JPH11243143A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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Publication number
JPH11243143A
JPH11243143A JP10043801A JP4380198A JPH11243143A JP H11243143 A JPH11243143 A JP H11243143A JP 10043801 A JP10043801 A JP 10043801A JP 4380198 A JP4380198 A JP 4380198A JP H11243143 A JPH11243143 A JP H11243143A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
polycrystalline silicon
isolation region
oxide film
resistance element
Prior art date
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Pending
Application number
JP10043801A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Ozawa
弘一 小沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
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Publication of JPH11243143A publication Critical patent/JPH11243143A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form an element isolation region, as well as a resistant element having stable electrical characteristics on the surface of a semiconductor substrate. SOLUTION: An element isolation region 26 and a resistant element 28 are formed on the surface of a semiconductor substrate 12. The element isolation region 26 and the resistant element 28 are respectively provided with trenches 20, 22 formed on the surface of the substrate 12, while oxide films 20a, 22a are formed on the surface of the trenches 20, 22. Next, the trenches 20, 22 are filled with a non-doped polycrystalline silicon 24. As a result of these procedures, the resistant element 28 having stable electrical characteristics as well as the element separating region 26 can be formed on the surface of the semiconductor substrate 12.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の製造方法
に関し、特に、半導体基板に素子分離領域および抵抗素
子を形成する半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device in which an element isolation region and a resistance element are formed on a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体基板に抵抗素子を形成する方法と
して、基板表面に不純物を導入することにより抵抗体と
しての領域を形成する、いわゆる拡散抵抗が古くから知
られている。拡散抵抗は、基板に形成する回路に必要な
抵抗を、基板と異なる導電型の不純物を導入することに
より簡易に形成でき、半導体技術の基本として利用され
てきた。しかし、拡散抵抗は、基板の接合内に素子が設
けられるため、基板電位に対し直接に影響を受けると共
に、さらに温度に対しても依存性が大きい。
2. Description of the Related Art As a method for forming a resistance element on a semiconductor substrate, a so-called diffusion resistance in which a region as a resistor is formed by introducing an impurity into a substrate surface has been known for a long time. The diffusion resistance can be easily formed by introducing an impurity of a conductivity type different from that of the substrate to a resistance required for a circuit formed on the substrate, and has been used as a basis of semiconductor technology. However, the diffusion resistance is directly affected by the substrate potential and further greatly dependent on the temperature because the element is provided in the junction of the substrate.

【0003】このため、IC回路中に形成する抵抗体
は、現在では、多結晶シリコンを用いた抵抗素子が広く
利用されている。多結晶シリコンを用いて抵抗素子を形
成する場合、たとえば、基板表面に多結晶シリコン膜を
堆積形成し、この多結晶シリコン膜上に(SiO2 )酸
化膜を堆積形成し、この酸化膜をフォトリソ法により所
要の形状にパターニングし、パターニングした酸化膜を
マスクにして、不純物を、必要に応じて、多結晶シリコ
ン中に導入する。このように不純物導入を行った多結晶
シリコンをフォトリソ法により所要の形状にエッチング
して必要な抵抗値(または抵抗率)の抵抗素子を基板上
に形成している。このように形成した多結晶シリコン抵
抗素子は、配線等の他の素子と共に層間絶縁膜または表
面保護膜により絶縁状態に被覆される。
For this reason, as a resistor formed in an IC circuit, a resistor using polycrystalline silicon is widely used at present. When a resistance element is formed using polycrystalline silicon, for example, a polycrystalline silicon film is deposited and formed on a substrate surface, an (SiO 2 ) oxide film is deposited and formed on the polycrystalline silicon film, and this oxide film is formed by photolithography. Using a patterned oxide film as a mask, impurities are introduced into the polycrystalline silicon, if necessary, using a patterned oxide film as a mask. The polycrystalline silicon into which the impurities have been introduced as described above is etched into a required shape by a photolithography method to form a resistive element having a required resistance value (or resistivity) on the substrate. The polycrystalline silicon resistance element formed in this manner is covered with another element such as a wiring in an insulating state by an interlayer insulating film or a surface protection film.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように形
成した多結晶シリコンからなる抵抗素子は、基板の表面
上に設けられるため、その後のプロセスで、別の絶縁膜
や配線等が積層形成された場合、製造工程中に生じる温
度変化等に起因して、多結晶シリコンの外部および/ま
たは内部に生じた応力作用により変形や歪みを受ける。
その結果、形成した多結晶シリコンに抵抗特性(抵抗
値、抵抗率等)上の変化が生じる問題がある。
However, since the resistive element made of polycrystalline silicon formed as described above is provided on the surface of the substrate, another insulating film, wiring, or the like is formed by lamination in a subsequent process. In such a case, polycrystalline silicon is deformed or distorted due to a stress effect generated outside and / or inside the polycrystalline silicon due to a temperature change or the like occurring during the manufacturing process.
As a result, there is a problem that a change in resistance characteristics (resistance value, resistivity, etc.) occurs in the formed polycrystalline silicon.

【0005】とりわけ、近年の、IC等の高集積化およ
び微細化の進展に伴って、半導体装置の回路素子の微細
化や配線等の多層化が進むにしたがい、基板とその表面
側の積層レベル間に生じる応力もより顕在化しており、
上述したような、多結晶シリコン抵抗素子における抵抗
特性変化もより際だった問題になっている。他方、素子
の微細化に伴い、基板を表面領域のみでなく、深さ方向
に利用する発想から、基板内面方向に形成したトレンチ
を利用して、素子を形成するトレンチ技術が大きく発展
し、素子分離技術に関しても、STI(シャロウ・トレ
ンチ・アイソレーション)技術が実用されるに至ってい
る。
In particular, with the recent progress of high integration and miniaturization of ICs and the like, as the miniaturization of circuit elements of semiconductor devices and the increase of the number of layers of wiring and the like progress, the substrate and the stacking level on the surface side thereof increase. The stress generated between them has also become more apparent,
As described above, the change in the resistance characteristic of the polycrystalline silicon resistance element has become a more prominent problem. On the other hand, with the miniaturization of elements, from the idea of using the substrate not only in the surface area but also in the depth direction, trench technology for forming an element using a trench formed in the inner surface direction of the substrate has been greatly developed. As for the isolation technique, an STI (Shallow Trench Isolation) technique has been put to practical use.

【0006】それゆえに、この発明の目的は、半導体基
板の表面に素子分離領域と共に安定した電気的特性の抵
抗素子を簡易な方法で形成することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to form a resistance element having stable electric characteristics together with an element isolation region on a surface of a semiconductor substrate by a simple method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は、半導体基板
の表面に素子分離領域と抵抗素子とを有する半導体装置
であって、素子分離領域および素子分離領域は、それぞ
れ、基板の表面に形成されたトレンチと、トレンチ内表
面に形成された酸化膜と、酸化膜が形成されたトレンチ
内部に埋め込まれた多結晶シリコンとを含む、半導体装
置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a semiconductor device having an element isolation region and a resistance element on a surface of a semiconductor substrate, wherein the element isolation region and the element isolation region are respectively formed on the surface of the substrate. A trench, an oxide film formed on the inner surface of the trench, and polycrystalline silicon embedded in the trench where the oxide film is formed.

【0008】また、この発明は、半導体基板表面に素子
分離領域と抵抗素子とを形成する半導体装置の製造方法
であって、(a) 基板の表面に複数のトレンチをエッチン
グにより形成し、(b) 形成したトレンチの内表面に酸化
膜を形成し、(c) ついで、トレンチの内部を多結晶シリ
コンで埋め込むことにより素子分離領域と抵抗素子とを
形成する、半導体装置の製造方法である。
The present invention also relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which an element isolation region and a resistance element are formed on a surface of a semiconductor substrate, wherein (a) a plurality of trenches are formed on the surface of the substrate by etching; (C) An oxide film is formed on the inner surface of the formed trench, and (c) a device isolation region and a resistance element are formed by filling the inside of the trench with polycrystalline silicon.

【0009】[0009]

【作用】多結晶シリコンからなる抵抗素子を基板外部に
ではなく、基板表面内に素子分離領域と共に設けるの
で、配線等をマルチレベルに積層するような構造であっ
ても、加熱処理等に起因する外部応力の影響を受けるお
それがない。そのため、抵抗素子は外部応力による応力
変形や歪みの影響を受けない安定した電気的特性(抵抗
率、抵抗値)を維持できる。抵抗素子は、多結晶シリコ
ンで形成されるため、拡散抵抗に比較して、温度依存性
や電圧依存性が小さく、抵抗機能としての信頼性は高
い。抵抗素子の抵抗値は、ノンドープ多結晶シリコンを
使用した場合は、素子サイズ(幅寸法、深さ寸法、長
さ)により決定できる。多結晶シリコンに不純物をドー
プする場合には、上記サイズに加え、不純物の種類、導
入量、熱処理等に応じて抵抗値を調整することができ
る。このような不純物ドーピングは、他の素子の要素の
形成(例えば、ゲート電極ドーピング、チャネルドーピ
ング等)と共通工程で実施することができる。
Since the resistance element made of polycrystalline silicon is provided not in the outside of the substrate but in the surface of the substrate together with the element isolation region, even a structure in which wirings and the like are multi-layered is caused by heat treatment or the like. There is no possibility of being affected by external stress. Therefore, the resistance element can maintain stable electrical characteristics (resistivity and resistance value) which are not affected by stress deformation and distortion due to external stress. Since the resistance element is formed of polycrystalline silicon, the temperature dependence and the voltage dependence are small as compared with the diffusion resistance, and the reliability as the resistance function is high. When non-doped polycrystalline silicon is used, the resistance value of the resistance element can be determined by the element size (width dimension, depth dimension, length). In the case where an impurity is doped into polycrystalline silicon, the resistance value can be adjusted in accordance with the type of the impurity, the amount to be introduced, the heat treatment, and the like in addition to the above size. Such impurity doping can be performed in a common step with the formation of elements of other elements (eg, gate electrode doping, channel doping, etc.).

【0010】[0010]

【発明の効果】単一基板内に抵抗素子と素子分離領域と
を同時形成でき、工程が簡素化する。抵抗素子は、基板
内に設けられながらも、酸化膜(SiO2 )により周囲
が画定されるので、外部からは電気的に絶縁されてい
る。したがって、拡散抵抗におけるような基板側電位に
よる電気的特性に影響を受けず、かつ、基板表面の内部
側に位置するので、他の要素(配線、絶縁膜)からの熱
応力、熱歪み等、を受けるおそれがない。また、素子分
離領域および抵抗素子ともに異方性エッチング工程を介
して形成する場合でも、それらの要素と基板との界面
を、たとえば、熱酸化膜を形成することによりコーナー
角部にR部が付与され角部での電界集中のおそれを軽減
できる。
As described above, the resistance element and the element isolation region can be simultaneously formed in a single substrate, and the process is simplified. Although the resistance element is provided in the substrate, its periphery is defined by an oxide film (SiO 2 ), so that the resistance element is electrically insulated from the outside. Therefore, since it is not affected by the electrical characteristics due to the substrate side potential such as the diffusion resistance and is located inside the substrate surface, thermal stress, thermal distortion, etc. from other elements (wiring, insulating film), etc. There is no fear of receiving. Further, even when both the element isolation region and the resistance element are formed through an anisotropic etching process, the interface between these elements and the substrate is provided with an R portion at a corner corner by forming a thermal oxide film, for example. Thus, the risk of electric field concentration at corners can be reduced.

【0011】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.

【0012】[0012]

【実施例】この発明の半導体装置の製造方法の一実施例
を図1に示す工程にしたがって説明する。まず、図1
(A)に示すように、例えばシリコンからなる半導体基
板12を準備し、この基板上にSiO2 からなる酸化膜
14を熱酸化により形成する。ついで、この酸化膜14
の表面にSi3 4 からなる窒化膜16をCVD法によ
り堆積形成する。工程中に生じる熱応力を緩和するため
に、SiO2 酸化膜14を窒化膜16と基板表面との間
に介在させて設ける。また、窒化膜16は、工程で使用
するフォトレジストによる汚染に対するバリヤとして機
能する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the steps shown in FIG. First, FIG.
As shown in FIG. 1A, a semiconductor substrate 12 made of, for example, silicon is prepared, and an oxide film 14 made of SiO 2 is formed on this substrate by thermal oxidation. Then, the oxide film 14
A nitride film 16 made of Si 3 N 4 is deposited and formed on the surface of the substrate by CVD. In order to alleviate the thermal stress generated during the process, an SiO 2 oxide film 14 is provided between the nitride film 16 and the substrate surface. Further, the nitride film 16 functions as a barrier against contamination by the photoresist used in the process.

【0013】このように形成したレジスト層18をマス
クにして、窒化膜16および酸化膜14にフォトリソ法
によりパターニングを施し、ついでフォトレジスト層1
8を除去後、パターニングされた酸化膜14および窒化
膜16をマスクにして反応性イオンエッチング(RI
E)法により、基板表面に異方性エッチングを施して、
トレンチ20および22を形成する(図1(B))。こ
こで、トレンチ20および22はそれぞれ素子分離領域
および抵抗素子を形成するために設けられるものであ
る。ここで使用する異方性エッチングは、上記のRIE
法にかえて、反応性イオンビームエッチング(RIB
E)等の他のエッチング法を適用することも可能であ
る。
Using the resist layer 18 thus formed as a mask, the nitride film 16 and the oxide film 14 are patterned by a photolithography method.
8 is removed, and reactive ion etching (RI) is performed using the patterned oxide film 14 and nitride film 16 as a mask.
By performing anisotropic etching on the substrate surface by the method E),
The trenches 20 and 22 are formed (FIG. 1B). Here, the trenches 20 and 22 are provided for forming an element isolation region and a resistance element, respectively. The anisotropic etching used here is the same as the RIE described above.
Ion beam etching (RIB)
Other etching methods such as E) can be applied.

【0014】トレンチ20、22を基板12に形成した
ら、図1(C)に示すように、酸化膜14および窒化膜
をマスクにして、トレンチ20、22のそれぞれの内
壁、即ちそれぞれのトレンチの側壁および底面、に熱酸
化膜20a,22aを熱成長させる。このとき、基板表
面の酸化膜14および窒化膜16がマスクとなり、トレ
ンチの内壁が選択的に酸化される。これらの酸化膜20
a,22aは、熱酸化によるほか、TEOS法や他の酸
化膜形成技術も適用し得るが、その場合は、形成される
酸化膜の絶縁耐圧特性やステップカバレッジには十分な
注意を払うべきである。上述のような熱酸化膜を形成し
た後、窒化膜18は剥離除去する。
After the trenches 20 and 22 are formed in the substrate 12, as shown in FIG. 1C, using the oxide film 14 and the nitride film as a mask, the inner walls of the trenches 20 and 22, ie, the side walls of the respective trenches, are formed. Then, thermal oxide films 20a and 22a are thermally grown on the bottom surface. At this time, the oxide film 14 and the nitride film 16 on the substrate surface serve as a mask, and the inner wall of the trench is selectively oxidized. These oxide films 20
In addition to the thermal oxidation, the TEOS method and other oxide film forming techniques can be applied to the a and 22a. In this case, sufficient attention should be paid to the withstand voltage characteristics and step coverage of the oxide film to be formed. is there. After forming the thermal oxide film as described above, the nitride film 18 is peeled off.

【0015】ついで、図1(D)に示すように、ノンド
ープ多結晶シリコン層24を、熱酸化膜20a、22a
を含む基板表面の全面に減圧CVD(LP−CVD)プ
ロセスにより堆積形成する。このときの反応温度は概略
600−650℃の範囲内に設定される。即ち、600
℃以下の温度では反応速度が遅く実用的でなく、他方、
650℃以上になると膜表面が荒れ密着性に劣ることに
なるからである。
Then, as shown in FIG. 1D, the non-doped polycrystalline silicon layer 24 is formed on the thermal oxide films 20a and 22a.
Is formed by deposition under a low pressure CVD (LP-CVD) process. The reaction temperature at this time is set within a range of approximately 600 to 650 ° C. That is, 600
At temperatures below ℃, the reaction rate is slow and impractical,
If the temperature is 650 ° C. or higher, the film surface is roughened and the adhesion is inferior.

【0016】このように多結晶シリコン層24を形成し
たら、基板表面を覆う多結晶シリコン層24にCMP法
(化学機械研磨法)を施して平坦化する(図1
(E))。ここで、このCMP法は、研磨粒子を懸濁状
に含有させたスラリを用いて化学機械的に行う研磨処理
をいい、半導体ウエハの表面平坦化の手段として利用さ
れる。多結晶シリコン層24にこのようなCMPプロセ
スを施すことにより、ほぼ基板表面で平坦化されたノン
ドープ多結晶シリコンにより埋められたトレンチ領域2
6、28が得られる。
After the formation of the polycrystalline silicon layer 24, the polycrystalline silicon layer 24 covering the substrate surface is planarized by performing a CMP method (chemical mechanical polishing) (FIG. 1).
(E)). Here, the CMP method refers to a polishing process that is performed chemically and mechanically using a slurry containing abrasive particles in a suspension state, and is used as a means for planarizing the surface of a semiconductor wafer. By performing such a CMP process on the polycrystalline silicon layer 24, the trench region 2 buried with non-doped polycrystalline silicon, which is substantially planarized on the substrate surface, is obtained.
6, 28 are obtained.

【0017】形成されたトレンチ領域26、28は、そ
れぞれ、図1(E)に示されるように、シリコン基板1
2の表面に熱酸化膜20a、22aを介して、基板表面
と概略同一画をなすように画定されている。トレンチ領
域26、28は、それぞれ、必要に応じて、表面に酸化
膜(SiO2 )等が形成されて、素子分離領域および抵
抗素子として利用される。即ち、この実施例の素子分離
領域26および抵抗素子28は、後述する図2(C)に
示す、平面概略図の要部断面を示している。
Each of the formed trench regions 26 and 28 has a silicon substrate 1 as shown in FIG.
2 is defined on the surface of the substrate 2 through thermal oxide films 20a and 22a so as to be substantially identical to the substrate surface. The trench regions 26 and 28 each have an oxide film (SiO 2 ) formed on the surface as necessary, and are used as element isolation regions and resistance elements. That is, the element isolation region 26 and the resistance element 28 of this embodiment are cross-sectional views of main parts in a schematic plan view shown in FIG.

【0018】素子分離領域26の絶縁分離特性(絶縁耐
圧等)は、幅寸法(図1中左右方向)、深さ寸法、熱酸
化膜の厚さ等に依存するが、具体的には、個別の回路パ
ターン設計の段階で、配置する素子の種類やサイズ、集
積密度等に応じて決定される。また、上記の実施例で
は、抵抗素子を熱酸化膜により周囲が画定されたノンド
ープ多結晶シリコンで形成したが、たとえば、P+イオ
ン等の不純物を導入した多結晶シリコンを使用して形成
することもできる。このような不純物の導入はイオン注
入により容易に実施可能である。形成される抵抗素子の
抵抗値は多結晶シリコン部分のサイズ(幅、深さ、長
さ)により決まり、不純物を導入する場合には、さら
に、不純物の種類や導入量や熱処理も決定要因になる。
The isolation characteristics (dielectric withstand voltage, etc.) of the element isolation region 26 depend on the width (in the horizontal direction in FIG. 1), the depth, the thickness of the thermal oxide film, and the like. Is determined according to the type and size of the elements to be arranged, the integration density, and the like. In the above embodiment, the resistance element is formed of non-doped polycrystalline silicon whose periphery is defined by a thermal oxide film. However, the resistance element may be formed of polycrystalline silicon doped with impurities such as P + ions. it can. Such impurities can be easily introduced by ion implantation. The resistance value of the formed resistive element is determined by the size (width, depth, length) of the polycrystalline silicon portion, and when impurities are introduced, the type and amount of impurities and the amount of heat treatment are also determinants. .

【0019】図2に、上述の実施例により形成される素
子分離領域および抵抗素子の形状を示す。図2(A)
は、図1(B)のトレンチ26,28を異方性エッチン
グ(例えばRIE法)により形成した場合に得られる素
子分離領域(または抵抗素子)の断面概略を示す。この
図の場合は、乾式エッチングによるため、素子寸法や集
積度合いにより微細加工を要するような場合に特に有利
である。トレンチ底部のコーナー部C1が角状である
が、熱酸化膜形成によりコーナー部には僅かなR部が付
与されるので、電界集中の可能性は緩和される。
FIG. 2 shows the shape of the element isolation region and the resistance element formed by the above embodiment. FIG. 2 (A)
FIG. 1B schematically shows a cross section of an element isolation region (or a resistance element) obtained when the trenches 26 and 28 in FIG. 1B are formed by anisotropic etching (for example, RIE method). In the case of this figure, since dry etching is used, it is particularly advantageous when fine processing is required depending on the element dimensions and the degree of integration. Although the corner C1 at the bottom of the trench is square, a slight R portion is provided at the corner by the formation of a thermal oxide film, so that the possibility of electric field concentration is reduced.

【0020】図2(B)は、トレンチ26,28を等方
性エッチング(例えば湿式エッチング法)により形成し
た場合に得られる素子分離領域(または抵抗素子)の断
面概略を示す。この場合は、トレンチ底部のコーナーC
2に比較的大きなR部が付与されるので電界集中の可能
性は大幅に低減される。図2(C)は、図1の工程にし
たがい基板に形成された素子分離領域(左側)および抵
抗素子(右側)の平面形状を示す。抵抗素子は、両端に
コンタクト領域が形成され、ここを介して、例えば、ア
ルミ等の配線用導体と(多結晶シリコンとの間)のオー
ミックな接合が形成される。抵抗素子は、前述したよう
に、サイズおよび形状により抵抗値が定まる。より大き
な抵抗値を得るには、例えば、抵抗領域を折り返しまた
は折り曲げ直線状に延びるように形成する。こうするこ
とにより、素子の配置効率を高めることができる。
FIG. 2B schematically shows a cross section of an element isolation region (or a resistance element) obtained when the trenches 26 and 28 are formed by isotropic etching (for example, a wet etching method). In this case, the corner C at the bottom of the trench
Since a relatively large R portion is given to 2, the possibility of electric field concentration is greatly reduced. FIG. 2C shows a planar shape of an element isolation region (left side) and a resistance element (right side) formed on the substrate according to the process of FIG. Contact regions are formed at both ends of the resistance element, through which an ohmic junction is formed between the wiring conductor such as aluminum and the like (between polycrystalline silicon). As described above, the resistance value of the resistance element is determined by its size and shape. In order to obtain a larger resistance value, for example, the resistance region is formed to be folded or bent so as to extend linearly. By doing so, the arrangement efficiency of the elements can be increased.

【0021】つぎに、この発明の製造方法をCMOS構
造に適用した例を、図3を参照しながら説明する。即
ち、一導電型、たとえばP型、のシリコン基板32の一
表面領域に他導電型、すなわちN型、のウエル34が形
成されている。このウエル34の表面にはP型MOSF
ET42が形成されている。即ち、FET42はウエル
34上に酸化膜を介して設けられた多結晶シリコンから
なるゲート電極42Gと、ウエル34表面のゲート電極
42G両側に形成されたP型拡散領域からなるソースお
よびドレイン領域42S、42Dとを有している。他
方、ウエルが形成されていない基板の一表面にはN型M
OSFET44が形成されている。即ち、FET44は
基板32上に酸化膜を介して設けられた多結晶シリコン
からなるゲート電極44Gと、基板表面のゲート電極4
4G両側に形成されたN型拡散領域からなるソースおよ
びドレイン領域42S、44Dとを有している。ここ
で、これらのMOSFETは、基板−ウエル間をまたい
で形成した、この発明による素子分離領域36により相
互に絶縁分離されている。
Next, an example in which the manufacturing method of the present invention is applied to a CMOS structure will be described with reference to FIG. That is, a well 34 of another conductivity type, that is, an N type is formed in one surface region of a silicon substrate 32 of one conductivity type, for example, P type. The surface of the well 34 has a P-type MOSF
ET42 is formed. That is, the FET 42 has a gate electrode 42G made of polycrystalline silicon provided on the well 34 with an oxide film interposed therebetween, and source and drain regions 42S formed of P-type diffusion regions formed on both sides of the gate electrode 42G on the surface of the well 34; 42D. On the other hand, an N-type M
An OSFET 44 is formed. That is, the FET 44 has a gate electrode 44G made of polycrystalline silicon provided on the substrate 32 via an oxide film, and a gate electrode 4G on the substrate surface.
It has source and drain regions 42S and 44D formed of N-type diffusion regions formed on both sides of 4G. Here, these MOSFETs are insulated from each other by an element isolation region 36 according to the present invention, which is formed across the substrate and the well.

【0022】他方、N型FET44のFET42と反対
側に隣接する基板領域には、抵抗素子38が形成されて
いる。抵抗素子38とFET44は、やはりこの発明に
よる素子分離領域46により分離されている。これらの
素子分離領域36,46は、図1で説明した領域26と
同様に構成されており、また抵抗素子38は図1の抵抗
素子28と同様に構成されている。これらのFET4
2,44および抵抗素子38は図示しない配線により相
互に接続されて一定機能の回路、たとえばインバータ、
を構成する。なお、図3中の48,50で示したP型領
域は、必要に応じて設けられる、チャネルストップ領域
である。
On the other hand, a resistance element 38 is formed in a substrate region adjacent to the N-type FET 44 on the side opposite to the FET 42. The resistance element 38 and the FET 44 are also separated by the element isolation region 46 according to the present invention. These element isolation regions 36 and 46 have the same configuration as the region 26 described with reference to FIG. 1, and the resistance element 38 has the same configuration as the resistance element 28 in FIG. These FET4
2 and 44 and the resistance element 38 are connected to each other by a wiring (not shown) so that a circuit having a certain function, for example, an inverter,
Is configured. The P-type regions indicated by 48 and 50 in FIG. 3 are channel stop regions provided as needed.

【0023】図3に示した、素子分離領域および抵抗素
子を有するMOS構造は、以下の工程にしたがって形成
できる。すなわち、図4(A)に示すように、表面側に
従来技術によりN型ウエル34が形成されたシリコン基
板32を準備し、この基板の表面に図1の実施例にした
がってトレンチ36a,38a,46aをそれぞれ形成
する(図4(B))。ついで、図3のチャネルストップ
48、50に相当する基板領域、即ちトレンチ36a,
46aの一部、にマスクを使用しない集束イオンビーム
注入法によりチャネルストップ用のホウ素(B)イオン
を注入する。このイオン注入は、図4(B)のトレンチ
形成前の段階でマスクを用いた通常のイオン注入法によ
り実施してもよいが、その場合にはトレンチのエッチン
グ量を考慮して、より大きな注入エネルギを選択する必
要がある。次いで、形成したトレンチ36a,38a,
46aの内表面に熱酸化膜を形成後、トレンチを含む基
板表面全面に多結晶シリコン層をノンドープで形成し、
ついでトレンチ内を除いた部分の多結晶シリコン層を前
述したCMP法により研磨除去する。
The MOS structure having the element isolation region and the resistance element shown in FIG. 3 can be formed according to the following steps. That is, as shown in FIG. 4A, a silicon substrate 32 having an N-type well 34 formed on the front surface side by a conventional technique is prepared, and trenches 36a, 38a, 46a are formed (FIG. 4B). Next, a substrate region corresponding to the channel stops 48 and 50 in FIG.
Portion 46a is implanted with boron (B) ions for channel stop by a focused ion beam implantation method without using a mask. This ion implantation may be performed by a normal ion implantation method using a mask at the stage before the trench formation in FIG. 4B, but in this case, a larger implantation is performed in consideration of the etching amount of the trench. Energy needs to be selected. Next, the formed trenches 36a, 38a,
After forming a thermal oxide film on the inner surface of 46a, a non-doped polycrystalline silicon layer is formed on the entire surface of the substrate including the trench,
Next, the polycrystalline silicon layer except for the inside of the trench is polished and removed by the above-described CMP method.

【0024】CPM研磨により平坦化した多結晶シリコ
ン領域を含む基板表面に酸化膜(SiO2 )を形成する
ことにより素子分離領域36,46および抵抗素子38
が設けられる。ついで、多結晶シリコンを用いてFET
用のゲート電極42G、44Gをウエル34および基板
32の酸化膜を介した表面上にパターン形成する(図4
(C))。ついで、通常のCMOS工程同様に、ゲート
電極42G、44Gをマスクにして、P型不純物(Bイ
オン)およびN型不純物(Asイオン)を注入しおよび
熱処理を行ってFET42、44のソースおよびドレイ
ン領域42S、42Dおよび44S、44Dを形成する
(図4(D))。ついで、Al等の導体による必要な配
線、層間絶縁膜、表面保護膜等の形成処理をMOS技術
にしたがい設けることにより、この発明の素子分離領域
および抵抗素子を備えたMOS型半導体装置が得られ
る。
By forming an oxide film (SiO 2 ) on the surface of the substrate including the polycrystalline silicon region planarized by the CPM polishing, the element isolation regions 36 and 46 and the resistance element 38 are formed.
Is provided. Next, FET using polycrystalline silicon
Gate electrodes 42G and 44G are patterned on the surface of the well 34 and the substrate 32 via the oxide film (FIG. 4).
(C)). Then, as in the normal CMOS process, P-type impurities (B ions) and N-type impurities (As ions) are implanted using the gate electrodes 42G and 44G as a mask and heat treatment is performed to perform source and drain regions of the FETs 42 and 44. 42S, 42D and 44S, 44D are formed (FIG. 4D). Then, by providing the necessary wiring, the interlayer insulating film, the surface protection film and the like by the conductor such as Al according to the MOS technology, the MOS type semiconductor device having the element isolation region and the resistance element of the present invention can be obtained. .

【0025】なお、このようにして形成された抵抗素子
38は、基板との界面および上面に形成された酸化膜
(SiO2 )内に堆積されたノンドープ多結晶シリコン
からなるが、その抵抗値は、前述のように、素子の形状
の他に、導入ドーパントの種類、導入量によっても調整
可能であることはいうまでもない。たとえば、図4の実
施例で、説明は省略したが、多結晶シリコンゲートへの
不純物注入やチャネルドーピング等の注入時に抵抗素子
多結晶ポリシリコン中へ注入することも可能である。
The resistance element 38 thus formed is made of non-doped polycrystalline silicon deposited on an oxide film (SiO 2 ) formed on the interface with the substrate and on the upper surface, and has a resistance value. As described above, it goes without saying that the adjustment can be made by the type and the amount of the introduced dopant, in addition to the shape of the device. For example, although the description is omitted in the embodiment of FIG. 4, it is also possible to inject the resistive element into polycrystalline polysilicon at the time of impurity implantation into the polysilicon gate or channel doping.

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

【図1】この発明の一実施例にしたがった製造方法の主
要な工程を示す要部断面図である。
FIG. 1 is a fragmentary cross-sectional view showing main steps of a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例にしたがって形成された素子分離
領域および抵抗素子の概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of an element isolation region and a resistance element formed according to the embodiment of FIG.

【図3】この発明の製造方法を適用したMOS構造の半
導体装置の要部断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a main part of a semiconductor device having a MOS structure to which the manufacturing method of the present invention is applied.

【図4】図3の半導体装置の主要な工程を示す要部断面
図である。
4 is a fragmentary cross-sectional view showing main processes of the semiconductor device of FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 …半導体基板 14 …SiO2 酸化膜 16 …Si3 4 窒化膜 18 …フォトレジスト 20,22 …トレンチ 20a,22a …熱酸化膜 26 …素子分離領域 28 …抵抗素子 34 …ウエル 36,46 …素子分離領域 38 …抵抗素子 42 …P型FET 44 …N型FET12 ... semiconductor substrate 14 ... SiO 2 oxide film 16 ... Si 3 N 4 nitride film 18 ... photo-resist 20, 22 ... trench 20a, 22a ... thermal oxide film 26 ... isolation region 28 ... resistance element 34 ... well 36, 46 ... Element isolation region 38 Resistive element 42 P-type FET 44 N-type FET

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板の表面に素子分離領域と抵抗素
子とを有する半導体装置であって、前記素子分離領域お
よび前記素子分離領域は、それぞれ、前記基板の表面に
形成されたトレンチと、前記トレンチ内表面に形成され
た酸化膜と、前記酸化膜が形成されたトレンチ内部に埋
め込まれた多結晶シリコンとを含む、半導体装置。
1. A semiconductor device having an element isolation region and a resistance element on a surface of a semiconductor substrate, wherein the element isolation region and the element isolation region each include a trench formed on a surface of the substrate, A semiconductor device comprising: an oxide film formed on an inner surface of a trench; and polycrystalline silicon buried inside the trench where the oxide film is formed.
【請求項2】前記多結晶シリコンはノンドープ多結晶シ
リコンである、請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said polycrystalline silicon is non-doped polycrystalline silicon.
【請求項3】半導体基板表面に素子分離領域と抵抗素子
とを形成する半導体装置の製造方法であって、 (a) 前記基板の表面に複数のトレンチをエッチングによ
り形成し、 (b) 形成したトレンチの内表面に酸化膜を形成し、 (c) ついで、トレンチの内部を多結晶シリコンで埋め込
むことにより素子分離領域と抵抗素子とを形成する、半
導体装置の製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming an element isolation region and a resistance element on a surface of a semiconductor substrate, comprising: (a) forming a plurality of trenches on the surface of the substrate by etching; (C) forming an oxide film on the inner surface of the trench, and then forming an element isolation region and a resistance element by filling the inside of the trench with polycrystalline silicon.
【請求項4】前記ステップ(b) では前記酸化膜を熱酸化
により形成し、前記ステップ(c) ではノンドープ多結晶
シリコンを埋め込む、請求項3記載の半導体装置の製造
方法。
4. The method according to claim 3, wherein in the step (b), the oxide film is formed by thermal oxidation, and in the step (c), non-doped polycrystalline silicon is embedded.
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