JPH11126819A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH11126819A
JPH11126819A JP10175140A JP17514098A JPH11126819A JP H11126819 A JPH11126819 A JP H11126819A JP 10175140 A JP10175140 A JP 10175140A JP 17514098 A JP17514098 A JP 17514098A JP H11126819 A JPH11126819 A JP H11126819A
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Japan
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film
region
groove
semiconductor substrate
semiconductor device
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JP10175140A
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Japanese (ja)
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Wataru Yokozeki
亘 横関
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Nippon Steel Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve element separating ability of an element isolating region by reducing the parasitic capacitance in the region by partially forming a void (vacuum) section having a low dielectric constant in the region. SOLUTION: After a thermally oxidized film has been formed on a semiconductor substrate 11, a trench 15 is formed into the substrate 11 through the oxidized film, and another thermally oxidized film 16 is formed on the internal surface of the trench 15. Then, the trench 15 is filled up with a silicon nitride film 17, after a transistor has been formed in an element activating region, a BPSG film 25 is deposited on the whole surface of the substrate 11 and planarized. After a polysilicon film 26 and a silicon nitride film 27 have been successively deposited on the film 25, an opening 29 is formed by selectively removing the silicon nitride film 27 on the silicon nitride film 17, and voids 15 and 29 are formed by removing the silicon nitride films 17 and 27. Thereafter, a void (vacuum) region is formed by closing the top of the voids 15 and 29 by forming a thermally oxidizing film through thermal oxidation of the polysilicon film 26.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特に、素子間の電気的な分離能力を
向上させた素子分離構造を有する半導体装置及びその製
造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device having an element isolation structure with improved electrical isolation between elements and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造における従来の素子分
離方法として、素子分離領域にフィールド酸化膜を形成
する方法や、フィールドシールド法、素子分離用電極に
よる素子分離を行う方法などがある。
2. Description of the Related Art As a conventional element isolation method in the manufacture of a semiconductor device, there are a method of forming a field oxide film in an element isolation region, a field shield method, and a method of element isolation using an element isolation electrode.

【0003】また、素子分離方法として素子分離領域を
空隙にする方法などがある。例えば、特開昭60−15
0644号公報及び特開平8−37230号公報に、空
洞或いは密閉空間を利用した素子分離技術による素子分
離構造を形成するための製造方法と製造工程が示されて
いる。
[0003] Further, as an element isolation method, there is a method of making an element isolation region a gap. For example, JP-A-60-15
JP-A No. 0644 and JP-A-8-37230 disclose a manufacturing method and a manufacturing process for forming an element isolation structure by an element isolation technique using a cavity or a closed space.

【0004】前記特開昭60−150644号公報に記
載の発明によれば、半導体基板上に形成したCVD酸化
膜のパターンをマスクとしてエッチングによって深さ5
μmの溝を5μm間隔で形成する。
According to the invention described in JP-A-60-150644, a pattern of a CVD oxide film formed on a semiconductor substrate is etched to a depth of 5
μm grooves are formed at 5 μm intervals.

【0005】次に、前記溝の内部に熱酸化膜を形成し、
次いで異方性エッチングにより前記溝の底部の熱酸化膜
のみを完全にエッチングして除去する。そして、シリコ
ンの異方性エッチングにより、前記溝の底部のシリコン
を1μm程度エッチングして前記溝より幅広の空洞部を
形成する例が示されている。
Next, a thermal oxide film is formed inside the groove,
Next, only the thermal oxide film at the bottom of the groove is completely etched and removed by anisotropic etching. An example is shown in which silicon at the bottom of the groove is etched by about 1 μm by anisotropic etching of silicon to form a cavity wider than the groove.

【0006】また、特開平8−37230号公報に記載
の発明によれば、実施例1として、半導体基板上に素子
分離用の溝を形成し、不活性ガス雰囲気中でシラノール
有機溶液をスピンコートにより塗布し、熱処理を施すこ
とによって前記溝の上部にシリコン酸化膜等の絶縁膜を
形成している。この際、前記溝の開口径に合わせてシラ
ノール有機溶液の粘度及び塗布時の回転数を最適化する
ことによって、前記溝内には溶液を浸透させないで前記
溝の上部のみにシリコン酸化膜等の絶縁膜を形成し、前
記溝内の空間を密閉することができるとしている。
According to the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-37230, as Example 1, a groove for element isolation is formed on a semiconductor substrate, and a silanol organic solution is spin-coated in an inert gas atmosphere. Then, an insulating film such as a silicon oxide film is formed on the groove by applying a heat treatment. At this time, by optimizing the viscosity of the silanol organic solution and the number of revolutions at the time of application in accordance with the opening diameter of the groove, a silicon oxide film or the like is formed only on the upper part of the groove without allowing the solution to penetrate into the groove. It is stated that an insulating film can be formed to seal the space in the groove.

【0007】また、同じく特開平8−37230号公報
に記載の実施例2によれば、素子分離用の溝の側壁から
所定量離間し、前記溝の底面とつながった壁状体を形成
し、この壁状体と前記溝の側壁との隙間を上述したシラ
ノール有機溶液によって密閉して空間を形成する例が記
載されている。
According to the second embodiment also described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-37230, a wall-shaped member is formed which is separated from the side wall of the groove for element isolation by a predetermined amount and is connected to the bottom surface of the groove. There is described an example in which a gap between the wall-shaped body and the side wall of the groove is sealed with the above-mentioned silanol organic solution to form a space.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、誘電率
を低下させて素子分離能力の向上を図るために、前記特
開昭60−150644号公報に開示されている方法を
用いて、基板表面に近い部位に、例えば基板表面から少
なくとも1μm以内に空隙を形成すると、高濃度の拡散
層も基板表面に形成されるので、ウェルを形成すること
ができなくなってしまう。従って、デバイス素子をシリ
コン基板表面に形成することが非常に困難になるという
問題があった。
However, in order to reduce the dielectric constant and improve the element isolation capability, the method disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-150644 is used. If a void is formed in a portion within, for example, at least 1 μm from the substrate surface, a high-concentration diffusion layer is also formed on the substrate surface, so that a well cannot be formed. Therefore, there is a problem that it is very difficult to form device elements on the surface of the silicon substrate.

【0009】通常、空隙により素子分離領域を形成する
場合、如何にして空隙の上部に絶縁膜を形成するかが問
題である。前記特開平8−37230号公報に記載され
ている実施例1では、上述したようにトレンチ開口径に
合わせてシラノール有機溶液の粘度及び塗布時の回転数
を最適化すると、空隙の内部に溶液を浸透させないで、
前記空隙の上部に絶縁膜を形成できるとしている。
Usually, when an element isolation region is formed by a gap, there is a problem how to form an insulating film above the gap. In Example 1 described in JP-A-8-37230, when the viscosity of the silanol organic solution and the number of revolutions at the time of application are optimized according to the trench opening diameter as described above, the solution is placed inside the void. Do not let it penetrate,
It is stated that an insulating film can be formed on the gap.

【0010】しかし、一般に、素子分離領域(トレンチ
開口径)はデバイスの各領域において様々な寸法となる
ため、実際にはサブハーフミクロン〜数十μmの領域に
亘って空隙部を密閉する(つまり、様々なパターン幅の
すべてのトレンチ内にシラノール有機溶液を浸透させな
い)ことは困難である。
However, since the element isolation region (trench opening diameter) generally has various dimensions in each region of the device, the void portion is actually sealed over a region of sub-half micron to several tens μm (that is, the gap is closed). It is difficult to infiltrate the silanol organic solution into all the trenches having various pattern widths).

【0011】一方、前記特開平8−37230号公報に
記載されている実施例2では、トレンチ幅ではなく空隙
を形成するためのサイドウォール(SW)幅によって、
壁状体と側壁の間の空隙幅が規定されるため、溝幅は異
なっても空隙幅を一定にしておくことで上記の問題点は
解決される。しかし、この場合、トレンチ内の大部分は
空隙ではなく壁状体で形成されるため、空隙を導入した
ことにより得られる誘電率低下の効果が小さくなる問題
があった。
On the other hand, in the second embodiment described in JP-A-8-37230, the width of the side wall (SW) for forming the air gap is not determined by the width of the trench.
Since the gap width between the wall and the side wall is defined, the above problem can be solved by keeping the gap width constant even if the groove width is different. However, in this case, most of the inside of the trench is formed not by a void but by a wall-shaped body, so that there is a problem that the effect of lowering the dielectric constant obtained by introducing the void is reduced.

【0012】また、サイドウォール幅を大きくして空隙
部分の体積を増加させると、壁状体が逆テーパ状の形状
となり、微細化を図る上で不安定なプロセスとなるの
で、ウェットエッチング時の倒れ、及び剥がれなどが懸
念される。
If the width of the side wall is increased to increase the volume of the void portion, the wall-like body has an inversely tapered shape, which is an unstable process for miniaturization. There is a concern about falling and peeling.

【0013】さらに、特開平8−37230号公報に記
載されている方法では、トレンチ形成後、トレンチ内に
形成された空隙を絶縁膜により蓋をするように形成して
いるが、この方法では素子分離領域のデザインルールが
トレンチ分離幅ではなく、上にかぶせる絶縁膜の加工寸
法で規定されるため、トレンチパターンと絶縁膜のパタ
ーンとの合わせ余裕以上のマージン分だけ微細化に関し
て不利になるという問題もあった。
Further, in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-37230, after the trench is formed, the gap formed in the trench is formed so as to be covered with an insulating film. Since the design rule of the isolation region is determined not by the trench isolation width but by the processing size of the insulating film to be overlaid, there is a disadvantage that the miniaturization is disadvantageous by a margin more than a margin for matching the trench pattern and the insulating film pattern. There was also.

【0014】本発明の目的は、素子分離構造である空隙
領域の形成を安定的に行うことを可能とし、空隙上部の
絶縁膜の形成が容易で微細化に適し、且つ、様々な寸法
の素子分離構造(中の空隙)を形成することが可能な半
導体装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
An object of the present invention is to make it possible to stably form a void region, which is an element isolation structure, to easily form an insulating film above a void, to be suitable for miniaturization, and to have devices of various sizes. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of forming an isolation structure (a gap therein) and a method for manufacturing the same.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板に形成された第1の素子分離構造と第2の素
子分離構造とを備え、前記半導体基板には、前記第1の
素子分離構造により画定される第1の素子活性領域と前
記第2の素子分離構造により画定される第2の素子活性
領域を備え、前記第1の素子分離構造は、前記半導体基
板に形成された第1の溝部から構成されており、前記第
1の溝部内に形成された第1の空洞領域を備え、前記第
2の素子分離構造は、絶縁膜からなる素子分離構造、電
極を備えたフィールドシールド素子分離構造の何れか一
方の素子分離構造で構成されている。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
A first element isolation structure and a second element isolation structure formed in a semiconductor substrate, wherein the semiconductor substrate includes a first element active region defined by the first element isolation structure, and a second element isolation region. A second element active region defined by the element isolation structure of (1), wherein the first element isolation structure comprises a first groove formed in the semiconductor substrate, and is provided in the first groove. The second device isolation structure includes a first cavity region formed, and the second device isolation structure includes one of a device isolation structure including an insulating film and a field shield device isolation structure including electrodes. .

【0016】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記第1の溝部を含む前記半導体基板上に形成され
た第1の絶縁膜と、前記第1の溝部上の前記第1の絶縁
膜に形成された第2の空洞領域を備え、前記第1、第2
の空洞領域が連結することにより空洞領域が形成されて
いる。
In one embodiment of the semiconductor device according to the present invention, a first insulating film formed on the semiconductor substrate including the first groove and the first insulating film on the first groove are provided. A second cavity region formed in the first and second cavities.
Are connected to form a cavity region.

【0017】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記第1の溝部上の前記第1の絶縁膜に形成された
第2の溝部を有し、前記第1の絶縁膜と、前記第2の溝
部内に形成された導電膜により、前記空洞領域が密閉さ
れている。
In one embodiment of the semiconductor device according to the present invention, the semiconductor device further comprises a second groove formed in the first insulating film on the first groove, wherein the first insulating film has The cavity region is sealed by the conductive film formed in the second groove.

【0018】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記第1、第2の素子活性領域の一方の領域が、メ
モリセル形成領域であって、前記第1、第2の素子活性
領域の他方の領域が、周辺回路形成領域である。
In one embodiment of the semiconductor device according to the present invention, one of the first and second element active regions is a memory cell forming region, and one of the first and second element active regions is The other area is a peripheral circuit formation area.

【0019】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記半導体基板内の少なくとも一部の領域に絶縁層
が形成されている。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, an insulating layer is formed in at least a part of the semiconductor substrate.

【0020】本発明の半導体装置は、半導体基板に形成
された第1の溝部と、前記第1の溝部を含む前記半導体
基板上に形成された第1の絶縁膜と、少なくとも一部の
前記第1の溝部内に形成された空洞領域を備え、前記第
1の溝部上の前記第1の絶縁膜に形成された第2の溝部
を有し、前記第1の絶縁膜と、前記第2の溝部内に形成
された導電膜により、前記空洞領域が密閉されている。
The semiconductor device according to the present invention includes a first groove formed in a semiconductor substrate, a first insulating film formed on the semiconductor substrate including the first groove, and at least a portion of the first insulating film. A second groove formed in the first insulating film on the first groove, the first insulating film; and a second groove formed in the first insulating film on the first groove. The hollow region is sealed by the conductive film formed in the groove.

【0021】本発明の半導体装置は、半導体基板に形成
された溝と、前記溝を含む前記半導体基板上に形成され
た第1の絶縁膜と、前記溝上の第1の絶縁膜に形成され
た第1の空隙領域と、少なくとも一部の前記溝内に形成
された第2の空隙領域とを有し、前記第1及び第2の空
隙領域が連結して空洞領域が構成されている。
According to the semiconductor device of the present invention, a groove formed in a semiconductor substrate, a first insulating film formed on the semiconductor substrate including the groove, and a first insulating film formed on the groove are formed. It has a first gap region and a second gap region formed in at least a part of the groove, and the first and second gap regions are connected to form a cavity region.

【0022】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜が形成され、前
記第2の絶縁膜により前記空洞領域が密閉されている。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, a second insulating film is formed on the first insulating film, and the second insulating film seals the cavity.

【0023】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記第2の絶縁膜の膜厚は、前記第1の空隙領域の
幅以上である。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, the thickness of the second insulating film is equal to or larger than the width of the first void region.

【0024】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記第1の絶縁膜に前記第2の空隙領域に達する開
口部を備えている。
In one embodiment of the semiconductor device according to the present invention, the first insulating film is provided with an opening reaching the second void region.

【0025】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜が形成され、前
記第1の絶縁膜の膜厚は、前記開口部の幅以上である。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, a second insulating film is formed on the first insulating film, and the thickness of the first insulating film is not less than the width of the opening. is there.

【0026】本発明の半導体装置の一態様例において
は、一部の領域における前記溝には第3の絶縁膜が充填
されている。
In one embodiment of the semiconductor device according to the present invention, a third insulating film is filled in the trench in a part of the region.

【0027】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記半導体基板内の少なくとも一部の領域に第4の
絶縁膜を備えている。
In one embodiment of the semiconductor device according to the present invention, a fourth insulating film is provided in at least a part of the semiconductor substrate.

【0028】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記溝の底部の一部が前記第4の絶縁膜上の一部に
形成されている。
In one embodiment of the semiconductor device according to the present invention, a part of the bottom of the groove is formed on a part of the fourth insulating film.

【0029】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記半導体基板が、SOI、SIMOXの内、いず
れか一方の基板である。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, the semiconductor substrate is one of SOI and SIMOX.

【0030】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記第2の空隙領域下以外の実質的な領域に前記第
4の絶縁膜を備えている。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, the fourth insulating film is provided in a substantial area other than below the second void area.

【0031】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記第1の絶縁膜上に導電膜が形成され、前記導電
膜により前記空洞領域が密閉されている。
In one embodiment of the semiconductor device according to the present invention, a conductive film is formed on the first insulating film, and the hollow region is sealed by the conductive film.

【0032】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記半導体基板には、少なくとも一部の前記溝によ
り画定された素子活性領域を備えている。
In one embodiment of the semiconductor device according to the present invention, the semiconductor substrate includes an element active region defined by at least a part of the groove.

【0033】本発明の半導体装置は、半導体基板に形成
された溝と、前記溝を含む前記半導体基板上に形成され
た層間絶縁膜と、少なくとも一部の前記溝内に形成され
た第1のホールと、前記溝上の前記層間絶縁膜に形成さ
れた第1のホールと、前記第1のホールと前記空洞領域
とが連結して構成されている。
A semiconductor device according to the present invention includes a groove formed in a semiconductor substrate, an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate including the groove, and a first film formed in at least a part of the groove. A hole, a first hole formed in the interlayer insulating film over the groove, and the first hole and the cavity region are connected to each other.

【0034】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記第1のホール内に形成された導電膜を有し、前
記導電膜により前記空洞領域が密閉されている。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, the semiconductor device has a conductive film formed in the first hole, and the hollow region is sealed by the conductive film.

【0035】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記半導体基板表層上に形成された不純物拡散層
と、前記不純物拡散層上の前記層間絶縁膜に形成された
第2のホールとを有し、前記第2のホールの底部が、前
記不純物拡散層の表層となり、前記第2のホール内に形
成された導電膜を有し、前記不純物拡散層と前記導電膜
とが電気的に接続されている。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, the semiconductor device has an impurity diffusion layer formed on a surface layer of the semiconductor substrate and a second hole formed in the interlayer insulating film on the impurity diffusion layer. The bottom of the second hole is a surface layer of the impurity diffusion layer, has a conductive film formed in the second hole, and is electrically connected to the impurity diffusion layer. ing.

【0036】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記半導体基板表層上に形成された不純物拡散層
と、前記第1のホール内に形成された第1の導電膜とを
有し、前記第1の導電膜により、前記空洞領域が密閉さ
れており、前記不純物拡散層上の前記層間絶縁膜に形成
された第2のホールを有し、前記第2のホールの底部
が、前記不純物拡散層の表層となり、前記第2のホール
内に形成された第2の導電膜を有し、前記不純物拡散層
と前記第2の導電膜とが電気的に接続されている。
In one embodiment of the semiconductor device according to the present invention, the semiconductor device comprises an impurity diffusion layer formed on a surface layer of the semiconductor substrate, and a first conductive film formed in the first hole. The first conductive film closes the cavity region, has a second hole formed in the interlayer insulating film on the impurity diffusion layer, and has a bottom portion of the second hole formed by the impurity diffusion layer. A second conductive film formed in the second hole is formed as a surface layer of the layer, and the impurity diffusion layer and the second conductive film are electrically connected.

【0037】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記半導体基板上にメモリセル領域と、周辺回路領
域を備え、前記空隙領域は少なくとも前記メモリセル領
域と前記周辺回路領域との境界部に形成されている。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, a memory cell region and a peripheral circuit region are provided on the semiconductor substrate, and the gap region is formed at least at a boundary between the memory cell region and the peripheral circuit region. Is formed.

【0038】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記空隙領域により前記周辺回路領域の素子分離が
成されている。
In one embodiment of the semiconductor device according to the present invention, the peripheral region is separated by the gap region.

【0039】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記半導体基板の一部の領域における前記溝には絶
縁膜が充填されており、前記空隙領域とともに前記絶縁
膜が前記素子分離構造として機能する。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, the groove in a part of the semiconductor substrate is filled with an insulating film, and the insulating film functions as the element isolation structure together with the gap region. I do.

【0040】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記半導体基板は半導体基体上に絶縁層を介して半
導体層が形成されてなる半導体基板であって、前記溝が
前記絶縁層に達するように形成されており、前記空隙領
域と前記絶縁層が接続されている。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, the semiconductor substrate is a semiconductor substrate in which a semiconductor layer is formed on a semiconductor base via an insulating layer, and the groove reaches the insulating layer. And the gap region and the insulating layer are connected to each other.

【0041】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板の素子分離領域に溝を形成する第1の工程と、前記
溝内に選択的に酸化膜を形成した後、窒化膜を前記溝内
に埋設する第2の工程と、前記溝を含む前記半導体基板
の全面を覆うように層間絶縁膜を形成する第3の工程
と、前記層間絶縁膜上に珪素膜を堆積する第4の工程
と、前記窒化膜の表層に到達する開口部を前記珪素膜及
び前記層間絶縁膜に形成する第5の工程と、前記窒化膜
をウエットエッチング法により前記開口部から除去する
第6の工程と、前記珪素膜を熱酸化して前記開口部を密
閉する工程であって、前記溝内及び前記層間絶縁膜の開
口領域に形成された空洞領域を密閉する第7の工程とを
有する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first step of forming a groove in an element isolation region of a semiconductor substrate, an oxide film is selectively formed in the groove, and a nitride film is formed in the groove. A third step of forming an interlayer insulating film so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate including the trench, and a fourth step of depositing a silicon film on the interlayer insulating film. A fifth step of forming an opening reaching the surface layer of the nitride film in the silicon film and the interlayer insulating film, a sixth step of removing the nitride film from the opening by wet etching, A step of sealing the opening by thermally oxidizing the silicon film, and a seventh step of sealing a cavity formed in the trench and in an opening of the interlayer insulating film.

【0042】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板の素子分離領域に溝を形成する第1の工程と、前記
溝内に選択的に熱酸化膜を形成した後、第1の窒化膜を
前記溝に埋設する第2の工程と、前記半導体基板の全面
に層間絶縁膜、珪素膜、第2の窒化膜を順次堆積する第
3の工程と、少なくとも前記第2の窒化膜に第1の開口
部を形成する第4の工程と、前記第2の窒化膜上に第3
の窒化膜を形成する第5の工程と、前記第3の窒化膜を
エッチバックすることにより、前記第2の窒化膜の側壁
に第3の窒化膜からなるサイドウォール窒化膜を形成す
る第6の工程と、前記第2の窒化膜及び前記サイドウォ
ール窒化膜をマスクにして、前記第1の窒化膜の表層が
露出するまで前記珪素膜と前記層間絶縁膜とを順次エッ
チングして、前記第1の窒化膜の表層を底面とする第2
の開口部を形成する第7の工程と、前記第1の窒化膜、
第2の窒化膜及び前記サイドウォール窒化膜をウエット
エッチング法により除去する第8の工程とを有する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a first step of forming a groove in an element isolation region of a semiconductor substrate, and a step of selectively forming a thermal oxide film in the groove, and then forming a first nitride film In the trench, a third step of sequentially depositing an interlayer insulating film, a silicon film, and a second nitride film on the entire surface of the semiconductor substrate; and forming a first nitride film on at least the second nitride film. A fourth step of forming an opening, and a third step on the second nitride film.
A fifth step of forming a third nitride film, and a sixth step of forming a sidewall nitride film made of a third nitride film on a side wall of the second nitride film by etching back the third nitride film. Using the second nitride film and the sidewall nitride film as a mask, sequentially etching the silicon film and the interlayer insulating film until a surface layer of the first nitride film is exposed, The second layer having the surface layer of the nitride film as the bottom surface
A seventh step of forming an opening of the first nitride film;
An eighth step of removing the second nitride film and the sidewall nitride film by wet etching.

【0043】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板の素子分離領域に溝を形成する第1の工程と、前記
溝内に窒化膜を埋設する第2の工程と、前記溝により画
定される前記半導体基板の素子活性領域に半導体素子を
形成する第3の工程と、前記溝上及び前記半導体素子上
を含む前記半導体基板の全面を覆うように層間絶縁膜を
形成する第4の工程と、前記窒化膜の表層に到達する第
1の開口部と前記半導体素子における前記半導体基板の
表層に到達する第2の開口部をともに前記層間絶縁膜に
形成する第5の工程と、前記窒化膜をウエットエッチン
グ法により前記第1の開口部から除去して、前記溝内を
空隙領域とする第6の工程と、前記第1の開口部内に導
電膜を埋め込んで前記空隙領域を密閉するとともに、前
記第2の開口部内に前記導電膜を埋め込んで前記半導体
素子と前記導電膜を電気的に接続する第7の工程とを有
する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first step of forming a groove in an element isolation region of a semiconductor substrate, a second step of burying a nitride film in the groove, and the step of forming a groove are defined by the groove. A third step of forming a semiconductor element in an element active region of the semiconductor substrate, and a fourth step of forming an interlayer insulating film so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate including the trench and the semiconductor element. A fifth step of forming both a first opening reaching the surface layer of the nitride film and a second opening reaching the surface layer of the semiconductor substrate in the semiconductor element in the interlayer insulating film; A sixth step of removing the first opening from the first opening by a wet etching method to make the inside of the groove a gap area, and sealing the gap area by embedding a conductive film in the first opening; In the second opening And a seventh step of electrically connecting the conductive film and the semiconductor element is embedded the conductive film.

【0044】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板の素子分離領域に溝を形成する第1の工程と、前記
溝内に窒化膜を埋設する第2の工程と、前記溝により画
定される前記半導体基板の素子活性領域に半導体素子を
形成する第3の工程と、前記溝上及び前記半導体素子上
を含む前記半導体基板の全面を覆うように層間絶縁膜を
形成する第4の工程と、前記窒化膜の表層に到達する第
1の開口部を前記層間絶縁膜に形成する第5の工程と、
前記窒化膜をウエットエッチング法により前記第1の開
口部から除去して、前記溝内を空隙領域とする第6の工
程と、前記半導体素子における前記半導体基板の表層に
到達する第2の開口部を前記層間絶縁膜に形成する第7
の工程と、前記第1の開口部内に導電膜を埋め込んで前
記空隙領域を密閉するとともに、前記第2の開口部内に
前記導電膜を埋め込んで前記半導体素子と前記導電膜を
電気的に接続する第8の工程とを有する。
According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first step of forming a groove in an element isolation region of a semiconductor substrate, a second step of burying a nitride film in the groove, and the step of forming the groove are defined by the groove. A third step of forming a semiconductor element in an element active region of the semiconductor substrate, and a fourth step of forming an interlayer insulating film so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate including the trench and the semiconductor element. A fifth step of forming a first opening reaching the surface layer of the nitride film in the interlayer insulating film;
A sixth step of removing the nitride film from the first opening by a wet etching method to make the inside of the groove a void area; and a second opening reaching the surface layer of the semiconductor substrate in the semiconductor element. Is formed on the interlayer insulating film.
And a step of filling the first opening with a conductive film to seal the gap region, and filling the second opening with the conductive film to electrically connect the semiconductor element and the conductive film. An eighth step.

【0045】[0045]

【作用】本発明においては、溝内に埋め込まれ上層を層
間絶縁膜に覆われた窒化膜を、層間絶縁膜に形成された
開口部から除去するため、溝と層間絶縁膜との間に安定
的に空隙領域を形成することができる。
According to the present invention, a nitride film buried in a trench and whose upper layer is covered with an interlayer insulating film is removed from an opening formed in the interlayer insulating film. The void region can be formed in an appropriate manner.

【0046】また、本発明においては、珪素膜を酸化す
ることによって空隙領域を容易に密閉することが可能
で、様々な寸法の空隙領域(素子分離構造)に対して
も、例えば窒化膜を除去するための開口部の数を増やし
て対応することができる。
In the present invention, the void region can be easily sealed by oxidizing the silicon film. For example, the nitride film is removed from the void region (element isolation structure) having various dimensions. The number of openings can be increased.

【0047】また、本発明においては、素子活性領域に
形成された半導体素子と電気的に接続する配線層である
導電膜を形成すると同時に、この導電膜を用いて空隙領
域を密閉することができる。
In the present invention, a conductive film which is a wiring layer electrically connected to a semiconductor element formed in an element active region is formed, and at the same time, a void region can be sealed using the conductive film. .

【0048】[0048]

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

(第1の実施形態)以下、第1の実施形態として本発明
に係わる半導体装置の製造方法を、NチャンネルMOS
トランジスタに適用した例を挙げて、図面を参照しなが
ら具体的に説明する。
(First Embodiment) Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described as a first embodiment by using an N-channel MOS.
An example in which the present invention is applied to a transistor will be specifically described with reference to the drawings.

【0049】図1(a)に示すように、p型半導体基板
11の表面に熱酸化膜法によりパッド酸化膜12を膜厚
30[nm]で形成する。その上に、CVD法によりポ
リシリコン膜13とシリコン窒化膜14をそれぞれ膜厚
100[nm]と50[nm]堆積する。
As shown in FIG. 1A, a pad oxide film 12 having a thickness of 30 nm is formed on the surface of a p-type semiconductor substrate 11 by a thermal oxide film method. A polysilicon film 13 and a silicon nitride film 14 are deposited thereon by CVD at a thickness of 100 nm and 50 nm, respectively.

【0050】その後、フォトリソグラフィ技術及びエッ
チング技術により、素子形成領域を覆うようにポリシリ
コン膜13及びシリコン窒化膜14をパターニングす
る。すなわち、素子分離領域に形成されたポリシリコン
膜13及びシリコン窒化膜14を除去する。
After that, the polysilicon film 13 and the silicon nitride film 14 are patterned by photolithography and etching so as to cover the element formation region. That is, the polysilicon film 13 and the silicon nitride film 14 formed in the element isolation region are removed.

【0051】次に、シリコン窒化膜14をマスクとし
て、素子分離領域のパッド酸化膜12をエッチングして
除去する。その後、同じくシリコン窒化膜14をマスク
として、素子分離領域の半導体基板11をエッチングし
て、深さ300[nm]、幅300[nm]のトレンチ
15を半導体基板11に形成する。
Next, using the silicon nitride film 14 as a mask, the pad oxide film 12 in the element isolation region is removed by etching. After that, similarly using the silicon nitride film 14 as a mask, the semiconductor substrate 11 in the element isolation region is etched to form a trench 15 having a depth of 300 [nm] and a width of 300 [nm] in the semiconductor substrate 11.

【0052】次いで、図1(b)に示すように、熱酸化
法により、前記トレンチ15内の半導体基板11に選択
的に熱酸化膜16を膜厚10[nm]形成する。その
後、CVD法により、トレンチ15を含む半導体基板1
1上にシリコン窒化膜17を膜厚150〜200[n
m]堆積する。
Next, as shown in FIG. 1B, a thermal oxide film 16 is selectively formed to a thickness of 10 [nm] on the semiconductor substrate 11 in the trench 15 by a thermal oxidation method. Thereafter, the semiconductor substrate 1 including the trench 15 is formed by CVD.
1, a silicon nitride film 17 having a thickness of 150 to 200 [n].
m] is deposited.

【0053】次いで、図1(c)に示すように、反応性
イオンエッチング(RlE)法により、シリコン窒化膜
17をポリシリコン膜13が露出(表出)するまでエッ
チバックする。その結果、前記トレンチ15の内部のみ
に前記シリコン窒化膜17を埋設することが可能とな
る。さらに、RIE法により、ポリシリコン膜13をエ
ッチバックして完全に除去する。
Next, as shown in FIG. 1C, the silicon nitride film 17 is etched back by reactive ion etching (RIE) until the polysilicon film 13 is exposed (exposed). As a result, the silicon nitride film 17 can be buried only inside the trench 15. Further, the polysilicon film 13 is completely removed by etching back by the RIE method.

【0054】次いで、図2(a)に示すように、半導体
基板11上にシリコン酸化膜を膜厚150[nm]堆積
する。その後、RIE法により、このシリコン酸化膜を
エッチバックすることにより、シリコン窒化膜17の側
壁にシリコン酸化膜からなるサイドウォール酸化膜18
を形成するとともに、素子形成領域に形成されていたシ
リコン酸化膜12を除去する。
Next, as shown in FIG. 2A, a silicon oxide film is deposited on the semiconductor substrate 11 to a thickness of 150 [nm]. Thereafter, the silicon oxide film is etched back by the RIE method to form a sidewall oxide film 18 made of a silicon oxide film on the side wall of the silicon nitride film 17.
Is formed, and the silicon oxide film 12 formed in the element formation region is removed.

【0055】次いで、図2(b)に示すように、熱酸化
法により、半導体基板11の素子形成領域上にゲート酸
化膜19を形成する。その後、CVD法により、ゲート
酸化膜19上に、燐(P)がドープされたポリシリコン
からなるゲート電極20及びキャップ酸化膜21を順次
堆積する。その後、フォトリソグラフィ技術及びエッチ
ング技術により、キャップ酸化膜21、ゲート電極2
0、及びゲート酸化膜19を順次パターニングする。
Next, as shown in FIG. 2B, a gate oxide film 19 is formed on the element formation region of the semiconductor substrate 11 by a thermal oxidation method. Thereafter, a gate electrode 20 made of polysilicon doped with phosphorus (P) and a cap oxide film 21 are sequentially deposited on the gate oxide film 19 by the CVD method. Thereafter, the cap oxide film 21 and the gate electrode 2 are formed by photolithography and etching.
0 and the gate oxide film 19 are sequentially patterned.

【0056】その後、半導体基板11上にシリコン酸化
膜22を堆積した後、RlE法により、このシリコン酸
化膜22をエッチバックすることにより、ゲート電極2
0の側壁にシリコン酸化膜からなるサイドウォール酸化
膜22を形成する。更に、素子形成領域に形成されたキ
ャップ酸化膜21をマスクとして、素子形成領域の半導
体基板11にn型不純物、例えば、砒素をイオン注入す
る。
After that, after depositing a silicon oxide film 22 on the semiconductor substrate 11, the silicon oxide film 22 is etched back by the RIE method to form the gate electrode 2
A sidewall oxide film 22 made of a silicon oxide film is formed on the sidewall of the zero. Further, an n-type impurity, for example, arsenic is ion-implanted into the semiconductor substrate 11 in the element formation region using the cap oxide film 21 formed in the element formation region as a mask.

【0057】その結果、半導体基板11の素子形成領域
の表層に砒素イオン注入層を自己整合的に形成すること
ができる。次に、半導体基板11に熱処理を施すことに
より、砒素イオン注入層を活性化させ、ゲート電極の両
側の半導体基板11の表層に砒素イオン注入層からなる
+ 型のソース領域23およびドレイン領域24を形成
する。
As a result, an arsenic ion-implanted layer can be formed in a self-alignment manner on the surface layer of the element formation region of the semiconductor substrate 11. Next, a heat treatment is performed on the semiconductor substrate 11 to activate the arsenic ion implanted layer, and the n + -type source region 23 and the drain region 24 formed of the arsenic ion implanted layer are formed on the surface layer of the semiconductor substrate 11 on both sides of the gate electrode. To form

【0058】次いで、図2(c)に示すように、CVD
法により半導体基板11の全面にBPSG膜25を膜厚
450[nm]堆積する。その後、半導体基板11に熱
処理(例えば、温度:850[℃]、時間:30[mi
n])を施すことにより、BPSG膜25の表層を平坦
化する。その後、CVD法により、BPSG膜25上に
ポリシリコン膜26を膜厚100[nm]、シリコン窒
化膜27を膜厚100[nm]を順次堆積する。
Next, as shown in FIG.
A BPSG film 25 having a thickness of 450 [nm] is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 11 by a method. Thereafter, the semiconductor substrate 11 is subjected to a heat treatment (for example, temperature: 850 [° C.], time: 30 [mi].
n]), the surface layer of the BPSG film 25 is flattened. Thereafter, a 100 nm thick polysilicon film 26 and a 100 nm thick silicon nitride film 27 are sequentially deposited on the BPSG film 25 by CVD.

【0059】次いで、図3(a)に示すように、フォト
リソグラフィ技術及びエッチング技術により、シリコン
窒化膜27をパターニングすることにより、シリコン窒
化膜17上のシリコン窒化膜27に直径300[nm]
の開口部(ホール)を形成する。更に、半導体基板11
の全面にシリコン窒化膜28を膜厚100[nm]で堆
積する。
Next, as shown in FIG. 3A, the silicon nitride film 27 is patterned by a photolithography technique and an etching technique, so that the silicon nitride film 27 on the silicon nitride film 17 has a diameter of 300 [nm].
The opening (hole) is formed. Further, the semiconductor substrate 11
A silicon nitride film 28 is deposited to a thickness of 100 [nm] on the entire surface of the substrate.

【0060】次に、RlE法により、シリコン窒化膜2
8をエッチバックすることにより、シリコン窒化膜27
の側壁にシリコン窒化膜28からなるサイドウォール窒
化膜28を形成する。次いで、これらのシリコン窒化膜
27とサイドウォール窒化膜28をマスクとして、ポリ
シリコン膜26及びBPSG膜25を順次エッチングす
ることにより、シリコン窒化膜17の表層に到達する開
口部29(直径100[nm])をポリシリコン膜26
及びBPSG膜25に形成する。
Next, the silicon nitride film 2 is formed by the RIE method.
8 is etched back to form the silicon nitride film 27.
Is formed on the side wall of the silicon nitride film. Next, the polysilicon film 26 and the BPSG film 25 are sequentially etched using the silicon nitride film 27 and the sidewall nitride film 28 as a mask, so that an opening 29 (100 nm in diameter) reaching the surface layer of the silicon nitride film 17 is formed. ]) To the polysilicon film 26
And a BPSG film 25.

【0061】次いで、図3(b)に示すように、ウエッ
トエッチング法により、例えば、H 3 PO4 溶液等のエ
ッチング溶液を使用し、シリコン窒化膜17、27、2
8を除去する。その結果、トレンチ15内に空洞(空
隙)領域を形成する。
Next, as shown in FIG.
By etching, for example, H ThreePOFourD.
Using a silicon nitride film 17, 27, 2
8 is removed. As a result, a cavity (empty) is formed in the trench 15.
(Gap) regions are formed.

【0062】このように、トレンチ15内に埋め込まれ
上層をBPSG膜25に覆われたシリコン窒化膜17
を、開口部29から除去するため、トレンチ15とBP
SG膜25との間に安定的に空洞領域を形成することが
できる。また、素子分離構造のデザインルールは形成さ
れた空洞領域の幅そのものであるため、素子の微細化に
も適している。
As described above, the silicon nitride film 17 buried in the trench 15 and whose upper layer is covered with the BPSG film 25
Is removed from the opening 29 by using the trench 15 and the BP.
A cavity region can be stably formed between the SG film 25 and the SG film 25. Further, since the design rule of the element isolation structure is the width of the formed hollow region itself, it is suitable for miniaturization of the element.

【0063】その後、ポリシリコン膜26に熱酸化を施
すことにより、開口部29の上部領域のポリシリコン膜
26を熱酸化膜30と成して開口部29が密閉される。
このように、予め形成しておいたポリシリコン膜26を
熱酸化することによって、開口部29が多数個形成され
ていても容易に密閉することができる。
Thereafter, by thermally oxidizing the polysilicon film 26, the polysilicon film 26 in the upper region of the opening 29 becomes a thermal oxide film 30 and the opening 29 is sealed.
In this manner, by thermally oxidizing the polysilicon film 26 formed in advance, even if a large number of openings 29 are formed, the polysilicon film 26 can be easily sealed.

【0064】なお、図示しないが半導体基板11、ゲー
ト電極20、ソース23、ドレイン24を適当な電位に
設定するために、配線工程を引き続き行うことにより本
実施形態に係る半導体装置が製造される。
Although not shown, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured by continuing the wiring process in order to set the semiconductor substrate 11, the gate electrode 20, the source 23, and the drain 24 to appropriate potentials.

【0065】なお、開口部29の直径Dとポリシリコン
膜26の膜厚Tとの関係については、プロセスシミュレ
ータSUPREM4を用いたシミュレーション結果によ
ると、ポリシリコン膜26の膜厚Tとそれによって開口
部29を塞ぐことができる最大の開口直径Dとの関係
は、下記の表のようになる。
As for the relationship between the diameter D of the opening 29 and the thickness T of the polysilicon film 26, according to a simulation result using the process simulator SUPREM4, the thickness T of the polysilicon film 26 and the opening T The relationship with the maximum opening diameter D that can close the opening 29 is as shown in the table below.

【0066】[0066]

【表1】 [Table 1]

【0067】以上の結果から、ポリシリコン膜26の膜
厚Tは、開口部直径D以上あれば充分であることがわか
る。
From the above results, it can be seen that the thickness T of the polysilicon film 26 is sufficient if it is equal to or larger than the diameter D of the opening.

【0068】以上説明したように、本発明の第1の実施
形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板11上
に熱酸化膜12を形成し、この熱酸化膜12と半導体基
板11を開口して、トレンチ15を形成する。その後、
このトレンチ15の内壁に熱酸化膜16を形成した後、
シリコン窒化膜17を前記トレンチ15内に埋設させて
トレンチ分離層を形成する。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, a thermal oxide film 12 is formed on a semiconductor substrate 11, and the thermal oxide film 12 and the semiconductor substrate 11 are opened. Thus, a trench 15 is formed. afterwards,
After forming the thermal oxide film 16 on the inner wall of the trench 15,
A silicon nitride film 17 is buried in the trench 15 to form a trench isolation layer.

【0069】次いで、半導体基板11の素子形成領域に
MOS型トランジスタを形成した後、半導体基板11の
全面にBPSG膜25を堆積する。その後、BPSG膜
25の表層を平坦化する。次に、BPSG膜25上にポ
リシリコン膜26及びシリコン窒化膜27を順次堆積す
る。
Next, after a MOS transistor is formed in the element formation region of the semiconductor substrate 11, a BPSG film 25 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 11. After that, the surface layer of the BPSG film 25 is flattened. Next, a polysilicon film 26 and a silicon nitride film 27 are sequentially deposited on the BPSG film 25.

【0070】次いで、前記トレンチ15内に埋設したシ
リコン窒化膜17上に位置するシリコン窒化膜27を選
択的に除去し、シリコン窒化膜17上にに開口部29を
形成する。次に、この埋設したシリコン窒化膜17及び
前記シリコン窒化膜27をウエットエッチング法により
除去することにより、トレンチ15と前記開口部29内
に空隙を形成する。
Next, the silicon nitride film 27 located on the silicon nitride film 17 embedded in the trench 15 is selectively removed, and an opening 29 is formed on the silicon nitride film 17. Next, the buried silicon nitride film 17 and the silicon nitride film 27 are removed by a wet etching method to form a void in the trench 15 and the opening 29.

【0071】次いで、ポリシリコン膜26を熱酸化して
熱酸化膜30を形成し、前記熱酸化膜30で前記トレン
チ15と開口部29の上部を密閉して空洞領域(ほぼ真
空となる領域)を形成することにより、素子分離領域で
の寄生容量を低減させることができ、素子分離能力の向
上を図ることが可能となる。
Next, the polysilicon film 26 is thermally oxidized to form a thermal oxide film 30, and the trench 15 and the opening 29 are sealed by the thermal oxide film 30 to form a cavity region (a region that is substantially evacuated). Is formed, the parasitic capacitance in the element isolation region can be reduced, and the element isolation capability can be improved.

【0072】(第2の実施形態)次に、本発明の第2の
実施形態を、図4、図5(a)〜図8及び図9(a)〜
図10(c)を参照しながら具体的に説明する。図4は
第2の実施形態に係るNチャンネルMOSトランジスタ
の概略平面図を示しており、図5(a)〜図8及び図9
(a)〜図10(c)は、図4におけるI−I線に沿っ
た断面を工程順に示したものである。第2の実施形態は
第1の実施形態と同様に本発明をNチャンネルMOSト
ランジスタに適用した例であるが、空洞領域を密閉する
工程と、ソース/ドレイン拡散層への配線層を形成する
工程を同時に行うことによって工程数を削減した点を特
徴としている。なお、第2の実施形態において、第1の
実施形態で示したNチャンネルMOSトランジスタの構
成要素等に対応する部材等については同一符号を記す。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4, 5 (a) to 8, and 9 (a) to 9 (a).
This will be specifically described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic plan view of an N-channel MOS transistor according to the second embodiment, which is shown in FIGS.
10A to 10C show cross sections along the line II in FIG. 4 in the order of steps. The second embodiment is an example in which the present invention is applied to an N-channel MOS transistor as in the first embodiment, but includes a step of sealing a hollow region and a step of forming a wiring layer to a source / drain diffusion layer. Are performed simultaneously, thereby reducing the number of processes. In the second embodiment, members and the like corresponding to the components and the like of the N-channel MOS transistor shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0073】まず、図5(a)に示すように、p型半導
体基板11の表面に熱酸化膜法によりパッド酸化膜12
を膜厚30[nm]で形成する。その上に、CVD法に
よりポリシリコン膜13とシリコン窒化膜14をそれぞ
れ膜厚100[nm]と50[nm]堆積する。
First, as shown in FIG. 5A, a pad oxide film 12 is formed on the surface of a p-type semiconductor substrate 11 by a thermal oxide film method.
Is formed with a film thickness of 30 [nm]. A polysilicon film 13 and a silicon nitride film 14 are deposited thereon by CVD at a thickness of 100 nm and 50 nm, respectively.

【0074】その後、フォトリソグラフィ技術及びエッ
チング技術により、素子形成領域を覆うようにポリシリ
コン膜13及びシリコン窒化膜14をパターニングす
る。すなわち、素子分離領域に形成されたポリシリコン
膜13及びシリコン窒化膜14を除去する。
Thereafter, the polysilicon film 13 and the silicon nitride film 14 are patterned by photolithography and etching so as to cover the element formation region. That is, the polysilicon film 13 and the silicon nitride film 14 formed in the element isolation region are removed.

【0075】次に、シリコン窒化膜14をマスクとし
て、素子分離領域のパッド酸化膜12をエッチングして
除去する。その後、同じくシリコン窒化膜14をマスク
として、素子分離領域の半導体基板11をエッチングし
て、深さ300[nm]、幅300[nm]のトレンチ
15を半導体基板11に形成する。
Next, using the silicon nitride film 14 as a mask, the pad oxide film 12 in the element isolation region is removed by etching. After that, similarly using the silicon nitride film 14 as a mask, the semiconductor substrate 11 in the element isolation region is etched to form a trench 15 having a depth of 300 [nm] and a width of 300 [nm] in the semiconductor substrate 11.

【0076】次いで、図5(b)に示すように、熱酸化
法により、前記トレンチ15内の半導体基板11に選択
的に熱酸化膜16を膜厚10[nm]形成する。その
後、CVD法により、トレンチ15を含む半導体基板1
1上にシリコン窒化膜17を膜厚150〜200[n
m]堆積する。
Next, as shown in FIG. 5B, a thermal oxide film 16 is selectively formed to a thickness of 10 nm on the semiconductor substrate 11 in the trench 15 by a thermal oxidation method. Thereafter, the semiconductor substrate 1 including the trench 15 is formed by CVD.
1, a silicon nitride film 17 having a thickness of 150 to 200 [n].
m] is deposited.

【0077】次いで、図5(c)に示すように、反応性
イオンエッチング(RlE)法により、シリコン窒化膜
17をポリシリコン膜13が露出(表出)するまでエッ
チバックする。その結果、前記トレンチ15の内部のみ
に前記シリコン窒化膜17を埋設することが可能とな
る。さらに、RIE法により、ポリシリコン膜13をエ
ッチバックして完全に除去する。
Next, as shown in FIG. 5C, the silicon nitride film 17 is etched back by reactive ion etching (RIE) until the polysilicon film 13 is exposed (exposed). As a result, the silicon nitride film 17 can be buried only inside the trench 15. Further, the polysilicon film 13 is completely removed by etching back by the RIE method.

【0078】次いで、図6(a)に示すように、半導体
基板11上にシリコン窒化膜を膜厚150[nm]堆積
する。その後、RIE法により、このシリコン酸化膜を
エッチバックすることにより、シリコン窒化膜17の側
壁にシリコン窒化膜からなるサイドウォール窒化膜39
を形成するとともに、素子形成領域に形成されていたシ
リコン酸化膜12を除去する。
Next, as shown in FIG. 6A, a silicon nitride film is deposited on the semiconductor substrate 11 to a thickness of 150 [nm]. Thereafter, the silicon oxide film is etched back by the RIE method, so that the side wall of the silicon nitride film 17 has a sidewall nitride film 39 made of a silicon nitride film.
Is formed, and the silicon oxide film 12 formed in the element formation region is removed.

【0079】次いで、図6(b)に示すように、熱酸化
法により、半導体基板11の素子形成領域上にゲート酸
化膜19を形成する。その後、CVD法により、ゲート
酸化膜19上に、燐(P)がドープされたポリシリコン
からなるゲート電極20及びキャップ酸化膜21を順次
堆積する。その後、フォトリソグラフィ技術及びエッチ
ング技術により、キャップ酸化膜21、ゲート電極2
0、及びゲート酸化膜19を順次パターニングする。
Next, as shown in FIG. 6B, a gate oxide film 19 is formed on the element formation region of the semiconductor substrate 11 by a thermal oxidation method. Thereafter, a gate electrode 20 made of polysilicon doped with phosphorus (P) and a cap oxide film 21 are sequentially deposited on the gate oxide film 19 by the CVD method. Thereafter, the cap oxide film 21 and the gate electrode 2 are formed by photolithography and etching.
0 and the gate oxide film 19 are sequentially patterned.

【0080】その後、半導体基板11上にシリコン酸化
膜22を堆積した後、RlE法により、このシリコン酸
化膜22をエッチバックすることにより、ゲート電極2
0の側壁にシリコン酸化膜からなるサイドウォール酸化
膜22を形成する。更に、素子形成領域に形成されたキ
ャップ酸化膜21をマスクとして、素子形成領域の半導
体基板11にn型不純物、例えば、砒素をイオン注入す
る。
Then, after depositing a silicon oxide film 22 on the semiconductor substrate 11, the silicon oxide film 22 is etched back by the RIE method to form the gate electrode 2
A sidewall oxide film 22 made of a silicon oxide film is formed on the sidewall of the zero. Further, an n-type impurity, for example, arsenic is ion-implanted into the semiconductor substrate 11 in the element formation region using the cap oxide film 21 formed in the element formation region as a mask.

【0081】その結果、半導体基板11の素子形成領域
の表層に砒素イオン注入層を自己整合的に形成すること
ができる。次に、半導体基板11に熱処理を施すことに
より、砒素イオン注入層を活性化させ、ゲート電極の両
側の半導体基板11の表層に砒素イオン注入層からなる
+ 型のソース領域23およびドレイン領域24を形成
する。
As a result, an arsenic ion-implanted layer can be formed in a self-aligned manner on the surface layer of the element formation region of the semiconductor substrate 11. Next, a heat treatment is performed on the semiconductor substrate 11 to activate the arsenic ion implanted layer, and the n + -type source region 23 and the drain region 24 formed of the arsenic ion implanted layer are formed on the surface layer of the semiconductor substrate 11 on both sides of the gate electrode. To form

【0082】次いで、図6(c)に示すように、CVD
法により半導体基板11の全面にBPSG膜25を膜厚
450[nm]堆積する。その後、半導体基板11に熱
処理(例えば、温度:850[℃]、時間:30[mi
n])を施すことにより、BPSG膜25の表層を平坦
化する。その後、CVD法により、BPSG膜25上に
シリコン窒化膜27を膜厚100[nm]を堆積する。
Next, as shown in FIG.
A BPSG film 25 having a thickness of 450 [nm] is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 11 by a method. Thereafter, the semiconductor substrate 11 is subjected to a heat treatment (for example, temperature: 850 [° C.], time: 30 [mi].
n]), the surface layer of the BPSG film 25 is flattened. Thereafter, a silicon nitride film 27 having a thickness of 100 [nm] is deposited on the BPSG film 25 by the CVD method.

【0083】次いで、図7(a)に示すように、フォト
リソグラフィ技術及びエッチング技術により、シリコン
窒化膜27をパターニングすることにより、シリコン窒
化膜17上のシリコン窒化膜27に直径300[nm]
の開口部(ホール)を形成し、同時にソース拡散層23
上及びドレイン拡散層24上に相当する位置にも開口部
を形成する。更に、半導体基板11の全面にシリコン窒
化膜28を膜厚100[nm]で堆積する。
Next, as shown in FIG. 7A, the silicon nitride film 27 is patterned by a photolithography technique and an etching technique, so that the silicon nitride film 27 on the silicon nitride film 17 has a diameter of 300 [nm].
Is formed, and at the same time, the source diffusion layer 23 is formed.
An opening is also formed at a position corresponding to the upper and drain diffusion layers 24. Further, a silicon nitride film 28 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 11 to a thickness of 100 [nm].

【0084】そして、RlE法により、シリコン窒化膜
28をエッチバックすることにより、シリコン窒化膜2
7の開口部の側壁にシリコン窒化膜28からなるサイド
ウォール窒化膜28を形成する。次いで、これらのシリ
コン窒化膜27とサイドウォール窒化膜28をマスクと
して、BPSG膜25をエッチングすることにより、シ
リコン窒化膜17の表層に到達する開口部29(直径1
00[nm])と、ソース層23及びドレイン層24の
表層に到達する開口部32,33をBPSG膜25に形
成する。
Then, the silicon nitride film 28 is etched back by the RIE method to form the silicon nitride film 2.
A sidewall nitride film 28 made of a silicon nitride film 28 is formed on the side wall of the opening 7. Next, using the silicon nitride film 27 and the sidewall nitride film 28 as a mask, the BPSG film 25 is etched to form an opening 29 (diameter 1) reaching the surface layer of the silicon nitride film 17.
00 [nm]), and the openings 32 and 33 reaching the surface layers of the source layer 23 and the drain layer 24 are formed in the BPSG film 25.

【0085】次いで、図7(b)に示すように、ウエッ
トエッチング法により、例えば、H 3 PO4 溶液等のエ
ッチング溶液を使用し、シリコン窒化膜17、27、2
8及びサイドウォール窒化膜39を除去する。その結
果、トレンチ15内に空洞(空隙)領域を形成する。
Next, as shown in FIG.
By etching, for example, H ThreePOFourD.
Using a silicon nitride film 17, 27, 2
8 and the sidewall nitride film 39 are removed. The result
As a result, a cavity (void) region is formed in the trench 15.

【0086】この第2の実施形態では、半導体基板11
上に突出したシリコン窒化膜17の側壁をサイドウォー
ル窒化膜39で覆っているため、シリコン窒化膜17に
対する開口部29の水平方向の位置の許容範囲を広くと
ることが可能となる。従って、開口部29の位置が多少
ずれても、サイドウォール窒化膜39を介して確実にシ
リコン窒化膜17を除去することができる。
In the second embodiment, the semiconductor substrate 11
Since the sidewall of the silicon nitride film 17 projecting upward is covered with the sidewall nitride film 39, the allowable range of the horizontal position of the opening 29 with respect to the silicon nitride film 17 can be widened. Therefore, even if the position of the opening 29 is slightly shifted, the silicon nitride film 17 can be surely removed via the sidewall nitride film 39.

【0087】次いで、図7(b)に示すように、スパッ
タ法あるいはCVD法によって、全面に厚さ100[n
m]程度のチタン膜(Ti)膜36を形成する。このチ
タン膜36はソース層23及びドレイン層24の表層に
形成されることにより、配線層の接触抵抗を下げる効果
を奏する。また、開口部29を通過したチタン膜36
は、僅かではあるがトレンチ15の底面にも堆積され
る。
Next, as shown in FIG. 7B, the entire surface is formed to a thickness of 100 [n] by sputtering or CVD.
m] of the titanium film (Ti) film 36 is formed. Since this titanium film 36 is formed on the surface layer of the source layer 23 and the drain layer 24, it has an effect of reducing the contact resistance of the wiring layer. The titanium film 36 passing through the opening 29
Is slightly deposited on the bottom surface of the trench 15.

【0088】その後、スパッタ法あるいはCVD法によ
って、全面に厚さ20[nm]程度の窒化チタン膜(T
iN)膜37を形成する。この窒化チタン膜37は配線
層の拡散、侵食の防止と密着性向上の効果を有し、ソー
ス層23の表層、ドレイン層24の表層及び開口部2
9,32,33の側壁に形成されたチタン膜36の表層
上に形成される。また、チタン膜36と同様に開口部2
9を通過した窒化チタン膜37は、トレンチ15の底面
に形成された窒化チタン膜36上にも堆積される。
Thereafter, a titanium nitride film (T.sub.T) having a thickness of about 20 nm is formed on the entire surface by sputtering or CVD.
iN) A film 37 is formed. The titanium nitride film 37 has the effect of preventing the diffusion and erosion of the wiring layer and improving the adhesion, and the surface layer of the source layer 23, the surface layer of the drain layer 24, and the opening 2
It is formed on the surface layer of the titanium film 36 formed on the side walls of 9, 32 and 33. The opening 2 is formed in the same manner as the titanium film 36.
The titanium nitride film 37 that has passed through 9 is also deposited on the titanium nitride film 36 formed on the bottom surface of the trench 15.

【0089】次いで、図7(c)に示すように、CVD
法により全面に厚さ400[nm]程度の配線層である
タングステン(W)膜38を形成する。このタングステ
ン膜38によって開口部29を埋めるとともに、開口部
32,33も埋めることができる。従って、空洞領域を
塞いで完成させると同時に、ソース拡散層23及びドレ
イン拡散層24と導通する配線層を形成することができ
る。
Next, as shown in FIG.
A tungsten (W) film 38 serving as a wiring layer having a thickness of about 400 [nm] is formed on the entire surface by the method. The openings 29 and the openings 32 and 33 can be filled with the tungsten film 38. Therefore, a wiring layer that is electrically connected to the source diffusion layer 23 and the drain diffusion layer 24 can be formed at the same time that the cavity region is closed and completed.

【0090】その後、図8に示すように、BPSG膜2
5上のタングステン膜38を所定の配線パターンに加工
することによって、NチャンネルMOSトランジスタを
完成させる。
Thereafter, as shown in FIG.
The N-channel MOS transistor is completed by processing the tungsten film 38 on 5 into a predetermined wiring pattern.

【0091】以上説明したように、本発明の第2の実施
形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板11上
に熱酸化膜12を形成し、この熱酸化膜12と半導体基
板11を開口して、トレンチ15を形成する。その後、
このトレンチ15の内壁に熱酸化膜16を形成した後、
シリコン窒化膜17を前記トレンチ15内に埋設させて
トレンチ分離層を形成する。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, a thermal oxide film 12 is formed on a semiconductor substrate 11, and the thermal oxide film 12 and the semiconductor substrate 11 are opened. Thus, a trench 15 is formed. afterwards,
After forming the thermal oxide film 16 on the inner wall of the trench 15,
A silicon nitride film 17 is buried in the trench 15 to form a trench isolation layer.

【0092】次いで、半導体基板11の素子形成領域に
MOS型トランジスタを形成した後、半導体基板11の
全面にBPSG膜25を堆積する。その後、BPSG膜
25の表層を平坦化する。次に、BPSG膜25上にシ
リコン窒化膜27を順次堆積する。
Next, after a MOS transistor is formed in the element formation region of the semiconductor substrate 11, a BPSG film 25 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 11. After that, the surface layer of the BPSG film 25 is flattened. Next, a silicon nitride film 27 is sequentially deposited on the BPSG film 25.

【0093】次いで、前記トレンチ15内に埋設したシ
リコン窒化膜17上、ソース拡散層23上及びドレイン
拡散層24上に位置するシリコン窒化膜27を選択的に
除去し、シリコン窒化膜17上にに開口部を形成する。
次に、この埋設したシリコン窒化膜17及び前記シリコ
ン窒化膜27をウエットエッチング法により除去するこ
とにより、トレンチ15と前記開口部29内に空隙を形
成し、同時にMOSトランジスタのソース拡散層23上
及びドレイン拡散層24に達する開口32,33を形成
する。
Then, the silicon nitride film 27 buried in the trench 15, the silicon nitride film 27 located on the source diffusion layer 23 and the drain diffusion layer 24 are selectively removed, and the silicon nitride film 17 is left on the silicon nitride film 17. An opening is formed.
Next, the buried silicon nitride film 17 and the silicon nitride film 27 are removed by a wet etching method, so that a void is formed in the trench 15 and the opening 29. Openings 32 and 33 reaching the drain diffusion layer 24 are formed.

【0094】次いで、チタン膜36、窒化チタン膜37
を順に形成した後、タングステン膜38を形成して開口
部29の上部を密閉して空洞領域(ほぼ真空となる領
域)を形成し、同時にソース拡散層23上及びドレイン
拡散層24に電気的に接続する配線層を形成する。
Next, the titanium film 36 and the titanium nitride film 37
Are sequentially formed, a tungsten film 38 is formed, and the upper portion of the opening 29 is sealed to form a cavity region (a region to be substantially evacuated). At the same time, the source diffusion layer 23 and the drain diffusion layer 24 are electrically connected. A wiring layer to be connected is formed.

【0095】その後、BPSG膜25上のタングステン
膜38を所定の配線パターンに加工することによって、
NチャンネルMOSトランジスタを完成させる。
Thereafter, by processing the tungsten film 38 on the BPSG film 25 into a predetermined wiring pattern,
The N-channel MOS transistor is completed.

【0096】このように構成した第2の実施形態におい
ては、タングステン膜38を形成して空洞領域を塞ぐと
ともに、ソース拡散層23及びドレイン拡散層24に対
して電気的に接続される配線層を同時に形成することが
できる。従って、空洞領域を塞ぐための工程を省略する
ことができ、NチャンネルMOSトランジスタ形成にお
ける全体での工程数を削減することができる。
In the second embodiment configured as described above, a tungsten film 38 is formed to close a cavity region, and a wiring layer electrically connected to the source diffusion layer 23 and the drain diffusion layer 24 is formed. It can be formed simultaneously. Therefore, a step for closing the cavity region can be omitted, and the number of steps in forming the N-channel MOS transistor can be reduced as a whole.

【0097】なお、第2の実施形態において図7(a)
に示す開口部29,32,33の形成は同時に行った
が、別の工程で形成しても良い。この場合の図6(c)
以降の製造工程を変形例として図9(a)〜図10
(c)に示す。
Note that, in the second embodiment, FIG.
The openings 29, 32, and 33 shown in (1) are formed at the same time, but they may be formed in another step. FIG. 6C in this case.
9A to 10 as modified examples of the following manufacturing process.
It is shown in (c).

【0098】図9(a)に示すように、フォトリソグラ
フィ技術及びエッチング技術により、シリコン窒化膜2
7をパターニングすることにより、シリコン窒化膜17
上に相当する位置でシリコン窒化膜27に直径300
[nm]の開口部(ホール)を形成する。更に、半導体
基板11の全面にシリコン窒化膜28を膜厚100[n
m]で堆積する。
As shown in FIG. 9A, the silicon nitride film 2 is formed by photolithography and etching.
7 is patterned to form a silicon nitride film 17.
The silicon nitride film 27 has a diameter of 300
An opening (hole) of [nm] is formed. Further, a silicon nitride film 28 having a thickness of 100 [n] is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 11.
m].

【0099】そして、RIE法により、シリコン窒化膜
28をエッチバックすることにより、シリコン窒化膜2
7の開口部31の側壁にシリコン窒化膜28からなるサ
イドウォール窒化膜28を形成する。次いで、これらの
シリコン窒化膜27とサイドウォール窒化膜28をマス
クとして、BPSG膜25をエッチングすることによ
り、シリコン窒化膜17の表層に到達する開口部29
(直径100[nm])をBPSG膜25に形成する。
Then, the silicon nitride film 28 is etched back by the RIE method so that the silicon nitride film 2
The sidewall nitride film 28 made of the silicon nitride film 28 is formed on the side wall of the opening 31 of FIG. Next, by using the silicon nitride film 27 and the sidewall nitride film 28 as a mask, the BPSG film 25 is etched to form the opening 29 reaching the surface layer of the silicon nitride film 17.
(100 [nm] in diameter) is formed on the BPSG film 25.

【0100】次いで、図9(b)に示すように、ウエッ
トエッチング法により、例えば、H 3 PO4 溶液等のエ
ッチング溶液を使用し、シリコン窒化膜17、27、2
8及びサイドウォール窒化膜39を除去する。その結
果、トレンチ15内に空洞(空隙)領域を形成する。
Next, as shown in FIG.
By etching, for example, H ThreePOFourD.
Using a silicon nitride film 17, 27, 2
8 and the sidewall nitride film 39 are removed. The result
As a result, a cavity (void) region is formed in the trench 15.

【0101】次いで、図9(c)に示すように、フォト
リソグラフィ及びこれに続くドライエッチングにより、
ソース層23及びドレイン層24の上層に開口部を有す
るレジスト膜40を形成する。そして、このレジスト膜
40をマスクとしてBPSG膜25をエッチングするこ
とによって、ソース層23及びドレイン層24の表層に
到達する開口部32,33を形成する。
Next, as shown in FIG. 9C, by photolithography and subsequent dry etching,
A resist film 40 having an opening is formed on the source layer 23 and the drain layer 24. Then, the BPSG film 25 is etched using the resist film 40 as a mask to form openings 32 and 33 reaching the surface layers of the source layer 23 and the drain layer 24.

【0102】次いで、レジスト膜40を灰化処理によっ
て除去した後、図10(a)に示すように、スパッタ法
あるいはCVD法によって、全面に厚さ100[nm]
程度のチタン膜36を形成する。その後、スパッタ法あ
るいはCVD法によって、全面に厚さ20[nm]程度
の窒化チタン膜37を形成する。
Next, after the resist film 40 is removed by an ashing process, as shown in FIG. 10A, a thickness of 100 [nm] is formed on the entire surface by a sputtering method or a CVD method.
A degree of titanium film 36 is formed. Thereafter, a titanium nitride film 37 having a thickness of about 20 [nm] is formed on the entire surface by sputtering or CVD.

【0103】次いで、図10(b)に示すように、CV
D法により全面に厚さ400[nm]程度のタングステ
ン(W)膜38を形成する。このタングステン膜38に
よって開口部29を埋めるとともに、開口部32,33
も埋めることができる。従って、空洞領域を完成させる
と同時にソース拡散層23及びドレイン拡散層24と導
通する配線層を形成することができる。
Next, as shown in FIG.
A tungsten (W) film 38 having a thickness of about 400 [nm] is formed on the entire surface by Method D. The opening 29 is filled with the tungsten film 38 and the openings 32 and 33 are formed.
Can also be filled. Therefore, a wiring layer that is electrically connected to the source diffusion layer 23 and the drain diffusion layer 24 can be formed at the same time when the cavity region is completed.

【0104】その後、図10(c)に示すように、BP
SG膜25上のタングステン膜38を所定の配線パター
ンに加工することによって、NチャンネルMOSトラン
ジスタを完成させる。
Thereafter, as shown in FIG.
The N-channel MOS transistor is completed by processing the tungsten film 38 on the SG film 25 into a predetermined wiring pattern.

【0105】このように構成した第2の実施形態の変形
例によれば、シリコン窒化膜17をエッチングして除去
する際、ソース拡散層23及びドレイン拡散層24上に
はBPSG膜25が形成されたままであるため、エッチ
ングによるソース拡散層23及びドレイン拡散層24へ
のダメージを防止することができる。
According to the modification of the second embodiment configured as described above, when the silicon nitride film 17 is removed by etching, the BPSG film 25 is formed on the source diffusion layer 23 and the drain diffusion layer 24. Since it remains as it is, damage to the source diffusion layer 23 and the drain diffusion layer 24 due to etching can be prevented.

【0106】(第3の実施形態)次に、本発明の第3の
実施形態を、図11及び図12(a)〜図15を参照し
ながら具体的に説明する。図11は第3の実施形態に係
るNチャンネルMOSトランジスタの平面構成を示す模
式図であり、図12(a)〜図15は図11におけるI
I−II線に沿った断面を工程順に示したものである。
第3の実施形態は第1の実施形態と同様に本発明をNチ
ャンネルMOSトランジスタに適用した例であるが、空
洞領域による素子分離構造と、トレンチ型素子分離構造
を同一半導体基板上に併存させた点を特徴としている。
なお、第3の実施形態において、第1の実施形態及び第
2の実施形態で示したNチャンネルMOSトランジスタ
の構成要素等に対応する部材等については同一符号を記
す。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 11 and FIGS. FIG. 11 is a schematic diagram showing a plan configuration of an N-channel MOS transistor according to the third embodiment. FIGS.
2A to 2C show cross sections along the line I-II in the order of steps.
The third embodiment is an example in which the present invention is applied to an N-channel MOS transistor as in the first embodiment. However, an element isolation structure using a cavity region and a trench element isolation structure coexist on the same semiconductor substrate. It is characterized by
In the third embodiment, members and the like corresponding to the components and the like of the N-channel MOS transistor shown in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0107】まず、図12(a)に示すように、p型半
導体基板11の表面に熱酸化膜法によりパッド酸化膜1
2を膜厚30[nm]で形成する。その上に、CVD法
によりポリシリコン膜13とシリコン窒化膜14をそれ
ぞれ膜厚100[nm]と50[nm]堆積する。
First, as shown in FIG. 12A, a pad oxide film 1 is formed on the surface of a p-type semiconductor substrate 11 by a thermal oxide film method.
2 is formed with a thickness of 30 [nm]. A polysilicon film 13 and a silicon nitride film 14 are deposited thereon by CVD at a thickness of 100 nm and 50 nm, respectively.

【0108】その後、フォトリソグラフィ技術及びエッ
チング技術により、素子形成領域を覆うようにポリシリ
コン膜13及びシリコン窒化膜14をパターニングす
る。すなわち、素子分離領域に形成されたポリシリコン
膜13及びシリコン窒化膜14を除去する。
Thereafter, the polysilicon film 13 and the silicon nitride film 14 are patterned by photolithography and etching so as to cover the element formation region. That is, the polysilicon film 13 and the silicon nitride film 14 formed in the element isolation region are removed.

【0109】次に、シリコン窒化膜14をマスクとし
て、素子分離領域のパッド酸化膜12をエッチングして
除去する。その後、同じくシリコン窒化膜14をマスク
として、素子分離領域の半導体基板11をエッチングし
て、深さ300[nm]、幅300[nm]のトレンチ
15を半導体基板11に形成する。
Next, using the silicon nitride film 14 as a mask, the pad oxide film 12 in the element isolation region is removed by etching. After that, similarly using the silicon nitride film 14 as a mask, the semiconductor substrate 11 in the element isolation region is etched to form a trench 15 having a depth of 300 [nm] and a width of 300 [nm] in the semiconductor substrate 11.

【0110】次いで、図12(b)に示すように、熱酸
化法により、前記トレンチ15内の半導体基板11に選
択的に熱酸化膜16を膜厚10[nm]形成する。その
後、CVD法により、トレンチ15を含む半導体基板1
1上にシリコン窒化膜17を膜厚150〜200[n
m]堆積する。
Next, as shown in FIG. 12B, a thermal oxide film 16 having a thickness of 10 [nm] is selectively formed on the semiconductor substrate 11 in the trench 15 by a thermal oxidation method. Thereafter, the semiconductor substrate 1 including the trench 15 is formed by CVD.
1, a silicon nitride film 17 having a thickness of 150 to 200 [n].
m] is deposited.

【0111】次いで、図12(c)に示すように、反応
性イオンエッチング(RlE)法により、シリコン窒化
膜17をポリシリコン膜13が露出(表出)するまでエ
ッチバックする。その結果、前記トレンチ15の内部の
みに前記シリコン窒化膜17を埋設することが可能とな
る。さらに、RIE法により、ポリシリコン膜13をエ
ッチバックして完全に除去する。
Next, as shown in FIG. 12C, the silicon nitride film 17 is etched back by reactive ion etching (RIE) until the polysilicon film 13 is exposed (exposed). As a result, the silicon nitride film 17 can be buried only inside the trench 15. Further, the polysilicon film 13 is completely removed by etching back by the RIE method.

【0112】次いで、図13(a)に示すように、半導
体基板11上にシリコン窒化膜を膜厚150[nm]堆
積する。その後、RIE法により、このシリコン酸化膜
をエッチバックすることにより、シリコン窒化膜17の
側壁にシリコン窒化膜からなるサイドウォール窒化膜3
9を形成するとともに、素子形成領域に形成されていた
シリコン酸化膜12を除去する。
Next, as shown in FIG. 13A, a silicon nitride film is deposited on the semiconductor substrate 11 to a thickness of 150 [nm]. Thereafter, the silicon oxide film is etched back by the RIE method, so that the sidewall nitride film 3 made of the silicon nitride film is formed on the side wall of the silicon nitride film 17.
9 is formed, and the silicon oxide film 12 formed in the element formation region is removed.

【0113】次いで、図13(b)に示すように、熱酸
化法により、半導体基板11の素子形成領域上にゲート
酸化膜19を形成する。その後、CVD法により、ゲー
ト酸化膜19上に、燐(P)がドープされたポリシリコ
ンからなるゲート電極20及びキャップ酸化膜21を順
次堆積する。その後、フォトリソグラフィ技術及びエッ
チング技術により、キャップ酸化膜21、ゲート電極2
0、及びゲート酸化膜19を順次パターニングする。
Next, as shown in FIG. 13B, a gate oxide film 19 is formed on the element formation region of the semiconductor substrate 11 by a thermal oxidation method. Thereafter, a gate electrode 20 made of polysilicon doped with phosphorus (P) and a cap oxide film 21 are sequentially deposited on the gate oxide film 19 by the CVD method. Thereafter, the cap oxide film 21 and the gate electrode 2 are formed by photolithography and etching.
0 and the gate oxide film 19 are sequentially patterned.

【0114】その後、半導体基板11上にシリコン酸化
膜22を堆積した後、RlE法により、このシリコン酸
化膜22をエッチバックすることにより、ゲート電極2
0の側壁にシリコン酸化膜からなるサイドウォール酸化
膜22を形成する。更に、素子形成領域に形成されたキ
ャップ酸化膜21をマスクとして、素子形成領域の半導
体基板11にn型不純物、例えば、砒素をイオン注入す
る。
Thereafter, after depositing a silicon oxide film 22 on the semiconductor substrate 11, the silicon oxide film 22 is etched back by the RIE method to form the gate electrode 2
A sidewall oxide film 22 made of a silicon oxide film is formed on the sidewall of the zero. Further, an n-type impurity, for example, arsenic is ion-implanted into the semiconductor substrate 11 in the element formation region using the cap oxide film 21 formed in the element formation region as a mask.

【0115】その結果、半導体基板11の素子形成領域
の表層に砒素イオン注入層を自己整合的に形成すること
ができる。次に、半導体基板11に熱処理を施すことに
より、砒素イオン注入層を活性化させ、ゲート電極の両
側の半導体基板11の表層に砒素イオン注入層からなる
+ 型のソース領域23およびドレイン領域24を形成
する。また、ゲ−ト電極の両側以外の半導体基板11の
表層にp型不純物拡散層41を形成する。このp型不純
物拡散層41の形成方法は、ゲート電極とソース領域2
3とドレイン領域24を含む半導体基板11上を覆うレ
ジスト膜(不図示)を形成し、それ以外の領域はレジス
ト膜を除去しておく。そして、このレジスト膜をマスク
として半導体基板11の表層にp型の不純物を導入する
ことにより形成する。不純物拡散層41の形成後、レジ
スト膜は除去する。
As a result, an arsenic ion-implanted layer can be formed in a self-aligned manner on the surface of the semiconductor substrate 11 in the element formation region. Next, heat treatment is performed on the semiconductor substrate 11 to activate the arsenic ion implanted layer, so that the n + -type source region 23 and the drain region 24 formed of the arsenic ion implanted layer are formed on the surface layer of the semiconductor substrate 11 on both sides of the gate electrode. To form Further, a p-type impurity diffusion layer 41 is formed on the surface layer of the semiconductor substrate 11 other than on both sides of the gate electrode. The p-type impurity diffusion layer 41 is formed by a method of forming the gate electrode and the source region 2.
A resist film (not shown) covering the semiconductor substrate 11 including the third and drain regions 24 is formed, and the resist film is removed in other regions. Then, a p-type impurity is introduced into the surface layer of the semiconductor substrate 11 using the resist film as a mask. After the formation of the impurity diffusion layer 41, the resist film is removed.

【0116】次いで、図13(c)に示すように、CV
D法により半導体基板11の全面にBPSG膜25を膜
厚450[nm]堆積する。その後、半導体基板11に
熱処理(例えば、温度:850[℃]、時間:30[m
in])を施すことにより、BPSG膜25の表層を平
坦化する。その後、CVD法により、BPSG膜25上
にシリコン窒化膜27を膜厚100[nm]を堆積す
る。
Next, as shown in FIG.
The BPSG film 25 is deposited to a thickness of 450 [nm] on the entire surface of the semiconductor substrate 11 by the method D. Thereafter, a heat treatment (for example, temperature: 850 [° C.], time: 30 [m]
in]), the surface layer of the BPSG film 25 is flattened. Thereafter, a silicon nitride film 27 having a thickness of 100 [nm] is deposited on the BPSG film 25 by the CVD method.

【0117】次いで、図14(a)に示すように、フォ
トリソグラフィ技術及びエッチング技術により、シリコ
ン窒化膜27をパターニングすることにより、シリコン
窒化膜17上のシリコン窒化膜27に直径300[n
m]の開口部(ホール)を形成しする。この際、第2の
実施形態と異なり図14(a)において右側の領域のシ
リコン窒化膜27には開口部は形成しない。その後、半
導体基板11の全面にシリコン窒化膜28を膜厚100
[nm]で堆積する。
Next, as shown in FIG. 14A, by patterning the silicon nitride film 27 by photolithography and etching, the silicon nitride film 27 on the silicon nitride film 17 has a diameter of 300 [n].
m] is formed. At this time, unlike the second embodiment, no opening is formed in the silicon nitride film 27 in the right region in FIG. Thereafter, a silicon nitride film 28 having a thickness of 100 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 11.
Deposit at [nm].

【0118】そして、RlE法により、シリコン窒化膜
28をエッチバックすることにより、シリコン窒化膜2
7の開口部の側壁にシリコン窒化膜28からなるサイド
ウォール窒化膜28を形成する。次いで、これらのシリ
コン窒化膜27とサイドウォール窒化膜28をマスクと
して、BPSG膜25をエッチングすることにより、シ
リコン窒化膜17の表層に到達する開口部29(直径1
00[nm])をBPSG膜25に形成する。
Then, the silicon nitride film 28 is etched back by the RIE method, thereby forming the silicon nitride film 2.
A sidewall nitride film 28 made of a silicon nitride film 28 is formed on the side wall of the opening 7. Next, using the silicon nitride film 27 and the sidewall nitride film 28 as a mask, the BPSG film 25 is etched to form an opening 29 (diameter 1) reaching the surface layer of the silicon nitride film 17.
00 [nm]) is formed on the BPSG film 25.

【0119】次いで、図14(b)に示すように、ウエ
ットエッチング法により、例えば、H3 PO4 溶液等の
エッチング溶液を使用し、シリコン窒化膜17、27、
28及びサイドウォール窒化膜39を除去する。その結
果、トレンチ15内に空洞(空隙)領域が形成されて、
この空洞領域によって素子分離が成される。
Next, as shown in FIG. 14B, the silicon nitride films 17, 27 and 27 are formed by wet etching using an etching solution such as an H 3 PO 4 solution.
28 and the sidewall nitride film 39 are removed. As a result, a cavity (void) region is formed in the trench 15,
Element isolation is achieved by this cavity region.

【0120】ここで、図14(b)の右側の領域のトレ
ンチ15を充填したシリコン窒化膜17及びサイドウォ
ール窒化膜39は除去されないため、シリコン窒化膜1
7によって素子分離が成される。
Here, the silicon nitride film 17 and the sidewall nitride film 39 filling the trench 15 in the region on the right side of FIG. 14B are not removed.
7, element isolation is achieved.

【0121】図11は、素子分離が成された半導体基板
11を示す平面図である。ここで、図11は熱酸化膜3
0及びBPSG膜25を省略した模式図である。このよ
うに、図11の右側の領域では、トレンチ15を埋設し
たシリコン窒化膜17によって素子分離が成され、左側
の領域では空洞領域によって素子分離が成される。ま
た、これらの異なる素子分離構造の境界には、不純物拡
散層41が形成されている。
FIG. 11 is a plan view showing the semiconductor substrate 11 from which the element has been separated. Here, FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram in which the BPSG film 0 and the BPSG film 25 are omitted. As described above, in the region on the right side of FIG. 11, element isolation is achieved by the silicon nitride film 17 in which the trench 15 is buried, and in the region on the left side, element isolation is achieved by the cavity region. An impurity diffusion layer 41 is formed at the boundary between these different element isolation structures.

【0122】この第3の実施形態においても、半導体基
板11上に突出したシリコン窒化膜17の側壁をサイド
ウォール窒化膜39で覆っているため、シリコン窒化膜
17に対する開口部29の水平方向の位置の許容範囲を
広くとることが可能となる。従って、開口部29の位置
が多少ずれても、サイドウォール窒化膜39を介して確
実にシリコン窒化膜17を除去することができる。
Also in the third embodiment, since the side wall of the silicon nitride film 17 projecting above the semiconductor substrate 11 is covered with the sidewall nitride film 39, the horizontal position of the opening 29 with respect to the silicon nitride film 17 is set. Can be widened. Therefore, even if the position of the opening 29 is slightly shifted, the silicon nitride film 17 can be surely removed via the sidewall nitride film 39.

【0123】その後、ポリシリコン膜26に熱酸化を施
すことにより、開口部29の上部領域のポリシリコン膜
26を熱酸化膜30と成して開口部29が密閉される。
このように、予め形成しておいたポリシリコン膜26を
熱酸化することによって、開口部29が多数個形成され
ていても容易に密閉することができる。
Thereafter, by thermally oxidizing the polysilicon film 26, the polysilicon film 26 in the upper region of the opening 29 becomes a thermal oxide film 30, and the opening 29 is sealed.
In this manner, by thermally oxidizing the polysilicon film 26 formed in advance, even if a large number of openings 29 are formed, the polysilicon film 26 can be easily sealed.

【0124】次に、図15に示すように、フォトリソグ
ラフィ−及びこれに続くドライエッチングにより、熱酸
化膜30及びBPSG膜25を選択的に除去して、不純
物拡散層41に到達する開口部42を形成する。そし
て、スパッタ法によりアルミニウム膜を形成し、パタ−
ニングすることにより、不純物拡散層41と接続される
アルミニウム配線層43を形成する。
Next, as shown in FIG. 15, the thermal oxide film 30 and the BPSG film 25 are selectively removed by photolithography and subsequent dry etching, so that the opening 42 reaching the impurity diffusion layer 41 is formed. To form Then, an aluminum film is formed by sputtering, and the pattern is formed.
This forms aluminum wiring layer 43 connected to impurity diffusion layer 41.

【0125】ここで、アルミニウム配線層43から不純
物拡散層41を介して半導体基板11に基板電位を印加
することが可能である。
Here, it is possible to apply a substrate potential from the aluminum wiring layer 43 to the semiconductor substrate 11 via the impurity diffusion layer 41.

【0126】なお、図示しないが半導体基板11、ゲー
ト電極20、ソース23、ドレイン24を適当な電位に
設定するために、配線工程を引き続き行うことにより本
実施形態に係る半導体装置が製造される。
Although not shown, the semiconductor device according to this embodiment is manufactured by continuing the wiring process in order to set the semiconductor substrate 11, the gate electrode 20, the source 23, and the drain 24 to appropriate potentials.

【0127】以上説明したように、本発明の第3の実施
形態によれば、シリコン窒化膜17を埋設したトレンチ
型素子分離構造と、空洞領域からなる素子分離構造を同
一半導体基板上に併設することにより、分離能力に応じ
て素子分離を行うことができる。従って、半導体基板上
の特定領域の素子分離能能力を高めることが可能であ
る。
As described above, according to the third embodiment of the present invention, a trench-type element isolation structure in which a silicon nitride film 17 is buried and an element isolation structure including a cavity region are provided on the same semiconductor substrate. Thereby, element isolation can be performed in accordance with the isolation ability. Therefore, it is possible to increase the element isolation capability of a specific region on the semiconductor substrate.

【0128】(第4の実施形態)次に、本発明の第4の
実施形態を、図16及び図17(a)〜図20(b)を
参照しながら具体的に説明する。図16は第4の実施形
態に係るNチャンネルMOSトランジスタの平面構成を
示す模式図であり、図17(a)〜図20(b)は図1
6におけるIII−III線に沿った断面を工程順に示
したものである。第3の実施形態は第1の実施形態と同
様に本発明をNチャンネルMOSトランジスタに適用し
た例であるが、半導体基板として、半導体基体上に絶縁
層を介して半導体層が設けられてなるSOI基板を用
い、空洞領域からなる素子分離構造を、半導体メモリの
メモリセル領域と周辺回路領域の境界及び周辺回路領域
に設けた点で相違する。なお、第4の実施形態において
も、第1〜第3の実施形態で示したNチャンネルMOS
トランジスタの構成要素等に対応する部材等については
同一符号を記す。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. 16 and 17 (a) to 20 (b). FIG. 16 is a schematic diagram showing a plan configuration of an N-channel MOS transistor according to the fourth embodiment, and FIGS. 17A to 20B show FIGS.
6 is a cross-sectional view taken along a line III-III in FIG. The third embodiment is an example in which the present invention is applied to an N-channel MOS transistor as in the first embodiment. However, an SOI in which a semiconductor layer is provided on a semiconductor substrate via an insulating layer as a semiconductor substrate is provided. The difference is that an element isolation structure composed of a cavity region using a substrate is provided at the boundary between the memory cell region and the peripheral circuit region of the semiconductor memory and at the peripheral circuit region. Incidentally, also in the fourth embodiment, the N-channel MOS shown in the first to third embodiments is used.
The same reference numerals are given to members and the like corresponding to the components and the like of the transistor.

【0129】まず、図17(a)に示すように、半導体
基体51上に絶縁層52を介してシリコン半導体層53
が設けられてなるSOI基板50を用意し、p型のシリ
コン半導体層53の表面に熱酸化膜法によりパッド酸化
膜12を膜厚30[nm]で形成する。その上に、CV
D法によりポリシリコン膜13とシリコン窒化膜14を
それぞれ膜厚100[nm]と50[nm]堆積する。
First, as shown in FIG. 17A, a silicon semiconductor layer 53 is formed on a semiconductor substrate 51 with an insulating layer 52 interposed therebetween.
Is prepared, and a pad oxide film 12 having a thickness of 30 [nm] is formed on the surface of the p-type silicon semiconductor layer 53 by a thermal oxide film method. On top of that, CV
By a method D, a polysilicon film 13 and a silicon nitride film 14 are deposited to a thickness of 100 [nm] and 50 [nm], respectively.

【0130】その後、フォトリソグラフィ技術及びエッ
チング技術により、素子形成領域を覆うようにポリシリ
コン膜13及びシリコン窒化膜14をパターニングす
る。すなわち、素子分離領域に形成されたポリシリコン
膜13及びシリコン窒化膜14を除去する。
Thereafter, the polysilicon film 13 and the silicon nitride film 14 are patterned by photolithography and etching so as to cover the element formation region. That is, the polysilicon film 13 and the silicon nitride film 14 formed in the element isolation region are removed.

【0131】次に、シリコン窒化膜14をマスクとし
て、素子分離領域のパッド酸化膜12をエッチングして
除去する。その後、同じくシリコン窒化膜14をマスク
として、素子分離領域のシリコン半導体層53をエッチ
ングして、深さ300[nm]、幅300[nm]のト
レンチ15を半導体基板11に形成する。この際、トレ
ンチ15をSOI基板50の絶縁層52に達するように
形成する。
Next, using the silicon nitride film 14 as a mask, the pad oxide film 12 in the element isolation region is removed by etching. After that, similarly using the silicon nitride film 14 as a mask, the silicon semiconductor layer 53 in the element isolation region is etched to form a trench 15 having a depth of 300 [nm] and a width of 300 [nm] in the semiconductor substrate 11. At this time, the trench 15 is formed so as to reach the insulating layer 52 of the SOI substrate 50.

【0132】次いで、図17(b)に示すように、熱酸
化法により、前記トレンチ15内のシリコン半導体層5
3に選択的に熱酸化膜16を膜厚10[nm]形成す
る。その後、CVD法により、トレンチ15を含むSO
I基板50上にシリコン窒化膜17を膜厚150〜20
0[nm]堆積する。
Next, as shown in FIG. 17B, the silicon semiconductor layer 5 in the trench 15 is formed by a thermal oxidation method.
In step 3, a thermal oxide film 16 is formed to a thickness of 10 nm. Thereafter, the SO including the trench 15 is formed by CVD.
A silicon nitride film 17 having a film thickness of 150 to 20
0 [nm] is deposited.

【0133】次いで、図17(c)に示すように、反応
性イオンエッチング(RlE)法により、シリコン窒化
膜14,17をポリシリコン膜13が露出(表出)する
までエッチバックする。その結果、前記トレンチ15の
内部のみに前記シリコン窒化膜17を埋設することが可
能となる。さらに、RIE法により、ポリシリコン膜1
3をエッチバックして完全に除去する。
Next, as shown in FIG. 17C, the silicon nitride films 14, 17 are etched back by reactive ion etching (RIE) until the polysilicon film 13 is exposed (exposed). As a result, the silicon nitride film 17 can be buried only inside the trench 15. Further, the polysilicon film 1 is formed by the RIE method.
3 is completely removed by etching back.

【0134】次に、図18(a)に示すように、表面に
露出したパッド酸化膜12を除去した後、シリコン半導
体層53の表面を熱処理することにより、フィ−ルドシ
−ルドゲ−ト絶縁膜44を形成する。そして、フィ−ル
ドシ−ルドゲ−ト絶縁膜44上にCVD法により導電性
のポリシリコン膜45を形成し、ポリシリコン膜45上
にシリコン酸化膜46を形成する。
Next, as shown in FIG. 18A, after the pad oxide film 12 exposed on the surface is removed, the surface of the silicon semiconductor layer 53 is subjected to a heat treatment to thereby form a field shield gate insulating film. 44 is formed. Then, a conductive polysilicon film 45 is formed on the field shield gate insulating film 44 by the CVD method, and a silicon oxide film 46 is formed on the polysilicon film 45.

【0135】その後、フォトリソグラフィ−及びこれに
続くドライエッチングにより、シリコン酸化膜46及び
ポリシリコン膜45を共にパタ−ニングする。
Thereafter, both the silicon oxide film 46 and the polysilicon film 45 are patterned by photolithography and subsequent dry etching.

【0136】次いで、図18(b)に示すように、SO
I基板50上にシリコン酸化膜を膜厚150[nm]程
度堆積する。その後、RIE法により、このシリコン酸
化膜をエッチバックすることにより、シリコン窒化膜1
7及びパタ−ニングされたシリコン酸化膜46及びポリ
シリコン膜45の側壁に、シリコン酸化膜からなるサイ
ドウォール酸化膜18を形成する。ここで、ポリシリコ
ン膜45はシ−ルドプレ−ト電極として機能し、図18
(b)に示す左側の領域ではフィ−ルドシ−ルド素子分
離構造54により素子分離がなされる。その後、素子形
成領域に形成されていたシリコン酸化膜12を除去す
る。なお、このシールドプレート電極は、ある一定の電
極、例えば、接地(Ground)又は1/2VCC電圧に固定
することにより素子分離を行う。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide film is deposited on the I-substrate 50 to a thickness of about 150 [nm]. Thereafter, the silicon oxide film is etched back by the RIE method to thereby form the silicon nitride film 1.
On the side walls of the patterned silicon oxide film 46 and the polysilicon film 45, a sidewall oxide film 18 made of a silicon oxide film is formed. Here, the polysilicon film 45 functions as a shield plate electrode.
In the area on the left side shown in FIG. 2B, element isolation is performed by a field shield element isolation structure 54. After that, the silicon oxide film 12 formed in the element formation region is removed. The shield plate electrode performs element isolation by fixing it to a certain electrode, for example, a ground (ground) or 1/2 V CC voltage.

【0137】第4の実施形態においては、フィ−ルドシ
−ルド素子分離構造54によって素子分離された領域は
メモリセル領域として用いられる。
In the fourth embodiment, the region separated by the field shield device isolation structure 54 is used as a memory cell region.

【0138】次いで、図18(c)に示すように、熱酸
化法により、シリコン半導体層53の素子形成領域上に
ゲート酸化膜19を形成する。その後、CVD法によ
り、ゲート酸化膜19上に、燐(P)がドープされたポ
リシリコンからなるゲート電極20及びキャップ酸化膜
21を順次堆積する。その後、フォトリソグラフィ技術
及びエッチング技術により、キャップ酸化膜21、ゲー
ト電極20、及びゲート酸化膜19を順次パターニング
する。
Next, as shown in FIG. 18C, a gate oxide film 19 is formed on the element formation region of the silicon semiconductor layer 53 by a thermal oxidation method. Thereafter, a gate electrode 20 made of polysilicon doped with phosphorus (P) and a cap oxide film 21 are sequentially deposited on the gate oxide film 19 by the CVD method. Thereafter, the cap oxide film 21, the gate electrode 20, and the gate oxide film 19 are sequentially patterned by photolithography and etching.

【0139】その後、SOI基板50上にシリコン酸化
膜22を堆積した後、RlE法により、このシリコン酸
化膜22をエッチバックすることにより、ゲート電極2
0の側壁にシリコン酸化膜からなるサイドウォール酸化
膜22を形成する。更に、素子形成領域に形成されたキ
ャップ酸化膜21をマスクとして、素子形成領域のSO
I基板50にn型不純物、例えば、砒素をイオン注入す
る。
Thereafter, after depositing a silicon oxide film 22 on the SOI substrate 50, the silicon oxide film 22 is etched back by the RIE method to form the gate electrode 2.
A sidewall oxide film 22 made of a silicon oxide film is formed on the sidewall of the zero. Further, using the cap oxide film 21 formed in the element formation region as a mask,
An n-type impurity, for example, arsenic is ion-implanted into the I substrate 50.

【0140】その結果、シリコン半導体層53の素子形
成領域の表層に砒素イオン注入層を自己整合的に形成す
ることができる。次に、SOI基板50に熱処理を施す
ことにより、砒素イオン注入層を活性化させ、ゲート電
極20の両側のシリコン半導体層53の表層に砒素イオ
ン注入層からなるn+ 型のソース領域23およびドレイ
ン領域24を形成する。また、ゲ−ト電極の両側以外の
シリコン半導体層53の表層に不純物拡散層41を形成
する。なお、ソース領域23及びドレイン領域24の形
成方法は、フィールドシールドプレート電極45とトレ
ンチ15の境界領域のシリコン半導体層53の表層をレ
ジスト膜(不図示)で覆ってイオン注入することにより
行う。なお、ソース、ドレイン形成後にレジストパター
ンは除去する。
As a result, an arsenic ion-implanted layer can be formed in a self-aligned manner on the surface of the element formation region of the silicon semiconductor layer 53. Next, by subjecting the SOI substrate 50 to heat treatment, the arsenic ion implanted layer is activated, and the n + -type source region 23 and the drain An area 24 is formed. The impurity diffusion layer 41 is formed on the surface of the silicon semiconductor layer 53 other than on both sides of the gate electrode. The source region 23 and the drain region 24 are formed by ion-implanting the surface layer of the silicon semiconductor layer 53 in the boundary region between the field shield plate electrode 45 and the trench 15 with a resist film (not shown). After the formation of the source and the drain, the resist pattern is removed.

【0141】次いで、図19(a)に示すように、CV
D法によりSOI基板50上の全面にBPSG膜25を
膜厚450[nm]堆積する。その後、SOI基板50
に熱処理(例えば、温度:850[℃]、時間:30
[min])を施すことにより、BPSG膜25の表層
を平坦化する。その後、CVD法により、BPSG膜2
5上にシリコン窒化膜27を膜厚100[nm]を堆積
する。
Next, as shown in FIG.
A 450 nm thick BPSG film 25 is deposited on the entire surface of the SOI substrate 50 by Method D. After that, the SOI substrate 50
Heat treatment (for example, temperature: 850 [° C.], time: 30
[Min], the surface layer of the BPSG film 25 is flattened. Then, the BPSG film 2 is formed by the CVD method.
A silicon nitride film 27 having a thickness of 100 [nm] is deposited on the substrate 5.

【0142】次いで、図19(b)に示すように、フォ
トリソグラフィ技術及びエッチング技術により、シリコ
ン窒化膜27をパターニングすることにより、シリコン
窒化膜17上のシリコン窒化膜27に直径300[n
m]の開口部(ホール)を形成する。その後、SOI基
板50の全面にシリコン窒化膜28を膜厚100[n
m]で堆積する。
Next, as shown in FIG. 19B, by patterning the silicon nitride film 27 by photolithography and etching, the silicon nitride film 27 on the silicon nitride film 17 has a diameter of 300 [n].
m] is formed. Thereafter, a silicon nitride film 28 is formed on the entire surface of the SOI substrate 50 to a thickness of 100 [n].
m].

【0143】そして、RlE法により、シリコン窒化膜
28をエッチバックすることにより、シリコン窒化膜2
7の開口部の側壁にシリコン窒化膜28からなるサイド
ウォール窒化膜28を形成する。次いで、これらのシリ
コン窒化膜27とサイドウォール窒化膜28をマスクと
して、BPSG膜25をエッチングすることにより、シ
リコン窒化膜17の表層に到達する開口部29(直径1
00[nm])をBPSG膜25に形成する。
Then, the silicon nitride film 28 is etched back by the RIE method to form the silicon nitride film 2.
A sidewall nitride film 28 made of a silicon nitride film 28 is formed on the side wall of the opening 7. Next, using the silicon nitride film 27 and the sidewall nitride film 28 as a mask, the BPSG film 25 is etched to form an opening 29 (diameter 1) reaching the surface layer of the silicon nitride film 17.
00 [nm]) is formed on the BPSG film 25.

【0144】次いで、図20(a)に示すように、ウエ
ットエッチング法により、例えば、H3 PO4 溶液等の
エッチング溶液を使用し、シリコン窒化膜17、27、
28及びサイドウォール窒化膜39を除去する。その結
果、トレンチ15内に空洞(空隙)領域が形成されて、
この空洞領域によって素子分離が成される。
Next, as shown in FIG. 20A, the silicon nitride films 17, 27 and 27 are formed by wet etching using an etching solution such as an H 3 PO 4 solution.
28 and the sidewall nitride film 39 are removed. As a result, a cavity (void) region is formed in the trench 15,
Element isolation is achieved by this cavity region.

【0145】ここで、空洞領域によって素子分離された
領域は、メモリセルの周辺回路領域として用いられる。
Here, the region separated by the cavity region is used as a peripheral circuit region of the memory cell.

【0146】図16は、素子分離が成されたSOI基板
50を示す平面図である。ここで、図16は熱酸化膜3
0及びBPSG膜25を省略した模式図である。このよ
うに、図16の右側の領域では、トレンチ15内に形成
された空洞領域によって素子分離が成され、左側の領域
ではフィ−ルドシ−ルド素子分離構造54によって素子
分離が成される。また、これらの異なる素子分離構造の
境界には、不純物拡散層41が形成されている。
FIG. 16 is a plan view showing an SOI substrate 50 in which element isolation has been performed. Here, FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram in which the BPSG film 0 and the BPSG film 25 are omitted. As described above, in the region on the right side of FIG. 16, element isolation is achieved by the cavity region formed in the trench 15, and in the region on the left side, element isolation is achieved by the field shield element isolation structure 54. An impurity diffusion layer 41 is formed at the boundary between these different element isolation structures.

【0147】その後、ポリシリコン膜26に熱酸化を施
すことにより、開口部29の上部領域のポリシリコン膜
26を熱酸化膜30と成して開口部29が密閉される。
このように、予め形成しておいたポリシリコン膜26を
熱酸化することによって、開口部29が多数個形成され
ていても容易に密閉することができる。
Thereafter, the polysilicon film 26 is subjected to thermal oxidation, so that the polysilicon film 26 in the upper region of the opening 29 becomes a thermal oxide film 30 and the opening 29 is sealed.
In this manner, by thermally oxidizing the polysilicon film 26 formed in advance, even if a large number of openings 29 are formed, the polysilicon film 26 can be easily sealed.

【0148】次に、図20(b)に示すように、フォト
リソグラフィ−及びこれに続くドライエッチングによ
り、熱酸化膜30及びBPSG膜25を選択的に除去し
て、不純物拡散層41に到達する開口部42を形成す
る。この開口部42を介してシリコン半導体層53の表
層に、例えばイオン注入法によりp型不純物を導入し
て、p型不純物拡散層41を形成する。なお、後工程に
より、シリコン半導体層53に熱処理を施してこのp型
不純物を拡散させてもよい。そして、スパッタ法により
アルミニウム膜を形成し、パタ−ニングすることによ
り、不純物拡散層41と接続されるアルミニウム配線層
43を形成する。
Next, as shown in FIG. 20B, the thermal oxide film 30 and the BPSG film 25 are selectively removed by photolithography and subsequent dry etching to reach the impurity diffusion layer 41. An opening 42 is formed. A p-type impurity is introduced into the surface layer of the silicon semiconductor layer 53 through the opening 42 by, for example, an ion implantation method to form a p-type impurity diffusion layer 41. In a later step, the p-type impurity may be diffused by performing a heat treatment on the silicon semiconductor layer 53. Then, an aluminum film is formed by sputtering and patterned to form an aluminum wiring layer 43 connected to the impurity diffusion layer 41.

【0149】ここで、アルミニウム配線層43から不純
物拡散層41を介して半導体基板11に基板電位を印加
することが可能である。そして、メモリセル領域におい
てはフィ−ルドシ−ルド素子分離構造54によって素子
分離されているため、各素子活性領域に一斉に基板電位
を印加することが可能である。これにより、メモリセル
領域におけるトランジスタのしきい値を安定させること
が可能である。
Here, a substrate potential can be applied to the semiconductor substrate 11 from the aluminum wiring layer 43 via the impurity diffusion layer 41. In the memory cell region, the device is isolated by the field shield device isolation structure 54, so that the substrate potential can be simultaneously applied to each active region. Thus, the threshold value of the transistor in the memory cell region can be stabilized.

【0150】なお、図示しないがSOI基板50、ゲー
ト電極20、ソース23、ドレイン24を適当な電位に
設定するために、配線工程を引き続き行うことにより本
実施形態に係る半導体装置が製造される。
Although not shown, in order to set the SOI substrate 50, the gate electrode 20, the source 23, and the drain 24 to appropriate potentials, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured by continuing the wiring process.

【0151】なお、第4の実施形態のように半導体基板
としてSOI基板を用いた場合には、図20(a)に示
す工程でシリコン窒化膜17,27,28を除去した
後、引き続いてSOI基板50の絶縁層52を除去する
ウェットエッチングを行ってもよい。
When an SOI substrate is used as a semiconductor substrate as in the fourth embodiment, after removing the silicon nitride films 17, 27 and 28 in the step shown in FIG. Wet etching for removing the insulating layer 52 of the substrate 50 may be performed.

【0152】図21は、このウェットエッチングによっ
てトレンチ15内の空洞(空隙)領域を横方向に広げた
変形例を示す。空洞(空隙)領域を横方向に拡大するこ
とにより、メモリセル領域において素子分離能力を更に
高めることが可能である。この場合、図21に示すよう
に、SOI基板50の絶縁層52は1/4円形状に除去
され、除去された領域の上部のシリコン半導体層53が
露出する。
FIG. 21 shows a modification in which the cavity (gap) region in the trench 15 is expanded in the lateral direction by this wet etching. By expanding the cavity (gap) region in the lateral direction, it is possible to further increase the element isolation capability in the memory cell region. In this case, as shown in FIG. 21, the insulating layer 52 of the SOI substrate 50 is removed in a quarter circle shape, and the silicon semiconductor layer 53 above the removed region is exposed.

【0153】以上説明したように、本発明の第4の実施
形態によれば、半導体基体51上に絶縁層52を介して
シリコン半導体層53が設けられてなるSOI基板50
を用い、トレンチ15を絶縁層52に到達させて空洞領
域からなる素子分離構造を形成する。これにより、周辺
回路領域の各々の素子活性領域を電気的に独立させるこ
とができ、周辺回路領域のトランジスタの高速化を達成
することが可能である。
As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, the SOI substrate 50 in which the silicon semiconductor layer 53 is provided on the semiconductor substrate 51 with the insulating layer 52 interposed therebetween.
The trench 15 is allowed to reach the insulating layer 52 to form an element isolation structure including a cavity region. Accordingly, each element active region in the peripheral circuit region can be electrically independent, and the speed of the transistors in the peripheral circuit region can be increased.

【0154】そして、周辺回路領域をフィ−ルドシ−ル
ド素子分離構造54によって区画されたメモリセル形成
領域から確実に分離することができる。さらに、メモリ
セル形成領域をフィ−ルドシ−ルド素子分離構造54に
よって素子分離するため、不純物拡散層41を介してア
ルミニウム配線層43からメモリセル領域の全域に基板
電位を印加することができ、メモリセル領域のトランジ
スタのしきい値を安定させることが可能である。
Then, the peripheral circuit region can be reliably separated from the memory cell forming region partitioned by the field shield element isolation structure 54. Further, since the memory cell formation region is element-isolated by the field shield element isolation structure 54, the substrate potential can be applied from the aluminum wiring layer 43 through the impurity diffusion layer 41 to the entire region of the memory cell region. It is possible to stabilize the threshold value of the transistor in the cell region.

【0155】例えば、絶縁層52を有するSOI基板5
0からなる半導体装置の全体構成図を図22に示す。こ
のように、半導体装置を4つのブロックに仕切り、ブロ
ック1及びブロック2をメモリセル領域とし、ブロック
3及びブロック4を周辺回路領域として構成する。第4
の実施形態で示したように、メモリセル領域(ブロック
1、ブロック2)の素子分離はフィールドシールド素子
分離構造54により行うのが好適である。更に、周辺回
路領域のブロック3の素子分離をフィールドシールド素
子分離構造54で行い、ブロック4の素子分離をトレン
チ15内に形成された空洞領域による素子分離構造で行
ってもよい。
For example, SOI substrate 5 having insulating layer 52
FIG. 22 shows an overall configuration diagram of a semiconductor device composed of zeros. As described above, the semiconductor device is partitioned into four blocks, and blocks 1 and 2 are configured as memory cell areas, and blocks 3 and 4 are configured as peripheral circuit areas. 4th
As described in the first embodiment, it is preferable that the element isolation in the memory cell region (block 1 and block 2) be performed by the field shield element isolation structure 54. Further, the element isolation of the block 3 in the peripheral circuit area may be performed by the field shield element isolation structure 54, and the element isolation of the block 4 may be performed by the element isolation structure by the cavity region formed in the trench 15.

【0156】これにより、フィールドシールド素子分離
構造54で区画されたブロック1,2,3においては、
基板電位を印加することによりトランジスタのしきい値
の変動を最小限に抑えることができ、各々の素子活性領
域が独立したブロック4においてはトランジスタの動作
速度を高めてハイパフォーマンス領域とすることが可能
である。
As a result, in the blocks 1, 2, 3 partitioned by the field shield element isolation structure 54,
By applying the substrate potential, the variation in the threshold value of the transistor can be minimized, and in the block 4 in which each element active region is independent, the operation speed of the transistor can be increased to be a high performance region. is there.

【0157】この場合ブロック1〜4を仕切る素子分離
構造は、ブロック相互間に電界が伝わらないようにSO
I基板50の絶縁層52に達するトレンチ15内に形成
された空隙領域による素子分離構造として、各ブロック
1〜4を電気的に独立させるようにする。
In this case, the element isolation structure for partitioning the blocks 1 to 4 has an SO structure so that an electric field is not transmitted between the blocks.
The blocks 1 to 4 are made electrically independent as an element isolation structure formed by a void region formed in the trench 15 reaching the insulating layer 52 of the I-substrate 50.

【0158】なお、第4実施形態においては、メモリセ
ル形成領域に基板電位を印加してメモリセル形成領域の
トランジスタのしきい値を安定させる方法を示したが、
周辺回路領域において、周辺のメモリセル領域あるいは
他の周辺回路領域からの電界に対してガードリング効果
を持たせることができる。
In the fourth embodiment, the method of applying the substrate potential to the memory cell formation region to stabilize the threshold value of the transistor in the memory cell formation region has been described.
In the peripheral circuit region, a guard ring effect can be provided for an electric field from a peripheral memory cell region or another peripheral circuit region.

【0159】例えば、図23に示すように、周辺回路領
域であるブロック4における複数の素子活性領域を、絶
縁層52に達する空隙領域から成る素子分離構造で区画
して、それぞれが電気的に独立する領域として構成す
る。そして、ブロック4を囲むようにガードリング効果
をもたせるための素子活性領域60を形成する。この素
子活性領域60に所定の電位を印加することによって、
ブロック4を他のブロック1〜ブロック3からガードし
て、電気的により独立した領域とすることができる。
For example, as shown in FIG. 23, a plurality of element active regions in the block 4 which is a peripheral circuit region are partitioned by an element isolation structure comprising a void region reaching the insulating layer 52, and each is electrically independent. It is configured as a region to be used. Then, an element active region 60 for providing a guard ring effect is formed so as to surround the block 4. By applying a predetermined potential to the element active region 60,
The block 4 can be guarded from the other blocks 1 to 3 so as to be an electrically independent area.

【0160】この場合も当然のことながら、ブロック1
〜4を仕切る素子分離構造及びブロック4を囲む素子分
離構造は、ブロック相互間に電界が伝わらないようにS
OI基板50の絶縁層52に達する空隙領域から成る素
子分離構造としておく。
In this case too, block 1
4 and the element isolation structure surrounding the block 4 are designed so that an electric field is not transmitted between the blocks.
An element isolation structure including a void region reaching the insulating layer 52 of the OI substrate 50 is provided.

【0161】周辺回路領域とメモリセル領域の区画は、
図23のブロック1に示すように、ブロック1内に絶縁
層52に達する空隙領域から成る素子分離構造を形成し
て、電気的に独立するブロック1aとブロック1bに区
画してもよい。この場合も、ブロック1a,1bの双方
を周辺回路形成領域としてもよい。
The division between the peripheral circuit area and the memory cell area is as follows.
As shown in a block 1 in FIG. 23, an element isolation structure including a void region reaching the insulating layer 52 may be formed in the block 1 so as to be divided into electrically independent blocks 1a and 1b. Also in this case, both of the blocks 1a and 1b may be used as a peripheral circuit formation region.

【0162】[0162]

【発明の効果】本発明によれば、素子分離構造として空
隙領域を安定して形成することができるので、寄生容量
を低減させ、素子分離能力を向上させることができる。
According to the present invention, a void region can be stably formed as an element isolation structure, so that parasitic capacitance can be reduced and element isolation ability can be improved.

【0163】また、本発明の他の特徴によれば、空隙領
域上部を密閉する絶縁膜の形成が容易であるので、微細
化に適し、且つ、様々な寸法の素子分離領域に空隙(空
洞)を形成できる。
According to another feature of the present invention, it is easy to form an insulating film that seals the upper part of the void region, so that it is suitable for miniaturization, and the voids (cavities) are formed in the element isolation regions of various dimensions. Can be formed.

【0164】さらに、本発明の他の特徴によれば、空隙
上部を密閉する導電膜の形成を半導体素子の配線層の形
成と同時に行うことができるため、製造工程を削減する
ことが可能となる。
Further, according to another feature of the present invention, the formation of the conductive film for sealing the upper part of the gap can be performed simultaneously with the formation of the wiring layer of the semiconductor element, so that the number of manufacturing steps can be reduced. .

【0165】本発明によれば、半導体基板上の特定領域
に空隙領域からなる素子分離構造を形成して、該領域の
素子分離能力を高めることが可能である。
According to the present invention, it is possible to form an element isolation structure composed of a void region in a specific region on a semiconductor substrate, and to enhance the element isolation capability of the region.

【0166】また、本発明によれば、メモリセル及びメ
モリセルの周辺回路が形成された半導体装置において、
SOI基板を用いることにより、メモリセル領域と周辺
回路領域の電気的分離を空隙領域によって確実に行うこ
とが可能であり、また特に周辺回路領域の素子分離能力
を高めて素子形成領域を電気的に独立させて高速動作を
実現することが可能である。
According to the present invention, in a semiconductor device in which a memory cell and a peripheral circuit of the memory cell are formed,
By using the SOI substrate, the electrical isolation between the memory cell region and the peripheral circuit region can be reliably performed by the void region. In particular, the element isolation region in the peripheral circuit region can be enhanced to electrically connect the element formation region. It is possible to realize high-speed operation independently.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図3】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図4】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置を示
す概略平面図である。
FIG. 4 is a schematic plan view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図6】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図7】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図8】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図9】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図10】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図11】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置を
示す概略平面図である。
FIG. 11 is a schematic plan view showing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図13】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図14】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図15】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図16】本発明の第4の実施形態に係る半導体装置を
示す概略平面図である。
FIG. 16 is a schematic plan view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 17 is a schematic sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図18】本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図19】本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図20】本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図21】本発明の第4の実施形態に係る半導体装置を
示す概略断面図である。
FIG. 21 is a schematic sectional view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の
全体構成を示す概略平面図である。
FIG. 22 is a schematic plan view illustrating an overall configuration of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の
全体構成の他の例を示す概略平面図である。
FIG. 23 is a schematic plan view showing another example of the overall configuration of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 半導体基板 12 パッド酸化膜 13 ポリシリコン膜 14 シリコン窒化膜 15 トレンチ 16 熱酸化膜 17 シリコン窒化膜 18 サイドウォール酸化膜 19 ゲート酸化膜 20 ゲート電極 21 キャップ酸化膜 22 サイドウォール酸化膜 23 ソース領域 24 ドレイン領域 25 BPSG膜 26,45 ポリシリコン膜 27 シリコン窒化膜 28 サイドウォール窒化膜 29,32,33,42 開口部 30 熱酸化膜 36 チタン膜 37 窒化チタン膜 38 タングステン膜 39 サイドウォール窒化膜 40 レジスト 41 p型不純物拡散層 44 フィールドシールドゲート絶縁膜 43 アルミニウム配線層 46 シリコン酸化膜 50 SOI基板 51 半導体基体 52 絶縁層 53 シリコン半導体層 54 フィールドシールド素子分離構造 60 素子活性領域 Reference Signs List 11 semiconductor substrate 12 pad oxide film 13 polysilicon film 14 silicon nitride film 15 trench 16 thermal oxide film 17 silicon nitride film 18 sidewall oxide film 19 gate oxide film 20 gate electrode 21 cap oxide film 22 sidewall oxide film 23 source region 24 Drain region 25 BPSG film 26,45 polysilicon film 27 silicon nitride film 28 sidewall nitride film 29,32,33,42 opening 30 thermal oxide film 36 titanium film 37 titanium nitride film 38 tungsten film 39 side wall nitride film 40 resist 41 p-type impurity diffusion layer 44 field shield gate insulating film 43 aluminum wiring layer 46 silicon oxide film 50 SOI substrate 51 semiconductor substrate 52 insulating layer 53 silicon semiconductor layer 54 field shield element isolation structure 60 device active area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/76 D ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 21/76 D

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板に形成された第1の素子分離
構造と第2の素子分離構造とを備え、 前記半導体基板には、前記第1の素子分離構造により画
定される第1の素子活性領域と前記第2の素子分離構造
により画定される第2の素子活性領域を備え、 前記第1の素子分離構造は、前記半導体基板に形成され
た第1の溝部から構成されており、 前記第1の溝部内に形成された第1の空洞領域を備え、 前記第2の素子分離構造は、絶縁膜からなる素子分離構
造、電極を備えたフィールドシールド素子分離構造の何
れか一方の素子分離構造で構成されていることを特徴と
する半導体装置。
A first element isolation structure formed on a semiconductor substrate and a second element isolation structure formed on the semiconductor substrate, wherein the semiconductor substrate includes a first element isolation structure defined by the first element isolation structure. A second element active region defined by the region and the second element isolation structure, wherein the first element isolation structure comprises a first groove formed in the semiconductor substrate; A first cavity region formed in the first groove portion, wherein the second element isolation structure is one of an element isolation structure made of an insulating film and a field shield element isolation structure provided with electrodes. A semiconductor device characterized by comprising:
【請求項2】 前記第1の溝部を含む前記半導体基板上
に形成された第1の絶縁膜と、 前記第1の溝部上の前記第1の絶縁膜に形成された第2
の空洞領域を備え、 前記第1、第2の空洞領域が連結することにより空洞領
域が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の
半導体装置。
2. A first insulating film formed on the semiconductor substrate including the first groove, and a second insulating film formed on the first insulating film on the first groove.
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a cavity region formed by connecting the first and second cavity regions. 3.
【請求項3】 前記第1の溝部上の前記第1の絶縁膜に
形成された第2の溝部を有し、 前記第1の絶縁膜と、前記第2の溝部内に形成された導
電膜により、前記空洞領域が密閉されていることを特徴
とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
3. A semiconductor device comprising: a second groove formed in the first insulating film on the first groove; and the first insulating film and a conductive film formed in the second groove. The semiconductor device according to claim 1, wherein the cavity region is hermetically sealed.
【請求項4】 前記第1、第2の素子活性領域の一方の
領域が、メモリセル形成領域であって、 前記第1、第2の素子活性領域の他方の領域が、周辺回
路形成領域であることを特徴とする請求項1〜3のいず
れか1項に記載の半導体装置。
4. One of the first and second device active regions is a memory cell forming region, and the other of the first and second device active regions is a peripheral circuit forming region. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項5】 前記半導体基板内の少なくとも一部の領
域に絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項1
〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein an insulating layer is formed in at least a part of the semiconductor substrate.
5. The semiconductor device according to any one of items 4 to 4.
【請求項6】 半導体基板に形成された第1の溝部と、 前記第1の溝部を含む前記半導体基板上に形成された第
1の絶縁膜と、 少なくとも一部の前記第1の溝部内に形成された空洞領
域を備え、 前記第1の溝部上の前記第1の絶縁膜に形成された第2
の溝部を有し、 前記第1の絶縁膜と、前記第2の溝部内に形成された導
電膜により、前記空洞領域が密閉されていることを特徴
とする半導体装置。
6. A first groove formed in a semiconductor substrate, a first insulating film formed on the semiconductor substrate including the first groove, and at least a part of the first groove. A second cavity formed in the first insulating film on the first groove.
Wherein the cavity region is sealed by a conductive film formed in the first insulating film and the second groove.
【請求項7】 半導体基板に形成された溝と、 前記溝を含む前記半導体基板上に形成された第1の絶縁
膜と、 前記溝上の第1の絶縁膜に形成された第1の空隙領域
と、 少なくとも一部の前記溝内に形成された第2の空隙領域
とを有し、 前記第1及び第2の空隙領域が連結して空洞領域が構成
されていることを特徴とする半導体装置。
7. A groove formed in a semiconductor substrate, a first insulating film formed on the semiconductor substrate including the groove, and a first void region formed in the first insulating film on the groove. And a second void region formed in at least a part of the groove, wherein the first and second void regions are connected to form a cavity region. .
【請求項8】 前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜が形
成され、前記第2の絶縁膜により前記空洞領域が密閉さ
れていることを特徴とする請求項7に記載の半導体装
置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein a second insulating film is formed on said first insulating film, and said cavity region is sealed by said second insulating film. .
【請求項9】 前記第2の絶縁膜の膜厚は、前記第1の
空隙領域の幅以上であることを特徴とする請求項8に記
載の半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the thickness of the second insulating film is equal to or larger than the width of the first gap region.
【請求項10】 前記第1の絶縁膜に前記第2の空隙領
域に達する開口部を備えることを特徴とする請求項7に
記載の半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 7, wherein the first insulating film has an opening reaching the second gap region.
【請求項11】 前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜が
形成され、 前記第1の絶縁膜の膜厚は、前記開口部の幅以上である
ことを特徴とする請求項10に記載の半導体装置。
11. The method according to claim 10, wherein a second insulating film is formed on the first insulating film, and a thickness of the first insulating film is equal to or larger than a width of the opening. 13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項12】 一部の領域における前記溝には第3の
絶縁膜が充填されていることを特徴とする請求項7に記
載の半導体装置。
12. The semiconductor device according to claim 7, wherein a third insulating film is filled in the trench in a part of the region.
【請求項13】 前記半導体基板内の少なくとも一部の
領域に第4の絶縁膜を備えることを特徴とする請求項7
に記載の半導体装置。
13. The semiconductor device according to claim 7, further comprising a fourth insulating film in at least a part of the semiconductor substrate.
3. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項14】 前記溝の底部の一部が前記第4の絶縁
膜上の一部に形成されていることを特徴とする請求項1
3に記載の半導体装置。
14. The semiconductor device according to claim 1, wherein a part of the bottom of the groove is formed on a part of the fourth insulating film.
4. The semiconductor device according to 3.
【請求項15】 前記半導体基板が、SOI、SIMO
Xの内、いずれか一方の基板であることを特徴とする請
求項7に記載の半導体装置。
15. The method according to claim 15, wherein the semiconductor substrate is an SOI, SIMO
The semiconductor device according to claim 7, wherein the substrate is one of X substrates.
【請求項16】 前記第2の空隙領域下以外の実質的な
領域に前記第4の絶縁膜を備えることを特徴とする請求
項13に記載の半導体装置。
16. The semiconductor device according to claim 13, wherein the fourth insulating film is provided in a substantial area other than below the second gap area.
【請求項17】 前記第1の絶縁膜上に導電膜が形成さ
れ、 前記導電膜により前記空洞領域が密閉されていることを
特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
17. The semiconductor device according to claim 7, wherein a conductive film is formed on the first insulating film, and the hollow region is sealed by the conductive film.
【請求項18】 前記半導体基板には、少なくとも一部
の前記溝により画定された素子活性領域を備えているこ
とを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
18. The semiconductor device according to claim 7, wherein the semiconductor substrate includes an element active region defined by at least a part of the groove.
【請求項19】 半導体基板に形成された溝と、 前記溝を含む前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜
と、 少なくとも一部の前記溝内に形成された第1のホール
と、 前記溝上の前記層間絶縁膜に形成された第1のホール
と、 前記第1のホールと前記空洞領域とが連結して構成され
ていることを特徴とする半導体装置。
19. A groove formed in a semiconductor substrate, an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate including the groove, a first hole formed in at least a part of the groove, A first hole formed in the interlayer insulating film, and the first hole and the cavity region are connected to each other.
【請求項20】 前記半導体基板上にメモリセル領域
と、周辺回路領域を備え、 前記空隙領域は少なくとも前記メモリセル領域と前記周
辺回路領域との境界部に形成されていることを特徴とす
る請求項7に記載の半導体装置。
20. A semiconductor device comprising a memory cell region and a peripheral circuit region on the semiconductor substrate, wherein the void region is formed at least at a boundary between the memory cell region and the peripheral circuit region. Item 8. The semiconductor device according to item 7.
【請求項21】 前記空隙領域により前記周辺回路領域
の素子分離が成されていることを特徴とする請求項20
に記載の半導体装置。
21. An element isolation of said peripheral circuit region by said gap region.
3. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項22】 前記半導体基板の一部の領域における
前記溝には絶縁膜が充填されており、前記空隙領域とと
もに前記絶縁膜が前記素子分離構造として機能すること
を特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
22. The semiconductor device according to claim 7, wherein the trench in a part of the semiconductor substrate is filled with an insulating film, and the insulating film functions as the element isolation structure together with the void region. 13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項23】 前記半導体基板は半導体基体上に絶縁
層を介して半導体層が形成されてなる半導体基板であっ
て、 前記溝が前記絶縁層に達するように形成されており、 前記空隙領域と前記絶縁層が接続されていることを特徴
とする請求項7に記載の半導体装置。
23. The semiconductor substrate, comprising: a semiconductor substrate having a semiconductor layer formed on a semiconductor substrate via an insulating layer; wherein the groove is formed so as to reach the insulating layer; The semiconductor device according to claim 7, wherein the insulating layer is connected.
【請求項24】 半導体基板の素子分離領域に溝を形成
する第1の工程と、 前記溝内に選択的に酸化膜を形成した後、窒化膜を前記
溝内に埋設する第2の工程と、 前記溝を含む前記半導体基板の全面を覆うように層間絶
縁膜を形成する第3の工程と、 前記層間絶縁膜上に珪素膜を堆積する第4の工程と、 前記窒化膜の表層に到達する開口部を前記珪素膜及び前
記層間絶縁膜に形成する第5の工程と、 前記窒化膜をウエットエッチング法により前記開口部か
ら除去する第6の工程と、 前記珪素膜を熱酸化して前記開口部を密閉する工程であ
って、前記溝内及び前記層間絶縁膜の開口領域に形成さ
れた空洞領域を密閉する第7の工程とを有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
24. A first step of forming a groove in an element isolation region of a semiconductor substrate, and a second step of burying a nitride film in the groove after selectively forming an oxide film in the groove. A third step of forming an interlayer insulating film so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate including the groove, a fourth step of depositing a silicon film on the interlayer insulating film, and reaching a surface layer of the nitride film. A fifth step of forming an opening to be formed in the silicon film and the interlayer insulating film, a sixth step of removing the nitride film from the opening by a wet etching method, and thermally oxidizing the silicon film. 7. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of sealing an opening, the method including a step of sealing a hollow region formed in the groove and in an opening region of the interlayer insulating film.
【請求項25】半導体基板の素子分離領域に溝を形成す
る第1の工程と、 前記溝内に選択的に熱酸化膜を形成した後、第1の窒化
膜を前記溝に埋設する第2の工程と、 前記半導体基板の全面に層間絶縁膜、珪素膜、第2の窒
化膜を順次堆積する第3の工程と、 少なくとも前記第2の窒化膜に第1の開口部を形成する
第4の工程と、 前記第2の窒化膜上に第3の窒化膜を形成する第5の工
程と、 前記第3の窒化膜をエッチバックすることにより、前記
第2の窒化膜の側壁に第3の窒化膜からなるサイドウォ
ール窒化膜を形成する第6の工程と、 前記第2の窒化膜及び前記サイドウォール窒化膜をマス
クにして、前記第1の窒化膜の表層が露出するまで前記
珪素膜と前記層間絶縁膜とを順次エッチングして、前記
第1の窒化膜の表層を底面とする第2の開口部を形成す
る第7の工程と、 前記第1の窒化膜、第2の窒化膜及び前記サイドウォー
ル窒化膜をウエットエッチング法により除去する第8の
工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
25. A first step of forming a groove in an element isolation region of a semiconductor substrate, and a second step of burying a first nitride film in the groove after selectively forming a thermal oxide film in the groove. A third step of sequentially depositing an interlayer insulating film, a silicon film, and a second nitride film on the entire surface of the semiconductor substrate; and a fourth step of forming at least a first opening in the second nitride film. A fifth step of forming a third nitride film on the second nitride film; and etching back the third nitride film to form a third nitride film on a side wall of the second nitride film. A sixth step of forming a sidewall nitride film made of a nitride film of the above, and using the second nitride film and the sidewall nitride film as a mask, the silicon film until a surface layer of the first nitride film is exposed. And the interlayer insulating film are sequentially etched so that the surface layer of the first nitride film is A seventh step of forming a second opening, and an eighth step of removing the first nitride film, the second nitride film, and the sidewall nitride film by a wet etching method. Manufacturing method of a semiconductor device.
【請求項26】 半導体基板の素子分離領域に溝を形成
する第1の工程と、 前記溝内に窒化膜を埋設する第2の工程と、 前記溝により画定される前記半導体基板の素子活性領域
に半導体素子を形成する第3の工程と、 前記溝上及び前記半導体素子上を含む前記半導体基板の
全面を覆うように層間絶縁膜を形成する第4の工程と、 前記窒化膜の表層に到達する第1の開口部と前記半導体
素子における前記半導体基板の表層に到達する第2の開
口部をともに前記層間絶縁膜に形成する第5の工程と、
4前記窒化膜をウエットエッチング法により前記第1の
開口部から除去して、前記溝内を空隙領域とする第6の
工程と、 前記第1の開口部内に導電膜を埋め込んで前記空隙領域
を密閉するとともに、前記第2の開口部内に前記導電膜
を埋め込んで前記半導体素子と前記導電膜を電気的に接
続する第7の工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
26. A first step of forming a groove in an element isolation region of a semiconductor substrate, a second step of embedding a nitride film in the groove, and an element active region of the semiconductor substrate defined by the groove A third step of forming a semiconductor element on the substrate; a fourth step of forming an interlayer insulating film so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate including the groove and the semiconductor element; and reaching a surface layer of the nitride film. A fifth step of forming both the first opening and the second opening in the semiconductor element reaching the surface layer of the semiconductor substrate in the interlayer insulating film;
(4) a sixth step of removing the nitride film from the first opening by a wet etching method to make the inside of the groove a void area; and embedding a conductive film in the first opening to remove the void area. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: sealing and electrically connecting the semiconductor element and the conductive film by burying the conductive film in the second opening.
【請求項27】 半導体基板の素子分離領域に溝を形成
する第1の工程と、 前記溝内に窒化膜を埋設する第2の工程と、 前記溝により画定される前記半導体基板の素子活性領域
に半導体素子を形成する第3の工程と、 前記溝上及び前記半導体素子上を含む前記半導体基板の
全面を覆うように層間絶縁膜を形成する第4の工程と、 前記窒化膜の表層に到達する第1の開口部を前記層間絶
縁膜に形成する第5の工程と、 前記窒化膜をウエットエッチング法により前記第1の開
口部から除去して、前記溝内を空隙領域とする第6の工
程と、 前記半導体素子における前記半導体基板の表層に到達す
る第2の開口部を前記層間絶縁膜に形成する第7の工程
と、 前記第1の開口部内に導電膜を埋め込んで前記空隙領域
を密閉するとともに、前記第2の開口部内に前記導電膜
を埋め込んで前記半導体素子と前記導電膜を電気的に接
続する第8の工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
27. A first step of forming a groove in an element isolation region of a semiconductor substrate, a second step of embedding a nitride film in the groove, and an element active region of the semiconductor substrate defined by the groove A third step of forming a semiconductor element on the substrate; a fourth step of forming an interlayer insulating film so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate including the groove and the semiconductor element; and reaching a surface layer of the nitride film. A fifth step of forming a first opening in the interlayer insulating film; and a sixth step of removing the nitride film from the first opening by a wet etching method to make the inside of the groove a void area. Forming a second opening reaching the surface layer of the semiconductor substrate in the semiconductor element in the interlayer insulating film; and embedding a conductive film in the first opening to seal the gap region. And the second The method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that it comprises an eighth step of electrically connecting the conductive film and the semiconductor element is embedded the conductive film in the mouth.
【請求項28】 前記第1のホール内に形成された導電
膜を有し、 前記導電膜により前記空洞領域が密閉されていることを
特徴とする請求項19に記載の半導体装置。
28. The semiconductor device according to claim 19, further comprising a conductive film formed in the first hole, wherein the hollow region is sealed by the conductive film.
【請求項29】 前記半導体基板表層上に形成された不
純物拡散層と、 前記不純物拡散層上の前記層間絶縁膜に形成された第2
のホールとを有し、 前記第2のホールの底部が、前記不純物拡散層の表層と
なり、 前記第2のホール内に形成された導電膜を有し、 前記不純物拡散層と前記導電膜とが電気的に接続されて
いることを特徴とする請求項19に記載の半導体装置。
29. An impurity diffusion layer formed on the surface layer of the semiconductor substrate, and a second impurity diffusion layer formed on the interlayer insulating film on the impurity diffusion layer.
Wherein the bottom of the second hole is a surface layer of the impurity diffusion layer, and has a conductive film formed in the second hole. The impurity diffusion layer and the conductive film 20. The semiconductor device according to claim 19, wherein the semiconductor device is electrically connected.
【請求項30】 前記半導体基板表層上に形成された不
純物拡散層と、 前記第1のホール内に形成された第1の導電膜とを有
し、 前記第1の導電膜により、前記空洞領域が密閉されてお
り、 前記不純物拡散層上の前記層間絶縁膜に形成された第2
のホールを有し、 前記第2のホールの底部が、前記不純物拡散層の表層と
なり、 前記第2のホール内に形成された第2の導電膜を有し、 前記不純物拡散層と前記第2の導電膜とが電気的に接続
されていることを特徴とする請求項19に記載の半導体
装置。
30. A semiconductor device comprising: an impurity diffusion layer formed on a surface layer of the semiconductor substrate; and a first conductive film formed in the first hole, wherein the first conductive film forms the cavity region. Is sealed, and a second layer formed on the interlayer insulating film on the impurity diffusion layer is formed.
Wherein the bottom of the second hole is a surface layer of the impurity diffusion layer, and has a second conductive film formed in the second hole. The impurity diffusion layer and the second 20. The semiconductor device according to claim 19, wherein the conductive film is electrically connected to the conductive film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7888708B2 (en) 2004-01-21 2011-02-15 Hitachi, Ltd. Examination apparatus for biological sample and chemical sample
JP2011171469A (en) * 2010-02-18 2011-09-01 Takehide Shirato Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2012119442A (en) * 2010-11-30 2012-06-21 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device and method for manufacturing the same
US9293547B2 (en) 2010-11-18 2016-03-22 Kabushiki Kaisha Toshiba NAND EEPROM with perpendicular sets of air gaps and method for manufacturing NAND EEPROM with perpendicular sets of air gaps
JP2016139693A (en) * 2015-01-27 2016-08-04 トヨタ自動車株式会社 Semiconductor device

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