JPH10189710A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH10189710A
JPH10189710A JP8351699A JP35169996A JPH10189710A JP H10189710 A JPH10189710 A JP H10189710A JP 8351699 A JP8351699 A JP 8351699A JP 35169996 A JP35169996 A JP 35169996A JP H10189710 A JPH10189710 A JP H10189710A
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JP
Japan
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insulating film
semiconductor device
element isolation
region
isolation region
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JP8351699A
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English (en)
Inventor
Koichi Matsumoto
光市 松本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】素子分離領域における素子分離絶縁膜の膜厚
が、半導体装置の製造工程において減少することがな
く、信頼性の向上した半導体装置およびその製造方法を
提供する。 【解決手段】Si基板1上にSiO等の絶縁膜からな
る素子分離領域2によって区画された素子形成領域上に
はSiO等の酸化膜3が形成され、また素子分離領域
2上に絶縁膜の膜厚の減少を阻止するSiやSi
ONからなる絶縁膜4が、その端部4aが素子形成領域
にはみ出すように形成されている。酸化膜3及び絶縁膜
4の一部分上にはポリSi等からなるゲート電極5が形
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に係わり、特に、素子分離領域に特徴の形
成に特徴を有する半導体装置およびその製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、MOS LSI(Metal Oxide Se
miconductor Large Scale IntegratedCircuit) におけ
る高集積化及び高密度化の進展にともない、MOSFE
T(Field Effect Transistor)の素子寸法がいっそう微
細化しつつある。
【0003】半導体デバイスの微細化に伴い、トランジ
スタの寸法の微細化を追随し、ゲート長0.35μmの
世代から0.25μm、0.18μmの開発が盛んに行
われている。
【0004】このようにトランジスタを微細化にともな
って、素子分離領域の形成方法が、従来のLOCOS
(Local Oxidation of Silicon) 法から、より微細なパ
ターンが形成できるトレンチ法が用いられはじめてい
る。
【0005】ここで、LOCOS法は、基板上に熱酸化
膜を形成した後にCVD法でSi34 膜を形成し、リ
ソグラフィとエッチング技術でSi3 4 膜を除去し、
この除去した部分にフィールド酸化膜が形成されること
により素子分離領域を形成する方法である。このLOC
OS法によると、素子分離領域にバーズビークが存在す
るため、素子形成領域と素子分離領域とのピッチを小さ
くできないという不利益がある。
【0006】一方、トレンチ法は、積極的に基板に溝を
形成し、それを絶縁膜で埋め込んで素子分離領域を形成
する素子分離領域形成法である。このトレンチ法によっ
て素子分離領域を形成すると、バーズビークが発生しな
いため、微細な素子分離を形成しやすく、また、平坦化
されているので上層のリソグラフィのフォーカスマージ
ンの向上や定在波効果によるゲート寸法のばらつきを抑
制でき、さらに、ウェル分離と兼ねることにより、チッ
プエリアの縮小化、工程簡略化、メモリ/ロジック混載
の容易化を達成することができる等の利点を有する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図5〜図7に
MOSトランジスタの一構成例を示す。図5は平面図で
あり、図6は図5のA−A線断面図であり、図7は図5
のB−B線断面図である。
【0008】図5に示すように、半導体基板に形成され
た素子分離領域52によって区画された素子形成領域5
1内に絶縁膜53を介してゲート電極55が形成されて
いる。
【0009】このような半導体装置において、素子分離
領域52をトレンチ法によって形成すると、トレンチ法
による素子分離絶縁膜は、LOCOS法による熱酸化膜
と異なり、エッチング工程において、例えば、HF(フ
ッ化水素)等によってエッチングされやすいため、図6
および図7に示すように、素子分離領域52が素子形成
領域51に対して凹状に窪むことがある。
【0010】素子分離領域52が素子形成領域51に対
して窪むと、図6に点線で示す円A内の領域において
は、寄生トランジスタが形成され、この領域のしきい値
電圧が他の領域に比べて低くなるという不利益がある。
【0011】また、図7に示すように、素子分離領域5
2が素子形成領域51に対して窪むと、点線で示す円B
内の領域におけいては、電荷のリークは発生しないが、
円C内の領域においては電荷のリークが発生するという
不利益がある。なお、図7における符号57は、拡散層
領域を示している。
【0012】このようなリークの発生は、円C内に位置
する拡散層領域57が素子分離領域52の側壁面で良好
に形成されないために、拡散層領域57上のシリサイド
や境界上に形成されたコンタクトが拡散層領域57と半
導体基板とを短絡させたりすることによる等の原因が考
えられる。
【0013】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、素子分離領域における素子分離絶縁膜の膜厚
が、半導体装置の製造工程において減少することがな
く、信頼性の向上した半導体装置およびその製造方法を
提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
第1の絶縁膜からなる素子分離領域によって区画された
領域内に形成された半導体素子を有する半導体装置であ
って、前記素子分離領域上に前記第1の絶縁膜の膜厚の
減少を阻止する第2の絶縁膜からなる阻止領域が形成さ
れている。
【0015】これにより、阻止領域によって素子分離領
域が保護されているため、半導体装置の製造工程におい
て素子分離領域の膜厚が減少することがなく、素子分離
領域の膜厚の減少に起因する寄生トランジスタの形成や
電荷のリーク等の発生のない半導体装置となる。
【0016】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に素子分離領域を形成する工程と、前記半導体基
板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記半導体基板
上に前記第1の絶縁膜の膜厚の減少を阻止する第2の絶
縁膜を形成する工程と、リソグラフィによって前記素子
分離領域にレジストパターンを形成する工程と、前記第
2の絶縁膜をエッチングして素子形成領域上の当該第2
の絶縁膜を除去する工程とを有する。
【0017】これにより、素子分離領域上に当該素子分
離領域を保護する第2の絶縁膜を形成することができ、
この第2の絶縁膜によってエッチング工程等における素
子分離領域の膜厚減少が抑制され、素子分離領域の膜厚
の減少に起因する寄生トランジスタの形成や電荷のリー
ク等の発生のない半導体装置が製造される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
【0019】図1は、本発明の半導体装置の一実施形態
を示す断面図である。図1に示す半導体装置は、ゲート
電極5が形成された状態を示しており、また、図1はゲ
ート電極5のゲート幅方向の断面図である。
【0020】図1において、シリコン基板1上には、例
えばSiO2 等の酸化絶縁膜からなる素子分離領域2が
形成されており、この素子分離領域2によって区画され
た素子形成領域上に例えばSiO2 等からなる酸化膜3
が形成されている。
【0021】素子分離領域2の上には、素子分離領域2
を構成する絶縁膜の膜厚の減少を阻止する絶縁膜4が形
成されている。この絶縁膜4は、例えば窒化絶縁膜Si
3 4 や酸窒化絶縁膜SiONからなる。絶縁膜4は、
その端部4aが素子形成領域内にはみ出すように形成さ
れている。
【0022】上記酸化膜3および絶縁膜4の一部上に
は、例えばポリシリコン等からなるゲート電極5が形成
されている。
【0023】上記のように構成される本実施形態に係る
半導体装置の製造方法について説明する。
【0024】まず、図2に示すように、例えば、シリコ
ン基板上に、トレンチ法によって素子分離領域2を形成
する。
【0025】トレンチ法による素子分離領域2の形成
は、まずシリコン基板1上にトレンチを形成するための
マスク材を形成し、その後に例えば0.4〜0.7μm
程度の深さの溝を形成する。溝を形成後、この溝に薄い
熱酸化膜を形成し、この上からCVD法によって例えば
SiO2 等の酸化膜を埋め込むことにより、素子分離領
域2が形成される。
【0026】次いで、シリコン基板1上に、例えば10
nm程度の膜厚の酸化膜3を熱酸化法によって形成す
る。
【0027】その後に、必要に応じてウェル用やチャネ
ルストッパ用等のイオン注入を行う。
【0028】以上までの製造工程は通常の半導体装置の
製造工程と同様である。
【0029】本実施形態に係る製造方法においては、こ
こで、図3に示すように、シリコン基板1上に絶縁膜4
を形成する。
【0030】絶縁膜4の形成は、例えばCVD(Chemic
al Vapor Deposition)法によって行い、Si3 4 やS
iONによって形成する。絶縁膜4の膜厚は、例えば、
数nm〜100nm程度とする。
【0031】次いで、上記の絶縁膜4上の素子分離領域
2と重なる部分に、リソグラフィによってレジスト6を
形成する。
【0032】レジスト6をパターニングする際に、素子
分離領域2から素子形成領域へ幅Mだけレジスト6がは
み出すように形成する。このはみ出し幅Mは、リソグラ
フィによってレジストを形成する際に、素子分離領域2
のパターンとの合わせずれを見込んだ幅とする。
【0033】このように形成するのは、リソグラフィに
よってレジスト6を形成する際に、合わせずれが発生し
て、素子分離領域2のエッジ領域に絶縁膜4が形成され
ないのを防止するためである。
【0034】次いで、レジスト6をマスクとして、絶縁
膜4をエッチングする。このとき、上記の酸化膜3に対
して選択比のあるエッチングを行う。エッチングの材料
としては、例えばフッ化水素(HF)を使用する。
【0035】素子分離領域2を構成する酸化膜は、フッ
化水素によってエッチングされやすいが、素子分離領域
2上にはSi3 4 やSiON等からなる絶縁膜4が形
成されており、この絶縁膜4によって素子分離領域2は
保護されている。
【0036】特に、Si3 4 やSiONを絶縁膜4の
形成材料とすることにより、フッ化水素による素子分離
領域2のエッチングを阻止することが可能となる。
【0037】このため、素子分離領域2を構成する酸化
膜がフッ化水素によってエッチングされることがなく、
素子分離領域2の膜厚が減少して、素子形成領域に対し
て窪むことがない。
【0038】酸化膜3に対して選択比のあるエッチング
を行うと、図4に示すような状態となる。
【0039】次いで、例えばCVD法を用いて、シリコ
ン基板1上にポリシリコン膜を堆積した後、このポリシ
リコン層に例えばP(リン)をドープして低抵抗化す
る。そしてリソグラフィ技術及びエッチング技術を用い
て、ポリシリコン膜を所定の形状にパターニングし、酸
化膜3上に導電化ポリシリコン膜からなるゲート電極5
を形成することにより、図1に示した状態となる。
【0040】この後の、製造工程は、通常の半導体装置
の製造工程と同様であり製造工程を図示するのは省略す
るが、概ね以下のような製造工程による。
【0041】すなわち、形成したゲート電極5をマスク
にして、LDD領域をイオン注入法により形成する。
【0042】そして、ゲート電極の側面にサイドウォー
ルスペーサを形成した後、イオン注入法により、自己整
合的に高濃度不純物領域を基板表面に相対して形成す
る。イオン注入のソースとしては、例えばAsイオンを
用いることができる。
【0043】これにより、シリコン基板1に高濃度不純
物領域と、低濃度不純物領域としてのLDD領域とか
ら、それぞれ構成されるソース領域及びドレイン領域と
が相対して形成される。
【0044】その後は、層間絶縁膜の堆積およびコンタ
クトホールの開口工程を経て、に示すように、ソース領
域およびドレイン領域に配線されて、本実施形態に係る
半導体装置が完成する。
【0045】以上のように本実施形態に係る半導体装置
では、絶縁膜4によって素子分離領域2が保護されてい
るため、素子分離領域2の膜厚が減少して、素子形成領
域に対して窪むことがない。
【0046】この結果、素子分離領域2の膜厚の減少に
起因する寄生トランジスタの形成や電荷のリーク等の発
生のない、信頼性の高い半導体装置が得られる。
【0047】また、絶縁膜4の端部4aがが素子形成領
域にはみ出すように形成されているため、トレンチ法に
よって形成された素子分離領域2の端部のキンクの防止
が可能となる。
【0048】また、本実施形態に係る半導体装置の製造
方法によれば、素子分離領域2上にこの素子分離領域2
を保護する絶縁膜4を形成することができ、この絶縁膜
4によってエッチング工程等における素子分離領域2の
膜厚減少が抑制され、素子分離領域2の膜厚の減少に起
因する寄生トランジスタの形成や電荷のリーク等の発生
のない半導体装置を製造することができる。
【0049】また、本実施形態に係る半導体装置の製造
方法によれば、レジスト6を素子形成領域にはみ出すよ
うに形成することにより、レジスト6の合わせずれが発
生して、素子分離領域2のエッジ領域に絶縁膜4が形成
されないということがない。さらに、本実施形態に係る
半導体装置の製造方法によれば、レジスト6のパターン
によって絶縁膜4の端部4aの素子形成領域へのはみ出
し幅Mを調整可能である。このため、素子分離領域2の
間隔を縮小化する際には、はみ出し幅Mを短く縮めるよ
うに調整することにより対応可能である。
【0050】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置によれば、阻止領域によって素子分離領域が保護され
ているため、半導体装置の製造工程において素子分離領
域の膜厚が減少することがなく、素子分離領域の膜厚の
減少に起因する寄生トランジスタの形成や電荷のリーク
等の発生のない、信頼性の高い半導体装置が得られる。
本発明の半導体装置の製造方法によれば、素子分離領域
上に当該素子分離領域を保護する第2の絶縁膜を形成す
ることができ、この第2の絶縁膜によってエッチング工
程等における素子分離領域の膜厚減少を抑制することが
でき、素子分離領域の膜厚の減少に起因する寄生トラン
ジスタの形成や電荷のリーク等の発生のない半導体装置
を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の一実施形態を示す断
面図である。
【図2】本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形
態を示す断面図である。
【図3】本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形
態を示す断面図である。
【図4】本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形
態を示す断面図である。
【図5】MOSトランジスタの一構成例を示す平面図で
ある。
【図6】図5のA−A線断面図である。
【図7】図5のB−B線断面図である。
【符号の説明】
1…シリコン基板、2…素子分離領域、3…酸化膜、4
…絶縁膜、5…ゲート電極、6…レジスト。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の絶縁膜からなる素子分離領域によっ
    て区画された素子形成領域内に形成された半導体素子を
    有する半導体装置であって、 前記素子分離領域上に前記第1の絶縁膜の膜厚の減少を
    阻止する第2の絶縁膜からなる阻止領域が形成されてい
    る半導体装置。
  2. 【請求項2】前記阻止領域は、前記素子形成領域にはみ
    出すように形成されている請求項1に記載の半導体装
    置。
  3. 【請求項3】前記素子分離領域は、トレンチ型の素子分
    離によって形成されている請求項1に記載の半導体装
    置。
  4. 【請求項4】前記第1の絶縁膜は、酸化絶縁膜からなる
    請求項1に記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】前記阻止領域は、窒化絶縁膜からなる請求
    項1に記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】前記阻止領域は、酸窒化絶縁膜からなる請
    求項1に記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】半導体基板上に素子分離領域を形成する工
    程と、 前記半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、 前記半導体基板上に前記第1の絶縁膜の膜厚の減少を阻
    止する第2の絶縁膜を形成する工程と、 リソグラフィによって前記素子分離領域にレジストパタ
    ーンを形成する工程と、 前記第2の絶縁膜をエッチングして素子形成領域上の当
    該第2の絶縁膜を除去する工程とを有する半導体装置の
    製造方法。
  8. 【請求項8】前記素子分離領域をトレンチ法によって形
    成する請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】前記素子分離領域にレジストパターンを形
    成する際に、前記素子形成領域にはみ出すように形成す
    る請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】前記第2の絶縁膜をエッチングする際
    に、前記第1の絶縁膜に対して選択比のあるエッチング
    を行なう請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 【請求項11】エッチング材料にフッ化水素を使用する
    請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 【請求項12】前記第1の絶縁膜の形成は、前記半導体
    基板を熱酸化することによって形成する請求項7に記載
    の半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項13】前記第2の絶縁膜をCVD法によって形
    成する請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項14】前記第1の絶縁膜は、SiO2 によって
    形成する請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  15. 【請求項15】前記第2の絶縁膜をSi3 4 によって
    形成する請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  16. 【請求項16】前記第2の絶縁膜をSiONによって形
    成する請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011108971A (ja) * 2009-11-20 2011-06-02 Renesas Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法

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