JPH0878403A - Semiconductor device and formation of element isolating region in semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device and formation of element isolating region in semiconductor device

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JPH0878403A
JPH0878403A JP20894094A JP20894094A JPH0878403A JP H0878403 A JPH0878403 A JP H0878403A JP 20894094 A JP20894094 A JP 20894094A JP 20894094 A JP20894094 A JP 20894094A JP H0878403 A JPH0878403 A JP H0878403A
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JP
Japan
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silicon layer
oxide film
amorphous silicon
semiconductor device
isolation region
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JP20894094A
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Akira Mase
晃 間瀬
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

PURPOSE: To prevent the generation of voids easily and surely to avoid a drop in element characteristics in the formation of an element isolating region in a semiconductor device. CONSTITUTION: A trench 3 is formed by etching, etc., a monocrystalline silicon substrate 2. Then, plasma CVD equipment is used to form an amorphous silicon layer 8. Next, the silicon substrate 2 in which an amorphous silicon layer 8 is formed is subjected to thermal oxidation to convert the amorphous silicon layer 8 to a silicon oxide film. Thereafter, the plasma CVD equipment is used to deposit a polycrystal silicon layer and an element isolating region is formed. Unlike a crystalline silicon, amorphous silicon has no definite crystal orientation. Depending on its part, no difference in the density of a silicon atom occurs. Consequently, the amorphous silicon layer 6 possesses an averaged atomic density at any part. Its speed when it is oxidized becomes constant, and the film thickness of the formed silicon oxide film becomes approximately uniform.

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、素子分離領域を有して
なる半導体装置及び前記素子分離領域の形成方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having an element isolation region and a method for forming the element isolation region.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の素子分離領域の形成方法
としては、例えば次に挙げる方法が一般的に採用されて
いる。すなわち、図12に示すように、まず単結晶シリ
コンよりなるシリコン基板51の素子間に断面矩形状の
トレンチ溝52をエッチングにより形成する。そして、
このトレンチ溝52の底壁面及び側壁面を直接熱酸化す
ることによりシリコン酸化膜53を形成する。次いで、
シリコン酸化膜53上に多結晶シリコン層54を堆積さ
せ、前記トレンチ溝52内に素子分離領域を形成する。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, the following method has been generally adopted as a method of forming this type of element isolation region. That is, as shown in FIG. 12, first, a trench groove 52 having a rectangular cross section is formed by etching between elements of a silicon substrate 51 made of single crystal silicon. And
The silicon oxide film 53 is formed by directly thermally oxidizing the bottom wall surface and the side wall surface of the trench groove 52. Then
A polycrystalline silicon layer 54 is deposited on the silicon oxide film 53, and an element isolation region is formed in the trench groove 52.

【0003】このように素子分離領域の形成されたシリ
コン基板51は、以降の熱酸化、拡散領域形成等の幾多
の工程に供され、素子等が形成される。そして、最終的
には素子間が前記素子分離領域に絶縁されてなる半導体
装置が得られる。
The silicon substrate 51 thus formed with the element isolation region is subjected to a number of subsequent steps such as thermal oxidation and formation of a diffusion region to form an element or the like. Finally, a semiconductor device in which the elements are insulated from each other by the element isolation region is obtained.

【0004】ところが、上記技術においては、単結晶シ
リコンよりなる底壁面及び側壁面を直接熱酸化すること
によりシリコン酸化膜53を形成するようにしていた。
このため、シリコン酸化膜53の膜厚が部位によって不
均一なものとなってしまうおそれがあった。すなわち、
底壁と側壁との境界部分(コーナー部分)におけるシリ
コン酸化膜53が膜の成長途中に圧縮応力を受けるため
に、当該部分の酸化速度が他の部分よりも低下してしま
う。また、前記境界部分におけるシリコン酸化膜53の
成長速度は、それ以外の部分に比べて遅い。そのため、
前記境界部分のシリコン酸化膜53の膜厚が、それ以外
の部分の膜厚よりも薄いものとなってしまうおそれがあ
った。これに対し、その後に形成される多結晶シリコン
層54の膜厚は、均一なものである。
However, in the above technique, the silicon oxide film 53 is formed by directly thermally oxidizing the bottom wall surface and the side wall surface made of single crystal silicon.
Therefore, there is a possibility that the film thickness of the silicon oxide film 53 may become uneven depending on the part. That is,
Since the silicon oxide film 53 at the boundary portion (corner portion) between the bottom wall and the side wall receives compressive stress during the growth of the film, the oxidation rate of that portion becomes lower than that of other portions. Further, the growth rate of the silicon oxide film 53 at the boundary portion is slower than that at other portions. for that reason,
There is a possibility that the film thickness of the silicon oxide film 53 at the boundary portion may be thinner than the film thickness at other portions. On the other hand, the film thickness of the polycrystalline silicon layer 54 formed thereafter is uniform.

【0005】従って、上記のように、シリコン酸化膜5
3の膜厚が不均一となった場合には、後に多結晶シリコ
ン層54が堆積された際に、膜の薄い部分に対応してボ
イド55が形成されることがあった。その結果、かかる
ボイド55に起因して、その後の熱処理工程においては
応力集中が起こるなどして結晶欠陥(歪み)が発生して
しまうおそれがあった。また、半導体装置の使用時に
は、上記結晶欠陥に起因して、電流リークが増大するな
ど、素子特性の低下を招くおそれがあった。
Therefore, as described above, the silicon oxide film 5
When the film thickness of No. 3 was not uniform, voids 55 were sometimes formed corresponding to the thin portion of the film when the polycrystalline silicon layer 54 was deposited later. As a result, due to such voids 55, stress concentration may occur in the subsequent heat treatment step, which may cause crystal defects (strain). Further, when the semiconductor device is used, the element characteristics may be deteriorated, such as an increase in current leakage due to the crystal defects.

【0006】これに対し、上記不具合を解消するための
技術として、特開平5−29541号公報に開示された
ものが知られている。この技術では、まず、断面矩形状
のトレンチ溝を形成する。そして、熱酸化により酸化膜
を形成した後、酸化膜をエッチングにより全部除去す
る。すると、トレンチ溝の側壁や底壁の形状が若干湾曲
形状となる。その後、次なる熱酸化により酸化膜を再度
形成するのである。このとき、トレンチ溝内にはエッジ
状のコーナー部分がないため、酸化膜の膜厚が極端に薄
い部分は形成されにくい。従って、上述したようなボイ
ドが形成されにくいものとなる。
On the other hand, a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-29541 is known as a technique for solving the above problems. In this technique, first, a trench groove having a rectangular cross section is formed. Then, after forming an oxide film by thermal oxidation, the oxide film is completely removed by etching. Then, the side walls and bottom wall of the trench groove are slightly curved. After that, the oxide film is formed again by the subsequent thermal oxidation. At this time, since there is no edge-shaped corner portion in the trench groove, it is difficult to form an extremely thin oxide film portion. Therefore, the voids described above are less likely to be formed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、一旦断面矩形状に形成したトレンチ溝を形
成し、酸化した後、それをエッチングにより除去する構
成としていた。このため、工程数が著しく増加すること
となり、作業性の悪化、コストの増大を招来していた。
また、上記技術を採用したとしても、かならずしも完全
な湾曲形状が得られるとは限らず、ボイドの発生を確実
に防止することは実質上困難であった。
However, in the above-mentioned conventional technique, the trench groove having a rectangular cross section is once formed, oxidized, and then removed by etching. For this reason, the number of steps is remarkably increased, resulting in deterioration of workability and increase in cost.
Further, even if the above technique is adopted, it is not always possible to obtain a completely curved shape, and it is practically difficult to reliably prevent the occurrence of voids.

【0008】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、半導体装置における素子分離
領域を形成するに際し、容易に、かつ、確実にボイドの
発生を防止することができ、もって、素子特性の低下を
回避することができる半導体装置及び半導体装置におけ
る素子分離領域の形成方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to easily and surely prevent generation of voids when forming an element isolation region in a semiconductor device. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for forming an element isolation region in a semiconductor device, which can avoid deterioration of element characteristics.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明においては、シリコン基板上
に形成された断面略矩形状のトレンチ溝に対し形成され
たアモルファスシリコン層の少なくとも一部が略均一に
酸化されてなるシリコン酸化膜上に、結晶性シリコン層
が堆積されることにより形成された素子分離領域と、前
記素子分離領域の両側に形成されてなる半導体素子とを
備えた半導体装置をその要旨としている。
In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, an amorphous silicon layer formed on a trench groove having a substantially rectangular cross section formed on a silicon substrate. An element isolation region formed by depositing a crystalline silicon layer on a silicon oxide film that is at least partially oxidized substantially uniformly, and a semiconductor element formed on both sides of the element isolation region. The gist is the semiconductor device provided.

【0010】また、請求項2に記載の発明においては、
シリコン基板上に断面略矩形状のトレンチ溝を形成する
工程と、前記トレンチ溝内にアモルファスシリコン層を
形成する工程と、前記アモルファスシリコン層の少なく
とも一部を略均一に酸化してシリコン酸化膜を形成する
工程と、前記シリコン酸化膜に結晶性シリコン層を堆積
させ、前記トレンチ溝内に素子分離領域を形成する工程
とを備えた半導体装置における素子分離領域の形成方法
をその要旨としている。
According to the second aspect of the invention,
Forming a trench groove having a substantially rectangular cross section on a silicon substrate; forming an amorphous silicon layer in the trench groove; and oxidizing at least a portion of the amorphous silicon layer to form a silicon oxide film. The gist is a method of forming an element isolation region in a semiconductor device, which includes a step of forming and a step of depositing a crystalline silicon layer on the silicon oxide film to form an element isolation region in the trench groove.

【0011】[0011]

【作用】上記の構成によれば、まず、シリコン基板上に
断面略矩形状のトレンチ溝が形成される。次に、トレン
チ溝内にアモルファスシリコン層が形成される。そし
て、このアモルファスシリコン層の少なくとも一部が酸
化され、シリコン酸化膜が形成される。
According to the above structure, first, the trench groove having a substantially rectangular cross section is formed on the silicon substrate. Next, an amorphous silicon layer is formed in the trench groove. Then, at least a part of this amorphous silicon layer is oxidized to form a silicon oxide film.

【0012】ここで、アモルファスシリコンは、結晶性
のシリコンと異なり、一定の結晶方位を有していない。
すなわち、結晶性のシリコンがダイヤモンド構造をとる
のに対し、アモルファスシリコンは、その構造から任意
の位置に若干ずれうる構造をとるため、部位によりシリ
コン原子の密度に差異が生じることがない。そのため、
アモルファスシリコン層は、トレンチ溝の側壁と底壁と
の境界部分であろうが、それ以外の部分であろうが、平
均化された原子密度をもつ。このため、アモルファスシ
リコン層が酸化されたときには、その酸化速度は一定と
なり、形成されるシリコン酸化膜の膜厚はいずれにおい
てもほぼ均一となる。
Here, amorphous silicon, unlike crystalline silicon, does not have a fixed crystal orientation.
That is, crystalline silicon has a diamond structure, whereas amorphous silicon has a structure that can be slightly deviated from the structure to an arbitrary position, so that there is no difference in the density of silicon atoms depending on the site. for that reason,
The amorphous silicon layer has an averaged atom density regardless of whether it is at the boundary between the side wall and the bottom wall of the trench groove or not. Therefore, when the amorphous silicon layer is oxidized, the oxidation rate becomes constant, and the film thickness of the formed silicon oxide film becomes almost uniform.

【0013】その後、シリコン酸化膜に結晶性シリコン
層が堆積されることにより、トレンチ溝内が結晶性シリ
コン層で埋められ、素子分離領域が形成される。このと
き、結晶性シリコン層は均一の膜厚で形成されてゆく。
従って、シリコン酸化膜の膜厚の均一に形成されている
ことから、最終的に形成された素子分離領域にはボイド
が形成されることはない。
Thereafter, by depositing a crystalline silicon layer on the silicon oxide film, the trench groove is filled with the crystalline silicon layer to form an element isolation region. At this time, the crystalline silicon layer is formed with a uniform film thickness.
Therefore, since the silicon oxide film is formed to have a uniform film thickness, no void is formed in the finally formed element isolation region.

【0014】また、特に、請求項1に記載の半導体装置
によれば、ボイドが形成されることがないため、素子特
性が低下することがなくなる。さらに、アモルファスシ
リコン層が一部残存した場合には、使用時の自らの発熱
等による結晶性シリコン層の熱膨張があった場合でも、
そのときに発生する応力が、アモルファスシリコン層の
持つ緩衝機能により緩和されうる。
Further, in particular, according to the semiconductor device of the first aspect, since voids are not formed, the element characteristics do not deteriorate. Furthermore, when the amorphous silicon layer partially remains, even if there is thermal expansion of the crystalline silicon layer due to its own heat generation during use,
The stress generated at that time can be relieved by the buffer function of the amorphous silicon layer.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

(第1実施例)以下、本発明における半導体装置におけ
る素子分離領域の形成方法を具体化した第1実施例を図
1〜図9に従って説明する。
(First Embodiment) A first embodiment embodying a method for forming an element isolation region in a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0016】図2は、本実施例における半導体装置の素
子分離領域1を示す断面図である。同図において、素子
分離領域1の左右両側には、当該領域1形成後の工程を
経ることにより、例えば図示しないトランジスタ素子が
形成される。さて、単結晶シリコン基板2のうち、前記
素子間には、断面略矩形状のトレンチ溝3が形成されて
いる。前記シリコン基板2は、例えば<111>の結晶
方位を有している。また、トレンチ溝3の幅は例えば
「2μm」であり、深さは「15μm」である。
FIG. 2 is a sectional view showing the element isolation region 1 of the semiconductor device in this embodiment. In the figure, on the left and right sides of the element isolation region 1, for example, transistor elements (not shown) are formed by going through the steps after the formation of the area 1. A trench groove 3 having a substantially rectangular cross section is formed between the elements of the single crystal silicon substrate 2. The silicon substrate 2 has, for example, a <111> crystal orientation. The width of the trench groove 3 is, for example, “2 μm”, and the depth thereof is “15 μm”.

【0017】前記トレンチ溝3内には、シリコン酸化膜
4が形成されている。さらに、そのシリコン酸化膜4上
には、結晶性シリコン層としての多結晶シリコン層5が
形成され、前記トレンチ溝3内は、その多結晶シリコン
層5で埋められた格好となっている。そして、かかる多
結晶シリコン層5により、素子分離領域1が構成されて
いる。
A silicon oxide film 4 is formed in the trench groove 3. Further, a polycrystalline silicon layer 5 as a crystalline silicon layer is formed on the silicon oxide film 4, and the trench groove 3 is filled with the polycrystalline silicon layer 5. The polycrystalline silicon layer 5 constitutes the element isolation region 1.

【0018】次に、本実施例における上記素子分離領域
1の形成方法について詳しく説明する。まず、図3に示
すように、シリコン基板2を酸素雰囲気下、1100℃
の高温処理を施すことにより、シリコン基板2上に保護
用シリコン酸化膜6を形成する(膜厚「950n
m」)。次に、図4に示すように、フォトリソグラフィ
を用いて、トレンチ溝3に対応する箇所のみ開口した
(開口幅「2μm」)ノボラック系のレジストパターン
7を形成する。
Next, the method for forming the element isolation region 1 in this embodiment will be described in detail. First, as shown in FIG. 3, the silicon substrate 2 is placed in an oxygen atmosphere at 1100 ° C.
By performing the high temperature treatment of the above, the protective silicon oxide film 6 is formed on the silicon substrate 2 (film thickness “950 n
m ”). Next, as shown in FIG. 4, by using photolithography, a novolac-based resist pattern 7 having an opening (opening width “2 μm”) only at a portion corresponding to the trench groove 3 is formed.

【0019】続いて、RIE方式のプラズマエッチング
装置を用いて、前記保護用シリコン酸化膜6に開口部6
aを形成する。その後、図5に示すように、過酸化水素
水及び硫酸溶液を用いて、前記レジストパターン7を除
去する。
Then, an opening 6 is formed in the protective silicon oxide film 6 by using an RIE type plasma etching apparatus.
a is formed. Then, as shown in FIG. 5, the resist pattern 7 is removed using a hydrogen peroxide solution and a sulfuric acid solution.

【0020】次に、磁気励起プラズマエッチング装置を
用いて、異方性エッチングを施し、図6に示すように、
トレンチ溝3を形成する。なお、このときの使用ガスは
例えばSF6 、HBr、He、O2 であり、RF電力は
500W、励起磁力は65G、チャンバー圧力は15P
aである。かかる場合の単結晶シリコンのエッチング速
度は例えば600nm/分である。その後、図7に示す
ように、フッ酸溶液等で保護用シリコン酸化膜6を除去
する。
Next, anisotropic etching is performed using a magnetically excited plasma etching apparatus, and as shown in FIG.
The trench groove 3 is formed. The gas used at this time is SF 6 , HBr, He, O 2 , for example, RF power is 500 W, excitation magnetic force is 65 G, and chamber pressure is 15 P.
a. In such a case, the etching rate of single crystal silicon is, for example, 600 nm / min. After that, as shown in FIG. 7, the protective silicon oxide film 6 is removed with a hydrofluoric acid solution or the like.

【0021】そして、プラズマCVD装置を用いて、図
1に示すように、アモルファスシリコン層8を、その膜
厚が100nmとなるよう堆積形成する。このときの処
理条件は、例えば基板温度350℃、SiH4 ガス又は
Si2 6 ガス流量で100sccm、処理圧力20P
aであり、RF電力を300Wとする。この際、光CV
Dを用いても同様のアモルファスシリコン層8が得られ
る。
Then, using a plasma CVD apparatus, as shown in FIG. 1, an amorphous silicon layer 8 is deposited and formed to have a film thickness of 100 nm. The processing conditions at this time are, for example, a substrate temperature of 350 ° C., a SiH 4 gas or Si 2 H 6 gas flow rate of 100 sccm, and a processing pressure of 20 P.
and RF power is 300W. At this time, the optical CV
A similar amorphous silicon layer 8 can be obtained by using D.

【0022】次に、当該アモルファスシリコン層8を酸
化する工程に供する。すなわち、前記アモルファスシリ
コン層8の形成されたシリコン基板2を、酸素雰囲気下
で例えば850℃の高温処理を施す。この熱酸化より、
図8に示すように、アモルファスシリコン層8がシリコ
ン酸化膜4へと変質される。なお、上記温度は850℃
に限定されるものではなく、例えば約800℃〜110
0℃くらいの範囲で上記と同等の作用が得られるもので
ある。
Next, a step of oxidizing the amorphous silicon layer 8 is provided. That is, the silicon substrate 2 on which the amorphous silicon layer 8 is formed is subjected to a high temperature treatment of 850 ° C. in an oxygen atmosphere. From this thermal oxidation
As shown in FIG. 8, the amorphous silicon layer 8 is transformed into the silicon oxide film 4. The above temperature is 850 ° C.
The temperature is not limited to, for example, about 800 ° C to 110 ° C.
The same effect as above can be obtained in the range of about 0 ° C.

【0023】その後、プラスマCVD装置又は減圧CV
D装置を用いて、結晶性シリコン層としての多結晶シリ
コン層5を堆積させる。このようにして、素子分離領域
1が形成される。
After that, a plasma CVD apparatus or a reduced pressure CV is used.
A polycrystalline silicon layer 5 as a crystalline silicon layer is deposited using a D device. In this way, the element isolation region 1 is formed.

【0024】以上のように、本実施例においては、アモ
ルファスシリコン層8が酸化されることにより、シリコ
ン酸化膜4が形成される。ここで、アモルファスシリコ
ンは、結晶性のシリコンと異なり、一定の結晶方位を有
していない。すなわち、図9に示すように、結晶性のシ
リコン原子がダイヤモンド構造をとるのに対し、アモル
ファスシリコンにおいては、シリコン原子Siそのダイ
ヤモンド構造から任意の位置に若干ずれうる構造をとる
ため、部位によりシリコン原子Siの密度に差異が生じ
ることがない。そのため、アモルファスシリコン層8
は、図1に示すように、トレンチ溝3の側壁と底壁との
境界部分であろうが、それ以外の部分であろうが、平均
化された原子密度をもつ。このため、アモルファスシリ
コン層8が酸化されたときには、その酸化速度は一定と
なり、形成されるシリコン酸化膜4の膜厚はいずれにお
いてもほぼ均一なものとなる。また、その後に形成され
る多結晶シリコン層5についても、均一の膜厚で形成さ
れてゆく。
As described above, in this embodiment, the silicon oxide film 4 is formed by oxidizing the amorphous silicon layer 8. Here, amorphous silicon, unlike crystalline silicon, does not have a fixed crystal orientation. That is, as shown in FIG. 9, crystalline silicon atoms have a diamond structure, whereas in amorphous silicon, silicon atoms Si have a structure that can be slightly deviated from the diamond structure to an arbitrary position. There is no difference in the density of atomic Si. Therefore, the amorphous silicon layer 8
1 has an averaged atom density regardless of whether it is a boundary portion between the side wall and the bottom wall of the trench groove 3 or not, as shown in FIG. Therefore, when the amorphous silicon layer 8 is oxidized, the oxidation rate becomes constant, and the film thickness of the silicon oxide film 4 formed is substantially uniform. Further, the polycrystalline silicon layer 5 formed thereafter is also formed with a uniform film thickness.

【0025】従って、図2に示すように、最終的に形成
された素子分離領域1にはボイドが形成されることがな
い。その結果、本実施例によれば、容易に、かつ、確実
にボイドの発生を防止することができ、もって、ボイド
の発生による素子特性の低下を確実に回避することがで
きる。
Therefore, as shown in FIG. 2, no void is formed in the finally formed element isolation region 1. As a result, according to the present embodiment, it is possible to easily and surely prevent the generation of voids, and thus it is possible to reliably prevent deterioration of element characteristics due to the generation of voids.

【0026】(第2実施例)次に、本発明における素子
分離領域を備えた半導体装置を具体化した第2実施例を
図10に従って説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of a semiconductor device having an element isolation region according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0027】図10は、本実施例において半導体素子と
してバイポーラトランジスタを形成した半導体装置の具
体例を示した図である。同図において、第1実施例で説
明したのとほぼ同様な素子分離領域11が複数箇所に形
成されている。但し、トレンチ溝3の下部には高密度の
+ 領域12が形成されている点で、第1実施例とは若
干その構成が異なっている。このP+ 領域12は電流の
洩れを防止するためのものである。
FIG. 10 is a view showing a concrete example of a semiconductor device in which a bipolar transistor is formed as a semiconductor element in this embodiment. In the figure, element isolation regions 11 almost similar to those described in the first embodiment are formed at a plurality of locations. However, the structure is slightly different from that of the first embodiment in that a high-density P + region 12 is formed below the trench groove 3. This P + region 12 is for preventing current leakage.

【0028】また、素子分離領域11で規定された活性
領域には、素子としてのバイポーラトランジスタ13,
14が形成されている。すなわち、シリコン基板2に
は、下側から順に、P- 領域15、N+ 領域16、N-
領域17、P+ 領域18及びN + 領域19が拡散形成さ
れている。さらにその上部には絶縁膜20が形成されて
いるとともに、所定の箇所にベース電極21、エミッタ
電極22及びコレクタ電極23がそれぞれ形成されてい
る。
Further, the activity defined by the element isolation region 11
In the region, a bipolar transistor 13 as an element,
14 is formed. That is, on the silicon substrate 2
Is P from the bottom-Area 15, N+Area 16, N-
Area 17, P+Region 18 and N +Area 19 is formed by diffusion
Have been. Further, an insulating film 20 is formed on the
The base electrode 21 and the emitter at predetermined locations.
An electrode 22 and a collector electrode 23 are formed respectively
It

【0029】次に、上記の構成を有する半導体装置の製
造方法について説明する。まず、シリコン基板2のP-
領域15上にエピタキシャル成長させたN+ 領域16を
予め形成しておく。次いで、第1実施例で説明したよう
な工程にて素子分離領域11を形成する。但し、本実施
例では、上面の保護用シリコン酸化膜6(図1,6,7
参照)を少し残した状態でアモルファスシリコン層8を
形成し、当該アモルファスシリコン層8を酸化してシリ
コン酸化膜4とする。するとシリコン基板2の上面にお
いてはの上に保護用シリコン酸化膜6の上にシリコン酸
化膜4が形成され、上面の酸化膜4,6の膜厚が厚くな
る。そして、上記酸化の後、ドライエッチング(RI)
にて異方性エッチングを施す。すると、上面においては
シリコン酸化膜4がエッチングされて、保護用シリコン
酸化膜6が再度露出する。また、側壁部分はエッチング
されない。さらに、トレンチ溝3底部に形成されていた
シリコン酸化膜4がエッチングされ、シリコン基板1が
露出した状態となる。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device having the above structure will be described. First, P − of the silicon substrate 2
N + region 16 epitaxially grown on region 15 is formed in advance. Then, the element isolation region 11 is formed by the process described in the first embodiment. However, in this embodiment, the protective silicon oxide film 6 on the upper surface (see FIGS.
The amorphous silicon layer 8 is formed in a state where a small amount (see FIG. 3) is left, and the amorphous silicon layer 8 is oxidized to form the silicon oxide film 4. Then, the silicon oxide film 4 is formed on the protective silicon oxide film 6 on the upper surface of the silicon substrate 2, and the film thickness of the oxide films 4 and 6 on the upper surface is increased. After the above oxidation, dry etching (RI) is performed.
Anisotropic etching is performed. Then, the silicon oxide film 4 is etched on the upper surface, and the protective silicon oxide film 6 is exposed again. Further, the side wall portion is not etched. Further, the silicon oxide film 4 formed at the bottom of the trench groove 3 is etched, and the silicon substrate 1 is exposed.

【0030】そして、ボロンを打ち込む(implantatio
n)とともに、熱拡散を施すことにより、P+ 領域12
を形成する。その後、上記第1実施例と同様に多結晶シ
リコン層5を形成する。このような構成とすることによ
り、ボイドの発生のない素子分離領域11が形成される
とともに、トレンチ溝3の下部にP+ 領域12が形成さ
れる。
Then, implant boron (implantatio
n) together with P + region 12
To form. After that, the polycrystalline silicon layer 5 is formed as in the first embodiment. With such a structure, the element isolation region 11 in which no void is generated is formed, and the P + region 12 is formed below the trench groove 3.

【0031】そして、以降の工程において、N- 領域1
7、P+ 領域18及びN+ 領域19を拡散形成する。そ
の後、絶縁膜20を形成し、各電極21〜23をフォト
エッチングにより形成することにより、図10に示すよ
うな半導体装置が製造される。
Then, in the subsequent steps, N region 1
7. P + region 18 and N + region 19 are diffused and formed. After that, the insulating film 20 is formed, and the electrodes 21 to 23 are formed by photoetching, whereby the semiconductor device as shown in FIG. 10 is manufactured.

【0032】以上のように、本実施例では、素子として
バイポーラトランジスタ13,14を形成した場合の半
導体装置の具体例を示した。本実施例においても、素子
分離領域11を形成する際に、ボイドの形成を防止する
ことができる。従って、その後形成されるバイポーラト
ランジスタ13,14の特性の低下を損なうことがな
い。より詳しくは、洩れ電流の増加を抑制することがで
き、ひいては電流増幅率hFEの低下を抑制防止すること
ができる。
As described above, in this embodiment, a concrete example of the semiconductor device in which the bipolar transistors 13 and 14 are formed as the elements is shown. Also in this embodiment, it is possible to prevent the formation of voids when forming the element isolation region 11. Therefore, the deterioration of the characteristics of the bipolar transistors 13 and 14 formed thereafter is not impaired. More specifically, it is possible to suppress an increase in leakage current, and in turn prevent a decrease in the current amplification factor h FE .

【0033】また、本実施例では、トレンチ溝3の下部
にP+ 領域12を形成するようにした。このため、電流
の洩れを確実にカットすることができ、さらなる素子特
性の低下を防止することができる。
Further, in this embodiment, the P + region 12 is formed below the trench groove 3. Therefore, leakage of current can be surely cut off, and further deterioration of element characteristics can be prevented.

【0034】尚、本発明は上記各実施例に限定されず、
例えば次の如く構成してもよい。 (1)前記実施例では、アモルファスシリコン層8をほ
ぼ全て酸化して、シリコン酸化膜4とするようにした
が、図11に示すように、アモルファスシリコン層8の
一部を酸化してシリコン酸化膜4とし、一部のアモルフ
ァスシリコン層8を残すような構成としても差し支えな
い。上記の構成は、温度と時間とを調整することでアモ
ルファスシリコン層8の表層面を酸化することにより得
られる。このように酸化されずに残ったアモルファスシ
リコン層8は、多結晶シリコン層5よりも熱膨張率が小
さい。このため、アモルファスシリコン層8により、ト
レンチ溝3内に埋め込まれる多結晶シリコン層5の熱膨
張(使用環境温度や使用に伴う自らの発熱による)によ
る応力を緩和することができる。
The present invention is not limited to the above embodiments,
For example, it may be configured as follows. (1) In the above-described embodiment, the amorphous silicon layer 8 is almost entirely oxidized to form the silicon oxide film 4. However, as shown in FIG. 11, a part of the amorphous silicon layer 8 is oxidized to silicon oxide. The film 4 may be formed so that a part of the amorphous silicon layer 8 is left. The above structure is obtained by oxidizing the surface layer surface of the amorphous silicon layer 8 by adjusting the temperature and the time. The amorphous silicon layer 8 thus left without being oxidized has a smaller coefficient of thermal expansion than the polycrystalline silicon layer 5. Therefore, the amorphous silicon layer 8 can relieve the stress caused by the thermal expansion of the polycrystalline silicon layer 5 embedded in the trench groove 3 (due to the operating environment temperature and its own heat generated during use).

【0035】(2)前記第2実施例では、素子としてバ
イポーラトランジスタ13,14を形成した場合の半導
体装置の具体例を示したが、素子としてCMOSトラン
ジスタを形成した場合の半導体装置に具体化してもよ
い。かかる場合、電子移動度の低下を抑制することがで
き、素子の動作速度の低下を防止することができる。
(2) In the second embodiment, a specific example of the semiconductor device in which the bipolar transistors 13 and 14 are formed as elements is shown. However, it is embodied in the semiconductor device in which the CMOS transistors are formed as elements. Good. In such a case, it is possible to suppress a decrease in electron mobility and prevent a decrease in operating speed of the element.

【0036】また、その素子の細かな構成についても上
記第2実施例のものに何ら限定されるものではない。 (3)前記実施例では、結晶性シリコン層として多結晶
シリコン層5を形成するようにしたが、結晶性シリコン
層とは多結晶シリコン層及び単結晶シリコン層を含む趣
旨であり、実施可能であるならば単結晶シリコン層を形
成する場合に具体化してもよい。
The fine structure of the element is not limited to that of the second embodiment. (3) In the above embodiment, the polycrystalline silicon layer 5 is formed as the crystalline silicon layer, but the crystalline silicon layer is meant to include a polycrystalline silicon layer and a single crystal silicon layer, and can be implemented. If present, it may be embodied when forming a single crystal silicon layer.

【0037】(4)前記実施例におけるトレンチ溝の
幅、深さ並びに各層、膜の厚さや特性値は上記の数値に
何らとらえわれるものではなく、その応用分野に応じて
適宜変更しうるものである。
(4) The width and depth of the trench groove and the thickness and characteristic values of each layer and film in the above embodiment are not limited to the above numerical values, and can be changed appropriately according to the application field. is there.

【0038】特許請求の範囲の請求項に記載されないも
のであって、上記実施例から把握できる技術的思想につ
いて以下にその効果とともに記載する。 (a)請求項2に記載の半導体装置において、前記トレ
ンチ溝の底部には、接合分離領域を設けたことを特徴と
する。かかる構成とすることにより、電流の洩れをカッ
トすることができ、素子特性の低下をさらに防止するこ
とができる。
The technical idea which is not stated in the claims of the present invention and which can be understood from the above-mentioned embodiment will be described below together with its effect. (A) In the semiconductor device according to claim 2, a junction isolation region is provided at the bottom of the trench groove. With such a configuration, leakage of current can be cut off, and deterioration of element characteristics can be further prevented.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
半導体装置における素子分離領域を形成するに際し、容
易に、かつ、確実にボイドの発生を防止することができ
るという優れた効果を奏する。
As described in detail above, according to the present invention,
When forming the element isolation region in the semiconductor device, there is an excellent effect that the generation of voids can be easily and surely prevented.

【0040】また、本発明の半導体装置によれば、ボイ
ドの発生による素子特性の低下を回避することができる
という優れた効果を奏する。さらに、アモルファスシリ
コン層が一部残存した場合には、熱膨張による応力が、
アモルファスシリコン層の持つ緩衝機能により緩和さ
れ、素子特性の低下をり確実に防止することができると
いう優れた効果を奏する。
Further, according to the semiconductor device of the present invention, there is an excellent effect that it is possible to avoid the deterioration of the element characteristics due to the generation of voids. Furthermore, when a part of the amorphous silicon layer remains, the stress due to thermal expansion is
The buffering function of the amorphous silicon layer is alleviated, and there is an excellent effect that it is possible to reliably prevent deterioration of element characteristics.

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

【図1】 本発明の第1実施例において半導体装置の素
子分離領域を形成するに際しての一工程を示す図であっ
て、トレンチ溝にアモルファスシリコン層を形成した状
態を示す部分断面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a step in forming an element isolation region of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, which is a partial cross-sectional view showing a state in which an amorphous silicon layer is formed in a trench groove.

【図2】 第1実施例において半導体装置の素子分離領
域を示す部分断面図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing an element isolation region of a semiconductor device in the first embodiment.

【図3】 第1実施例において、シリコン基板に保護用
シリコン酸化膜を形成した状態を示す部分断面図であ
る。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a state in which a protective silicon oxide film is formed on a silicon substrate in the first embodiment.

【図4】 第1実施例において、保護用シリコン酸化膜
上にレジストパターンを形成した状態を示す部分断面図
である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a state in which a resist pattern is formed on a protective silicon oxide film in the first embodiment.

【図5】 第1実施例において、レジストパターンを除
去し、保護用シリコン酸化膜に開口部を形成した状態を
示す部分断面図である。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a state in which the resist pattern is removed and an opening is formed in the protective silicon oxide film in the first embodiment.

【図6】 第1実施例において、トレンチ溝を形成した
状態を示す部分断面図である。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a state where a trench groove is formed in the first embodiment.

【図7】 第1実施例において、保護用シリコン酸化膜
を除去した状態を示す部分断面図である。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a state in which a protective silicon oxide film is removed in the first embodiment.

【図8】 第1実施例において、アモルファスシリコン
層を熱酸化によりシリコン酸化膜に変質させた状態を示
す部分断面図である。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing a state in which the amorphous silicon layer is transformed into a silicon oxide film by thermal oxidation in the first embodiment.

【図9】 第1実施例において、アモルファスシリコン
原子の結合構造を模式的に示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view schematically showing a bonding structure of amorphous silicon atoms in the first example.

【図10】 本発明を具体化した第2実施例における半
導体装置を概略的に示す部分断面図である。
FIG. 10 is a partial cross-sectional view schematically showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図11】 本発明を具体化した別の実施例において、
半導体装置の素子分離領域を形成するに際しての一工程
を示す図であって、アモルファスシリコン層の一部を酸
化した状態を示す部分断面図である。
FIG. 11 illustrates another embodiment embodying the invention,
It is a figure which shows one process at the time of forming the element isolation region of a semiconductor device, Comprising: It is a partial cross section figure which shows the state which oxidized a part of amorphous silicon layer.

【図12】 従来技術における半導体装置の素子分離領
域を示す拡大断面図である。
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing an element isolation region of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11…素子分離領域、2…シリコン基板、3…トレ
ンチ溝、4…シリコン酸化膜、5…結晶性シリコン層と
しての多結晶シリコン層、8…アモルファスシリコン
層。
1, 11 ... Element isolation region, 2 ... Silicon substrate, 3 ... Trench groove, 4 ... Silicon oxide film, 5 ... Polycrystalline silicon layer as crystalline silicon layer, 8 ... Amorphous silicon layer.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板上に形成された断面略矩形
状のトレンチ溝に対し形成されたアモルファスシリコン
層の少なくとも一部が略均一に酸化されてなるシリコン
酸化膜上に、結晶性シリコン層が堆積されることにより
形成された素子分離領域と、 前記素子分離領域の両側に形成されてなる半導体素子と
を備えたことを特徴とする半導体装置。
1. A crystalline silicon layer is formed on a silicon oxide film obtained by substantially uniformly oxidizing at least a part of an amorphous silicon layer formed in a trench groove having a substantially rectangular cross section formed on a silicon substrate. A semiconductor device comprising: an element isolation region formed by being deposited; and semiconductor elements formed on both sides of the element isolation region.
【請求項2】 シリコン基板上に断面略矩形状のトレン
チ溝を形成する工程と、 前記トレンチ溝内にアモルファスシリコン層を形成する
工程と、 前記アモルファスシリコン層の少なくとも一部を略均一
に酸化してシリコン酸化膜を形成する工程と、 前記シリコン酸化膜に結晶性シリコン層を堆積させ、前
記トレンチ溝内に素子分離領域を形成する工程とを備え
たことを特徴とする半導体装置における素子分離領域の
形成方法。
2. A step of forming a trench groove having a substantially rectangular cross section on a silicon substrate, a step of forming an amorphous silicon layer in the trench groove, and a step of oxidizing at least a part of the amorphous silicon layer substantially uniformly. An element isolation region in a semiconductor device, comprising: a step of forming a silicon oxide film by a step of depositing a crystalline silicon layer on the silicon oxide film to form an element isolation region in the trench groove. Forming method.
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