JPH10261703A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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Publication number
JPH10261703A
JPH10261703A JP6322197A JP6322197A JPH10261703A JP H10261703 A JPH10261703 A JP H10261703A JP 6322197 A JP6322197 A JP 6322197A JP 6322197 A JP6322197 A JP 6322197A JP H10261703 A JPH10261703 A JP H10261703A
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JP
Japan
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semiconductor device
film
forming
insulating film
oxide film
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Application number
JP6322197A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Oishi
敏之 大石
Katsuomi Shiozawa
勝臣 塩沢
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device that has an element separation structure that can supress an intrusion into the element region of a separation region and can prevent the electrical characteristics of a field effect transistor from deteriorating. SOLUTION: A separation insulator includes upper insulators 4 and 7 being arranged at a side above a silicon substrate 1 and lower insulators 6 and 7 being arranged at a side under the silicon substrate 1. The widths of the lower insulators 6 and 7 are smaller than those of the upper insulators 4 and 7. The lower insulators contain a thermal oxide film 6 that is formed along the side wall and the bottom wall of a channel 5 being formed in the silicon substrate 1 and a silicon oxide film 7 that is formed on the thermal oxide film 6 and is filed into the channel 5. The width of the thermal oxide film 6 is smaller than that of the side wall insulating film 4.

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】この発明は、半導体装置およ
びその製造方法に関し、特に素子分離構造を備えた半導
体装置およびその製造方法に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device having an element isolation structure and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路装置の集積度が著
しく高まるにつれて、素子の微細化が急速に進んでい
る。特に、半導体記憶装置としてダイナミック・ランダ
ム・アクセスメモリ(DRAM)においてはメモリの集
積度が64メガビット(Mb)から256メガビット
(Mb)、さらには1ギガビット(Gb)と記憶容量の
増加に伴って高められつつある。このように高度に集積
化されたメモリを構成する能動素子としての電界効果ト
ランジスタやキャパシタはそれぞれ微細化された構造を
備えていなければならない。微細化された能動素子の間
を電気的に分離するためには微細な素子分離構造が必要
とされる。
2. Description of the Related Art In recent years, as the degree of integration of a semiconductor integrated circuit device has been remarkably increased, miniaturization of elements has been rapidly advanced. In particular, in a dynamic random access memory (DRAM) as a semiconductor memory device, the degree of integration of the memory increases from 64 megabits (Mb) to 256 megabits (Mb), and further increases to 1 gigabit (Gb) as the storage capacity increases. It is being done. The field effect transistors and capacitors as active elements constituting such a highly integrated memory must each have a miniaturized structure. In order to electrically separate the miniaturized active elements, a fine element isolation structure is required.

【0003】従来の微細な素子分離構造の一例は Andre
s Bryant et al.,“Characteristics of CMOS Device I
solation for the ULSI Age ” , International Elect
ronDevices Meeting 1994, IEDM 94-pp.671-674に開示
されている。図33〜図38は、従来の微細な素子分離
構造の製造工程を順に示す部分断面図である。これらの
図を参照して、従来の素子分離構造の製造方法について
説明する。
One example of a conventional fine element isolation structure is Andre.
s Bryant et al., “Characteristics of CMOS Device I
solation for the ULSI Age ”, International Elect
ronDevices Meeting 1994, IEDM 94-pp.671-674. 33 to 38 are partial cross-sectional views sequentially showing the steps of manufacturing a conventional fine element isolation structure. With reference to these drawings, a conventional method for manufacturing an element isolation structure will be described.

【0004】まず、図33に示すように、シリコン基板
1の上に熱酸化膜2とシリコン窒化膜3とが形成され
る。図示されていないが、シリコン窒化膜3の上にはフ
ォトリソグラフィによって露光・現像処理されたレジス
トパターンが形成される。そのレジストパターンは、図
33に示すように設計分離幅W0 を有する。そのレジス
トパターンに従ってドライエッチング等によって熱酸化
膜2とシリコン窒化膜3とが選択的に除去される。この
ようにして、熱酸化膜2とシリコン窒化膜3には設計分
離幅W0 を有する開口部が形成される。この開口部が電
界効果トランジスタ等の能動素子の間を電気的に分離す
る部分となる。熱酸化膜2とシリコン窒化膜3とによっ
て覆われた半導体基板1の領域が電界効果トランジスタ
等の能動素子を形成する領域となる。
[0004] First, as shown in FIG. 33, a thermal oxide film 2 and a silicon nitride film 3 are formed on a silicon substrate 1. Although not shown, a resist pattern exposed and developed by photolithography is formed on the silicon nitride film 3. The resist pattern has a design separation width W 0 as shown in FIG. 33. According to the resist pattern, the thermal oxide film 2 and the silicon nitride film 3 are selectively removed by dry etching or the like. In this manner, the thermal oxide film 2 and silicon nitride film 3 is opening having a design separation width W 0 is formed. The opening serves as a portion for electrically separating active elements such as a field effect transistor. The region of the semiconductor substrate 1 covered with the thermal oxide film 2 and the silicon nitride film 3 is a region for forming an active element such as a field effect transistor.

【0005】次に、熱酸化膜2とシリコン窒化膜3とを
マスクとして用いてシリコン基板1をドライエッチング
等により選択的に除去する。これにより、図34に示す
ように素子分離領域となる部分に溝5が形成される。
Next, using the thermal oxide film 2 and the silicon nitride film 3 as a mask, the silicon substrate 1 is selectively removed by dry etching or the like. As a result, as shown in FIG. 34, a groove 5 is formed in a portion to be an element isolation region.

【0006】その後、図35に示すように熱酸化処理を
施すことにより、溝5の内壁、すなわち側壁と底壁の表
面に熱酸化膜6が形成される。このとき、熱酸化膜6は
溝5の側壁や底壁からシリコン基板1の内部に熱酸化が
進行することにより形成される。すなわち、熱酸化膜6
は、溝5の表面のシリコンが酸化により酸化膜になるこ
とによって形成される。したがって、熱酸化膜6はシリ
コン窒化膜3や熱酸化膜2の下側に形成されることにな
る。その結果、素子分離用の絶縁膜として、この場合、
熱酸化膜6は、電界効果トランジスタ等の能動素子が形
成される領域にW6 で示す幅だけ侵入することになる。
Thereafter, as shown in FIG. 35, a thermal oxidation process is performed to form a thermal oxide film 6 on the inner wall of the groove 5, that is, on the surface of the side wall and the bottom wall. At this time, the thermal oxide film 6 is formed by the progress of thermal oxidation from the side walls and the bottom wall of the trench 5 to the inside of the silicon substrate 1. That is, the thermal oxide film 6
Is formed by converting silicon on the surface of the groove 5 into an oxide film by oxidation. Therefore, thermal oxide film 6 is formed below silicon nitride film 3 and thermal oxide film 2. As a result, in this case, as an insulating film for element isolation,
The thermal oxide film 6 will penetrate by a width indicated by W 6 in a region where an active element such as a field effect transistor is formed.

【0007】そして、図36に示すように、TEOS
(tetraethyl orthosilicate)を原材料として用いたC
VD法によってシリコン酸化膜7が溝5を充填するよう
に形成される。このとき、シリコン酸化膜7はシリコン
窒化膜3の上にも延在するように形成されている。
[0007] Then, as shown in FIG.
C using (tetraethyl orthosilicate) as raw material
A silicon oxide film 7 is formed so as to fill groove 5 by VD method. At this time, the silicon oxide film 7 is formed so as to extend also on the silicon nitride film 3.

【0008】その後、図37に示すように、ドライエッ
チングや機械的化学的研磨(CMP)等によってシリコ
ン酸化膜7がシリコン窒化膜3の表面をストッパとして
除去されることにより、平坦化された表面を有し、シリ
コン窒化膜3の表面とほぼ同一表面を有するようにされ
る。
Thereafter, as shown in FIG. 37, the silicon oxide film 7 is removed by dry etching, mechanical chemical polishing (CMP) or the like using the surface of the silicon nitride film 3 as a stopper, so that a flattened surface is obtained. And has substantially the same surface as the surface of the silicon nitride film 3.

【0009】最後に、図38に示すように、シリコン窒
化膜3と熱酸化膜2とが除去される。このようにして、
従来のトレンチ型の素子分離構造は形成される。
Finally, as shown in FIG. 38, silicon nitride film 3 and thermal oxide film 2 are removed. In this way,
A conventional trench-type element isolation structure is formed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】図39は、上記のよう
にして形成された素子分離領域と能動素子としての電界
効果トランジスタが形成される素子領域の位置関係を示
す部分平面図、図40の(A)は図39のA−A線に沿
った部分断面図、図40の(B)は図39のB−B線に
沿う部分断面図である。これらの図を参照して従来のト
レンチ型の素子分離構造の問題点を以下に述べる。
FIG. 39 is a partial plan view showing the positional relationship between the element isolation region formed as described above and an element region in which a field effect transistor as an active element is formed. 39A is a partial sectional view taken along line AA in FIG. 39, and FIG. 40B is a partial sectional view taken along line BB in FIG. With reference to these figures, problems of the conventional trench-type element isolation structure will be described below.

【0011】電界効果トランジスタT1 ,T2 はゲート
電極11とソース領域12とドレイン領域13とを備え
る。電界効果トランジスタは設計チャネル幅W3 を有す
る。設計チャネル幅W3 は図33においてシリコン窒化
膜3によって規定される。2つの電界効果トランジスタ
1 とT2 とは設計分離幅W0 を有する素子分離領域に
よって電気的に分離される。この設計分離幅W0 は電界
効果トランジスタT1とT2 の動作を設計する際に決定
される。
The field effect transistors T 1 and T 2 have a gate electrode 11, a source region 12, and a drain region 13. Field effect transistor has a design channel width W 3. The design channel width W 3 is defined by the silicon nitride film 3 in FIG. The two field effect transistors T 1 and T 2 are electrically separated by an element isolation region having a design isolation width W 0 . The design separation width W 0 is determined when designing the operation of the field effect transistors T 1 and T 2 .

【0012】しかしながら、図35での熱酸化工程によ
り、素子領域において設計チャネル幅W3 のうち幅W6
だけ、実効的なチャネル幅が熱酸化膜によって食われる
ため、実際のチャネル幅はW7 となる。このため、電界
効果トランジスタのチャネル幅が縮小することにより、
電界効果トランジスタの電気的特性、特に電界効果トラ
ンジスタに流される電流量が減少する。この電流量の減
少は、たとえば、DRAMにおいてはキャパシタに電荷
を蓄積するための時間を増加させるように作用するた
め、動作速度が劣化する原因となる。また、ロジック回
路を有する半導体装置においては、電界効果トランジス
タに流される電流の減少は信号の遅延時間の減少とな
り、DRAMと同様に動作速度が劣化する原因となる。
However, due to the thermal oxidation step in FIG. 35, the width W 6 of the design channel width W 3 in the element region is reduced.
Only, since the effective channel width is eaten by the thermal oxide film, the actual channel width is W 7. Therefore, the channel width of the field effect transistor is reduced,
The electric characteristics of the field effect transistor, in particular, the amount of current flowing through the field effect transistor is reduced. This decrease in the amount of current acts, for example, to increase the time for accumulating charges in the capacitor in the DRAM, and thus causes the operating speed to deteriorate. In a semiconductor device having a logic circuit, a decrease in current flowing through a field effect transistor results in a decrease in signal delay time, which causes a reduction in operation speed, similarly to a DRAM.

【0013】さらに、半導体集積回路装置の集積度が高
まるにつれて、設計分離幅W0 が小さくなる。設計分離
幅W0 が小さくなると、熱酸化膜によって素子領域に侵
入する幅W6 をさらに縮小する必要がある。
Further, as the degree of integration of the semiconductor integrated circuit device increases, the design separation width W 0 decreases. When designing separation width W 0 is smaller, it is necessary to further reduce the width W 6 entering the element region by thermal oxidation film.

【0014】特に、DRAMにおいては記憶容量が1ギ
ガビット(Gb)になると、電界効果トランジスタの設
計チャネル幅W3 は0.2μm以下となる。この設計チ
ャネル幅W3 の縮小とともに、設計分離幅W0 も0.1
〜0.2μm程度に縮小される。このように、設計チャ
ネル幅W3 や設計分離幅W0 が縮小されるとき、上述の
ようにトレンチ型の素子分離構造が形成されると、素子
領域への侵入幅W6 は0.05μm程度となる。その結
果、実際のチャネル幅W7 を加工することが極めて困難
になる。これにより、1ギガビット(Gb)の高度に集
積化された記憶容量を有するDRAMにおいては、素子
分離領域が素子領域に食い込むことによる電界効果トラ
ンジスタの実際のチャネル幅の減少は電界効果トランジ
スタの駆動電流の減少をもたらし、最終的にキャパシタ
に電荷を蓄える時間の増加、ひいては動作速度の劣化の
重大な原因となる。
In particular, in a DRAM, when the storage capacity becomes 1 gigabit (Gb), the design channel width W 3 of the field effect transistor becomes 0.2 μm or less. With reduction in the design channel width W 3, designed separation width W 0 is also 0.1
It is reduced to about 0.2 μm. As described above, when the design channel width W 3 and the design isolation width W 0 are reduced, if the trench type element isolation structure is formed as described above, the penetration width W 6 into the element region is about 0.05 μm. Becomes As a result, it becomes extremely difficult to process the actual channel width W 7. As a result, in a DRAM having a highly integrated storage capacity of 1 gigabit (Gb), the actual decrease in the channel width of the field effect transistor due to the element isolation region being cut into the element region is caused by the drive current of the field effect transistor. And eventually increases the time for storing charge in the capacitor, which is a serious cause of deterioration of the operation speed.

【0015】そこで、この発明の目的は、半導体集積回
路装置、特に1ギガビット(Gb)の集積化された記憶
容量を有するDRAMにおいて能動素子の特性を劣化さ
せることがないトレンチ型の素子分離構造を提供するこ
とである。
An object of the present invention is to provide a trench-type element isolation structure which does not deteriorate the characteristics of active elements in a semiconductor integrated circuit device, particularly a DRAM having an integrated storage capacity of 1 gigabit (Gb). To provide.

【0016】また、この発明の目的は、分離領域の素子
領域への食い込みを抑制することが可能な素子分離構造
を備えた半導体装置を提供することである。
It is another object of the present invention to provide a semiconductor device having an element isolation structure capable of preventing the isolation region from biting into the element region.

【0017】さらに、この発明の目的は、電界効果トラ
ンジスタの実効的なチャネル幅を減少させることがない
素子分離構造を備えた半導体装置を提供することであ
る。
A further object of the present invention is to provide a semiconductor device having an element isolation structure which does not reduce the effective channel width of a field effect transistor.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】この発明の1つの局面に
従った半導体装置は、主表面を有する半導体基板と、そ
の半導体基板に形成され、能動素子の間を分離する分離
絶縁体とを備える。その分離絶縁体は、半導体基板の主
表面より上側に配置された上部絶縁体と、その上部絶縁
体に接続し、半導体基板の主表面より下側に配置された
下部絶縁体とを含む。下部絶縁体の幅は上部絶縁体の幅
よりも小さい。
A semiconductor device according to one aspect of the present invention includes a semiconductor substrate having a main surface, and an isolation insulator formed on the semiconductor substrate and separating between active elements. . The isolation insulator includes an upper insulator disposed above the main surface of the semiconductor substrate, and a lower insulator connected to the upper insulator and disposed below the main surface of the semiconductor substrate. The width of the lower insulator is smaller than the width of the upper insulator.

【0019】上述のように構成された半導体装置におい
ては、半導体基板より下側に配置された下部絶縁体の幅
は半導体基板より上側に配置された上部絶縁体の幅より
も小さくなっているため、下部絶縁体が能動素子の領域
に食い込むことを抑制することができる。このため、能
動素子としての電界効果トランジスタの実効的なチャネ
ル幅の減少を抑制することができる。その結果、電界効
果トランジスタの電気的特性の劣化を防止することがで
き、従来より電界効果トランジスタの駆動電流を大きく
することができる。
In the semiconductor device configured as described above, the width of the lower insulator disposed below the semiconductor substrate is smaller than the width of the upper insulator disposed above the semiconductor substrate. In addition, it is possible to prevent the lower insulator from biting into the region of the active element. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the effective channel width of the field effect transistor as the active element. As a result, the electric characteristics of the field effect transistor can be prevented from deteriorating, and the driving current of the field effect transistor can be increased as compared with the related art.

【0020】また、上述のようにこの発明の1つの局面
に従った半導体装置において、下部絶縁体は、半導体基
板に形成された溝の側壁と底壁に沿って形成された熱酸
化膜と、その熱酸化膜の上に形成され、溝を充填する充
填絶縁物層とを含むのが好ましい。
In the semiconductor device according to one aspect of the present invention as described above, the lower insulator includes a thermal oxide film formed along a side wall and a bottom wall of a groove formed in the semiconductor substrate; It is preferable to include a filling insulator layer formed on the thermal oxide film and filling the trench.

【0021】上記の充填絶縁物層は、酸化物層であるの
が好ましい。さらに、上述のこの発明の1つの局面に従
った半導体装置において、上部絶縁体は、半導体基板の
主表面より上方に延在する側壁絶縁膜を含むのが好まし
い。
The above-mentioned filled insulator layer is preferably an oxide layer. Furthermore, in the semiconductor device according to one aspect of the present invention described above, the upper insulator preferably includes a sidewall insulating film extending above the main surface of the semiconductor substrate.

【0022】その側壁絶縁膜は、酸化膜からなるのが好
ましい。その側壁絶縁膜は、窒化膜を含むのが好まし
く、さらに好ましくは、酸化膜と窒化膜、またはシリコ
ン膜と窒化膜とからなる。
The sidewall insulating film is preferably made of an oxide film. The sidewall insulating film preferably includes a nitride film, and more preferably, includes an oxide film and a nitride film, or a silicon film and a nitride film.

【0023】上記のように側壁絶縁膜が窒化膜を含む
と、フォトリソグラフィプロセスでの重ね合わせ等のず
れにより分離領域の上にコンタクト孔が形成される場
合、コンタクト孔を形成するための酸化物絶縁層のエッ
チングが側壁絶縁膜の窒化膜の表面上で停止する。この
ため、コンタクト孔の形成位置がずれたとしても、それ
によって分離特性の劣化が生ずることはない。
When the side wall insulating film includes a nitride film as described above, if a contact hole is formed on the isolation region due to a shift such as overlapping in a photolithography process, an oxide for forming the contact hole is used. Etching of the insulating layer stops on the surface of the nitride film of the sidewall insulating film. Therefore, even if the formation position of the contact hole is shifted, the separation characteristics are not deteriorated.

【0024】さらに、上述のこの発明の1つの局面に従
った半導体装置は、下部絶縁体の外側に接して半導体基
板の主表面近傍の領域に形成された不純物領域をさらに
備えるのが好ましい。その不純物領域は、能動素子とし
ての電界効果トランジスタの導電型と反対の導電型の不
純物を含み、電界効果トランジスタのチャネル領域に含
まれる不純物の濃度よりも高い不純物の濃度を有する。
Further, the semiconductor device according to one aspect of the present invention described above preferably further includes an impurity region formed in a region near the main surface of the semiconductor substrate in contact with the outside of the lower insulator. The impurity region contains an impurity of a conductivity type opposite to the conductivity type of the field effect transistor as the active element, and has a higher impurity concentration than the impurity concentration included in the channel region of the field effect transistor.

【0025】本発明の半導体装置が上記の不純物領域を
さらに備えることにより、電界効果トランジスタのリー
ク電流の原因の1つであるチャネル端縁における電界集
中を抑制することができる。言い換えれば、上記の不純
物領域を下部絶縁体の外側に接して形成することによ
り、電界効果トランジスタのしきい値以下で発生するリ
ークを効果的に抑制することが可能な素子分離構造を形
成することができる。
Since the semiconductor device of the present invention further includes the impurity region, it is possible to suppress the electric field concentration at the channel edge, which is one of the causes of the leak current of the field effect transistor. In other words, by forming the impurity region in contact with the outside of the lower insulator, an element isolation structure capable of effectively suppressing leakage occurring below the threshold value of the field effect transistor is formed. Can be.

【0026】この発明のもう1つの局面に従った半導体
装置は、主表面を有する半導体基板と、その半導体基板
に形成され、能動素子の間を分離する分離絶縁体とを備
える。その分離絶縁体は、半導体基板の主表面より上側
に配置された上部絶縁体と、その上部絶縁体に接続し、
半導体基板の主表面より下側に配置された下部絶縁体と
を含む。下部絶縁体の幅は上部絶縁体の幅よりも小さ
い。下部絶縁体は、半導体基板に形成された溝の側壁と
底壁にそって形成された熱酸化膜と、その熱酸化膜の上
に形成され、溝を充填する充填絶縁物層とを含む。上部
絶縁体は、半導体基板の主表面より上方に延在する側壁
絶縁膜を含む。その側壁絶縁膜は、充填絶縁物層の周側
面に形成されている。半導体基板の主表面において熱酸
化膜の厚みは、側壁絶縁膜の厚みよりも小さい。
A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a semiconductor substrate having a main surface, and an isolation insulator formed on the semiconductor substrate and separating active elements. The isolation insulator is connected to the upper insulator disposed above the main surface of the semiconductor substrate and the upper insulator,
A lower insulator disposed below the main surface of the semiconductor substrate. The width of the lower insulator is smaller than the width of the upper insulator. The lower insulator includes a thermal oxide film formed along a side wall and a bottom wall of the groove formed in the semiconductor substrate, and a filling insulator layer formed on the thermal oxide film to fill the groove. The upper insulator includes a sidewall insulating film extending above the main surface of the semiconductor substrate. The sidewall insulating film is formed on a peripheral side surface of the filled insulating layer. The thickness of the thermal oxide film on the main surface of the semiconductor substrate is smaller than the thickness of the sidewall insulating film.

【0027】上述のように構成されたこの発明のもう1
つの局面に従った半導体装置においては、この発明の1
つの局面に従った半導体装置と同様に、下部絶縁体の幅
を上部絶縁体の幅よりも小さくすることができるため、
電界効果トランジスタへの下部絶縁体の食い込みを抑制
することができる。したがって、電界効果トランジスタ
の実効的なチャネル幅の減少を抑制することができる。
その結果、電界効果トランジスタの電気的特性の劣化が
発生せず、従来より駆動電流を大きくすることができ
る。
Another embodiment of the present invention constructed as described above
In a semiconductor device according to one aspect, the present invention provides
As in the semiconductor device according to one aspect, the width of the lower insulator can be smaller than the width of the upper insulator,
Biting of the lower insulator into the field effect transistor can be suppressed. Therefore, a decrease in the effective channel width of the field-effect transistor can be suppressed.
As a result, the electric characteristics of the field effect transistor do not deteriorate, and the driving current can be increased as compared with the related art.

【0028】さらに、この発明のもう1つの局面に従っ
た半導体装置においては、下部絶縁体の幅を上部絶縁体
の幅よりも小さくした構造は、上部絶縁体として半導体
基板の主表面より上方に延在する側壁絶縁膜を充填絶縁
層の周側面に形成し、溝の側壁に沿って形成される熱酸
化膜の厚みを側壁絶縁膜の厚みよりも小さくすることに
よって実現され得る。したがって、分離領域が素子領域
へ侵入しない分離絶縁膜の構造を容易に形成することが
できる。
Further, in the semiconductor device according to another aspect of the present invention, the structure in which the width of the lower insulator is smaller than the width of the upper insulator is provided above the main surface of the semiconductor substrate as the upper insulator. This can be realized by forming the extending sidewall insulating film on the peripheral side surface of the filling insulating layer, and making the thickness of the thermal oxide film formed along the sidewall of the groove smaller than the thickness of the sidewall insulating film. Therefore, the structure of the isolation insulating film in which the isolation region does not enter the element region can be easily formed.

【0029】上述のこの発明のもう1つの局面に従った
半導体装置において、充填絶縁物層は酸化物層であるの
が好ましい。
In the above-described semiconductor device according to another aspect of the present invention, the filled insulator layer is preferably an oxide layer.

【0030】上述のこの発明のもう1つの局面に従った
半導体装置において側壁絶縁膜は酸化膜からなるのが好
ましい。
In the above-described semiconductor device according to another aspect of the present invention, the sidewall insulating film is preferably made of an oxide film.

【0031】また、上述のこの発明のもう1つの局面に
従った半導体装置において側壁絶縁膜は窒化膜を含むの
が好ましく、酸化膜と窒化膜、またはシリコン膜と窒化
膜とからなるのがさらに好ましい。
In the above-described semiconductor device according to another aspect of the present invention, the sidewall insulating film preferably includes a nitride film, and more preferably includes an oxide film and a nitride film or a silicon film and a nitride film. preferable.

【0032】上記のように側壁絶縁膜が窒化膜を含むこ
とにより、先に述べたこの発明の1つの局面に従った半
導体装置と同様に、フォトリソグラフィプロセスでの重
ね合わせ等のずれにより分離領域にコンタクト孔の位置
がずれたとしても、コンタクト孔の底壁が窒化膜から形
成されるので、分離の電気的特性が劣化することはな
い。
As described above, since the sidewall insulating film includes the nitride film, the isolation region is displaced by a shift such as an overlap in a photolithography process, similarly to the semiconductor device according to one aspect of the present invention described above. Even if the position of the contact hole is shifted, the bottom wall of the contact hole is formed of the nitride film, so that the electrical characteristics of the isolation do not deteriorate.

【0033】さらに、上述のこの発明のもう1つの局面
に従った半導体装置は、下部絶縁体の外側に接して半導
体基板の主表面近傍の領域に形成された不純物領域を備
えるのが好ましい。その不純物領域は、能動素子として
の電界効果トランジスタの導電型と反対の導電型の不純
物を含み、電界効果トランジスタのチャネル領域に含ま
れる不純物の濃度よりも高い不純物の濃度を有する。
Further, the semiconductor device according to another aspect of the present invention described above preferably includes an impurity region formed in a region near the main surface of the semiconductor substrate in contact with the outside of the lower insulator. The impurity region contains an impurity of a conductivity type opposite to the conductivity type of the field effect transistor as the active element, and has a higher impurity concentration than the impurity concentration included in the channel region of the field effect transistor.

【0034】上記のように不純物領域を備えることによ
り、上述のこの発明の1つの局面に従った半導体装置と
同様に、電界効果トランジスタのリーク電流の原因の1
つであるチャネル端縁での電界集中を抑制することがで
きる。電界効果トランジスタのしきい値以下で発生する
リークを抑制することが可能な素子分離構造が形成され
得る。
By providing the impurity region as described above, one of the causes of the leak current of the field-effect transistor is the same as in the semiconductor device according to one aspect of the present invention.
The electric field concentration at the edge of the channel can be suppressed. An element isolation structure capable of suppressing leakage occurring below the threshold value of the field effect transistor can be formed.

【0035】この発明の別の局面に従った半導体装置の
製造方法は以下の工程を備える。 (a) 半導体基板の主表面上に被覆層を形成する工
程。
A method of manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention includes the following steps. (A) forming a coating layer on the main surface of the semiconductor substrate;

【0036】(b) 被覆層を選択的に除去することに
より、能動素子の間を分離する領域で半導体基板の主表
面を露出させる開口部を被覆層に形成する工程。
(B) forming an opening in the covering layer to expose the main surface of the semiconductor substrate in a region separating the active elements by selectively removing the covering layer;

【0037】(c) 開口部の側面に第1の厚みを有す
る側壁絶縁膜を形成する工程。 (d) 被覆層と側壁絶縁膜をマスクとして用いて半導
体基板の一部を除去することにより、半導体基板に溝を
形成する工程。
(C) forming a sidewall insulating film having a first thickness on the side surface of the opening; (D) forming a groove in the semiconductor substrate by removing a part of the semiconductor substrate using the coating layer and the sidewall insulating film as a mask;

【0038】(e) 溝の側壁と底壁に沿って第1の厚
みよりも小さい第2の厚みを有する熱酸化膜を形成する
工程。
(E) forming a thermal oxide film having a second thickness smaller than the first thickness along the side wall and the bottom wall of the groove;

【0039】(f) 側壁絶縁膜の間と溝を充填する絶
縁物層を被覆層の上まで延在するように形成する工程。
(F) A step of forming an insulating layer filling the space between the sidewall insulating films and the trench so as to extend over the coating layer.

【0040】(g) 被覆層の上に形成された絶縁物層
を選択的に除去する工程。 (h) 被覆層を除去する工程。
(G) a step of selectively removing the insulator layer formed on the coating layer. (H) removing the coating layer;

【0041】上述のように構成された本発明の半導体装
置の製造方法においては、半導体基板より下側に配置さ
れた下部絶縁体の幅が半導体基板より上側に配置された
上部絶縁体の幅よりも小さくなるような分離絶縁体の構
造を容易に実現することができる。すなわち、開口部の
側面に側壁絶縁膜を形成し、側壁絶縁膜の厚みよりも薄
い熱酸化膜を溝の側壁に沿って形成することによって、
複雑な製造プロセスを用いることなく本発明に従った素
子分離構造を実現することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention having the above-described structure, the width of the lower insulator disposed below the semiconductor substrate is larger than the width of the upper insulator disposed above the semiconductor substrate. It is possible to easily realize the structure of the isolation insulator in which the size is reduced. That is, by forming a sidewall insulating film on the side surface of the opening and forming a thermal oxide film thinner than the thickness of the sidewall insulating film along the sidewall of the groove,
The element isolation structure according to the present invention can be realized without using a complicated manufacturing process.

【0042】上述のこの発明の別の局面に従った半導体
装置の製造方法において、絶縁物層は酸化物層で形成さ
れるのが好ましい。
In the above-described method for manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention, the insulator layer is preferably formed of an oxide layer.

【0043】さらに、この発明の別の局面に従った半導
体装置の製造方法において、側壁絶縁膜の形成は、開口
部の側面に側壁酸化膜を形成することによって行なわれ
るのが好ましい。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention, it is preferable that the formation of the sidewall insulating film is performed by forming a sidewall oxide film on the side surface of the opening.

【0044】また、この発明の別の局面に従った半導体
装置の製造方法において、側壁絶縁膜の形成は、開口部
の側面に酸化膜を形成することと、その酸化膜の上に側
壁窒化膜を形成することとによって行なわれることが好
ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention, the formation of the sidewall insulating film includes forming an oxide film on the side surface of the opening, and forming a sidewall nitride film on the oxide film. Is preferably performed by forming

【0045】上記の側壁絶縁膜の形成工程は、開口部の
側面にシリコン膜を形成することと、シリコン膜の上に
側壁窒化膜を形成することとによって行なわれてもよ
い。
The above-mentioned step of forming the sidewall insulating film may be performed by forming a silicon film on the side surface of the opening and forming a sidewall nitride film on the silicon film.

【0046】上述のように側壁窒化膜を含むように側壁
絶縁膜を形成することにより、後工程においてフォトリ
ソグラフィプロセスの重ね合わせ等のずれにより分離領
域の上にコンタクト孔が位置づけられる場合に、酸化膜
またはシリコン膜と側壁窒化膜との間で選択性を有する
エッチングを用いることにより、コンタクト孔の底壁が
側壁窒化膜の表面から形成されるようにエッチングを停
止することができる。これにより、コンタクト孔の位置
ずれによる分離特性の劣化が生じない。
By forming the side wall insulating film so as to include the side wall nitride film as described above, when a contact hole is located above the isolation region due to a shift such as a superposition of a photolithography process in a later step, oxidation may occur. By using etching having selectivity between the film or the silicon film and the sidewall nitride film, the etching can be stopped so that the bottom wall of the contact hole is formed from the surface of the sidewall nitride film. As a result, the separation characteristics do not deteriorate due to the displacement of the contact holes.

【0047】さらにこの発明の別の局面に従った半導体
装置の製造方法において、側壁絶縁膜を形成する工程で
被覆層の頂面より低い高さを有するように側壁絶縁膜を
形成し、溝を形成する工程の後、被覆層をマスクとして
能動素子としての電界効果トランジスタのチャネル領域
に導入される不純物の濃度よりも高い不純物の濃度を有
するように、電界効果トランジスタの導電型と反対の導
電型の不純物を側壁絶縁膜の下の半導体基板の領域に導
入する工程をさらに備えるのが好ましい。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention, in the step of forming the side wall insulating film, the side wall insulating film is formed so as to have a height lower than the top surface of the coating layer, and the groove is formed. After the forming step, the conductivity type opposite to the conductivity type of the field-effect transistor is used such that the impurity concentration is higher than the impurity concentration introduced into the channel region of the field-effect transistor as an active element using the coating layer as a mask. It is preferable that the method further includes a step of introducing the impurity into the region of the semiconductor substrate below the sidewall insulating film.

【0048】あるいは、側壁絶縁膜を形成する工程で被
覆層の頂面より低い高さを有するように側壁絶縁膜を形
成し、熱酸化膜を形成する工程の後、被覆層をマスクと
して能動素子としての電界効果トランジスタのチャネル
領域に導入される不純物の濃度よりも高い不純物の濃度
を有するように、電界効果トランジスタの導電型と反対
の導電型の不純物を側壁絶縁膜の下の半導体基板の領域
に導入する工程をさらに備えてもよい。
Alternatively, in the step of forming the side wall insulating film, the side wall insulating film is formed so as to have a height lower than the top surface of the covering layer, and after the step of forming the thermal oxide film, the active element is formed using the covering layer as a mask. An impurity of a conductivity type opposite to the conductivity type of the field effect transistor is provided in the region of the semiconductor substrate under the sidewall insulating film so as to have a higher impurity concentration than the impurity concentration introduced into the channel region of the field effect transistor. May be further provided.

【0049】あるいは、開口部を形成する工程の後、被
覆層をマスクとして能動素子としての電界効果トランジ
スタのチャネル領域に導入される不純物の濃度よりも高
い不純物の濃度を有するように、電界効果トランジスタ
の導電型と反対の導電型の不純物を開口部によって露出
した半導体基板の領域に導入する工程をさらに備えても
よい。
Alternatively, after the step of forming the opening, the field effect transistor is formed so as to have a higher impurity concentration than the impurity introduced into the channel region of the field effect transistor as an active element by using the covering layer as a mask. The method may further include the step of introducing an impurity of a conductivity type opposite to the conductivity type into a region of the semiconductor substrate exposed through the opening.

【0050】上述の3つの製造工程のいずれかを本発明
の別の局面に従った半導体装置の製造方法が備えること
により、電界効果トランジスタのリーク電流の原因の1
つであるチャネル端縁での電界集中を抑制することが可
能な素子分離構造を、複雑な製造プロセスを用いること
なく容易に実現することができる。
By providing any one of the above three manufacturing steps in the method of manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention, one of the causes of the leakage current of the field effect transistor is provided.
An element isolation structure capable of suppressing concentration of an electric field at the edge of a channel can be easily realized without using a complicated manufacturing process.

【0051】[0051]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施の形態1)この発明の実施の形態1を図1〜図9
を参照して説明する。図1〜図7は、この発明の実施の
形態1に従った素子分離構造を備えた半導体装置の製造
工程を順に示す部分断面図である。図8は、発明の実施
の形態1に従った素子領域と分離領域の配置関係を示す
部分平面図、図9の(A)は図8のA−A線に沿う部分
断面図、図9の(B)は図8のB−B線に沿う部分断面
図である。
(Embodiment 1) FIGS. 1 to 9 show Embodiment 1 of the present invention.
This will be described with reference to FIG. 1 to 7 are partial cross-sectional views sequentially showing the steps of manufacturing a semiconductor device having an element isolation structure according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is a partial plan view showing an arrangement relationship between an element region and an isolation region according to the first embodiment of the invention, FIG. 9A is a partial cross-sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 9B is a partial sectional view taken along the line BB of FIG.

【0052】図1に示すように、シリコン基板1の上に
厚み5〜20nmの熱酸化膜2が形成される。この熱酸
化膜2の上に厚み80〜200nmのシリコン窒化膜3
がCVD法を用いて形成される。
As shown in FIG. 1, a thermal oxide film 2 having a thickness of 5 to 20 nm is formed on a silicon substrate 1. A silicon nitride film 3 having a thickness of 80 to 200 nm is formed on the thermal oxide film 2.
Is formed using the CVD method.

【0053】図示されていないが、設計分離幅W0 とし
て0.1〜0.2μmを有するレジストパターンがシリ
コン窒化膜3の上に形成される。この設計分離幅W
0 は、分離される対象の電界効果トランジスタの設計チ
ャネル幅W3 として0.2μm以下に対応している。こ
のような設計分離幅と設計チャネル幅の値は、メモリ容
量が1ギガビット(Gb)のDRAMにおいて採用され
る値である。
Although not shown, a resist pattern having a design separation width W 0 of 0.1 to 0.2 μm is formed on silicon nitride film 3. This design separation width W
0 corresponds to 0.2μm or less as design the channel width W 3 of the field effect transistor of the subject being separated. Such values of the design separation width and the design channel width are values adopted in a DRAM having a memory capacity of 1 gigabit (Gb).

【0054】また、このような微細な開口幅を有するレ
ジストパターンは、位相シフトマスク、一例としてレベ
ンソン型マスクを用いて形成される。フォトリソグラフ
ィプロセスにおいて用いられる光線はKrf線やArf
線のエキシマレーダ光が用いられる。あるいは、上述の
ような微細な開口幅を有するレジストパターンはX線露
光によっても形成され得る。
The resist pattern having such a fine opening width is formed using a phase shift mask, for example, a Levenson type mask. The light beam used in the photolithography process is Krf line or Arf
Line excimer radar light is used. Alternatively, a resist pattern having a fine opening width as described above can also be formed by X-ray exposure.

【0055】レジストパターンをマスクとして用いて設
計分離幅W0 に対応する開口幅を有するように、シリコ
ン窒化膜3と熱酸化膜2とがドライエッチングにより選
択的に除去される。熱酸化膜2とシリコン窒化膜3とに
よって覆われている領域は電界効果トランジスタ等の能
動素子を形成する領域に対応する。
Using the resist pattern as a mask, silicon nitride film 3 and thermal oxide film 2 are selectively removed by dry etching so as to have an opening width corresponding to design separation width W 0 . The region covered by the thermal oxide film 2 and the silicon nitride film 3 corresponds to a region for forming an active element such as a field effect transistor.

【0056】なお、熱酸化膜2とシリコン窒化膜3の厚
みは、後工程(溝の形成工程や平坦化工程等)により除
去されない程度であればよい。たとえば、熱酸化膜2と
シリコン窒化膜3の合計の膜厚は100nm以上であれ
ばよい。また、開口部の幅、すなわち設計分離幅W
0 は、上述のように1ギガビット(Gb)のDRAMの
場合には0.1〜0.2μmであるが、ロジック回路等
の半導体集積回路装置の種類に応じて適宜設定される。
いずれにしても、本発明は、最小の開口部の幅が0.2
μm以下の狭い半導体集積回路装置に適している。ま
た、同一チップ内に種々の大きさの開口部が形成される
場合にも本発明は適用可能である。
The thicknesses of the thermal oxide film 2 and the silicon nitride film 3 need only be such that they are not removed in later steps (such as a groove forming step and a planarizing step). For example, the total thickness of the thermal oxide film 2 and the silicon nitride film 3 may be 100 nm or more. Also, the width of the opening, that is, the design separation width W
0 is 0.1 to 0.2 μm in the case of a 1 gigabit (Gb) DRAM as described above, but is set as appropriate according to the type of semiconductor integrated circuit device such as a logic circuit.
In any case, the present invention provides that the minimum opening width is 0.2
It is suitable for a semiconductor integrated circuit device having a width of less than μm. The present invention is also applicable to a case where openings of various sizes are formed in the same chip.

【0057】次に、図2に示すように、CVD法を用い
て全面上に絶縁膜が形成される。この絶縁膜をエッチバ
ックによって除去することにより、開口部の側壁に側壁
絶縁膜4が形成される。この場合、側壁絶縁膜4は、シ
リコン酸化膜を全面に堆積し、エッチバックすることに
より形成される。あるいは、開口部によって露出したシ
リコン基板1の表面上に熱酸化膜を形成した後、シリコ
ン酸化膜をCVD法を用いて全面に堆積し、エッチバッ
クすることによっても形成され得る。側壁絶縁膜の材料
としては、シリコン窒化膜に対してエッチング選択性を
有する膜であれば何でもよく、シリコン酸化膜、シリコ
ン酸化窒化膜等が挙げられる。側壁絶縁膜4は、図2に
示すように厚みまたは幅W1 を有する。全面上に形成さ
れるシリコン酸化膜等の絶縁膜は30〜70nmの厚み
を有する。
Next, as shown in FIG. 2, an insulating film is formed on the entire surface by using the CVD method. By removing the insulating film by etch-back, the side wall insulating film 4 is formed on the side wall of the opening. In this case, the sidewall insulating film 4 is formed by depositing a silicon oxide film on the entire surface and etching back. Alternatively, after the thermal oxide film is formed on the surface of the silicon substrate 1 exposed by the opening, the silicon oxide film may be deposited on the entire surface by using the CVD method and etched back. As the material of the sidewall insulating film, any film having etching selectivity with respect to the silicon nitride film may be used, and examples thereof include a silicon oxide film and a silicon oxynitride film. Sidewall insulating film 4 has a thickness or width W 1 as shown in FIG. An insulating film such as a silicon oxide film formed on the entire surface has a thickness of 30 to 70 nm.

【0058】その後、図3に示すように、シリコン窒化
膜3と側壁絶縁膜4とをマスクとして用いて、ドライエ
ッチングによりシリコン基板1が選択的に除去され、溝
5が形成される。エッチングガスとしては塩素と酸素の
混合ガスが用いられる。溝5の深さは0.2〜0.4μ
mである。この溝5の深さは最小の分離幅に依存する
が、0.2μm以下の小さい分離幅を有する半導体集積
回路装置では約0.3μm以下となる。
Thereafter, as shown in FIG. 3, the silicon substrate 1 is selectively removed by dry etching using the silicon nitride film 3 and the side wall insulating film 4 as a mask, and a groove 5 is formed. A mixed gas of chlorine and oxygen is used as an etching gas. The depth of the groove 5 is 0.2 to 0.4 μ
m. The depth of the groove 5 depends on the minimum separation width, but is about 0.3 μm or less in a semiconductor integrated circuit device having a small separation width of 0.2 μm or less.

【0059】次に図4に示すように、熱酸化処理を施す
ことにより、溝5の内壁、側壁と底壁に熱酸化膜6が形
成される。熱酸化膜6の厚みW2 、すなわち熱酸化によ
ってシリコン基板1が食われる領域の幅は、側壁絶縁膜
4の幅W1 (図2参照)よりも小さくなるように熱処理
が行なわれる。熱酸化膜6は、溝5の表面のシリコンが
酸化によりシリコン酸化膜になることによって形成され
る。このとき、熱酸化処理の条件は、熱酸化時間を制御
すること、酸化性雰囲気中に窒素ガス等を混入すること
によって希釈状態で熱酸化工程を行なうこと、酸化温度
を低温度に設定すること等によって調整される。このよ
うにして熱酸化膜6の厚みW2 を側壁絶縁膜の厚みW1
よりも小さく設定することにより、最終的に形成される
分離領域が電界効果トランジスタ等の素子領域に侵入す
ることはない。言い換えれば、実際の分離領域は、シリ
コン基板1より上の部分、つまり最初に設定された設計
分離幅W0 を維持する。
Next, as shown in FIG. 4, by performing a thermal oxidation process, a thermal oxide film 6 is formed on the inner wall, side walls and bottom wall of the groove 5. The heat treatment is performed so that the thickness W 2 of the thermal oxide film 6, that is, the width of the region where the silicon substrate 1 is eroded by the thermal oxidation is smaller than the width W 1 of the sidewall insulating film 4 (see FIG. 2). The thermal oxide film 6 is formed by converting silicon on the surface of the groove 5 into a silicon oxide film by oxidation. At this time, the conditions of the thermal oxidation treatment include controlling the thermal oxidation time, performing the thermal oxidation step in a diluted state by mixing nitrogen gas or the like in an oxidizing atmosphere, and setting the oxidation temperature to a low temperature. And so on. Thus, the thickness W 2 of the thermal oxide film 6 is reduced to the thickness W 1 of the sidewall insulating film.
By setting it smaller than that, the finally formed isolation region does not enter the element region such as the field effect transistor. In other words, the actual separation region maintains the portion above the silicon substrate 1, that is, the design separation width W 0, which is set initially.

【0060】その後、図5に示すように、TEOS(te
traethyl orthosilicate)を原材料に用いて、シリコン
酸化膜7が溝5を充填し、シリコン窒化膜3の表面上に
まで延在するようにCVD法により形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 5, TEOS (te
Using silicon (traethyl orthosilicate) as a raw material, the silicon oxide film 7 is formed by a CVD method so as to fill the trench 5 and extend over the surface of the silicon nitride film 3.

【0061】そして、図6に示すように、ドライエッチ
ングや機械的化学的研磨(CMP)等によって平坦化処
理が施されることにより、シリコン酸化膜7が除去され
る。このとき、シリコン窒化膜3の表面をストッパとし
てシリコン酸化膜7が除去される。
Then, as shown in FIG. 6, the silicon oxide film 7 is removed by performing a flattening process by dry etching, mechanical chemical polishing (CMP), or the like. At this time, the silicon oxide film 7 is removed using the surface of the silicon nitride film 3 as a stopper.

【0062】最後に平坦化で露出したシリコン窒化膜3
が熱リン酸を用いてウェットエッチング除去される。そ
して、熱酸化膜2は、沸酸水溶液を用いてウェットエッ
チング除去される。このようにして図7に示すように本
発明に従った素子分離構造が完成する。
Finally, the silicon nitride film 3 exposed by flattening
Is removed by wet etching using hot phosphoric acid. Then, the thermal oxide film 2 is removed by wet etching using a hydrofluoric acid aqueous solution. Thus, the element isolation structure according to the present invention is completed as shown in FIG.

【0063】図8に示すように、図4での熱酸化工程に
よって素子領域のシリコンが食われないため、電界効果
トランジスタの設計チャネル幅W3 は維持され、設計分
離幅W0 も保たれる。図8においては、2つの電界効果
トランジスタT1 とT2 のそれぞれは、ゲート電極11
とソース領域12とドレイン領域13とを備える。これ
らの2つの電界効果トランジスタT1 とT2 は、設計分
離幅W0 を有する分離領域によって電気的に分離され
る。したがって、電界効果トランジスタT1 とT 2 は設
計値どおりのチャネル幅W3 を有するので、駆動電流が
設計値どおりに保たれ、電気的特性の劣化は生じない。
したがって、以上のような素子分離構造を採用すれば、
DRAMにおいてキャパシタに電荷を蓄えるための時間
が増加することなく、動作速度の劣化の原因がなくな
る。また、ロジック回路に上述のような素子分離構造が
適用されると、電界効果トランジスタの駆動電流が設計
値どおりに維持され、信号の遅延時間が減少することも
ない。そのため、ロジック回路においても動作速度の劣
化が生じない。
As shown in FIG. 8, the thermal oxidation step in FIG.
Therefore, the silicon in the element region is not eaten, and the electric field effect
Transistor design channel width WThreeIs maintained and designed
Separation width W0Is also kept. In FIG. 8, two electric field effects
Transistor T1And TTwoOf the gate electrode 11
And a source region 12 and a drain region 13. this
These two field effect transistors T1And TTwoIs the design
Separation width W0Electrically separated by a separation region having
You. Therefore, the field effect transistor T1And T TwoIs set
Channel width W as measuredThreeThe driving current is
It is kept as designed and the electrical characteristics do not deteriorate.
Therefore, if the above element isolation structure is adopted,
Time to store charge in capacitor in DRAM
The cause of operating speed degradation is eliminated without increasing
You. In addition, the element isolation structure as described above is used in the logic circuit.
When applied, the drive current of the field effect transistor is designed
Value, and may reduce signal delay time.
Absent. Therefore, the operation speed of the logic circuit is low.
Does not occur.

【0064】図9に示すように、図8のA−A線に沿っ
た断面においてはn型不純物領域からなるソース領域1
2の間が分離絶縁体によって電気的に分離されている。
図9の(B)に示すように、図8のB−B線に沿った断
面においては、分離絶縁体の上を延在するようにゲート
電極11とゲート酸化膜14とが形成されている。たと
えば、ゲート酸化膜14として3〜6nmの厚みを有す
るシリコン酸化膜が用いられ、ゲート電極11として下
層に厚み50nm程度の非晶質シリコン膜、上層に厚み
50nm程度のポリサイド膜(たとえばタングステンシ
リサイド膜やチタンシリサイド膜)が用いられる。
As shown in FIG. 9, in the cross section taken along line AA of FIG. 8, the source region 1 made of an n-type impurity region is formed.
The two are electrically separated by a separation insulator.
As shown in FIG. 9B, in a cross section taken along line BB of FIG. 8, a gate electrode 11 and a gate oxide film 14 are formed so as to extend over the isolation insulator. . For example, a silicon oxide film having a thickness of 3 to 6 nm is used as gate oxide film 14, an amorphous silicon film having a thickness of about 50 nm as a lower layer, and a polycide film (for example, a tungsten silicide film) having a thickness of about 50 nm as an upper layer. Or a titanium silicide film).

【0065】以上の製造工程で形成された素子分離構造
においては、図7に示すように、シリコン基板1の下に
配置された絶縁体の幅がシリコン基板1の上に配置され
た絶縁体の幅よりも小さくなっている。
In the element isolation structure formed in the above manufacturing process, as shown in FIG. 7, the width of the insulator disposed below the silicon substrate 1 is smaller than the width of the insulator disposed above the silicon substrate 1. It is smaller than the width.

【0066】なお、本発明の素子分離構造を上記の実施
の形態1に従って製造する場合、基本となるのは側壁絶
縁膜4の幅である。側壁絶縁膜4の幅に従って溝5の幅
が減少する。溝5の幅が減少すると、溝5の形成が困難
になる。そこで、側壁絶縁膜4の幅は、開口部の幅、す
なわち設計分離幅W0 の最小寸法の3分の1程度以下と
するのが適当であると考えられる。たとえば、最小の開
口部の幅W0 が0.2μmであれば、側壁絶縁膜4の幅
は約70nm以下とするのが適当である。したがって、
熱酸化膜6の厚みを70nm以下にする必要がある。
When the element isolation structure of the present invention is manufactured in accordance with the first embodiment, the basis is the width of the sidewall insulating film 4. The width of the groove 5 decreases according to the width of the sidewall insulating film 4. When the width of the groove 5 decreases, it becomes difficult to form the groove 5. Therefore, the width of the sidewall insulating film 4, the width of the opening, i.e. not more than about one-third of the minimum dimension of the design separation width W 0 is considered to be appropriate. For example, if the minimum width W 0 of the opening is 0.2 μm, it is appropriate that the width of the sidewall insulating film 4 is about 70 nm or less. Therefore,
The thickness of the thermal oxide film 6 needs to be 70 nm or less.

【0067】溝5の幅が狭いと、素子分離構造の電気的
特性が劣化すると思われるが、実際の分離能力は最終の
形状の絶縁体の幅によって決定される。最終の絶縁体の
幅は溝5の幅と熱酸化膜6の幅との合計であるので、溝
5の幅が狭くなった分を熱酸化膜6を厚くすることによ
って対処することは可能である。溝5に埋込まれるシリ
コン酸化膜7よりも熱酸化膜6の方が電気的特性はよい
ので、熱酸化膜6の厚みを大きくした方が有利である。
また、熱酸化膜6が薄い場合でも、溝5の深さを深くす
ることによって分離能力を向上させることができる。
If the width of the groove 5 is small, it is considered that the electrical characteristics of the element isolation structure deteriorate, but the actual isolation ability is determined by the width of the insulator in the final shape. Since the width of the final insulator is the sum of the width of the groove 5 and the width of the thermal oxide film 6, it is possible to cope with the decrease in the width of the groove 5 by increasing the thickness of the thermal oxide film 6. is there. Since the thermal oxide film 6 has better electrical characteristics than the silicon oxide film 7 buried in the groove 5, it is advantageous to increase the thickness of the thermal oxide film 6.
Further, even when the thermal oxide film 6 is thin, the separation capability can be improved by increasing the depth of the groove 5.

【0068】(実施の形態2)発明の実施の形態2に従
った素子分離構造を備えた半導体装置について図10〜
図18を参照して説明する。図10〜図17は、発明の
実施の形態2に従った半導体装置の製造工程を順に示す
部分断面図である。図18は、発明の実施の形態2に従
った分離領域と素子領域に対応して図8のA−A線に沿
う部分断面図(A)、図8のB−B線に沿う部分断面図
(B)である。
(Second Embodiment) A semiconductor device having an element isolation structure according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. 10 to 17 are partial cross-sectional views sequentially showing the steps of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 18 is a partial sectional view (A) along line AA of FIG. 8 and a partial sectional view along line BB of FIG. 8 corresponding to the isolation region and the element region according to the second embodiment of the invention. (B).

【0069】図10に示すように、実施の形態1の図1
と同様にして、シリコン基板1の上に熱酸化膜2とシリ
コン窒化膜3を形成する。
As shown in FIG. 10, FIG.
Similarly, a thermal oxide film 2 and a silicon nitride film 3 are formed on a silicon substrate 1.

【0070】次に、図11に示すように、全面上に厚み
5〜10nmのシリコン酸化膜8がCVD法によって形
成される。
Next, as shown in FIG. 11, a silicon oxide film 8 having a thickness of 5 to 10 nm is formed on the entire surface by the CVD method.

【0071】その後、厚み20〜60nmのシリコン窒
化膜が全面上に形成された後、エッチバックにより、側
壁シリコン窒化膜9が開口部でシリコン酸化膜8の上に
残存する。このとき、シリコン窒化膜3の上とシリコン
基板1の露出した表面の一部の上においてシリコン酸化
膜8も除去される。シリコン酸化膜8は熱酸化により形
成されてもよい。側壁シリコン窒化膜9はシリコン酸化
窒化膜でもよい。シリコン酸化膜のエッチング時に側壁
シリコン窒化膜9が残存するように、側壁膜に対してシ
リコン酸化膜のエッチング比が2以上となるように側壁
シリコン窒化膜9の材料が選択される。
Thereafter, after a silicon nitride film having a thickness of 20 to 60 nm is formed on the entire surface, the sidewall silicon nitride film 9 is left on the silicon oxide film 8 at the opening by the etch back. At this time, the silicon oxide film 8 is also removed on the silicon nitride film 3 and a part of the exposed surface of the silicon substrate 1. Silicon oxide film 8 may be formed by thermal oxidation. Sidewall silicon nitride film 9 may be a silicon oxynitride film. The material of the side wall silicon nitride film 9 is selected such that the etching ratio of the silicon oxide film to the side wall film is 2 or more so that the side wall silicon nitride film 9 remains when the silicon oxide film is etched.

【0072】その後、図13に示すように、実施の形態
1と同様にしてシリコン基板1に溝5が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 13, grooves 5 are formed in silicon substrate 1 in the same manner as in the first embodiment.

【0073】そして、図14に示すように、溝5の内
壁、側壁と底壁に実施の形態1と同様にして熱酸化膜6
が形成される。このとき、熱酸化膜6の厚みW2 が、シ
リコン酸化膜8と側壁シリコン窒化膜9の厚みの合計、
または幅の合計W4 よりも小さくなるように設定され
る。このための熱酸化処理条件は実施の形態1で示され
たものと同様である。
Then, as shown in FIG. 14, the thermal oxide film 6 is formed on the inner wall, side wall and bottom wall of the groove 5 in the same manner as in the first embodiment.
Is formed. At this time, the thickness W 2 of the thermal oxide film 6 is the sum of the thicknesses of the silicon oxide film 8 and the side wall silicon nitride film 9,
Or it is set to be smaller than the sum W 4 width. The thermal oxidation conditions for this are the same as those described in the first embodiment.

【0074】その後、図15に示すように、実施の形態
1と同様にして、シリコン酸化膜7が溝5を充填するよ
うに形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 15, a silicon oxide film 7 is formed to fill groove 5 in the same manner as in the first embodiment.

【0075】次に図16に示すように、実施の形態1と
同様にして、シリコン酸化膜7に平坦化処理が施され
る。
Next, as shown in FIG. 16, a flattening process is performed on silicon oxide film 7 in the same manner as in the first embodiment.

【0076】上記の平坦化処理によって露出したシリコ
ン窒化膜3と熱酸化膜2が実施の形態1と同様にしてウ
ェットエッチングで除去される。このようにして図17
に示す素子分離構造が完成する。このエッチング工程に
おいてシリコン窒化膜3を側壁シリコン窒化膜9に対し
て選択的に除去するためにシリコン酸化膜8が形成され
ている。シリコン窒化膜3の除去を熱リン酸等の選択性
の高いエッチングを用いて行なうのであれば、シリコン
酸化膜8の厚みは薄くできる。これにより、薄いシリコ
ン酸化膜8が熱酸化によって形成されてもよい。
The silicon nitride film 3 and the thermal oxide film 2 exposed by the above-mentioned flattening process are removed by wet etching as in the first embodiment. Thus, FIG.
Is completed. In this etching step, a silicon oxide film 8 is formed to selectively remove silicon nitride film 3 from sidewall silicon nitride film 9. If the silicon nitride film 3 is removed by using highly selective etching such as hot phosphoric acid, the thickness of the silicon oxide film 8 can be reduced. Thereby, a thin silicon oxide film 8 may be formed by thermal oxidation.

【0077】実施の形態2においても、熱酸化により素
子領域のシリコンが食われないため、シリコン窒化膜3
によって規定される電界効果トランジスタの設計チャネ
ル幅W3 (図8参照)は維持され、設計分離幅W0 も保
たれる。したがって、実施の形態1と同様に電界効果ト
ランジスタの電気的特性の劣化は生じない。
Also in the second embodiment, since silicon in the element region is not eroded by thermal oxidation, the silicon nitride film 3
, The design channel width W 3 (see FIG. 8) of the field effect transistor is maintained, and the design separation width W 0 is also maintained. Therefore, similarly to the first embodiment, the electric characteristics of the field effect transistor do not deteriorate.

【0078】さらに、実施の形態2においては、分離絶
縁体の外周端部に側壁シリコン窒化膜9が存在する。図
18の(A)に示すように電界効果トランジスタのソー
ス領域12、またはドレイン領域13に達するコンタク
ト孔を形成する場合、フォトリソグラフィプロセスの重
ね合わせ等のずれにより、コンタクト孔17の位置が分
離領域と重なることがある。この場合、コンタクト孔1
7はレジスト膜16をマスクとして用いて酸化膜からな
る層間絶縁膜15のエッチングにより形成される。側壁
シリコン窒化膜9が存在しない場合には、溝5の下部ま
でコンタクト孔が達する。その結果、分離絶縁体の電気
的特性が劣化する。しかしながら、実施の形態2で形成
される素子分離構造においては側壁シリコン窒化膜9が
存在するので、コンタクト孔17の形成時にシリコン窒
化膜と酸化膜との間で選択比が存在するエッチングを採
用することにより、そのエッチングによってシリコン酸
化膜7が除去されたとしても側壁シリコン窒化膜9の表
面で停止する。これにより、コンタクト孔17の底壁は
側壁シリコン窒化膜9の表面から形成される。したがっ
て、素子分離構造の電気的特性の劣化を防止することが
できる。なお、側壁シリコン窒化膜9は、酸化膜との間
でエッチングの選択性を有する絶縁膜であれば他の材
料、たとえばシリコン酸窒化膜等で置換えることもでき
る。実施の形態2の素子分離構造を上述の製造方法によ
って形成する場合に、基本となるのはシリコン酸化膜8
の厚みと側壁シリコン窒化膜9の幅または厚みである。
シリコン酸化膜8の厚みと側壁シリコン窒化膜9の幅ま
たは厚みとの合計が実施の形態1における側壁絶縁膜4
の幅に対応する。この合計値を70nm以下(最小の設
計分離幅の寸法を0.2μm程度とした場合)とするこ
とが適当である。シリコン酸化膜8は、シリコン窒化膜
3を除去する工程で同時に側壁シリコン窒化膜9が除去
されないためのストッパとしての役割を果たすので、シ
リコン窒化膜とシリコン酸化膜のエッチングに対する選
択比に依存してシリコン酸化膜8の厚みが決定される。
熱リン酸等を用いてシリコン窒化膜3を除去するのであ
れば、エッチング選択比を大きくとることができるた
め、シリコン酸化膜8の厚みは10nm以下でよい。シ
リコン酸化膜8の厚みを10nm以下にすると、側壁シ
リコン窒化膜9の厚みまたは幅は60nm以上となる。
したがって、上述のコンタクト孔の形成においてコンタ
クト孔の位置が分離領域に60nm程度までずれても、
素子分離構造の電気的特性の劣化は生じないものと考え
られる。
Further, in the second embodiment, sidewall silicon nitride film 9 is present at the outer peripheral end of the isolation insulator. In the case where a contact hole reaching the source region 12 or the drain region 13 of the field effect transistor is formed as shown in FIG. 18A, the position of the contact hole 17 is changed due to misalignment of a photolithography process or the like. May overlap. In this case, contact hole 1
7 is formed by etching the interlayer insulating film 15 made of an oxide film using the resist film 16 as a mask. If the sidewall silicon nitride film 9 does not exist, the contact hole reaches the lower part of the groove 5. As a result, the electrical characteristics of the isolation insulator deteriorate. However, since the side wall silicon nitride film 9 exists in the element isolation structure formed in the second embodiment, etching in which a selectivity exists between the silicon nitride film and the oxide film when the contact hole 17 is formed is employed. As a result, even if the silicon oxide film 7 is removed by the etching, it stops at the surface of the side wall silicon nitride film 9. Thereby, the bottom wall of contact hole 17 is formed from the surface of sidewall silicon nitride film 9. Therefore, it is possible to prevent the electrical characteristics of the element isolation structure from deteriorating. The sidewall silicon nitride film 9 can be replaced with another material such as a silicon oxynitride film as long as it is an insulating film having etching selectivity with respect to an oxide film. When the element isolation structure according to the second embodiment is formed by the above-described manufacturing method, the basic structure is the silicon oxide film 8.
And the width or thickness of the sidewall silicon nitride film 9.
The sum of the thickness of silicon oxide film 8 and the width or thickness of sidewall silicon nitride film 9 is the same as sidewall insulating film 4 in the first embodiment.
Corresponding to the width of It is appropriate that the total value is 70 nm or less (when the minimum design separation width is about 0.2 μm). Since the silicon oxide film 8 serves as a stopper for preventing the side wall silicon nitride film 9 from being simultaneously removed in the step of removing the silicon nitride film 3, the silicon oxide film 8 depends on the selectivity of the silicon nitride film and the silicon oxide film with respect to the etching. The thickness of the silicon oxide film 8 is determined.
If the silicon nitride film 3 is removed using hot phosphoric acid or the like, the etching selectivity can be increased, so that the thickness of the silicon oxide film 8 may be 10 nm or less. When the thickness of silicon oxide film 8 is 10 nm or less, the thickness or width of sidewall silicon nitride film 9 becomes 60 nm or more.
Therefore, even if the position of the contact hole is shifted to the separation region by about 60 nm in the formation of the above-described contact hole,
It is considered that the electrical characteristics of the element isolation structure do not deteriorate.

【0079】(実施の形態3)発明の実施の形態3に従
った素子分離構造を備えた半導体装置について図19〜
図27を参照して説明する。図19〜図26は、実施の
形態3に従った半導体装置の製造工程を順に示す部分断
面図である。図27は、実施の形態3に対応した図8の
A−A線に沿う部分断面図(A)、図8のB−B線に沿
う部分断面図(B)である。
Third Embodiment A semiconductor device having an element isolation structure according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. 19 to 26 are partial cross-sectional views sequentially showing the manufacturing steps of the semiconductor device according to the third embodiment. 27A and 27B are a partial sectional view taken along line AA of FIG. 8 and a partial sectional view taken along line BB of FIG. 8, corresponding to the third embodiment.

【0080】図19に示すように実施の形態1と同様に
してシリコン基板1の上に熱酸化膜2とシリコン窒化膜
2が形成される。
As shown in FIG. 19, a thermal oxide film 2 and a silicon nitride film 2 are formed on a silicon substrate 1 in the same manner as in the first embodiment.

【0081】次に、図20に示すように、全面上に1〜
5nmの厚みを有する非晶質シリコン膜10が形成され
る。
Next, as shown in FIG.
An amorphous silicon film 10 having a thickness of 5 nm is formed.

【0082】その後、実施の形態2と同様にしてシリコ
ン窒化膜が全面上に形成され、エッチバックされること
により、側壁シリコン窒化膜9が非晶質シリコン膜10
の上に残存する。このとき、実施の形態2と異なる点
は、非晶質シリコン膜10はエッチバックによって除去
されないで残存することである。
Thereafter, a silicon nitride film is formed on the entire surface in the same manner as in the second embodiment, and is etched back, so that the side wall silicon nitride film 9 becomes an amorphous silicon film 10.
Remains on At this time, the difference from the second embodiment is that the amorphous silicon film 10 remains without being removed by the etch back.

【0083】次に、図22に示すように、実施の形態1
と同様にして溝5がシリコン基板1に形成される。この
とき、非晶質シリコン膜10はシリコン基板1と同じシ
リコンであるため、エッチングされ、シリコン窒化膜3
上の非晶質シリコン膜10は除去される。一方、側壁シ
リコン窒化膜9の下の非晶質シリコン膜10は側壁を形
成する。
Next, as shown in FIG.
A groove 5 is formed in the silicon substrate 1 in the same manner as described above. At this time, since the amorphous silicon film 10 is the same silicon as the silicon substrate 1, it is etched and
The upper amorphous silicon film 10 is removed. On the other hand, the amorphous silicon film 10 under the sidewall silicon nitride film 9 forms a sidewall.

【0084】その後、図23に示すように、熱酸化処理
を施すことにより、溝5の内壁、側壁と底壁に熱酸化膜
6が、実施の形態1と同様にして形成される。このと
き、熱酸化膜6の厚みW2 が、側壁シリコン窒化膜9の
幅または厚みと非晶質シリコン膜10の厚みとの合計値
5 (図21参照)よりも小さくなるように熱酸化処理
が施される。その熱酸化処理条件は、実施の形態1で示
されたものと同様である。また、この熱酸化処理によ
り、非晶質シリコン膜10の表面は酸化膜になる。
Thereafter, as shown in FIG. 23, by performing a thermal oxidation process, a thermal oxide film 6 is formed on the inner wall, the side wall, and the bottom wall of the groove 5 in the same manner as in the first embodiment. At this time, the thermal oxidation is performed such that the thickness W 2 of the thermal oxide film 6 is smaller than the total value W 5 of the width or thickness of the sidewall silicon nitride film 9 and the thickness of the amorphous silicon film 10 (see FIG. 21). Processing is performed. The thermal oxidation conditions are the same as those described in the first embodiment. Further, the surface of the amorphous silicon film 10 becomes an oxide film by this thermal oxidation treatment.

【0085】そして、図24に示すように、実施の形態
1と同様にして、TEOSを原材料として用いてシリコ
ン酸化膜7が溝5を充填するように形成される。
Then, as shown in FIG. 24, as in the first embodiment, a silicon oxide film 7 is formed so as to fill groove 5 using TEOS as a raw material.

【0086】図25に示すように、実施の形態1と同様
にしてシリコン酸化膜7に平坦化処理が施される。
As shown in FIG. 25, a flattening process is performed on silicon oxide film 7 in the same manner as in the first embodiment.

【0087】この平坦化処理で露出したシリコン窒化膜
3と熱酸化膜2とが、実施の形態1と同様にしてウェッ
トエッチングにより除去される。このようにして図26
に示されるように素子分離構造が完成する。
The silicon nitride film 3 and the thermal oxide film 2 exposed by this flattening process are removed by wet etching as in the first embodiment. Thus, FIG.
The element isolation structure is completed as shown in FIG.

【0088】この実施の形態3においても熱酸化により
素子領域のシリコンが食われないため、シリコン窒化膜
3によって規定される電界効果トランジスタの設計チャ
ネル幅W3 (図8参照)は維持され、設計分離幅W0
保たれる。したがって、電界効果トランジスタの電気的
特性の劣化は生じない。
Also in the third embodiment, since the silicon in the element region is not eroded by the thermal oxidation, the design channel width W 3 (see FIG. 8) of the field effect transistor defined by the silicon nitride film 3 is maintained, and the design is continued. The separation width W 0 is also maintained. Therefore, the electric characteristics of the field effect transistor do not deteriorate.

【0089】さらに、実施の形態3においても、分離絶
縁体の外周端部に側壁シリコン窒化膜9が存在するた
め、実施の形態2と同様に素子分離構造の電気的特性の
劣化を防止することができる。実施の形態2で述べたよ
うに、側壁シリコン窒化膜9は酸化膜のエッチングにお
いて選択性を備えた絶縁膜で置換えることができる。ま
た、側壁シリコン窒化膜9の側面に残存した非晶質シリ
コン膜10は後工程で電界効果トランジスタのゲート酸
化膜の形成時の熱酸化によって酸化膜となる。
Further, also in the third embodiment, since the side wall silicon nitride film 9 is present at the outer peripheral end of the isolation insulator, it is possible to prevent the deterioration of the electrical characteristics of the element isolation structure as in the second embodiment. Can be. As described in the second embodiment, sidewall silicon nitride film 9 can be replaced with an insulating film having selectivity in etching an oxide film. The amorphous silicon film 10 remaining on the side surface of the side wall silicon nitride film 9 becomes an oxide film by thermal oxidation at the time of forming a gate oxide film of the field effect transistor in a later step.

【0090】なお、図27の(A)で示すように、実施
の形態2と同様に、コンタクト孔17の位置が分離領域
に重なった場合においても素子分離の電気的特性の劣化
を防止することができる。
As shown in FIG. 27A, similarly to the second embodiment, even when the position of the contact hole 17 overlaps the isolation region, it is possible to prevent the electrical characteristics of element isolation from deteriorating. Can be.

【0091】実施の形態3で示された素子分離構造を上
述の製造方法によって形成する場合、基本となるのは、
非晶質シリコン膜10の厚みと側壁シリコン窒化膜9の
厚みまたは幅である。非晶質シリコン膜10と実施の形
態2でのシリコン酸化膜8とが対応するので、実施の形
態3では実施の形態2のシリコン酸化膜8を非晶質シリ
コン膜10で置換えられている。実施の形態3において
は、非晶質シリコン膜はシリコン窒化膜との間でのエッ
チングの選択性がシリコン酸化膜より大きくとることが
できるため、非晶質シリコン膜10の厚みを5nm以下
とすることができる。
When the element isolation structure shown in the third embodiment is formed by the above-described manufacturing method, the basic structure is as follows.
These are the thickness of the amorphous silicon film 10 and the thickness or width of the sidewall silicon nitride film 9. Since the amorphous silicon film 10 and the silicon oxide film 8 in the second embodiment correspond to each other, the silicon oxide film 8 in the second embodiment is replaced with the amorphous silicon film 10 in the third embodiment. In the third embodiment, since the selectivity of etching between the amorphous silicon film and the silicon nitride film can be larger than that of the silicon oxide film, the thickness of the amorphous silicon film 10 is set to 5 nm or less. be able to.

【0092】(実施の形態4)さらに、以上の実施の形
態1から3で述べた製造方法に不純物を導入する工程を
加えることにより、分離対象としての電界効果トランジ
スタのしきい値以下の余分なリーク電流を低減すること
が可能となる。電界効果トランジスタと分離領域との間
の境界では電界が集中しやすい。電界集中によりリーク
電流が発生する。電界効果トランジスタと分離領域との
間の境界部分に電界効果トランジスタのチャネル領域に
導入される不純物よりも高い濃度の不純物を導入するこ
とにより、上述の電界集中を抑制することができる。実
施の形態4では、この不純物の導入方法について説明す
る。ここでは一例としてn型の電界効果トランジスタに
ついて説明する。
(Embodiment 4) Further, by adding a step of introducing an impurity to the manufacturing method described in Embodiments 1 to 3 above, an extra portion equal to or less than the threshold value of a field effect transistor to be separated is obtained. Leakage current can be reduced. The electric field tends to concentrate at the boundary between the field effect transistor and the isolation region. Leakage current occurs due to electric field concentration. The above-described electric field concentration can be suppressed by introducing an impurity at a higher concentration than the impurity introduced into the channel region of the field-effect transistor into the boundary between the field-effect transistor and the isolation region. In a fourth embodiment, a method for introducing this impurity will be described. Here, an n-type field effect transistor will be described as an example.

【0093】n型の電界効果トランジスタのチャネルに
導入される不純物は通常、ボロンであり、製造工程にお
いてはボロンやフッ化ボロン(BF2 )のイオンが注入
されることにより実現される。また、上記の高い濃度の
不純物領域は電界効果トランジスタの端縁部または分離
領域の端縁部のいずれに形成されても電界集中を抑制す
ることができる。
The impurity introduced into the channel of the n-type field effect transistor is usually boron, and is realized by implanting boron or boron fluoride (BF 2 ) ions in the manufacturing process. Further, the concentration of the electric field can be suppressed whether the high concentration impurity region is formed at the edge of the field effect transistor or at the edge of the isolation region.

【0094】濃度の高い不純物領域においては電流が流
れにくくなるため、電界効果トランジスタの端縁に形成
すると電界効果トランジスタの実効的なチャネル幅が減
少し、電界効果トランジスタの駆動電流が減少する。そ
のため、分離領域の端縁に形成する方が有利である。
Since it is difficult for a current to flow in an impurity region having a high concentration, an effective channel width of the field effect transistor is reduced when formed at the edge of the field effect transistor, and the drive current of the field effect transistor is reduced. Therefore, it is more advantageous to form it at the edge of the separation region.

【0095】この発明では、シリコン基板の下側に配置
された分離絶縁体の幅がシリコン基板の上側に配置され
た分離絶縁体の幅よりも狭いので、シリコン基板の下側
の分離絶縁体の外側で上側の分離絶縁体の下にシリコン
基板の領域が存在する。この上側の分離絶縁体の下のシ
リコン基板の領域に不純物を導入することにより、電界
効果トランジスタの領域ではなく、分離領域に濃度の高
い不純物領域を形成することが可能となる。
In the present invention, since the width of the isolation insulator disposed below the silicon substrate is smaller than the width of the isolation insulator disposed above the silicon substrate, the width of the isolation insulator below the silicon substrate is reduced. There is a region of the silicon substrate on the outside and below the upper isolation insulator. By introducing an impurity into a region of the silicon substrate below the upper isolation insulator, a high-concentration impurity region can be formed not in the field effect transistor region but in the isolation region.

【0096】以下、不純物を導入する工程について図を
用いて説明する。実施の形態1に適用可能な不純物導入
工程について説明する。
Hereinafter, the step of introducing impurities will be described with reference to the drawings. An impurity introduction step applicable to the first embodiment will be described.

【0097】図28に示すように、溝5をシリコン基板
1に形成した後、ボロンを40〜60keVの加速電圧
で3×1013〜5×1013/cm2 の注入量でイオン注
入する。ボロン元素のイオン注入は矢印18で示され
る。このようにして側壁絶縁膜4の下で溝5の外側のシ
リコン基板1の領域にボロン元素導入領域19が形成さ
れる。
As shown in FIG. 28, after the groove 5 is formed in the silicon substrate 1, boron is ion-implanted at an acceleration voltage of 40 to 60 keV in an amount of 3 × 10 13 to 5 × 10 13 / cm 2 . The boron ion implantation is indicated by arrow 18. Thus, a boron element-introduced region 19 is formed in the region of the silicon substrate 1 under the sidewall insulating film 4 and outside the trench 5.

【0098】また、図29に示すように、溝5の内壁、
側壁と底壁に熱酸化膜6を形成した後、40〜60ke
Vの加速電圧で3×1013〜5×1013/cm2 の注入
量で矢印18に示すようにボロン元素のイオン注入を行
なうことにより、側壁絶縁膜4の下で熱酸化膜6の外側
のシリコン基板1の領域にボロン元素導入領域19が形
成される。
Further, as shown in FIG.
After forming the thermal oxide film 6 on the side wall and the bottom wall, 40 to 60 ke
By implanting boron as shown by an arrow 18 at an acceleration voltage of 3 × 10 13 to 5 × 10 13 / cm 2 at an acceleration voltage of V, the outside of the thermal oxide film 6 is formed under the sidewall insulating film 4. The boron element introduction region 19 is formed in the region of the silicon substrate 1.

【0099】図28または図29で示されるいずれの工
程においても、シリコン窒化膜3と熱酸化膜2の厚みの
合計値よりも側壁絶縁膜4の高さを低く設定することに
より、ボロンを電界効果トランジスタの形成領域に注入
せず、分離領域の端部にのみ注入することができる。こ
のとき、溝5の底壁または側壁にもボロンが注入され
る。
In any of the steps shown in FIG. 28 or FIG. 29, by setting the height of side wall insulating film 4 lower than the total thickness of silicon nitride film 3 and thermal oxide film 2, boron can be reduced to an electric field. It can be implanted only into the end of the isolation region without being implanted into the region where the effect transistor is formed. At this time, boron is also injected into the bottom wall or the side wall of the groove 5.

【0100】あるいは、図30に示すように、シリコン
基板1の上に熱酸化膜2とシリコン窒化膜3を形成した
後、開口部にボロンを注入してもよい。このとき、ボロ
ンの注入条件は5〜10keVの加速電圧で3×1013
〜5×1013/cm2 の注入量である。この工程の後
に、溝5と熱酸化膜6を形成するため、溝5と熱酸化膜
6の部分の不純物は消失するが、分離領域の端縁にはボ
ロン元素導入領域19は残存する。
Alternatively, as shown in FIG. 30, after the thermal oxide film 2 and the silicon nitride film 3 are formed on the silicon substrate 1, boron may be implanted into the openings. At this time, the boron implantation condition is 3 × 10 13 at an acceleration voltage of 5 to 10 keV.
The injection amount is about 5 × 10 13 / cm 2 . After this step, since the trench 5 and the thermal oxide film 6 are formed, the impurities in the portion of the trench 5 and the thermal oxide film 6 disappear, but the boron element introduction region 19 remains at the edge of the isolation region.

【0101】上述したすべての例において、ボロンの注
入量は、電界効果トランジスタのチャネル領域に注入さ
れるボロンの注入量に対して3倍以上に設定される。た
とえば、電界効果トランジスタのチャネル領域へのボロ
ンの注入条件は加速電圧20keV、注入量1×1013
/cm2 である。
In all the above-described examples, the amount of boron implanted is set at least three times the amount of boron implanted into the channel region of the field effect transistor. For example, implantation conditions of boron into the channel region of the field effect transistor is an acceleration voltage 20 keV, implantation of 1 × 10 13
/ Cm 2 .

【0102】また、上述のすべての製造工程において分
離領域の端縁に導入されるボロンはソース領域またはド
レイン領域からの空乏層の伸びを抑制し、また分離特性
を向上させるためにも作用する。
In all of the above-described manufacturing steps, boron introduced to the edge of the isolation region acts to suppress the extension of the depletion layer from the source region or the drain region and to improve the isolation characteristics.

【0103】なお、図28〜図30では、実施の形態1
に適用した例について説明したが、実施の形態2、実施
の形態3にも容易に適用され得る。
FIGS. 28 to 30 show the first embodiment.
Has been described, but the present invention can be easily applied to the second and third embodiments.

【0104】図31は、分離領域と素子領域の配置関係
を示す部分平面図である。図32の(A)は図31のA
−A線に沿う部分断面図、図32の(B)は図31のB
−B線に沿う部分断面図である。図31に示すように、
電界効果トランジスタT1 とT2 の分離領域と接する部
分20において電界集中が起こる。以上の製造工程で形
成された高濃度の不純物領域は図32の(A)と(B)
に示すように素子分離構造の外側にボロン拡散領域21
として形成される。ボロン拡散領域21は側壁絶縁膜4
の下でシリコン基板1の領域に形成される。ボロン拡散
領域21を備えることにより、領域20における電界集
中を抑制することができる。その結果、電界効果トラン
ジスタのしきい値以下で発生するリーク電流を抑制する
ことができる。
FIG. 31 is a partial plan view showing an arrangement relationship between an isolation region and an element region. (A) of FIG. 32 shows A of FIG.
FIG. 32B is a partial cross-sectional view taken along the line A. FIG.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along line -B. As shown in FIG.
An electric field concentration occurs in a portion 20 which is in contact with the separation region between the field effect transistors T 1 and T 2 . The high-concentration impurity regions formed in the above manufacturing steps are shown in FIGS.
As shown in FIG.
Is formed as The boron diffusion region 21 is the side wall insulating film 4
Under the silicon substrate 1. By providing the boron diffusion region 21, electric field concentration in the region 20 can be suppressed. As a result, a leak current generated below the threshold value of the field effect transistor can be suppressed.

【0105】[0105]

【発明の効果】以上のように、この発明の1つの局面に
従った半導体装置によれば、半導体基板の下側に配置さ
れた下部絶縁体の幅が半導体基板の上側に配置された上
部絶縁体の幅よりも小さくなるように分離絶縁体が形成
されるので、電界効果トランジスタのチャネル幅の減少
を抑制することができ、それにより駆動電流の減少を抑
制することができ、結果として電気的特性の劣化が生じ
ない。これにより、高集積化された半導体装置、たとえ
ば1ギガビット(Gb)級のDRAMに本発明の素子分
離構造を適用するとき動作速度の劣化を抑制することが
できる。
As described above, according to the semiconductor device according to one aspect of the present invention, the width of the lower insulator disposed below the semiconductor substrate is equal to the width of the upper insulator disposed above the semiconductor substrate. Since the isolation insulator is formed so as to be smaller than the width of the body, a decrease in the channel width of the field-effect transistor can be suppressed, whereby a decrease in the drive current can be suppressed. There is no deterioration in characteristics. As a result, when the element isolation structure of the present invention is applied to a highly integrated semiconductor device, for example, a 1 gigabit (Gb) class DRAM, it is possible to suppress a decrease in operation speed.

【0106】また、上記のこの発明の1つの局面に従っ
た半導体装置において、側壁絶縁膜がシリコン窒化膜を
含むように形成されることにより、コンタクト孔の位置
がずれて分離領域と重なった場合においても素子分離構
造の電気的特性の劣化が生じることがない。
In the semiconductor device according to one aspect of the present invention, the sidewall insulating film is formed to include the silicon nitride film, so that the position of the contact hole is shifted and overlaps with the isolation region. In this case, the electrical characteristics of the element isolation structure do not deteriorate.

【0107】この発明の1つの局面に従った半導体装置
において下部絶縁体の外側に接して半導体基板の主表面
近傍の領域に高濃度の不純物領域を備えることにより、
電界効果トランジスタのしきい値以下で発生するリーク
電流を抑制することができる。
In the semiconductor device according to one aspect of the present invention, by providing a high concentration impurity region in a region near the main surface of the semiconductor substrate in contact with the outside of the lower insulator,
Leakage current generated below the threshold value of the field effect transistor can be suppressed.

【0108】さらに、この発明のもう1つの局面に従っ
た半導体装置によれば、半導体基板の下側に配置された
下部絶縁体の幅を半導体基板の上側に配置された上部絶
縁体の幅よりも小さくするために、半導体基板の主表面
より上方に延在する側壁絶縁膜を設けて、溝の側壁に形
成される熱酸化膜の厚みを側壁絶縁膜の厚みより薄くす
ることによって実現することができる。
Further, according to the semiconductor device according to another aspect of the present invention, the width of the lower insulator disposed below the semiconductor substrate is made larger than the width of the upper insulator disposed above the semiconductor substrate. In order to reduce the thickness, a sidewall insulating film extending above the main surface of the semiconductor substrate is provided, and the thickness of the thermal oxide film formed on the sidewall of the groove is made smaller than the thickness of the sidewall insulating film. Can be.

【0109】この発明のもう1つの局面に従った半導体
装置においても側壁絶縁膜にシリコン窒化膜を含ませる
ことにより、コンタクト孔の位置のずれによって素子分
離構造の電気的特性が劣化することがない。
In the semiconductor device according to another aspect of the present invention, by including the silicon nitride film in the side wall insulating film, the electrical characteristics of the element isolation structure are not deteriorated due to the displacement of the contact hole. .

【0110】また、この発明のもう1つの局面に従った
半導体装置において、下部絶縁体の外側に接して半導体
基板の主表面近傍の領域に形成された高濃度の不純物領
域を備えることにより、電界効果トランジスタのしきい
値以下で発生するリーク電流を抑制することができる。
In a semiconductor device according to another aspect of the present invention, a high-concentration impurity region formed in a region near a main surface of a semiconductor substrate in contact with an outer side of a lower insulator is provided. Leakage current generated below the threshold value of the effect transistor can be suppressed.

【0111】さらに、この発明の別の局面に従った半導
体装置の製造方法によれば、上述のような本発明に従っ
た半導体装置の構造を、複雑なプロセスを用いることな
く実現することができる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention, the structure of the semiconductor device according to the present invention as described above can be realized without using a complicated process. .

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

【図1】 発明の実施の形態1に従った半導体装置の製
造方法において第1工程を示す部分断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a first step in a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 発明の実施の形態1に従った半導体装置の製
造方法において第2工程を示す部分断面図である。
FIG. 2 is a partial cross sectional view showing a second step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 発明の実施の形態1に従った半導体装置の製
造方法において第3工程を示す部分断面図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a third step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 発明の実施の形態1に従った半導体装置の製
造方法において第4工程を示す部分断面図である。
FIG. 4 is a partial cross sectional view showing a fourth step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 発明の実施の形態1に従った半導体装置の製
造方法において第5工程を示す部分断面図である。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a fifth step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】 発明の実施の形態1に従った半導体装置の製
造方法において第6工程を示す部分断面図である。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a sixth step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】 発明の実施の形態1に従った半導体装置の製
造方法において第7工程を示す部分断面図である。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a seventh step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図8】 発明の実施の形態1、2および3によって形
成された素子領域と分離領域の配置関係を示す部分平面
図である。
FIG. 8 is a partial plan view showing an arrangement relationship between an element region and an isolation region formed according to the first, second, and third embodiments of the present invention.

【図9】 発明の実施の形態1において図8のA−A線
に沿う部分断面図(A)、図8のB−B線に沿う部分断
面図(B)である。
9 is a partial sectional view (A) along the line AA in FIG. 8 and a partial sectional view (B) along the line BB in FIG. 8 according to the first embodiment of the present invention;

【図10】 発明の実施の形態2に従った半導体装置の
製造方法において第1工程を示す部分断面図である。
FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing a first step in a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図11】 発明の実施の形態2に従った半導体装置の
製造方法において第2工程を示す部分断面図である。
FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing a second step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図12】 発明の実施の形態2に従った半導体装置の
製造方法において第3工程を示す部分断面図である。
FIG. 12 is a partial cross-sectional view showing a third step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図13】 発明の実施の形態2に従った半導体装置の
製造方法において第4工程を示す部分断面図である。
FIG. 13 is a partial cross-sectional view showing a fourth step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図14】 発明の実施の形態2に従った半導体装置の
製造方法において第5工程を示す部分断面図である。
FIG. 14 is a partial cross-sectional view showing a fifth step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図15】 発明の実施の形態2に従った半導体装置の
製造方法において第6工程を示す部分断面図である。
FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a sixth step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図16】 発明の実施の形態2に従った半導体装置の
製造方法において第7工程を示す部分断面図である。
FIG. 16 is a partial cross-sectional view showing a seventh step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図17】 発明の実施の形態2に従った半導体装置の
製造方法において第8工程を示す部分断面図である。
FIG. 17 is a partial cross-sectional view showing an eighth step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図18】 発明の実施の形態2において図8のA−A
線に沿う部分断面図(A)、図8のB−B線に沿う部分
断面図(B)である。
FIG. 18 is a sectional view taken along line AA of FIG. 8 according to the second embodiment of the invention;
FIG. 9 is a partial cross-sectional view (A) along a line, and a partial cross-sectional view (B) along a BB line in FIG. 8.

【図19】 発明の実施の形態3に従った半導体装置の
製造方法において第1工程を示す部分断面図である。
FIG. 19 is a partial cross-sectional view showing a first step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図20】 発明の実施の形態3に従った半導体装置の
製造方法において第2工程を示す部分断面図である。
FIG. 20 is a partial cross-sectional view showing a second step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図21】 発明の実施の形態3に従った半導体装置の
製造方法において第3工程を示す部分断面図である。
FIG. 21 is a partial cross-sectional view showing a third step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図22】 発明の実施の形態3に従った半導体装置の
製造方法において第4工程を示す部分断面図である。
FIG. 22 is a partial cross-sectional view showing a fourth step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図23】 発明の実施の形態3に従った半導体装置の
製造方法において第5工程を示す部分断面図である。
FIG. 23 is a partial cross-sectional view showing a fifth step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図24】 発明の実施の形態3に従った半導体装置の
製造方法において第6工程を示す部分断面図である。
FIG. 24 is a partial cross-sectional view showing a sixth step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図25】 発明の実施の形態3に従った半導体装置の
製造方法において第7工程を示す部分断面図である。
FIG. 25 is a partial cross-sectional view showing a seventh step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図26】 発明の実施の形態3に従った半導体装置の
製造方法において第8工程を示す部分断面図である。
FIG. 26 is a partial cross-sectional view showing an eighth step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図27】 発明の実施の形態3において図8のA−A
線に沿う部分断面図(A)、図8のB−B線に沿う部分
断面図(B)である。
FIG. 27 is a sectional view taken along line AA of FIG. 8 according to the third embodiment of the invention;
FIG. 9 is a partial cross-sectional view (A) along a line, and a partial cross-sectional view (B) along a BB line in FIG. 8.

【図28】 発明の実施の形態4においてボロンのイオ
ン注入工程の1つの例を示す部分断面図である。
FIG. 28 is a partial cross-sectional view showing one example of a boron ion implantation step in Embodiment 4 of the present invention.

【図29】 発明の実施の形態4においてボロンのイオ
ン注入工程のもう1つの例を示す部分断面図である。
FIG. 29 is a partial cross-sectional view showing another example of the boron ion implantation step in Embodiment 4 of the present invention.

【図30】 発明の実施の形態4においてボロンのイオ
ン注入工程の別の例を示す部分断面図である。
FIG. 30 is a partial cross-sectional view showing another example of the boron ion implantation step in Embodiment 4 of the present invention.

【図31】 電界集中領域を示す部分平面図である。FIG. 31 is a partial plan view showing an electric field concentration region.

【図32】 図31のA−A線に沿う部分断面図
(A)、図31のB−B線に沿う部分断面図(B)であ
る。
32 is a partial cross-sectional view (A) along the line AA in FIG. 31 and a partial cross-sectional view (B) along the line BB in FIG. 31;

【図33】 従来の半導体装置の製造方法において第1
工程を示す部分断面図である。
FIG. 33 shows a first example of a conventional semiconductor device manufacturing method.
It is a fragmentary sectional view showing a process.

【図34】 従来の半導体装置の製造方法において第2
工程を示す部分断面図である。
FIG. 34 shows a second example of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
It is a fragmentary sectional view showing a process.

【図35】 従来の半導体装置の製造方法において第3
工程を示す部分断面図である。
FIG. 35 illustrates a third method of manufacturing a conventional semiconductor device.
It is a fragmentary sectional view showing a process.

【図36】 従来の半導体装置の製造方法において第4
工程を示す部分断面図である。
FIG. 36 illustrates a fourth method of manufacturing a conventional semiconductor device.
It is a fragmentary sectional view showing a process.

【図37】 従来の半導体装置の製造方法において第5
工程を示す部分断面図である。
FIG. 37 shows a fifth example of the conventional semiconductor device manufacturing method.
It is a fragmentary sectional view showing a process.

【図38】 従来の半導体装置の製造方法において第6
工程を示す部分断面図である。
FIG. 38 shows a sixth example of a conventional semiconductor device manufacturing method.
It is a fragmentary sectional view showing a process.

【図39】 従来の分離領域と素子領域との配置関係を
示す部分平面図である。
FIG. 39 is a partial plan view showing a conventional arrangement relationship between an isolation region and an element region.

【図40】 図39のA−A線に沿う部分断面図
(A)、図39のB−B線に沿う部分断面図(B)であ
る。
40 is a partial cross-sectional view (A) along the line AA in FIG. 39 and a partial cross-sectional view (B) along the line BB in FIG. 39.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板、2 熱酸化膜、3 シリコン窒化
膜、4 側壁絶縁膜、5溝、6 熱酸化膜、7 シリコ
ン酸化膜、8 シリコン酸化膜、9 側壁シリコン窒化
膜、10 非晶質シリコン膜、18 ボロン元素のイオ
ン注入、19ボロン元素導入領域、21 ボロン拡散領
域、T1 ,T2 電界効果トランジスタ、W0 設計分
離幅、W1 側壁絶縁膜の厚み、W2 熱酸化膜の厚
み。
Reference Signs List 1 silicon substrate, 2 thermal oxide film, 3 silicon nitride film, 4 sidewall insulating film, 5 grooves, 6 thermal oxide film, 7 silicon oxide film, 8 silicon oxide film, 9 sidewall silicon nitride film, 10 amorphous silicon film, 18 boron element ion implantation, 19 boron element introduction region, 21 boron diffusion region, T 1 , T 2 field effect transistor, W 0 design separation width, W 1 sidewall insulating film thickness, W 2 thermal oxide film thickness.

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主表面を有する半導体基板と、 前記半導体基板に形成され、能動素子の間を分離する分
離絶縁体とを備え、前記分離絶縁体は、 前記半導体基板の主表面より上側に配置された上部絶縁
体と、 前記上部絶縁体に接続し、前記半導体基板の主表面より
下側に配置された下部絶縁体とを含み、 前記下部絶縁体の幅は、前記上部絶縁体の幅よりも小さ
い、半導体装置。
A semiconductor substrate having a main surface; and a separation insulator formed on the semiconductor substrate and separating between active elements, wherein the separation insulator is disposed above a main surface of the semiconductor substrate. And a lower insulator connected to the upper insulator and disposed below the main surface of the semiconductor substrate, wherein the width of the lower insulator is greater than the width of the upper insulator. Small, semiconductor devices.
【請求項2】 前記下部絶縁体は、 前記半導体基板に形成された溝の側壁と底壁に沿って形
成された熱酸化膜と、 前記熱酸化膜の上に形成され、前記溝を充填する充填絶
縁物層とを含む、請求項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 2, wherein the lower insulator is formed on the thermal oxide film along a sidewall and a bottom wall of the trench formed in the semiconductor substrate, and fills the trench. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a filling insulator layer.
【請求項3】 前記充填絶縁物層は、酸化物層である、
請求項2に記載の半導体装置。
3. The filled insulator layer is an oxide layer.
The semiconductor device according to claim 2.
【請求項4】 前記上部絶縁体は、前記半導体基板の主
表面より上方に延在する側壁絶縁膜を含む、請求項1か
ら3までのいずれかに記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said upper insulator includes a sidewall insulating film extending above a main surface of said semiconductor substrate.
【請求項5】 前記側壁絶縁膜は、酸化膜からなる、請
求項4に記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein said sidewall insulating film is made of an oxide film.
【請求項6】 前記側壁絶縁膜は、窒化膜を含む、請求
項4に記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 4, wherein said sidewall insulating film includes a nitride film.
【請求項7】 前記側壁絶縁膜は、酸化膜と窒化膜とか
らなる、請求項6に記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 6, wherein said sidewall insulating film comprises an oxide film and a nitride film.
【請求項8】 前記側壁絶縁膜は、シリコン膜と窒化膜
とからなる、請求項6に記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 6, wherein said sidewall insulating film comprises a silicon film and a nitride film.
【請求項9】 前記下部絶縁体の外側に接して前記半導
体基板の主表面近傍の領域に形成された不純物領域をさ
らに備え、 前記不純物領域は、前記能動素子としての電界効果トラ
ンジスタの導電型と反対の導電型の不純物を含み、前記
電界効果トランジスタのチャネル領域に含まれる不純物
の濃度よりも高い不純物の濃度を有する、請求項1から
8までのいずれかに記載の半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an impurity region formed in a region near a main surface of said semiconductor substrate in contact with an outer side of said lower insulator, wherein said impurity region has a conductivity type of a field effect transistor as said active element. 9. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an impurity of an opposite conductivity type and having a higher impurity concentration than an impurity included in a channel region of said field effect transistor.
【請求項10】 主表面を有する半導体基板と、 前記半導体基板に形成され、能動素子の間を分離する分
離絶縁体とを備え、 前記分離絶縁体は、 前記半導体基板の主表面より上側に配置された上部絶縁
体と、 前記上部絶縁体に接続し、前記半導体基板の主表面より
下側に配置された下部絶縁体とを含み、 前記下部絶縁体の幅は、前記上部絶縁体の幅よりも小さ
くなっており、 前記下部絶縁体は、 前記半導体基板に形成された溝の側壁と底壁にそって形
成された熱酸化膜と、 前記熱酸化膜の上に形成され、前記溝を充填する充填絶
縁物層とを含み、 前記上部絶縁体は、前記半導体基板の主表面より上方に
延在する側壁絶縁膜を含み、 前記側壁絶縁膜は、前記充填絶縁物層の周側面に形成さ
れており、 前記半導体基板の主表面において前記熱酸化膜の厚みは
前記側壁絶縁膜の厚みよりも小さい、半導体装置。
10. A semiconductor substrate having a main surface, and a separation insulator formed on the semiconductor substrate and separating between active elements, wherein the separation insulator is disposed above the main surface of the semiconductor substrate. And a lower insulator connected to the upper insulator and disposed below the main surface of the semiconductor substrate, wherein the width of the lower insulator is greater than the width of the upper insulator. The lower insulator is formed on a side wall and a bottom wall of a groove formed in the semiconductor substrate, and a thermal oxide film is formed on the thermal oxide film to fill the groove. The upper insulator includes a sidewall insulating film extending above a main surface of the semiconductor substrate, and the sidewall insulating film is formed on a peripheral side surface of the filled insulator layer. And at the main surface of the semiconductor substrate, The thickness of the oxide film is smaller than the thickness of the sidewall insulating film, a semiconductor device.
【請求項11】 前記充填絶縁物層は、酸化物層であ
る、請求項10に記載の半導体装置。
11. The semiconductor device according to claim 10, wherein said filled insulator layer is an oxide layer.
【請求項12】 前記側壁絶縁膜は、酸化膜からなる、
請求項10または11に記載の半導体装置。
12. The sidewall insulating film is made of an oxide film.
The semiconductor device according to claim 10.
【請求項13】 前記側壁絶縁膜は、窒化膜を含む、請
求項10または11に記載の半導体装置。
13. The semiconductor device according to claim 10, wherein said sidewall insulating film includes a nitride film.
【請求項14】 前記側壁絶縁膜は、酸化膜と窒化膜と
からなる、請求項13に記載の半導体装置。
14. The semiconductor device according to claim 13, wherein said sidewall insulating film comprises an oxide film and a nitride film.
【請求項15】 前記側壁絶縁膜は、シリコン膜と窒化
膜とからなる、請求項13に記載の半導体装置。
15. The semiconductor device according to claim 13, wherein said sidewall insulating film comprises a silicon film and a nitride film.
【請求項16】 前記下部絶縁体の外側に接して前記半
導体基板の主表面近傍の領域に形成された不純物領域を
さらに備え、 前記不純物領域は、前記能動素子としての電界効果トラ
ンジスタの導電型と反対の導電型の不純物を含み、前記
電界効果トランジスタのチャネル領域に含まれる不純物
の濃度よりも高い不純物の濃度を有する、請求項10か
ら15までのいずれかに記載の半導体装置。
16. The semiconductor device according to claim 16, further comprising an impurity region formed in a region near a main surface of said semiconductor substrate in contact with an outer side of said lower insulator, wherein said impurity region is of a conductivity type of a field effect transistor as said active element. 16. The semiconductor device according to claim 10, further comprising an impurity of an opposite conductivity type and having a higher impurity concentration than an impurity included in a channel region of said field effect transistor.
【請求項17】 半導体基板の主表面上に被覆層を形成
する工程と、 前記被覆層を選択的に除去することにより、能動素子の
間を分離する領域で前記半導体基板の主表面を露出させ
る開口部を前記被覆層に形成する工程と、 前記開口部の側面に第1の厚みを有する側壁絶縁膜を形
成する工程と、 前記被覆層と前記側壁絶縁膜をマスクとして用いて前記
半導体基板の一部を除去することにより、前記半導体基
板に溝を形成する工程と、 前記溝の側壁と底壁に沿って前記第1の厚みよりも小さ
い第2の厚みを有する熱酸化膜を形成する工程と、 前記側壁絶縁膜の間と前記溝を充填する絶縁物層を前記
被覆層の上まで延在するように形成する工程と、 前記被覆層の上に形成された絶縁物層を選択的に除去す
る工程と、 前記被覆層を除去する工程とを備えた、半導体装置の製
造方法。
17. A step of forming a coating layer on a main surface of a semiconductor substrate, and selectively removing the coating layer to expose a main surface of the semiconductor substrate in a region separating active elements. Forming an opening in the cover layer; forming a side wall insulating film having a first thickness on a side surface of the opening; and forming the side wall insulating film as a mask using the cover layer and the side wall insulating film as a mask. Forming a groove in the semiconductor substrate by removing a part thereof; and forming a thermal oxide film having a second thickness smaller than the first thickness along a side wall and a bottom wall of the groove. Forming an insulating layer between the sidewall insulating films and filling the groove so as to extend over the coating layer; and selectively forming the insulating layer formed on the coating layer. Removing, and removing the coating layer With a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項18】 前記絶縁物層を形成する工程は、酸化
物層を形成することを含む、請求項17に記載の半導体
装置の製造方法。
18. The method according to claim 17, wherein the step of forming the insulator layer includes forming an oxide layer.
【請求項19】 前記側壁絶縁膜を形成する工程は、前
記開口部の側面に側壁酸化膜を形成することを含む、請
求項17または18に記載の半導体装置の製造方法。
19. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein said step of forming a sidewall insulating film includes forming a sidewall oxide film on a side surface of said opening.
【請求項20】 前記側壁絶縁膜を形成する工程は、前
記開口部の側面に酸化膜を形成することと、前記酸化膜
の上に側壁窒化膜を形成することとを含む、請求項17
または18に記載の半導体装置の製造方法。
20. The step of forming the sidewall insulating film includes forming an oxide film on a side surface of the opening and forming a sidewall nitride film on the oxide film.
19. A method for manufacturing a semiconductor device according to item 18.
【請求項21】 前記側壁絶縁膜を形成する工程は、前
記開口部の側面にシリコン膜を形成することと、前記シ
リコン膜の上に側壁窒化膜を形成することとを含む、請
求項17または18に記載の半導体装置の製造方法。
21. The method according to claim 17, wherein the step of forming the sidewall insulating film includes forming a silicon film on a side surface of the opening and forming a sidewall nitride film on the silicon film. 19. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 18.
【請求項22】 前記側壁絶縁膜を形成する工程におい
て、前記被覆層の頂面より低い高さを有するように側壁
絶縁膜を形成し、 前記溝を形成する工程の後、前記被覆層をマスクとして
前記能動素子としての電界効果トランジスタのチャネル
領域に導入される不純物の濃度よりも高い不純物の濃度
を有するように、前記電界効果トランジスタの導電型と
反対の導電型の不純物を前記側壁絶縁膜の下の前記半導
体基板の領域に導入する工程をさらに備える、請求項1
7から21までのいずれかに記載の半導体装置の製造方
法。
22. A step of forming the sidewall insulating film, forming a sidewall insulating film so as to have a height lower than a top surface of the coating layer, and masking the coating layer after the step of forming the groove. An impurity of a conductivity type opposite to the conductivity type of the field effect transistor is added to the side wall insulating film so as to have a higher impurity concentration than the impurity concentration introduced into the channel region of the field effect transistor as the active element. 2. The method of claim 1 further comprising the step of introducing into a region of said semiconductor substrate below.
22. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 7 to 21.
【請求項23】 前記側壁絶縁膜を形成する工程におい
て、前記被覆層の頂面より低い高さを有するように側壁
絶縁膜を形成し、 前記熱酸化膜を形成する工程の後、前記被覆層をマスク
として前記能動素子としての電界効果トランジスタのチ
ャネル領域に導入される不純物の濃度よりも高い不純物
の濃度を有するように、前記電界効果トランジスタの導
電型と反対の導電型の不純物を前記側壁絶縁膜の下の前
記半導体基板の領域に導入する工程をさらに備える、請
求項17から21までのいずれかに記載の半導体装置の
製造方法。
23. A step of forming the side wall insulating film, forming a side wall insulating film so as to have a height lower than a top surface of the coating layer, and forming the thermal oxide film after the step of forming the thermal oxide film. Is used as a mask to remove impurities of the conductivity type opposite to the conductivity type of the field effect transistor so as to have an impurity concentration higher than the impurity concentration introduced into the channel region of the field effect transistor as the active element. 22. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17, further comprising a step of introducing the semiconductor device into a region of the semiconductor substrate below a film.
【請求項24】 前記開口部を形成する工程の後、前記
被覆層をマスクとして前記能動素子としての電界効果ト
ランジスタのチャネル領域に導入される不純物の濃度よ
りも高い不純物の濃度を有するように、前記電界効果ト
ランジスタの導電型と反対の導電型の不純物を、前記開
口部によって露出した前記半導体基板の領域に導入する
工程をさらに備える、請求項17から21までのいずれ
かに記載の半導体装置の製造方法。
24. After the step of forming the opening, using the coating layer as a mask, the impurity concentration is higher than the impurity concentration introduced into the channel region of the field effect transistor as the active element. 22. The semiconductor device according to claim 17, further comprising a step of introducing an impurity having a conductivity type opposite to a conductivity type of the field-effect transistor into a region of the semiconductor substrate exposed by the opening. Production method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006245602A (en) * 1999-03-03 2006-09-14 Hitachi Ltd Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device

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