材を埋め込んで素子間
分離を行う素子分離方法、素子分離構造、及びこのよう
な素子分離構造を有する半導体装置が知られている。
【0003】従来、トレンチ素子分離では、形成後、ト
レンチにSiO2 等の絶縁材が埋め込まれた構造が得ら
れるが、これが、埋め込んだSiO2 等の絶縁材のエッ
ジ(上部側周)がエッチング除去されて、エッジに窪み
が生じた構造となることがある。
【0004】即ち通常は、トレンチにSiO2 等が埋め
込まれた構造の状態から、ゲート酸化を行うまでの半導
体ウエハプロセスで、ライトエッチングが行われるが、
このライトエッチングによるSiO2 減りにより、エッ
ジに窪みができる可能性がある。このように窪みができ
た状態でゲート酸化、ゲートポリSi形成を行うと、ト
レンチの縁のSi側壁にFETが形成されたのと同等に
なり、トランジスタの逆狭チャネル効果が起こる。ま
た、Si角部分での電界集中によりゲート酸化膜が劣化
する可能性もある。
【0005】以下、従来技術の上記問題点について、図
面を参照して説明すると、次のとおりである。図6ない
し図9にケミカルメカニカルポリッシュ(CMP)法を
用いた一般的なトレンチ素子分離形成フローを示す。下
記(a)〜(d)の工程を行う。
【0006】(a)図6を参照する。Si基板3上にS
3 4 膜を、ポリッシュのストッパー膜6としてCV
D法により100nm堆積する。レジスト7コート後、
フォトリソグラフィー法によりレジスト7をパターニン
グし、続けてパターニングした該レジスト7をマスクと
してストッパー膜6(Si3 4 膜)、Si基板3を異
方性エッチングする。このようにして、素子分離部分に
トレンチ1(溝)を形成する。トレンチ1(溝)の深さ
は300nm程度である。
【0007】(b)CVD法により、絶縁材2であるS
iO2 を堆積する。このとき、ウエハ全面がSiO2
より覆われるものとする(図7)。
【0008】(c)CMP法により、ウエハ全面に形成
した絶縁材2であるSiO2 を研磨する。研磨後は、ス
トッパー膜6であるSi3 4 膜上のSiO2 は全て除
かれる。素子分離領域のSiO2 はSi3 4 とほぼ同
じ高さである(図8)。
【0009】(d)ウエットエッチング法により、スト
ッパー膜6(Si3 4 膜)を除去する。これにより図
9の構造となる。
【0010】次に図10及び図11を参照して、従来プ
ロセスで、ゲート材として例えば、ポリSiを形成する
までを示す。
【0011】(a)図6ないし図9で説明したように、
トレンチ1を形成した後、ゲート酸化を行うまでに行わ
れるライトエッチング作業(一般にHF等のフッ素系エ
ッチング剤が使用される)により、トレンチ1に埋め込
まれた絶縁材2(SiO2 )は、表面がエッチングさ
れ、トレンチエッジには、通常、トレンチ側壁に沿って
窪み4Aが形成されてしまう。
【0012】(b)その状態で、ゲート酸化を行い、ゲ
ート酸化膜9を形成し、ゲートポリSi8を形成する
と、トレンチ1の側壁にまでFETが形成される。この
ように、側壁にFETが形成されると、トランジスタ特
性に悪影響を及ぼしてしまう。
【0013】
【発明の目的】本発明は上記従来技術の問題点を解決し
て、トレンチ素子分離技術を利用する場合において、ト
レンチエッジに窪みが形成される問題、及びこれに伴う
トランジスタ特性上の問題を解決した素子分離方法、素
子分離構造、及びかかる素子分離技術を利用した半導体
装置を提供することを目的とする。
【0014】
【目的を達成するための手段】本発明は、素子間にトレ
ンチを形成して該トレンチに絶縁材を埋め込んで素子間
分離を行う素子分離方法において、絶縁材を埋め込んだ
トレンチの上縁部に窪みを形成し、該窪みに前記絶縁材
とエッチング比のとれる絶縁材料を埋め込む構成とした
素子分離方法によって、上記目的を達成する。
【0015】また、本発明は、素子間にトレンチを形成
して該トレンチに絶縁材を埋め込んで素子間分離を行う
素子分離構造において、絶縁材を埋め込んだトレンチの
上部周縁に該絶縁材とエッチング比のとれる材料を形成
した素子分離構造によって、上記目的を達成する。
【0016】また、本発明は、半導体基板に拡散層とゲ
ート構造を備える素子を少なくとも1つ備えるととも
に、素子間にトレンチを形成して該トレンチに絶縁材を
埋め込んで素子間分離を行う構成とした半導体装置にお
いて、絶縁材を埋め込んだトレンチの上部周縁に該絶縁
材とエッチング比のとれる材料を形成し、該材料は拡散
層に影響を及ぼす位置を避けて形成した半導体装置によ
って、上記目的を達成する。
【0017】いずれの場合も、トレンチに埋め込む絶縁
材はシリコン酸化物(SiO2 等)であり、これとエッ
チング比のとれる絶縁材料はシリコン窒化物(Si3
4 等)である構成とすることができる。
【0018】
【作用】本発明によれば、ゲート酸化前のプロセスによ
り、トレンチエッジに窪みが形成される問題を回避でき
る。これにより、トランジスタの逆狭チャネル効果を抑
えることができる。かつ、トレンチエッジでの電界集中
によるゲート酸化膜劣化を抑えることができる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。但し、当然のことではあるが、本発明は
図示の実施例により限定を受けるものではない。
【0020】実施例1 この実施例1は、本発明を、MOSトランジスタ部を有
する半導体集積回路について、特にその素子分離にトレ
ンチ法を用いる場合について、Si基板に埋め込んだS
iO2 の縁に窪みを形成し、そこにSi3 4 を埋め込
む構成で具体化したものである。ここで上記Si3 4
は、素子特性に影響を及ぼすほど、拡散層部にかからな
いようにした。
【0021】本実施例の工程を図1ないし図5に示す
が、本実施例では、素子間にトレンチ1を形成して該ト
レンチ1に絶縁材2(ここではSiO2 )を埋め込んで
素子間分離を行う素子分離方法において、絶縁材2を埋
め込んだトレンチ1の上縁部に窪み4を形成し、該窪み
に前記絶縁材とエッチング比のとれる絶縁材料5(ここ
ではSi3 4 )を埋め込む工程を行う。
【0022】また、本実施例の素子分離構造は、図3な
いし図5に示すように、素子間にトレンチ1を形成して
該トレンチ1に絶縁材2を埋め込んで素子間分離を行う
素子分離構造において、絶縁材2を埋め込んだトレンチ
の上縁部に該絶縁材2とエッチング比のとれる絶縁材料
5を形成したものである。
【0023】また、本実施例の半導体装置は、図5に示
すように、半導体基板3に拡散層とゲート構造を備える
素子を少なくとも1つ備えるとともに、素子間にトレン
チ1を形成して該トレンチ1に絶縁材2を埋め込んで素
子間分離を行う構成とした半導体装置において、絶縁材
2を埋め込んだトレンチ1の上縁部に該絶縁材2とエッ
チング比のとれる絶縁材料5を形成し、該材料5は拡散
層に影響を及ぼす位置を避けて形成したものである。
【0024】上述の如く本実施例においては、トレンチ
1に埋め込む絶縁材2はシリコン酸化物であり、これと
エッチング比のとれる絶縁材料5はシリコン窒化物であ
る。
【0025】図1ないし図5を参照して、本実施例を更
に詳細に説明する。本実施例では、次の(a)〜(e)
の工程により、本発明を実施した。 (a)図6ないし図9で説明した工程によりトレンチ1
形成及び絶縁材2(SiO2 )の埋め込みを行ってトレ
ンチ素子分離領域形成後、フッ素系エッチング剤でライ
トエッチングを行い、故意にトレンチエッジに窪み4を
形成する。ライトエッチング量は30nm程度する。以
上により図1の構造とする。 (b)絶縁材2とエッチング比のとれる絶縁材料5とし
て、Si3 4 膜を50nm形成する(図2)。 (c)Si3 4 膜をエッチバックする。トレンチエッ
ジには、Si3 4 が残り、工程(a)で形成した窪み
4には、絶縁材料5であるSi3 4 が埋め込まれる
(図3)。 (d)ゲート酸化までのウエハプロセスに含まれるライ
トエッチングにより、トレンチ1に埋め込まれた絶縁材
2であるSiO2 の上面は削れるが、エッジにはSi3
4 のストッパー(絶縁材料5)があるので、従来プロ
セスのように、エッジに窪みは形成されない(図4)。 (e)その状態で、ゲート酸化を行い、ゲートポリSi
を形成すると、従来例のようにトレンチ側壁にFETが
形成されることはない(図5)。符号3でゲートポリS
iを示し、9でゲート酸化膜(SiO2 )を示す。
【0026】このような方法により、トレンチ側壁に窪
みが形成され、トランジスタ特性が劣化する問題は回避
できる。このとき、Si3 4 ストッパーは、素子特性
に影響を及ぼすほど拡散層部にかからないようにする。
また、これが窪み4に完全に埋め込まれるように、窪み
4を形成する際のライトエッチング量に対して、Si3
4 膜厚は大きく、エッチバック時のオーバーエッチン
グ量も過剰ではないものとする。
【0027】なお上記実施例では、絶縁材2としてSi
2 を用い、絶縁材料5としてSi3 4 を用いたが、
トレンチ素子分離を達成できる絶縁材2と、これとエッ
チング比のとれる絶縁材料の組み合わせであれば任意で
あることは、言うまでもない。
【0028】
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、トレンチ
素子分離技術を利用する場合において、トレンチエッジ
に窪みが形成される問題、及びこれに伴うトランジスタ
特性上の問題を解決した素子分離方法、素子分離構造、
及び半導体装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る(a)。
【図2】 実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る(b)。
【図3】 実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る(c)。
【図4】 実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る(d)。
【図5】 実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る(e)。
【図6】 トレンチ素子分離の形成技術を示す図である
(a)。
【図7】 トレンチ素子分離の形成技術を示す図である
(b)。
【図8】 トレンチ素子分離の形成技術を示す図である
(c)。
【図9】 トレンチ素子分離の形成技術を示す図である
(d)。
【図10】 従来技術の問題点を示す図である。
【図11】 従来技術の問題点を示す図である。
【符号の説明】
1 トレンチ(溝) 2 絶縁材(SiO2 ) 3 基板(Si) 4 窪み 5 絶縁材とエッチング比のとれる絶縁材料(Si3
4 ) 6 ポリッシュのストッパー部 7 レジスト 8 ゲート材(ポリSi) 9 ゲート酸化膜

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】素子間にトレンチを形成して該トレンチに
    絶縁材を埋め込んで素子間分離を行う素子分離方法にお
    いて、 絶縁材を埋め込んだトレンチの上縁部に窪みを形成し、 該窪みに前記絶縁材とエッチング比のとれる絶縁材料を
    埋め込むことを特徴とする素子分離方法。
  2. 【請求項2】トレンチに埋め込む絶縁材はシリコン酸化
    物であり、これとエッチング比のとれる絶縁材料はシリ
    コン窒化物であることを特徴とする請求項1に記載の素
    子分離方法。
  3. 【請求項3】素子間にトレンチを形成して該トレンチに
    絶縁材を埋め込んで素子間分離を行う素子分離構造にお
    いて、 絶縁材を埋め込んだトレンチの上縁部に該絶縁材とエッ
    チング比のとれる絶縁材料を形成したことを特徴とする
    素子分離構造。
  4. 【請求項4】トレンチに埋め込む絶縁材はシリコン酸化
    物であり、これとエッチング比のとれる絶縁材料はシリ
    コン窒化物であることを特徴とする請求項3に記載の素
    子分離構造。
  5. 【請求項5】半導体基板に拡散層とゲート構造を備える
    素子を少なくとも1つ備えるとともに、素子間にトレン
    チを形成して該トレンチに絶縁材を埋め込んで素子間分
    離を行う構成とした半導体装置において、 絶縁材を埋め込んだトレンチの上縁部に該絶縁材とエッ
    チング比のとれる絶縁材料を形成し、該材料は拡散層に
    影響を及ぼす位置を避けて形成したことを特徴とする半
    導体装置。
  6. 【請求項6】トレンチに埋め込む絶縁材はシリコン酸化
    物であり、これとエッチング比のとれる絶縁材料はシリ
    コン窒化物であることを特徴とする請求項5に記載の半
    導体装置。
JP13347295A 1995-05-31 1995-05-31 素子分離方法、素子分離構造、及び半導体装置 Pending JPH08330410A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6197657B1 (en) 1997-06-13 2001-03-06 Nec Corporation Method for producing a semiconductor device
US6197661B1 (en) 1997-06-16 2001-03-06 Nec Corporation Semiconductor device with trench isolation structure and fabrication method thereof
JP2003513470A (ja) * 1999-11-02 2003-04-08 インフィニオン テクノロジーズ ノース アメリカ コーポレイション 分離トレンチコーナトランジスタ素子を除去するスペーサプロセス
JP2007184588A (ja) * 2005-12-29 2007-07-19 Agere Systems Inc 頑丈なシャロー・トレンチ分離構造およびシャロー・トレンチ分離構造を形成する方法
JP2009124179A (ja) * 1997-06-13 2009-06-04 United Microelectronics Corp 半導体装置の製造方法
JP2013149775A (ja) * 2012-01-19 2013-08-01 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体装置の製造方法

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