JPH10247684A - Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof

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JPH10247684A
JPH10247684A JP9048739A JP4873997A JPH10247684A JP H10247684 A JPH10247684 A JP H10247684A JP 9048739 A JP9048739 A JP 9048739A JP 4873997 A JP4873997 A JP 4873997A JP H10247684 A JPH10247684 A JP H10247684A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
insulator
integrated circuit
semiconductor integrated
circuit device
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Application number
JP9048739A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Ogasawara
誠 小笠原
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10247684A publication Critical patent/JPH10247684A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize a MISFET in characteristics by a method wherein a gate oxide film and a conductor film are formed on a semiconductor substrate, a silicon nitride film is formed on a part of the semiconductor substrate other than a groove forming part, and a part of the substrate other than the part masked with the silicon nitride film is anisotropically etched for the formation of a groove, and the surface of the substrate is polished. SOLUTION: A first conductive polycrystalline silicon film 3 is formed on a first insulating silicon dioxide film 2, the first conductive film 3 and the silicon dioxide film 2 are removed by anisotropic etching using a silicon nitride film 4 left on the conductor film as a mask, and a groove is cut in the silicon substrate for isolating elements from each other. Oxide such as silicon dioxide is filled in the groove, and the surface of the substrate is flattend by polishing, and ions are implanted into the substrate through the polysilicon film and the silicon dioxide film. Then, conductive material is deposited as a second conductive film to serve as a wiring layer. It is no region where a MISFET is hard to form.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に形
成される素子を溝、いわゆる浅溝を用いることで分離す
る半導体集積回路装置の製造方法にかかるものであり、
更にはその製造方法を用いて製造された半導体集積回路
装置に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device in which elements formed on a semiconductor substrate are separated by using a groove, that is, a so-called shallow groove.
Further, the present invention relates to a semiconductor integrated circuit device manufactured by using the manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】回路要素であるPMISFET(Pチャ
ンネル型MISFET(金属−絶縁体−半導体電界効果
トランジスタ)やNMISFET(Nチャンネル型MI
SFET)で構成された従来のCMISFET(相補型
MISFET)型の半導体集積回路装置において、同一
の基板上で形成された複数のPMISFETや複数のN
MISFETを必要に応じてそれぞれを分離する必要が
ある。その理由としては、素子間の相互作用によってキ
ャパシタやトランジスタのような寄生素子が素子間に形
成されるのを防止するためである。
2. Description of the Related Art PMISFETs (P-channel MISFETs (metal-insulator-semiconductor field-effect transistors)) and NMISFETs (N-channel type MISFETs)
In a conventional CMISFET (complementary MISFET) type semiconductor integrated circuit device configured of a plurality of PMISFETs and a plurality of NMISs formed on the same substrate,
It is necessary to separate the MISFETs as necessary. The reason is to prevent a parasitic element such as a capacitor or a transistor from being formed between the elements due to the interaction between the elements.

【0003】現在、上記に示した素子分離の方法として
最も一般的に知られているものがLOCOS(Loca
l Oxidation of Silicon)法で
ある。この方法について図16に示している番号をもと
に示す。半導体基板101上に薄い2酸化シリコン膜1
03、その上にシリコンナイトライド膜104を形成し
た後、MISFET等の素子を形成する部分以外のシリ
コンナイトライド膜をエッチングで除去する。その後、
半導体基板表面の酸化を行う事でシリコンナイトライド
膜が残っている部分以外に酸化膜(フィールド酸化膜)
102が形成される。フィールド酸化膜が形成された後
はシリコンナイト膜、初めに形成された2酸化シリコン
膜を除去した後にゲート酸化膜を形成するための酸化を
行い、以降ドレイン、ソース拡散層形成、およびゲート
電極の形成等素子形成の工程を進める。
At present, the most commonly known element isolation method described above is LOCOS (Loca).
l Oxidation of Silicon) method. This method is shown based on the numbers shown in FIG. A thin silicon dioxide film 1 on a semiconductor substrate 101
03. After forming the silicon nitride film 104 thereon, the silicon nitride film other than the portion where an element such as a MISFET is formed is removed by etching. afterwards,
By oxidizing the surface of the semiconductor substrate, an oxide film (field oxide film) other than the portion where the silicon nitride film remains
102 is formed. After the field oxide film is formed, the silicon nitride film, the silicon dioxide film formed first is removed, and then oxidation for forming a gate oxide film is performed. Thereafter, a drain, a source diffusion layer is formed, and a gate electrode is formed. The element formation process such as formation is advanced.

【0004】上述のLOCOS法においては、フィール
ド酸化膜を形成する際のマスクとなるシリコンナイトラ
イド膜のエッジ部において、酸化膜が横方向から食い込
み、MISFETとして使えなくなるバーズビークが生
じる問題がある。図16中の矢印の部分105で示して
いる領域がバーズビーク部分である。半導体基板上に形
成されているシリコンナイトライド膜104と2酸化シ
リコン膜103を除去しても、バーズビーク部分は、図
に示した形状のためMISFETを形成することが難し
い。現段階の技術では、このバーズビークを抑える事が
非常に難しいため、半導体集積回路装置の高集積化を進
めてゆく上での問題点となっている。
In the above-mentioned LOCOS method, there is a problem that the bird's beak becomes unusable as a MISFET at the edge of the silicon nitride film serving as a mask when forming a field oxide film. A region indicated by an arrow portion 105 in FIG. 16 is a bird's beak portion. Even if the silicon nitride film 104 and the silicon dioxide film 103 formed on the semiconductor substrate are removed, it is difficult to form the MISFET because the bird's beak portion has the shape shown in the drawing. It is very difficult to suppress the bird's beak with the technology at the present stage, and this is a problem in promoting high integration of the semiconductor integrated circuit device.

【0005】上で述べた高集積化に対する問題点を避け
る方法として、LOCOS法に替わる新たな方法が検討
されている。発明者によって検討されたそれらの方法の
うちの一例を示す。半導体基板上に2酸化シリコン膜と
シリコンナイトライド膜とを形成し、フォトエッチによ
り素子形成領域のシリコンナイトライド膜を残して素子
分離領域のシリコンナイトライド膜を除去する。前記の
素子形成領域上のシリコンナイトライドをマスクとし、
マスクされていない部分を異方性エッチする事でトレン
チ状の溝、いわゆる浅溝を形成する。その浅溝内部を2
酸化シリコン等の絶縁物で充填することで素子分離を行
い、マスク部と素子分離部をCMP(化学機械研磨)法
などで研磨する事で基板表面を平坦化する。その後、2
酸化シリコンが充填された浅溝の素子分離領域以外の領
域にMISFET等の素子を形成するという方法であ
る。この方法を用いると、素子分離領域と素子形成領域
との間にバーズビークのようなMISFETを形成する
ことが難しい領域が形成されることがないため、半導体
集積回路装置の集積度を高めることが出来る。
[0005] As a method of avoiding the above-mentioned problem of high integration, a new method replacing the LOCOS method is being studied. One example of those methods discussed by the inventor is shown. A silicon dioxide film and a silicon nitride film are formed on a semiconductor substrate, and the silicon nitride film in the element isolation region is removed by photoetching while leaving the silicon nitride film in the element formation region. Using the silicon nitride on the element formation region as a mask,
Anisotropically etching the unmasked portion forms a trench-shaped groove, a so-called shallow groove. 2 inside the shallow groove
Element separation is performed by filling with an insulator such as silicon oxide, and the surface of the substrate is planarized by polishing the mask portion and the element separation portion by a CMP (chemical mechanical polishing) method or the like. Then 2
This is a method in which an element such as a MISFET is formed in a region other than the shallow groove element isolation region filled with silicon oxide. By using this method, a region such as a bird's beak where it is difficult to form a MISFET is not formed between the element isolation region and the element formation region, so that the degree of integration of the semiconductor integrated circuit device can be increased. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明者は上述したい
わゆる浅溝を用いた素子分離方法を用いることで、以下
に示すような事実が発生することをみいだした。
The present inventor has found that the following facts occur by using the above-mentioned element isolation method using a so-called shallow groove.

【0007】この浅溝を用いた方法においては以下に示
すような問題が生じる。表面をCMPで平坦化した後、
マスクとして使用した素子形成領域上の2酸化シリコン
膜を除去する際のエッチング、或は素子形成領域上を数
10マイクロメートル酸化した後にそれらを除去し、質
の良いシリコン面を露出する際に行う犠牲酸化膜の除去
のためのエッチング等を行う必要がある。この酸化膜エ
ッチによって、浅溝分離部分の表面の2酸化シリコンも
エッチングによって削られてしまい、素子形成領域のシ
リコン基板表面よりも浅溝分離部分の表面の方が若干低
くなる場合がある。この状態で素子形成領域上にMIS
FETのゲート酸化膜、ゲート電極とを形成すると以下
に示す問題が生じる。半導体基板の熱酸化によって2酸
化シリコンによるゲート酸化膜を形成し、ゲート酸化膜
の上方にCVD等によってゲート電極とを形成した時の
状況を図17に示している。ここで示した図は、ソース
拡散層或はドレイン拡散層領域からゲート電極を見た方
向で記している。図17に示しているように、シリコン
基板201のうちゲートとなるシリコン基板の表面と、
素子分離のために浅溝に充填された2酸化シリコン層2
02表面との段差が生じる。このとき、ゲート酸化膜を
形成するためにシリコン基板を酸化すると、2酸化シリ
コン膜がシリコン基板側面にまでまわり込んで形成され
てしまう。その後、ゲート電極204を形成すると、図
に示しているように、素子形成領域のゲートを形成して
いる領域と素子分離領域との間に生じる段差を包み込む
ような形状のゲート酸化膜とゲート電極が形成される。
そのため、MISFETを導通状態とするためにゲート
電極に電圧を印加した場合、シリコン基板のゲート領域
端部では、電界の集中が起きる。このことにより、ゲー
トに印加する電圧が低い段階でも、ゲート端部にチャネ
ル領域が形成され、図17中の205の領域にTr2と
いうトランジスタが形成されてしまう。このトランジス
タは、端部での電界集中のため、206の領域である端
部以外で形成されるトランジスタTr1に比べて低いし
きい値で導通状態となってしまう。つまり、1つのMI
SFETにTr1とTr2という2つのトランジスタが
実質的に形成されることとなる。図18にはこの時のゲ
ート電圧Vgとドレイン電流Idsの特性を示してい
る。図にも示したように、端部に形成されるTr2は、
チャネル領域が面積的に狭いため、ゲート端部にTr2
以外で形成されるトランジスタTr1に比べて大きな電
流を流すことは出来ない。しかし、1つの回路素子とし
てのMISFETはTr1のIdsとTr2のIdsと
を合わせたIds特性を示す1つのMISFETとな
り、本来期待した特性とは異なる特性のMISFETが
形成される可能性を多分に含むこととなる。
The method using the shallow groove has the following problems. After the surface is flattened by CMP,
Etching for removing the silicon dioxide film on the element forming region used as a mask, or oxidizing several tens of micrometers on the element forming region and removing them to expose a high quality silicon surface It is necessary to perform etching or the like for removing the sacrificial oxide film. Due to this oxide film etching, silicon dioxide on the surface of the shallow trench isolation portion is also etched away, and the surface of the shallow trench isolation portion may be slightly lower than the surface of the silicon substrate in the element formation region. In this state, the MIS is formed on the element formation region.
When the gate oxide film and the gate electrode of the FET are formed, the following problems occur. FIG. 17 shows a state in which a gate oxide film made of silicon dioxide is formed by thermal oxidation of a semiconductor substrate, and a gate electrode is formed above the gate oxide film by CVD or the like. In the figures shown here, the gate electrode is viewed from the source diffusion layer or the drain diffusion layer region. As shown in FIG. 17, a surface of a silicon substrate serving as a gate of the silicon substrate 201,
Silicon dioxide layer 2 filled in shallow grooves for element isolation
Step difference from the 02 surface occurs. At this time, if the silicon substrate is oxidized to form a gate oxide film, the silicon dioxide film will be formed to extend to the side surface of the silicon substrate. After that, when a gate electrode 204 is formed, as shown in the figure, a gate oxide film and a gate electrode having a shape covering a step formed between a gate forming region and a device isolation region in a device forming region. Is formed.
Therefore, when a voltage is applied to the gate electrode to make the MISFET conductive, concentration of an electric field occurs at the end of the gate region of the silicon substrate. As a result, even when the voltage applied to the gate is low, a channel region is formed at the end of the gate, and a transistor called Tr2 is formed in the region 205 in FIG. This transistor is turned on at a lower threshold value than the transistor Tr1 formed in an area other than the end which is the area 206 because of the electric field concentration at the end. That is, one MI
Two transistors, Tr1 and Tr2, are substantially formed in the SFET. FIG. 18 shows the characteristics of the gate voltage Vg and the drain current Ids at this time. As shown in the figure, Tr2 formed at the end portion is
Since the channel region is narrow in area, Tr2
A larger current cannot flow than the transistor Tr1 formed except for the transistor Tr1. However, the MISFET as one circuit element is one MISFET exhibiting the Ids characteristics of the combination of the Ids of Tr1 and the Ids of Tr2, and possibly includes the possibility of forming a MISFET having characteristics different from those originally expected. It will be.

【0008】更に、上述の問題以外に、上記に示したよ
うにゲートが形成されているシリコン基板の端部では電
界が集中するため、その箇所で絶縁破壊が起こりやすく
なり、素子の性能を劣化させてしまう可能性が高くなる
という問題も無視できなくなる。
Further, in addition to the above-mentioned problems, since the electric field is concentrated at the end of the silicon substrate where the gate is formed as described above, dielectric breakdown is apt to occur at the end, and the performance of the element is degraded. The problem of a high probability of being let go is no longer negligible.

【0009】本発明の目的は、上述した問題を解決する
ことに有る。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem.

【0010】本発明の更なる目的は、浅溝分離を用いた
場合のシリコン基板エッジ部での、ゲート酸化膜の薄膜
化や電界集中を低減した半導体装置の製造方法およびそ
の方法を使用した半導体集積回路装置の提供に有る。
A further object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which the thickness of a gate oxide film is reduced and the electric field concentration is reduced at the edge of a silicon substrate when shallow trench isolation is used, and a semiconductor using the method. Another object is to provide an integrated circuit device.

【0011】本発明の更なる目的は、期待した特性を狂
わす可能性を有するシリコン基板エッジ部の寄生トラン
ジスタの形成を抑えた半導体装置の製造方法およびその
方法を使用した半導体集積回路装置の提供に有る。
A further object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which the formation of a parasitic transistor at the edge of a silicon substrate, which has the possibility of deviating expected characteristics, and a semiconductor integrated circuit device using the method. Yes.

【0012】本発明の更なる目的は、プロセス数の増加
を招くことなくトランジスタ特性改善と配線段差低減を
実現した、浅溝分離を用いた半導体装置およびその方法
を使用した半導体集積回路装置の提供に有る。
It is a further object of the present invention to provide a semiconductor device using shallow trench isolation and a semiconductor integrated circuit device using the method, which achieves improved transistor characteristics and reduced wiring steps without increasing the number of processes. In

【0013】更なる本発明の目的は、本発明の明細書及
び図面から明らかになるであろう。
[0013] Further objects of the present invention will become clear from the description and drawings of the present invention.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ための、本発明の代表的な実施形態による半導体集積回
路装置の製造方法を以下に示す。半導体基板上に後にゲ
ート酸化膜となる第1の絶縁体膜と、後にゲート電極と
なる第1の導電体膜を形成し、溝形成部分以外に第1の
マスクであるシリコンナイトライド等を形成し、マスク
部分以外を異方性のエッチングすることで溝を形成す
る。溝の深さは、半導体基板にまで及ぶ。更に、溝部分
を第1の絶縁物であるシリコン酸化物等を埋め込んだ後
に、CMPによりシリコン酸化物の表面を研磨し、その
上面がゲート電極となる第1の導電体膜と略同一平面と
なる素子分離絶縁物である第1の絶縁物を形成する。
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to a typical embodiment of the present invention to achieve the above-described object will be described below. A first insulator film to be a gate oxide film later and a first conductor film to be a gate electrode later are formed on a semiconductor substrate, and a silicon nitride or the like as a first mask is formed in a portion other than a groove forming portion. Then, a groove is formed by performing anisotropic etching on portions other than the mask portion. The depth of the groove extends to the semiconductor substrate. Further, after the trench portion is filled with silicon oxide or the like as a first insulator, the surface of the silicon oxide is polished by CMP, and the upper surface thereof is substantially flush with the first conductive film serving as a gate electrode. A first insulator, which is an element isolation insulator, is formed.

【0015】このような製造方法によれば、ゲート酸化
膜およびゲート絶縁膜を形成した後に素子分離絶縁物で
ある第1の絶縁物を溝内に充填するため、半導体基板表
面より高い位置にその上面が形成された素子分離絶縁物
を得ることができる。また、半導体基板表面より高い位
置にその上面が形成された素子分離絶縁物を、CMPに
より容易に得ることができる。
According to such a manufacturing method, after the gate oxide film and the gate insulating film are formed, the trench is filled with the first insulator which is an element isolation insulator, so that the trench is filled at a position higher than the surface of the semiconductor substrate. An element isolation insulator having an upper surface can be obtained. Further, an element isolation insulator having an upper surface formed at a position higher than the surface of the semiconductor substrate can be easily obtained by CMP.

【0016】また、本発明の代表的の実施形態によれ
ば、略同一平面内のその上面が形成されたゲート電極と
素子分離絶縁物上に配線となる第2の導電体膜が形成さ
れる。かかる第2の導電体膜は、略同一平面とされたゲ
ート電極と素子分離絶縁物の上に形成されるため、段差
を考慮することなく第2の導電体膜を形成することがで
きる。
According to a typical embodiment of the present invention, a second conductive film serving as a wiring is formed on a gate electrode and an element isolation insulator on substantially the same plane, the upper surfaces of which are formed. . Since the second conductor film is formed on the gate electrode and the element isolation insulator which are substantially flush with each other, the second conductor film can be formed without considering a step.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下図面を参照に本発明の代表的
な実施形態を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A typical embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1に示している図は、高純度に精製され
たシリコン単結晶を薄くスライスした1枚の半導体基板
1、いわゆるウェハである。この半導体基板上では複数
個の半導体装置の製造が可能である。ただし、ここで示
している図は、半導体基板の断面図のうちの一部分であ
る。
The figure shown in FIG. 1 is a single semiconductor substrate 1, a so-called wafer, obtained by thinly slicing a highly purified silicon single crystal. A plurality of semiconductor devices can be manufactured on this semiconductor substrate. Note that the drawing shown here is a part of a cross-sectional view of the semiconductor substrate.

【0019】まず、素子分離領域となる溝である浅溝分
離領域を形成する前に半導体基板1表面に、第1の絶縁
体膜である2酸化シリコン膜2を形成する。第1の絶縁
体膜は、後にMISFETのゲート酸化膜になるため、
膜厚の制御を行いやすい熱酸化によって形成することが
望ましい。
First, before forming a shallow trench isolation region which is a trench to be an element isolation region, a silicon dioxide film 2 as a first insulator film is formed on the surface of the semiconductor substrate 1. Since the first insulator film later becomes a gate oxide film of the MISFET,
It is desirable to form the film by thermal oxidation which can easily control the film thickness.

【0020】その後、第1の絶縁体膜である2酸化シリ
コン膜2の上に、後にMISFETのゲート電極となる
第1の導電体膜である多結晶シリコン膜3をCVD(C
hemical Vapar Deposition)
等の方法で形成する。
Thereafter, a polycrystalline silicon film 3 which is a first conductor film to be a gate electrode of a MISFET later is formed on the silicon dioxide film 2 which is a first insulator film by CVD (C).
chemical Vapar Deposition
And the like.

【0021】次に、第1の導電体膜である多結晶シリコ
ン膜3上に、第1のマスクであるシリコンナイトライド
膜4を形成する。この状態を図2に示す。図では示して
いないが、第1の絶縁体膜である2酸化シリコン膜を形
成する段階で、既に半導体基板中にP型或はN型の導電
型のウェルを形成するようにすることもできる。
Next, a silicon nitride film 4 as a first mask is formed on the polycrystalline silicon film 3 as a first conductor film. This state is shown in FIG. Although not shown in the drawing, at the stage of forming the silicon dioxide film as the first insulator film, a P-type or N-type conductivity type well may already be formed in the semiconductor substrate. .

【0022】次に、第1のマスクであるシリコンナイト
ライド膜4上にレジストを均一の厚さで塗布する。塗布
の方法としては回転塗布法が一般的である。シリコンナ
イトライド膜4上に均一にレジストが塗布された後は、
フォトマスク或はレチクルと共に感光装置にセットし、
正確な位置合せを行う。マスク或はレチクルを介してレ
ジストに対して、必要な時間露光することで、フォトマ
スク或はレチクルのパタンをレジスト上に焼き付ける。
その後現像を行い、半導体基板上の所定箇所つまり後述
する素子分離のための浅溝を形成する部分のレジストを
除去し、素子分離のための浅溝を形成しない部分、例え
ばMISFET等の素子を形成する部分にレジスト5を
残す。この状態は図3に示されている。
Next, a resist is applied to a uniform thickness on the silicon nitride film 4 as a first mask. As a coating method, a spin coating method is generally used. After the resist is uniformly applied on the silicon nitride film 4,
Set it on the photosensitive device with a photomask or reticle,
Perform accurate alignment. By exposing the resist through the mask or reticle for a required time, the pattern of the photomask or reticle is printed on the resist.
Thereafter, development is performed to remove the resist at a predetermined position on the semiconductor substrate, that is, a portion where a shallow groove for element isolation described later is formed, and a portion where a shallow groove for element isolation is not formed, for example, an element such as a MISFET is formed. The resist 5 is left in the portion to be formed. This state is shown in FIG.

【0023】次に、上記のシリコンナイトライド膜上4
に残っているレジスト5をマスクに、高周波でプラズマ
化したエッチングガスとレジストの残っていない部分に
露出しているシリコンナイトライド膜4とを反応させ
る。この方法はドライエッチングと呼ばれ、レジストの
下部へのアンダカットの少ない異方性形状の加工を行う
ことが出来る。エッチングにより所定の領域のシリコン
ナイトライド膜4を残した後、マスクとして使用したレ
ジスト5を除去する。この段階を図4に示す。
Next, the silicon nitride film 4
Using the resist 5 remaining in the mask as a mask, the etching gas converted into high-frequency plasma reacts with the silicon nitride film 4 exposed in the portion where no resist remains. This method is called dry etching, and can process an anisotropic shape with little undercut on the lower portion of the resist. After leaving the silicon nitride film 4 in a predetermined region by etching, the resist 5 used as a mask is removed. This stage is shown in FIG.

【0024】次に、上記の結果第1の導電体膜上に残っ
たシリコンナイトライド膜4をマスクに、ドライエッチ
ングを再び行うことでゲート電極となる第1の導電体膜
であるポリシリコン膜、ゲート酸化膜となる第1の絶縁
体膜である2酸化シリコン膜とを異方性エッチングによ
り除去する。更に、異方性のエッチングによりシリコン
基板も掘り進める。以上の工程で、素子分離のための溝
が形成される。溝の深さは、後に形成するソースやドレ
インの深さによるが、素子分離領域において、トランジ
スタ等の寄生素子が形成されない程度の深さになる事が
望まれる。ここでの状態を図5に示す。尚、ここで形成
する溝は一般的に浅溝と呼ばれる。また、ここの異方性
エッチングによって形成された溝は、若干の誤差はある
ものの表面のマスクあるいは半導体基板表面、あるいは
第1の導電体膜、あるいは第1の絶縁体膜上面に対して
略直角に形成される。
Next, dry etching is performed again using the silicon nitride film 4 remaining on the first conductor film as a mask as a result of the above, so that the polysilicon film which is the first conductor film serving as the gate electrode is formed. Then, the silicon dioxide film as the first insulator film to be the gate oxide film is removed by anisotropic etching. Further, the silicon substrate is dug by anisotropic etching. Through the above steps, a groove for element isolation is formed. The depth of the groove depends on the depth of a source and a drain to be formed later, but it is desired that the depth be such that a parasitic element such as a transistor is not formed in the element isolation region. FIG. 5 shows this state. The groove formed here is generally called a shallow groove. Also, the grooves formed by the anisotropic etching have a slight angle with respect to the surface mask or the semiconductor substrate surface, or the first conductive film or the upper surface of the first insulator film, though there are some errors. Formed.

【0025】上記の工程により、浅溝が形成された後、
ドライエッチングのマスクとして使用したシリコンナイ
トライド膜4を熱燐酸によって除去する。そして、浅溝
内に第1の絶縁物である2酸化シリコン6等の酸化物を
堆積させることで、浅溝内を絶縁物で充填する。なお、
本明細書では、溝に絶縁物を堆積する際、少なくともそ
の溝の内部を絶縁物で満たす場合のことを充填という。
この状況を図6に示している。ここで行う2酸化シリコ
ンの埋め込みは、CVD等で行うことが望ましい。図6
では埋め込みを行った2酸化シリコンの表面が平坦とな
っているが、実際は浅溝に2酸化シリコンを埋め込んで
いるあいだも、第1の導電体膜であるポリシリコン上に
2酸化シリコンが堆積するため、また、浅溝に2酸化シ
リコンを埋め込む際、ステップガバレージの影響が出て
くるため、図で示した形状とは異なるが、本発明の本質
に大きな影響を与えることがないので簡略して示してい
る。
After the shallow groove is formed by the above steps,
The silicon nitride film 4 used as a dry etching mask is removed by hot phosphoric acid. Then, by depositing an oxide such as silicon dioxide 6 as the first insulator in the shallow groove, the inside of the shallow groove is filled with an insulator. In addition,
In this specification, when depositing an insulator in a groove, filling at least the inside of the groove with the insulator is referred to as filling.
This situation is shown in FIG. The embedding of silicon dioxide performed here is preferably performed by CVD or the like. FIG.
Although the surface of the buried silicon dioxide is flat, the silicon dioxide is deposited on the polysilicon which is the first conductive film, while the silicon dioxide is actually buried in the shallow groove. Therefore, when silicon dioxide is buried in the shallow groove, the effect of step coverage appears. Therefore, the shape is different from the shape shown in the figure, but it does not greatly affect the essence of the present invention. Is shown.

【0026】次に、上記の、浅溝に堆積させた2酸化シ
リコン6の表面をCMP(Chemical Mech
anical Polish)によって平坦化する。C
MPによる研磨は、浅溝部分以外に残っているゲート電
極となるポリシリコン膜3をストッパ膜として利用し、
その深さまで進める。従って、ゲート電極と浅溝を充填
した絶縁物の上面とは略同一平面となる。
Next, the surface of the silicon dioxide 6 deposited in the shallow groove is subjected to CMP (Chemical Mech).
flattening by an analog polish. C
Polishing by MP uses the polysilicon film 3 serving as a gate electrode remaining in portions other than the shallow groove portion as a stopper film,
Proceed to that depth. Therefore, the gate electrode and the upper surface of the insulator filling the shallow groove are substantially flush with each other.

【0027】なお、CMPが完了した状態を図7に示
す。CMPによって平坦化する場合、研磨する対象の材
質、高度等によって若干の段差が生じる場合があるが、
あくまでも平坦化した結果付加的に発生する事象である
ため、これらの段差の発生も含めて平坦化と呼ぶことと
する。そして、それらの段差をも含めて略同一平面と表
現している。
FIG. 7 shows a state in which the CMP is completed. When flattening by CMP, a slight level difference may occur depending on the material to be polished, altitude, etc.
Since this is an event that additionally occurs as a result of flattening, flattening including the occurrence of these steps will be referred to as flattening. And, they are expressed as substantially the same plane including the steps.

【0028】また、埋め込んだ2酸化シリコンをCMP
により研磨した後の状態を示している図7に対応して、
その状態の半導体基板を上面より見た図を図8として示
している。素子形成領域の表面に現れているポリシリコ
ン3の周囲に、素子分離のために浅溝に充填された2酸
化シリコン6が形成されている。尚、ここで示している
図は半導体基板の一部である。また、表面に現れている
ゲート電極となるポリシリコン3の配置、つまり、素子
形成領域の配置は本実施形態に示しているものに制限さ
れるものではない。図1から図7までの図は、図8に示
している11の軸で半導体基板を切断した際の断面図で
ある。図9で示している図は、図7及び図8の段階にお
いて、図8に示している12の軸で半導体基板を切断し
た際の断面図である。尚ここで示しているように第1の
マスクであるシリコンナイトライド膜を除去した後に溝
を第1の絶縁物で充填せず、工程を減らすために、先に
溝を充填してから後でシリコンナイトライドを除去する
ことも可能である。
The buried silicon dioxide is removed by CMP.
According to FIG. 7 showing a state after polishing by
FIG. 8 shows a view of the semiconductor substrate in that state as viewed from above. Around the polysilicon 3 appearing on the surface of the element forming region, a silicon dioxide 6 filled in a shallow groove for element isolation is formed. The figure shown here is a part of a semiconductor substrate. The arrangement of the polysilicon 3 serving as the gate electrode that appears on the surface, that is, the arrangement of the element formation region is not limited to that shown in the present embodiment. FIGS. 1 to 7 are cross-sectional views when the semiconductor substrate is cut along the axis 11 shown in FIG. 9 is a cross-sectional view when the semiconductor substrate is cut along the twelve axes shown in FIG. 8 at the stage of FIG. 7 and FIG. As shown here, after removing the silicon nitride film as the first mask, the trench is not filled with the first insulator, and in order to reduce the number of steps, the trench is filled first and then the trench is filled later. It is also possible to remove silicon nitride.

【0029】次に、CMPによって平坦化された半導体
基板表面上の第1の膜である第1の導電体膜であるポリ
シリコン膜と第1の絶縁体膜である2酸化シリコン膜を
通してイオン打ち込みを行う。イオン打ち込みは、イオ
ンの加速電圧を制御することで以下に示すそれぞれの領
域を形成するために行う。まず、最も加速したP型不純
物21を表面より深いところに打ち込むことでウェル領
域を形成する。図7で示している矢印は、上記イオンを
打ち込む領域の深さ方向を概略的に示している。ウェル
については、図7と図9に示している31の領域として
示している。更にウェル形成の際のイオン加速電圧より
も弱い電圧でイオン22を打ち込みを行うことでチャネ
ル領域、更に弱い電圧で加速したイオン23を打ち込む
ことで第1の導電体膜であるポリシリコン膜へのイオン
のドーピングを行うことも可能である。ここで、イオン
打ち込みを行いウェルの形成を行ったが、先に述べたよ
うに、初めの段階でウェルを形成していても差し支えは
ない。
Next, ion implantation is performed through a polysilicon film as a first conductor film and a silicon dioxide film as a first insulator film on the surface of the semiconductor substrate planarized by CMP. I do. The ion implantation is performed to form each of the following regions by controlling the acceleration voltage of the ions. First, a well region is formed by implanting the most accelerated P-type impurity 21 deeper than the surface. The arrow shown in FIG. 7 schematically shows the depth direction of the region into which the ions are implanted. The well is shown as a region 31 shown in FIGS. 7 and 9. Further, the ion 22 is implanted with a voltage weaker than the ion accelerating voltage at the time of forming the well, and the channel region is implanted. The ions 23 accelerated with a weaker voltage are implanted into the polysilicon film as the first conductor film. It is also possible to dope ions. Here, the wells are formed by ion implantation, but the wells may be formed at the initial stage as described above.

【0030】ウェル、チャネル等形成のためにイオンの
打ち込みを行った後、図7、図8、図9に示した半導体
基板上に配線層となる導電材料を堆積することで、第2
の導電体膜7を形成する。本実施形態ではWSi2を堆
積しているが、これに限定されるものではない。このよ
うに、配線層となる導電層が略同一平面上に形成される
ため、ステップカバレッジ等に無関係に、容易に配線層
を形成することができる。また、ゲート電極となる第1
の導電体膜と配線層となる第2の導電体膜とは直接積層
して形成されるため、余分なコンタクトホール等を形成
する必要がなくなる。
After ion implantation for forming wells, channels, and the like, a conductive material serving as a wiring layer is deposited on the semiconductor substrate shown in FIGS.
Is formed. In this embodiment, WSi2 is deposited, but the present invention is not limited to this. As described above, since the conductive layer serving as the wiring layer is formed on substantially the same plane, the wiring layer can be easily formed irrespective of step coverage or the like. In addition, the first gate electrode
And the second conductive film serving as a wiring layer are formed by directly laminating, so that it is not necessary to form an extra contact hole or the like.

【0031】次に、配線材料の上にレジストを塗布し、
ゲート電極上の導電体膜や配線として導電体膜を残して
おく部分のレジストを残すように、レジストの除去を行
う。方法としては、本実施形態の先でも述べたように、
フォトマスク或はレチクルをもちいてパタンを露光し、
余分なレジストの除去を行う方法で実現できる。第2の
導電体上にレジスト5のパタンを形成した後の、軸11
方向の断面図を図10に示し、軸12方向の断面図を図
11で示す。
Next, a resist is applied on the wiring material,
The resist is removed so as to leave a portion of the resist where the conductive film is left as a conductive film or wiring on the gate electrode. As a method, as described earlier in the present embodiment,
Exposure of the pattern using a photomask or reticle,
It can be realized by a method of removing extra resist. After forming the pattern of the resist 5 on the second conductor, the shaft 11
A cross-sectional view in the direction of FIG. 10 is shown in FIG.

【0032】その後、上記の残されたレジスト5をマス
クに配線となる例えばWSi2のような第2の導電体膜
のうち、マスクされていない部分を上記で述べた異方性
エッチングにより除去する。マスクされていない第2の
導電体膜が除去されれば、上記レジストの残っている部
分以外の領域のうち、素子分離のために2酸化シリコン
が充填された浅溝部分以外に残っている第1の導電体膜
であるポリシリコン膜を、第1の絶縁体膜である2酸化
シリコン膜2に達するまで異方性エッチングによって除
去する。この状況を図12に示している。この図は軸1
2方向の断面図である。第1の導電体膜を除去する際、
レジストと第2の導電体膜がマスクとして異方性エッチ
ングを行うため、形状は概して示すと図12のようにな
る。
Thereafter, using the remaining resist 5 as a mask, the unmasked portion of the second conductor film such as WSi2 which is to be a wiring, for example, WSi2, is removed by the above-described anisotropic etching. If the unmasked second conductive film is removed, the remaining portions other than the remaining portion of the resist except the shallow trench portion filled with silicon dioxide for element isolation are removed. The polysilicon film as the first conductor film is removed by anisotropic etching until it reaches the silicon dioxide film 2 as the first insulator film. This situation is shown in FIG. This figure shows axis 1
It is sectional drawing of two directions. When removing the first conductor film,
Since the resist and the second conductor film perform anisotropic etching using as a mask, the shape is generally shown in FIG.

【0033】次に、第2の導電体膜と第1の導電体膜と
を所定の領域に残した上記までの状況の後、前の段階で
使用したレジストを除去する。その後、ウェル31を形
成した際に打ち込んだP型イオンよりも弱く加速したN
型イオン24を、P型イオンよりも浅いところに打ち込
むことでドレインやソース拡散層32を形成することが
出来る。その時の図を以下に示す。図13は半導体基板
を軸12で半導体基板を切断した際の断面図であり、図
14は上方から見た図、図15は軸11で半導体基板を
切断した際の断面図である。それぞれの図中、2は素子
形成領域の第1の絶縁体膜、6は浅溝に充填された第1
の絶縁物である2酸化シリコン、7はゲート間を接続す
る配線である第2の導電体膜である。ただし7はゲート
電極上に形成されているため、ゲート電極も兼ねてい
る。本実施形態では、1つのアクティブ領域、つまり浅
溝により周囲を素子分離領域で囲まれた一つの領域に2
つのMISFETトランジスタが形成されている。それ
ぞれのMISFETの2つの拡散層のうち、1つの拡散
層は2つのMISFETによって共用されている。
Next, after the above-described situation in which the second conductor film and the first conductor film are left in predetermined regions, the resist used in the previous step is removed. Thereafter, N accelerated weaker than the P-type ions implanted when the well 31 was formed.
By implanting the type ions 24 at a position shallower than the P-type ions, the drain and source diffusion layers 32 can be formed. The figure at that time is shown below. 13 is a cross-sectional view when the semiconductor substrate is cut along the axis 12, FIG. 14 is a view seen from above, and FIG. 15 is a cross-sectional view when the semiconductor substrate is cut along the axis 11. In each of the figures, reference numeral 2 denotes a first insulator film in an element formation region, and reference numeral 6 denotes a first insulating film filled in a shallow groove.
Is a second conductive film which is a wiring connecting between gates. However, since 7 is formed on the gate electrode, it also serves as the gate electrode. In this embodiment, one active region, that is, one region surrounded by a shallow groove with an element isolation region
One MISFET transistor is formed. Of the two diffusion layers of each MISFET, one diffusion layer is shared by the two MISFETs.

【0034】更に、ポリシリコンで形成された第1の導
電体膜は、それぞれのMISFETのゲート電極となっ
ている。その導電体膜上部に形成されたWSi2等で形
成された第2の導電体膜は、ゲート電極の一部やゲート
間を接続したりする配線層となっている。更に第2の導
電体膜である配線層には、他の配線と接続する時に必要
となるコンタクトホールを形成するための領域を設けて
いる。これにより、ゲート電極上で他の配線と接続する
ためのコンタクトホールを形成する必要が無く、素子分
離のために浅溝に充填された2酸化シリコンの上方でコ
ンタクトホールを形成することが可能となり、コンタク
トホール形成の際、ゲート電極を傷つけること無くMI
SFETの特性を狂わせる心配が無い。ただし、コンタ
クトホールを第1の絶縁物上で形成する必要が無くゲー
ト電極上で形成しても差し支えない場合は素子分離領域
を一層狭くすることが出来、半導体装置の集積度を向上
させることが可能となる。つまり上記に示した構成は必
要に応じて様々に変化させることが可能であり、本実施
形態に示したものに限定するわけではない。
Further, the first conductor film formed of polysilicon serves as a gate electrode of each MISFET. The second conductor film formed of WSi2 or the like formed on the conductor film serves as a wiring layer for connecting a part of the gate electrode or between the gates. Further, a region for forming a contact hole necessary for connection with another wiring is provided in the wiring layer serving as the second conductor film. This eliminates the need to form a contact hole on the gate electrode for connection to another wiring, and allows a contact hole to be formed above the silicon dioxide filled in the shallow groove for element isolation. , When forming a contact hole, without damaging the gate electrode.
There is no need to worry about upsetting the characteristics of the SFET. However, when the contact hole does not need to be formed on the first insulator and can be formed on the gate electrode, the element isolation region can be further narrowed, and the integration degree of the semiconductor device can be improved. It becomes possible. That is, the configuration shown above can be variously changed as needed, and is not limited to the configuration shown in the present embodiment.

【0035】以上示した実施形態によって、素子分離領
域の面積を小さくすることが出来、素子形成領域を広く
とることが出来るため、半導体集積回路の集積度を向上
させることが出来る。更に、浅溝を用いた素子分離領域
の第1の絶縁物表面のほうがゲート絶縁膜となる第1の
絶縁体膜表面よりも上にくるため、従来の浅溝分離によ
る素子分離で問題となっていたゲート電極端部での酸化
膜の薄膜化や電界の集中が起こらない。そのため、ゲー
ト電極端部での寄生MISFETの発生や、絶縁破壊を
抑えることが出来るため、半導体基板上に形成されるM
ISFETの特性を向上させることが可能となる。更
に、本実施形態では、上記に示している通り、半導体表
面を従来に比べて平坦にすることが出来る。
According to the above-described embodiment, the area of the element isolation region can be reduced and the element formation region can be widened, so that the degree of integration of the semiconductor integrated circuit can be improved. Furthermore, since the surface of the first insulator in the element isolation region using the shallow groove is higher than the surface of the first insulator film serving as the gate insulating film, there is a problem in the element isolation by the conventional shallow groove isolation. The thinning of the oxide film and the concentration of the electric field at the end of the gate electrode do not occur. Therefore, the occurrence of a parasitic MISFET at the end of the gate electrode and the dielectric breakdown can be suppressed.
The characteristics of the ISFET can be improved. Further, in the present embodiment, as described above, the semiconductor surface can be made flatter than before.

【0036】尚、本実施形態では第1の導電体膜を形成
した後に溝を形成していたが、第1の絶縁体膜を形成し
た後に浅溝を形成し、溝を第1の絶縁物で充填した後、
第1の絶縁体膜および第1の絶縁物上に第2の導電体膜
のWSiやポリシリコンを形成することで工程と原料を
削減した方法をとることも出来る。また、配線部分を形
成するメタル部分を形成する前にゲート端補強酸化を行
うことが出来るので、メタルの異常酸化や昇華等の問題
も生じない。更に、従来の半導体集積回路を製作する工
程を大幅に増加させること無く以上示した工程を実施で
きるため、従来に比べて付加価値の高い半導体集積回路
の供給が可能となる。
In this embodiment, the groove is formed after the first conductor film is formed. However, the shallow groove is formed after the first insulator film is formed, and the groove is formed by the first insulator. After filling with
By forming WSi or polysilicon of the second conductor film over the first insulator film and the first insulator, a method in which steps and materials are reduced can be employed. In addition, since the gate end reinforcing oxidation can be performed before forming the metal part forming the wiring part, there is no problem such as abnormal oxidation or sublimation of the metal. Further, since the above-described steps can be performed without significantly increasing the steps of manufacturing a conventional semiconductor integrated circuit, it is possible to supply a semiconductor integrated circuit having higher added value than the conventional one.

【0037】尚、本実施形態では、ドレイン構造として
シングルドレイン構造をとっているがこの限りではな
い。微細化に伴う拡散層とゲート間での電界の集中を防
ぐため、2重ドレイン構造やLDD(Lightly
Doped Drain)構造を用いることも可能であ
る。LDD構造を形成する方法としては、特に制限しな
いが、図13、図14、図15に示している段階におい
てイオン24を打ち込むことで低濃度の拡散層33を形
成した後、CVDによって2酸化シリコン膜を半導体基
板表面に形成する。その後、図13におけるゲート電極
の両端にスぺーサ部分8が残るように異方性エッチング
を行う。そのスぺーサ部分をマスクに、33を形成した
ときよりも高濃度のイオン打ち込みを行うことで拡散層
32を形成することでLDD構造を形成することが可能
となる。以上示したLDD構造を形成した場合の図13
に対応する図を図19に示している。LDD構造を用い
ることで、拡散層とゲート間との電界の集中を緩和する
ことが可能となる。
In this embodiment, a single drain structure is used as the drain structure, but the present invention is not limited to this. In order to prevent the electric field from being concentrated between the diffusion layer and the gate due to miniaturization, a double drain structure or an LDD (Lightly
It is also possible to use a Doped Drain structure. Although a method for forming the LDD structure is not particularly limited, the low concentration diffusion layer 33 is formed by implanting ions 24 in the steps shown in FIGS. A film is formed on the surface of the semiconductor substrate. Thereafter, anisotropic etching is performed so that spacer portions 8 remain at both ends of the gate electrode in FIG. The LDD structure can be formed by forming the diffusion layer 32 by ion-implanting the spacer portion as a mask at a higher concentration than when 33 is formed. FIG. 13 showing the case where the LDD structure shown above is formed.
19 is shown in FIG. By using the LDD structure, the concentration of the electric field between the diffusion layer and the gate can be reduced.

【0038】更に、上記実施形態では具体的に言及して
いないが、浅溝を形成した後2酸化シリコンを充填する
前に、シリコンナイトライド膜をマスクに浅溝にイオン
を打ち込むことで、チャネルストッパを形成することも
可能である。チャネルストッパを形成することで、寄生
MISFETの形成を更に抑えることが可能となる。
Further, although not specifically described in the above embodiment, after the shallow groove is formed and before silicon dioxide is filled, ions are implanted into the shallow groove using the silicon nitride film as a mask, thereby forming a channel. It is also possible to form a stopper. By forming the channel stopper, it is possible to further suppress the formation of the parasitic MISFET.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明の浅溝による素子分離方法を用い
ることで、素子分離領域を小さくすることが出来、従来
以上の集積度の向上を可能とした半導体集積回路装置の
提供が可能となる。更に、本発明を実施することで、半
導体集積回路装置内に形成されたMISFETトランジ
スタの特性を安定させることが可能となる。また、本発
明を実施することで、プロセス数の増加を招くことなく
上記に示した半導体集積回路装置の提供が可能となる。
By using the shallow trench isolation method of the present invention, it is possible to reduce the isolation area and to provide a semiconductor integrated circuit device capable of improving the degree of integration more than before. . Further, by implementing the present invention, it becomes possible to stabilize the characteristics of the MISFET transistor formed in the semiconductor integrated circuit device. Further, by implementing the present invention, the semiconductor integrated circuit device described above can be provided without increasing the number of processes.

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

【図1】本発明の一実施形態を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing one embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing one embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施形態を示す断面図。FIG. 7 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施形態を示す平面図。FIG. 8 is a plan view showing an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施形態を示す第2方向の断面図。FIG. 9 is a sectional view in a second direction showing an embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施形態を示す断面図。FIG. 10 is a sectional view showing one embodiment of the present invention.

【図11】本発明の一実施形態を示す第2方向の断面
図。
FIG. 11 is a sectional view in a second direction showing an embodiment of the present invention.

【図12】本発明の一実施形態を示す第2方向の断面
図。
FIG. 12 is a sectional view in a second direction showing one embodiment of the present invention.

【図13】本発明の一実施形態を示す第2方向の断面
図。
FIG. 13 is a sectional view in a second direction showing an embodiment of the present invention.

【図14】本発明の一実施形態を示す平面図。FIG. 14 is a plan view showing an embodiment of the present invention.

【図15】本発明の一実施形態を示す断面図。FIG. 15 is a sectional view showing one embodiment of the present invention.

【図16】従来の素子分離方法を用いた際の断面図。FIG. 16 is a cross-sectional view when a conventional element isolation method is used.

【図17】従来の素子分離方法を用いた際の断面図。FIG. 17 is a cross-sectional view when a conventional element isolation method is used.

【図18】従来の素子分離方法を用いた際のMISFE
TFETのVg−Ids特性を示す図。
FIG. 18 shows a MISFE when a conventional element isolation method is used.
The figure which shows the Vg-Ids characteristic of TFET.

【図19】本発明の一実施形態を示す第2方向の断面
図。
FIG. 19 is a sectional view in a second direction showing an embodiment of the present invention.

【符号の説明】 1:半導体基板、2:第1の絶縁体膜である2酸化シリ
コン膜、3:第1の導電体膜であるポリシリコン膜、
4:第1のマスクであるシリコンナイトライド膜、5:
レジスト、6:浅溝に充填する第1の絶縁物である2酸
化シリコン、7:第2の導電体膜であるWSi、8:ス
ぺーサとなる2酸化シリコン、11:第1の断面軸、1
2:第2の断面軸、21,22,23,24:基板に打
ち込むイオン、31:ウェル領域、32:拡散層、3
3:低濃度の拡散層、101:半導体基板、102:フ
ィールド酸化膜、103:2酸化シリコン膜、104:
シリコンナイトライド膜、105:バーズビーク部分、
201:半導体基板、202:浅溝に充填された2酸化
シリコン、203:2酸化シリコン膜、204:ポリシ
リコン膜、205:Tr2が形成される領域、206:
Tr1が形成される領域。
[Description of References] 1: a semiconductor substrate, 2: a silicon dioxide film as a first insulator film, 3: a polysilicon film as a first conductor film,
4: Silicon nitride film as first mask, 5:
Resist: 6: silicon dioxide as a first insulator filling a shallow groove, 7: WSi as a second conductor film, 8: silicon dioxide as a spacer, 11: first sectional axis , 1
2: second sectional axis, 21, 22, 23, 24: ions implanted into the substrate, 31: well region, 32: diffusion layer, 3
3: low concentration diffusion layer, 101: semiconductor substrate, 102: field oxide film, 103: 2 silicon oxide film, 104:
Silicon nitride film, 105: bird's beak portion,
201: semiconductor substrate, 202: silicon dioxide filled in a shallow groove, 203: silicon oxide film, 204: polysilicon film, 205: region where Tr2 is formed, 206:
Region where Tr1 is formed.

Claims (29)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上と該半導体基板上に第1の絶
縁体膜を介して第1の導電体膜が形成された第1の基体
を用意する工程と、 上記第1の基体の一部に、上記第1の絶縁体膜の膜厚と
上記第1の導電体膜の膜厚との合計より深い深さを有す
る溝を形成する工程と、 上記溝に絶縁物を充填する工程と、 上記絶縁物が充填された上記溝以外の上記半導体基板上
にMISFETを形成する工程とを有することを特徴と
する半導体集積回路装置の製造方法。
A step of preparing a first substrate on which a first conductor film is formed over a semiconductor substrate and a first insulator film over the semiconductor substrate; Forming a groove having a depth greater than the sum of the thickness of the first insulator film and the thickness of the first conductor film in the portion; and filling the groove with an insulator. Forming a MISFET on the semiconductor substrate other than the trench filled with the insulator.
【請求項2】上記第1の絶縁体膜は上記MISFETの
ゲート絶縁膜となり、上記第1の導電体膜は上記MIS
FETのゲート電極となることを特徴とする請求項1記
載の半導体集積回路装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the first insulator film is a gate insulating film of the MISFET, and the first conductor film is a MISFET.
2. The method according to claim 1, wherein the method serves as a gate electrode of an FET.
【請求項3】上記溝を形成する工程は、上記第1の導電
体膜上にマスクを形成する工程と、該マスクの形成され
ない領域をドライエッチングする工程とを有することを
特徴とする請求項1又は請求項2記載の半導体集積回路
装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the step of forming the groove includes a step of forming a mask on the first conductive film and a step of dry-etching a region where the mask is not formed. 3. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1.
【請求項4】上記絶縁物を充填する工程は、少なくとも
上記半導体基板の表面と略同一な平面まで上記絶縁物を
充填する工程であることを特徴とする請求項1乃至請求
項3のいずれかに記載された半導体集積回路装置の製造
方法。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said step of filling said insulator is a step of filling said insulator to at least a plane substantially flush with a surface of said semiconductor substrate. 2. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1.
【請求項5】上記絶縁物を充填する工程は、上記第1の
導電体膜の表面と略同一な平面まで上記絶縁物を充填す
る工程であることを特徴とする請求項4記載の半導体集
積回路の製造方法。
5. The semiconductor integrated circuit according to claim 4, wherein said step of filling said insulator is a step of filling said insulator to a plane substantially flush with a surface of said first conductor film. Circuit manufacturing method.
【請求項6】上記絶縁物を充填する工程は、上記溝内部
および上記第1の導電体膜上に絶縁物を堆積し、該絶縁
物を研磨することをにより上記絶縁物を形成する工程で
あることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか
に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
6. The step of filling the insulator with the step of forming an insulator by depositing an insulator in the groove and on the first conductor film and polishing the insulator. 6. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein:
【請求項7】上記半導体集積回路装置の製造方法はさら
に、上記第1の導電体膜を加工しゲート電極を形成する
工程と、 上記溝を充填する絶縁物と上記ゲート電極で覆われた以
外の半導体基板領域に不純物を導入し上記MISFET
の拡散層を形成する工程とを有することを特徴とする請
求項1乃至請求項6のいずれかに記載された半導体集積
回路装置の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device further comprises a step of processing the first conductive film to form a gate electrode, and a step of forming a gate electrode and covering the groove with an insulator and the gate electrode. Impurities into the semiconductor substrate region of the MISFET
7. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising: forming a diffusion layer.
【請求項8】半導体基板上に第1の絶縁体膜を形成し、 上記第1の絶縁体膜上に第1の導電体膜を形成し、 上記第1の導電体膜の所定の位置に第1のマスクを形成
し、 上記第1のマスクをマスクに上記第1の絶縁体膜と上記
第1の導電体膜とを貫通する溝を上記半導体基板に形成
し、 上記溝に第1の絶縁物を充填した後、 上記第1の導電体膜の上面と上記第1の絶縁物の上面と
に第2の導電体膜を形成し、 上記第2の導電体膜表面に第2のマスクを形成し、 上記第2のマスクをマスクに上記第2の導電体膜と上記
第1の導電体膜の所定部分を除去することを特徴とする
半導体集積回路装置の製造方法。
8. A first insulator film is formed on a semiconductor substrate, a first conductor film is formed on the first insulator film, and a first conductor film is formed on a predetermined position of the first conductor film. Forming a first mask, forming a groove in the semiconductor substrate through the first insulator film and the first conductor film using the first mask as a mask, forming a first groove in the groove; After filling the insulator, a second conductor film is formed on the upper surface of the first conductor film and the upper surface of the first insulator, and a second mask is formed on the surface of the second conductor film. Forming a semiconductor integrated circuit device using the second mask as a mask, and removing predetermined portions of the second conductive film and the first conductive film.
【請求項9】上記溝の形成の際、上記第1の導電体膜の
表面を基準として、上記第1の絶縁体膜及び上記第1の
導電体膜のそれぞれの厚さの和よりも大きな深さ掘り進
めることを特徴とする請求項8記載の半導体集積回路装
置の製造方法。
9. When forming the groove, the thickness of the first conductor film is larger than the sum of the respective thicknesses of the first insulator film and the first conductor film with respect to the surface of the first conductor film. 9. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein the semiconductor device is digged deep.
【請求項10】上記半導体集積回路装置の製造方法は、
さらに、上記第1の絶縁体膜を介して上記半導体基板内
にイオンを打ち込むことでウェルを形成する工程を有す
ることを特徴とする請求項8又は請求項9のいずれかに
記載の半導体集積回路装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1,
10. The semiconductor integrated circuit according to claim 8, further comprising a step of forming a well by implanting ions into the semiconductor substrate via the first insulator film. Device manufacturing method.
【請求項11】上記第1の導電体膜および上記第2の導
電体膜の一部を除去する工程は、MISFETのゲート
電極およびゲート電極間の配線を形成する工程であるこ
とを特徴とする請求項8乃至請求項10のいずれかに記
載の半導体集積回路装置の製造方法。
11. The method according to claim 1, wherein the step of removing a part of the first conductor film and the part of the second conductor film is a step of forming a gate electrode of a MISFET and a wiring between the gate electrodes. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 8.
【請求項12】上記半導体集積回路装置の製造方法は、
さらに、上記第1の絶縁体膜を介してイオンを打ち込
み、除去されていない上記第1の導電体膜の側面にスペ
ーサを形成し、上記第1の絶縁体膜を介して上記イオン
よりも多量のイオンを強いエネルギーで打ち込むことを
特徴とする請求項8乃至請求項11のいずれかに記載の
半導体集積回路装置の製造方法。
12. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim
Further, ions are implanted through the first insulator film to form a spacer on a side surface of the unremoved first conductor film, and a larger amount of ions than the ions is formed through the first insulator film. 12. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein said ions are implanted with strong energy.
【請求項13】上記半導体集積回路の製造方法は、さら
に、上記溝内にイオンを打ち込むことでチャネルストッ
パ領域を形成することを特徴とする請求項8乃至請求項
12のいずれかに記載の半導体集積回路装置の製造方
法。
13. The semiconductor device according to claim 8, wherein in the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit, a channel stopper region is further formed by implanting ions into the groove. A method for manufacturing an integrated circuit device.
【請求項14】半導体基板上に、1種類以上の膜で構成
された第1の膜を形成する工程と、 該第1の膜上の所定の箇所に第1のマスクを形成する工
程と、 該第1のマスクをマスクとして溝を形成する工程と、該
溝内に第1の絶縁物を充填する工程とを有することを特
徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
14. A step of forming a first film composed of one or more kinds of films on a semiconductor substrate; a step of forming a first mask at a predetermined position on the first film; A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: a step of forming a groove using the first mask as a mask; and a step of filling a first insulator in the groove.
【請求項15】上記第1の膜は、絶縁体膜と導電体膜と
の積層膜であることを特徴とする請求項14記載の半導
体集積回路装置の製造方法。
15. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 14, wherein said first film is a laminated film of an insulator film and a conductor film.
【請求項16】上記溝は、異方性エッチングによって形
成され、上記第1の膜の厚さよりも大きな深さであるこ
とを特徴とする請求項14又は請求項15記載の半導体
集積回路装置の製造方法。
16. The semiconductor integrated circuit device according to claim 14, wherein said groove is formed by anisotropic etching and has a depth greater than a thickness of said first film. Production method.
【請求項17】上記第1の絶縁物の上面は、上記第1の
膜の上面と略同一平面にされてなることを特徴とする請
求項14乃至請求項16のいずれかに記載された半導体
集積回路装置の製造方法。
17. The semiconductor according to claim 14, wherein an upper surface of said first insulator is substantially flush with an upper surface of said first film. A method for manufacturing an integrated circuit device.
【請求項18】上記第1の膜の上面と上記第1の絶縁物
の上面とに、第2の導電体膜を形成することを特徴とす
る請求項14乃至請求項17のいずれかに記載の半導体
集積回路装置の製造方法。
18. The semiconductor device according to claim 14, wherein a second conductor film is formed on the upper surface of the first film and the upper surface of the first insulator. Of manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項19】半導体基板上に形成される素子を分離す
る絶縁物を有する半導体装置の製造方法において、上記
半導体基板上に素子分離絶縁物と、該素子分離絶縁物の
上面を超えない厚さの第1の膜とを形成する工程と、上
記第1の膜上と上記絶縁物上に第2の導電体膜とを形成
する工程と、上記第1の膜および上記第2の導電体膜の
所定部分を除去する工程とを有し、 上記絶縁物の側面は上記半導体基板の表面と略直角に形
成されてなることを特徴とする半導体集積回路装置の製
造方法。
19. A method of manufacturing a semiconductor device having an insulator for isolating an element formed on a semiconductor substrate, wherein the element isolation insulator is formed on the semiconductor substrate and has a thickness not exceeding the upper surface of the element isolation insulator. Forming a first film and a second conductor film on the first film and the insulator; forming the first film and the second conductor film on the first film and the insulator; Removing a predetermined portion of the semiconductor integrated circuit device, wherein a side surface of the insulator is formed substantially at right angles to a surface of the semiconductor substrate.
【請求項20】上記第1の膜は、ゲート絶縁膜となる絶
縁体膜とゲート電極を構成する導電体膜とからなること
を特徴とする請求項19記載の半導体集積回路装置の製
造方法。
20. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 19, wherein said first film comprises an insulator film serving as a gate insulating film and a conductor film forming a gate electrode.
【請求項21】上記絶縁物は、上記半導体基板に異方性
エッチングで形成された溝内に形成されてなることを特
徴とする請求項19又は請求項20のいずれかに記載の
半導体集積回路装置の製造方法。
21. The semiconductor integrated circuit according to claim 19, wherein said insulator is formed in a groove formed in said semiconductor substrate by anisotropic etching. Device manufacturing method.
【請求項22】上記第2の導電体膜の下面は略同一平面
として形成されることを特徴とする請求項19乃至請求
項21のいずれかに記載の半導体集積回路装置の製造方
法。
22. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 19, wherein the lower surface of said second conductor film is formed as substantially the same plane.
【請求項23】上記第1の膜は上記絶縁物よりも前に形
成されることを特徴とする請求項19乃至請求項22の
いずれかに記載の半導体集積回路装置の製造方法。
23. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 19, wherein said first film is formed before said insulator.
【請求項24】半導体基板に形成されたゲート絶縁膜と
ゲート電極とを有する複数のMISFETと、上記複数
のMISFET間を分離する素子分離を行うための絶縁
物とを有し、上記素子分離絶縁物の上面は、すくなくと
も、上記ゲート絶縁膜の上面より高く形成され、かつ、
上記素子分離絶縁物の側面は、上記半導体基板の上面と
略垂直にされてなることを特徴とする半導体集積回路装
置。
24. A semiconductor device comprising: a plurality of MISFETs having a gate insulating film and a gate electrode formed on a semiconductor substrate; and an insulator for performing element isolation for isolating the plurality of MISFETs. The upper surface of the object is formed at least higher than the upper surface of the gate insulating film, and
A semiconductor integrated circuit device, wherein a side surface of the element isolation insulator is substantially perpendicular to an upper surface of the semiconductor substrate.
【請求項25】上記素子分離のための絶縁物は、異方性
エッチングにより形成された溝に充填された絶縁物であ
ることを特徴とする請求項24に記載の半導体集積回路
装置。
25. The semiconductor integrated circuit device according to claim 24, wherein said insulator for element isolation is an insulator filled in a groove formed by anisotropic etching.
【請求項26】半導体基板に形成されたゲート絶縁膜と
ゲート電極とを有する複数のMISFETと、上記複数
のMISFET間を分離する素子分離のための絶縁物
と、上記ゲート電極および上記素子分離絶縁物上に、上
記ゲート電極と電気的に接続されるよう形成された導電
体膜とを有し、上記ゲート電極の上面および上記素子分
離絶縁物の上面とは略同一平面となるよう形成され、上
記導電体膜は、上記ゲート電極の上面および上記素子分
離のための絶縁物の上面と略平行に形成されてなること
を特徴とする半導体集積回路装置。
26. A plurality of MISFETs having a gate insulating film and a gate electrode formed on a semiconductor substrate, an insulator for element isolation separating the plurality of MISFETs, the gate electrode and the element isolation insulation. A conductor film formed so as to be electrically connected to the gate electrode, on the object, the upper surface of the gate electrode and the upper surface of the element isolation insulator are formed so as to be substantially flush with each other; The semiconductor integrated circuit device, wherein the conductor film is formed substantially in parallel with an upper surface of the gate electrode and an upper surface of the insulator for element isolation.
【請求項27】上記導電体膜は、上記ゲート電極および
上記素子分離のための絶縁物上に直接形成されてなるこ
とを特徴とする請求項26に記載の半導体集積回路装
置。
27. The semiconductor integrated circuit device according to claim 26, wherein said conductor film is formed directly on said gate electrode and said insulator for element isolation.
【請求項28】上記素子分離のための絶縁物の上面は、
すくなくとも、上記ゲート絶縁膜の上面より高く形成さ
れ、かつ、上記絶縁物の側面は、上記半導体基板の上面
と略垂直にされてなることを特徴とする請求項26又は
請求項27のいずれかに記載された半導体集積回路装
置。
28. An upper surface of the insulator for element isolation,
28. The semiconductor device according to claim 26, wherein at least the gate insulating film is formed higher than an upper surface of the gate insulating film, and a side surface of the insulator is substantially perpendicular to an upper surface of the semiconductor substrate. The described semiconductor integrated circuit device.
【請求項29】上記絶縁物は異方性のエッチングで形成
された上記半導体基板の溝内に形成されていることを特
徴とする請求項26又は請求項28のいずれかに記載さ
れた半導体集積回路装置。
29. The semiconductor integrated circuit according to claim 26, wherein said insulator is formed in a groove of said semiconductor substrate formed by anisotropic etching. Circuit device.
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KR100469761B1 (en) * 2002-07-11 2005-02-02 매그나칩 반도체 유한회사 Method for forming of isolation
US8525246B2 (en) 2009-06-16 2013-09-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor storage device and method of manufacturing the same

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