JPH11307627A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH11307627A
JPH11307627A JP10219334A JP21933498A JPH11307627A JP H11307627 A JPH11307627 A JP H11307627A JP 10219334 A JP10219334 A JP 10219334A JP 21933498 A JP21933498 A JP 21933498A JP H11307627 A JPH11307627 A JP H11307627A
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JP
Japan
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insulating film
groove
semiconductor substrate
film
forming
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Application number
JP10219334A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuuri Mizuo
有里 水尾
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Nippon Steel Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having a trench type element isolation structure, wherein the electrical characteristics of the device are improved, and a method of manufacturing the device. SOLUTION: First grooves, which respectively have even slant surfaces 5 of a prescribed angle as the sidewalls thereof, are formed in a P-type silicon semiconductor substrate 1, and thereafter, the slant surfaces 5 are masked with a thermal oxide film 6. After that, the substrate 1 exposed through the bottoms of the grooves 4 is further removed, whereby second grooves 7 with the sidewalls roughly vertical with respect to the substrate 1 are formed.

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、半導体基板上の素
子形成領域を画定する方法のうち、トレンチ型素子分離
構造による素子分離領域を備えた半導体装置と、その製
造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of defining an element formation region on a semiconductor substrate, and more particularly to a semiconductor device having an element isolation region having a trench type element isolation structure and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体基板上の素子間の電気的な分離を
図るための構造の1つとして、トレンチ型素子分離構造
が知られている。この素子分離構造は、例えばシリコン
からなる半導体基板に形成された溝内に、酸化膜等から
なる絶縁膜層を埋め込んで素子活性領域を画定するもの
である。
2. Description of the Related Art As one structure for achieving electrical isolation between elements on a semiconductor substrate, a trench-type element isolation structure is known. In the element isolation structure, for example, an insulating film layer made of an oxide film or the like is buried in a groove formed in a semiconductor substrate made of silicon to define an element active region.

【0003】このようなトレンチ型素子分離構造におい
ては、素子分離領域の端部への電界集中が起こり易く、
MOSトランジスタのしきい値電圧の低下が従来から問
題となっていた。
In such a trench type element isolation structure, electric field concentration tends to occur at the end of the element isolation region.
A reduction in the threshold voltage of a MOS transistor has conventionally been a problem.

【0004】この問題を解決するために、トレンチ型素
子分離構造における溝の側壁の上部をテーパー状に形成
し、下部は垂直に形成することによって素子分離領域の
端部への電界集中を緩和する構造が、特開昭63−30
5527号公報及び特開平1−107554号公報に開
示されている。
In order to solve this problem, the upper part of the side wall of the trench in the trench type element isolation structure is formed in a tapered shape, and the lower part is formed vertically so as to reduce the electric field concentration on the end of the element isolation region. The structure is disclosed in JP-A-63-30
No. 5,527 and JP-A-1-107554.

【0005】また、トレンチ型素子分離構造における溝
の側壁の上部から下部に渡る全体をテーパー状に形成す
る構造が特開平6−177239号公報に開示されてい
る。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-177239 discloses a structure in which the entire trench from the upper side to the lower side of the trench in the trench type element isolation structure is formed in a tapered shape.

【0006】更に、特開平7−161808号公報に
は、溝の上端部においてウエットエッチングによって側
壁の角度を緩和させる方法が記載されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-161808 discloses a method in which the angle of the side wall is reduced by wet etching at the upper end of the groove.

【0007】特開昭63−305527号公報に開示さ
れた方法においては、半導体基板上に形成された溝内
を、半導体基板表面まで達しないように絶縁膜で埋め込
んだ後、溝の側壁と半導体基板の表面からなるエッジを
等方性エッチングで除去することによって、溝の側壁の
上端部にテーパーを形成している。
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 63-305527, the inside of a groove formed on a semiconductor substrate is buried with an insulating film so as not to reach the surface of the semiconductor substrate. By removing the edge formed by the surface of the substrate by isotropic etching, a taper is formed at the upper end of the side wall of the groove.

【0008】特開平1−107554号公報に開示され
た方法においては、半導体基板上に酸化膜を形成し、こ
の酸化膜を溝を形成する際のマスク形状に加工した後、
溝を形成する前に等方性のプラズマエッチングを行う。
これによって、溝の側壁の上端部にあらかじめテーパー
を形成しておき、その後に異方性エッチングを行って溝
を形成することで、テーパーを上端に有する溝を完成さ
せている。
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-107554, an oxide film is formed on a semiconductor substrate, and the oxide film is processed into a mask shape for forming a groove.
Before forming the grooves, isotropic plasma etching is performed.
In this way, a taper is formed in the upper end portion of the sidewall of the groove in advance, and then the groove is formed by performing anisotropic etching, thereby completing the groove having the taper at the upper end.

【0009】特開平6−177239号公報に開示され
た方法においては、キャップ酸化膜をマスクとして窒素
ガスと酸素ガスを用いたドライエッチングを行って、側
壁全体がテーパー形状である溝を形成している。
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-177239, dry etching using nitrogen gas and oxygen gas is performed using a cap oxide film as a mask to form a groove whose entire side wall is tapered. I have.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】特開昭63−3055
27号公報に開示された方法では、エッチング条件のプ
ロセスウィンドウが狭い上に、ウエットエッチングによ
って溝側壁と半導体基板の表面のエッジを丸めるため、
一定した斜面からなるテーパー面を形成するのは困難で
あった。
SUMMARY OF THE INVENTION Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-3055
In the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 27, since the process window of the etching conditions is narrow and the edges of the groove side walls and the surface of the semiconductor substrate are rounded by wet etching,
It was difficult to form a tapered surface having a constant slope.

【0011】また、特開平1−107554号公報に開
示された方法では、等方性のプラズマエッチングでテー
パーを形成するため、やはり所望の斜面を形成すること
ができなかった。さらに、テーパーを形成した後にその
まま異方性エッチングを行って溝を深くするため、この
異方性エッチング工程でテーパーの形状がより不均一に
なる恐れもあった。
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-107554, since a taper is formed by isotropic plasma etching, a desired slope cannot be formed. Further, since the groove is deepened by performing anisotropic etching as it is after forming the taper, there is a possibility that the shape of the taper becomes more uneven in this anisotropic etching step.

【0012】さらに、上述した特開昭63−30552
7号公報と特開平1−107554号公報における方法
では、テーパーを形成した後に半導体基板上に直接酸化
膜を形成して溝を埋め、エッチバックをして溝内にこの
酸化膜を残すようにしなければならないため、エッチバ
ックの際の有効なストッパー膜がないという欠点もあ
る。
Further, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 63-30552
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-107554 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-107554, after forming a taper, an oxide film is formed directly on a semiconductor substrate to fill the groove, and etched back to leave this oxide film in the groove. Therefore, there is a disadvantage that there is no effective stopper film at the time of etching back.

【0013】従って、エッチバック後の溝を埋めた酸化
膜の表面は半導体基板の表面と同一面に形成されてしま
う。そして、溝を埋めた酸化膜の上部にMOSトランジ
スタのゲート配線が形成された場合にゲート配線と半導
体基板との距離が近くなるため、溝の上部にテーパーを
形成しておいたとしても電界の集中が生じてしまうとい
った問題が発生していた。
Therefore, the surface of the oxide film filling the trench after the etch back is formed on the same plane as the surface of the semiconductor substrate. Further, when the gate wiring of the MOS transistor is formed above the oxide film filling the trench, the distance between the gate wiring and the semiconductor substrate becomes short. There has been a problem that concentration occurs.

【0014】特開平7−161808号公報に開示され
た方法においては、ウエットエッチングによって溝の上
端に斜面を形成するため、溝幅が必要以上に拡大されて
素子分離面積が大きくなるという問題があった。これに
より、半導体装置の微細化の障害となるばかりでなく、
溝に露出する半導体基板にダメージを与えるという問題
もあった。
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-161808, since the slope is formed at the upper end of the groove by wet etching, there is a problem that the groove width is unnecessarily enlarged and the element isolation area becomes large. Was. This not only hinders the miniaturization of semiconductor devices,
There is also a problem that the semiconductor substrate exposed in the groove is damaged.

【0015】このように、上記3つの従来例においては
溝の上端に形成されたテーパ角度を均一に制御すること
ができず、その上素子分離領域の表面と半導体基板の表
面が同一面に形成されるため、素子分離領域の端部にお
ける電界の集中を効果的に緩和させることはできなかっ
た。
As described above, in the above three conventional examples, the taper angle formed at the upper end of the groove cannot be controlled uniformly, and the surface of the element isolation region and the surface of the semiconductor substrate are formed on the same surface. Therefore, the concentration of the electric field at the end of the element isolation region cannot be effectively reduced.

【0016】従って、この2つの従来例におけるトレン
チ型素子分離構造を適用してMOSトランジスタを形成
した場合には、しきい値電圧のばらつきの発生を抑える
ことができず、またしきい値電圧の低下も避けられない
問題となっていた。
Therefore, when a MOS transistor is formed by applying the trench type element isolation structure in the above two conventional examples, it is not possible to suppress the occurrence of variation in threshold voltage, and to reduce the threshold voltage. The decline was also an unavoidable problem.

【0017】また、特開平6−177239号公報に開
示された方法では、溝の側壁全体をテーパー面としてい
るため、一定したアスペクト比を有する溝以外は形成す
ることができない。すなわち、溝幅によって溝の深さが
おのずから定まってしまうという問題が生じていた。従
って、素子分離性能を十分に確保しようとすると、素子
分離領域の幅を大きくとる必要があり、素子の微細化に
対して大きな障害となっていた。
In the method disclosed in JP-A-6-177239, the entire side wall of the groove is tapered, so that only the groove having a constant aspect ratio can be formed. That is, there has been a problem that the depth of the groove is naturally determined by the groove width. Therefore, in order to ensure sufficient element isolation performance, it is necessary to increase the width of the element isolation region, which has been a major obstacle to miniaturization of elements.

【0018】更に、トレンチ型素子分離構造の別の問題
として、溝を形成するためのマスクとなる積層膜を除去
する際に、あるいはその後の洗浄工程において、溝を埋
め込んだ絶縁膜の端が除去されて半導体基板の表面より
も低く陥没してしまうという問題が発生していた。
Further, as another problem of the trench type element isolation structure, when removing the laminated film serving as a mask for forming a groove or in a subsequent cleaning step, the end of the insulating film filled with the groove is removed. As a result, there has been a problem that the semiconductor device is lowered below the surface of the semiconductor substrate.

【0019】そして、この陥没した部位を跨ぐようにM
OSトランジスタのゲート電極が形成された場合には、
絶縁膜と半導体基板の境界部、すなわちトレンチ型素子
分離構造の素子分離端において電界集中が発生し、トラ
ンジスタのしきい値の低下、リーク電流の増大といった
問題が発生していた。
Then, M is straddled over the depressed portion.
When the gate electrode of the OS transistor is formed,
Electric field concentration occurs at the boundary between the insulating film and the semiconductor substrate, that is, at the element isolation end of the trench-type element isolation structure.

【0020】この問題を防止する方法が、特開平6−2
1210号公報あるいは特開平7−273180号公報
に記載されている。
A method for preventing this problem is disclosed in JP-A-6-2.
No. 1210 or JP-A-7-273180.

【0021】これらの公報の記載によれば、半導体基板
に溝を形成するためのマスクとなる積層膜を形成し、溝
を形成する部位を選択的に除去して開孔部を形成した
後、半導体基板上の全面にCVD法によるシリコン酸化
膜を形成して一旦この開孔部を埋めている。
According to the descriptions in these publications, after a laminated film serving as a mask for forming a groove is formed in a semiconductor substrate, a portion where the groove is to be formed is selectively removed to form an opening, A silicon oxide film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate by the CVD method to temporarily fill the opening.

【0022】そして、異方性エッチングを施して積層膜
上のシリコン酸化膜を除去することにより、開孔部にお
ける積層膜の側壁にシリコン酸化膜からなるサイドウォ
ールを形成する。そして、半導体基板に溝を形成する際
にはこのサイドウォールと積層膜をマスクとしてエッチ
ングを行っている。
Then, the silicon oxide film on the stacked film is removed by anisotropic etching to form a side wall made of the silicon oxide film on the side wall of the stacked film at the opening. When forming a groove in the semiconductor substrate, etching is performed using the sidewall and the laminated film as a mask.

【0023】溝を形成した後は、CVD法によりシリコ
ン酸化膜を形成して溝を埋め込んで、積層膜上のシリコ
ン酸化膜を除去する。そして、マスクとして用いた積層
膜除去することによりトレンチ型素子分離構造を完成さ
せている。
After forming the groove, a silicon oxide film is formed by the CVD method to fill the groove, and the silicon oxide film on the laminated film is removed. Then, the trench type element isolation structure is completed by removing the laminated film used as a mask.

【0024】この方法によれば、積層膜よりもサイドウ
ォールが形成されている分だけ開孔部が狭められている
ため、積層膜を除去した際には、溝に埋め込まれたシリ
コン酸化膜の側縁部位にシリコン酸化膜からなるサイド
ウォールも残されることになる。従って、形成されるト
レンチ型素子分離構造は半導体基板上においては溝幅よ
りもサイドウォールの幅だけ広く形成されることにな
る。
According to this method, the opening is narrowed by an amount corresponding to the formation of the sidewalls compared with the laminated film. Therefore, when the laminated film is removed, the silicon oxide film buried in the groove is removed. A sidewall made of a silicon oxide film is also left at the side edge portion. Therefore, the formed trench-type element isolation structure is formed on the semiconductor substrate to be wider than the groove width by the width of the sidewall.

【0025】従って、積層膜の除去の際、あるいはその
後の洗浄工程の際には、溝を埋め込んだシリコン酸化膜
が除去される前に、サイドウォールが除去されることと
なるため、サイドウォールが保護膜の役割を果して、素
子分離端において上述したような陥没部が形成されるこ
とを抑えることができる。
Therefore, at the time of removing the laminated film or at the time of the subsequent cleaning step, the sidewall is removed before the silicon oxide film filling the trench is removed. By serving as a protective film, it is possible to suppress the formation of the above-described depression at the element isolation end.

【0026】しかしながら、上述したようにシリコン酸
化膜からなるサイドウォールを形成して、トレンチ型素
子分離構造の幅を広げたとしても、サイドウォールを形
成するシリコン酸化膜はエッチングあるいは洗浄に対す
る保護膜としての機能を十分に果していなかった。
However, even if the side wall made of the silicon oxide film is formed as described above and the width of the trench type element isolation structure is widened, the silicon oxide film forming the side wall serves as a protective film against etching or cleaning. Did not perform well.

【0027】すなわち、上述した例ではサイドウォール
としてCVD法により形成したシリコン酸化膜を用いて
いる。そして、溝形成のマスク膜として通常用いられて
いるシリコン窒化膜を除去するには熱リン酸が用いられ
ており、CVD法によるシリコン酸化膜ではシリコン窒
化膜に対して十分にエッチング選択比をとることができ
なかった。
That is, in the above-described example, a silicon oxide film formed by a CVD method is used as a sidewall. Then, hot phosphoric acid is used to remove the silicon nitride film which is generally used as a mask film for forming a groove, and the silicon oxide film formed by the CVD method has a sufficient etching selectivity with respect to the silicon nitride film. I couldn't do that.

【0028】同様に、後工程での洗浄に対しても、シリ
コン酸化膜からなるサイドウォールでは、溝を埋め込ん
だシリコン酸化膜を十分に保護することができなかっ
た。
Similarly, the sidewall made of the silicon oxide film could not sufficiently protect the silicon oxide film in which the trench was buried even in cleaning in a later step.

【0029】従って、熱リン酸によるシリコン窒化膜の
除去の際、あるいはその後のエッチング、洗浄工程の際
に、サイドウォールが完全に除去されてしまい、溝を埋
め込んだシリコン酸化膜と半導体基板の境界においてや
はり陥没部が形成されるという問題が発生していた。
Therefore, when the silicon nitride film is removed by hot phosphoric acid, or in the subsequent etching and cleaning steps, the sidewalls are completely removed, and the boundary between the silicon oxide film filled with the trench and the semiconductor substrate is removed. In this case, a problem that a depression is formed has occurred.

【0030】これにより、陥没部を跨ぐようにMOSト
ランジスタのゲート電極が形成された場合には、トレン
チ型素子分離構造の素子分離端において電界集中が発生
し、トランジスタのしきい値の低下、リーク電流の増大
といった問題を回避することができなかった。
As a result, when the gate electrode of the MOS transistor is formed so as to straddle the depression, electric field concentration occurs at the element isolation end of the trench element isolation structure, lowering the threshold voltage of the transistor and reducing leakage. A problem such as an increase in current cannot be avoided.

【0031】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたものであり、トレンチ型素子分離構造を有す
る半導体装置において、素子分離端における電界集中の
発生を抑止することにより、電気的特性及び信頼性を向
上させた半導体装置とその製造方法を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem. In a semiconductor device having a trench-type element isolation structure, electric field concentration at an element isolation end is suppressed, thereby achieving an electric connection. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device having improved characteristics and reliability and a method for manufacturing the same.

【0032】[0032]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板上に形成された溝と、前記溝を埋め込んだ絶
縁膜とを備え、前記溝の側壁は、上部に形成された前記
半導体基板の表面に対して所定角度を有する斜面と下部
に形成された前記半導体基板の表面に対して略垂直な面
とからなり、前記溝の底面が平坦に形成されている。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
A groove formed on the semiconductor substrate; and an insulating film filling the groove, wherein a side wall of the groove is formed on a slope having a predetermined angle with respect to a surface of the semiconductor substrate formed on an upper part and on a lower part. And a surface substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate, and the bottom surface of the groove is formed flat.

【0033】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記斜面は、前記溝のほぼ半分の深さまで形成され
ている。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, the slope is formed to a depth approximately half of the groove.

【0034】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記所定角度は前記半導体基板の表面に対して60
°〜70°の範囲内である。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, the predetermined angle is 60 degrees with respect to the surface of the semiconductor substrate.
In the range of ° to 70 °.

【0035】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記絶縁膜は前記半導体基板の表面よりも突出して
形成されており、前記半導体基板上の前記絶縁膜の側縁
部位は、多結晶シリコン膜を熱酸化して形成された熱酸
化膜によって覆われている。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, the insulating film is formed so as to protrude from a surface of the semiconductor substrate, and a side edge portion of the insulating film on the semiconductor substrate is formed of polycrystalline silicon. It is covered with a thermal oxide film formed by thermally oxidizing the film.

【0036】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記熱酸化膜と前記絶縁膜の間にCVD法により形
成されたシリコン酸化膜が形成されている。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, a silicon oxide film formed by a CVD method is formed between the thermal oxide film and the insulating film.

【0037】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記半導体基板の表面近傍において、前記所定角度
が小さくなるように形成されている。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, the predetermined angle is formed near the surface of the semiconductor substrate so that the predetermined angle becomes small.

【0038】本発明の半導体装置は、半導体基板の溝を
埋め込む絶縁膜からなるトレンチ型素子分離構造を有す
る半導体装置であって、前記絶縁膜は前記半導体基板の
表面よりも突出して形成されており、前記半導体基板上
の前記絶縁膜の側縁部位は、多結晶シリコン膜を熱酸化
して形成された熱酸化膜によって覆われている。
A semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a trench-type element isolation structure comprising an insulating film filling a groove of a semiconductor substrate, wherein the insulating film is formed to protrude from the surface of the semiconductor substrate. A side edge portion of the insulating film on the semiconductor substrate is covered with a thermal oxide film formed by thermally oxidizing a polycrystalline silicon film.

【0039】本発明の半導体装置の一態様例において
は、前記熱酸化膜と前記絶縁膜の間にCVD法により形
成されたシリコン酸化膜が形成されている。
In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, a silicon oxide film formed by a CVD method is formed between the thermal oxide film and the insulating film.

【0040】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、前記第
1の絶縁膜を選択的に除去して、前記半導体基板の一部
を露出させる第2の工程と、前記第1の絶縁膜の形状に
倣って露出した前記半導体基板を除去して、前記半導体
基板の表面に対して所定角度に形成された斜面からなる
側壁を有する第1の溝を形成する第3の工程と、前記斜
面を含む前記第1の溝の内壁面を覆う第2の絶縁膜を形
成する第4の工程と、前記第1の溝の底面における前記
第2の絶縁膜を除去して、前記第1の溝の底面において
前記半導体基板を露出させる第5の工程と、前記第1の
溝の底面に露出した前記半導体基板を除去して、前記第
1の溝の側壁から続く溝であって前記半導体基板の表面
に対して略垂直な側壁を有する第2の溝を形成する6の
工程と、前記第1の溝及び前記第2の溝内を含む全面に
第3の絶縁膜を形成して、前記第1の溝及び前記第2の
溝を埋め込む第7の工程と、前記第1の絶縁膜が露出す
るまで前記第3の絶縁膜を除去する第8の工程と、前記
第1の絶縁膜を除去する第9の工程とを有する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a first step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, and a step of selectively removing the first insulating film to form a first insulating film on the semiconductor substrate. A second step of exposing a portion, and removing the semiconductor substrate exposed according to the shape of the first insulating film to form a sidewall formed of a slope formed at a predetermined angle with respect to the surface of the semiconductor substrate. A third step of forming a first groove having a first groove, a fourth step of forming a second insulating film covering an inner wall surface of the first groove including the slope, and a step of forming a second insulating film covering a bottom surface of the first groove. A fifth step of removing the second insulating film and exposing the semiconductor substrate at the bottom surface of the first groove; and removing the semiconductor substrate exposed at the bottom surface of the first groove. A groove extending from a side wall of the first groove and substantially perpendicular to a surface of the semiconductor substrate; Step 6 of forming a second groove having a wall; and forming a third insulating film on the entire surface including the inside of the first groove and the inside of the second groove to form the first groove and the second groove. A seventh step of filling the trench, an eighth step of removing the third insulating film until the first insulating film is exposed, and a ninth step of removing the first insulating film. Have.

【0041】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第3の工程において形成する前
記第1の溝の斜面の角度は前記半導体基板の表面に対し
て60°〜70°の範囲内である。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the angle of the slope of the first groove formed in the third step is 60 ° to 70 ° with respect to the surface of the semiconductor substrate. Within range.

【0042】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第3の工程において形成する前
記第1の溝の深さと、前記第6の工程において形成する
前記第2の溝の深さが略同じである。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the depth of the first groove formed in the third step and the depth of the second groove formed in the sixth step are described. Are almost the same.

【0043】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第8の工程において、前記第3
の絶縁膜を化学機械研磨法によって研磨して除去する。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the eighth step, the third step
Is polished and removed by a chemical mechanical polishing method.

【0044】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第1の工程の前に、前記半導体
基板上にパッド絶縁膜を形成する第10の工程を有し、
前記第1の工程において前記パッド絶縁膜を介して前記
第1の絶縁膜を形成し、前記第2の工程において、前記
第1の絶縁膜とともに前記パッド絶縁膜を選択的に除去
し、前記第9の工程の後に前記半導体基板上に残された
前記パッド絶縁膜を除去する第11の工程を更に有す
る。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a tenth step of forming a pad insulating film on the semiconductor substrate is provided before the first step,
Forming the first insulating film via the pad insulating film in the first step, and selectively removing the pad insulating film together with the first insulating film in the second step; The method further includes an eleventh step of removing the pad insulating film left on the semiconductor substrate after the ninth step.

【0045】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第6の工程と前記第7の工程の
間に、前記第2の溝の内壁面を覆う第4の絶縁膜を形成
する第12の工程を更に有する。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a fourth insulating film covering an inner wall surface of the second groove is formed between the sixth step and the seventh step. There is further provided a twelfth step.

【0046】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第3の工程において、少なくと
も塩素を含む雰囲気中でドライエッチングを行って前記
半導体基板を除去し、前記斜面からなる側壁を有する第
1の溝を形成する。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the third step, the semiconductor substrate is removed by performing dry etching in an atmosphere containing at least chlorine, and the sidewall formed by the slope is removed. Forming a first groove.

【0047】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第3の工程において、臭化水素
と塩素の混合雰囲気中でドライエッチングを行う。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the third step, dry etching is performed in a mixed atmosphere of hydrogen bromide and chlorine.

【0048】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記6の工程において、臭化水素と
酸素の混合雰囲気中でドライエッチングを行って前記半
導体基板を除去し、前記第2の溝を形成する。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the step (6), the semiconductor substrate is removed by performing dry etching in a mixed atmosphere of hydrogen bromide and oxygen. Form a groove.

【0049】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第1の絶縁膜はシリコン窒化膜
である。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first insulating film is a silicon nitride film.

【0050】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第4の工程において、前記第1
の溝において露出した前記半導体基板を熱酸化すること
により前記第2の絶縁膜を形成する。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the fourth step, the first
The second insulating film is formed by thermally oxidizing the semiconductor substrate exposed in the groove.

【0051】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、窒素希釈雰囲気中において前記半導
体基板を熱酸化する。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the semiconductor substrate is thermally oxidized in a nitrogen-diluted atmosphere.

【0052】本発明における半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、
前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第2の工
程と、前記第2の絶縁膜を選択的に除去して前記第1の
絶縁膜を露出させる開孔部を形成する第3の工程と、前
記半導体基板上の全面に酸化容易な膜を形成する第4の
工程と、前記開孔部において前記第1の絶縁膜が露出す
るまで前記酸化容易な膜を除去して、前記開孔部におけ
る前記第2の絶縁膜の側壁部位に前記酸化容易な膜から
なる第1のサイドウォールを形成する第5の工程と、前
記半導体基板上の全面に第3の絶縁膜を形成する第6の
工程と、前記開孔部において前記半導体基板が露出する
まで前記第3の絶縁膜を除去して、前記第1のサイドウ
ォールを覆うように前記第3の絶縁膜からなる第2のサ
イドウォールを形成する第7の工程と、前記第2の絶縁
膜及び前記第2のサイドウォールをマスクとして前記開
孔部において露出した前記半導体基板を除去して、前記
半導体基板に溝を形成する第8の工程と、前記半導体基
板上の全面に第4の絶縁膜を形成して、前記溝を埋め込
む第9の工程と、前記第2の絶縁膜が露出するまで前記
第4の絶縁膜を除去する第10の工程と、前記第1及び
第2の絶縁膜を除去して、下層の前記半導体基板を露出
させる第11の工程と、前記半導体基板に熱処理を施し
て、前記酸化容易な膜からなる前記第1のサイドウォー
ルを熱酸化する第12の工程とを有する。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises:
A first step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate;
A second step of forming a second insulating film on the first insulating film, and forming an opening for exposing the first insulating film by selectively removing the second insulating film; A third step, a fourth step of forming an easily oxidizable film on the entire surface of the semiconductor substrate, and removing the easily oxidizable film until the first insulating film is exposed at the opening. A fifth step of forming a first sidewall made of the easily oxidizable film at a side wall portion of the second insulating film in the opening, and forming a third insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate. A sixth step of forming, and removing the third insulating film until the semiconductor substrate is exposed in the opening, and forming a third insulating film formed of the third insulating film so as to cover the first sidewall. A second step of forming a second sidewall, the second insulating film and the second An eighth step of forming the groove in the semiconductor substrate by removing the semiconductor substrate exposed in the opening using the sidewall as a mask, and forming a fourth insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate. A ninth step of filling the groove, a tenth step of removing the fourth insulating film until the second insulating film is exposed, and removing the first and second insulating films. An eleventh step of exposing the lower semiconductor substrate and a twelfth step of subjecting the semiconductor substrate to heat treatment to thermally oxidize the first sidewall made of the easily oxidizable film.

【0053】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第12の工程において、前記第
1のサイドウォール膜を熱酸化するとともに前記半導体
基板表面を熱酸化することにより前記半導体基板の表面
にゲート酸化膜を形成する。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the twelfth step, the first sidewall film is thermally oxidized and the semiconductor substrate surface is thermally oxidized. A gate oxide film on the surface of the substrate.

【0054】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第10の工程において、化学機
械研磨法により前記第4の絶縁膜を除去する。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the tenth step, the fourth insulating film is removed by a chemical mechanical polishing method.

【0055】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第8の工程と前記第9の工程の
間に、前記溝の内壁面を覆う第5の絶縁膜を形成する第
13の工程を更に有する。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a fifth insulating film covering an inner wall surface of the groove is formed between the eighth and ninth steps. And further comprising the step of:

【0056】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、前記第
1の絶縁膜を選択的に除去して前記半導体基板を露出さ
せる開孔部を形成する第2の工程と、前記半導体基板上
の全面に酸化容易な膜を形成する第3の工程と、前記半
導体基板に熱処理を施して、前記酸化容易な膜からなる
熱酸化膜を形成する第4の工程と、前記第1の絶縁膜上
の前記熱酸化膜を除去して、前記開孔部における前記第
1の絶縁膜の側壁部位に前記熱酸化膜からなるサイドウ
ォールを形成する第5の工程と、前記第1の絶縁膜、前
記サイドウォールをマスクとして前記開孔部に露出した
前記半導体基板を除去して、前記半導体基板に溝を形成
する第6の工程と、前記半導体基板上の全面に第2の絶
縁膜を形成して、前記溝を埋め込む第7の工程と、前記
第1の絶縁膜が露出するまで前記第2の絶縁膜を除去す
る第8の工程と、前記第1の絶縁膜を除去して、下層の
前記半導体基板を露出させる第9の工程とを有する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate and exposing the semiconductor substrate by selectively removing the first insulating film. A second step of forming an opening, a third step of forming an easily oxidized film on the entire surface of the semiconductor substrate, and a thermal oxidation of the easily oxidized film by performing a heat treatment on the semiconductor substrate. A fourth step of forming a film, and removing the thermal oxide film on the first insulating film to form a sidewall made of the thermal oxide film on a side wall portion of the first insulating film in the opening portion A fifth step of forming a groove in the semiconductor substrate by removing the semiconductor substrate exposed in the opening using the first insulating film and the sidewall as a mask; Forming a second insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate, A seventh step of burying the groove, an eighth step of removing the second insulating film until the first insulating film is exposed, and a step of removing the first insulating film to remove the lower semiconductor. A ninth step of exposing the substrate.

【0057】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第1の工程において、パッド絶
縁膜を介して前記第1の絶縁膜を形成し、前記第2の工
程において、前記第1の絶縁膜とともに前記パッド絶縁
膜を選択的に除去して前記開孔部を形成し、前記第9の
工程において、前記第1の絶縁膜とともに前記パッド絶
縁膜を除去する。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the first step, the first insulating film is formed via a pad insulating film, and in the second step, the first insulating film is formed. The opening is formed by selectively removing the pad insulating film together with the first insulating film. In the ninth step, the pad insulating film is removed together with the first insulating film.

【0058】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第9の工程後、前記半導体基板
表面を熱酸化することにより前記半導体基板の表面にゲ
ート酸化膜を形成する。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after the ninth step, the surface of the semiconductor substrate is thermally oxidized to form a gate oxide film on the surface of the semiconductor substrate.

【0059】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第8の工程において、化学機械
研磨法により前記第2の絶縁膜を除去する。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the eighth step, the second insulating film is removed by a chemical mechanical polishing method.

【0060】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第6の工程と前記第7の工程の
間に、前記溝の内壁面を覆う第3の絶縁膜を形成する第
10の工程を更に有する。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a third insulating film covering an inner wall surface of the groove is formed between the sixth step and the seventh step. And further comprising the step of:

【0061】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、前記第
1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第2の工程と、
前記第2の絶縁膜を選択的に除去して前記第1の絶縁膜
を露出させる開孔部を形成する第3の工程と、前記半導
体基板上の全面に酸化容易な膜を形成する第4の工程
と、前記開孔部において前記第1の絶縁膜が露出するま
で前記酸化容易な膜を除去して、前記開孔部における前
記第2の絶縁膜の側壁部位に前記酸化容易な膜からなる
第1のサイドウォールを形成する第5の工程と、前記半
導体基板上の全面に第3の絶縁膜を形成する第6の工程
と、前記開孔部において前記半導体基板が露出するまで
前記第3の絶縁膜及び前記第1の絶縁膜を除去して、前
記第1のサイドウォールを覆うように前記第3の絶縁膜
からなる第2のサイドウォールを形成する第7の工程
と、前記第2の絶縁膜及び前記第2のサイドウォールを
マスクとして前記開孔部において露出した前記半導体基
板を除去して、前記半導体基板の表面に対して所定角度
に形成された斜面からなる側壁を有する第1の溝を形成
する第8の工程と、前記斜面を含む前記第1の溝の内壁
面に第4の絶縁膜を形成する第9の工程と、前記第1の
溝の底面における前記第4の絶縁膜を除去して、前記第
1の溝の底面において前記半導体基板を露出させる第1
0の工程と、前記第1の溝の底面に露出した前記半導体
基板を除去して、前記第1の溝の側壁から続く溝であっ
て前記半導体基板の表面に対して略垂直な側壁を有する
第2の溝を形成する11の工程と、前記第1の溝及び前
記第2の溝内を含む全面に第5の絶縁膜を形成して、前
記第1の溝及び前記第2の溝を埋め込む第12の工程
と、前記第2の絶縁膜が露出するまで前記第5の絶縁膜
を除去する第13の工程と、前記第1及び第2の絶縁膜
を除去して、下層の前記半導体基板を露出させる第14
の工程と、前記半導体基板に熱処理を施して、前記酸化
容易な膜からなる前記第1のサイドウォールを熱酸化す
る第15の工程とを有する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate and a second step of forming a second insulating film on the first insulating film are provided. Process and
A third step of selectively removing the second insulating film to form an opening exposing the first insulating film, and a fourth step of forming an easily oxidizable film on the entire surface of the semiconductor substrate. And removing the easily oxidizable film until the first insulating film is exposed in the opening, so that the easily oxidizable film is removed from the easily oxidizable film at a side wall portion of the second insulating film in the opening. A fifth step of forming a first sidewall, a sixth step of forming a third insulating film over the entire surface of the semiconductor substrate, and a step of forming a third insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate until the semiconductor substrate is exposed in the opening. Removing a third insulating film and the first insulating film to form a second sidewall made of the third insulating film so as to cover the first sidewall; The opening is formed using the second insulating film and the second sidewall as a mask. An eighth step of removing the semiconductor substrate exposed in the step (a) and forming a first groove having a sidewall formed of a slope formed at a predetermined angle with respect to the surface of the semiconductor substrate; and A ninth step of forming a fourth insulating film on the inner wall surface of the first groove, and removing the fourth insulating film on the bottom surface of the first groove to form the semiconductor on the bottom surface of the first groove. First to expose the substrate
Step 0, and removing the semiconductor substrate exposed at the bottom surface of the first groove, and having a groove extending from the side wall of the first groove and substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. An eleventh step of forming a second groove, and forming a fifth insulating film on the entire surface including the inside of the first groove and the second groove, and forming the first groove and the second groove A twelfth step of embedding, a thirteenth step of removing the fifth insulating film until the second insulating film is exposed, and a step of removing the first and second insulating films to remove the lower semiconductor layer. Fourteenth exposing the substrate
And a fifteenth step of performing a heat treatment on the semiconductor substrate to thermally oxidize the first sidewall made of the easily oxidizable film.

【0062】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第8の工程において形成する前
記第1の溝の斜面の角度は前記半導体基板の表面に対し
て60°〜70°の範囲内である。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the angle of the slope of the first groove formed in the eighth step is 60 ° to 70 ° with respect to the surface of the semiconductor substrate. Within range.

【0063】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第13の工程において、前記第
5の絶縁膜を化学機械研磨法によって研磨して除去す
る。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the thirteenth step, the fifth insulating film is polished and removed by a chemical mechanical polishing method.

【0064】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第8の工程において、少なくと
も塩素を含む雰囲気中でドライエッチングを行って前記
半導体基板を除去し、前記斜面からなる側壁を有する第
1の溝を形成する。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the eighth step, the semiconductor substrate is removed by performing dry etching in an atmosphere containing at least chlorine, and the sidewall formed by the slope is removed. Forming a first groove.

【0065】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第11の工程と前記第12の工
程の間に、前記第2の溝の内壁面を覆う第6の絶縁膜を
形成する第16の工程を更に有する。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a sixth insulating film covering an inner wall surface of the second groove is formed between the eleventh step and the twelfth step. There is further provided a sixteenth step.

【0066】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、前記第
1の絶縁膜を選択的に除去して前記半導体基板を露出さ
せる開孔部を形成する第2の工程と、前記半導体基板上
の全面に酸化容易な膜を形成する第3の工程と、前記半
導体基板に熱処理を施して、前記酸化容易な膜からなる
熱酸化膜を形成する第4の工程と、前記開孔部において
前記半導体基板の表面が露出するまで前記熱酸化膜を除
去して、前記開孔部における前記第1及び第2の絶縁膜
の側壁部位に前記熱酸化膜からなるサイドウォールを形
成する第5の工程と、前記第1の絶縁膜及び前記サイド
ウォールをマスクとして前記開孔部において露出した前
記半導体基板を除去して、前記半導体基板の表面に対し
て所定角度に形成された斜面からなる側壁を有する第1
の溝を形成する第6の工程と、前記斜面を含む前記第1
の溝の内壁面に第2の絶縁膜を形成する第7の工程と、
前記第1の溝の底面における前記第2の絶縁膜を除去し
て、前記第1の溝の底面において前記半導体基板を露出
させる第8の工程と、前記第1の溝の底面に露出した前
記半導体基板を除去して、前記第1の溝の側壁から続く
溝であって前記半導体基板の表面に対して略垂直な側壁
を有する第2の溝を形成する9の工程と、前記第1の溝
及び前記第2の溝内を含む全面に第3の絶縁膜を形成し
て、前記第1の溝及び前記第2の溝を埋め込む第10の
工程と、前記第1の絶縁膜が露出するまで前記第3の絶
縁膜を除去する第11の工程と、前記第1の絶縁膜を除
去する第12の工程とを有する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a first step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is exposed by selectively removing the first insulating film. A second step of forming an opening, a third step of forming an easily oxidized film on the entire surface of the semiconductor substrate, and a thermal oxidation of the easily oxidized film by performing a heat treatment on the semiconductor substrate. A fourth step of forming a film, and removing the thermal oxide film until the surface of the semiconductor substrate is exposed in the opening, thereby forming a sidewall portion of the first and second insulating films in the opening. A fifth step of forming a sidewall made of the thermal oxide film, and removing the semiconductor substrate exposed at the opening using the first insulating film and the sidewall as a mask. Form at a predetermined angle to the surface First with sidewalls made of the slope
A sixth step of forming a groove, and the first step including the slope.
A seventh step of forming a second insulating film on the inner wall surface of the groove,
An eighth step of removing the second insulating film on the bottom surface of the first groove to expose the semiconductor substrate on the bottom surface of the first groove; and exposing the semiconductor substrate on the bottom surface of the first groove. A step of removing the semiconductor substrate to form a second groove having a side wall substantially perpendicular to a surface of the semiconductor substrate, the second groove continuing from a side wall of the first groove; A tenth step of forming a third insulating film on the entire surface including the inside of the groove and the second groove to bury the first groove and the second groove, and exposing the first insulating film Up to the eleventh step of removing the third insulating film and a twelfth step of removing the first insulating film.

【0067】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第6の工程において形成する前
記第1の溝の斜面の角度は前記半導体基板の表面に対し
て60°〜70°の範囲内である。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the angle of the slope of the first groove formed in the sixth step is 60 ° to 70 ° with respect to the surface of the semiconductor substrate. Within range.

【0068】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第11の工程において、前記第
3の絶縁膜を化学機械研磨法によって研磨して除去す
る。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the eleventh step, the third insulating film is polished and removed by a chemical mechanical polishing method.

【0069】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第6の工程において、少なくと
も塩素を含む雰囲気中でドライエッチングを行って前記
半導体基板を除去し、前記斜面からなる側壁を有する第
1の溝を形成する。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the sixth step, the semiconductor substrate is removed by performing dry etching in an atmosphere containing at least chlorine, and the sidewall formed by the slope is removed. Forming a first groove.

【0070】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第9の工程と前記第10の工程
の間に、前記第2の溝の内壁面を覆う第4の絶縁膜を形
成する第13の工程を更に有する。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a fourth insulating film covering an inner wall surface of the second groove is formed between the ninth step and the tenth step. The method further includes a thirteenth step.

【0071】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第1の工程において、パッド絶
縁膜を介して前記第1の絶縁膜を形成し、前記第2の工
程において、前記第1の絶縁膜とともに前記パッド絶縁
膜を選択的に除去して前記開孔部を形成し、前記第12
の工程において、前記第1の絶縁膜とともに前記パッド
絶縁膜を除去する。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the first step, the first insulating film is formed via a pad insulating film, and in the second step, the first insulating film is formed. The opening is formed by selectively removing the pad insulating film together with the first insulating film;
In the step, the pad insulating film is removed together with the first insulating film.

【0072】[0072]

【作用】本発明においては、半導体基板に側壁が均一な
斜面からなる第1の溝を形成した後、この斜面のみを第
2の絶縁膜で覆ってエッチングを行うことで、底面に露
出した半導体基板を除去して第2の溝を形成する。従っ
て、上半部には半導体基板の表面に対して所定の角度に
均一に形成された斜面を有し、下半部には略垂直な側壁
を有する溝を制御性良く形成することができる。
In the present invention, after a first groove having a slope having a uniform side wall is formed in a semiconductor substrate, only the slope is covered with a second insulating film and etching is performed to thereby expose the semiconductor exposed at the bottom. The substrate is removed to form a second groove. Therefore, a groove having a slope formed uniformly at a predetermined angle with respect to the surface of the semiconductor substrate can be formed in the upper half, and a groove having a substantially vertical side wall can be formed in the lower half with good controllability.

【0073】第1の溝を形成する際、好ましくは塩素雰
囲気中、あるいは臭化水素及び塩素の混合雰囲気中でド
ライエッチングを行うことで、安定的に第1の溝の側壁
を斜面として形成することができる。また、第2の溝を
形成する際に、臭化水素と酸素の混合雰囲気中でドライ
エッチングを行うことで、第2の溝の側壁を半導体基板
の表面に対してほぼ垂直な面とすることができる。
When forming the first groove, dry etching is preferably performed in a chlorine atmosphere or a mixed atmosphere of hydrogen bromide and chlorine, so that the side wall of the first groove is stably formed as a slope. be able to. When forming the second groove, dry etching is performed in a mixed atmosphere of hydrogen bromide and oxygen to make the side wall of the second groove almost perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. Can be.

【0074】このように、溝の側壁の上端部に均一な斜
面を形成することによって、仮に素子分離領域の端部に
電界が生じても、この制御性良く形成された斜面によっ
て段階的に電界を分散させることができるため、電界の
集中を緩和することができる。
As described above, by forming a uniform slope at the upper end of the side wall of the groove, even if an electric field is generated at the end of the element isolation region, the electric field is stepwise formed by the slope formed with good controllability. Can be dispersed, so that the concentration of the electric field can be reduced.

【0075】また、溝の側壁の下半部が半導体基板表面
に対して垂直に形成されるため、溝の深さを十分とるこ
とができる。従って、確実に素子分離を行うことも可能
となる。
Since the lower half of the side wall of the groove is formed perpendicular to the surface of the semiconductor substrate, the depth of the groove can be made sufficient. Therefore, it is possible to reliably perform element isolation.

【0076】更に、本発明においては、トレンチ型素子
分離構造の形成の際、開孔部を有するマスク膜と、この
開孔部側壁に形成された酸化容易な膜(第1のサイドウ
ォール)を覆う第2のサイドウォールをマスクとして半
導体基板に溝を形成する。そして、溝を絶縁膜で充填し
た後、マスク膜を除去する。これにより、半導体基板上
において溝を充填する絶縁膜の側縁部位に第2のサイド
ウォールを介して酸化容易な膜を残存させることができ
る。そして、この酸化容易な膜を熱酸化することによ
り、溝を充填する絶縁膜の側縁部位を熱酸化膜で覆って
保護することができる。
Further, in the present invention, when forming the trench type element isolation structure, a mask film having an opening and an easily oxidized film (first side wall) formed on the side wall of the opening are used. A groove is formed in the semiconductor substrate using the second sidewall to be used as a mask. Then, after filling the groove with the insulating film, the mask film is removed. This makes it possible to leave an easily oxidizable film on the semiconductor substrate at the side edge portion of the insulating film filling the trench via the second sidewall. Then, by thermally oxidizing the easily oxidized film, the side edge portion of the insulating film filling the groove can be covered and protected by the thermal oxide film.

【0077】また、本発明においては、トレンチ型素子
分離構造の形成の際、開孔部を有するマスク膜と、この
開孔部に形成された熱酸化膜からなるサイドウォールを
マスクとして半導体基板に溝を形成する。そして、溝を
絶縁膜で充填した後、マスク膜を除去する。これによ
り、半導体基板上において溝を充填する絶縁膜の側縁部
位を熱酸化膜で覆って保護することができる。
Further, according to the present invention, when forming the trench type element isolation structure, a mask film having an opening and a side wall made of a thermal oxide film formed in the opening are used as masks to form a semiconductor substrate. Form a groove. Then, after filling the groove with the insulating film, the mask film is removed. Thereby, the side edge portion of the insulating film filling the groove on the semiconductor substrate can be protected by covering with the thermal oxide film.

【0078】この場合、好ましくは酸化容易な膜として
多結晶シリコン膜を用いる。多結晶シリコン膜を熱酸化
して形成した熱酸化膜のエッチングレートは、CVD法
により形成したシリコン酸化膜の1/6と小さいため、
エッチング、洗浄等によってもほとんど除去されること
がない。これにより、マスク膜の除去工程、あるいは後
工程におけるエッチング、洗浄工程において、熱酸化膜
が保護膜として機能して溝内の絶縁膜が除去されること
を抑止することができる。
In this case, a polycrystalline silicon film is preferably used as an easily oxidizable film. Since the etching rate of the thermal oxide film formed by thermally oxidizing the polycrystalline silicon film is as small as 1/6 of the silicon oxide film formed by the CVD method,
It is hardly removed by etching, cleaning, or the like. This can prevent the thermal oxide film from functioning as a protective film and removing the insulating film in the trench in the mask film removing step or the etching and cleaning steps in the subsequent steps.

【0079】[0079]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るトレンチ型素
子分離構造を適用したnMOSトランジスタの構造と製
造方法を図1〜図8を参照しながら共に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A structure and a manufacturing method of an nMOS transistor to which a trench type element isolation structure according to the present invention is applied will be described below with reference to FIGS.

【0080】先ず、図1(a)に示すように、p型シリ
コン半導体基板1の表面を熱酸化して厚さ300Å程度
の熱酸化膜2を形成し、続いてこの熱酸化膜2上に、低
圧CVD法により厚さ2000Å程度のシリコン窒化膜
3を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, the surface of a p-type silicon semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form a thermal oxide film 2 having a thickness of about 300 °. Then, a silicon nitride film 3 having a thickness of about 2000.degree.

【0081】次に、図1(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィ、及びこれに続くドライエッチングによっ
て、素子分離される領域のp型シリコン半導体基板1を
露出させる開口部26を形成するようにシリコン窒化膜
3及び熱酸化膜2を除去する。
Next, as shown in FIG. 1B, an opening 26 for exposing the p-type silicon semiconductor substrate 1 in a region to be element-isolated is formed by photolithography and subsequent dry etching. The silicon nitride film 3 and the thermal oxide film 2 are removed.

【0082】続いて、図2(a)に示すように、シリコ
ン窒化膜3をマスクとして塩素(Cl2 )雰囲気中でド
ライエッチングを行い、開口部26におけるp型シリコ
ン半導体基板1を除去して深さ2000Å程度の第1の
溝4を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 2A, dry etching is performed in a chlorine (Cl 2 ) atmosphere using the silicon nitride film 3 as a mask to remove the p-type silicon semiconductor substrate 1 in the opening 26. A first groove 4 having a depth of about 2000 ° is formed.

【0083】第1の溝4の形成にあたっては、塩素雰囲
気中のドライエッチングの代わりに、臭化水素(HB
r)と塩素の混合雰囲気中でドライエッチングを行って
も良い。
In forming the first groove 4, instead of dry etching in a chlorine atmosphere, hydrogen bromide (HB
Dry etching may be performed in a mixed atmosphere of r) and chlorine.

【0084】このような条件下でドライエッチングを行
うことで、図2(a)に示すように、p型シリコン半導
体基板1の表面に対する角度(θ)が70°程度の均一
な斜面5を、第1の溝4の側壁として形成することがで
きる。
By performing dry etching under such conditions, as shown in FIG. 2A, a uniform slope 5 having an angle (θ) of about 70 ° with respect to the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1 is formed. It can be formed as a side wall of the first groove 4.

【0085】このように、第1の溝4に斜面5を形成し
て素子分離を行うことで、p型シリコン半導体基板1の
斜面5の近傍に電界が生じたとしても、斜面に沿った深
さ方向に段階的に分散させることが可能となる。
As described above, by forming the slope 5 in the first groove 4 and performing element isolation, even if an electric field is generated near the slope 5 of the p-type silicon semiconductor substrate 1, the depth along the slope is increased. It becomes possible to disperse stepwise in the vertical direction.

【0086】しかも、上述したようなドライエッチング
によって高い精度で所定角度を有する斜面5を形成する
ことができるので、電界集中の緩和により効果的であ
る。斜面の角度(θ)は60°より小さくすると必要以
上に溝幅をとることになり、70°より大きいと電界集
中が大きくなる。従って、斜面の角度(θ)を60°か
ら70°の範囲に形成することで、素子の微細化を可能
とし、かつ電界の集中を抑止した最適の構造を得ること
ができる。
Moreover, since the slope 5 having a predetermined angle can be formed with high precision by the dry etching as described above, it is more effective to reduce the electric field concentration. If the angle (θ) of the slope is smaller than 60 °, the groove width becomes unnecessarily large, and if it is larger than 70 °, the electric field concentration increases. Therefore, by forming the angle (θ) of the slope in the range of 60 ° to 70 °, it is possible to miniaturize the element and obtain an optimal structure in which the concentration of the electric field is suppressed.

【0087】また、斜面5の角度(θ)を70°以上と
すると、MOSトランジスタのゲート電圧に対するドレ
イン電流(Id −Vg )の特性図において、キンク電流
が生じてMOSトランジスタの電気的特性が劣化する度
合いが顕著になる。本実施形態のように斜面5の角度
(θ)を70°以下に形成することで、キンク電流の発
生を抑止して、良好なId −Vg 特性を有するMOSト
ランジスタを形成することが可能である。
If the angle (θ) of the slope 5 is 70 ° or more, a kink current occurs in the characteristic diagram of the drain current (I d −V g ) with respect to the gate voltage of the MOS transistor, and the electrical characteristics of the MOS transistor Becomes more remarkable. By forming the angle (θ) of the slope 5 to 70 ° or less as in the present embodiment, it is possible to suppress the generation of a kink current and to form a MOS transistor having good I d -V g characteristics. It is.

【0088】そして、上述したように第1の溝4の深さ
を2000Å程度とし、斜面5の角度を60°以上に形
成することにより、第1の溝4の側壁部位の水平方向距
離を0.2μm以上確保することができる。これによ
り、電界集中を緩和してリークを抑止することができ、
且つ、斜面5の水平方向の張出しを最小限に抑えること
により素子分離面積の縮小を図ることが可能である。
As described above, the depth of the first groove 4 is set to about 2000 ° and the angle of the slope 5 is set to 60 ° or more, so that the horizontal distance of the side wall portion of the first groove 4 is reduced to 0 °. 2 μm or more can be secured. As a result, the electric field concentration can be reduced to suppress the leak,
In addition, it is possible to reduce the element isolation area by minimizing the overhang of the slope 5 in the horizontal direction.

【0089】次に、図2(b)に示すように、熱酸化処
理を施すことにより、第1の溝4の内壁面に露出したp
型シリコン半導体基板1の表面領域に、厚さ500Å程
度の熱酸化膜6を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, by performing a thermal oxidation treatment, p exposed on the inner wall surface of the first groove 4 is formed.
A thermal oxide film 6 having a thickness of about 500 ° is formed in the surface region of the silicon semiconductor substrate 1.

【0090】次に、図3(a)に示すように、第1の溝
4の底面のみ熱酸化膜6を除去する。ここでは、異方性
エッチングを行うことで、第1の溝4の底面に形成され
た熱酸化膜6だけを除去することができる。従って、第
1の溝4の側壁である斜面5には、熱酸化膜6が残され
てp型シリコン半導体基板1の表面をそのまま覆ってお
くことができる。
Next, as shown in FIG. 3A, the thermal oxide film 6 is removed only on the bottom surface of the first groove 4. Here, by performing anisotropic etching, only the thermal oxide film 6 formed on the bottom surface of the first groove 4 can be removed. Therefore, the thermal oxide film 6 is left on the slope 5 which is the side wall of the first groove 4, and the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1 can be covered as it is.

【0091】次に、図3(b)に示すように、シリコン
窒化膜3及び斜面5に残された熱酸化膜6をマスクとし
て、臭化水素(HBr)と酸素(O2 )との混合雰囲気
中でドライエッチングを行って、第1の溝4から深さ方
向に延長された第2の溝7を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, a mixture of hydrogen bromide (HBr) and oxygen (O 2 ) is formed using the silicon nitride film 3 and the thermal oxide film 6 left on the slope 5 as a mask. Dry etching is performed in an atmosphere to form a second groove 7 extending from the first groove 4 in the depth direction.

【0092】このドライエッチングにおける臭化水素と
酸素のガス流量比は、HBr:O2=20:1〜20
0:1程度が適当である。
The gas flow ratio between hydrogen bromide and oxygen in the dry etching is HBr: O 2 = 20: 1 to 20
About 0: 1 is appropriate.

【0093】このような条件下でドライエッチングを行
うことにより、第2の溝7の側壁8はp型シリコン半導
体基板1の表面に対して80°〜90°程度の角度をも
って形成される。
By performing dry etching under such conditions, the side wall 8 of the second groove 7 is formed at an angle of about 80 ° to 90 ° with respect to the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1.

【0094】このように、側壁8はp型シリコン半導体
基板1の表面に対してほぼ垂直に形成されるため、第2
の溝7は深さによって溝幅が狭くなることはない。従っ
て、第2の溝7を十分に深くすることで素子分離を確実
に行うことができる。
As described above, the side wall 8 is formed almost perpendicular to the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1, so that the second
The groove width of the groove 7 does not decrease with the depth. Therefore, element separation can be reliably performed by making the second groove 7 sufficiently deep.

【0095】ここでは、第2の溝7の深さは2000Å
程度に形成するのが好ましい。従って、第1の溝4の深
さとあわせた全体での溝の深さは、p型シリコン半導体
基板1の表面から4000Å程度となる。
Here, the depth of the second groove 7 is 2000 mm.
It is preferable to form it to such an extent. Therefore, the total depth of the groove including the depth of the first groove 4 is about 4000 ° from the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1.

【0096】次に、図4(a)に示すように、第2の溝
7の内壁面に露出したp型シリコン半導体基板1の表面
領域を熱酸化処理して、厚さ200Å程度の熱酸化膜9
を形成する。この熱酸化膜9は、エッチングによって第
2の溝7の内壁の表面領域に形成されたダメージ層の拡
散を防止する。
Next, as shown in FIG. 4A, the surface region of the p-type silicon semiconductor substrate 1 exposed on the inner wall surface of the second groove 7 is subjected to a thermal oxidation treatment, so that the thermal oxidation is performed to a thickness of about 200 °. Membrane 9
To form This thermal oxide film 9 prevents diffusion of a damaged layer formed in the surface region of the inner wall of the second groove 7 by etching.

【0097】次に、図4(b)に示すように、低圧CV
D法により第1の溝4及び第2の溝7内を含む全面に、
厚さ7000Å程度のシリコン酸化膜10を形成する。
これによって、第1の溝4及び第2の溝7はシリコン酸
化膜10によって完全に埋め込まれる。
Next, as shown in FIG.
By the D method, the entire surface including the inside of the first groove 4 and the second groove 7 is
A silicon oxide film 10 having a thickness of about 7000 ° is formed.
Thereby, the first groove 4 and the second groove 7 are completely filled with the silicon oxide film 10.

【0098】次に、図5(a)に示すように、化学機械
研磨(CMP)法によりシリコン酸化膜10を研磨して
除去する。そして、シリコン窒化膜3が露出したところ
でシリコン窒化膜3をストッパーとして研磨を停止させ
る。
Next, as shown in FIG. 5A, the silicon oxide film 10 is polished and removed by a chemical mechanical polishing (CMP) method. Then, when the silicon nitride film 3 is exposed, polishing is stopped using the silicon nitride film 3 as a stopper.

【0099】次に、図5(b)に示すように、シリコン
窒化膜3を異方性のドライエッチング、又はウエットエ
ッチングによって除去する。シリコン酸化膜10をウェ
ットエッチング耐性の高いHTO膜等により形成した場
合、ウエットエッチングによりシリコン窒化膜3を除去
することが可能である。続いて、フッ化水素によるウエ
ットエッチング、又はドライエッチングにより熱酸化膜
2を除去する。これにより、第1の溝4及び第2の溝7
内にシリコン酸化膜10を残して、トレンチ型素子分離
構造11が完成する。そして、このトレンチ型素子分離
構造11によって素子形成領域12が画定される。
Next, as shown in FIG. 5B, the silicon nitride film 3 is removed by anisotropic dry etching or wet etching. When the silicon oxide film 10 is formed of an HTO film having high wet etching resistance, the silicon nitride film 3 can be removed by wet etching. Subsequently, the thermal oxide film 2 is removed by wet etching using hydrogen fluoride or dry etching. Thereby, the first groove 4 and the second groove 7
The trench type element isolation structure 11 is completed with the silicon oxide film 10 left inside. An element formation region 12 is defined by the trench type element isolation structure 11.

【0100】次に、図6(a)に示すように、熱酸化処
理により素子形成領域12上に熱酸化膜13を形成した
後、全面に低圧CVD法によりリン(P)等の不純物を
添加させながら導電性を有する多結晶シリコン膜14を
形成する。
Next, as shown in FIG. 6A, after a thermal oxide film 13 is formed on the element formation region 12 by thermal oxidation, an impurity such as phosphorus (P) is added to the entire surface by low-pressure CVD. Then, a polycrystalline silicon film 14 having conductivity is formed.

【0101】次に、多結晶シリコン膜14上にシリコン
酸化膜15を形成した後、フォトリソグラフィ、及びこ
れに続くドライエッチングにより、シリコン酸化膜15
及び多結晶シリコン膜14をパターニングして図6
(b)に示すような、多結晶シリコン膜14からなるゲ
ート電極17を形成する。
Next, after a silicon oxide film 15 is formed on the polycrystalline silicon film 14, the silicon oxide film 15 is formed by photolithography and subsequent dry etching.
And patterning the polycrystalline silicon film 14, FIG.
A gate electrode 17 made of the polycrystalline silicon film 14 is formed as shown in FIG.

【0102】次に、図7(a)に示すように、トレンチ
型素子分離構造11及びシリコン酸化膜15をマスクと
して、p型シリコン半導体基板1の表面領域に、n型の
不純物であるヒ素(As)を低濃度にイオン注入して低
濃度の不純物拡散層19を形成する。
Next, as shown in FIG. 7A, using the trench-type element isolation structure 11 and the silicon oxide film 15 as a mask, arsenic (an n-type impurity) is formed in the surface region of the p-type silicon semiconductor substrate 1. As) is ion-implanted at a low concentration to form a low-concentration impurity diffusion layer 19.

【0103】次に、低圧CVD法により全面にシリコン
酸化膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ及びこ
れに続く異方性ドライエッチングにより、図7(b)に
示すように、ゲート電極17及びシリコン酸化膜15の
側面に、このシリコン酸化膜から成る側壁絶縁膜20を
形成する。これと同時に熱酸化膜13をゲート電極17
及び側壁絶縁膜20の下に残して除去して、ゲート酸化
膜16を形成する。
Next, a silicon oxide film is formed on the entire surface by low-pressure CVD. Then, as shown in FIG. 7B, a side wall insulating film 20 made of the silicon oxide film is formed on the side surfaces of the gate electrode 17 and the silicon oxide film 15 by photolithography and subsequent anisotropic dry etching. . At the same time, the thermal oxide film 13 is
Then, the gate oxide film 16 is formed by being removed under the side wall insulating film 20 to form a gate oxide film 16.

【0104】次に、図7(c)に示すように、トレンチ
型素子分離構造11、シリコン酸化膜15及び側壁絶縁
膜20をマスクにして、p型シリコン半導体基板1の表
面領域にn型の不純物であるヒ素(As)又はリン
(P)を高濃度にイオン注入して、高濃度の不純物拡散
層21を形成する。その後、熱処理を行って、低濃度の
不純物拡散層19及び高濃度の不純物拡散層21の不純
物を活性化させる。
Next, as shown in FIG. 7C, using the trench type element isolation structure 11, the silicon oxide film 15 and the side wall insulating film 20 as a mask, an n-type is formed on the surface region of the p-type silicon semiconductor substrate 1. Arsenic (As) or phosphorus (P) as an impurity is ion-implanted at a high concentration to form a high-concentration impurity diffusion layer 21. Thereafter, heat treatment is performed to activate the impurities in the low concentration impurity diffusion layer 19 and the high concentration impurity diffusion layer 21.

【0105】次に、図8(a)に示すように、全面にB
PSG膜22を厚く堆積させた後、リフロー処理を行
う。そして、高濃度の不純物拡散層21及びゲート電極
17まで達するコンタクトホール23,24を開孔す
る。
Next, as shown in FIG.
After the PSG film 22 is deposited thick, a reflow process is performed. Then, contact holes 23 and 24 reaching the high concentration impurity diffusion layer 21 and the gate electrode 17 are opened.

【0106】そして、スパッタ法によりアルミニウム配
線25を蒸着して、コンタクトホール23,24を充填
しBPSG膜22上でパターニングすることにより、図
8(b)に示すようなnMOSトランジスタを完成させ
る。
Then, an aluminum wiring 25 is deposited by sputtering, the contact holes 23 and 24 are filled and patterned on the BPSG film 22 to complete the nMOS transistor as shown in FIG. 8B.

【0107】以上示したように、本実施形態において
は、塩素雰囲気中でドライエッチングを行うことで、第
1の溝4の側壁に安定的に斜面5を形成することができ
る。そして、この斜面5によって、p型シリコン半導体
基板1の斜面5の近傍での電界の集中を防ぎ、トレンチ
型素子分離構造1に跨がる寄生トランジスタの形成を抑
止することができる。
As described above, in this embodiment, the slope 5 can be stably formed on the side wall of the first groove 4 by performing dry etching in a chlorine atmosphere. The slope 5 prevents concentration of an electric field near the slope 5 of the p-type silicon semiconductor substrate 1 and suppresses formation of a parasitic transistor extending over the trench-type element isolation structure 1.

【0108】従って、nMOSトランジスタのしきい値
電圧を一定に保つことができ、またしきい値電圧のばら
つきも最小限に抑えることが可能となる。
Therefore, the threshold voltage of the nMOS transistor can be kept constant, and the variation of the threshold voltage can be minimized.

【0109】さらに、臭化水素(HBr)及び酸素の混
合雰囲気中でドライエッチングを行うことで、第2の溝
7の側壁8をp型シリコン半導体基板1の表面と略垂直
に形成することができる。これによって、第2の溝7の
深さを十分に深くすることが可能となり、隣接する素子
形成領域間の電気的な分離も確実に行うことができる。
Further, by performing dry etching in a mixed atmosphere of hydrogen bromide (HBr) and oxygen, the side wall 8 of the second groove 7 can be formed substantially perpendicular to the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1. it can. Thereby, the depth of the second groove 7 can be made sufficiently large, and electrical separation between adjacent element formation regions can be reliably performed.

【0110】従って、この第1の溝4及び第2の溝7を
有するトレンチ型素子分離構造11によって画定された
素子形成領域12上に、非常に優れた電気的特性を有す
るnMOSトランジスタを形成することができる。
Therefore, an nMOS transistor having extremely excellent electric characteristics is formed on the element forming region 12 defined by the trench type element isolation structure 11 having the first groove 4 and the second groove 7. be able to.

【0111】(変形例)以下、第1の実施形態の変形例
について説明する。この変形例においては、第1の実施
形態に係るnMOSトランジスタの製造工程の内、第1
の溝4を形成した後の第1の溝4の内壁面を酸化する工
程が異なっている。
(Modification) Hereinafter, a modification of the first embodiment will be described. In this modification, in the manufacturing process of the nMOS transistor according to the first embodiment, the first
The step of oxidizing the inner wall surface of the first groove 4 after the formation of the groove 4 is different.

【0112】図9(a)は、この変形例において第1の
実施形態における図2(a)に相当する工程の概略断面
図である。
FIG. 9A is a schematic sectional view of a process corresponding to FIG. 2A in the first embodiment in this modification.

【0113】第1の実施形態においては、第1の溝4を
形成した後に熱酸化処理を施すことにより熱酸化膜6を
形成したが、変形例においてはこの熱酸化の条件を変え
て、より電界集中を緩和することのできる形状に第1の
溝4の斜面形状を加工する。
In the first embodiment, the thermal oxide film 6 is formed by performing a thermal oxidation process after the formation of the first groove 4. However, in a modification, the thermal oxidation condition is changed to change the thermal oxidation film 6. The slope of the first groove 4 is machined into a shape that can alleviate the electric field concentration.

【0114】すなわち、第1の溝4を形成した後、窒素
希釈雰囲気中において酸素濃度15%以下とし、温度1
000℃〜1100℃程度で1時間以上の酸化処理を行
うことにより、第1の溝4の内壁面を酸化する。これに
より、膜厚150Å程度の熱酸化膜6’を形成するとと
もに、図9(a)に示すように第1の溝4の斜面5の上
端部のエッジを丸めて形成することが可能となる。
That is, after the first groove 4 is formed, the oxygen concentration is set to 15% or less in a nitrogen-diluted atmosphere,
The inner wall surface of the first groove 4 is oxidized by performing the oxidation treatment at about 000 ° C. to 1100 ° C. for 1 hour or more. Thereby, it is possible to form the thermal oxide film 6 ′ having a thickness of about 150 ° and to round the edge of the upper end of the slope 5 of the first groove 4 as shown in FIG. 9A. .

【0115】このように、酸化条件を変えるだけで斜面
5の上端部形状をより電界集中の緩和に適した形状に変
えることができる。斜面5のエッジが丸められているた
め、エッジ部におけるp型シリコン半導体基板1の電界
集中を緩和して丸められたエッジの表面方向に分散させ
ることができる。
As described above, the shape of the upper end of the slope 5 can be changed to a shape more suitable for alleviating the electric field concentration only by changing the oxidation conditions. Since the edge of the slope 5 is rounded, the electric field concentration of the p-type silicon semiconductor substrate 1 at the edge portion can be reduced and the edge can be dispersed in the surface direction of the rounded edge.

【0116】その後の工程は第1の実施形態と同様に行
うことにより、図9(b)に示すように変形例に係るn
MOSトランジスタを完成させる。
The subsequent steps are performed in the same manner as in the first embodiment, and as shown in FIG.
Complete the MOS transistor.

【0117】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態に係るnMOSトランジスタの構造と製造方法
を図10〜図17を参照しながら共に説明する。これら
の図において、第1の実施形態と同一の構成要素につい
ては同一の符号を記す。
(Second Embodiment) The structure and manufacturing method of an nMOS transistor according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In these drawings, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0118】先ず、図10(a)に示すように、p型シ
リコン半導体基板1の表面を熱酸化して厚さ300Å程
度の熱酸化膜2を形成し、続いてこの熱酸化膜2上に、
低圧CVD法により厚さ2000Å程度のシリコン窒化
膜3を形成する。ここで、熱酸化膜2はp型シリコン半
導体基板1とシリコン窒化膜3に生じる応力を緩和する
ためのパッド絶縁膜としての機能を果たす。
First, as shown in FIG. 10A, the surface of a p-type silicon semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form a thermal oxide film 2 having a thickness of about 300.degree. ,
A silicon nitride film 3 having a thickness of about 2000 ° is formed by low pressure CVD. Here, the thermal oxide film 2 functions as a pad insulating film for relieving stress generated in the p-type silicon semiconductor substrate 1 and the silicon nitride film 3.

【0119】次に、図10(b)に示すように、フォト
リソグラフィ、及びこれに続くドライエッチングによっ
て、素子分離される領域のp型シリコン半導体基板1を
露出させる開口部26を形成するようにシリコン窒化膜
3を除去する。
Next, as shown in FIG. 10B, an opening 26 for exposing the p-type silicon semiconductor substrate 1 in a region to be element-isolated is formed by photolithography and subsequent dry etching. The silicon nitride film 3 is removed.

【0120】次に、図11(a)に示すように、p型シ
リコン半導体基板1上の全面に膜厚300Å程度の多結
晶シリコン膜31を形成する。これにより、開口部26
の内壁面が多結晶シリコン膜31によって覆われる。
Next, as shown in FIG. 11A, a polycrystalline silicon film 31 having a thickness of about 300 ° is formed on the entire surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1. Thereby, the opening 26
Is covered with a polycrystalline silicon film 31.

【0121】次に、図11(b)に示すように、異方性
エッチングにより開口部26において熱酸化膜2が露出
するまで多結晶シリコン膜31を除去する。すなわち、
熱酸化膜2をエッチングの終点として異方性エッチング
を行う。これにより、多結晶シリコン膜31は開口部2
6におけるシリコン窒化膜3の側壁部位のみに残存し、
多結晶シリコン膜31からなるサイドウォール32が形
成される。
Next, as shown in FIG. 11B, the polycrystalline silicon film 31 is removed by anisotropic etching until the thermal oxide film 2 is exposed at the opening 26. That is,
Anisotropic etching is performed using the thermal oxide film 2 as an end point of the etching. Thereby, the polycrystalline silicon film 31 is formed in the opening 2
6 only remains on the side wall portions of the silicon nitride film 3;
A sidewall 32 made of the polycrystalline silicon film 31 is formed.

【0122】次に、図12(a)に示すように、p型シ
リコン半導体基板1上の全面にCVD法によりシリコン
酸化膜33を形成する。
Next, as shown in FIG. 12A, a silicon oxide film 33 is formed on the entire surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1 by the CVD method.

【0123】次に、図12(b)に示すように、異方性
エッチングにより開口部26においてp型シリコン半導
体基板1が露出するまでシリコン酸化膜33を除去す
る。すなわち、p型シリコン半導体基板1をエッチング
の終点として異方性エッチングを行う。これにより、サ
イドウォール32を覆うようにシリコン酸化膜33が残
存してシリコン酸化膜33からなるサイドウォール34
が形成される。
Next, as shown in FIG. 12B, the silicon oxide film 33 is removed by anisotropic etching until the p-type silicon semiconductor substrate 1 is exposed in the opening 26. That is, anisotropic etching is performed using the p-type silicon semiconductor substrate 1 as the end point of the etching. As a result, the silicon oxide film 33 remains so as to cover the sidewall 32, and the sidewall 34 made of the silicon oxide film 33 is formed.
Is formed.

【0124】続いて、図13(a)に示すように、シリ
コン窒化膜3をマスクとして塩素(Cl2 )雰囲気中で
ドライエッチングを行い、開口部26におけるp型シリ
コン半導体基板1を除去して深さ2000Å程度の第1
の溝4を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 13A, dry etching is performed in a chlorine (Cl 2 ) atmosphere using the silicon nitride film 3 as a mask to remove the p-type silicon semiconductor substrate 1 in the opening 26. The first about 2000mm deep
Is formed.

【0125】第1の溝4の形成にあたっては、塩素雰囲
気中のドライエッチングの代わりに、臭化水素(HB
r)と塩素の混合雰囲気中でドライエッチングを行って
も良い。
In forming the first groove 4, instead of dry etching in a chlorine atmosphere, hydrogen bromide (HB
Dry etching may be performed in a mixed atmosphere of r) and chlorine.

【0126】このような条件下でドライエッチングを行
うことで、図13(a)に示すように、p型シリコン半
導体基板1の表面に対する角度(θ)が70°程度の均
一な斜面5を、第1の溝4の側壁として形成することが
できる。
By performing dry etching under such conditions, as shown in FIG. 13A, a uniform slope 5 having an angle (θ) of about 70 ° with respect to the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1 is formed. It can be formed as a side wall of the first groove 4.

【0127】このように、第1の溝4に斜面5を形成し
て素子分離を行うことで、p型シリコン半導体基板1の
斜面5の近傍に電界が生じたとしても、斜面に沿った深
さ方向に段階的に分散させることが可能となる。
As described above, by forming the slope 5 in the first groove 4 and performing element isolation, even if an electric field is generated in the vicinity of the slope 5 of the p-type silicon semiconductor substrate 1, the depth along the slope is increased. It becomes possible to disperse stepwise in the vertical direction.

【0128】しかも、上述したようなドライエッチング
によって高い精度で所定角度を有する斜面5を形成する
ことができるので、電界集中の緩和により効果的であ
る。斜面の角度(θ)は60°より小さくすると必要以
上に溝幅をとることになり、70°より大きいと電界集
中が大きくなる。従って、斜面の角度(θ)を60°か
ら70°の範囲に形成することで、素子の微細化を可能
とし、かつ電界の集中を抑止した最適の構造を得ること
ができる。
In addition, since the inclined surface 5 having a predetermined angle can be formed with high precision by the dry etching as described above, it is more effective to reduce the electric field concentration. If the angle (θ) of the slope is smaller than 60 °, the groove width becomes unnecessarily large, and if it is larger than 70 °, the electric field concentration increases. Therefore, by forming the angle (θ) of the slope in the range of 60 ° to 70 °, it is possible to miniaturize the element and obtain an optimal structure in which the concentration of the electric field is suppressed.

【0129】次に、図13(b)に示すように、熱酸化
処理を施すことにより、第1の溝4の内壁面に露出した
p型シリコン半導体基板1の表面領域に、厚さ500Å
程度の熱酸化膜6を形成する。
Next, as shown in FIG. 13B, a thermal oxidation treatment is performed so that the surface region of the p-type silicon semiconductor substrate 1 exposed on the inner wall surface of the first groove 4 has a thickness of 500.degree.
A thermal oxide film 6 of a degree is formed.

【0130】次に、図14(a)に示すように、第1の
溝4の底面のみ熱酸化膜6を除去する。ここでは、異方
性エッチングを行うことで、第1の溝4の底面に形成さ
れた熱酸化膜6だけを除去することができる。従って、
第1の溝4の側壁である斜面5には、熱酸化膜6が残さ
れてp型シリコン半導体基板1の表面をそのまま覆って
おくことができる。
Next, as shown in FIG. 14A, the thermal oxide film 6 is removed only on the bottom surface of the first groove 4. Here, by performing anisotropic etching, only the thermal oxide film 6 formed on the bottom surface of the first groove 4 can be removed. Therefore,
The thermal oxide film 6 is left on the slope 5 which is the side wall of the first groove 4 so that the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1 can be covered as it is.

【0131】次に、図14(b)に示すように、シリコ
ン窒化膜3及び斜面5に残された熱酸化膜6をマスクと
して、臭化水素(HBr)と酸素(O2 )との混合雰囲
気中でドライエッチングを行って、第1の溝4から深さ
方向に延長された第2の溝7を形成する。
Next, as shown in FIG. 14B, a mixture of hydrogen bromide (HBr) and oxygen (O 2 ) is formed using the silicon nitride film 3 and the thermal oxide film 6 left on the slope 5 as a mask. Dry etching is performed in an atmosphere to form a second groove 7 extending from the first groove 4 in the depth direction.

【0132】このドライエッチングにおける臭化水素と
酸素のガス流量比は、HBr:O2=20:1〜20
0:1程度が適当である。
The gas flow ratio between hydrogen bromide and oxygen in this dry etching is HBr: O 2 = 20: 1 to 20
About 0: 1 is appropriate.

【0133】このような条件下でドライエッチングを行
うことにより、第2の溝7の側壁8はp型シリコン半導
体基板1の表面に対して80°〜90°程度の角度をも
って形成される。
By performing dry etching under such conditions, the side wall 8 of the second groove 7 is formed at an angle of about 80 ° to 90 ° with respect to the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1.

【0134】このように、側壁8はp型シリコン半導体
基板1の表面に対してほぼ垂直に形成されるため、第2
の溝7は深さによって溝幅が狭くなることはない。従っ
て、第2の溝7を十分に深くすることで素子分離を確実
に行うことができる。
As described above, since the side wall 8 is formed substantially perpendicular to the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1, the second side wall 8 is formed.
The groove width of the groove 7 does not decrease with the depth. Therefore, element separation can be reliably performed by making the second groove 7 sufficiently deep.

【0135】ここでは、第2の溝7の深さは2000Å
程度に形成するのが好ましい。従って、第1の溝4の深
さとあわせた全体での溝の深さは、p型シリコン半導体
基板1の表面から4000Å程度となる。
Here, the depth of the second groove 7 is 2000 mm.
It is preferable to form it to such an extent. Therefore, the total depth of the groove including the depth of the first groove 4 is about 4000 ° from the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1.

【0136】次に、図15(a)に示すように、第2の
溝7の内壁面に露出したp型シリコン半導体基板1の表
面領域を熱酸化処理して、厚さ200Å程度の熱酸化膜
9を形成する。この熱酸化膜9は、エッチングによって
第2の溝7の内壁の表面領域に形成されたダメージ層の
拡散を防止する。
Next, as shown in FIG. 15A, the surface region of the p-type silicon semiconductor substrate 1 exposed on the inner wall surface of the second groove 7 is subjected to a thermal oxidation treatment, so as to have a thermal oxidation thickness of about 200 °. A film 9 is formed. This thermal oxide film 9 prevents diffusion of a damaged layer formed in the surface region of the inner wall of the second groove 7 by etching.

【0137】次に、図15(b)に示すように、低圧C
VD法により第1の溝4及び第2の溝7内を含む全面
に、厚さ7000Å程度のシリコン酸化膜35を形成す
る。これによって、第1の溝4及び第2の溝7はシリコ
ン酸化膜35によって完全に埋め込まれる。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide film 35 having a thickness of about 7000 ° is formed on the entire surface including the inside of the first groove 4 and the second groove 7 by the VD method. Thus, the first groove 4 and the second groove 7 are completely filled with the silicon oxide film 35.

【0138】次に、図16(a)に示すように、化学機
械研磨(CMP)法によりシリコン酸化膜10を研磨し
て除去する。そして、シリコン窒化膜3が露出したとこ
ろでシリコン窒化膜3をストッパーとして研磨を停止さ
せる。
Next, as shown in FIG. 16A, the silicon oxide film 10 is polished and removed by a chemical mechanical polishing (CMP) method. Then, when the silicon nitride film 3 is exposed, polishing is stopped using the silicon nitride film 3 as a stopper.

【0139】次に、図16(b)に示すように、シリコ
ン窒化膜3を異方性のドライエッチングによって除去
し、続いてフッ化水素によるウエットエッチング、又は
ドライエッチングにより熱酸化膜2を除去する。これに
より、第1の溝4及び第2の溝7内にシリコン酸化膜3
5を残して、トレンチ型素子分離構造11が完成する。
そして、このトレンチ型素子分離構造11によって素子
形成領域12が画定される。
Next, as shown in FIG. 16B, the silicon nitride film 3 is removed by anisotropic dry etching, and then the thermal oxide film 2 is removed by wet etching with hydrogen fluoride or dry etching. I do. Thereby, the silicon oxide film 3 is formed in the first groove 4 and the second groove 7.
5, the trench type element isolation structure 11 is completed.
An element formation region 12 is defined by the trench type element isolation structure 11.

【0140】この際、第1の溝4及び第2の溝7を埋め
込んだシリコン酸化膜35の側縁にサイドウォール3
2,34が露出する。そして、図16(b)から明らか
なように、サイドウォール32,34は、第1の溝4よ
りも外側へ形成されている。
At this time, the side wall 3 is formed on the side edge of the silicon oxide film 35 in which the first groove 4 and the second groove 7 are buried.
2, 34 are exposed. Then, as is clear from FIG. 16B, the sidewalls 32 and 34 are formed outside the first groove 4.

【0141】次に、図17(a)に示すように、p型シ
リコン半導体基板1の全面を熱処理することにより、サ
イドウォール32,34のうち多結晶シリコン膜31か
らなるサイドウォール32が熱酸化される。これにより
サイドウォール32,34のうち外側のサイドウォール
32が熱酸化膜36になる。
Next, as shown in FIG. 17A, the entire surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment so that the side wall 32 of the polycrystalline silicon film 31 is thermally oxidized. Is done. As a result, the outer side wall 32 of the side walls 32 and 34 becomes the thermal oxide film 36.

【0142】このようにトレンチ型素子分離構造11を
構成するシリコン酸化膜35の外側を覆うように、エッ
チングレートの小さい熱酸化膜36を形成することがで
きるため、トレンチ型素子分離構造11をエッチングに
対して強化した構造とすることができる。従って、後工
程でエッチングあるいは洗浄等を行ったとしても、熱酸
化膜36によって確実にトレンチ型素子分離構造11を
保護することができ、トレンチ型素子分離構造11が除
去されることを抑止することができる。
Since the thermal oxide film 36 having a small etching rate can be formed so as to cover the outside of the silicon oxide film 35 constituting the trench type element isolation structure 11, the trench type element isolation structure 11 is etched. The structure can be reinforced against Therefore, even if etching or cleaning is performed in a later step, the trench-type element isolation structure 11 can be surely protected by the thermal oxide film 36, and the removal of the trench-type element isolation structure 11 is suppressed. Can be.

【0143】熱酸化膜36の形成と同時に、露出したp
型シリコン半導体基板1の表面が熱酸化されてゲート酸
化膜15が形成される。
At the same time as the formation of the thermal oxide film 36, the exposed p
The surface of type silicon semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form gate oxide film 15.

【0144】その後、ゲート電極16を形成してパター
ニングした後、イオン注入によりゲート電極16の両側
のp型シリコン半導体基板1の表面領域に不純物拡散層
21を形成する。
Thereafter, after the gate electrode 16 is formed and patterned, an impurity diffusion layer 21 is formed in the surface region of the p-type silicon semiconductor substrate 1 on both sides of the gate electrode 16 by ion implantation.

【0145】その後、BPSG膜22を堆積させ、コン
タクトホール23,24を開孔し、アルミニウム配線2
5を形成することにより、図17(b)に示すような、
nMOSトランジスタを完成させる。
Thereafter, a BPSG film 22 is deposited, contact holes 23 and 24 are opened, and an aluminum wiring 2 is formed.
By forming No. 5, as shown in FIG.
The nMOS transistor is completed.

【0146】以上説明したように、本発明の第2の実施
形態においては、トレンチ型素子分離構造11の外縁に
多結晶シリコン膜31からなるサイドウォール34を形
成することができる。そして、熱処理を施すことにより
サイドウォール34を熱酸化して熱酸化膜36を形成す
ることができる。
As described above, in the second embodiment of the present invention, the sidewall 34 made of the polycrystalline silicon film 31 can be formed on the outer edge of the trench type element isolation structure 11. Then, by performing heat treatment, the sidewalls 34 are thermally oxidized to form the thermal oxide film 36.

【0147】これにより、トレンチ型素子分離構造11
の外縁がエッチングレートの低い熱酸化膜36によって
覆われることになる。そして、後工程におけるエッチン
グ、あるいは洗浄等に対して強化したトレンチ型素子分
離構造11を形成することができる。
Thus, the trench type element isolation structure 11
Is covered with the thermal oxide film 36 having a low etching rate. Then, it is possible to form the trench-type element isolation structure 11 that is reinforced against etching or cleaning in a later step.

【0148】従って、トレンチ型素子分離構造11が除
去されてp型シリコン半導体基板1の表面よりも低く陥
没することがないため、トレンチ型素子分離構造11か
ら素子活性領域を跨ぐようにゲート電極を形成しても、
素子分離端における電界集中を抑止することができる。
Therefore, since the trench-type element isolation structure 11 is not removed and is not depressed below the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1, the gate electrode extends from the trench-type element isolation structure 11 to the element active region. Even if formed
Electric field concentration at the element isolation end can be suppressed.

【0149】また、第1の実施形態と同様に、第1の溝
4の側壁に斜面5を形成することによって、p型シリコ
ン半導体基板1の斜面5の近傍での電界の集中を防ぎ、
トレンチ型素子分離構造11に跨がる寄生トランジスタ
の形成を抑止することができる。
Further, similarly to the first embodiment, by forming the slope 5 on the side wall of the first groove 4, concentration of the electric field near the slope 5 of the p-type silicon semiconductor substrate 1 is prevented.
It is possible to suppress formation of a parasitic transistor extending over the trench-type element isolation structure 11.

【0150】従って、nMOSトランジスタのしきい値
電圧を一定に保つことができ、またしきい値電圧のばら
つきも最小限に抑えることが可能となる。
Therefore, the threshold voltage of the nMOS transistor can be kept constant, and the variation of the threshold voltage can be minimized.

【0151】さらに、臭化水素(HBr)及び酸素の混
合雰囲気中でドライエッチングを行うことで、第2の溝
7の側壁8をp型シリコン半導体基板1の表面と略垂直
に形成することができる。これによって、第2の溝7の
深さを十分に深くすることが可能となり、隣接する素子
形成領域間の電気的な分離も確実に行うことができる。
Further, by performing dry etching in a mixed atmosphere of hydrogen bromide (HBr) and oxygen, the side wall 8 of the second groove 7 can be formed substantially perpendicular to the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1. it can. Thereby, the depth of the second groove 7 can be made sufficiently large, and electrical separation between adjacent element formation regions can be reliably performed.

【0152】従って、この第1の溝4及び第2の溝7を
有するトレンチ型素子分離構造11によって画定された
素子形成領域12上に、非常に優れた電気的特性を有す
るnMOSトランジスタを形成することができる。
Therefore, an nMOS transistor having extremely excellent electric characteristics is formed on the element forming region 12 defined by the trench type element isolation structure 11 having the first groove 4 and the second groove 7. be able to.

【0153】これにより、しきい値の低下を抑止し、リ
ーク電流を最小限に抑えたMOSトランジスタを形成す
ることが可能である。
As a result, it is possible to form a MOS transistor in which a decrease in threshold voltage is suppressed and a leak current is minimized.

【0154】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図18
〜図24は第3の実施形態に係るMOSトランジスタの
製造方法を工程順に示す概略断面図である。
(Third Embodiment) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG.
24 to 24 are schematic cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a MOS transistor according to the third embodiment in the order of steps.

【0155】まず、図18(a)に示すように、p型シ
リコン半導体基板41表面を熱酸化して膜厚300Å程
度の熱酸化膜42を形成する。そして、熱酸化膜42上
に膜厚2000Å程度のシリコン窒化膜43を形成す
る。ここで、熱酸化膜42はp型シリコン半導体基板4
1とシリコン窒化膜43に生じる応力を緩和するための
パッド絶縁膜としての機能を果たす。
First, as shown in FIG. 18A, the surface of a p-type silicon semiconductor substrate 41 is thermally oxidized to form a thermal oxide film 42 having a thickness of about 300 °. Then, a silicon nitride film 43 having a thickness of about 2000 ° is formed on the thermal oxide film. Here, the thermal oxide film 42 is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 4.
1 and functions as a pad insulating film for relaxing the stress generated in the silicon nitride film 43.

【0156】次に、図18(b)に示すように、フォト
リソグラフィー及びこれに続くドライエッチングによ
り、素子分離領域となる範囲のシリコン窒化膜43を選
択的に除去して開孔部44を形成する。
Next, as shown in FIG. 18B, an opening 44 is formed by selectively removing the silicon nitride film 43 in a range to be an element isolation region by photolithography and subsequent dry etching. I do.

【0157】次に、図19(a)に示すように、p型シ
リコン半導体基板41上の全面に膜厚300Å程度の多
結晶シリコン膜45を形成する。これにより、開孔部4
4の内壁面が多結晶シリコン膜45によって覆われる。
Next, as shown in FIG. 19A, a polycrystalline silicon film 45 having a thickness of about 300 ° is formed on the entire surface of the p-type silicon semiconductor substrate 41. Thereby, the opening 4
4 is covered with a polycrystalline silicon film 45.

【0158】次に、図19(b)に示すように、異方性
エッチングにより開孔部44において熱酸化膜42が露
出するまで多結晶シリコン膜45を除去する。すなわ
ち、熱酸化膜42をエッチングの終点として異方性エッ
チングを行う。これにより、多結晶シリコン膜45は開
孔部44におけるシリコン窒化膜43の側壁部位のみに
残存し、多結晶シリコン膜45からなるサイドウォール
46が形成される。
Next, as shown in FIG. 19B, the polycrystalline silicon film 45 is removed by anisotropic etching until the thermal oxide film 42 is exposed at the opening 44. That is, anisotropic etching is performed using the thermal oxide film 42 as the end point of the etching. As a result, the polycrystalline silicon film 45 remains only at the side wall portion of the silicon nitride film 43 in the opening portion 44, and a sidewall 46 made of the polycrystalline silicon film 45 is formed.

【0159】次に、図20(a)に示すように、p型シ
リコン半導体基板41上の全面にCVD法によりシリコ
ン酸化膜47を形成する。
Next, as shown in FIG. 20A, a silicon oxide film 47 is formed on the entire surface of the p-type silicon semiconductor substrate 41 by the CVD method.

【0160】次に、図20(b)に示すように、異方性
エッチングにより開孔部44においてp型シリコン半導
体基板41が露出するまでシリコン酸化膜47を除去す
る。すなわち、p型シリコン半導体基板41をエッチン
グの終点として異方性エッチングを行う。これにより、
サイドウォール46を覆うようにシリコン酸化膜47が
残存してシリコン酸化膜47からなるサイドウォール4
8が形成される。
Next, as shown in FIG. 20B, the silicon oxide film 47 is removed by anisotropic etching until the p-type silicon semiconductor substrate 41 is exposed at the opening 44. That is, anisotropic etching is performed using the p-type silicon semiconductor substrate 41 as an etching end point. This allows
The silicon oxide film 47 remains so as to cover the sidewall 46, and the sidewall 4 made of the silicon oxide film 47 is formed.
8 are formed.

【0161】次に、図21(a)に示すように、サイド
ウォール46,48及びシリコン窒化膜43をマスクと
してエッチングを行うことにより、p型シリコン半導体
基板41の表面に垂直に深さ4000Å程度の溝50を
形成する。
Next, as shown in FIG. 21A, etching is performed using the sidewalls 46 and 48 and the silicon nitride film 43 as a mask, so that the depth is approximately 4000 ° perpendicular to the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 41. Is formed.

【0162】ここで、シリコン酸化膜47からなるサイ
ドウォール48によって多結晶シリコン膜45からなる
サイドウォール46を覆っているため、p型シリコン半
導体基板1を除去してもサイドウォール46が除去され
ることはない。
Here, since sidewalls 48 of polycrystalline silicon film 45 are covered by sidewalls 48 of silicon oxide film 47, sidewalls 46 are removed even if p-type silicon semiconductor substrate 1 is removed. Never.

【0163】次に、図21(b)に示すように、形成し
た溝50の内壁面に形成されたダメージ層を取り込むた
め、溝の内壁面を熱酸化して膜厚200Å程度の熱酸化
膜51を形成する。
Next, as shown in FIG. 21B, in order to take in a damaged layer formed on the inner wall surface of the formed groove 50, the inner wall surface of the groove is thermally oxidized to a thermal oxide film having a thickness of about 200 °. 51 are formed.

【0164】次に、図22(a)に示すように、CVD
法により膜厚8000Å程度のシリコン酸化膜52を形
成する。これにより、溝50が完全に埋め込まれる。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide film 52 having a thickness of about 8000 ° is formed by the method. Thereby, the groove 50 is completely buried.

【0165】次に、図22(b)に示すように、化学機
械研磨(CMP)法によりシリコン窒化膜43が露出す
るまでシリコン酸化膜52を研磨して除去する。この際
シリコン窒化膜43は研磨のストッパーとして機能す
る。これにより、溝50内にシリコン酸化膜52が残存
することになる。
Next, as shown in FIG. 22B, the silicon oxide film 52 is polished and removed by chemical mechanical polishing (CMP) until the silicon nitride film 43 is exposed. At this time, the silicon nitride film 43 functions as a polishing stopper. As a result, the silicon oxide film 52 remains in the groove 50.

【0166】次に、図23(a)に示すように、熱リン
酸によるウエットエッチングにより、溝50の形成のマ
スクとして用いたシリコン窒化膜43を除去する。その
後、フッ酸等を用いて熱酸化膜42を除去してp型シリ
コン半導体基板41の表面を露出させる。そして、シリ
コン酸化膜52からなるトレンチ型素子分離構造53が
形成される。この際、溝50を埋め込んだシリコン酸化
膜52の側縁にサイドウォール46,48が露出する。
そして、図23(a)から明らかなように、サイドウォ
ール46,48は溝50よりも外側へ形成されている。
Next, as shown in FIG. 23A, the silicon nitride film 43 used as a mask for forming the groove 50 is removed by wet etching with hot phosphoric acid. Thereafter, the thermal oxide film 42 is removed using hydrofluoric acid or the like to expose the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 41. Then, a trench type element isolation structure 53 composed of the silicon oxide film 52 is formed. At this time, the side walls 46 and 48 are exposed at the side edges of the silicon oxide film 52 filling the trench 50.
Then, as is clear from FIG. 23A, the sidewalls 46 and 48 are formed outside the groove 50.

【0167】次に、図23(b)に示すように、p型シ
リコン半導体基板41の全面を熱処理することにより、
サイドウォール46,48のうち多結晶シリコン膜45
からなるサイドウォール46が熱酸化される。これによ
りサイドウォール46,48のうち外側のサイドウォー
ル46が熱酸化膜54になる。
Next, as shown in FIG. 23B, the entire surface of the p-type silicon semiconductor substrate 41 is subjected to a heat treatment,
Polycrystalline silicon film 45 out of sidewalls 46 and 48
Is thermally oxidized. Thus, the outer one of the side walls 46, 48 becomes the thermal oxide film 54.

【0168】このようにトレンチ型素子分離構造53を
構成するシリコン酸化膜52の外側を覆うように、エッ
チングレートの小さい熱酸化膜54を形成することがで
きるため、トレンチ型素子分離構造53をエッチングに
対して強化した構造とすることができる。従って、後工
程でエッチングあるいは洗浄等を行ったとしても、熱酸
化膜54によって確実にトレンチ型素子分離構造53を
保護することができ、トレンチ型素子分離構造53が除
去されることを抑止することができる。
Since the thermal oxide film 54 having a small etching rate can be formed so as to cover the outside of the silicon oxide film 52 constituting the trench type element isolation structure 53, the trench type element isolation structure 53 is etched. The structure can be reinforced against Therefore, even if etching or cleaning is performed in a later step, the trench-type element isolation structure 53 can be surely protected by the thermal oxide film 54, and the removal of the trench-type element isolation structure 53 is suppressed. Can be.

【0169】熱酸化膜54の形成と同時に、露出したp
型シリコン半導体基板41の表面が熱酸化されてゲート
酸化膜55が形成される。
At the same time as the formation of the thermal oxide film 54, the exposed p
The surface of type silicon semiconductor substrate 41 is thermally oxidized to form gate oxide film 55.

【0170】次に、図24(a)に示すように、全面に
不純物をドープした多結晶シリコン膜56を形成する。
そして、フォトリソグラフィー及びこれに続くドライエ
ッチングにより多結晶シリコン膜56及び熱酸化膜55
をゲート電極形状にパターニングする。
Next, as shown in FIG. 24A, a polycrystalline silicon film 56 doped with impurities is formed on the entire surface.
Then, the polycrystalline silicon film 56 and the thermal oxide film 55 are formed by photolithography and subsequent dry etching.
Is patterned into a gate electrode shape.

【0171】次に、図24(b)に示すように、トレン
チ型素子分離構造53及びゲート電極となる多結晶シリ
コン膜56をマスクとしてn型の不純物である砒素をイ
オン注入する。そして、熱処理を施すことによりゲート
電極となる多結晶シリコン膜56の両側のp型シリコン
半導体基板1の表面領域に、ソース/ドレインとなる一
対の不純物拡散層57を形成する。
Next, as shown in FIG. 24B, arsenic, which is an n-type impurity, is ion-implanted using trench type element isolation structure 53 and polycrystalline silicon film 56 serving as a gate electrode as a mask. Then, a pair of impurity diffusion layers 57 serving as a source / drain are formed in the surface region of the p-type silicon semiconductor substrate 1 on both sides of the polycrystalline silicon film 56 serving as the gate electrode by performing a heat treatment.

【0172】そして、全面に層間絶縁膜としてのBPS
G膜58を形成し、リフローすることにより平坦化した
後、BPSG膜58に不純物拡散層57に達するコンタ
クトホールを形成する。その後、スパッタ法によりアル
ミニウム膜59を形成して、不純物拡散層57に達する
コンタクトホールを充填しアルミニウム膜59のパター
ニングを行うことにより、図24(c)に示すようなn
MOSトランジスタを完成させる。
A BPS as an interlayer insulating film is formed on the entire surface.
After a G film 58 is formed and planarized by reflow, a contact hole reaching the impurity diffusion layer 57 is formed in the BPSG film 58. Thereafter, an aluminum film 59 is formed by a sputtering method, a contact hole reaching the impurity diffusion layer 57 is filled, and the aluminum film 59 is patterned to form an n film as shown in FIG.
Complete the MOS transistor.

【0173】以上説明したように、本発明の第3の実施
形態においては、トレンチ型素子分離構造53の外縁に
多結晶シリコン膜45からなるサイドウォール46を形
成することができる。そして、熱処理を施すことにより
サイドウォール46を熱酸化して熱酸化膜54を形成す
ることができる。
As described above, in the third embodiment of the present invention, the sidewall 46 made of the polycrystalline silicon film 45 can be formed at the outer edge of the trench type element isolation structure 53. Then, by performing a heat treatment, the sidewall 46 is thermally oxidized to form the thermal oxide film 54.

【0174】これにより、トレンチ型素子分離構造53
の外縁がエッチングレートの低い熱酸化膜54によって
覆われることになる。そして、後工程におけるエッチン
グあるいは洗浄等に対して強化したトレンチ型素子分離
構造53を形成することができる。
Thus, the trench type element isolation structure 53
Is covered with the thermal oxide film 54 having a low etching rate. Then, it is possible to form the trench-type element isolation structure 53 which is strengthened against etching or cleaning in a later step.

【0175】従って、トレンチ型素子分離構造53が除
去されてp型シリコン半導体基板1の表面よりも低く陥
没することがないため、トレンチ型素子分離構造53か
ら素子活性領域を跨ぐようにゲート電極を形成しても、
素子分離端における電界集中を抑止することができる。
Therefore, since the trench-type element isolation structure 53 is not removed and is not depressed below the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 1, the gate electrode extends from the trench-type element isolation structure 53 so as to straddle the element active region. Even if formed
Electric field concentration at the element isolation end can be suppressed.

【0176】これにより、しきい値の低下を抑止し、リ
ーク電流を最小限に抑えたMOSトランジスタを形成す
ることが可能である。
As a result, it is possible to form a MOS transistor in which a decrease in threshold voltage is suppressed and a leak current is minimized.

【0177】(第4の実施形態)以下、本発明の第4の
実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図25
〜図31は第4の実施形態に係るMOSトランジスタの
製造方法を工程順に示す概略断面図である。
(Fourth Embodiment) Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG.
31 to 31 are schematic cross-sectional views showing a method for manufacturing a MOS transistor according to the fourth embodiment in the order of steps.

【0178】まず、図25(a)に示すように、p型シ
リコン半導体基板61表面を熱酸化して膜厚300Å程
度の熱酸化膜62を形成する。そして、熱酸化膜62上
に膜厚2000Å程度のシリコン窒化膜63を形成す
る。ここで、熱酸化膜62はp型シリコン半導体基板6
1とシリコン窒化膜63に生じる応力を緩和するための
パッド絶縁膜としての機能を果たす。
First, as shown in FIG. 25A, the surface of a p-type silicon semiconductor substrate 61 is thermally oxidized to form a thermal oxide film 62 having a thickness of about 300 °. Then, a silicon nitride film 63 having a thickness of about 2000 ° is formed on the thermal oxide film 62. Here, the thermal oxide film 62 is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 6.
1 and a function as a pad insulating film for relaxing the stress generated in the silicon nitride film 63.

【0179】次に、図25(b)に示すように、フォト
リソグラフィー及びこれに続くドライエッチングによ
り、素子分離領域となる範囲のシリコン窒化膜63及び
熱酸化膜62を選択的に除去して、p型シリコン半導体
基板61を露出させる開孔部64を形成する。
Next, as shown in FIG. 25 (b), the silicon nitride film 63 and the thermal oxide film 62 in the range to become the element isolation region are selectively removed by photolithography and subsequent dry etching. An opening 64 exposing the p-type silicon semiconductor substrate 61 is formed.

【0180】次に、図26(a)に示すように、p型シ
リコン半導体基板61上の全面に膜厚500Å程度の多
結晶シリコン膜76を形成する。そして、p型シリコン
半導体基板61の全面に熱処理を施すことにより、多結
晶シリコン膜76を熱酸化して膜厚750Å程度の熱酸
化膜65を形成する。この状態を図26(b)に示す。
Next, as shown in FIG. 26A, a polycrystalline silicon film 76 having a thickness of about 500 ° is formed on the entire surface of the p-type silicon semiconductor substrate 61. Then, by performing a heat treatment on the entire surface of the p-type silicon semiconductor substrate 61, the polycrystalline silicon film 76 is thermally oxidized to form a thermal oxide film 65 having a thickness of about 750 °. This state is shown in FIG.

【0181】次に、図27(a)に示すように、異方性
エッチングにより開孔部64においてp型シリコン半導
体基板61が露出するまで熱酸化膜65を除去する。す
なわち、p型シリコン半導体基板61をエッチングの終
点として異方性エッチングを行う。これにより、熱酸化
膜65は開孔部64におけるシリコン窒化膜63及び熱
酸化膜62の側壁部位のみに残存し、熱酸化膜65から
なるサイドウォール66が形成される。
Next, as shown in FIG. 27A, the thermal oxide film 65 is removed by anisotropic etching until the p-type silicon semiconductor substrate 61 is exposed at the opening 64. That is, anisotropic etching is performed using the p-type silicon semiconductor substrate 61 as the end point of the etching. As a result, the thermal oxide film 65 remains only in the side wall portions of the silicon nitride film 63 and the thermal oxide film 62 in the opening 64, and a sidewall 66 made of the thermal oxide film 65 is formed.

【0182】次に、図27(b)に示すように、サイド
ウォール66及びシリコン窒化膜63をマスクとしてエ
ッチングを行うことにより、p型シリコン半導体基板6
1の表面に垂直に深さ4000Å程度の溝67を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 27B, etching is performed using the sidewall 66 and the silicon nitride film 63 as a mask, thereby forming the p-type silicon semiconductor substrate 6.
A groove 67 having a depth of about 4000 ° is formed vertically on the surface of the substrate 1.

【0183】次に、図28(a)に示すように、形成し
た溝67の内壁面に形成されたダメージ層を取り込むた
め、溝の内壁面を熱酸化して膜厚200Å程度の熱酸化
膜68を形成する。
Next, as shown in FIG. 28A, in order to take in a damaged layer formed on the inner wall surface of the formed groove 67, the inner wall surface of the groove is thermally oxidized to a thermal oxide film having a thickness of about 200 °. 68 are formed.

【0184】次に、図28(b)に示すように、CVD
法により膜厚8000Å程度のシリコン酸化膜69を形
成する。これにより、溝67が完全に埋め込まれる。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide film 69 having a thickness of about 8000 ° is formed by the method. Thereby, the groove 67 is completely buried.

【0185】次に、図29(a)に示すように、化学機
械研磨(CMP)法によりシリコン窒化膜63が露出す
るまでシリコン酸化膜69を研磨して除去する。この際
シリコン窒化膜63は研磨のストッパーとして機能す
る。これにより、溝67内にシリコン酸化膜69が残存
することになる。
Next, as shown in FIG. 29A, the silicon oxide film 69 is polished and removed by chemical mechanical polishing (CMP) until the silicon nitride film 63 is exposed. At this time, the silicon nitride film 63 functions as a polishing stopper. As a result, the silicon oxide film 69 remains in the groove 67.

【0186】次に、図29(b)に示すように、熱リン
酸によるウエットエッチングにより、溝67の形成のマ
スクとして用いたシリコン窒化膜63を除去する。その
後、フッ酸等を用いて熱酸化膜62を除去してp型シリ
コン半導体基板61の表面を露出させる。そして、シリ
コン酸化膜69からなるトレンチ型素子分離構造70が
形成される。この際、溝67を埋め込んだシリコン酸化
膜69の側縁にサイドウォール66が露出する。そし
て、図29(b)から明らかなように、サイドウォール
66は溝67よりも外側へ形成されている。
Next, as shown in FIG. 29B, the silicon nitride film 63 used as a mask for forming the groove 67 is removed by wet etching using hot phosphoric acid. Thereafter, the thermal oxide film 62 is removed using hydrofluoric acid or the like to expose the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 61. Then, a trench type element isolation structure 70 made of the silicon oxide film 69 is formed. At this time, the sidewall 66 is exposed at the side edge of the silicon oxide film 69 filling the groove 67. Then, as is clear from FIG. 29B, the sidewall 66 is formed outside the groove 67.

【0187】このようにトレンチ型素子分離構造70を
構成するシリコン酸化膜69の外側を覆うように、エッ
チングレートの小さい熱酸化膜65からなるサイドウォ
ール66を形成することができるため、トレンチ型素子
分離構造70をエッチングに対して強化した構造とする
ことができる。従って、後工程でエッチングあるいは洗
浄等を行ったとしても、熱酸化膜65によって確実にト
レンチ型素子分離構造70を保護することができ、トレ
ンチ型素子分離構造70が除去されることを抑止するこ
とができる。
As described above, the side wall 66 made of the thermal oxide film 65 having a small etching rate can be formed so as to cover the outside of the silicon oxide film 69 constituting the trench type element isolation structure 70. The isolation structure 70 can be a structure reinforced with respect to etching. Therefore, even if etching or cleaning is performed in a later step, the trench-type element isolation structure 70 can be reliably protected by the thermal oxide film 65, and the removal of the trench-type element isolation structure 70 is suppressed. Can be.

【0188】次に、図30(a)に示すように、露出し
たp型シリコン半導体基板61の表面を熱酸化処理して
ゲート酸化膜71を形成する。その後、全面に不純物を
ドープした多結晶シリコン膜72を形成する。そして、
フォトリソグラフィー及びこれに続くドライエッチング
により多結晶シリコン膜72及びゲート酸化膜31をゲ
ート電極形状にパターニングする。
Next, as shown in FIG. 30A, the exposed surface of the p-type silicon semiconductor substrate 61 is thermally oxidized to form a gate oxide film 71. Thereafter, a polycrystalline silicon film 72 doped with impurities is formed on the entire surface. And
The polycrystalline silicon film 72 and the gate oxide film 31 are patterned into a gate electrode shape by photolithography and subsequent dry etching.

【0189】次に、図30(b)に示すように、トレン
チ型素子分離構造70及びゲート電極となる多結晶シリ
コン膜72をマスクとしてn型の不純物である砒素をイ
オン注入する。そして、熱処理を施すことによりゲート
電極となる多結晶シリコン膜72の両側のp型シリコン
半導体基板61の表面領域に、ソース/ドレインとなる
一対の不純物拡散層73を形成する。
Next, as shown in FIG. 30B, arsenic, which is an n-type impurity, is ion-implanted using the trench-type element isolation structure 70 and the polycrystalline silicon film 72 serving as a gate electrode as a mask. Then, by performing heat treatment, a pair of impurity diffusion layers 73 serving as a source / drain are formed in the surface regions of the p-type silicon semiconductor substrate 61 on both sides of the polycrystalline silicon film 72 serving as the gate electrode.

【0190】そして、全面に層間絶縁膜としてのBPS
G膜74を形成し、リフローすることにより平坦化した
後、不純物拡散層73に達するコンタクトホールを形成
する。その後、スパッタ法によりアルミニウム膜75を
形成して、不純物拡散層73に達するコンタクトホール
を充填しアルミニウム膜75のパターニングを行うこと
により、図31に示すようなnMOSトランジスタを完
成させる。
Then, a BPS as an interlayer insulating film is formed on the entire surface.
After a G film 74 is formed and planarized by reflow, a contact hole reaching the impurity diffusion layer 73 is formed. Thereafter, an aluminum film 75 is formed by sputtering, a contact hole reaching the impurity diffusion layer 73 is filled, and the aluminum film 75 is patterned to complete an nMOS transistor as shown in FIG.

【0191】以上説明したように、本発明の第4の実施
形態においては、トレンチ型素子分離構造70の外縁に
熱酸化膜65からなるサイドウォール66を形成するこ
とができる。
As described above, in the fourth embodiment of the present invention, the side wall 66 made of the thermal oxide film 65 can be formed on the outer edge of the trench type element isolation structure 70.

【0192】これにより、トレンチ型素子分離構造70
の外縁がエッチングレートの低い熱酸化膜65によって
覆われることになる。そして、後工程におけるエッチン
グあるいは洗浄等に対して強化したトレンチ型素子分離
構造70を形成することができる。
Thus, the trench type element isolation structure 70
Is covered with a thermal oxide film 65 having a low etching rate. Then, it is possible to form the trench-type element isolation structure 70 which is reinforced with respect to etching or cleaning in a later step.

【0193】従って、トレンチ型素子分離構造70が除
去されてp型シリコン半導体基板61の表面よりも低く
陥没することがないため、トレンチ型素子分離構造70
から素子活性領域を跨ぐようにゲート電極を形成して
も、素子分離端における電界集中を抑止することができ
る。
Therefore, the trench-type element isolation structure 70 is not removed and is not depressed below the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 61.
Even if the gate electrode is formed so as to straddle the element active region, the electric field concentration at the element isolation end can be suppressed.

【0194】これにより、しきい値の低下を抑止し、リ
ーク電流を最小限に抑えたMOSトランジスタを形成す
ることが可能である。
As a result, it is possible to form a MOS transistor in which a decrease in threshold voltage is suppressed and a leak current is minimized.

【0195】(第5の実施形態)以下、本発明の第5の
実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図32
〜図38は第5の実施形態に係るMOSトランジスタの
製造方法を工程順に示す概略断面図である。なお、第4
の実施形態と同一の構成部材については、同一の符号を
記す。
(Fifth Embodiment) Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG.
38 are schematic cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a MOS transistor according to the fifth embodiment in the order of steps. The fourth
The same reference numerals are given to the same components as those of the embodiment.

【0196】まず、図32(a)に示すように、p型シ
リコン半導体基板81表面を熱酸化して膜厚300Å程
度の熱酸化膜82を形成する。そして、熱酸化膜82上
に膜厚2000Å程度のシリコン窒化膜83を形成す
る。ここで、熱酸化膜82はp型シリコン半導体基板8
1とシリコン窒化膜83に生じる応力を緩和するための
パッド絶縁膜としての機能を果たす。
First, as shown in FIG. 32A, the surface of a p-type silicon semiconductor substrate 81 is thermally oxidized to form a thermal oxide film 82 having a thickness of about 300 °. Then, a silicon nitride film 83 having a thickness of about 2000 ° is formed on the thermal oxide film 82. Here, the thermal oxide film 82 is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 8.
1 and functions as a pad insulating film for relaxing the stress generated in the silicon nitride film 83.

【0197】そして、フォトリソグラフィー及びこれに
続くドライエッチングにより、素子分離領域となる範囲
のシリコン窒化膜83及び熱酸化膜82を選択的に除去
して、p型シリコン半導体基板81を露出させる開孔部
84を形成する。
Then, an opening for exposing the p-type silicon semiconductor substrate 81 by selectively removing the silicon nitride film 83 and the thermal oxide film 82 in a range to be an element isolation region by photolithography and subsequent dry etching. A portion 84 is formed.

【0198】次に、図32(b)に示すように、p型シ
リコン半導体基板81上の全面に膜厚500Å程度の多
結晶シリコン膜87を形成する。そして、p型シリコン
半導体基板81の全面に熱処理を施すことにより、多結
晶シリコン膜87を熱酸化して膜厚750Å程度の熱酸
化膜85を形成する。この状態を図33(a)に示す。
Next, as shown in FIG. 32 (b), a polycrystalline silicon film 87 having a thickness of about 500 ° is formed on the entire surface of the p-type silicon semiconductor substrate 81. Then, heat treatment is performed on the entire surface of the p-type silicon semiconductor substrate 81 to thermally oxidize the polycrystalline silicon film 87 to form a thermal oxide film 85 having a thickness of about 750 °. This state is shown in FIG.

【0199】次に、図33(b)に示すように、異方性
エッチングにより開孔部84においてp型シリコン半導
体基板81が露出するまで熱酸化膜85を除去する。す
なわち、p型シリコン半導体基板81をエッチングの終
点として異方性エッチングを行う。これにより、熱酸化
膜85は開孔部84におけるシリコン窒化膜83及び熱
酸化膜82の側壁部位のみに残存し、熱酸化膜85から
なるサイドウォール86が形成される。
Next, as shown in FIG. 33B, the thermal oxide film 85 is removed by anisotropic etching until the p-type silicon semiconductor substrate 81 is exposed at the opening 84. That is, anisotropic etching is performed using the p-type silicon semiconductor substrate 81 as an etching end point. As a result, the thermal oxide film 85 remains only at the side wall portions of the silicon nitride film 83 and the thermal oxide film 82 in the opening 84, and the sidewall 86 made of the thermal oxide film 85 is formed.

【0200】続いて、図34(a)に示すように、シリ
コン窒化膜83及びサイドウォール86をマスクとして
塩素(Cl2 )雰囲気中でドライエッチングを行い、開
口部84におけるp型シリコン半導体基板81を除去し
て深さ2000Å程度の第1の溝88を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 34A, dry etching is performed in a chlorine (Cl 2 ) atmosphere using the silicon nitride film 83 and the sidewalls 86 as a mask, and the p-type silicon semiconductor substrate 81 in the opening 84 is formed. Is removed to form a first groove 88 having a depth of about 2000 °.

【0201】第1の溝88の形成にあたっては、塩素雰
囲気中のドライエッチングの代わりに、臭化水素(HB
r)と塩素の混合雰囲気中でドライエッチングを行って
も良い。
In forming the first groove 88, instead of dry etching in a chlorine atmosphere, hydrogen bromide (HB
Dry etching may be performed in a mixed atmosphere of r) and chlorine.

【0202】このような条件下でドライエッチングを行
うことで、図34(a)に示すように、p型シリコン半
導体基板81の表面に対する角度(θ)が70°程度の
均一な斜面89を、第1の溝88の側壁として形成する
ことができる。
By performing dry etching under such conditions, as shown in FIG. 34A, a uniform inclined surface 89 having an angle (θ) of about 70 ° with respect to the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 81 is formed. It can be formed as a side wall of the first groove 88.

【0203】このように、第1の溝88に斜面89を形
成して素子分離を行うことで、p型シリコン半導体基板
81の斜面89の近傍に電界が生じたとしても、斜面に
沿った深さ方向に段階的に分散させることが可能とな
る。
As described above, by forming the inclined surface 89 in the first groove 88 and performing element isolation, even if an electric field is generated near the inclined surface 89 of the p-type silicon semiconductor substrate 81, the depth along the inclined surface is reduced. It becomes possible to disperse stepwise in the vertical direction.

【0204】しかも、上述したようなドライエッチング
によって高い精度で所定角度を有する斜面89を形成す
ることができるので、電界集中の緩和により効果的であ
る。斜面89の角度(θ)は60°より小さくすると必
要以上に溝幅をとることになり、70°より大きいと電
界集中が大きくなる。従って、斜面89の角度(θ)を
60°から70°の範囲に形成することで、素子の微細
化を可能とし、かつ電界の集中を抑止した最適の構造を
得ることができる。
Further, since the inclined surface 89 having a predetermined angle can be formed with high precision by the dry etching as described above, it is more effective to reduce the electric field concentration. If the angle (θ) of the inclined surface 89 is smaller than 60 °, the groove width becomes larger than necessary, and if it is larger than 70 °, the electric field concentration increases. Therefore, by forming the angle (θ) of the inclined surface 89 in the range of 60 ° to 70 °, it is possible to miniaturize the element and obtain an optimal structure in which the concentration of the electric field is suppressed.

【0205】次に、図34(b)に示すように、熱酸化
処理を施すことにより、第1の溝88の内壁面に露出し
たp型シリコン半導体基板81の表面領域に、厚さ50
0Å程度の熱酸化膜90を形成する。
Next, as shown in FIG. 34 (b), a thermal oxidation process is performed so that the surface region of the p-type silicon semiconductor substrate 81 exposed on the inner wall surface of the first groove 88 has a thickness of 50 μm.
A thermal oxide film 90 of about 0 ° is formed.

【0206】次に、図35(a)に示すように、第1の
溝88の底面のみ熱酸化膜90を除去する。ここでは、
異方性エッチングを行うことで、第1の溝88の底面に
形成された熱酸化膜90だけを除去することができる。
従って、第1の溝88の側壁である斜面89には、熱酸
化膜90が残されてp型シリコン半導体基板81の表面
をそのまま覆っておくことができる。
Next, as shown in FIG. 35A, the thermal oxide film 90 is removed only on the bottom surface of the first groove 88. here,
By performing the anisotropic etching, only the thermal oxide film 90 formed on the bottom surface of the first groove 88 can be removed.
Therefore, the thermal oxide film 90 is left on the slope 89 as the side wall of the first groove 88, and the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 81 can be covered as it is.

【0207】次に、図35(b)に示すように、シリコ
ン窒化膜83及び斜面89に残された熱酸化膜90をマ
スクとして、臭化水素(HBr)と酸素(O2 )との混
合雰囲気中でドライエッチングを行って、第1の溝88
から深さ方向に延長された第2の溝91を形成する。
Next, as shown in FIG. 35B, a mixture of hydrogen bromide (HBr) and oxygen (O 2 ) is formed using the silicon nitride film 83 and the thermal oxide film 90 left on the slope 89 as a mask. By performing dry etching in an atmosphere, the first groove 88 is formed.
A second groove 91 extending in the depth direction is formed.

【0208】このドライエッチングにおける臭化水素と
酸素のガス流量比は、HBr:O2=20:1〜20
0:1程度が適当である。
The gas flow ratio between hydrogen bromide and oxygen in this dry etching is HBr: O 2 = 20: 1 to 20
About 0: 1 is appropriate.

【0209】このような条件下でドライエッチングを行
うことにより、第2の溝91の側壁92はp型シリコン
半導体基板91の表面に対して80°〜90°程度の角
度をもって形成される。
By performing dry etching under such conditions, the side wall 92 of the second groove 91 is formed at an angle of about 80 ° to 90 ° with respect to the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 91.

【0210】このように、側壁92はp型シリコン半導
体基板91の表面に対してほぼ垂直に形成されるため、
第2の溝91は深さによって溝幅が狭くなることはな
い。従って、第2の溝91を十分に深くすることで素子
分離を確実に行うことができる。
As described above, since side wall 92 is formed substantially perpendicular to the surface of p-type silicon semiconductor substrate 91,
The groove width of the second groove 91 does not decrease with the depth. Therefore, element isolation can be reliably performed by making the second groove 91 sufficiently deep.

【0211】ここでは、第2の溝92の深さは2000
Å程度に形成するのが好ましい。従って、第1の溝88
の深さとあわせた全体での溝の深さは、p型シリコン半
導体基板81の表面から4000Å程度となる。
Here, the depth of the second groove 92 is 2000
It is preferable to form it to about Å. Therefore, the first groove 88
The total depth of the groove, together with the depth, is about 4000 ° from the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 81.

【0212】次に、図36(a)に示すように、第2の
溝91の内壁面に露出したp型シリコン半導体基板81
の表面領域を熱酸化処理して、厚さ200Å程度の熱酸
化膜93を形成する。この熱酸化膜93は、エッチング
によって第2の溝91の内壁の表面領域に形成されたダ
メージ層の拡散を防止する。
Next, as shown in FIG. 36A, the p-type silicon semiconductor substrate 81 exposed on the inner wall surface of the second groove 91 is formed.
Is thermally oxidized to form a thermal oxide film 93 having a thickness of about 200 °. This thermal oxide film 93 prevents diffusion of a damaged layer formed in the surface region of the inner wall of the second groove 91 by etching.

【0213】次に、図36(b)に示すように、低圧C
VD法により第1の溝88及び第2の溝91内を含む全
面に、厚さ7000Å程度のシリコン酸化膜94を形成
する。これによって、第1の溝88及び第2の溝91は
シリコン酸化膜94によって完全に埋め込まれる。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide film 94 having a thickness of about 7000 ° is formed on the entire surface including the inside of the first groove 88 and the second groove 91 by the VD method. Thus, the first groove 88 and the second groove 91 are completely filled with the silicon oxide film 94.

【0214】次に、図37(a)に示すように、化学機
械研磨(CMP)法によりシリコン酸化膜94を研磨し
て除去する。そして、シリコン窒化膜83が露出したと
ころでシリコン窒化膜83をストッパーとして研磨を停
止させる。
Next, as shown in FIG. 37A, the silicon oxide film 94 is polished and removed by a chemical mechanical polishing (CMP) method. Then, when the silicon nitride film 83 is exposed, the polishing is stopped using the silicon nitride film 83 as a stopper.

【0215】次に、図37(b)に示すように、熱リン
酸によるウエットエッチングにより、シリコン窒化膜8
3を除去する。その後、フッ酸等を用いて熱酸化膜82
を除去してp型シリコン半導体基板81の表面を露出さ
せる。ここで、シリコン酸化膜94、サイドウォール8
6からなるトレンチ型素子分離構造95が形成される。
この際、第1の溝88及び第2の溝91を埋め込んだシ
リコン酸化膜94の側縁にサイドウォール86が露出し
ている。そして、図37(b)から明らかなように、サ
イドウォール86は、第1の溝88よりも外側へ形成さ
れている。
Next, as shown in FIG. 37B, the silicon nitride film 8 is wet-etched with hot phosphoric acid.
3 is removed. Thereafter, the thermal oxide film 82 is formed using hydrofluoric acid or the like.
Is removed to expose the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 81. Here, the silicon oxide film 94 and the sidewall 8
6 are formed.
At this time, the sidewall 86 is exposed at the side edge of the silicon oxide film 94 in which the first groove 88 and the second groove 91 are buried. Then, as is clear from FIG. 37B, the side wall 86 is formed outside the first groove 88.

【0216】このようにトレンチ型素子分離構造95を
構成するシリコン酸化膜94の外側を覆うように、エッ
チングレートの小さい熱酸化膜85からなるサイドウォ
ール86を形成することができるため、トレンチ型素子
分離構造95をエッチングに対して強化した構造とする
ことができる。従って、後工程でエッチングあるいは洗
浄等を行ったとしても、サイドウォール86(熱酸化膜
85)によって確実にトレンチ型素子分離構造95を保
護することができ、トレンチ型素子分離構造95が除去
されることを抑止することができる。
As described above, the side wall 86 made of the thermal oxide film 85 having a small etching rate can be formed so as to cover the outside of the silicon oxide film 94 constituting the trench type element isolation structure 95. The isolation structure 95 can be a structure strengthened against etching. Therefore, even if etching or cleaning is performed in a later step, the trench element isolation structure 95 can be reliably protected by the sidewall 86 (thermal oxide film 85), and the trench element isolation structure 95 is removed. Can be suppressed.

【0217】その後、第4の実施形態と同様の工程を経
ることにより、図38に示すような、nMOSトランジ
スタを完成させる。
Thereafter, through the same steps as in the fourth embodiment, an nMOS transistor as shown in FIG. 38 is completed.

【0218】以上説明したように、本発明の第4の実施
形態においては、トレンチ型素子分離構造70の外縁に
熱酸化膜65からなるサイドウォール66を形成するこ
とができる。
As described above, in the fourth embodiment of the present invention, the sidewall 66 made of the thermal oxide film 65 can be formed on the outer edge of the trench type element isolation structure 70.

【0219】これにより、トレンチ型素子分離構造70
の外縁がエッチングレートの低い熱酸化膜65によって
覆われることになる。そして、後工程におけるエッチン
グあるいは洗浄等に対して強化したトレンチ型素子分離
構造70を形成することができる。
Thus, the trench type element isolation structure 70
Is covered with a thermal oxide film 65 having a low etching rate. Then, it is possible to form the trench-type element isolation structure 70 which is reinforced with respect to etching or cleaning in a later step.

【0220】従って、トレンチ型素子分離構造70が除
去されてp型シリコン半導体基板41の表面よりも低く
陥没することがないため、トレンチ型素子分離構造70
から素子活性領域を跨ぐようにゲート電極を形成して
も、素子分離端における電界集中を抑止することができ
る。
Therefore, since trench-type element isolation structure 70 is not removed and does not sink below the surface of p-type silicon semiconductor substrate 41, trench-type element isolation structure 70
Even if the gate electrode is formed so as to straddle the element active region, the electric field concentration at the element isolation end can be suppressed.

【0221】また、第1の実施形態と同様に、第1の溝
88の側壁に斜面89を形成することによって、p型シ
リコン半導体基板81の斜面89の近傍での電界の集中
を防ぎ、トレンチ型素子分離構造95に跨がる寄生トラ
ンジスタの形成を抑止することができる。
Further, similarly to the first embodiment, by forming the slope 89 on the side wall of the first groove 88, concentration of the electric field near the slope 89 of the p-type silicon semiconductor substrate 81 is prevented, and the trench is formed. It is possible to suppress the formation of a parasitic transistor extending over the pattern element isolation structure 95.

【0222】従って、nMOSトランジスタのしきい値
電圧を一定に保つことができ、またしきい値電圧のばら
つきも最小限に抑えることが可能となる。
Therefore, the threshold voltage of the nMOS transistor can be kept constant, and variation in the threshold voltage can be minimized.

【0223】さらに、臭化水素(HBr)及び酸素の混
合雰囲気中でドライエッチングを行うことで、第2の溝
91の側壁92をp型シリコン半導体基板81の表面と
略垂直に形成することができる。これによって、第2の
溝91の深さを十分に深くすることが可能となり、隣接
する素子形成領域間の電気的な分離も確実に行うことが
できる。
Further, by performing dry etching in a mixed atmosphere of hydrogen bromide (HBr) and oxygen, the side wall 92 of the second groove 91 can be formed substantially perpendicular to the surface of the p-type silicon semiconductor substrate 81. it can. Accordingly, the depth of the second groove 91 can be made sufficiently large, and electrical isolation between adjacent element formation regions can be reliably performed.

【0224】従って、この第1の溝88及び第2の溝9
1を有するトレンチ型素子分離構造95によって画定さ
れた素子形成領域上に、非常に優れた電気的特性を有す
るnMOSトランジスタを形成することができる。
Therefore, the first groove 88 and the second groove 9
An nMOS transistor having extremely excellent electrical characteristics can be formed on the element formation region defined by the trench-type element isolation structure 95 having a value of 1.

【0225】これにより、しきい値の低下を抑止し、リ
ーク電流を最小限に抑えたMOSトランジスタを形成す
ることが可能である。
As a result, it is possible to form a MOS transistor in which a decrease in threshold voltage is suppressed and a leak current is minimized.

【0226】なお、以上説明した実施形態に記載され
た、所定角度に形成された溝を、埋め込み型のフィール
ドシールド素子分離構造に適用してもよい。同様に、埋
め込み型のメモリキャパシタに適用してもよい。
The groove formed at a predetermined angle described in the above-described embodiment may be applied to a buried type field shield element isolation structure. Similarly, the present invention may be applied to an embedded memory capacitor.

【0227】[0227]

【発明の効果】本発明によれば、トレンチ型素子分離構
造を有する半導体装置において、素子分離端における電
界集中の発生を抑止することができる。従って、電気的
特性及び信頼性を向上させた半導体装置とその製造方法
を提供することができる。
According to the present invention, in a semiconductor device having a trench type element isolation structure, generation of electric field concentration at an element isolation end can be suppressed. Therefore, a semiconductor device with improved electrical characteristics and reliability and a method for manufacturing the same can be provided.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係るnMOSトラン
ジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a method for manufacturing an nMOS transistor according to a first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】本発明の第1の実施形態に係るnMOSトラン
ジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing the nMOS transistor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図3】本発明の第1の実施形態に係るnMOSトラン
ジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図4】本発明の第1の実施形態に係るnMOSトラン
ジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図5】本発明の第1の実施形態に係るnMOSトラン
ジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図6】本発明の第1の実施形態に係るnMOSトラン
ジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図7】本発明の第1の実施形態に係るnMOSトラン
ジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing the nMOS transistor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図8】本発明の第1の実施形態に係るnMOSトラン
ジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図9】本発明の第1の実施形態の変形例に係るnMO
Sトランジスタを示す概略断面図である。
FIG. 9 shows an nMO according to a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing an S transistor.

【図10】本発明の第2の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing an nMOS transistor according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図11】本発明の第2の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing an nMOS transistor according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図12】本発明の第2の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing an nMOS transistor according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図13】本発明の第2の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing an nMOS transistor according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図14】本発明の第2の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing an nMOS transistor according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図15】本発明の第2の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing an nMOS transistor according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図16】本発明の第2の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing the nMOS transistor according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図17】本発明の第2の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing an nMOS transistor according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図18】本発明の第3の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図19】本発明の第3の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図20】本発明の第3の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図21】本発明の第3の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図22】本発明の第3の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図23】本発明の第3の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図24】本発明の第3の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図25】本発明の第4の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図26】本発明の第4の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 26 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図27】本発明の第4の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 27 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図28】本発明の第4の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 28 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図29】本発明の第4の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 29 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図30】本発明の第4の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 30 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図31】本発明の第4の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 31 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図32】本発明の第5の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 32 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the fifth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図33】本発明の第5の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 33 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the fifth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図34】本発明の第5の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 34 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the fifth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図35】本発明の第5の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 35 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the fifth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図36】本発明の第5の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 36 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the fifth embodiment of the present invention in the order of steps;

【図37】本発明の第5の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 37 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the fifth embodiment of the present invention in the order of steps;

【図38】本発明の第5の実施形態に係るnMOSトラ
ンジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 38 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the nMOS transistor according to the fifth embodiment of the present invention in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,41,61,81 p型シリコン半導体基板 2,6,6’,9,13,36,42,51,54,6
2,65,68,82,85,90,93 熱酸化膜 3,43,63,83 シリコン窒化膜 4,88 第1の溝 5,89 斜面 7,91 第2の溝 8,92 側壁 10,15,33,35,47,52,69,94 シ
リコン酸化膜 11,53,70,95 トレンチ型素子分離構造 12 素子形成領域 14,31,45,56,76,72,87 多結晶シ
リコン膜 16,17 ゲート電極 19 低濃度の不純物拡散層 20 側壁絶縁膜 21,57,73 高濃度の不純物拡散層 22,58,74 BPSG膜 23,24 コンタクトホール 25 アルミニウム配線 26,44,64,84 開口部 32,34,46,48,66,86 サイドウォール 50,67 溝 55,71 ゲート酸化膜 59,75 アルミニウム膜
1,41,61,81 p-type silicon semiconductor substrate 2,6,6 ', 9,13,36,42,51,54,6
2, 65, 68, 82, 85, 90, 93 Thermal oxide film 3, 43, 63, 83 Silicon nitride film 4, 88 First groove 5, 89 Slope 7, 91 Second groove 8, 92 Side wall 10, 15, 33, 35, 47, 52, 69, 94 Silicon oxide film 11, 53, 70, 95 Trench type element isolation structure 12 Element formation region 14, 31, 45, 56, 76, 72, 87 Polycrystalline silicon film 16 , 17 Gate electrode 19 Low-concentration impurity diffusion layer 20 Side wall insulating film 21, 57, 73 High-concentration impurity diffusion layer 22, 58, 74 BPSG film 23, 24 Contact hole 25 Aluminum wiring 26, 44, 64, 84 Opening 32, 34, 46, 48, 66, 86 Side walls 50, 67 Grooves 55, 71 Gate oxide film 59, 75 Aluminum film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/786 H01L 29/78 621 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 29/786 H01L 29/78 621

Claims (40)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された溝と、 前記溝を埋め込んだ絶縁膜とを備え、 前記溝の側壁は、上部に形成された前記半導体基板の表
面に対して所定角度を有する斜面と下部に形成された前
記半導体基板の表面に対して略垂直な面とからなり、前
記溝の底面が平坦に形成されていることを特徴とする半
導体装置。
1. A groove formed on a semiconductor substrate, and an insulating film embedded in the groove, wherein a side wall of the groove has a slope having a predetermined angle with respect to a surface of the semiconductor substrate formed thereon. And a surface substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate formed below, and the bottom surface of the groove is formed flat.
【請求項2】 前記斜面は、前記溝のほぼ半分の深さま
で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半
導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said slope is formed to a depth approximately half of said groove.
【請求項3】 前記所定角度は前記半導体基板の表面に
対して60°〜70°の範囲内であることを特徴とする
請求項1又は2に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the predetermined angle is in a range of 60 ° to 70 ° with respect to a surface of the semiconductor substrate.
【請求項4】 前記絶縁膜は前記半導体基板の表面より
も突出して形成されており、 前記半導体基板上の前記絶縁膜の側縁部位は、多結晶シ
リコン膜を熱酸化して形成された熱酸化膜によって覆わ
れていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項
に記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film is formed so as to protrude from a surface of the semiconductor substrate, and a side edge portion of the insulating film on the semiconductor substrate is formed by thermally oxidizing a polycrystalline silicon film. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is covered with an oxide film.
【請求項5】 前記熱酸化膜と前記絶縁膜の間にCVD
法により形成されたシリコン酸化膜が形成されているこ
とを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
5. A CVD method between the thermal oxide film and the insulating film.
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein a silicon oxide film formed by a method is formed.
【請求項6】 前記半導体基板の表面近傍において、前
記所定角度が小さくなるように形成されていることを特
徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装
置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the predetermined angle is formed to be smaller in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate.
【請求項7】 半導体基板の溝を埋め込む絶縁膜からな
るトレンチ型素子分離構造を有する半導体装置であっ
て、 前記絶縁膜は前記半導体基板の表面よりも突出して形成
されており、 前記半導体基板上の前記絶縁膜の側縁部位は、多結晶シ
リコン膜を熱酸化して形成された熱酸化膜によって覆わ
れていることを特徴とする半導体装置。
7. A semiconductor device having a trench-type element isolation structure comprising an insulating film filling a groove of a semiconductor substrate, wherein the insulating film is formed so as to protrude from a surface of the semiconductor substrate. A side edge portion of the insulating film is covered with a thermal oxide film formed by thermally oxidizing a polycrystalline silicon film.
【請求項8】 前記熱酸化膜と前記絶縁膜の間にCVD
法により形成されたシリコン酸化膜が形成されているこ
とを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
8. A CVD method between said thermal oxide film and said insulating film.
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein a silicon oxide film formed by a method is formed.
【請求項9】 半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する
第1の工程と、 前記第1の絶縁膜を選択的に除去して、前記半導体基板
の一部を露出させる第2の工程と、 前記第1の絶縁膜の形状に倣って露出した前記半導体基
板を除去して、前記半導体基板の表面に対して所定角度
に形成された斜面からなる側壁を有する第1の溝を形成
する第3の工程と、 前記斜面を含む前記第1の溝の内壁面を覆う第2の絶縁
膜を形成する第4の工程と、 前記第1の溝の底面における前記第2の絶縁膜を除去し
て、前記第1の溝の底面において前記半導体基板を露出
させる第5の工程と、 前記第1の溝の底面に露出した前記半導体基板を除去し
て、前記第1の溝の側壁から続く溝であって前記半導体
基板の表面に対して略垂直な側壁を有する第2の溝を形
成する6の工程と、 前記第1の溝及び前記第2の溝内を含む全面に第3の絶
縁膜を形成して、前記第1の溝及び前記第2の溝を埋め
込む第7の工程と、 前記第1の絶縁膜が露出するまで前記第3の絶縁膜を除
去する第8の工程と、 前記第1の絶縁膜を除去する第9の工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
9. A first step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, and a second step of selectively removing the first insulating film to expose a part of the semiconductor substrate And removing the semiconductor substrate exposed according to the shape of the first insulating film to form a first groove having a sidewall formed of a slope formed at a predetermined angle with respect to the surface of the semiconductor substrate. A third step, a fourth step of forming a second insulating film covering an inner wall surface of the first groove including the slope, and removing the second insulating film on a bottom surface of the first groove. A fifth step of exposing the semiconductor substrate at the bottom surface of the first groove; and removing the semiconductor substrate exposed at the bottom surface of the first groove, and continuing from a side wall of the first groove. Forming a second groove having a side wall substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate; A step of forming a third insulating film on the entire surface including the inside of the first groove and the second groove, and embedding the first groove and the second groove; 8. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: an eighth step of removing the third insulating film until the first insulating film is exposed; and a ninth step of removing the first insulating film. Method.
【請求項10】 前記第3の工程において形成する前記
第1の溝の斜面の角度は前記半導体基板の表面に対して
60°〜70°の範囲内であることを特徴とする請求項
9に記載の半導体装置の製造方法。
10. The semiconductor device according to claim 9, wherein an angle of a slope of the first groove formed in the third step is in a range of 60 ° to 70 ° with respect to a surface of the semiconductor substrate. The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項11】 前記第3の工程において形成する前記
第1の溝の深さと、前記第6の工程において形成する前
記第2の溝の深さが略同じであることを特徴とする請求
項9又は10に記載の半導体装置の製造方法。
11. The depth of the first groove formed in the third step and the depth of the second groove formed in the sixth step are substantially the same. 11. The method for manufacturing a semiconductor device according to 9 or 10.
【請求項12】 前記第8の工程において、前記第3の
絶縁膜を化学機械研磨法によって研磨して除去すること
を特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の半
導体装置の製造方法。
12. The semiconductor device according to claim 9, wherein in the eighth step, the third insulating film is polished and removed by a chemical mechanical polishing method. Production method.
【請求項13】 前記第1の工程の前に、前記半導体基
板上にパッド絶縁膜を形成する第10の工程を有し、 前記第1の工程において前記パッド絶縁膜を介して前記
第1の絶縁膜を形成し、 前記第2の工程において、前記第1の絶縁膜とともに前
記パッド絶縁膜を選択的に除去し、 前記第9の工程の後に前記半導体基板上に残された前記
パッド絶縁膜を除去する第11の工程を更に有すること
を特徴とする請求項9〜12のいずれか1項に記載の半
導体装置の製造方法。
13. The method according to claim 10, further comprising: before the first step, a tenth step of forming a pad insulating film on the semiconductor substrate. Forming an insulating film; in the second step, selectively removing the pad insulating film together with the first insulating film; and the pad insulating film left on the semiconductor substrate after the ninth step The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, further comprising an eleventh step of removing an impurity.
【請求項14】 前記第6の工程と前記第7の工程の間
に、前記第2の溝の内壁面を覆う第4の絶縁膜を形成す
る第12の工程を更に有することを特徴とする請求項9
〜13のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
14. A twelfth step of forming a fourth insulating film covering an inner wall surface of the second groove between the sixth step and the seventh step. Claim 9
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of items 13 to 13.
【請求項15】 前記第3の工程において、少なくとも
塩素を含む雰囲気中でドライエッチングを行って前記半
導体基板を除去し、前記斜面からなる側壁を有する第1
の溝を形成することを特徴とする請求項9〜14のいず
れか1項に記載の半導体装置の製造方法。
15. The method according to claim 15, wherein in the third step, the semiconductor substrate is removed by performing dry etching in an atmosphere containing at least chlorine.
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the groove is formed.
【請求項16】 前記第3の工程において、臭化水素と
塩素の混合雰囲気中でドライエッチングを行うことを特
徴とする請求項15に記載の半導体装置の製造方法。
16. The method according to claim 15, wherein, in the third step, dry etching is performed in a mixed atmosphere of hydrogen bromide and chlorine.
【請求項17】 前記6の工程において、臭化水素と酸
素の混合雰囲気中でドライエッチングを行って前記半導
体基板を除去し、前記第2の溝を形成することを特徴と
する請求項9〜16のいずれか1項に記載の半導体装置
の製造方法。
17. The method according to claim 9, wherein in the step (6), the semiconductor substrate is removed by performing dry etching in a mixed atmosphere of hydrogen bromide and oxygen to form the second groove. 17. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 16.
【請求項18】 前記第1の絶縁膜はシリコン窒化膜で
あることを特徴とする請求項9〜17のいずれか1項に
記載の半導体装置の製造方法。
18. The method according to claim 9, wherein the first insulating film is a silicon nitride film.
【請求項19】 前記第4の工程において、前記第1の
溝において露出した前記半導体基板を熱酸化することに
より前記第2の絶縁膜を形成することを特徴とする請求
項9〜18のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方
法。
19. The semiconductor device according to claim 9, wherein, in the fourth step, the second insulating film is formed by thermally oxidizing the semiconductor substrate exposed in the first groove. 9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項20】 窒素希釈雰囲気中において前記半導体
基板を熱酸化することを特徴とする請求項19に記載の
半導体装置の製造方法。
20. The method according to claim 19, wherein the semiconductor substrate is thermally oxidized in a nitrogen dilution atmosphere.
【請求項21】 半導体基板上に第1の絶縁膜を形成す
る第1の工程と、 前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第2の工
程と、 前記第2の絶縁膜を選択的に除去して前記第1の絶縁膜
を露出させる開孔部を形成する第3の工程と、 前記半導体基板上の全面に酸化容易な膜を形成する第4
の工程と、 前記開孔部において前記第1の絶縁膜が露出するまで前
記酸化容易な膜を除去して、前記開孔部における前記第
2の絶縁膜の側壁部位に前記酸化容易な膜からなる第1
のサイドウォールを形成する第5の工程と、 前記半導体基板上の全面に第3の絶縁膜を形成する第6
の工程と、 前記開孔部において前記半導体基板が露出するまで前記
第3の絶縁膜を除去して、前記第1のサイドウォールを
覆うように前記第3の絶縁膜からなる第2のサイドウォ
ールを形成する第7の工程と、 前記第2の絶縁膜及び前記第2のサイドウォールをマス
クとして前記開孔部において露出した前記半導体基板を
除去して、前記半導体基板に溝を形成する第8の工程
と、 前記半導体基板上の全面に第4の絶縁膜を形成して、前
記溝を埋め込む第9の工程と、 前記第2の絶縁膜が露出するまで前記第4の絶縁膜を除
去する第10の工程と、 前記第1及び第2の絶縁膜を除去して、下層の前記半導
体基板を露出させる第11の工程と、 前記半導体基板に熱処理を施して、前記酸化容易な膜か
らなる前記第1のサイドウォールを熱酸化する第12の
工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
21. A first step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate; a second step of forming a second insulating film on the first insulating film; A third step of selectively removing a film to form an opening exposing the first insulating film, and a fourth step of forming an easily oxidizable film on the entire surface of the semiconductor substrate.
Removing the easily oxidizable film until the first insulating film is exposed in the opening, and forming the second insulating film on the side wall portion of the second insulating film in the opening from the easily oxidizable film. The first
Forming a third insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate;
And removing the third insulating film until the semiconductor substrate is exposed at the opening, and forming a second sidewall made of the third insulating film so as to cover the first sidewall. A seventh step of forming a groove in the semiconductor substrate by removing the semiconductor substrate exposed in the opening using the second insulating film and the second sidewall as a mask; Forming a fourth insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate and filling the groove; and removing the fourth insulating film until the second insulating film is exposed. A tenth step, an eleventh step of removing the first and second insulating films and exposing the underlying semiconductor substrate, and performing a heat treatment on the semiconductor substrate to form the easily oxidizable film. Thermal oxidation of the first sidewall The method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that it comprises a twelfth step that.
【請求項22】 前記第12の工程において、前記第1
のサイドウォール膜を熱酸化するとともに前記半導体基
板表面を熱酸化することにより前記半導体基板の表面に
ゲート酸化膜を形成することを特徴とする請求項21に
記載の半導体装置の製造方法。
22. In the twelfth step, the first
22. The method according to claim 21, wherein a gate oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate by thermally oxidizing the sidewall film and thermally oxidizing the surface of the semiconductor substrate.
【請求項23】 前記第10の工程において、化学機械
研磨法により前記第4の絶縁膜を除去することを特徴と
する請求項21又は22に記載の半導体装置の製造方
法。
23. The method according to claim 21, wherein in the tenth step, the fourth insulating film is removed by a chemical mechanical polishing method.
【請求項24】 前記第8の工程と前記第9の工程の間
に、前記溝の内壁面を覆う第5の絶縁膜を形成する第1
3の工程を更に有することを特徴とする請求項21〜2
3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
24. A method of forming a fifth insulating film covering an inner wall surface of the groove between the eighth step and the ninth step.
3. The method according to claim 2, further comprising a third step.
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3.
【請求項25】 半導体基板上に第1の絶縁膜を形成す
る第1の工程と、 前記第1の絶縁膜を選択的に除去して前記半導体基板を
露出させる開孔部を形成する第2の工程と、 前記半導体基板上の全面に酸化容易な膜を形成する第3
の工程と、 前記半導体基板に熱処理を施して、前記酸化容易な膜か
らなる熱酸化膜を形成する第4の工程と、 前記第1の絶縁膜上の前記熱酸化膜を除去して、前記開
孔部における前記第1の絶縁膜の側壁部位に前記熱酸化
膜からなるサイドウォールを形成する第5の工程と、 前記第1の絶縁膜、前記サイドウォールをマスクとして
前記開孔部に露出した前記半導体基板を除去して、前記
半導体基板に溝を形成する第6の工程と、 前記半導体基板上の全面に第2の絶縁膜を形成して、前
記溝を埋め込む第7の工程と、 前記第1の絶縁膜が露出するまで前記第2の絶縁膜を除
去する第8の工程と、 前記第1の絶縁膜を除去して、下層の前記半導体基板を
露出させる第9の工程とを有することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
25. A first step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, and a second step of selectively removing the first insulating film to form an opening exposing the semiconductor substrate. Forming an easily oxidizable film on the entire surface of the semiconductor substrate.
Performing a heat treatment on the semiconductor substrate to form a thermal oxide film made of the easily oxidizable film; removing the thermal oxide film on the first insulating film; A fifth step of forming a sidewall made of the thermal oxide film at a side wall portion of the first insulating film in the opening; exposing the opening to the opening using the first insulating film and the sidewall as a mask; A sixth step of removing the semiconductor substrate and forming a groove in the semiconductor substrate; a seventh step of forming a second insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate and filling the groove; An eighth step of removing the second insulating film until the first insulating film is exposed; and a ninth step of removing the first insulating film and exposing the underlying semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項26】 前記第1の工程において、パッド絶縁
膜を介して前記第1の絶縁膜を形成し、 前記第2の工程において、前記第1の絶縁膜とともに前
記パッド絶縁膜を選択的に除去して前記開孔部を形成
し、 前記第9の工程において、前記第1の絶縁膜とともに前
記パッド絶縁膜を除去することを特徴とする請求項25
に記載の半導体装置の製造方法。
26. The method according to claim 26, wherein in the first step, the first insulating film is formed via a pad insulating film, and in the second step, the pad insulating film is selectively formed together with the first insulating film. 26. The method according to claim 25, wherein the opening is formed by removing the pad insulating film together with the first insulating film in the ninth step.
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 5.
【請求項27】 前記第9の工程後、前記半導体基板表
面を熱酸化することにより前記半導体基板の表面にゲー
ト酸化膜を形成することを特徴とする請求項25又は2
6に記載の半導体装置の製造方法。
27. After the ninth step, a gate oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate by thermally oxidizing the surface of the semiconductor substrate.
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 6.
【請求項28】 前記第8の工程において、化学機械研
磨法により前記第2の絶縁膜を除去することを特徴とす
る請求項25〜27のいずれか1項に記載の半導体装置
の製造方法。
28. The method according to claim 25, wherein, in the eighth step, the second insulating film is removed by a chemical mechanical polishing method.
【請求項29】 前記第6の工程と前記第7の工程の間
に、前記溝の内壁面を覆う第3の絶縁膜を形成する第1
0の工程を更に有することを特徴とする請求項25〜2
8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
29. A method of forming a third insulating film covering an inner wall surface of the groove between the sixth step and the seventh step.
3. The method according to claim 2, further comprising the step of:
9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8.
【請求項30】 半導体基板上に第1の絶縁膜を形成す
る第1の工程と、 前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第2の工
程と、 前記第2の絶縁膜を選択的に除去して前記第1の絶縁膜
を露出させる開孔部を形成する第3の工程と、 前記半導体基板上の全面に酸化容易な膜を形成する第4
の工程と、 前記開孔部において前記第1の絶縁膜が露出するまで前
記酸化容易な膜を除去して、前記開孔部における前記第
2の絶縁膜の側壁部位に前記酸化容易な膜からなる第1
のサイドウォールを形成する第5の工程と、 前記半導体基板上の全面に第3の絶縁膜を形成する第6
の工程と、 前記開孔部において前記半導体基板が露出するまで前記
第3の絶縁膜及び前記第1の絶縁膜を除去して、前記第
1のサイドウォールを覆うように前記第3の絶縁膜から
なる第2のサイドウォールを形成する第7の工程と、 前記第2の絶縁膜及び前記第2のサイドウォールをマス
クとして前記開孔部において露出した前記半導体基板を
除去して、前記半導体基板の表面に対して所定角度に形
成された斜面からなる側壁を有する第1の溝を形成する
第8の工程と、 前記斜面を含む前記第1の溝の内壁面に第4の絶縁膜を
形成する第9の工程と、 前記第1の溝の底面における前記第4の絶縁膜を除去し
て、前記第1の溝の底面において前記半導体基板を露出
させる第10の工程と、 前記第1の溝の底面に露出した前記半導体基板を除去し
て、前記第1の溝の側壁から続く溝であって前記半導体
基板の表面に対して略垂直な側壁を有する第2の溝を形
成する11の工程と、 前記第1の溝及び前記第2の溝内を含む全面に第5の絶
縁膜を形成して、前記第1の溝及び前記第2の溝を埋め
込む第12の工程と、 前記第2の絶縁膜が露出するまで前記第5の絶縁膜を除
去する第13の工程と、 前記第1及び第2の絶縁膜を除去して、下層の前記半導
体基板を露出させる第14の工程と、 前記半導体基板に熱処理を施して、前記酸化容易な膜か
らなる前記第1のサイドウォールを熱酸化する第15の
工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
30. A first step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate; a second step of forming a second insulating film on the first insulating film; A third step of selectively removing a film to form an opening exposing the first insulating film, and a fourth step of forming an easily oxidizable film on the entire surface of the semiconductor substrate.
Removing the easily oxidizable film until the first insulating film is exposed in the opening, and forming the second insulating film on the side wall portion of the second insulating film in the opening from the easily oxidizable film. The first
Forming a third insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate;
Removing the third insulating film and the first insulating film until the semiconductor substrate is exposed in the opening, and covering the first sidewall with the third insulating film. A seventh step of forming a second sidewall made of a semiconductor substrate; removing the semiconductor substrate exposed at the opening using the second insulating film and the second sidewall as a mask; An eighth step of forming a first groove having a sidewall formed of a slope formed at a predetermined angle with respect to the surface of the first groove, and forming a fourth insulating film on an inner wall surface of the first groove including the slope A ninth step of removing the fourth insulating film at the bottom of the first groove to expose the semiconductor substrate at the bottom of the first groove; The semiconductor substrate exposed at the bottom of the groove is removed. An eleventh step of forming a second groove having a side wall substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate, the second groove being a groove continuing from a side wall of the first groove, A twelfth step of forming a fifth insulating film on the entire surface including the inside of the second groove and embedding the first groove and the second groove, and the fifth step until the second insulating film is exposed. A thirteenth step of removing the insulating film, a fourteenth step of removing the first and second insulating films and exposing the underlying semiconductor substrate, and performing a heat treatment on the semiconductor substrate, A fifteenth step of thermally oxidizing the first sidewall made of a film that is easily oxidized.
【請求項31】 前記第8の工程において形成する前記
第1の溝の斜面の角度は前記半導体基板の表面に対して
60°〜70°の範囲内であることを特徴とする請求項
30に記載の半導体装置の製造方法。
31. The semiconductor device according to claim 30, wherein the angle of the slope of the first groove formed in the eighth step is within a range of 60 ° to 70 ° with respect to the surface of the semiconductor substrate. The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項32】 前記第13の工程において、前記第5
の絶縁膜を化学機械研磨法によって研磨して除去するこ
とを特徴とする請求項30又は31に記載の半導体装置
の製造方法。
32. In the thirteenth step, the fifth step
32. The method according to claim 30, wherein the insulating film is polished and removed by a chemical mechanical polishing method.
【請求項33】 前記第8の工程において、少なくとも
塩素を含む雰囲気中でドライエッチングを行って前記半
導体基板を除去し、前記斜面からなる側壁を有する第1
の溝を形成することを特徴とする請求項30〜32のい
ずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
33. In the eighth step, the semiconductor substrate is removed by performing dry etching in an atmosphere containing at least chlorine, and the first substrate having the sidewall formed of the slope is removed.
33. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 30, wherein a groove is formed.
【請求項34】 前記第11の工程と前記第12の工程
の間に、前記第2の溝の内壁面を覆う第6の絶縁膜を形
成する第16の工程を更に有することを特徴とする請求
項30〜33のいずれか1項に記載の半導体装置の製造
方法。
34. A method according to claim 16, further comprising a sixteenth step of forming a sixth insulating film covering an inner wall surface of said second groove between said eleventh step and said twelfth step. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 30 to 33.
【請求項35】 半導体基板上に第1の絶縁膜を形成す
る第1の工程と、 前記第1の絶縁膜を選択的に除去して前記半導体基板を
露出させる開孔部を形成する第2の工程と、 前記半導体基板上の全面に酸化容易な膜を形成する第3
の工程と、 前記半導体基板に熱処理を施して、前記酸化容易な膜か
らなる熱酸化膜を形成する第4の工程と、 前記開孔部において前記半導体基板の表面が露出するま
で前記熱酸化膜を除去して、前記開孔部における前記第
1及び第2の絶縁膜の側壁部位に前記熱酸化膜からなる
サイドウォールを形成する第5の工程と、 前記第1の絶縁膜及び前記サイドウォールをマスクとし
て前記開孔部において露出した前記半導体基板を除去し
て、前記半導体基板の表面に対して所定角度に形成され
た斜面からなる側壁を有する第1の溝を形成する第6の
工程と、 前記斜面を含む前記第1の溝の内壁面に第2の絶縁膜を
形成する第7の工程と、 前記第1の溝の底面における前記第2の絶縁膜を除去し
て、前記第1の溝の底面において前記半導体基板を露出
させる第8の工程と、 前記第1の溝の底面に露出した前記半導体基板を除去し
て、前記第1の溝の側壁から続く溝であって前記半導体
基板の表面に対して略垂直な側壁を有する第2の溝を形
成する9の工程と、 前記第1の溝及び前記第2の溝内を含む全面に第3の絶
縁膜を形成して、前記第1の溝及び前記第2の溝を埋め
込む第10の工程と、 前記第1の絶縁膜が露出するまで前記第3の絶縁膜を除
去する第11の工程と、 前記第1の絶縁膜を除去する第12の工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
35. A first step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, and a second step of selectively removing the first insulating film to form an opening exposing the semiconductor substrate. Forming an easily oxidizable film on the entire surface of the semiconductor substrate.
A fourth step of performing a heat treatment on the semiconductor substrate to form a thermal oxide film made of the easily oxidizable film; and a thermal oxide film until the surface of the semiconductor substrate is exposed at the opening. A fifth step of forming a sidewall made of the thermal oxide film in a side wall portion of the first and second insulating films in the opening portion; and removing the first insulating film and the sidewall. A sixth step of removing the semiconductor substrate exposed in the opening using the mask as a mask to form a first groove having a sidewall formed of a slope formed at a predetermined angle with respect to the surface of the semiconductor substrate; Forming a second insulating film on the inner wall surface of the first groove including the slope, removing the second insulating film on the bottom surface of the first groove, and removing the first insulating film from the first groove; The semiconductor substrate at the bottom of the groove of Eighth step of removing, removing the semiconductor substrate exposed on the bottom surface of the first groove, and forming a groove extending from a side wall of the first groove and substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. Step 9 of forming a second groove having a side wall; and forming a third insulating film on the entire surface including the inside of the first groove and the second groove, and forming the first groove and the second groove. A tenth step of filling the groove, an eleventh step of removing the third insulating film until the first insulating film is exposed, and a twelfth step of removing the first insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項36】 前記第6の工程において形成する前記
第1の溝の斜面の角度は前記半導体基板の表面に対して
60°〜70°の範囲内であることを特徴とする請求項
35に記載の半導体装置の製造方法。
36. The method according to claim 35, wherein an angle of a slope of the first groove formed in the sixth step is in a range of 60 ° to 70 ° with respect to a surface of the semiconductor substrate. The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項37】 前記第11の工程において、前記第3
の絶縁膜を化学機械研磨法によって研磨して除去するこ
とを特徴とする請求項35又は36に記載の半導体装置
の製造方法。
37. In the eleventh step, the third step
37. The method according to claim 35, wherein the insulating film is polished and removed by a chemical mechanical polishing method.
【請求項38】 前記第6の工程において、少なくとも
塩素を含む雰囲気中でドライエッチングを行って前記半
導体基板を除去し、前記斜面からなる側壁を有する第1
の溝を形成することを特徴とする請求項35〜37のい
ずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
38. In the sixth step, the semiconductor substrate is removed by performing dry etching in an atmosphere containing at least chlorine, and the first substrate having a sidewall including the slope is formed.
38. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 35, wherein a groove is formed.
【請求項39】 前記第9の工程と前記第10の工程の
間に、前記第2の溝の内壁面を覆う第4の絶縁膜を形成
する第13の工程を更に有することを特徴とする請求項
35〜38のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方
法。
39. The method according to claim 39, further comprising a thirteenth step of forming a fourth insulating film covering an inner wall surface of the second groove between the ninth step and the tenth step. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 35.
【請求項40】 前記第1の工程において、パッド絶縁
膜を介して前記第1の絶縁膜を形成し、 前記第2の工程において、前記第1の絶縁膜とともに前
記パッド絶縁膜を選択的に除去して前記開孔部を形成
し、 前記第12の工程において、前記第1の絶縁膜とともに
前記パッド絶縁膜を除去することを特徴とする請求項3
5〜39のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方
法。
40. In the first step, the first insulating film is formed via a pad insulating film, and in the second step, the pad insulating film is selectively formed together with the first insulating film. The method according to claim 3, wherein the opening is formed by removing the pad insulating film together with the first insulating film in the twelfth step.
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 5 to 39.
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