JPH11289007A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH11289007A
JPH11289007A JP9040698A JP9040698A JPH11289007A JP H11289007 A JPH11289007 A JP H11289007A JP 9040698 A JP9040698 A JP 9040698A JP 9040698 A JP9040698 A JP 9040698A JP H11289007 A JPH11289007 A JP H11289007A
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JP
Japan
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trench
film
oxide film
forming
insulator
Prior art date
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Application number
JP9040698A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiko Tsuchiya
賀子 土屋
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a highly-reliable semiconductor device of a trench isolation type structure. SOLUTION: The manufacturing method includes steps of forming a pad oxide film 102 on a semiconductor substrate 101, forming a film of material slower in polishing rate than a trench filling insulating material 106 on the pad oxide film, making a trench groove in a predetermined zone, depositing the trench filling insulating material so as to fill the trench groove, polishing the trench filling insulating material to form an element isolation region, removing the material slower in polishing rate than the trench filling insulating material, and forming an impurity diffusion region 108 by leaving the oxidized pad film and implanting ions into the element isolation region.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、例えば、高度に微細化・集積化が進行した
メモリー素子等の半導体集積回路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 for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit such as a memory element which has been highly miniaturized and integrated.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置、例えば、半導体集積回路
は、従来LOCOS法(Local Oxidatio
n of Silicone法)により、素子分離領域
を形成して製造していた。しかし、近年の半導体集積回
路の微細化・集積化に伴い、微細な素子分離が要求され
るようになり、半導体素子間若しくは半導体素子内にお
ける所要部間の絶縁分離を、絶縁層が充填形成されたト
レンチによって行う(所謂トレンチ法)ことが広く行わ
れるようになってきた。
2. Description of the Related Art A semiconductor device, for example, a semiconductor integrated circuit is conventionally manufactured by a LOCOS method (Local Oxidation
An element isolation region is formed by a non-silicon method. However, with the recent miniaturization and integration of semiconductor integrated circuits, fine element isolation is required, and the insulating layer is filled and formed between semiconductor elements or between required parts in semiconductor elements. (So-called trench method) has been widely performed.

【0003】このトレンチ法により半導体基板に形成し
たトレンチ溝に絶縁物を充填する工程は、次のように行
っていた。
The process of filling a trench with an insulator in a trench formed in a semiconductor substrate by the trench method has been performed as follows.

【0004】先ず、半導体基板上にパッド酸化膜を形成
し、次いで、対トレンチ充填用絶縁物より化学的機械的
研磨(以下、「CMP」という。Chemical M
echanical Polishingの略であ
る。)選択比の高い材料、例えば窒化シリコンからなる
膜をその上に形成し、さらにレジスト膜を成膜、所定の
パターニングを行った後、それをマスクに前記窒化シリ
コン膜等の対トレンチ充填絶縁物CMPにおける選択比
の高い材料からなる膜、パッド酸化膜及び半導体基板を
ドライエッチングする。
First, a pad oxide film is formed on a semiconductor substrate, and then a chemical mechanical polishing (hereinafter, referred to as “CMP”; Chemical M) from an insulator for filling a trench.
It is an abbreviation for mechanical polishing. A) a material having a high selectivity, for example, a film made of silicon nitride is formed thereon, a resist film is formed thereon, and a predetermined patterning is performed. A film made of a material having a high selectivity in CMP, a pad oxide film, and a semiconductor substrate are dry-etched.

【0005】次いで、前記レジスト膜を除去したのち、
トレンチ溝を埋めるようにトレンチ充填用絶縁物、例え
ば、酸化シリコン306を堆積させ、窒化シリコン膜3
02が露出する位置まで、すなわち、対トレンチ充填用
絶縁物CMP選択比の高い材料からなる膜をストッパー
としてCMP法により研磨してトレンチ充填用絶縁物の
表面を平坦になるように研磨する(図10(a)参
照)。
Then, after removing the resist film,
An insulator for filling a trench, for example, silicon oxide 306 is deposited so as to fill the trench, and a silicon nitride film 3 is formed.
02 is exposed, that is, the surface of the trench filling insulator is polished by the CMP method using the film made of a material having a high selectivity to the trench filling insulator CMP as a stopper so that the surface of the trench filling insulator becomes flat. 10 (a)).

【0006】次に、図10(b)に示すように、前記ト
レンチ充填用絶縁物CMP選択比の高い材料からなる膜
及びパッド酸化膜を除去した後、再び半導体基板を酸化
することにより酸化膜308を形成する。
Next, as shown in FIG. 10 (b), after removing the film made of the material having a high selection ratio of the trench filling insulator CMP and the pad oxide film, the semiconductor substrate is oxidized again. 308 is formed.

【0007】次いで、図11(c)に示すように、レジ
スト膜307を成膜後所定の領域をマスクして、前記形
成された酸化膜308を介してイオン注入を行うことに
より、ウェル309を形成する。その後、前記酸化膜3
08を除去し、ゲート酸化膜310を形成することによ
り、トレンチ絶縁分離が完了する(図11(d))。
Next, as shown in FIG. 11C, after a resist film 307 is formed, a predetermined region is masked, and ions are implanted through the formed oxide film 308 to form a well 309. Form. After that, the oxide film 3
08 is removed and a gate oxide film 310 is formed to complete trench isolation (FIG. 11D).

【0008】ここで、パッド酸化膜302を除去して再
度酸化膜308を成膜するのは、従来のLOCOS法の
製造工程をそのままトレンチ法に適用しためである。即
ち、従来のLOCOS法では、パッド酸化膜を除去する
ことなくイオン注入を行うと、その後の工程で形成され
るゲート酸化膜の膜質が低下するため、一旦、パッド酸
化膜を除去し、再度酸化膜を形成したのちイオン注入を
行なわなければならなかった。
Here, the reason why the pad oxide film 302 is removed and the oxide film 308 is formed again is that the manufacturing process of the conventional LOCOS method is applied to the trench method as it is. That is, in the conventional LOCOS method, if the ion implantation is performed without removing the pad oxide film, the film quality of the gate oxide film formed in the subsequent process is deteriorated. After forming the film, ion implantation had to be performed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来のトレンチ法では、パッド酸化膜及びイオン注入前に
形成される酸化膜の除去エッチング時にトレンチ充填用
絶縁物が同時にエッチングされ、トレンチ充填用絶縁物
表面が半導体基板よりも凹になる可能性があるという別
の問題が生じた。その結果、トランジスタ特性の変動や
ゲート耐圧の低下が起こりやすくなる。
However, in the above-described conventional trench method, the insulator for filling the trench is simultaneously etched when the pad oxide film and the oxide film formed before the ion implantation are removed and etched. Another problem has arisen that the object surface may be more concave than the semiconductor substrate. As a result, a change in transistor characteristics and a decrease in gate withstand voltage are likely to occur.

【0010】また、CMP法による研磨のストッパーと
しての役目を果たす窒化シリコン膜の膜厚を厚くするこ
とにより、トレンチ充填用絶縁物からなる素子分離膜の
膜厚を厚くする(素子分離膜 の高さを高くする)方法
も考えられる。しかし、パッド酸化膜及びイオン注入前
に形成される酸化膜の除去エッチングは、等方性エッチ
ングを採用するため、今度は側壁がエッチングにされ、
素子分離領域と素子分離膜の境界付近でくぼみが形成さ
れるおそれが生じる。このようなくぼみの発生は、トラ
ンジスタ特性の変動やゲート耐圧の低下につながる為、
好ましくない。
Further, by increasing the thickness of the silicon nitride film serving as a stopper for polishing by the CMP method, the thickness of the device isolation film made of the insulator for filling the trench is increased (the height of the device isolation film is increased). Higher) is also conceivable. However, the removal etching of the pad oxide film and the oxide film formed before the ion implantation employs isotropic etching, so that the side wall is etched this time,
There is a possibility that a depression is formed near the boundary between the element isolation region and the element isolation film. The occurrence of such dents leads to fluctuations in transistor characteristics and a decrease in gate breakdown voltage.
Not preferred.

【0011】さらに、イオン注入前に酸化膜を形成しな
いで半導体基板がむき出しになった状態でイオン注入を
行なう方法も考えられるが、イオン注入のダメージによ
り、ゲート絶縁膜耐圧の低下、信頼性の低下をもたら
す。
Further, a method of performing ion implantation in a state in which the semiconductor substrate is exposed without forming an oxide film before ion implantation can be considered. However, the damage of the ion implantation causes a decrease in the breakdown voltage of the gate insulating film and a reduction in reliability. Causes a decline.

【0012】本発明は以上の問題点に鑑みてなされたも
のであり、半導体基板に形成したトレンチ溝に絶縁物を
充填することを特徴とするトレンチ絶縁分離型半導体装
置の製造方法において、上記問題を回避して、信頼性の
高いトレンチ絶縁分離型構造の半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and a method of manufacturing a trench isolation type semiconductor device, characterized in that a trench formed in a semiconductor substrate is filled with an insulator. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a highly reliable semiconductor device having a trench isolation type structure with high reliability.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成すべく、半導体基板にトレンチ溝を形成し、該トレン
チ溝にトレンチ充填用絶縁物を充填することにより素子
分離領域を形成する工程を有するトレンチ絶縁分離型構
造の半導体装置の製造方法において、半導体基板上にパ
ッド酸化膜を形成する工程と、前記パッド酸化膜上に、
トレンチ充填用絶縁物より研磨速度の遅い材料からなる
膜を形成する工程と、所定の領域にトレンチ溝を形成す
る工程と、前記トレンチ溝を埋めるようにトレンチ充填
用絶縁物を堆積させる工程と、前記トレンチ充填用絶縁
物を研磨して素子分離領域を形成する工程と、前記トレ
ンチ充填用絶縁物より研磨速度の遅い材料からなる膜を
除去する工程と、前記パッド酸化膜を残して素子分離領
域にイオン注入する工程とを有するトレンチ絶縁分離型
構造の半導体装置の製造方法を提供する。
According to the present invention, there is provided a process for forming an element isolation region by forming a trench in a semiconductor substrate and filling the trench with an insulator for filling the trench. Forming a pad oxide film on a semiconductor substrate; and forming a pad oxide film on the semiconductor substrate.
Forming a film made of a material having a lower polishing rate than the trench filling insulator, forming a trench in a predetermined region, and depositing a trench filling insulator to fill the trench; Polishing the trench-filling insulator to form an isolation region; removing a film made of a material having a lower polishing rate than the trench-filling insulator; and removing the pad oxide film from the device isolation region. And a method of manufacturing a semiconductor device having a trench isolation type structure.

【0014】本発明のトレンチ絶縁分離型構造の半導体
装置の製造方法においては、前記パッド酸化膜の膜厚は
好ましくは20μm以上、より好ましくは20〜50n
mである。パッド酸化膜の膜厚が20μm未満の場合に
は、イオン注入による半導体基板表面のダメージが大き
く、後の工程で形成されるゲート酸化膜の膜質が低下す
るため好ましくない。また、膜厚が50μmを越える場
合には、イオン注入のエネルギーを必要以上に高くしな
ければならず、また、半導体基板表面の機械的ダメージ
が大きくなり好ましくない。
In the method of manufacturing a semiconductor device having a trench isolation type structure according to the present invention, the thickness of the pad oxide film is preferably 20 μm or more, more preferably 20 to 50 n.
m. If the thickness of the pad oxide film is less than 20 μm, the surface of the semiconductor substrate is greatly damaged by ion implantation, and the quality of a gate oxide film formed in a subsequent step is undesirably deteriorated. On the other hand, if the film thickness exceeds 50 μm, the energy of ion implantation must be increased more than necessary, and mechanical damage on the surface of the semiconductor substrate is undesirably increased.

【0015】本発明においては、前記パッド酸化膜は、
好ましくは主に酸化シリコンからなる膜である。また、
前記トレンチ充填用絶縁物は酸化シリコンが好ましく、
前記トレンチ充填用絶縁物より研磨速度の遅い材料とし
ては、窒化シリコンが好ましい。
In the present invention, the pad oxide film is
Preferably, the film is mainly composed of silicon oxide. Also,
The insulator for filling the trench is preferably silicon oxide,
As a material having a lower polishing rate than the insulator for filling the trench, silicon nitride is preferable.

【0016】また、本発明においては、前記トレンチ充
填用絶縁物を研磨して素子分離領域を形成する工程は、
トレンチ充填用絶縁物を化学的機械的研磨法による研磨
を行うことによって、素子分離領域を形成する工程であ
るのが好ましい。
In the present invention, the step of polishing the insulator for filling the trench to form an element isolation region includes the following steps:
This is preferably a step of forming an element isolation region by polishing the insulator for filling a trench by a chemical mechanical polishing method.

【0017】本発明の半導体装置の製造方法は、前記パ
ッド酸化膜を残して素子分離領域にイオン注入すること
により不純物拡散領域を形成した後、前記パッド酸化膜
を除去する工程と、前記素子分離領域にゲート酸化膜を
形成する工程と、前記ゲート酸化膜上の所定の領域にゲ
ート電極を形成する工程を有する半導体装置の、例え
ば、高度に微細化・集積化された半導体集積回路の製造
に利用することができる。本発明によれば、微細構造を
有し、かつ優れたトランジスタ特性を有するトレンチ絶
縁分離型半導体装置を歩留まりよく製造することができ
る。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of removing the pad oxide film after forming an impurity diffusion region by ion-implanting the element isolation region while leaving the pad oxide film; Forming a gate oxide film in a region and forming a gate electrode in a predetermined region on the gate oxide film, for example, in the manufacture of a highly miniaturized and integrated semiconductor integrated circuit. Can be used. According to the present invention, a trench isolation type semiconductor device having a fine structure and excellent transistor characteristics can be manufactured with high yield.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態により更
に詳細に説明する。第1実施形態
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. First embodiment

【0019】本発明の第1実施形態を図面によって説明
する。先ず、図1(a)に示すように半導体基板(p型
またはn型)101上に、酸化シリコンからなるパッド
酸化膜102を、例えば、熱酸化法により膜厚20〜5
0nmに形成し、その上に、トレンチ充填用絶縁物より
化学的機械的研磨における選択比の高い材料からなる膜
103を、例えば、CVD(Chemical Vap
our Deposition)法により膜厚100〜
300nmで形成する。かかる材料としては、例えば、
窒化シリコン等を挙げることができる。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 1A, a pad oxide film 102 made of silicon oxide is formed on a semiconductor substrate (p-type or n-type) 101 by, for example, a thermal oxidation method.
0 nm, and a film 103 made of a material having a higher selectivity in chemical mechanical polishing than an insulator for filling a trench is formed on the film 103 by, for example, CVD (Chemical Vap).
film thickness of 100 to 100 μm by our Deposition method.
It is formed with a thickness of 300 nm. Such materials include, for example,
Silicon nitride and the like can be given.

【0020】次いで、図1(b)に示すように、全面に
レジスト膜104を成膜し、引き続いて、図1(c)に
示すように、素子分離領域をマスクして、乾式エッチン
グ法により前記トレンチ充填用絶縁物より化学的機械的
研磨における選択比の高い材料からなる膜103、パッ
ド酸化膜102及び半導体基板101をエッチングし
て、半導体基板101に、例えば深さ300nmのトレ
ンチAを形成する。エッチングは、例えば、RIE(反
応性イオンエッチング)により行なうことができる。
Next, as shown in FIG. 1B, a resist film 104 is formed on the entire surface. Subsequently, as shown in FIG. 1C, the element isolation region is masked and dry etching is performed. The film 103, the pad oxide film 102, and the semiconductor substrate 101 made of a material having a higher selectivity in chemical mechanical polishing than the insulator for filling the trench are etched to form a trench A having a depth of, for example, 300 nm in the semiconductor substrate 101. I do. The etching can be performed by, for example, RIE (reactive ion etching).

【0021】次に、図2(d)に示すように、レジスト
膜104を除去した後、前記トレンチAの底部及び側壁
を、例えば、熱酸化して酸化シリコン膜105を形成す
る。熱酸化は、例えば塩酸を1%含むドライ酸化雰囲気
中で1000℃に加熱することにより行なうことができ
る。このように、トレンチ内部に酸化膜を形成する理由
は、ドライエッチング中に、シリコン基板に入ったダメ
ージを回復させるためと、トレンチトップのコーナーを
丸めるためである。
Next, as shown in FIG. 2D, after removing the resist film 104, the bottom and side walls of the trench A are thermally oxidized to form a silicon oxide film 105, for example. The thermal oxidation can be performed, for example, by heating to 1000 ° C. in a dry oxidation atmosphere containing 1% hydrochloric acid. The reason why the oxide film is formed inside the trench in this way is to recover the damage that has entered the silicon substrate during dry etching and to round the corner of the trench top.

【0022】次いで、図2(e)に示すように、全面に
トレンチ充填物、例えば、酸化シリコンからなる膜10
6を、トレンチ溝Aを埋め込んで全面に、例えば、O3
−TEOS(テトラエトキシシラン)のCVD法によ
り、膜厚600nm程度に堆積させる。
Next, as shown in FIG. 2E, a trench filling, for example, a film 10 made of silicon oxide is formed on the entire surface.
6 is buried in the trench groove A, for example, O 3
-Deposit about 600 nm in thickness by CVD of TEOS (tetraethoxysilane).

【0023】その後、図3(f)に示すように、化学的
機械研磨(以下、「CMP法」という。)により、前記
トレンチ充填用絶縁物からなる膜106を研磨、平坦化
する。この場合、トレンチ充填用絶縁物より研磨速度の
遅い材料、即ち、化学的機械的研磨における選択比の高
い材料からなる膜102を設けて、前記トレンチ充填用
絶縁物より化学的機械的研磨における選択比の高い材料
からなる膜102が露出する位置で停止されるように研
磨を行なう。
Thereafter, as shown in FIG. 3F, the film 106 made of the insulator for filling the trench is polished and flattened by chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as "CMP method"). In this case, a film 102 made of a material having a lower polishing rate than the trench filling insulator, that is, a material having a high selectivity in the chemical mechanical polishing is provided, and the film 102 is selected from the trench filling insulator in the chemical mechanical polishing. Polishing is performed at a position where the film 102 made of a material having a high ratio is exposed.

【0024】次いで、図3(g)に示すように、トレン
チ充填用絶縁物より化学的機械的研磨における選択比の
高い材料からなる膜102を、例えば、ホットリン酸液
によってエッチング除去することにより、トレンチ法に
よる素子分離領域の形成工程が終了する。
Next, as shown in FIG. 3G, the film 102 made of a material having a higher selectivity in the chemical mechanical polishing than the insulator for filling the trench is removed by etching with, for example, a hot phosphoric acid solution. The step of forming the element isolation region by the trench method is completed.

【0025】さらに、図4(h)に示すように、全面に
レジスト膜107を成膜し、ウェルを形成する領域のみ
パターニングにより開口し、イオン注入を行うことによ
りウェル108を形成する。この場合、半導体基板がn
型であれば、p型の不純物、例えば、ホウ素等を、半導
体基板がp型であれば、n型の不純物、例えば、リンや
砒素等を、それぞれイオン注入することにより、それぞ
れpウェル、nウェルを形成することができる。
Further, as shown in FIG. 4H, a resist film 107 is formed on the entire surface, only the region for forming the well is opened by patterning, and a well 108 is formed by ion implantation. In this case, the semiconductor substrate is n
A p-type impurity, for example, boron, and an n-type impurity, for example, phosphorus or arsenic if the semiconductor substrate is a p-type. Wells can be formed.

【0026】従来法によれば、このイオン注入の前に一
旦パッド酸化膜を除去したのち、再度酸化膜を形成し、
それをマスクにイオン注入を行っていた。従来のこの方
法は、パッド酸化膜及びイオン注入前に形成される酸化
膜を除去する工程を要するため、形成される素子分離膜
のトレンチ充填用絶縁物が同時にエッチングされてしま
い、素子分離膜表面が半導体基板表面よりも凹になる場
合があった。本発明の製造方法は、パッド酸化膜102
を残したままの状態でイオン注入を行うものであるた
め、上記のような問題が生ずることがなくなる。
According to the conventional method, the pad oxide film is once removed before the ion implantation, and then the oxide film is formed again.
Ion implantation was performed using this as a mask. Since this conventional method requires a step of removing a pad oxide film and an oxide film formed before ion implantation, a trench filling insulator of the formed element isolation film is simultaneously etched, and the surface of the element isolation film is etched. Was sometimes more concave than the surface of the semiconductor substrate. In the manufacturing method of the present invention, the pad oxide film 102
Since the ion implantation is performed in a state where is left, the above-mentioned problem does not occur.

【0027】その後、レジスト膜107及びパッド酸化
膜102をエッチング除去し、ゲート酸化膜109を形
成する。最後に、図示しないポリシリコンを全面に堆積
させ、ゲート電極を加工・形成し、ソース・ドレイン領
域の形成、Vth調整のためのイオン注入等の工程を経
て、所望のMOSトランジスタを製造することができ
る。
Thereafter, the resist film 107 and the pad oxide film 102 are removed by etching to form a gate oxide film 109. Finally, polysilicon (not shown) is deposited on the entire surface, a gate electrode is processed and formed, a source / drain region is formed, and ion implantation for Vth adjustment is performed to manufacture a desired MOS transistor. it can.

【0028】本実施形態によれば、微細な素子分離構造
を有する信頼性の高いトレンチ絶縁分離型半導体装置を
歩留りよく製造することができる。
According to the present embodiment, a highly reliable trench isolation type semiconductor device having a fine element isolation structure can be manufactured with a high yield.

【0029】第2実施形態 第2実施形態は、本発明の製造方法を実際のCMOS集
積回路の製造に適用した例である。先ず図5(a)に示
すように、n型半導体基板201上に、例えば、熱酸化
法により酸化シリコンからなる膜厚20〜30nmのパ
ッド酸化膜202を形成し、さらにその上層にトレンチ
充填用絶縁物より化学的機械的研磨における選択比の高
い材料からなる膜、例えば、窒化シリコンからなる膜2
03を、例えば、CVD法により膜厚150〜200n
mで形成する。
Second Embodiment A second embodiment is an example in which the manufacturing method of the present invention is applied to actual manufacturing of a CMOS integrated circuit. First, as shown in FIG. 5A, a 20 to 30 nm-thick pad oxide film 202 made of, for example, silicon oxide is formed on an n-type semiconductor substrate 201 by, for example, a thermal oxidation method. A film made of a material having a higher selectivity in chemical mechanical polishing than an insulator, for example, a film 2 made of silicon nitride
03, for example, with a film thickness of 150 to 200 n by a CVD method.
m.

【0030】次いで、図5(b)に示すように全面にレ
ジスト膜204を成膜し、所定のパターニングを行った
のち、図6(c)に示すように、乾式ドライエッチング
により、窒化シリコンからなる膜203、パッド酸化膜
202及びn型半導体基板201を、例えば、RIE
(Reactive Ion Etching)法によ
りエッチングすることにより,深さ300nm程度のト
レンチBを形成する。
Next, a resist film 204 is formed on the entire surface as shown in FIG. 5B, and after a predetermined patterning is performed, as shown in FIG. Film 203, pad oxide film 202 and n-type semiconductor substrate 201 are formed, for example, by RIE.
(Reactive Ion Etching) to form a trench B having a depth of about 300 nm.

【0031】次に、図6(d)に示すように、トレンチ
充填用絶縁物、例えば、酸化シリコン205をトレンチ
Bを埋め込んで全面的に、例えば、O3 −TEOSを用
いるCVD法により膜厚600nm程度で堆積させる。
次いで、CMP法により前記トレンチ充填物205を研
磨、平坦化させることにより、図6(e)に示す状態断
面図を得る。このCMP研磨は前記窒化シリコン膜20
3が露出する位置で停止するように行う。
Next, as shown in FIG. 6D, a trench filling insulator, for example, silicon oxide 205 is buried in the trench B, and the entire surface is formed by a CVD method using, for example, O 3 -TEOS. Deposit about 600 nm.
Next, the trench filling 205 is polished and flattened by a CMP method to obtain a state sectional view shown in FIG. This CMP polishing is performed on the silicon nitride film 20.
3 is performed so as to stop at a position where it is exposed.

【0032】さらに、図7(f)に示すように、窒化シ
リコン膜203をホットリン酸液を用いて除去すること
により、トレンチ法による素子分離領域の形成工程を終
了する。
Further, as shown in FIG. 7F, the silicon nitride film 203 is removed using a hot phosphoric acid solution, thereby completing the step of forming the element isolation region by the trench method.

【0033】次に、図7(g)に示すように、全面にレ
ジスト膜207を成膜した後、pウェル形成領域を開口
して、p型不純物、例えば、ホウ素をイオン注入するこ
とにより、pウェル209を形成する。
Next, as shown in FIG. 7G, after a resist film 207 is formed on the entire surface, a p-well formation region is opened, and a p-type impurity such as boron is ion-implanted. A p-well 209 is formed.

【0034】本実施形態の場合も、第1実施形態と同様
にパッド酸化膜202を除去することなくイオン注入を
行っているので、パッド酸化膜のエッチング除去、酸化
膜の形成・エッチング除去といった余分な工程を必要と
しない。従って、一連のエッチング工程の中で、素子分
離膜を構成する酸化シリコン205が余分にエッチング
されることにより、ゲート絶縁膜耐圧の低下、信頼性の
劣化をもたらすおそれがない。
Also in this embodiment, since the ion implantation is performed without removing the pad oxide film 202 as in the first embodiment, extra etching such as etching removal of the pad oxide film and formation and etching removal of the oxide film are performed. It does not require a complicated process. Therefore, in a series of etching steps, the silicon oxide 205 constituting the element isolation film is excessively etched, so that there is no possibility that the breakdown voltage of the gate insulating film and the reliability are deteriorated.

【0035】この後、レジスト膜207及びパッド酸化
膜202をエッチング除去し、酸化シリコンからなるゲ
ート酸化膜208を、例えば、熱酸化法により、膜厚1
0〜20nmで成膜することにより、pウェル及びゲー
ト絶縁膜が形成された図7(h)に示す状態断面図を得
る。
Thereafter, the resist film 207 and the pad oxide film 202 are removed by etching, and the gate oxide film 208 made of silicon oxide is formed to a thickness of 1 by, for example, a thermal oxidation method.
By forming a film with a thickness of 0 to 20 nm, a state sectional view shown in FIG. 7H in which the p-well and the gate insulating film are formed is obtained.

【0036】次いで、図8(i)に示すように、全面
に、例えば、CVD法によりポリシリコンを堆積させた
後、図示しないレジスト膜を成膜、所定のパターニング
を行い、エッチング加工することにより、ゲート電極2
10を形成する。
Next, as shown in FIG. 8 (i), after depositing polysilicon on the entire surface by, eg, CVD, a resist film (not shown) is formed, predetermined patterning is performed, and etching is performed. , Gate electrode 2
Form 10.

【0037】次に、図8(j)に示すように、所定のイ
オン注入によりソース・ドレイン領域211〜214を
形成する。さらに、図9(k)に示すように、全面に、
例えば、CVD法により、例えば、酸化シリコンからな
る層間絶縁膜215を形成し、図示しないレジスト膜を
成膜、所定のパターニングを行った後、エッチングする
ことにより接続用のコンタクトホールCを形成する。
Next, as shown in FIG. 8J, source / drain regions 211 to 214 are formed by predetermined ion implantation. Further, as shown in FIG.
For example, an interlayer insulating film 215 made of, for example, silicon oxide is formed by a CVD method, a resist film (not shown) is formed, predetermined patterning is performed, and etching is performed to form a contact hole C for connection.

【0038】次いで、全面に、例えばアルミニウムから
なる導電性物質を、例えばスパッタリング法により堆積
させ、所定の加工を行うことにより、素子と素子とをつ
なぐ配線層217を形成する。さらに、上層に、半導体
デバイスの劣化を防止するために、例えば酸化シリコン
からなるパッシベーション膜216を、例えば、CVD
法により成膜する。以上の様にして、図9(l)に示す
CMOS集積回路を歩留まりよく製造することができ
る。
Next, a conductive material made of, for example, aluminum is deposited on the entire surface by, for example, a sputtering method, and a predetermined process is performed to form a wiring layer 217 connecting the elements. Further, in order to prevent the deterioration of the semiconductor device, a passivation film 216 made of, for example, silicon oxide is
The film is formed by a method. As described above, the CMOS integrated circuit shown in FIG. 9L can be manufactured with high yield.

【0039】本実施形態により製造されるCMOS集積
回路は、微細な素子分離構造を有するトレンチ絶縁分離
型半導体集積回路であり、優れたトランジスタ特性、信
頼性を有するものである。
The CMOS integrated circuit manufactured according to this embodiment is a trench isolation type semiconductor integrated circuit having a fine element isolation structure, and has excellent transistor characteristics and reliability.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明はトレン
チ絶縁分離型半導体装置の製造方法であり、パッド酸化
膜を残した状態でイオン注入する工程を有することを特
徴とするものである。
As described above, the present invention relates to a method of manufacturing a trench isolation type semiconductor device, which has a step of implanting ions while leaving a pad oxide film.

【0041】従来プロセスにおいては、パッド酸化膜を
除去、再度酸化膜を形成したのちにイオン注入を行い、
酸化膜を除去、ゲート酸化膜の形成を行なっていた。こ
のため、複数回のエッチング除去工程でトレンチ絶縁膜
(素子分離膜)の膜減りをもたらし、その結果、ゲート
絶縁膜耐圧の低下、信頼性の劣化をきたしていた。
In the conventional process, the pad oxide film is removed, an oxide film is formed again, and then ion implantation is performed.
The oxide film was removed and a gate oxide film was formed. Therefore, the trench insulating film (element isolation film) is reduced in a plurality of etching removal steps, and as a result, the breakdown voltage of the gate insulating film is reduced and the reliability is reduced.

【0042】本発明によれば、イオン注入前に形成した
酸化膜のエッチング工程をなくし、それによりトレンチ
絶縁物の膜減りを低減することができる。従って、ゲー
ト絶縁膜耐圧の低下、信頼性の劣化が生ずるおそれがな
くなり、優れたゲート絶縁膜耐圧を有し、信頼性の高い
半導体装置を製造することができる。
According to the present invention, the step of etching the oxide film formed before the ion implantation can be eliminated, whereby the reduction in the thickness of the trench insulator can be reduced. Therefore, there is no possibility that the gate insulating film withstand voltage is reduced and the reliability is deteriorated, and a highly reliable semiconductor device having excellent gate insulating film withstand voltage can be manufactured.

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

【図1】図1は、本発明の半導体装置の製造方法の主要
工程断面図である。(a)は、半導体基板上にパッド酸
化膜及びトレンチ充填物よりCMP選択比の高い材料か
らなる膜を形成した図であり、(b)は(a)に示す状
態からレジストを成膜し、所定のパターニングを行なっ
た図であり、(c)は、トレンチを形成した図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing main steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. (A) is a diagram in which a film made of a material having a higher CMP selectivity than a pad oxide film and a trench filling is formed on a semiconductor substrate, (b) is a resist film formed from the state shown in (a), It is a figure which performed predetermined patterning, and (c) is a figure in which a trench was formed.

【図2】図2は、本発明の半導体装置の製造方法の主要
工程断面図である。(d)は、図1(c)に示す状態か
らトレンチ内部に酸化膜を形成した図であり、(e)
は、トレンチ充填物を堆積した図である。
FIG. 2 is a sectional view showing main steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. FIG. 1D is a view in which an oxide film is formed inside the trench from the state shown in FIG.
FIG. 2 is a diagram in which a trench filling is deposited.

【図3】図3は、本発明の半導体装置の製造方法の主要
工程断面図である。(f)は、図2(e)に示す状態か
ら、前記トレンチ充填物をCMP法により研磨・平坦化
した図であり、(g)は、トレンチ充填物よりCMP選
択比の高い材料からなる膜を除去することにより素子分
離領域を形成した図である。
FIG. 3 is a sectional view of a main step in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. FIG. 2F is a view in which the trench filling is polished and flattened by the CMP method from the state shown in FIG. 2E, and FIG. 2G is a film made of a material having a higher CMP selectivity than the trench filling. FIG. 4 is a diagram in which an element isolation region is formed by removing the element.

【図4】図4は、本発明の半導体装置の製造方法の主要
工程断面図である。(h)は、図3(g)に示す状態か
ら、レジストを成膜、所定のパターニングを行い、イオ
ン注入する図であり、(i)はウェルを形成した図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view of a main step in a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. FIG. 3H is a diagram in which a resist is formed from the state shown in FIG. 3G, predetermined patterning is performed, and ion implantation is performed, and FIG. 3I is a diagram in which a well is formed.

【図5】図5は、本発明の製造方法をCMOS集積回路
の製造に適用した主要工程断面図である。(a)は、n
型半導体基板上にパッド酸化膜及び窒化シリコン膜を形
成した図であり、(b)は、レジスト膜を成膜後、トレ
ンチ形成領域形成のための所定のパターニングを行なっ
た図である。
FIG. 5 is a sectional view showing main steps in which the manufacturing method of the present invention is applied to the manufacture of a CMOS integrated circuit. (A) is n
FIG. 2B is a diagram in which a pad oxide film and a silicon nitride film are formed on a mold semiconductor substrate, and FIG. 2B is a diagram in which a resist film is formed and then predetermined patterning for forming a trench formation region is performed.

【図6】図6は、本発明の製造方法をCMOS集積回路
の製造に適用した主要工程断面図である。(c)は、ト
レンチを形成した図であり、(d)は、全面に酸化シリ
コンを堆積させた図であり、(e)は、CMP法により
酸化シリコン膜を研磨・平坦化した図である。
FIG. 6 is a sectional view showing main steps in which the manufacturing method of the present invention is applied to the manufacture of a CMOS integrated circuit. (C) is a diagram in which a trench is formed, (d) is a diagram in which silicon oxide is deposited on the entire surface, and (e) is a diagram in which a silicon oxide film is polished and flattened by a CMP method. .

【図7】図7は、本発明の製造方法をCMOS集積回路
の製造に適用した主要工程断面図である。(f)は、窒
化シリコン膜を除去した図であり、(g)は、レジスト
を成膜後、所定のパターニングを行い、ウェル形成領域
にイオン注入を行なう図であり、(h)は、pウェルを
形成した図である。
FIG. 7 is a sectional view showing main steps in which the manufacturing method of the present invention is applied to the manufacture of a CMOS integrated circuit. (F) is a view in which the silicon nitride film is removed, (g) is a view in which a predetermined patterning is performed after forming a resist, and ion implantation is performed in a well formation region, and (h) is a view in which p is formed. It is the figure which formed the well.

【図8】図8は、本発明の製造方法をCMOS集積回路
の製造に適用した主要工程断面図である。(i)は、素
子分離領域にゲート酸化膜を形成したのち、全面にポリ
シリコンを堆積させ、所定の加工によりゲート電極を形
成した図であり、(j)は、ソース・ドレイン領域を形
成した図である。
FIG. 8 is a sectional view of a main process in which the manufacturing method of the present invention is applied to the manufacture of a CMOS integrated circuit. (I) is a diagram in which a gate oxide film is formed in an element isolation region, polysilicon is deposited on the entire surface, and a gate electrode is formed by predetermined processing. (J) is a diagram in which a source / drain region is formed. FIG.

【図9】図9は、本発明の製造方法をCMOS集積回路
の製造に適用した主要工程断面図である。(k)は、全
面に層間絶縁膜を形成したのち、コンタクトホールを形
成した図であり、(l)は、配線層を形成したのち、パ
ッシベーション膜を形成した図である。
FIG. 9 is a sectional view showing main steps in which the manufacturing method of the present invention is applied to the manufacture of a CMOS integrated circuit. (K) is a view in which a contact hole is formed after forming an interlayer insulating film on the entire surface, and (l) is a view in which a passivation film is formed after forming a wiring layer.

【図10】図10は、従来のトレンチ絶縁分離型半導体
装置の製造法の主要工程断面図である。(a)は、トレ
ンチ充填用絶縁物をCMP法により研磨・平坦化した図
であり、(b)は、トレンチ充填用絶縁物より化学的機
械的研磨における選択比の高い材料からなる膜及びパッ
ド酸化膜を除去し、酸化膜を形成した図である。
FIG. 10 is a sectional view of a main step in a conventional method of manufacturing a trench isolation type semiconductor device. (A) is a diagram in which a trench filling insulator is polished and flattened by a CMP method, and (b) is a film and a pad made of a material having a higher selectivity in chemical mechanical polishing than the trench filling insulator. FIG. 3 is a view in which an oxide film is removed to form an oxide film.

【図11】図11は、従来のトレンチ絶縁分離型半導体
装置の製造法の主要工程断面図である。(c)は、レジ
スト膜を成膜し、所定のパターニングを行った後、イオ
ン注入を行う図であり、(d)は、ウェルを形成後、酸
化膜を除去し、ゲート酸化膜を形成した図である。
FIG. 11 is a sectional view of a main step in a conventional method of manufacturing a trench isolation type semiconductor device. (C) is a diagram in which a resist film is formed, predetermined patterning is performed, and then ion implantation is performed. (D), after forming a well, an oxide film is removed and a gate oxide film is formed. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,201,301…半導体基板、102,20
2,302…パッド酸化膜、103,203,303…
トレンチ充填用絶縁物より研磨速度が遅い材料からなる
膜、104,107,204,207…レジスト膜、1
05,206,305,308…酸化膜、106,20
5,306…トレンチ充填用絶縁物、108,209,
309…ウェル(不純物拡散層)、109,208,3
10…ゲート酸化膜、210…ゲート電極、211,2
12,213,214…ソース・ドレイン領域、215
…層間絶縁膜、216…パッシベーション膜、217…
配線層A,B…トレンチ溝、C…コンタクトホール
101, 201, 301: semiconductor substrate, 102, 20
2,302 ... pad oxide film, 103, 203, 303 ...
Films made of a material having a polishing rate lower than that of the trench filling insulator, 104, 107, 204, 207.
05, 206, 305, 308: oxide films, 106, 20
5,306 ... Insulator for filling trench, 108,209,
309: well (impurity diffusion layer), 109, 208, 3
10: gate oxide film; 210: gate electrode;
12, 213, 214 ... source / drain regions, 215
... interlayer insulating film, 216 ... passivation film, 217 ...
Wiring layers A, B: trench groove, C: contact hole

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上にパッド酸化膜を形成する工
程と、 前記パッド酸化膜上に、トレンチ充填用絶縁物より研磨
速度の遅い材料からなる膜を形成する工程と、 所定の領域にトレンチ溝を形成する工程と、 前記トレンチ溝を埋めるようにトレンチ充填用絶縁物を
堆積させる工程と、 前記トレンチ充填用絶縁物を研磨して素子分離領域を形
成する工程と、 前記トレンチ充填用絶縁物より研磨速度の遅い材料から
なる膜を除去する工程と、 前記酸化パッド膜を残して素子分離領域にイオン注入す
ることにより不純物拡散領域を形成する工程を有する、 トレンチ絶縁分離型構造の半導体装置の製造方法。
A step of forming a pad oxide film on a semiconductor substrate; a step of forming a film made of a material having a lower polishing rate than a trench filling insulator on the pad oxide film; Forming a groove, depositing a trench filling insulator to fill the trench groove, polishing the trench filling insulator to form an element isolation region, and forming the trench filling insulator. A step of removing a film made of a material having a lower polishing rate; and a step of forming an impurity diffusion region by ion-implanting an element isolation region while leaving the oxide pad film. Production method.
【請求項2】前記パッド酸化膜の膜厚は、少なくとも2
0μm以上である、 請求項1記載のトレンチ絶縁分離型構造の半導体装置の
製造方法。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said pad oxide film has a thickness of at least two.
The method for manufacturing a semiconductor device having a trench isolation type structure according to claim 1, wherein the thickness is 0 μm or more.
【請求項3】前記パッド酸化膜の膜厚は、20μm〜5
0μmである、 請求項1記載のトレンチ絶縁分離型構造の半導体装置の
製造方法。
3. The pad oxide film has a thickness of 20 μm to 5 μm.
The method for manufacturing a semiconductor device having a trench isolation type structure according to claim 1, wherein the thickness is 0 μm.
【請求項4】前記トレンチ充填用絶縁物は、酸化シリコ
ンである、 請求項1記載のトレンチ絶縁分離型構造の半導体装置の
製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein said trench filling insulator is silicon oxide.
【請求項5】前記パッド酸化膜は、酸化シリコンからな
る膜である、 請求項1記載のトレンチ絶縁分離型構造の半導体装置の
製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device having a trench isolation type structure according to claim 1, wherein said pad oxide film is a film made of silicon oxide.
【請求項6】前記トレンチ充填用絶縁物より研磨速度の
遅い材料は、窒化シリコンである、 請求項1記載のトレンチ絶縁分離型構造の半導体装置の
製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the material having a polishing rate lower than that of the trench filling insulator is silicon nitride.
【請求項7】前記トレンチ充填用絶縁物を研磨して素子
分離領域を形成する工程は、トレンチ充填用絶縁物を化
学的機械的研磨法による研磨を行うことによって、素子
分離領域を形成する工程である、 請求項1記載のトレンチ絶縁分離型構造の半導体装置の
製造方法。
7. The step of forming an element isolation region by polishing the insulator for filling a trench, wherein the step of forming the element isolation region is performed by polishing the insulator for filling a trench by a chemical mechanical polishing method. The method of manufacturing a semiconductor device having a trench isolation type structure according to claim 1.
【請求項8】半導体基板上にパッド酸化膜を形成する工
程と、 前記パッド酸化膜上に、トレンチ充填用絶縁物より研磨
速度の遅い材料からなる膜を形成する工程と、 所定の領域にトレンチ溝を形成する工程と、 前記トレンチ溝を埋めるようにトレンチ充填用絶縁物を
堆積させる工程と、 前記トレンチ充填用絶縁物を研磨して素子分離領域を形
成する工程と、 前記トレンチ充填用絶縁物より研磨速度の遅い材料から
なる膜を除去する工程と、 前記パッド酸化膜を残して素子分離領域にイオン注入す
ることにより不純物拡散領域を形成する工程と、 前記パッド酸化膜を除去する工程と、 前記素子分離領域にゲート酸化膜を形成する工程と、 前記ゲート酸化膜上の所定の領域にゲート電極を形成す
る工程を有する、 トレンチ絶縁分離型構造の半導体装置の製造方法。
8. A step of forming a pad oxide film on a semiconductor substrate; a step of forming a film made of a material having a lower polishing rate than a trench filling insulator on the pad oxide film; Forming a groove, depositing a trench filling insulator to fill the trench groove, polishing the trench filling insulator to form an element isolation region, and forming the trench filling insulator. A step of removing a film made of a material having a lower polishing rate, a step of forming an impurity diffusion region by ion-implanting the element isolation region while leaving the pad oxide film, and a step of removing the pad oxide film; Forming a gate oxide film in the element isolation region; and forming a gate electrode in a predetermined region on the gate oxide film. A method for manufacturing a semiconductor device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020061063A (en) * 2001-01-12 2002-07-22 동부전자 주식회사 Method for manufacturing semiconductor device

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