JPH11163325A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH11163325A
JPH11163325A JP32557297A JP32557297A JPH11163325A JP H11163325 A JPH11163325 A JP H11163325A JP 32557297 A JP32557297 A JP 32557297A JP 32557297 A JP32557297 A JP 32557297A JP H11163325 A JPH11163325 A JP H11163325A
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JP
Japan
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gate electrode
trench
element isolation
active region
type element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP32557297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Uehara
隆 上原
Takehiro Hirai
健裕 平井
Hiroaki Nakaoka
弘明 中岡
Akihiro Kanda
彰弘 神田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device, in which the upper section of an active region is not filled with an insulating film, even if microstinring progresses and which has satisfactory electrical characteristics. SOLUTION: A polysilicon film 7 is formed onto a silicon substrate 1, and a groove section 4 surrounding an active region is formed through the use of the polysilicon film 7 as an etching stopper. An insulating film is deposited on the substrate and planarized, and the groove section is filled with the insulating film and a groove type element isolation 5a is formed. A conductive film 18 is deposited on the substrate, the conductive film 18 and the polysilicon film 7 are patterned, and a lower gate electrode 7a and an upper gate electrode 18a are formed. The element isolation 5a which is not coated with the upper gate electrode 18a is etched selectively, and a stepped section between the element isolation 5a and the silicon substrate 1 is shrunk. An electric field in the lateral direction is not applied to a channel region, because there is a large stepped section under the gate electrodes, and the active region is not also filled with the insulating film because the stepped sections are miniaturized in other regions.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術の分野】本発明は、溝埋め込み分離
型の素子分離を有する半導体装置の構造及びその製造方
法の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a semiconductor device having a trench isolation type element isolation and an improvement of a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化、高性能化
の進展にともない、益々微細化の要求が高まっている。
そのため従来の技術の改良だけではそれらの要求に追随
できず、新規技術導入が余儀なくされている技術分野も
ある。例えば素子分離形成方法として、従来はその製法
の簡便さと低コスト性の観点からLOCOS分離法によ
り素子分離が形成されてきたが、最近では、より微細な
半導体装置を形成するには溝埋め込み分離型の素子分離
(以下、単に溝型素子分離という)を設けた方が有利で
あると考えられてきている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the advance of high integration and high performance of semiconductor devices, demands for miniaturization are increasing.
Therefore, there is a technical field in which it is not possible to follow these demands only by improving the conventional technology, and it is necessary to introduce a new technology. For example, as a method of forming element isolation, element isolation has conventionally been formed by the LOCOS isolation method from the viewpoint of simplicity of the manufacturing method and low cost. Recently, however, a trench embedded isolation type has been used to form a finer semiconductor device. (Hereinafter simply referred to as a groove-type element isolation) has been considered to be more advantageous.

【0003】すなわち、LOCOS分離法は、選択酸化
の方式をとっているため、その酸化を防止するためのマ
スクとの境界でいわゆるバーズビークが発生し、実際の
マスク寸法よりも素子領域側に分離領域の絶縁膜が侵入
して寸法変化が生じ、この変化量が0.5μm世代以降
の微細化には許容できない数値となる。そのため、量産
技術の分野においても寸法シフトのきわめて少ないトレ
ンチ分離法への転換が始まりつつある。
That is, since the LOCOS isolation method employs a selective oxidation method, a so-called bird's beak occurs at a boundary with a mask for preventing the oxidation, and the isolation region is located closer to the element region than the actual mask size. Of the insulating film penetrates to cause a dimensional change, and the amount of the change is a value that cannot be tolerated for miniaturization after the 0.5 μm generation. Therefore, in the field of mass production technology, a shift to a trench isolation method with an extremely small dimensional shift has begun.

【0004】図8は、従来のトレンチ分離とMOSFE
Tとが設けられた半導体装置の例を示す断面図、図9は
半導体装置の平面図を模式的に示す図であり、図8に
は、図9に示すチャネル方向断面,ゲート幅方向断面、
活性領域断面における構造がそれぞれ示されている。ま
た、図10は、図8に示すゲート幅方向断面における構
造を拡大して示す断面図である。
FIG. 8 shows a conventional trench isolation and MOSFE.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an example of a semiconductor device provided with T, FIG. 9 is a plan view of the semiconductor device, and FIG.
The structure in the cross section of the active region is shown. FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing the structure in the gate width direction cross section shown in FIG.

【0005】図8に示すように、シリコン基板101に
は溝型の素子分離105aが形成されており、素子分離
105aによって囲まれた活性領域上には、ゲート絶縁
膜103a及びゲート電極107aと、ゲート電極10
7aの両側面上の電極部サイドウォール108aとが設
けられている。また、活性領域においてゲート電極10
7aの両側方に位置する領域に低濃度ソース・ドレイン
領域106aと、高濃度ソース・ドレイン領域106b
とが設けられ、素子分離105aの下方にチャネルスト
ップ領域115が設けられている。さらに、シリコン酸
化膜からなる層間絶縁膜111と、層間絶縁膜111上
に形成された金属配線112と、層間絶縁膜111を貫
通するコンタクトホール内に埋め込まれたタングステン
等の導電性材料からなり、金属配線112とソース・ド
レイン電極109cとの間を接続するコンタクト部11
3とが設けられている。
As shown in FIG. 8, a trench-type element isolation 105a is formed in a silicon substrate 101. A gate insulating film 103a and a gate electrode 107a are formed on an active region surrounded by the element isolation 105a. Gate electrode 10
The electrode portion sidewalls 108a on both side surfaces of 7a are provided. In the active region, the gate electrode 10
7a, lightly doped source / drain regions 106a and heavily doped source / drain regions 106b
And a channel stop region 115 is provided below the element isolation 105a. Further, an interlayer insulating film 111 made of a silicon oxide film, a metal wiring 112 formed on the interlayer insulating film 111, and a conductive material such as tungsten embedded in a contact hole penetrating the interlayer insulating film 111, Contact portion 11 connecting between metal wiring 112 and source / drain electrode 109c
3 are provided.

【0006】ここで、このようなトレンチ分離構造を有
する半導体装置においては、図10中の矢印に示すよう
に、ゲート電極107aからチャネル領域に横方向から
も電界が加わるので、MOSFETのI−V特性等が悪
化するおそれがあった。
Here, in a semiconductor device having such a trench isolation structure, as shown by an arrow in FIG. 10, an electric field is also applied to the channel region from the gate electrode 107a in the lateral direction. There was a possibility that characteristics and the like would be deteriorated.

【0007】そこで、以上のような問題を防止できる技
術として、特開平9−172063号公報に開示されて
いるように、トレンチ分離の上面を基板面よりも高くす
るようにしたいわば段差付きトレンチ分離構造を形成す
る技術が知られている。図11(a)〜(d)を参照し
ながら、このようなトレンチ構造を有する半導体装置の
製造工程について説明する。
Therefore, as a technique capable of preventing the above-described problems, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-172603, the upper surface of the trench isolation is made higher than the substrate surface. Techniques for forming structures are known. The manufacturing steps of a semiconductor device having such a trench structure will be described with reference to FIGS.

【0008】まず、図11(a)に示す工程で、シリコ
ン基板101上に、ゲート酸化膜103及びMOS型ト
ランジスタのゲート電極となるポリシリコン膜107を
順次堆積し、その上に、素子分離形成領域を開口し活性
領域を覆うフォトレジスト膜120をパターニングす
る。このフォトレジスト膜120をマスクとして、上記
ポリシリコン膜107及びゲート酸化膜103を選択的
に除去し、さらに、シリコン基板101をエッチングし
て、素子分離領域となる溝部104を形成する。このと
き、ポリシリコン膜107の膜厚は、100〜200n
m程度であり、ゲート酸化膜103の膜厚は10nm程
度である。溝部104の深さは400nm程度である。
その後、後に形成されるソース・ドレイン領域に注入さ
れる不純物の導電型とは逆導電型の不純物イオンの注入
を行って、チャネルストップ領域115を形成する。つ
まり、相異なるレジストマスクを用いて、PMOSFE
TではN型不純物イオンを、NMOSFETではP型不
純物イオンをそれぞれ溝部104の底部付近に注入す
る。
First, in a step shown in FIG. 11A, a gate oxide film 103 and a polysilicon film 107 to be a gate electrode of a MOS transistor are sequentially deposited on a silicon substrate 101, and an element isolation is formed thereon. The photoresist film 120 that opens the region and covers the active region is patterned. Using the photoresist film 120 as a mask, the polysilicon film 107 and the gate oxide film 103 are selectively removed, and the silicon substrate 101 is etched to form a trench 104 serving as an element isolation region. At this time, the thickness of the polysilicon film 107 is 100 to 200 n.
m, and the thickness of the gate oxide film 103 is about 10 nm. The depth of the groove 104 is about 400 nm.
After that, impurity ions of a conductivity type opposite to the conductivity type of the impurities to be implanted into the source / drain regions to be formed later are implanted, so that the channel stop region 115 is formed. That is, by using different resist masks, the PMOSFE
At T, N-type impurity ions are implanted near the bottom of the trench 104, and at NMOSFET, P-type impurity ions are implanted.

【0009】次に、フォトレジスト膜120を除去した
後、溝部104の深さ及び残存するポリシリコン膜10
7の厚みを加えた値つまり溝部104の底からポリシリ
コン膜107の表面までの高さよりも十分な厚さの絶縁
膜105(図示せず)を堆積し、化学的機械研磨(CM
P)を行ってこの絶縁膜105をポリシリコン膜107
の表面が露出するまで除去し、基板面全体を平坦化す
る。この工程によって、素子分離領域に、絶縁膜105
で構成される溝型の素子分離105aが形成される。
Next, after removing the photoresist film 120, the depth of the groove 104 and the remaining polysilicon film 10 are removed.
7, an insulating film 105 (not shown) having a thickness greater than the height from the bottom of the groove 104 to the surface of the polysilicon film 107 is deposited.
P) to form the insulating film 105 into a polysilicon film 107.
Is removed until the surface of the substrate is exposed, and the entire substrate surface is flattened. By this step, the insulating film 105 is formed in the element isolation region.
Is formed.

【0010】次に、図11(b)に示す工程で、平坦化
された基板上にゲート電極配線層となる導体膜118と
絶縁膜からなる保護膜119とを堆積し、ゲート電極が
形成される領域以外の領域を開口したフォトレジスト膜
121を形成する。そして、このフォトレジスト膜12
1をマスクとして、ドライエッチングを行って、保護膜
119a,上部ゲート電極118a及び下部ゲート電極
107aをパターニングする。この時点で、活性領域の
シリコン基板101表面と素子分離105aの表面との
間に十分な段差が設けられており、その段差は下部ゲー
ト電極107aの膜厚とほぼ同程度である。
Next, in a step shown in FIG. 11B, a conductor film 118 to be a gate electrode wiring layer and a protective film 119 made of an insulating film are deposited on the flattened substrate to form a gate electrode. A photoresist film 121 having an opening in a region other than the region to be formed is formed. Then, this photoresist film 12
Using 1 as a mask, dry etching is performed to pattern the protective film 119a, the upper gate electrode 118a, and the lower gate electrode 107a. At this point, a sufficient step is provided between the surface of the silicon substrate 101 in the active region and the surface of the element isolation 105a, and the step is almost the same as the film thickness of the lower gate electrode 107a.

【0011】次に、図11(c)に示す工程で基板の全
面上に絶縁膜108を堆積した後、図11(d)に示す
工程で、この絶縁膜108の異方性エッチングを行っ
て、ゲート電極107a等の側面上に電極部サイドウォ
ール108aを形成する。その際、活性領域のシリコン
基板101と素子分離105aとの間の段差部の側面上
にも段差部サイドウォール108bが形成される。そし
て、この状態で不純物イオンの注入を行って、高濃度ソ
ース・ドレイン領域106bを形成する。この時点で
も、活性領域のシリコン基板101と素子分離105a
との間の段差部の高低差が十分確保されている。
Next, after an insulating film 108 is deposited on the entire surface of the substrate in a step shown in FIG. 11C, anisotropic etching of the insulating film 108 is performed in a step shown in FIG. Then, an electrode portion side wall 108a is formed on the side surface of the gate electrode 107a and the like. At this time, a step sidewall 108b is also formed on the side surface of the step between the silicon substrate 101 in the active region and the element isolation 105a. Then, impurity ions are implanted in this state to form the high-concentration source / drain regions 106b. Even at this point, the silicon substrate 101 in the active region and the element isolation 105a
And the height difference between the steps is sufficiently ensured.

【0012】その後の工程の図示は省略するが、層間絶
縁膜111の堆積及びコンタクトホールの形成と、コン
タクトホールへの金属の埋め込み及び第1層目金属配線
112の形成とを経て、溝埋め込み型分離構造を有する
MOS型トランジスタが形成される。
Although illustration of subsequent steps is omitted, a trench filling type is formed through deposition of an interlayer insulating film 111 and formation of a contact hole, embedding of a metal in the contact hole and formation of a first-layer metal wiring 112. A MOS transistor having an isolation structure is formed.

【0013】このような構造の場合には、活性領域のシ
リコン基板101と素子分離105aとの間に素子分離
105a側が高い段差部が形成されているので、ゲート
電極からチャネル領域に向かう横方向の電界は生じない
し、ゲートパターニング時における残さの発生も生じな
いので、パターニング工程の困難も回避することができ
る。
In the case of such a structure, a high step portion on the element isolation 105a side is formed between the silicon substrate 101 in the active region and the element isolation 105a. Since no electric field is generated and no residue is generated at the time of gate patterning, difficulty in the patterning step can be avoided.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなトレンチ構造の素子分離を有する半導体装置で
は、以下のような問題があった。
However, the semiconductor device having the above-described element isolation of the trench structure has the following problems.

【0015】すなわち、半導体装置の微細化が進み、図
11(d)に示すように、デザインルールが0.25μ
m以下になると、素子分離105aの側面上に段差部サ
イドウォール108cが形成されているために、ソース
・ドレイン領域が極端に狭くなる。あるいは、サイドウ
ォール形成のための異方性エッチングを行う工程、つま
り、図11(c)に示す状態から図11(d)に示す状
態に移行する際に、ソース・ドレイン領域がシリコン酸
化膜で埋め込まれてしまうおそれもある。
That is, as the miniaturization of the semiconductor device progresses, the design rule becomes 0.25 μm as shown in FIG.
When the distance is equal to or less than m, the source / drain region becomes extremely narrow because the step side wall 108c is formed on the side surface of the element isolation 105a. Alternatively, in a step of performing anisotropic etching for forming a sidewall, that is, when shifting from the state shown in FIG. 11C to the state shown in FIG. There is also a risk of being embedded.

【0016】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、上述のサイドウォール形成の際の活
性領域の埋め込みなどを防止する手段を講ずることによ
り、溝型素子分離構造を有しながら極めて微細な半導体
装置及びその製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a trench type element isolation structure by taking measures for preventing the above-described burying of an active region when forming a sidewall. An object of the present invention is to provide an extremely fine semiconductor device having the same and a method for manufacturing the same.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では請求項1〜7に記載されている半導体装
置に関する手段と、請求項8〜11に記載されている半
導体装置の製造方法に関する手段とを講じている。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there are provided means relating to a semiconductor device according to claims 1 to 7, and a method for manufacturing a semiconductor device according to claims 8 to 11. We have taken steps on how to do it.

【0018】本発明の第1の半導体装置は、請求項1に
記載されているように、半導体基板と、上記半導体基板
の一部に設けられた活性領域と、上記活性領域を取り囲
む絶縁性材料からなる溝型素子分離と、上記活性領域と
上記溝型素子分離とに跨るゲート電極と、上記ゲート電
極の側面上に形成された絶縁体サイドウォールとを備え
ている。そして、上記ゲート電極の下方となる領域にお
いては上記溝型素子分離の方が上記活性領域内の上記半
導体基板よりも高くなった段差が形成されている一方、
上記ゲート電極で覆われていない領域においては上記溝
型素子分離と活性領域の半導体基板との高低差が上記段
差よりも小さい。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, comprising: a semiconductor substrate; an active region provided in a part of the semiconductor substrate; and an insulating material surrounding the active region. , A gate electrode extending over the active region and the groove-type element isolation, and an insulator sidewall formed on a side surface of the gate electrode. In the region below the gate electrode, a step is formed in which the trench-type element isolation is higher than the semiconductor substrate in the active region.
In a region not covered with the gate electrode, a height difference between the trench-type element isolation and the semiconductor substrate in the active region is smaller than the step.

【0019】これにより、溝型素子分離上のゲート電極
は必ず活性領域の半導体基板よりも高い構造となってい
るので、ゲート電極から活性領域に横方向の電界が印加
されることはない。また、ゲート電極の下方以外の領域
では溝型素子分離と活性領域の半導体基板との間の高低
差が小さくなっているので、デザインルールが0.25
μm以下程度に微細な半導体装置においても、ゲート電
極の絶縁体サイドウォールを形成する際に活性領域がこ
の絶縁体で埋め込まれるのを回避できる構造となる。ま
た、溝型素子分離の端部にサイドウォールが存在して
も、両者の高低差が小さいのでサイドウォールの横方向
の寸法も小さくて済み、活性領域の面積が広く確保され
る。したがって、微細化に適した特性のよい半導体装置
が得られる。
As a result, since the gate electrode on the trench type element isolation always has a structure higher than the semiconductor substrate in the active region, no lateral electric field is applied from the gate electrode to the active region. In a region other than the region below the gate electrode, the height difference between the trench-type element isolation and the semiconductor substrate in the active region is small.
Even in a semiconductor device as fine as about μm or less, a structure in which an active region can be prevented from being buried with the insulator when an insulator sidewall of a gate electrode is formed. Further, even if a sidewall exists at the end of the groove-type element isolation, the height difference between the two is small, so that the lateral dimension of the sidewall can be small, and the area of the active region is widened. Therefore, a semiconductor device having good characteristics suitable for miniaturization can be obtained.

【0020】請求項2に記載されているように、請求項
1において、上記ゲート電極で覆われていない領域にお
ける上記溝型素子分離の上面の高さ位置と活性領域の半
導体基板の上面の高さ位置とはほぼ同じであることが好
ましい。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the height position of the upper surface of the trench type element isolation in a region not covered with the gate electrode and the height of the upper surface of the semiconductor substrate in the active region. It is preferable that the height position is substantially the same.

【0021】請求項3に記載されているように、請求項
1において、上記ゲート電極で覆われていない領域にお
ける上記溝型素子分離の上面と上記活性領域内の半導体
基板との間の高低差は、上記ゲート電極の下方となる領
域における上記溝型素子分離と上記活性領域内の半導体
基板との段差の1/2以下であることが好ましい。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, a height difference between an upper surface of the trench type element isolation in a region not covered with the gate electrode and a semiconductor substrate in the active region. Is preferably not more than の of a step between the trench-type element isolation in a region below the gate electrode and a semiconductor substrate in the active region.

【0022】本発明の第2の半導体装置は、請求項4に
記載されているように、半導体基板と、上記半導体基板
の一部に設けられた活性領域と、上記活性領域を取り囲
む絶縁性材料からなる溝型素子分離と、上記活性領域及
び上記溝型素子分離に跨る上部ゲート電極と上記活性領
域上にのみ形成された下部ゲート電極とからなるゲート
電極と、上記ゲート電極の側面上に形成された絶縁体サ
イドウォールとを備えている。そして、上記上部ゲート
電極で覆われていない領域における上記溝型素子分離上
面の高さ位置は、上記下部ゲート電極上面の高さ位置と
上記活性領域内の上記半導体基板上面の高さ位置との間
にある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, comprising: a semiconductor substrate; an active region provided in a part of the semiconductor substrate; and an insulating material surrounding the active region. And a gate electrode comprising an upper gate electrode extending over the active region and the trench element isolation, and a lower gate electrode formed only on the active region, and formed on the side surface of the gate electrode. Insulator sidewalls. The height position of the trench-type element isolation upper surface in a region not covered by the upper gate electrode is defined by the height position of the lower gate electrode upper surface and the height position of the semiconductor substrate upper surface in the active region. between.

【0023】これにより、溝型素子分離上のゲート電極
は必ず活性領域の半導体基板よりも高い構造となってい
るので、ゲート電極から活性領域に横方向の電界が印加
されることはない。また、下部電極の上面よりも低い位
置に溝型素子分離の上面があり両者間の高低差が小さい
ので、デザインルールが0.25μm以下程度に微細な
半導体装置においても、ゲート電極の絶縁体サイドウォ
ールを形成する際に活性領域がこの絶縁体で埋め込まれ
るのを回避できる構造となる。また、溝型素子分離の端
部にサイドウォールが存在していても、高低差が小さい
のでサイドウォールの横方向の寸法も小さくて済み、活
性領域の面積が広く確保される。したがって、微細化に
適した特性のよい半導体装置が得られる。
Thus, since the gate electrode on the trench type element isolation always has a structure higher than the semiconductor substrate in the active region, no lateral electric field is applied from the gate electrode to the active region. In addition, since the upper surface of the groove-type element isolation is located at a position lower than the upper surface of the lower electrode and the height difference between the two is small, even in a semiconductor device whose design rule is as small as about 0.25 μm or less, the insulator side of the gate electrode can be used. When the wall is formed, the active region is prevented from being buried with the insulator. Further, even if a sidewall is present at the end of the trench-type element isolation, the height difference is small, so that the lateral dimension of the sidewall can be small, and the area of the active region can be widened. Therefore, a semiconductor device having good characteristics suitable for miniaturization can be obtained.

【0024】本発明の第3の半導体装置は、請求項5に
記載されているように、半導体基板と、上記半導体基板
の一部に設けられた活性領域と、上記活性領域を取り囲
む絶縁性材料からなる溝型素子分離と、上記活性領域上
に形成され上記溝型素子分離と同じ上面位置を有する上
部ゲート電極と上記活性領域から上記溝型素子分離に跨
る下部ゲート電極とからなるゲート電極と、上記ゲート
電極の側面上に形成された絶縁体サイドウォールとを備
えている。そして、上記上部ゲート電極の下方となる領
域においては上記溝型素子分離の方が上記活性領域内の
上記半導体基板よりも高くなった段差が形成されている
一方、上記上部ゲート電極で覆われていない領域におい
ては上記溝型素子分離と活性領域の半導体基板との高低
差が上記段差よりも小さい。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a semiconductor substrate; an active region provided in a part of the semiconductor substrate; and an insulating material surrounding the active region. And a gate electrode formed on the active region and having an upper gate electrode having the same upper surface position as the trench-type element isolation and a lower gate electrode extending from the active region to the trench-type element isolation. And an insulator sidewall formed on a side surface of the gate electrode. In the region below the upper gate electrode, the trench-type element isolation has a step that is higher than the semiconductor substrate in the active region, and is covered with the upper gate electrode. In a region where there is no groove, the height difference between the groove type element isolation and the semiconductor substrate in the active region is smaller than the step.

【0025】これにより、溝型素子分離上のゲート電極
は必ず活性領域の半導体基板よりも高い構造となってい
るので、ゲート電極から活性領域に横方向の電界が印加
されることはない。また、ゲート電極の下方以外の領域
では溝型素子分離と活性領域の半導体基板との高低差が
小さくなっているので、デザインルールが0.25μm
以下程度に微細な半導体装置においても、ゲート電極の
絶縁体サイドウォールを形成する際に活性領域がこの絶
縁体で埋め込まれるのを回避できる構造となる。また、
溝型素子分離の端部にサイドウォールが存在していて
も、両者の高低差が小さいのでサイドウォールの横方向
の寸法も小さくて済み、活性領域の面積が広く確保され
る。したがって、積層構造のゲート電極を備え、微細化
に適した特性のよい半導体装置が得られる。
Thus, since the gate electrode on the trench type element isolation always has a structure higher than the semiconductor substrate in the active region, no lateral electric field is applied from the gate electrode to the active region. In a region other than the region below the gate electrode, the height difference between the groove-type element isolation and the semiconductor substrate in the active region is small.
Even in a semiconductor device as small as the following, a structure in which the active region can be prevented from being buried with the insulator when the insulator sidewall of the gate electrode is formed. Also,
Even if a sidewall is present at the end of the groove-type element isolation, since the height difference between the two is small, the lateral dimension of the sidewall can be small, and the area of the active region is widened. Therefore, a semiconductor device having a gate electrode having a stacked structure and excellent characteristics suitable for miniaturization can be obtained.

【0026】請求項6に記載されているように、請求項
5において、上記上部ゲート電極で覆われていない領域
における上記溝型素子分離と活性領域の半導体基板とは
ほぼ同じ上面高さを有していることが好ましい。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the trench-type element isolation in a region not covered with the upper gate electrode and the semiconductor substrate in the active region have substantially the same top surface height. Is preferred.

【0027】請求項7に記載されているように、請求項
5において、上記上部ゲート電極で覆われていない領域
における上記溝型素子分離の上面と上記活性領域内の半
導体基板との間の高低差は、上記上部ゲート電極の下方
となる領域における上記溝型素子分離と上記活性領域内
の半導体基板との段差の1/2以下であることが好まし
い。
According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect, the height between the upper surface of the trench type element isolation in a region not covered by the upper gate electrode and the semiconductor substrate in the active region is set. It is preferable that the difference be equal to or less than の of the step between the groove-type element isolation in a region below the upper gate electrode and the semiconductor substrate in the active region.

【0028】本発明の第1の半導体装置の製造方法は、
請求項8に記載されているように、半導体基板上に保護
膜を堆積する第1の工程と、上記保護膜に開口部を形成
し、この開口部内の半導体基板をエッチングして溝部を
形成する第2の工程と、基板上に埋め込み用絶縁膜を堆
積する第3の工程と、上記埋め込み用絶縁膜を上記保護
膜が露出するまでエッチングして、上記半導体基板と上
記溝型素子分離との間に段差が存在するように、上記溝
部内を上記埋め込み用絶縁膜で埋めてなる溝型素子分離
を形成する第4の工程と、上記保護膜を除去した後、基
板上に導体膜を堆積する第5の工程と、上記導体膜をパ
ターニングして、上記溝型素子分離で囲まれる活性領域
から溝型素子分離に跨るゲート電極を形成する第6の工
程と、上記溝型素子分離のうち上記ゲート電極で覆われ
ていない部分を選択的にエッチングする第7の工程と、
基板上にサイドウォール用絶縁膜を堆積した後、異方性
エッチングを行って上記ゲート電極の側面上に絶縁体サ
イドウォールを形成する第8の工程とを備えている。
The first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises:
A first step of depositing a protective film on a semiconductor substrate, an opening is formed in the protective film, and a groove is formed by etching the semiconductor substrate in the opening. A second step, a third step of depositing a buried insulating film on the substrate, and etching the buried insulating film until the protective film is exposed, thereby forming a semiconductor device and the trench-type element isolation. A fourth step of forming a trench-type element isolation in which the trench is filled with the filling insulating film so that a step is present between the trench and a conductive film on the substrate after removing the protective film; A fifth step of patterning the conductive film to form a gate electrode extending from the active region surrounded by the groove-type element isolation to the groove-type element separation; Select the part that is not covered by the gate electrode A seventh step of etching, the
An eighth step of forming an insulator sidewall on the side surface of the gate electrode by performing anisotropic etching after depositing a sidewall insulating film on the substrate.

【0029】この方法により形成された半導体装置にお
いては、ゲート電極の下方における溝型素子分離と活性
領域の半導体基板との間に、第4の工程で形成される段
差が存在するので、ゲート電極から活性領域に横方向の
電界が印加されることはない。また、第7の工程でゲー
ト電極の下方以外の領域における溝型素子分離と活性領
域の半導体基板との段差が小さくなるので、デザインル
ールが0.25μm以下程度に微細な半導体装置におい
ても、ゲート電極の絶縁体サイドウォールを形成する際
に活性領域がこの絶縁体で埋め込まれるのを回避でき
る。したがって、微細化に適した特性のよい半導体装置
が形成される。
In the semiconductor device formed by this method, a step formed in the fourth step exists between the trench-type element isolation below the gate electrode and the semiconductor substrate in the active region. Therefore, no lateral electric field is applied to the active region. In the seventh step, since the step between the groove-type element isolation in the region other than below the gate electrode and the semiconductor substrate in the active region is reduced, even in a semiconductor device whose design rule is as small as about 0.25 μm or less, the gate can be used. The active region can be prevented from being buried with the insulator when forming the insulator sidewall of the electrode. Therefore, a semiconductor device with good characteristics suitable for miniaturization is formed.

【0030】本発明の第2の半導体装置の製造方法は、
請求項9に記載されているように、半導体基板上に第1
の導体膜を堆積する第1の工程と、上記第1の導体膜に
開口部を形成し、この開口部内の半導体基板をエッチン
グして溝部を形成する第2の工程と、基板上に埋め込み
用絶縁膜を堆積する第3の工程と、上記埋め込み用絶縁
膜を上記第1の導体膜が露出するまでエッチングして、
上記半導体基板と上記溝型素子分離との間に段差が存在
するように、上記溝部内を上記埋め込み用絶縁膜で埋め
てなる溝型素子分離を形成する第4の工程と、上記溝型
素子分離を選択的にエッチングする第5の工程と、基板
上に第2の導体膜を堆積する第6の工程と、上記第1及
び第2の導体膜をパターニングして、上記溝型素子分離
で囲まれる活性領域から溝型素子分離に跨るゲート電極
を形成する第7の工程と、基板上にサイドウォール用絶
縁膜を堆積した後、異方性エッチングを行って上記ゲー
ト電極の側面上に絶縁体サイドウォールを形成する第8
の工程とを備えている。
According to the second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
As described in claim 9, the first on the semiconductor substrate.
A second step of forming an opening in the first conductive film, etching a semiconductor substrate in the opening to form a groove, and embedding the conductive film in the substrate. A third step of depositing an insulating film, and etching the buried insulating film until the first conductive film is exposed;
A fourth step of forming a trench-type element isolation by filling the trench with the filling insulating film so that a step exists between the semiconductor substrate and the trench-type element isolation; A fifth step of selectively etching the isolation, a sixth step of depositing a second conductor film on the substrate, and patterning the first and second conductor films to form the trench-type element isolation. A seventh step of forming a gate electrode extending from the enclosed active region to the trench-type element isolation; and depositing an insulating film for a sidewall on the substrate, and then performing anisotropic etching to insulate the side surface of the gate electrode. Eighth to form body sidewall
Steps.

【0031】この方法により形成された半導体装置にお
いては、ゲート電極の下方における溝型素子分離と活性
領域の半導体基板との間に段差が存在するので、ゲート
電極から活性領域に横方向の電界が印加されることはな
い。また、第5の工程でゲート電極の下方以外の領域に
おける溝型素子分離と活性領域の半導体基板との段差が
小さくなるので、デザインルールが0.25μm以下程
度に微細な半導体装置においても、ゲート電極の絶縁体
サイドウォールを形成する際に活性領域がこの絶縁体で
埋め込まれるのを回避できる。したがって、積層構造を
有するゲート電極を備え、微細化に適した特性のよい半
導体装置が形成される。
In the semiconductor device formed by this method, since a step exists between the trench-type element isolation below the gate electrode and the semiconductor substrate in the active region, a lateral electric field is applied from the gate electrode to the active region. It is not applied. Also, in the fifth step, the step between the groove-type element isolation in the region other than below the gate electrode and the semiconductor substrate in the active region is reduced. The active region can be prevented from being buried with the insulator when forming the insulator sidewall of the electrode. Therefore, a semiconductor device having a gate electrode having a stacked structure and excellent characteristics suitable for miniaturization is formed.

【0032】本発明の第3の半導体装置の製造方法は、
請求項10に記載されているように、半導体基板上に第
1の導体膜を堆積する第1の工程と、上記第1の導体膜
に開口部を形成し、この開口部内の半導体基板をエッチ
ングして溝部を形成する第2の工程と、基板上に埋め込
み用絶縁膜を堆積する第3の工程と、上記埋め込み用絶
縁膜を上記第1の導体膜が露出するまでエッチングし
て、上記半導体基板と上記溝型素子分離との間に段差が
存在するように、上記溝部内を上記埋め込み用絶縁膜で
埋めてなる溝型素子分離を形成する第4の工程と、基板
上に第2の導体膜を堆積する第5の工程と、上記第2の
導体膜をパターニングして、上記溝型素子分離で囲まれ
る活性領域から溝型素子分離に跨る上部ゲート電極を形
成する第6の工程と、上記溝型素子分離のうち上記上部
ゲート電極で覆われていない部分を選択的にエッチング
する第7の工程と、上記第1の導体膜をパターニングし
て、下部ゲート電極を形成する第8の工程と、基板上に
サイドウォール用絶縁膜を堆積した後、異方性エッチン
グを行って上記ゲート電極の側面上に絶縁体サイドウォ
ールを形成する第9の工程とを備えている。
According to a third method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
11. A first step of depositing a first conductive film on a semiconductor substrate, forming an opening in the first conductive film, and etching the semiconductor substrate in the opening. A second step of forming a trench by forming a trench, a third step of depositing a buried insulating film on the substrate, and etching the buried insulating film until the first conductive film is exposed. A fourth step of forming a trench-type element isolation by filling the inside of the trench with the burying insulating film so that a step is present between the substrate and the trench-type element isolation; A fifth step of depositing a conductive film, and a sixth step of patterning the second conductive film to form an upper gate electrode extending from the active region surrounded by the trench isolation to the trench isolation. Covered with the upper gate electrode out of the trench type element isolation A seventh step of selectively etching portions that are not present, an eighth step of patterning the first conductive film to form a lower gate electrode, and depositing a sidewall insulating film on the substrate. A ninth step of forming an insulator sidewall on the side surface of the gate electrode by performing anisotropic etching.

【0033】この方法により形成された半導体装置にお
いては、上部ゲート電極の下方における溝型素子分離と
活性領域の半導体基板との間には第4の工程で形成され
た段差が存在するので、ゲート電極から活性領域に横方
向の電界が印加されることはない。また、第7の工程で
ゲート電極の下方以外の領域における溝型素子分離と活
性領域の半導体基板との段差が小さくなるので、デザイ
ンルールが0.25μm以下程度に微細な半導体装置に
おいても、ゲート電極の絶縁体サイドウォールを形成す
る際に活性領域がこの絶縁体で埋め込まれるのを回避で
きる。しかも、第6の工程では、フルフラットの状態で
上部ゲート電極を形成できる。したがって、積層構造を
有する形状精度のよいゲート電極を備え、微細化に適し
た特性のよい半導体装置が形成される。
In the semiconductor device formed by this method, since the step formed in the fourth step exists between the trench-type element isolation below the upper gate electrode and the semiconductor substrate in the active region, the gate is formed. No lateral electric field is applied from the electrodes to the active region. In the seventh step, since the step between the groove-type element isolation in the region other than below the gate electrode and the semiconductor substrate in the active region is reduced, even in a semiconductor device whose design rule is as small as about 0.25 μm or less, the gate can be used. The active region can be prevented from being buried with the insulator when forming the insulator sidewall of the electrode. Moreover, in the sixth step, the upper gate electrode can be formed in a fully flat state. Therefore, a semiconductor device having a stacked structure and a gate electrode with good shape accuracy and good characteristics suitable for miniaturization is formed.

【0034】本発明の第4の半導体装置の製造方法は、
請求項11に記載されているように、半導体基板上に第
1の導体膜を堆積する第1の工程と、上記第1の導体膜
に開口部を形成し、この開口部内の半導体基板をエッチ
ングして溝部を形成する第2の工程と、基板上に埋め込
み用絶縁膜を堆積する第3の工程と、上記埋め込み用絶
縁膜を上記第1の導体膜が露出するまでエッチングし
て、上記半導体基板と上記溝型素子分離との間に段差が
存在するように、上記溝部内を上記埋め込み用絶縁膜で
埋めてなる溝型素子分離を形成する第4の工程と、基板
上に第2の導体膜を堆積する第5の工程と、上記第1及
び第2の導体膜をパターニングして、上記溝型素子分離
で囲まれる活性領域から溝型素子分離に跨るゲート電極
を形成する第6の工程と、上記溝型素子分離のうち上記
ゲート電極で覆われていない部分を選択的にエッチング
する第7の工程と、基板上にサイドウォール用絶縁膜を
堆積した後、異方性エッチングを行って上記ゲート電極
の側面上に絶縁体サイドウォールを形成する第8の工程
とを備えている。
According to a fourth method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
12. A first step of depositing a first conductive film on a semiconductor substrate, forming an opening in the first conductive film, and etching the semiconductor substrate in the opening. A second step of forming a trench by forming a trench, a third step of depositing a buried insulating film on the substrate, and etching the buried insulating film until the first conductive film is exposed. A fourth step of forming a trench-type element isolation by filling the inside of the trench with the burying insulating film so that a step is present between the substrate and the trench-type element isolation; A fifth step of depositing a conductive film, and a sixth step of patterning the first and second conductive films to form a gate electrode extending from the active region surrounded by the trench isolation to the trench isolation. Process and the trench type element isolation covered with the gate electrode A seventh step of selectively etching portions not present, and an eighth step of forming an insulator sidewall on the side surface of the gate electrode by performing anisotropic etching after depositing a sidewall insulating film on the substrate. Steps.

【0035】この方法により形成された半導体装置にお
いては、上部ゲート電極の下方における溝型素子分離と
活性領域の半導体基板との間には第4の工程で形成され
た段差が存在するので、ゲート電極から活性領域に横方
向の電界が印加されることはない。また、第7の工程で
ゲート電極の下方以外の領域における溝型素子分離と活
性領域の半導体基板との段差が小さくなるので、デザイ
ンルールが0.25μm以下程度に微細な半導体装置に
おいても、ゲート電極の絶縁体サイドウォールを形成す
る際に活性領域がこの絶縁体で埋め込まれるのを回避で
きる。しかも、第6の工程では、フルフラットの状態で
ゲート電極を形成できる。したがって、積層構造を有す
る形状精度のよいゲート電極を備え、微細化に適した特
性のよい半導体装置が形成される。
In the semiconductor device formed by this method, the step formed in the fourth step exists between the trench-type element isolation below the upper gate electrode and the semiconductor substrate in the active region. No lateral electric field is applied from the electrodes to the active region. In the seventh step, since the step between the groove-type element isolation in the region other than below the gate electrode and the semiconductor substrate in the active region is reduced, even in a semiconductor device whose design rule is as small as about 0.25 μm or less, the gate can be used. The active region can be prevented from being buried with the insulator when forming the insulator sidewall of the electrode. Moreover, in the sixth step, the gate electrode can be formed in a fully flat state. Therefore, a semiconductor device having a stacked structure and a gate electrode with good shape accuracy and good characteristics suitable for miniaturization is formed.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)まず、第1の
実施形態について、図1及び図2(a)〜(e)を参照
しながら説明する。図1は、本実施形態に係る半導体装
置の構造を示す断面図であり、図2(a)〜(e)は、
図1に示す半導体装置の構造を実現するための製造工程
を示す断面図である。ただし、図1及び図2(a)〜
(e)のいずれにおいても、図9に示すゲート幅方向断
面,チャネル方向断面及び活性領域断面における構造が
示されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2 (a) to 2 (e). FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIGS.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process for realizing the structure of the semiconductor device shown in FIG. 1. However, FIG. 1 and FIG.
In each of (e), the structures in the cross section in the gate width direction, the cross section in the channel direction, and the cross section in the active region shown in FIG. 9 are shown.

【0037】図1において、P型のシリコン基板(又は
ウェル)1上に、シリコン基板1の表面付近の領域を多
数の活性領域に区画する溝型の素子分離5aが形成され
ている。そして、チャネル方向断面及び活性領域断面に
おいては素子分離5aの上面は活性領域のシリコン基板
1の上面とほぼ同じ高さになるように平坦化されてい
る。一方、ゲート幅方向断面においては、素子分離5a
の上面は活性領域のシリコン基板1よりも十分に高く、
両者間には所定の段差(高低差)が存在している。この
素子分離5aは、後述のようにシリコン基板1に形成さ
れた溝内に絶縁性材料を埋め込んで形成されたものであ
る。そして、素子分離5aの底部には、後述のイオン注
入などによってソース・ドレイン領域とは逆導電型のチ
ャネルストップ領域15が形成されている。
In FIG. 1, on a P-type silicon substrate (or well) 1, a groove-type element isolation 5a for dividing a region near the surface of the silicon substrate 1 into a number of active regions is formed. In the cross section in the channel direction and in the cross section of the active region, the upper surface of the element isolation 5a is flattened so as to be substantially the same height as the upper surface of the silicon substrate 1 in the active region. On the other hand, in the cross section in the gate width direction, the element isolation 5a
Is sufficiently higher than the silicon substrate 1 in the active region,
There is a predetermined step (height difference) between the two. The element isolation 5a is formed by embedding an insulating material in a groove formed in the silicon substrate 1 as described later. A channel stop region 15 having a conductivity type opposite to that of the source / drain region is formed at the bottom of the element isolation 5a by ion implantation described later.

【0038】そして、上記素子分離5aにより囲まれる
活性領域には、ゲート電極4,ゲート酸化膜3,電極部
サイドウォール8a,低濃度ソース・ドレイン領域6
a,高濃度ソース・ドレイン領域6bからなるMOSト
ランジスタが形成されている。さらに、ゲート電極7a
及び高濃度ソース・ドレイン領域6bの上部は、それぞ
れチタンダイシリサイド(TiSi2 )で構成された上
部ゲート電極9a及びソース・ドレイン電極9bが形成
されている。
The active region surrounded by the element isolation 5a includes a gate electrode 4, a gate oxide film 3, an electrode side wall 8a, a low concentration source / drain region 6
a, a MOS transistor comprising a high concentration source / drain region 6b is formed. Further, the gate electrode 7a
An upper gate electrode 9a and a source / drain electrode 9b made of titanium disilicide (TiSi2) are formed above the high concentration source / drain regions 6b.

【0039】また、上記素子分離5aやゲート電極7a
等が形成された基板の全面上には層間絶縁膜11及び第
1層目金属配線12が形成されており、第1層目金属配
線12はコンタクト部13を介して活性領域の上部ゲー
ト電極9aやソース・ドレイン電極9bと接続されてい
る。
The element isolation 5a and the gate electrode 7a
An interlayer insulating film 11 and a first-layer metal wiring 12 are formed on the entire surface of the substrate on which the first-layer metal wiring 12 and the like are formed. And the source / drain electrodes 9b.

【0040】次に、上記図1の構造を実現するための製
造工程について、図2(a)〜(e)を参照しながら説
明する。
Next, a manufacturing process for realizing the structure shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

【0041】まず、図2(a)に示す工程で、シリコン
基板1上に、エッチングストッパ膜となるシリコン酸化
膜16及びシリコン窒化膜17を堆積し、素子分離領域
を開口し活性領域を覆うフォトレジスト膜20をパター
ニングした後、フォトレジスト膜20をマスクとして、
上記シリコン窒化膜17及びシリコン酸化膜16を選択
的に除去し、さらに、シリコン基板1をエッチングし
て、溝部4を形成する。このとき、シリコン窒化膜17
の膜厚は100〜200nmであり、シリコン酸化膜1
6の膜厚は10〜20nmである。そして、溝部4の深
さは400nm程度である。その後、後に形成されるソ
ース・ドレイン領域に注入される不純物の導電型とは逆
導電型の不純物イオンの注入を行って、チャネルストッ
プ領域15を形成する。つまり、相異なるレジストマス
クを用いて、PMOSFETではN型不純物イオンを、
NMOSFETではP型不純物イオンをそれぞれ溝部4
の底部付近に注入する。
First, in the step shown in FIG. 2A, a silicon oxide film 16 and a silicon nitride film 17 serving as an etching stopper film are deposited on the silicon substrate 1, and a photolithography is performed to open an element isolation region and cover an active region. After patterning the resist film 20, using the photoresist film 20 as a mask,
The silicon nitride film 17 and the silicon oxide film 16 are selectively removed, and the silicon substrate 1 is etched to form the groove 4. At this time, the silicon nitride film 17
Has a thickness of 100 to 200 nm, and the silicon oxide film 1
6 has a thickness of 10 to 20 nm. The depth of the groove 4 is about 400 nm. After that, impurity ions of the conductivity type opposite to the conductivity type of the impurities to be implanted into the source / drain regions to be formed later are implanted to form the channel stop region 15. That is, using different resist masks, the PMOSFET is used to remove N-type impurity ions,
In the NMOSFET, the P-type impurity ions are respectively
Inject near the bottom of the.

【0042】次に、図2(b)に示す工程で、上記フォ
トレジスト膜20を除去した後、溝部4の深さ及び残存
するシリコン窒化膜17の厚みを加えた値つまり溝部4
の底からシリコン窒化膜17の上面までの高さよりも十
分な厚さの絶縁膜(図示せず)を堆積し、化学的機械研
磨(CMP)を行ってこの絶縁膜をシリコン窒化膜17
の上面が露出するまで除去し、基板面全体を平坦化す
る。この工程によって、素子分離領域に、絶縁膜で構成
される溝型の素子分離5aが形成される。この平坦化方
法については、本実施形態に限定されるものではなく、
フォトレジスト膜で活性領域の反転パターンを用いてエ
ッチバックする方法などを用いてもよい。
Next, in the step shown in FIG. 2B, after removing the photoresist film 20, a value obtained by adding the depth of the groove 4 and the thickness of the remaining silicon nitride film 17, that is, the groove 4
An insulating film (not shown) having a thickness sufficiently larger than the height from the bottom of the silicon nitride film 17 to the upper surface of the silicon nitride film 17 is deposited, and the resulting film is subjected to chemical mechanical polishing (CMP).
Is removed until the upper surface of the substrate is exposed, and the entire substrate surface is flattened. By this step, a trench-type element isolation 5a made of an insulating film is formed in the element isolation region. This flattening method is not limited to this embodiment,
A method of performing etch-back using a reverse pattern of an active region with a photoresist film may be used.

【0043】その後、図示しないが、上記シリコン窒化
膜17を燐酸ボイル液などを用いて除去し、さらにフッ
酸系のウェットエッチング液などを用いてシリコン酸化
膜16を除去して、活性領域のシリコン基板1表面を露
出させる。この時点で、活性領域のシリコン基板1の上
面と素子分離5aの上面との間には100〜200nm
程度の大きな段差が存在している。
Thereafter, although not shown, the silicon nitride film 17 is removed by using a phosphoric acid boil solution or the like, and the silicon oxide film 16 is further removed by using a hydrofluoric acid-based wet etching solution or the like. The surface of the substrate 1 is exposed. At this time, the distance between the upper surface of the silicon substrate 1 in the active region and the upper surface of the element isolation 5a is 100 to 200 nm.
There is a large step.

【0044】次に、図2(c)に示す工程で、シリコン
基板1及び素子分離5aの上にポリシリコン膜7を堆積
し、その上に、ゲート電極が形成される領域以外の領域
を開口したフォトレジスト膜21を形成する。
Next, in a step shown in FIG. 2C, a polysilicon film 7 is deposited on the silicon substrate 1 and the element isolation 5a, and a region other than a region where a gate electrode is to be formed is opened on the polysilicon film. The formed photoresist film 21 is formed.

【0045】次に、図2(d)に示す工程で、フォトレ
ジスト膜21をマスクとするドライエッチングによりポ
リシリコン膜7をパターニングして、ゲート電極7aを
形成する。さらに、フォトレジスト膜21の開口領域に
おいて素子分離5aを構成するシリコン酸化膜のみを選
択的にエッチングして、素子分離5aのうちゲート電極
7aによって覆われていない部分の上面の位置を活性領
域のシリコン基板1の面とほぼ同じ高さにする。この素
子分離5aのみをエッチングする工程を有する点が本実
施形態の特徴である。その結果、ゲート幅方向断面にお
いては素子分離5aと活性領域との間に大きな段差が存
在するが、チャネル方向断面及び活性領域断面において
は、製造工程の終了時における段差がほとんどなくなる
ように、20〜40nm程度の段差しか存在しない。
Next, in the step shown in FIG. 2D, the polysilicon film 7 is patterned by dry etching using the photoresist film 21 as a mask to form a gate electrode 7a. Further, only the silicon oxide film forming the element isolation 5a is selectively etched in the opening region of the photoresist film 21, and the position of the upper surface of the part of the element isolation 5a that is not covered by the gate electrode 7a is changed to the active region. The height is almost the same as the surface of the silicon substrate 1. The feature of the present embodiment is that it has a step of etching only the element isolation 5a. As a result, a large step exists between the element isolation 5a and the active region in the cross section in the gate width direction. There is no step of about nm40 nm.

【0046】次に、図2(e)に示す工程で、基板の全
面上に絶縁膜(シリコン酸化膜)を堆積し(図示せ
ず)、この絶縁膜の異方性エッチングを行って、ゲート
電極7aの側面上に電極部サイドウォール8aを形成す
る。そして、この状態で不純物イオンの注入を行って、
高濃度ソース・ドレイン領域6bを形成する。
Next, in a step shown in FIG. 2E, an insulating film (silicon oxide film) is deposited on the entire surface of the substrate (not shown), and the insulating film is anisotropically etched to form a gate. An electrode portion side wall 8a is formed on the side surface of the electrode 7a. Then, in this state, impurity ions are implanted,
A high concentration source / drain region 6b is formed.

【0047】その後の工程の図示は省略するが、シリサ
イド工程による上部ゲート電極9a及びソース・ドレイ
ン電極9bの形成と、層間絶縁膜11の堆積及びコンタ
クトホールの形成と、コンタクトホールへの金属の埋め
込み及び第1層目金属配線12の形成とを経て、図1に
示す溝埋め込み型分離構造を有するMOS型トランジス
タが形成される。
Although illustration of the subsequent steps is omitted, the upper gate electrode 9a and the source / drain electrodes 9b are formed by the silicide process, the interlayer insulating film 11 is formed, the contact holes are formed, and the metal is buried in the contact holes. Through the formation of the first-layer metal wiring 12, the MOS transistor having the trench-buried isolation structure shown in FIG. 1 is formed.

【0048】なお、上記工程では、LDD構造を有する
トランジスタを形成するために電極部サイドウォール8
a等を形成したが、ソース・ドレイン領域とチャネル領
域との間に逆導電型の不純物を注入してパンチスルース
トッパを設けるいわゆるポケット注入構造を有するトラ
ンジスタにおいても、電極部サイドウォール8a等を形
成することがあり、本発明はかかるポケット注入構造を
有するトランジスタにも適用される。
In the above step, the electrode side wall 8 is formed in order to form a transistor having an LDD structure.
In the transistor having a so-called pocket injection structure in which an impurity of the opposite conductivity type is injected between the source / drain region and the channel region to provide a punch-through stopper, the electrode portion side wall 8a and the like are formed. The present invention is also applied to a transistor having such a pocket injection structure.

【0049】本実施形態のごとく、0.25μm以下の
ゲート長を有するMOSトランジスタを形成する場合に
は、活性領域の占有面積もできるだけ低減する必要があ
る。しかるに、上記従来のような段差付きのトレンチ構
造を有する半導体装置においては、素子分離と活性領域
との間の段差が大きいために活性領域(ソース・ドレイ
ン領域)が狭められるとサイドウォール形成のために絶
縁膜の異方性エッチングを行っても(図2(e)に示す
工程)、活性領域上に絶縁膜が埋め込まれるおそれがあ
る。それに対し、本実施形態では、図2(d)に示す工
程で、ゲート電極で覆われていない領域における素子分
離5aと活性領域のシリコン基板1の上面との間にはほ
とんど段差がないので、サイドウォールの形成工程で活
性領域上が絶縁膜によって埋め込まれるおそれがない。
一方、図1に示す状態で、ゲート幅方向断面において
は、素子分離5aの上面が活性領域のシリコン基板1の
上面よりも高いので、図10に示すような素子分離上の
ゲート電極からチャネル領域に横方向に電界が生じるこ
とがない。したがって、従来の段差付きまたは段差なし
のトレンチ分離構造における不具合を招くことなく、半
導体装置の微細化を進めることができるのである。
When a MOS transistor having a gate length of 0.25 μm or less is formed as in this embodiment, the area occupied by the active region must be reduced as much as possible. However, in the conventional semiconductor device having the stepped trench structure as described above, since the step between the element isolation and the active region is large, the side wall is formed when the active region (source / drain region) is narrowed. Even if the insulating film is anisotropically etched (step shown in FIG. 2E), the insulating film may be buried in the active region. On the other hand, in the present embodiment, in the step shown in FIG. 2D, there is almost no step between the element isolation 5a in the region not covered by the gate electrode and the upper surface of the silicon substrate 1 in the active region. There is no possibility that the active region is buried with the insulating film in the sidewall formation process.
On the other hand, in the state shown in FIG. 1, in the cross section in the gate width direction, the upper surface of the element isolation 5a is higher than the upper surface of the silicon substrate 1 in the active region. No electric field is generated in the horizontal direction. Therefore, miniaturization of the semiconductor device can be promoted without causing a problem in the conventional trench isolation structure with or without a step.

【0050】また、本実施形態における半導体装置の製
造工程においては、図11(a)〜(d)に示す従来の
段差付きトレンチ分離構造の製造工程と比べ、図2
(d)に示す素子分離5aの厚みを低減する工程を加え
ているだけであり、その際、フォトレジスト膜21をそ
のまま使用すれば、フォトリソグラフィー工程の増加を
招くことはない。
In the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment, as compared with the manufacturing process of the conventional stepped trench isolation structure shown in FIGS.
Only the step of reducing the thickness of the element isolation 5a shown in (d) is added. At this time, if the photoresist film 21 is used as it is, the photolithography step does not increase.

【0051】なお、本実施形態では溝部4を形成するた
めのエッチングマスクとしてシリコン窒化膜17を用い
たが、この膜の材質はシリコン酸化膜よりもエッチング
選択比の小さい材質であれば良く、例えばポリシリコン
膜等で代用することも可能である。
In the present embodiment, the silicon nitride film 17 is used as an etching mask for forming the trench 4, but the material of this film may be any material having a smaller etching selectivity than the silicon oxide film. It is also possible to substitute a polysilicon film or the like.

【0052】また、本実施形態では、低抵抗化のために
上部ゲート電極9aとソース・ドレイン電極9bとが同
時に自己整合的にシリサイド化されたいわゆるサリサイ
ド構造を有する実施形態について説明したが、ゲート電
極をあらかじめポリサイド電極で形成し、後にソース・
ドレイン電極のみシリサイド化した構造としてもよいこ
とは言うまでもない。
In the present embodiment, an embodiment having a so-called salicide structure in which the upper gate electrode 9a and the source / drain electrode 9b are simultaneously silicided in a self-alignment manner to reduce the resistance has been described. The electrode is formed with a polycide electrode in advance, and the source
Needless to say, a structure in which only the drain electrode is silicided may be employed.

【0053】(第2の実施形態)次に、図3及び図4
(a)〜(e)を参照しながら、第2の実施形態につい
て説明する。図3は、本実施形態に係る半導体装置の構
造を示す断面図であり、図4(a)〜(e)は、図3に
示す半導体装置の構造を実現するための製造工程を示す
断面図である。ただし、図3及び図4(a)〜(e)の
いずれにおいても、図9に示すゲート幅方向断面,チャ
ネル方向断面及び活性領域断面における構造が示されて
いる。
(Second Embodiment) Next, FIGS.
The second embodiment will be described with reference to (a) to (e). 3A to 3E are cross-sectional views illustrating the structure of the semiconductor device according to the present embodiment. FIGS. 4A to 4E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process for realizing the structure of the semiconductor device illustrated in FIG. It is. 3 and FIGS. 4 (a) to 4 (e) show the structures in the cross section in the gate width direction, the cross section in the channel direction and the cross section in the active region shown in FIG.

【0054】図3に示すように、P型のシリコン基板
(又はウェル)1上に、シリコン基板1の上面付近の領
域を多数の活性領域に区画する溝型の素子分離5aが形
成されている。そして、チャネル方向断面及び活性領域
断面においては素子分離5aの上面は活性領域のシリコ
ン基板1の上面とほぼ同じ高さになるように平坦化され
ている。一方、ゲート幅方向断面においては、素子分離
5aの上面は活性領域のシリコン基板1よりも十分に高
く、両者間には段差が存在する。この素子分離5aは、
後述のようにシリコン基板1に形成された溝内に絶縁性
材料を埋め込んで形成されたものである。そして、素子
分離5aの底部には、後述のイオン注入などによってソ
ース・ドレイン領域と逆導電型のチャネルストップ領域
15が形成されている。
As shown in FIG. 3, on a P-type silicon substrate (or well) 1, a groove-type element isolation 5a for dividing a region near the upper surface of the silicon substrate 1 into a number of active regions is formed. . In the cross section in the channel direction and in the cross section of the active region, the upper surface of the element isolation 5a is flattened so as to be substantially the same height as the upper surface of the silicon substrate 1 in the active region. On the other hand, in the cross section in the gate width direction, the upper surface of the element isolation 5a is sufficiently higher than the silicon substrate 1 in the active region, and there is a step between them. This element isolation 5a
It is formed by embedding an insulating material in a groove formed in the silicon substrate 1 as described later. A channel stop region 15 of a conductivity type opposite to that of the source / drain region is formed at the bottom of the element isolation 5a by ion implantation to be described later.

【0055】そして、シリコン基板1上の素子分離5a
で囲まれる活性領域内には、下部ゲート電極7a,上部
ゲート電極18a及び保護膜19aと、下部及び上部ゲ
ート電極7a,18aの側面上に形成された電極部サイ
ドウォール8aと、低濃度ソース・ドレイン領域6a及
び高濃度ソース・ドレイン領域6bと、高濃度ソース・
ドレイン領域6bの上に形成されたシリサイドからなる
ソース・ドレイン電極9bとからなるMOSFETが設
けられている。
Then, the element isolation 5a on the silicon substrate 1
, The lower gate electrode 7a, the upper gate electrode 18a and the protective film 19a, the electrode portion side walls 8a formed on the side surfaces of the lower and upper gate electrodes 7a and 18a, A drain region 6a and a high-concentration source / drain region 6b;
A MOSFET comprising a source / drain electrode 9b made of silicide formed on the drain region 6b is provided.

【0056】さらに、活性領域のシリコン基板1と素子
分離5aとの間の段差部の側面上には段差部サイドウォ
ール8bが形成されている。また、上記素子分離5aや
下部及び上部ゲート電極7a,18a等が形成された基
板の全面上には層間絶縁膜11及び第1層目金属配線1
2が形成されており、第1層目金属配線12はコンタク
ト部13を介して上部ゲート電極18aやソース・ドレ
イン電極9bと接続されている。
Further, a step portion side wall 8b is formed on the side surface of the step portion between the silicon substrate 1 in the active region and the element isolation 5a. The interlayer insulating film 11 and the first-layer metal wiring 1 are formed on the entire surface of the substrate on which the element isolation 5a and the lower and upper gate electrodes 7a and 18a are formed.
2 are formed, and the first-layer metal wiring 12 is connected to the upper gate electrode 18 a and the source / drain electrodes 9 b via the contact portions 13.

【0057】ここで、本実施形態では、ゲート幅方向断
面においては素子分離5aの上面と活性領域のシリコン
基板1の上面との間には100〜200nm程度の段差
が存在する。一方、チャネル方向断面及び活性領域断面
においては、ほとんど段差は存在せず、高々素子分離5
aの上面と活性領域のシリコン基板1の上面との間には
ほとんど段差は存在しない。
Here, in the present embodiment, in the cross section in the gate width direction, a step of about 100 to 200 nm exists between the upper surface of the element isolation 5a and the upper surface of the silicon substrate 1 in the active region. On the other hand, in the cross section in the channel direction and the cross section of the active region, there is almost no step, and at most the element isolation 5
There is almost no step between the upper surface of a and the upper surface of the silicon substrate 1 in the active region.

【0058】次に、図3に示す半導体装置の製造方法に
ついて、図4(a)〜(e)を参照しながら説明する。
溝型素子分離を形成する前にゲート酸化膜及びゲート電
極となるポリシリコン膜の堆積を終了している点であ
る。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS.
The point is that the deposition of the gate oxide film and the polysilicon film serving as the gate electrode has been completed before the formation of the trench type element isolation.

【0059】まず、図4(a)に示す工程で、シリコン
基板1上に、ゲート酸化膜3及びMOS型トランジスタ
の下部ゲート電極となるポリシリコン膜7を順次堆積
し、その上に、素子分離形成領域を開口し活性領域を覆
うフォトレジスト膜20をパターニングする。このよう
に、溝型素子分離を形成する前にゲート酸化膜及びゲー
ト電極となるポリシリコン膜の堆積を終了している点は
上記第1の実施形態における半導体装置の製造方法と異
なっている。このフォトレジスト膜20をマスクとし
て、上記ポリシリコン膜7及びゲート酸化膜3を選択的
に除去し、さらに、シリコン基板1をエッチングして、
素子分離領域となる溝部4を形成する。このとき、ポリ
シリコン膜7の膜厚は、上記第1の実施形態におけるシ
リコン窒化膜とほぼ同じ程度つまり100〜200nm
程度にしておく、ゲート酸化膜3の膜厚は10nm程度
である。溝部4の深さは、400nm程度である。その
後、後に形成されるソース・ドレイン領域に注入される
不純物の導電型とは逆導電型の不純物イオンの注入を行
って、チャネルストップ領域15を形成する。つまり、
相異なるレジストマスクを用いて、PMOSFETでは
N型不純物イオンを、NMOSFETではP型不純物イ
オンをそれぞれ溝部4の底部付近に注入する。
First, in the step shown in FIG. 4A, a gate oxide film 3 and a polysilicon film 7 serving as a lower gate electrode of a MOS transistor are sequentially deposited on a silicon substrate 1, and an element isolation is formed thereon. The photoresist film 20 that opens the formation region and covers the active region is patterned. As described above, the point that the deposition of the gate oxide film and the polysilicon film serving as the gate electrode is completed before the formation of the trench type element isolation is different from the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. Using the photoresist film 20 as a mask, the polysilicon film 7 and the gate oxide film 3 are selectively removed, and further, the silicon substrate 1 is etched.
A groove 4 serving as an element isolation region is formed. At this time, the thickness of the polysilicon film 7 is almost the same as that of the silicon nitride film in the first embodiment, that is, 100 to 200 nm.
The thickness of the gate oxide film 3 is about 10 nm. The depth of the groove 4 is about 400 nm. After that, impurity ions of the conductivity type opposite to the conductivity type of the impurities to be implanted into the source / drain regions to be formed later are implanted to form the channel stop region 15. That is,
Using different resist masks, N-type impurity ions are implanted in the PMOSFET and P-type impurity ions are implanted near the bottom of the trench 4 in the NMOSFET.

【0060】次に、フォトレジスト膜20を除去した
後、溝部4の深さ及び残存するポリシリコン膜7の厚み
を加えた値つまり溝部4の底からポリシリコン膜7の上
面までの高さよりも十分な厚さの絶縁膜(図示せず)を
堆積し、化学的機械研磨(CMP)を行ってこの絶縁膜
をポリシリコン膜7の上面が露出するまで除去し、基板
面全体を平坦化する。この工程によって、素子分離領域
に、絶縁膜で構成される溝型の素子分離5aが形成され
る。この平坦化方法については、本実施形態に限定され
るものではなく、フォトレジスト膜で活性領域の反転パ
ターンを用いてエッチバックする方法などを用いてもよ
い。
Next, after the photoresist film 20 is removed, a value obtained by adding the depth of the groove 4 and the thickness of the remaining polysilicon film 7, that is, a value higher than the height from the bottom of the groove 4 to the upper surface of the polysilicon film 7. An insulating film (not shown) having a sufficient thickness is deposited, and the insulating film is removed by chemical mechanical polishing (CMP) until the upper surface of the polysilicon film 7 is exposed, thereby planarizing the entire substrate surface. . By this step, a trench-type element isolation 5a made of an insulating film is formed in the element isolation region. This planarization method is not limited to the present embodiment, and a method of performing etch-back using a reverse pattern of an active region with a photoresist film may be used.

【0061】次に、図4(b)に示す工程で、平坦化さ
れた基板上にゲート電極配線層となる導体膜18(導電
性ポリシリコン膜でもよいし、WSiやTiSi等のシ
リサイド膜でもよい。さらに低抵抗化のためにTiN等
のバリヤメタルを介してW等の高融点金属を用いてもよ
い。)と絶縁膜からなる保護膜19とを堆積し、ゲート
電極及びゲート配線が形成される領域以外の領域を開口
したフォトレジスト膜21を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 4B, a conductor film 18 (a conductive polysilicon film or a silicide film such as WSi or TiSi) serving as a gate electrode wiring layer is formed on the planarized substrate. Further, a high-melting-point metal such as W may be used via a barrier metal such as TiN for lowering resistance, and a protective film 19 made of an insulating film is deposited to form a gate electrode and a gate wiring. A photoresist film 21 having an opening in a region other than the region to be formed is formed.

【0062】そして、図4(c)に示す工程で、フォト
レジスト膜21をマスクとするドライエッチングにより
上記保護膜19,導体膜18及びポリシリコン膜7をパ
ターニングして、下部ゲート電極7a,上部ゲート電極
18a及び保護膜19aを形成する。この時点では、チ
ャネル方向断面と活性領域断面においても、活性領域の
シリコン基板1の上面と素子分離5aの上面との間に1
00〜200nm程度の段差が存在する。
Then, in the step shown in FIG. 4C, the protective film 19, the conductor film 18 and the polysilicon film 7 are patterned by dry etching using the photoresist film 21 as a mask, and the lower gate electrode 7a and the upper The gate electrode 18a and the protection film 19a are formed. At this point, the distance between the upper surface of the silicon substrate 1 in the active region and the upper surface of the element isolation 5a is also one in the cross section in the channel direction and the cross section in the active region.
There is a step of about 00 to 200 nm.

【0063】次に、図4(d)に示す工程で、フォトレ
ジスト膜21の開口領域において素子分離5aを構成す
るシリコン酸化膜のみを選択的にエッチングして、素子
分離5aのうち,下部及び上部ゲート電極7a,18a
で覆われていない部分の上面の位置を低くして、素子分
離5aと活性領域のシリコン基板1との段差を小さくす
る。この段差を小さくする工程を有する点が本実施形態
の特徴である。その結果、ゲート幅方向断面においては
素子分離5aと活性領域との間に大きな段差が存在し、
チャネル方向断面及び活性領域断面においては、製造工
程の終了時に両者間に段差がほとんどないように20〜
40nm程度の小さな段差しか存在しない。その後、低
濃度の不純物イオンの注入を行って、活性領域内の下部
及び上部ゲート電極7a,18aの両側に位置する領域
に低濃度ソース・ドレイン領域6aを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 4D, only the silicon oxide film forming the element isolation 5a in the opening region of the photoresist film 21 is selectively etched, and the lower part and the element isolation 5a are separated. Upper gate electrodes 7a, 18a
The position of the upper surface of the portion not covered by the above is lowered to reduce the step between the element isolation 5a and the silicon substrate 1 in the active region. The feature of the present embodiment is that a step for reducing this step is provided. As a result, a large step exists between the element isolation 5a and the active region in the gate width direction cross section,
In the cross section in the channel direction and the cross section of the active region, at the end of the manufacturing process, 20 to 20
There is only a small step of about 40 nm. Thereafter, low-concentration impurity ions are implanted to form low-concentration source / drain regions 6a in the lower and upper gate electrodes 7a and 18a in the active region.

【0064】次に、図4(e)に示す工程で、フォトレ
ジスト膜21を除去した後、第1の実施形態と同様に、
基板の全面上に絶縁膜(シリコン酸化膜)を堆積し、こ
の絶縁膜の異方性エッチングを行って、下部及び上部ゲ
ート電極7a,18a等の側面上に電極部サイドウォー
ル8aを形成する。その際、素子分離5aとシリコン基
板1の表面との段差をなくすようにしておけばサイドウ
ォールは形成されず、活性領域上に広い面積のソース・
ドレイン電極9bが形成される。また、段差があると活
性領域のシリコン基板1と素子分離5aとの間の段差部
の側面上にも段差部サイドウォール8bが形成される
が、段差が小さいことから段差部サイドウォール8bの
横方向の寸法は極めて小さい。したがって、活性領域上
のソース・ドレイン電極9bの面積を広く確保すること
ができる。そして、この状態で不純物イオンの注入を行
って、高濃度ソース・ドレイン領域6bを形成する。さ
らに、高濃度ソース・ドレイン領域6bの上のみにシリ
サイドからなるソース・ドレイン電極9bを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 4E, after removing the photoresist film 21, similar to the first embodiment,
An insulating film (silicon oxide film) is deposited on the entire surface of the substrate, and anisotropic etching of the insulating film is performed to form electrode portion side walls 8a on the side surfaces of the lower and upper gate electrodes 7a and 18a. At this time, if a step between the element isolation 5a and the surface of the silicon substrate 1 is eliminated, no side wall is formed, and a large source / source area is formed on the active region.
A drain electrode 9b is formed. If there is a step, the step sidewall 8b is also formed on the side surface of the step between the silicon substrate 1 in the active region and the element isolation 5a. The dimensions in the direction are very small. Therefore, a large area of source / drain electrode 9b on the active region can be secured. Then, impurity ions are implanted in this state to form the high-concentration source / drain regions 6b. Further, a source / drain electrode 9b made of silicide is formed only on the high concentration source / drain region 6b.

【0065】その後の工程の図示は省略するが、層間絶
縁膜11の堆積及びコンタクトホールの形成と、コンタ
クトホールへの金属の埋め込み及び第1層目金属配線1
2の形成とを経て、図3に示す構造を有するMOS型ト
ランジスタが形成される。ただし、本実施形態では、下
部ゲート電極7aの上に、導電性ポリシリコン,あるい
はシリサイド等からなる上部ゲート電極18aと、絶縁
膜からなる保護膜19aとが形成され、シリサイドから
なるソース・ドレイン電極9bは上部ゲート電極18a
とは別の工程で形成されている。
Although illustration of the subsequent steps is omitted, the deposition of the interlayer insulating film 11 and the formation of the contact hole, the embedding of the metal into the contact hole, and the first-layer metal wiring 1
Through the formation of MOS transistor 2, a MOS transistor having the structure shown in FIG. 3 is formed. However, in this embodiment, an upper gate electrode 18a made of conductive polysilicon or silicide and a protective film 19a made of an insulating film are formed on the lower gate electrode 7a, and a source / drain electrode made of silicide is formed. 9b is an upper gate electrode 18a
It is formed in a process different from that of the above.

【0066】なお、上記工程では、LDD構造を有する
トランジスタを形成するために電極部サイドウォール8
a等を形成したが、ソース・ドレイン領域とチャネル領
域との間に逆導電型の不純物を注入してパンチスルース
トッパを設けるいわゆるポケット注入構造を有するトラ
ンジスタにおいても、電極部サイドウォール8a等を形
成することがあり、本発明はかかるポケット注入構造を
有するトランジスタにも適用される。
In the above process, the electrode side wall 8 is formed in order to form a transistor having an LDD structure.
In the transistor having a so-called pocket injection structure in which an impurity of the opposite conductivity type is injected between the source / drain region and the channel region to provide a punch-through stopper, the electrode portion side wall 8a and the like are formed. The present invention is also applied to a transistor having such a pocket injection structure.

【0067】以上のように、本実施形態によれば、ゲー
ト幅方向断面(ゲート電極で覆われている領域)では素
子分離5aと活性領域との間に大きな段差が存在する
が、チャネル方向断面及び活性領域断面(ゲート電極で
覆われていない領域)においては両者間にはほとんど段
差はなく、あっても小さな段差しか存在しない。したが
って、上記第1の実施形態と同様の効果を発揮すること
ができる。
As described above, according to the present embodiment, although a large step exists between the element isolation 5a and the active region in the cross section in the gate width direction (the area covered with the gate electrode), the cross section in the channel direction In addition, in the cross section of the active region (region not covered with the gate electrode), there is almost no step between them, and even if there is, there is no small step. Therefore, the same effects as in the first embodiment can be exhibited.

【0068】また、本実施形態における半導体装置の製
造工程においても、図9に示す従来の段差付きトレンチ
分離構造の製造工程と比べ、図4(d)に示す素子分離
5aの厚みを低減する工程を加えているだけであり、そ
の際、フォトレジスト膜21をそのまま使用しているの
で、フォトリソグラフィー工程の増加を招くことはな
い。
Also, in the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment, the process of reducing the thickness of the element isolation 5a shown in FIG. 4D is different from the manufacturing process of the conventional stepped trench isolation structure shown in FIG. In this case, since the photoresist film 21 is used as it is, no increase in the number of photolithography steps is caused.

【0069】加えて、本実施形態では、図4(b)に示
す状態からゲート電極7a及びゲート配線7bをパター
ニングする工程を、素子分離5aの端部における段差部
の影響を全く受けることなくフルフラットな状態で実施
できるため、微細パターンを安定に形成できるという利
点がある。
In addition, in the present embodiment, the step of patterning the gate electrode 7a and the gate wiring 7b from the state shown in FIG. 4B is fully performed without any influence of the step at the end of the element isolation 5a. Since it can be performed in a flat state, there is an advantage that a fine pattern can be formed stably.

【0070】(第3の実施形態)次に、図5及び図6
(a)〜(e)を参照しながら、第3の実施形態につい
て説明する。図5は、本実施形態に係る半導体装置の構
造を示す断面図であり、図6(a)〜(e)は、図4に
示す半導体装置の構造を実現するための製造工程を示す
断面図である。ただし、図5及び図6(a)〜(e)の
いずれにおいても、図9に示すゲート幅方向断面,チャ
ネル方向断面及び活性領域断面における構造が示されて
いる。
(Third Embodiment) Next, FIGS.
The third embodiment will be described with reference to (a) to (e). 5A to 5E are cross-sectional views illustrating the structure of the semiconductor device according to the present embodiment. FIGS. 6A to 6E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process for realizing the structure of the semiconductor device illustrated in FIG. It is. However, FIGS. 5 and 6 (a) to 6 (e) show the structures in the cross section in the gate width direction, the cross section in the channel direction and the cross section in the active region shown in FIG.

【0071】図5に示すように、P型のシリコン基板
(又はウェル)1上に、シリコン基板1の表面付近の領
域を多数の活性領域に区画する溝型の素子分離5aが形
成されている。そして、チャネル方向断面及び活性領域
断面においては素子分離5aの上面は活性領域のシリコ
ン基板1の上面とほぼ同じ高さになるように平坦化され
ている。一方、ゲート幅方向断面においては、素子分離
5aの上面は活性領域のシリコン基板1よりも十分に高
く、両者間には大きな段差が存在する。この素子分離5
aは、後述のようにシリコン基板1に形成された溝内に
絶縁性材料を埋め込んで形成されたものである。そし
て、素子分離5aの底部には、後述のイオン注入などに
よってソース・ドレイン領域とは逆導電型のチャネルス
トップ領域15が形成されている。
As shown in FIG. 5, on a P-type silicon substrate (or well) 1, a groove-type element isolation 5a for dividing a region near the surface of the silicon substrate 1 into a number of active regions is formed. . In the cross section in the channel direction and in the cross section of the active region, the upper surface of the element isolation 5a is flattened so as to be substantially the same height as the upper surface of the silicon substrate 1 in the active region. On the other hand, in the cross section in the gate width direction, the upper surface of the element isolation 5a is sufficiently higher than the silicon substrate 1 in the active region, and a large step exists between them. This element separation 5
“a” is formed by embedding an insulating material in a groove formed in the silicon substrate 1 as described later. A channel stop region 15 having a conductivity type opposite to that of the source / drain region is formed at the bottom of the element isolation 5a by ion implantation described later.

【0072】そして、シリコン基板1上の素子分離5a
で囲まれる活性領域内には、下部ゲート電極7a,上部
ゲート電極18a及び保護膜19aと、下部及び上部ゲ
ート電極7a,18aの側面上に形成された電極部サイ
ドウォール8aと、低濃度ソース・ドレイン領域6a及
び高濃度ソース・ドレイン領域6bと、高濃度ソース・
ドレイン領域6bの上に形成されたシリサイドからなる
ソース・ドレイン電極9bとからなるMOSFETが設
けられている。
Then, the element isolation 5a on the silicon substrate 1
, The lower gate electrode 7a, the upper gate electrode 18a and the protective film 19a, the electrode portion side walls 8a formed on the side surfaces of the lower and upper gate electrodes 7a and 18a, A drain region 6a and a high-concentration source / drain region 6b;
A MOSFET comprising a source / drain electrode 9b made of silicide formed on the drain region 6b is provided.

【0073】さらに、活性領域のシリコン基板1と素子
分離5aとの間の段差部の側面上には段差部サイドウォ
ール8bが形成されている。また、上記素子分離5aや
下部及び上部ゲート電極7a,18a等が形成された基
板の全面上には層間絶縁膜11及び第1層目金属配線1
2が形成されており、第1層目金属配線12はコンタク
ト部13を介して上部ゲート電極18aやソース・ドレ
イン電極9bと接続されている。
Further, a step portion side wall 8b is formed on the side surface of the step portion between the silicon substrate 1 in the active region and the element isolation 5a. The interlayer insulating film 11 and the first-layer metal wiring 1 are formed on the entire surface of the substrate on which the element isolation 5a and the lower and upper gate electrodes 7a and 18a are formed.
2 are formed, and the first-layer metal wiring 12 is connected to the upper gate electrode 18 a and the source / drain electrodes 9 b via the contact portions 13.

【0074】ここで、本実施形態では、ゲート幅方向断
面においては素子分離5aの上面と活性領域のシリコン
基板1の上面との間には100〜200nm程度の段差
が存在する。一方、チャネル方向断面及び活性領域断面
においては、素子分離5aの上面と活性領域のシリコン
基板1の上面との間にはほとんど段差は存在しない。
Here, in this embodiment, in the cross section in the gate width direction, a step of about 100 to 200 nm exists between the upper surface of the element isolation 5a and the upper surface of the silicon substrate 1 in the active region. On the other hand, in the cross section in the channel direction and the cross section of the active region, there is almost no step between the upper surface of the element isolation 5a and the upper surface of the silicon substrate 1 in the active region.

【0075】次に、図5に示す半導体装置の製造方法に
ついて、図6(a)〜(e)を参照しながら説明する。
本実施形態と上記第1及び第2の実施形態とが異なる点
は、溝型素子分離を形成して平坦化したときに素子分離
のみをエッチングして素子分離と基板との段差を小さく
する点である。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 5 will be described with reference to FIGS.
The difference between the present embodiment and the first and second embodiments is that when the trench type element isolation is formed and planarized, only the element isolation is etched to reduce the step between the element isolation and the substrate. It is.

【0076】まず、図6(a)に示す工程で、シリコン
基板1上に、ゲート酸化膜3及びMOS型トランジスタ
の下部ゲート電極となるポリシリコン膜7を順次堆積
し、その上に、素子分離形成領域を開口し活性領域を覆
うフォトレジスト膜20をパターニングする。このフォ
トレジスト膜20をマスクとして、上記ポリシリコン膜
7及びゲート酸化膜3を選択的に除去し、さらに、シリ
コン基板1をエッチングして、素子分離領域となる溝部
4を形成する。このとき、ポリシリコン膜7の膜厚は、
上記第1の実施形態におけるシリコン窒化膜とほぼ同じ
程度つまり100〜200nm程度にしておく、ゲート
酸化膜3の膜厚は10nm程度である。溝部4の深さ
は、400nm程度である。その後、後に形成されるソ
ース・ドレイン領域に注入される不純物の導電型とは逆
導電型の不純物イオンの注入を行って、チャネルストッ
プ領域15を形成する。つまり、相異なるレジストマス
クを用いて、PMOSFETではN型不純物イオンを、
NMOSFETではP型不純物イオンをそれぞれ溝部4
の底部付近に注入する。
First, in the step shown in FIG. 6A, a gate oxide film 3 and a polysilicon film 7 serving as a lower gate electrode of a MOS transistor are sequentially deposited on a silicon substrate 1, and an element isolation is formed thereon. The photoresist film 20 that opens the formation region and covers the active region is patterned. Using the photoresist film 20 as a mask, the polysilicon film 7 and the gate oxide film 3 are selectively removed, and further, the silicon substrate 1 is etched to form a trench 4 serving as an element isolation region. At this time, the thickness of the polysilicon film 7 is
The thickness of the gate oxide film 3 is set to about the same as the silicon nitride film in the first embodiment, that is, about 100 to 200 nm, and the thickness is about 10 nm. The depth of the groove 4 is about 400 nm. After that, impurity ions of the conductivity type opposite to the conductivity type of the impurities to be implanted into the source / drain regions to be formed later are implanted to form the channel stop region 15. That is, using different resist masks, the PMOSFET is used to remove N-type impurity ions,
In the NMOSFET, the P-type impurity ions are respectively
Inject near the bottom of the.

【0077】次に、図6(b)に示す工程で、フォトレ
ジスト膜20を除去した後、溝部4の深さ及び残存する
ポリシリコン膜7の厚みを加えた値つまり溝部4の底か
らポリシリコン膜7の上面までの高さよりも十分な厚さ
の絶縁膜(図示せず)を堆積し、化学的機械研磨(CM
P)を行ってこの絶縁膜をポリシリコン膜7の上面が露
出するまで除去し、基板面全体を平坦化する。この工程
によって、素子分離領域に、絶縁膜で構成される溝型の
素子分離5aが形成される。この時点では、いずれの断
面においても、活性領域のシリコン基板1の上面と素子
分離5aの上面との間には100〜200nm程度の段
差が存在する。この平坦化方法については、本実施形態
に限定されるものではなく、フォトレジスト膜で活性領
域の反転パターンを用いてエッチバックする方法などを
用いてもよい。あるいは、溝型素子分離5aを選択的に
エッチングしていき、シリコン基板1と同じ高さになる
時点でエッチングを止めて、段差を揃えてもよい。
Next, in the step shown in FIG. 6B, after removing the photoresist film 20, a value obtained by adding the depth of the groove 4 and the thickness of the remaining polysilicon film 7, that is, the polysilicon from the bottom of the groove 4 An insulating film (not shown) having a thickness sufficiently larger than the height up to the upper surface of the silicon film 7 is deposited, and a chemical mechanical polishing (CM
The insulating film is removed until the upper surface of the polysilicon film 7 is exposed by performing P), and the entire substrate surface is flattened. By this step, a trench-type element isolation 5a made of an insulating film is formed in the element isolation region. At this point, a step of about 100 to 200 nm exists between the upper surface of the silicon substrate 1 in the active region and the upper surface of the element isolation 5a in any cross section. This planarization method is not limited to the present embodiment, and a method of performing etch-back using a reverse pattern of an active region with a photoresist film may be used. Alternatively, the groove-type element isolation 5a may be selectively etched, and the etching may be stopped at the same height as the silicon substrate 1 to make the steps uniform.

【0078】次に、図6(c)に示す工程で、シリコン
酸化膜で構成される素子分離5aのみのエッチングを行
って、素子分離5aの上面と活性領域のシリコン基板1
の上面との段差を50〜100nm程度に小さくする。
この値は、製造工程の終了時における段差がほぼなくな
るように定められる。
Next, in the step shown in FIG. 6C, only the element isolation 5a composed of a silicon oxide film is etched, and the upper surface of the element isolation 5a and the silicon substrate 1 in the active region are etched.
Is reduced to about 50 to 100 nm.
This value is determined so that there is almost no step at the end of the manufacturing process.

【0079】次に、図6(d)に示す工程で、基板上に
ゲート電極配線層となる導体膜18(導電性ポリシリコ
ン膜でもよいし、WSiやTiSi等のシリサイド膜で
もよい。さらに低抵抗化のためにTiN等のバリヤメタ
ルを介してW等の高融点金属を用いてもよい。)と絶縁
膜からなる保護膜19とを堆積し、ゲート電極及びゲー
ト配線が形成される領域以外の領域を開口したフォトレ
ジスト膜21を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 6D, a conductor film 18 (a conductive polysilicon film or a silicide film such as WSi or TiSi may be formed on the substrate as a gate electrode wiring layer. A high-melting-point metal such as W may be used via a barrier metal such as TiN for increasing the resistance.) And a protective film 19 made of an insulating film are deposited, and the region other than the region where the gate electrode and the gate wiring are formed is deposited. A photoresist film 21 having a region opened is formed.

【0080】そして、図6(e)に示す工程で、フォト
レジスト膜21をマスクとするドライエッチングにより
上記保護膜19,導体膜18及びポリシリコン膜7をパ
ターニングして、下部ゲート電極7a,上部ゲート電極
18a及び保護膜19aを形成する。この時点で、チャ
ネル方向断面および活性領域断面において、活性領域の
シリコン基板1の上面と素子分離5aの上面との間の段
差は、上述のように小さくなっている。その後、低濃度
の不純物イオンの注入を行って、活性領域内の下部及び
上部ゲート電極7a,18aの両側に位置する領域に低
濃度ソース・ドレイン領域6aを形成する。さらに、フ
ォトレジスト膜21を除去した後、第1の実施形態など
と同様に、基板の全面上に絶縁膜(シリコン酸化膜)を
堆積し、この絶縁膜の異方性エッチングを行って、下部
及び上部ゲート電極7a,18a等の側面上に電極部サ
イドウォール8aを形成する。その際、活性領域のシリ
コン基板1と素子分離5aとの間の段差部の側面上にも
段差部サイドウォール8bが形成される。そして、この
状態で不純物イオンの注入を行って、高濃度ソース・ド
レイン領域6bを形成する。
Then, in the step shown in FIG. 6E, the protective film 19, the conductor film 18 and the polysilicon film 7 are patterned by dry etching using the photoresist film 21 as a mask, and the lower gate electrode 7a and the upper The gate electrode 18a and the protection film 19a are formed. At this point, the step between the upper surface of the silicon substrate 1 in the active region and the upper surface of the element isolation 5a in the channel direction cross section and the active region cross section is small as described above. Thereafter, low-concentration impurity ions are implanted to form low-concentration source / drain regions 6a in the lower and upper gate electrodes 7a and 18a in the active region. Further, after the photoresist film 21 is removed, an insulating film (silicon oxide film) is deposited on the entire surface of the substrate as in the first embodiment and the like, and this insulating film is anisotropically etched to form a lower portion. Then, an electrode portion side wall 8a is formed on side surfaces of the upper gate electrodes 7a and 18a. At this time, a step sidewall 8b is also formed on the side surface of the step between the silicon substrate 1 in the active region and the element isolation 5a. Then, impurity ions are implanted in this state to form the high-concentration source / drain regions 6b.

【0081】その後の工程の図示は省略するが、層間絶
縁膜11の堆積及びコンタクトホールの形成と、コンタ
クトホールへの金属の埋め込み及び第1層目金属配線1
2の形成とを経て、図3に示す構造を有するMOS型ト
ランジスタが形成される。
Although illustration of the subsequent steps is omitted, the deposition of the interlayer insulating film 11 and the formation of the contact hole, the embedding of the metal in the contact hole, and the first-layer metal wiring 1
Through the formation of MOS transistor 2, a MOS transistor having the structure shown in FIG. 3 is formed.

【0082】ただし、本実施形態では、高濃度ソース・
ドレイン領域6b上にシリサイドからなるソース・ドレ
イン電極を形成していないが、これを形成してもよいこ
とはいうまでもない。
However, in this embodiment, the high-density source
Although the source / drain electrodes made of silicide are not formed on the drain region 6b, it goes without saying that they may be formed.

【0083】なお、上記工程では、LDD構造を有する
トランジスタを形成するために電極部サイドウォール8
a等を形成したが、ソース・ドレイン領域とチャネル領
域との間に逆導電型の不純物を注入してパンチスルース
トッパを設けるいわゆるポケット注入構造を有するトラ
ンジスタにおいても、電極部サイドウォール8a等を形
成することがあり、本発明はかかるポケット注入構造を
有するトランジスタにも適用される。
In the above process, the electrode side wall 8 is formed in order to form a transistor having an LDD structure.
In the transistor having a so-called pocket injection structure in which an impurity of the opposite conductivity type is injected between the source / drain region and the channel region to provide a punch-through stopper, the electrode portion side wall 8a and the like are formed. The present invention is also applied to a transistor having such a pocket injection structure.

【0084】以上のように、本実施形態によれば、ゲー
ト幅方向断面(ゲート電極で覆われている領域)では素
子分離5aと活性領域との間に大きな段差が存在する
が、チャネル方向断面及び活性領域断面(ゲート電極で
覆われていない領域)において、素子分離5aと活性領
域との間にほとんど段差が存在せず、あるいは段差があ
っても大きな段差が存在しないので、上記第1の実施形
態と同様の効果を発揮することができる。
As described above, according to the present embodiment, although a large step exists between the element isolation 5a and the active region in the cross section in the gate width direction (the area covered with the gate electrode), the cross section in the channel direction In the cross section of the active region (region not covered with the gate electrode), there is almost no step between the element isolation 5a and the active region, or even if there is a step, there is no large step. The same effect as the embodiment can be exerted.

【0085】また、本実施形態における半導体装置の製
造工程においても、図11(a)〜(e)に示す従来の
段差付きトレンチ分離構造の製造工程と比べ、図6
(d)に示す素子分離5aの厚みを低減する工程を加え
ているだけであり、その際、フォトレジスト膜21をそ
のまま使用しているので、フォトリソグラフィー工程の
増加を招くことはない。
Also, in the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment, as compared with the manufacturing process of the conventional stepped trench isolation structure shown in FIGS. 11A to 11E, FIG.
Only the step of reducing the thickness of the element isolation 5a shown in (d) is added. At this time, since the photoresist film 21 is used as it is, no increase in the number of photolithography steps is caused.

【0086】(第4の実施形態)次に、第4の実施形態
について、図7(a)〜(e)を参照しながら説明す
る。本実施形態では、半導体装置の構造は第2の実施形
態における図3に示す構造とほぼ同様であるので説明を
省略し、製造工程についてのみ説明する。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the structure of the semiconductor device is substantially the same as the structure shown in FIG. 3 in the second embodiment, and thus the description thereof will be omitted, and only the manufacturing process will be described.

【0087】本実施形態と上記第2の実施形態とが異な
る点は、積層膜からなるゲート電極を全てパターニング
してからではなく、上部ゲート電極膜のパターニングを
終了した時点で素子分離と基板面との段差を小さくする
工程を行う点である。
The difference between this embodiment and the second embodiment is that the element isolation and the substrate surface are not completed after the patterning of the upper gate electrode film is completed, rather than after all the gate electrodes made of the laminated film are patterned. Is to perform a step of reducing the level difference from the above.

【0088】まず、図7(a)に示す工程で、シリコン
基板1上に、ゲート酸化膜3及びMOS型トランジスタ
の下部ゲート電極となるポリシリコン膜7を順次堆積
し、その上に、素子分離形成領域を開口し活性領域を覆
うフォトレジスト膜20をパターニングする。このフォ
トレジスト膜20をマスクとして、上記ポリシリコン膜
7及びゲート酸化膜3を選択的に除去し、さらに、シリ
コン基板1をエッチングして、素子分離領域となる溝部
4を形成する。このとき、ポリシリコン膜7の膜厚は、
上記第1の実施形態におけるシリコン窒化膜とほぼ同じ
程度つまり100〜200nm程度にしておく、ゲート
酸化膜3の膜厚は10nm程度である。溝部4の深さ
は、400nm程度である。その後、後に形成されるソ
ース・ドレイン領域に注入される不純物の導電型とは逆
導電型の不純物イオンの注入を行って、チャネルストッ
プ領域15を形成する。つまり、相異なるレジストマス
クを用いて、PMOSFETではN型不純物イオンを、
NMOSFETではP型不純物イオンをそれぞれ溝部4
の底部付近に注入する。
First, in the step shown in FIG. 7A, a gate oxide film 3 and a polysilicon film 7 serving as a lower gate electrode of a MOS transistor are sequentially deposited on a silicon substrate 1, and an element isolation is formed thereon. The photoresist film 20 that opens the formation region and covers the active region is patterned. Using the photoresist film 20 as a mask, the polysilicon film 7 and the gate oxide film 3 are selectively removed, and further, the silicon substrate 1 is etched to form a trench 4 serving as an element isolation region. At this time, the thickness of the polysilicon film 7 is
The thickness of the gate oxide film 3 is set to about the same as the silicon nitride film in the first embodiment, that is, about 100 to 200 nm, and the thickness is about 10 nm. The depth of the groove 4 is about 400 nm. After that, impurity ions of the conductivity type opposite to the conductivity type of the impurities to be implanted into the source / drain regions to be formed later are implanted to form the channel stop region 15. That is, using different resist masks, the PMOSFET is used to remove N-type impurity ions,
In the NMOSFET, the P-type impurity ions are respectively
Inject near the bottom of the.

【0089】次に、フォトレジスト膜20を除去した
後、溝部4の深さ及び残存するポリシリコン膜7の厚み
を加えた値つまり溝部4の底からポリシリコン膜7の上
面までの高さよりも十分な厚さの絶縁膜(図示せず)を
堆積し、化学的機械研磨(CMP)を行ってこの絶縁膜
をポリシリコン膜7の上面が露出するまで除去し、基板
面全体を平坦化する。この工程によって、素子分離領域
に、絶縁膜で構成される溝型の素子分離5aが形成され
る。この平坦化方法については、本実施形態に限定され
るものではなく、フォトレジスト膜で活性領域の反転パ
ターンを用いてエッチバックする方法などを用いてもよ
い。
Next, after removing the photoresist film 20, a value obtained by adding the depth of the groove 4 and the thickness of the remaining polysilicon film 7, that is, a value higher than the height from the bottom of the groove 4 to the upper surface of the polysilicon film 7 is set. An insulating film (not shown) having a sufficient thickness is deposited, and the insulating film is removed by chemical mechanical polishing (CMP) until the upper surface of the polysilicon film 7 is exposed, thereby planarizing the entire substrate surface. . By this step, a trench-type element isolation 5a made of an insulating film is formed in the element isolation region. This planarization method is not limited to the present embodiment, and a method of performing etch-back using a reverse pattern of an active region with a photoresist film may be used.

【0090】次に、図7(b)に示す工程で、平坦化さ
れた基板上にゲート電極配線層となる導体膜18(導電
性ポリシリコン膜でもよいし、WSiやTiSi等のシ
リサイド膜でもよい。さらに低抵抗化のためにTiN等
のバリヤメタルを介してW等の高融点金属を用いてもよ
い。)と絶縁膜からなる保護膜19とを堆積し、ゲート
電極及びゲート配線が形成される領域以外の領域を開口
したフォトレジスト膜21を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 7B, a conductor film 18 (a conductive polysilicon film or a silicide film such as WSi or TiSi) serving as a gate electrode wiring layer is formed on the planarized substrate. Further, a high-melting-point metal such as W may be used via a barrier metal such as TiN for lowering resistance, and a protective film 19 made of an insulating film is deposited to form a gate electrode and a gate wiring. A photoresist film 21 having an opening in a region other than the region to be formed is formed.

【0091】そして、図7(c)に示す工程で、フォト
レジスト膜21をマスクとするドライエッチングにより
上記保護膜19及び導体膜18をパターニングして、上
部ゲート電極18a及び保護膜19aを形成する。この
時点では、いずれの断面においても、活性領域のシリコ
ン基板1の上面と素子分離5aの上面との間に100〜
200nm程度の段差が存在する。
Then, in the step shown in FIG. 7C, the protective film 19 and the conductor film 18 are patterned by dry etching using the photoresist film 21 as a mask to form the upper gate electrode 18a and the protective film 19a. . At this time, in each of the cross sections, 100 to 100 mm is set between the upper surface of the silicon substrate 1 in the active region and the upper surface of the element isolation 5a.
There is a step of about 200 nm.

【0092】次に、図7(d)に示す工程で、下部ゲー
ト電極となるポリシリコン膜7で覆われていない素子分
離5aのみを選択的にエッチングして、ポリシリコン膜
7で覆われていない部分の上面の位置を低くして、素子
分離5aと活性領域のシリコン基板1のとの間の段差を
ほとんどなくすようにする。その結果、ゲート幅方向断
面においては素子分離5aと活性領域との間に大きな段
差が存在し、チャネル方向断面及び活性領域断面におい
ては、製造工程の終了時における段差がほとんど存在し
ないように、20〜40nmの小さな段差のみ存在す
る。
Next, in the step shown in FIG. 7D, only the element isolation 5a not covered with the polysilicon film 7 serving as the lower gate electrode is selectively etched to be covered with the polysilicon film 7. The position of the upper surface of the non-existing portion is lowered so that the step between the element isolation 5a and the silicon substrate 1 in the active region is almost eliminated. As a result, a large step exists between the element isolation 5a and the active region in the cross section in the gate width direction, and a step is formed in the cross section in the channel direction and the active region so that there is almost no step at the end of the manufacturing process. Only small steps of 4040 nm are present.

【0093】次に、図7(e)に示す工程で、フォトレ
ジスト膜21をそのまま使用してポリシリコン膜7のパ
ターニングして下部ゲート電極7aを形成する。その
後、低濃度の不純物イオンの注入を行って、活性領域内
の下部及び上部ゲート電極7a,18aの両側に位置す
る領域に低濃度ソース・ドレイン領域6aを形成する。
さらに、フォトレジスト膜21を除去した後、第1の実
施形態と同様に、基板の全面上に絶縁膜(シリコン酸化
膜)を堆積し、この絶縁膜の異方性エッチングを行っ
て、下部及び上部ゲート電極7a,18a等の側面上に
電極部サイドウォール8aを形成する。その際、活性領
域のシリコン基板1と素子分離5aとの間の段差部の側
面上にも段差部サイドウォール8bが形成される。そし
て、この状態で不純物イオンの注入を行って、高濃度ソ
ース・ドレイン領域6bを形成する。さらに、高濃度ソ
ース・ドレイン領域6bの上のみにシリサイドからなる
ソース・ドレイン電極9bを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 7E, the polysilicon film 7 is patterned using the photoresist film 21 as it is to form a lower gate electrode 7a. Thereafter, low-concentration impurity ions are implanted to form low-concentration source / drain regions 6a in the lower and upper gate electrodes 7a and 18a in the active region.
Further, after the photoresist film 21 is removed, an insulating film (silicon oxide film) is deposited on the entire surface of the substrate as in the first embodiment, and anisotropic etching of the insulating film is performed. An electrode portion side wall 8a is formed on side surfaces of the upper gate electrodes 7a, 18a and the like. At this time, a step sidewall 8b is also formed on the side surface of the step between the silicon substrate 1 in the active region and the element isolation 5a. Then, impurity ions are implanted in this state to form the high-concentration source / drain regions 6b. Further, a source / drain electrode 9b made of silicide is formed only on the high concentration source / drain region 6b.

【0094】その後の工程の図示は省略するが、層間絶
縁膜11の堆積及びコンタクトホールの形成と、コンタ
クトホールへの金属の埋め込み及び第1層目金属配線1
2の形成とを経て、図3に示す構造を有するMOS型ト
ランジスタが形成される。ただし、本実施形態では、下
部ゲート電極7aの上に、導電性ポリシリコン,あるい
はシリサイド等からなる上部ゲート電極18aと、絶縁
膜からなる保護膜19aとが形成され、シリサイドから
なるソース・ドレイン電極9bは上部ゲート電極18a
とは別の工程で形成されている。
Although illustration of the subsequent steps is omitted, the deposition of the interlayer insulating film 11 and the formation of the contact hole, the embedding of the metal in the contact hole, and the first-layer metal wiring 1
Through the formation of MOS transistor 2, a MOS transistor having the structure shown in FIG. 3 is formed. However, in this embodiment, an upper gate electrode 18a made of conductive polysilicon or silicide and a protective film 19a made of an insulating film are formed on the lower gate electrode 7a, and a source / drain electrode made of silicide is formed. 9b is an upper gate electrode 18a
It is formed in a process different from that of the above.

【0095】なお、上記工程では、LDD構造を有する
トランジスタを形成するために電極部サイドウォール8
a等を形成したが、ソース・ドレイン領域とチャネル領
域との間に逆導電型の不純物を注入してパンチスルース
トッパを設けるいわゆるポケット注入構造を有するトラ
ンジスタにおいても、電極部サイドウォール8a等を形
成することがあり、本発明はかかるポケット注入構造を
有するトランジスタにも適用される。
In the above process, the electrode side wall 8 is formed in order to form a transistor having an LDD structure.
In the transistor having a so-called pocket injection structure in which an impurity of the opposite conductivity type is injected between the source / drain region and the channel region to provide a punch-through stopper, the electrode portion side wall 8a and the like are formed. The present invention is also applied to a transistor having such a pocket injection structure.

【0096】以上のように、本実施形態によれば、ゲー
ト幅方向断面(ゲート電極で覆われている領域)では素
子分離5aと活性領域との間に大きな段差が存在する
が、チャネル方向断面及び活性領域断面(ゲート電極で
覆われていない領域)においては両者間にはほとんど段
差はなく、あるいは段差があっても小さな段差しか存在
しない。したがって、上記第1の実施形態と同様の効果
を発揮することができる。
As described above, according to the present embodiment, in the cross section in the gate width direction (the area covered with the gate electrode), there is a large step between the element isolation 5a and the active region. In the cross section of the active region (region not covered with the gate electrode), there is almost no step between them, or even if there is a step, there is no small step. Therefore, the same effects as in the first embodiment can be exhibited.

【0097】また、本実施形態における半導体装置の製
造工程においても、図11(a)〜(e)に示す従来の
段差付きトレンチ分離構造の製造工程と比べ、図7
(d)に示す素子分離5aの厚みを低減する工程を加え
ているだけであり、その際、フォトレジスト膜21をそ
のまま使用しているので、フォトリソグラフィー工程の
増加を招くことはない。
Also, in the manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment, as compared with the manufacturing process of the conventional stepped trench isolation structure shown in FIGS.
Only the step of reducing the thickness of the element isolation 5a shown in (d) is added. At this time, since the photoresist film 21 is used as it is, no increase in the number of photolithography steps is caused.

【0098】(その他の実施形態)なお、上記各実施形
態において、ゲート電極以外に素子分離上に延びるゲー
ト配線や、ゲート電極パターニング時にパターニング精
度を上げるためにラインアンドスペースパターンを形成
するためのダミーゲートを設けたものについてもそのま
ま適用することができる。
(Other Embodiments) In each of the above embodiments, in addition to the gate electrode, a gate wiring extending over the element isolation, and a dummy for forming a line and space pattern for improving patterning accuracy at the time of patterning the gate electrode. The structure provided with a gate can be applied as it is.

【0099】また、上記各実施形態のいずれにおいて
も、ゲート電極の下方では素子分離の上面と活性領域の
基板面との段差を大きくしたままで、ゲート電極で覆わ
れていない領域では、素子分離の上面と活性領域の基板
面との段差を小さくするか、両者の段差をなくすか、素
子分離の上面を活性領域の基板面よりも低くするかの3
通りの形態が可能である。
In each of the above embodiments, the step between the upper surface of the element isolation and the substrate surface of the active region is kept large under the gate electrode, and the element isolation is not covered by the gate electrode. Whether the step between the upper surface of the active region and the substrate surface of the active region is reduced, the difference between the two is eliminated, or the upper surface of the element isolation is made lower than the substrate surface of the active region.
Different configurations are possible.

【0100】上記各実施形態において、上記低濃度ソー
ス・ドレイン領域6aは必ずしも設ける必要はない。
In each of the above embodiments, the low concentration source / drain regions 6a need not always be provided.

【0101】[0101]

【発明の効果】請求項1〜3の半導体装置によれば、溝
型素子分離構造を有する半導体装置において、ゲート電
極の下方となる領域においては溝型素子分離の方が上記
活性領域内の上記半導体基板よりも高くなった段差を設
けて、ゲート電極から活性領域に横方向の電界が印加さ
れるのを防止しながら、ゲート電極の下方以外の領域で
は溝型素子分離と活性領域の半導体基板との高低差をで
きるだけ小さくすることで、デザインルールが0.25
μm以下程度に微細な半導体装置においても、活性領域
がサイドウォール用絶縁膜で埋め込まれることなく広い
活性領域が確保されてコンタクト抵抗の上昇を抑制する
ことができ、よって、微細化に適した特性のよい半導体
装置を得ることができる。
According to the semiconductor device of the first to third aspects, in the semiconductor device having the groove-type element isolation structure, in the region below the gate electrode, the groove-type element isolation is more effective in the active region. By providing a step higher than the semiconductor substrate to prevent a lateral electric field from being applied from the gate electrode to the active region, the trench-type element isolation and the semiconductor substrate in the active region are formed in regions other than below the gate electrode. The design rule is 0.25 by minimizing the height difference from
Even in a semiconductor device as small as about μm or less, a wide active region is secured without being filled with an insulating film for sidewalls, and a rise in contact resistance can be suppressed, and thus characteristics suitable for miniaturization can be achieved. A semiconductor device with good performance can be obtained.

【0102】請求項1〜3の半導体装置の構造は、請求
項8の半導体装置の製造方法により容易に実現すること
ができる。
The structure of the semiconductor device according to claims 1 to 3 can be easily realized by the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8.

【0103】請求項4の半導体装置によれば、溝型素子
分離と上部ゲート電極及び下部ゲート電極からなるゲー
ト電極とを有する半導体装置において、溝型素子分離の
上面を下部ゲート電極の上面と活性領域の半導体基板の
上面との間に位置させる構成としたので、ゲート電極か
ら活性領域に横方向の電界が印加されるのを防止しなが
ら、溝型素子分離と活性領域の半導体基板との高低差を
できるだけ小さくすることで、デザインルールが0.2
5μm以下程度に微細な半導体装置においても、活性領
域がサイドウォール用絶縁膜で埋め込まれることなく広
い活性領域が確保されてコンタクト抵抗の上昇を抑制す
ることができ、よって、積層構造のゲート電極を有し微
細化に適した特性のよい半導体装置を得ることができ
る。
According to the semiconductor device of the fourth aspect, in a semiconductor device having a trench-type element isolation and a gate electrode including an upper gate electrode and a lower gate electrode, the upper surface of the trench-type element isolation is made active with the upper surface of the lower gate electrode. Since the structure is located between the upper surface of the semiconductor substrate in the region and the lateral electric field from being applied to the active region from the gate electrode, the height of the trench-type element isolation and the height of the semiconductor substrate in the active region are reduced. By minimizing the difference, the design rule becomes 0.2
Even in a semiconductor device as fine as about 5 μm or less, a wide active region is secured without being filled with an insulating film for sidewalls, and an increase in contact resistance can be suppressed. Thus, a semiconductor device having favorable characteristics suitable for miniaturization can be obtained.

【0104】請求項4の半導体装置の構造は、請求項9
の半導体装置の製造方法により容易に実現することがで
きる。
The structure of the semiconductor device of claim 4 is the same as that of claim 9
It can be easily realized by the method of manufacturing a semiconductor device.

【0105】請求項5〜7の半導体装置によれば、溝型
素子分離と上部ゲート電極及び下部ゲート電極からなる
ゲート電極とを有する半導体装置において、上部ゲート
電極の下方となる領域においては溝型素子分離の方が上
記活性領域内の上記半導体基板よりも高い段差を設け
て、ゲート電極から活性領域に横方向の電界が印加され
るのを防止しながら、上部ゲート電極の下方以外の領域
では溝型素子分離と活性領域の半導体基板との高低差を
できるだけ小さくすることで、デザインルールが0.2
5μm以下程度に微細な半導体装置においても、活性領
域がサイドウォール用絶縁膜で埋め込まれることなく広
い活性領域が確保されてコンタクト抵抗の上昇を抑制す
ることができ、よって、積層構造のゲート電極を有し微
細化に適した特性のよい半導体装置を得ることができ
る。
According to the semiconductor device of the fifth to seventh aspects, in the semiconductor device having the trench-type element isolation and the gate electrode including the upper gate electrode and the lower gate electrode, the region below the upper gate electrode has a trench type. The element isolation is provided with a higher step than the semiconductor substrate in the active region to prevent a lateral electric field from being applied from the gate electrode to the active region. By minimizing the height difference between the trench-type element isolation and the semiconductor substrate in the active region, the design rule is reduced to 0.2.
Even in a semiconductor device as fine as about 5 μm or less, a wide active region is secured without being filled with an insulating film for sidewalls, and an increase in contact resistance can be suppressed. Thus, a semiconductor device having favorable characteristics suitable for miniaturization can be obtained.

【0106】請求項5〜7の半導体装置の構造は、請求
項10または11半導体装置の製造方法により容易に実
現することができる。
The structure of the semiconductor device according to claims 5 to 7 can be easily realized by the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10 or 11.

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

【図1】第1の実施形態における半導体装置の構造を示
す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程を
示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.

【図3】第2の実施形態における半導体装置の構造を示
す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device according to a second embodiment.

【図4】第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程を
示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment;

【図5】第3の実施形態における半導体装置の構造を示
す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device according to a third embodiment.

【図6】第3の実施形態に係る半導体装置の製造工程を
示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment;

【図7】第4の実施形態に係る半導体装置の製造工程を
示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a fourth embodiment.

【図8】従来の一般的な溝型素子分離構造を有する半導
体装置の構造を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor device having a general trench-type element isolation structure.

【図9】各断面図におけるゲート幅方向断面,チャネル
方向断面及び活性領域断面の箇所を説明するための平面
図である。
FIG. 9 is a plan view for explaining locations of a cross section in a gate width direction, a cross section in a channel direction, and a cross section of an active region in each cross-sectional view.

【図10】従来の一般的な溝型素子分離を有する半導体
装置にける不具合を説明するために図8の一部を拡大し
て示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of FIG. 8 in an enlarged manner to explain a problem in a conventional general semiconductor device having a trench type element isolation.

【図11】従来の段差付きの溝型素子分離を有する半導
体装置の製造工程を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a conventional semiconductor device having a grooved element isolation with a step.

【符号の説明】 1 シリコン基板(半導体基板) 3 ゲート酸化膜 4 溝部 5a 溝型素子分離 6a 低濃度ソース・ドレイン領域 6b 高濃度ソース・ドレイン領域 7 ポリシリコン膜(導体膜) 7a ゲート電極(下部ゲート電極) 8 シリコン酸化膜 8a 電極部サイドウォール 8b 段差部サイドウォール 9a 上部ゲート電極 9b ソース・ドレイン電極 11 層間絶縁膜 12 第1層目金属配線 13 コンタクト部 15 チャネルストップ領域 16 シリコン酸化膜 17 シリコン窒化膜(エッチングストッパ膜) 20,21 フォトレジスト膜[Description of Signs] 1 Silicon substrate (semiconductor substrate) 3 Gate oxide film 4 Groove 5a Trench type element isolation 6a Low concentration source / drain region 6b High concentration source / drain region 7 Polysilicon film (conductor film) 7a Gate electrode (lower portion) Gate electrode) 8 Silicon oxide film 8a Electrode side wall 8b Step side wall 9a Upper gate electrode 9b Source / drain electrode 11 Interlayer insulating film 12 First layer metal wiring 13 Contact part 15 Channel stop region 16 Silicon oxide film 17 Silicon Nitride film (etching stopper film) 20, 21 Photoresist film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神田 彰弘 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akihiro Kanda 1-1, Komachi, Takatsuki-shi, Osaka Matsushita Electronics Corporation

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 上記半導体基板の一部に設けられた活性領域と、 上記活性領域を取り囲む絶縁性材料からなる溝型素子分
離と、 上記活性領域と上記溝型素子分離とに跨るゲート電極
と、 上記ゲート電極の側面上に形成された絶縁体サイドウォ
ールとを備え、 上記ゲート電極の下方となる領域においては上記溝型素
子分離の方が上記活性領域内の上記半導体基板よりも高
くなった段差が形成されている一方、上記ゲート電極で
覆われていない領域においては上記溝型素子分離と活性
領域の半導体基板との高低差が上記段差よりも小さいこ
とを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate; an active region provided in a part of the semiconductor substrate; a groove-type element isolation made of an insulating material surrounding the active region; and the active region and the groove-type element isolation. A straddling gate electrode; and an insulator sidewall formed on a side surface of the gate electrode. In a region below the gate electrode, the trench-type element isolation is more effective than the semiconductor substrate in the active region. A height difference between the trench-type element isolation and the semiconductor substrate in the active region is smaller than the height difference in a region not covered with the gate electrode. apparatus.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 上記ゲート電極で覆われていない領域における上記溝型
素子分離と活性領域の半導体基板とはほぼ同じ上面高さ
を有することを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said trench-type element isolation in a region not covered with said gate electrode and a semiconductor substrate in an active region have substantially the same top surface height. apparatus.
【請求項3】 請求項1記載の半導体装置において、 上記ゲート電極で覆われていない領域における上記溝型
素子分離の上面と上記活性領域内の半導体基板との間の
高低差は、上記ゲート電極の下方となる領域における上
記溝型素子分離と上記活性領域内の半導体基板との段差
の1/2以下であることを特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a height difference between an upper surface of the trench isolation in a region not covered with the gate electrode and a semiconductor substrate in the active region is equal to the gate electrode. A semiconductor device in a region below the semiconductor substrate in the active region.
【請求項4】 半導体基板と、 上記半導体基板の一部に設けられた活性領域と、 上記活性領域を取り囲む絶縁性材料からなる溝型素子分
離と、 上記活性領域及び上記溝型素子分離に跨る上部ゲート電
極と、上記活性領域上にのみ形成された下部ゲート電極
とからなるゲート電極と、 上記ゲート電極の側面上に形成された絶縁体サイドウォ
ールとを備え、 上記上部ゲート電極で覆われていない領域における上記
溝型素子分離の上面の高さ位置は、上記下部ゲート電極
の上面の高さ位置と上記活性領域内の上記半導体基板上
面の高さ位置との間にあることを特徴とする半導体装
置。
4. A semiconductor substrate, an active region provided in a part of the semiconductor substrate, a trench isolation formed of an insulating material surrounding the active region, and straddling the active region and the trench isolation. A gate electrode including an upper gate electrode, a lower gate electrode formed only on the active region, and an insulator sidewall formed on a side surface of the gate electrode, covered with the upper gate electrode The height position of the upper surface of the groove type element isolation in the region where there is no gap is between the height position of the upper surface of the lower gate electrode and the height position of the upper surface of the semiconductor substrate in the active region. Semiconductor device.
【請求項5】 半導体基板と、 上記半導体基板の一部に設けられた活性領域と、 上記活性領域を取り囲む絶縁性材料からなる溝型素子分
離と、 上記活性領域上に形成され上記溝型素子分離と同じ上面
位置を有する下部ゲート電極と、上記活性領域から上記
溝型素子分離に跨る上部ゲート電極とからなるゲート電
極と、 上記ゲート電極の側面上に形成された絶縁体サイドウォ
ールとを備え、 上記上部ゲート電極の下方となる領域においては上記溝
型素子分離の方が上記活性領域内の上記半導体基板より
も高くなった段差が形成されている一方、上記上部ゲー
ト電極で覆われていない領域においては上記溝型素子分
離と活性領域の半導体基板との高低差が上記段差よりも
小さいことを特徴とする半導体装置。
5. A semiconductor substrate, an active region provided in a part of the semiconductor substrate, a groove-type element isolation made of an insulating material surrounding the active region, and the groove-type element formed on the active region. A lower gate electrode having the same upper surface position as the isolation, an upper gate electrode extending from the active region to the trench-type element isolation, and an insulator sidewall formed on a side surface of the gate electrode. In a region below the upper gate electrode, the trench-type element isolation has a step that is higher than the semiconductor substrate in the active region, but is not covered with the upper gate electrode. In a semiconductor device, a height difference between the trench-type element isolation and a semiconductor substrate in an active region is smaller than the step.
【請求項6】 請求項5記載の半導体装置において、 上記上部ゲート電極で覆われていない領域における上記
溝型素子分離の上面の高さ位置と活性領域の半導体基板
の上面の高さ位置とはほぼ同じであることを特徴とする
半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein a height position of an upper surface of the trench-type element isolation in a region not covered with the upper gate electrode and a height position of an upper surface of the semiconductor substrate in an active region. A semiconductor device characterized by being substantially the same.
【請求項7】 請求項5記載の半導体装置において、 上記上部ゲート電極で覆われていない領域における上記
溝型素子分離の上面と上記活性領域内の半導体基板との
間の高低差は、上記上部ゲート電極の下方となる領域に
おける上記溝型素子分離と上記活性領域内の半導体基板
との段差の1/2以下であることを特徴とする半導体装
置。
7. The semiconductor device according to claim 5, wherein a height difference between an upper surface of the trench type element isolation in a region not covered with the upper gate electrode and a semiconductor substrate in the active region is equal to the upper part. A semiconductor device, wherein the height of the groove-type element isolation in a region below a gate electrode is equal to or less than の of a step between the semiconductor substrate in the active region and the semiconductor device in the active region.
【請求項8】 半導体基板上に保護膜を堆積する第1の
工程と、 上記保護膜に開口部を形成し、この開口部内の半導体基
板をエッチングして溝部を形成する第2の工程と、 基板上に埋め込み用絶縁膜を堆積する第3の工程と、 上記埋め込み用絶縁膜を上記保護膜が露出するまでエッ
チングして、上記半導体基板と上記溝型素子分離との間
に段差が存在するように、上記溝部内を上記埋め込み用
絶縁膜で埋めてなる溝型素子分離を形成する第4の工程
と、 上記保護膜を除去した後、基板上に導体膜を堆積する第
5の工程と、 上記導体膜をパターニングして、上記溝型素子分離で囲
まれる活性領域から溝型素子分離に跨るゲート電極を形
成する第6の工程と、 上記溝型素子分離のうち上記ゲート電極で覆われていな
い部分を選択的にエッチングする第7の工程と、 基板上にサイドウォール用絶縁膜を堆積した後、異方性
エッチングを行って上記ゲート電極の側面上に絶縁体サ
イドウォールを形成する第8の工程とを備えていること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
8. A first step of depositing a protective film on a semiconductor substrate, a second step of forming an opening in the protective film, and etching a semiconductor substrate in the opening to form a groove. A third step of depositing a buried insulating film on the substrate; and etching the buried insulating film until the protective film is exposed, so that a step is present between the semiconductor substrate and the groove-type element isolation. Thus, a fourth step of forming a trench-type element isolation by filling the inside of the trench with the filling insulating film, and a fifth step of depositing a conductive film on the substrate after removing the protective film. A sixth step of patterning the conductive film to form a gate electrode extending from the active region surrounded by the trench-type element isolation to the trench-type element isolation; and covering the trench-type element isolation with the gate electrode. Selective etching of parts that are not And an eighth step of forming an insulator sidewall on the side surface of the gate electrode by performing anisotropic etching after depositing a sidewall insulating film on the substrate. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項9】 半導体基板上に第1の導体膜を堆積する
第1の工程と、 上記第1の導体膜に開口部を形成し、この開口部内の半
導体基板をエッチングして溝部を形成する第2の工程
と、 基板上に埋め込み用絶縁膜を堆積する第3の工程と、 上記埋め込み用絶縁膜を上記第1の導体膜が露出するま
でエッチングして、上記半導体基板と上記溝型素子分離
との間に段差が存在するように、上記溝部内を上記埋め
込み用絶縁膜で埋めてなる溝型素子分離を形成する第4
の工程と、 上記溝型素子分離を選択的にエッチングする第5の工程
と、 基板上に第2の導体膜を堆積する第6の工程と、 上記第1及び第2の導体膜をパターニングして、上記溝
型素子分離で囲まれる活性領域から溝型素子分離に跨る
ゲート電極を形成する第7の工程と、 基板上にサイドウォール用絶縁膜を堆積した後、異方性
エッチングを行って上記ゲート電極の側面上に絶縁体サ
イドウォールを形成する第8の工程とを備えていること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
9. A first step of depositing a first conductor film on a semiconductor substrate, forming an opening in the first conductor film, and etching a semiconductor substrate in the opening to form a groove. A second step, a third step of depositing a buried insulating film on the substrate, and etching the buried insulating film until the first conductor film is exposed, thereby forming the semiconductor substrate and the trench-type element. A fourth step of forming a trench-type element isolation in which the trench is filled with the burying insulating film so that a step is present between the trench and the isolation.
A fifth step of selectively etching the trench-type element isolation; a sixth step of depositing a second conductor film on a substrate; and patterning the first and second conductor films. A seventh step of forming a gate electrode extending from the active region surrounded by the trench-type element isolation to the trench-type element isolation; and depositing a sidewall insulating film on the substrate, and then performing anisotropic etching. An eighth step of forming an insulator sidewall on the side surface of the gate electrode.
【請求項10】 半導体基板上に第1の導体膜を堆積す
る第1の工程と、 上記第1の導体膜に開口部を形成し、この開口部内の半
導体基板をエッチングして溝部を形成する第2の工程
と、 基板上に埋め込み用絶縁膜を堆積する第3の工程と、 上記埋め込み用絶縁膜を上記第1の導体膜が露出するま
でエッチングして、上記半導体基板と上記溝型素子分離
との間に段差が存在するように、上記溝部内を上記埋め
込み用絶縁膜で埋めてなる溝型素子分離を形成する第4
の工程と、 基板上に第2の導体膜を堆積する第5の工程と、 上記第2の導体膜をパターニングして、上記溝型素子分
離で囲まれる活性領域から溝型素子分離に跨る上部ゲー
ト電極を形成する第6の工程と、 上記溝型素子分離のうち上記上部ゲート電極で覆われて
いない部分を選択的にエッチングする第7の工程と、 上記第1の導体膜をパターニングして、下部ゲート電極
を形成する第8の工程と、 基板上にサイドウォール用絶縁膜を堆積した後、異方性
エッチングを行って上記ゲート電極の側面上に絶縁体サ
イドウォールを形成する第9の工程とを備えていること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
10. A first step of depositing a first conductor film on a semiconductor substrate, forming an opening in the first conductor film, and etching a semiconductor substrate in the opening to form a groove. A second step, a third step of depositing a buried insulating film on the substrate, and etching the buried insulating film until the first conductor film is exposed, thereby forming the semiconductor substrate and the trench-type element. A fourth step of forming a trench-type element isolation in which the trench is filled with the burying insulating film so that a step is present between the trench and the isolation.
A fifth step of depositing a second conductor film on the substrate; and patterning the second conductor film to form an upper portion extending from the active region surrounded by the trench element isolation to the trench element isolation. A sixth step of forming a gate electrode, a seventh step of selectively etching a portion of the trench-type element isolation not covered by the upper gate electrode, and patterning the first conductive film. An eighth step of forming a lower gate electrode, and a ninth step of depositing a sidewall insulating film on the substrate and then performing anisotropic etching to form an insulator sidewall on the side surface of the gate electrode. And a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項11】 半導体基板上に第1の導体膜を堆積す
る第1の工程と、 上記第1の導体膜に開口部を形成し、この開口部内の半
導体基板をエッチングして溝部を形成する第2の工程
と、 基板上に埋め込み用絶縁膜を堆積する第3の工程と、 上記埋め込み用絶縁膜を上記第1の導体膜が露出するま
でエッチングして、上記半導体基板と上記溝型素子分離
との間に段差が存在するように、上記溝部内を上記埋め
込み用絶縁膜で埋めてなる溝型素子分離を形成する第4
の工程と、 基板上に第2の導体膜を堆積する第5の工程と、 上記第1及び第2の導体膜をパターニングして、上記溝
型素子分離で囲まれる活性領域から溝型素子分離に跨る
ゲート電極を形成する第6の工程と、 上記溝型素子分離のうち上記ゲート電極で覆われていな
い部分を選択的にエッチングする第7の工程と、 基板上にサイドウォール用絶縁膜を堆積した後、異方性
エッチングを行って上記ゲート電極の側面上に絶縁体サ
イドウォールを形成する第8の工程とを備えていること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
11. A first step of depositing a first conductive film on a semiconductor substrate, an opening is formed in the first conductive film, and a groove is formed by etching the semiconductor substrate in the opening. A second step, a third step of depositing a buried insulating film on the substrate, and etching the buried insulating film until the first conductor film is exposed, thereby forming the semiconductor substrate and the trench-type element. A fourth step of forming a trench-type element isolation in which the trench is filled with the burying insulating film so that a step is present between the trench and the isolation.
And a fifth step of depositing a second conductor film on the substrate. Patterning the first and second conductor films to separate the active region surrounded by the trench element isolation from the trench type element isolation. A sixth step of forming a gate electrode extending over the substrate, a seventh step of selectively etching a portion of the trench-type element isolation not covered by the gate electrode, and forming a sidewall insulating film on the substrate. Forming an insulator sidewall on the side surface of the gate electrode by performing anisotropic etching after the deposition, and an eighth step of manufacturing the semiconductor device.
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