JPH1145935A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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JPH1145935A
JPH1145935A JP20106997A JP20106997A JPH1145935A JP H1145935 A JPH1145935 A JP H1145935A JP 20106997 A JP20106997 A JP 20106997A JP 20106997 A JP20106997 A JP 20106997A JP H1145935 A JPH1145935 A JP H1145935A
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JP
Japan
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insulating film
semiconductor substrate
locos
film
isolation
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Application number
JP20106997A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Tsunoda
一広 角田
Takaaki Mori
孝晃 森
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 LOCOSアイソレーションを併用したトレ
ンチアイソレーションを有する半導体集積回路装置の信
頼度を向上させる。 【解決手段】 半導体基板1に形成された溝7bに第1
の絶縁膜8を埋め込んだ後、半導体基板1上に堆積した
酸化シリコン膜9をRIE法でエッチングすることによ
って、LOCOS酸化膜4に形成された溝7aの側壁に
サイドウォールスペーサ10を形成し、次いで、LOC
OS酸化膜4が有する凹部に第2の絶縁膜11を埋め込
むことによって、LOCOS酸化膜4に形成された溝7
aに埋め込まれる第1の絶縁膜8と第2の絶縁膜11の
厚さ(t1 )をLOCOS酸化膜4の厚さ(t2 )とほ
ぼ等しくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその製造方法に関し、特に、隣接する半導体素
子を互いに電気的に分離するアイソレーションを有する
半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】半導体素子を互いに電気的に分離するア
イソレーションの一つに、素子間分離領域となる半導体
基板に深い溝を設け、これに絶縁物を埋め込むことによ
り形成されるトレンチアイソレーションがある。
【0003】このトレンチアイソレーションは、LOC
OS(Local Oxidation of Silicon)アイソレーション
で生ずるLOCOS酸化膜の突起(バーズ・ヘッド)や
横方向への広がり(バーズ・ビーク)がないので、平坦
性がよく、半導体素子を形成する活性領域の面積の減少
を防ぐことができる。さらに、トレンチアイソレーショ
ンと半導体基板の境界には反転層防止の不純物が不要な
ので、トレンチアイソレーションではアイソレーション
容量の増加を抑えることができるなどの利点がある。
【0004】なお、トレンチアイソレーションを述べて
ある例として、培風館発行「超高速バイポーラ・デバイ
ス」1985年11月15日発行、永田穣編、P89〜
P90がある。
【0005】しかしながら、半導体集積回路装置では、
比較的広い面積となる素子間分離領域も存在するので、
トレンチアイソレーションのみで素子間分離領域のすべ
てを形成することは難しい。そこで、現在は、LOCO
Sアイソレーションを併用したトレンチアイソレーショ
ンの採用が検討されている。
【0006】まず、LOCOSアイソレーションを構成
するLOCOS酸化膜を半導体基板の主面上に形成した
後、トレンチアイソレーションを形成する領域のLOC
OS酸化膜および半導体基板を順次エッチングして、L
OCOS酸化膜および半導体基板にトレンチアイソレー
ションとなる溝を形成し、次いで、この溝に絶縁物を埋
め込むことによりLOCOSアイソレーションを併用し
たトレンチアイソレーションは形成される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、LOCO
Sアイソレーションを併用したトレンチアイソレーショ
ンを開発するにあたり、以下の問題点を見いだした。
【0008】すなわち、トレンチアイソレーションとな
る溝に絶縁膜を埋め込む際、まず、半導体基板上に第1
の絶縁膜を堆積した後、この第1の絶縁膜をエッチバッ
クすることにより、上記溝に第1の絶縁膜を埋め込む。
次いで、半導体基板上に第2の絶縁膜を堆積した後、こ
の第2の絶縁膜をエッチバックすることにより、第1の
絶縁膜のみでは完全に埋め込むことができなかった溝の
部分に第2の絶縁膜を埋め込む。
【0009】ところが、図8に示すように、LOCOS
酸化膜4および半導体基板1にそれぞれ設けられた溝7
a,7bに第1の絶縁膜8を埋め込んだ後、半導体基板
1上に第2の絶縁膜11を堆積すると、溝7a,7bの
上に堆積される第2の絶縁膜11の平坦性が悪いため、
溝7a,7bに埋め込まれた第2の絶縁膜11の形状が
すりばち状となり、溝7aに埋め込まれた第1の絶縁膜
8と第2の絶縁膜11の厚さ(t1 )が、LOCOS酸
化膜4の厚さ(t2 )よりも薄くなってしまう。
【0010】溝7aに埋め込まれてLOCOSアイソレ
ーションの一部を構成する第1の絶縁膜8と第2の絶縁
膜11の厚さ(t1 )が薄いと、チャネルストッパ領域
を形成するために半導体基板1に不純物イオンを打ち込
む際、この溝7aに埋め込まれた第1の絶縁膜8と第2
の絶縁膜11の下の半導体基板1に不純物イオンが深く
打ち込まれて、半導体基板1の表面における不純物濃度
が低くなり、隣接する半導体素子間でリーク電流が流れ
てしまう。
【0011】本発明の目的は、LOCOSアイソレーシ
ョンを併用したトレンチアイソレーションを有する半導
体集積回路装置の信頼度を向上させることができる技術
を提供することにある。
【0012】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0013】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【0014】すなわち、本発明の半導体集積回路装置の
製造方法は、まず、半導体基板の主面上にLOCOS酸
化膜を形成した後、LOCOS酸化膜および半導体基板
を順次加工して、LOCOS酸化膜および半導体基板に
溝を形成する。次に、半導体基板上に第1の絶縁膜を堆
積した後、第1の絶縁膜をエッチバックすることによ
り、上記溝に第1の絶縁膜を埋め込み、次いで、LOC
OS酸化膜に設けられた溝の側壁にサイドウォールスペ
ーサを形成する。次に、半導体基板上に第2の絶縁膜を
堆積した後、第2の絶縁膜をエッチバックすることによ
り、上記溝に第2の絶縁膜を埋め込むことによって、L
OCOSアイソレーションを併用したトレンチアイソレ
ーションを形成するものである。
【0015】上記した手段によれば、LOCOS酸化膜
に設けられた溝の側壁にサイドウォールスペーサを形成
することにより、LOCOS酸化膜が有する凹部のアス
ペクト比(=高さ/幅)が高くなるので、溝の上に堆積
される第2の絶縁膜の平坦性が向上し、LOCOS酸化
膜に設けられた溝に埋め込まれてLOCOSアイソレー
ションの一部を構成する第1の絶縁膜と第2の絶縁膜の
厚さが、LOCOSアイソレーションの他部を構成する
LOCOS酸化膜の厚さとほぼ同じとなる。従って、L
OCOSアイソレーションに局所的に厚さの薄い領域が
形成されないので、LOCOSアイソレーションを併用
したトレンチアイソレーションを形成した後にチャネル
ストッパ領域を形成するための不純物イオンの打ち込み
を行っても、LOCOSアイソレーション下の半導体基
板の表面に不純物イオンが打ち込まれて、半導体基板の
表面に不純物濃度の高いチャネル領域が形成される。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
【0017】本発明の一実施の形態であるLOCOSア
イソレーションを併用したトレンチアイソレーションの
製造方法を図1〜図7を用いて説明する。なお、実施の
形態を説明するための全図において同一機能を有するも
のは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略す
る。
【0018】まず、図1に示すように、半導体基板1の
表面に熱酸化処理によって、例えば約13.5nmの厚さ
のパッド酸化シリコン膜2を形成した後、半導体基板1
上にCVD(Chemical Vapor Deposition )法によっ
て、例えば約140nmの厚さの窒化シリコン膜3を堆
積する。
【0019】次いで、パターニングされたフォトレジス
トをマスクにして、後にLOCOSアイソレーションが
形成される領域の窒化シリコン膜3を除去した後、半導
体基板1に熱酸化処理を施して、窒化シリコン膜3が除
去されている半導体基板1の表面に、例えば約400n
mの厚さのLOCOS酸化膜4を形成する。
【0020】次に、図2に示すように、上記窒化シリコ
ン膜3を除去した後、半導体基板1上にCVD法によっ
て多結晶シリコン膜5および酸化シリコン膜6を順次堆
積する。多結晶シリコン膜5および酸化シリコン膜6の
厚さは、例えばそれぞれ約100nmおよび約200n
mである。
【0021】次いで、パターニングされたフォトレジス
トをマスクにして、後にトレンチアイソレーションが形
成される領域の酸化シリコン膜6を除去した後、パター
ニングされた酸化シリコン膜6をマスクにして、酸化シ
リコン膜6を削りながら多結晶シリコン膜5、LOCO
S酸化膜4および半導体基板1を順次エッチングする。
これによって、LOCOS酸化膜4に溝7aを形成し、
半導体基板1に溝7bを形成する。
【0022】次に、図3に示すように、半導体基板1上
にCVD法によって第1の絶縁膜8を堆積した後、この
第1の絶縁膜8をドライエッチング法によってエッチバ
ックすることにより、溝7a,7bに第1の絶縁膜8を
埋め込む。第1の絶縁膜8は、例えば有機シランの熱分
解によって形成された酸化シリコン膜である。しかしな
がら、第1の絶縁膜8のみでは溝7a,7bを全て埋め
込むことができず、特に、LOCOS酸化膜4に形成さ
れた溝7aにはほとんど第1の絶縁膜8は埋め込まれな
い。
【0023】次いで、図4に示すように、半導体基板1
上にCVD法によって、例えば酸化シリコン膜9を堆積
する。この後、図5に示すように、この酸化シリコン膜
9をRIE(Reactive Ion Etching)法によってエッチ
ングして、LOCOS酸化膜4および多結晶シリコン膜
5に形成された溝7aの側壁に、酸化シリコン膜9によ
って構成されるサイドウォールスペーサ10を形成す
る。サイドウォールスペーサ10の幅は、例えば0.05
〜0.3μmである。
【0024】次に、図6に示すように、半導体基板1上
にCVD法によって第2の絶縁膜11を堆積する。この
際、サイドウォールスペーサ10を設けることにより、
LOCOS酸化膜4が有する凹部のアスペクト比(=b
/a)がサイドウォールスペーサ10を設けない場合よ
りも高くなり、溝7a,7bの上に堆積された第2の絶
縁膜11の平坦性が向上する。
【0025】次いで、図7に示すように、第2の絶縁膜
11をドライエッチング法によってエッチバックするこ
とにより、LOCOS酸化膜4が有する凹部に第2の絶
縁膜11を埋め込む。第2の絶縁膜11は、例えば有機
シランの熱分解によって形成された酸化シリコン膜であ
る。その後、多結晶シリコン膜5を除去することによ
り、LOCOSアイソレーションを併用したトレンチア
イソレーションが完成する。
【0026】このように、本実施の形態によれば、溝7
a,7bに第1の絶縁膜8を埋め込んだ後、LOCOS
酸化膜4および多結晶シリコン膜5に形成された溝7a
の側壁にサイドウォールスペーサ10を形成することに
より、LOCOS酸化膜4が有する凹部のアスペクト比
(=b/a)が、サイドウォールスペーサ10を設けな
い場合よりも高くなるので、溝7a,7bの上に堆積さ
れた第2の絶縁膜11の平坦性が向上する。これによっ
て、LOCOS酸化膜4に形成された溝7aに埋め込ま
れてLOCOSアイソレーションの一部を構成する第1
の絶縁膜8と第2の絶縁膜11の厚さ(t1 )は、LO
COSアイソレーションの他部を構成するLOCOS酸
化膜4の厚さ(t2 )とほぼ同じとなる。
【0027】従って、LOCOSアイソレーションに局
所的に厚さの薄い領域が形成されないので、LOCOS
アイソレーションを併用したトレンチアイソレーション
を形成した後にチャネルストッパ領域を形成するための
不純物イオンの打ち込みを行っても、LOCOSアイソ
レーション下の半導体基板1の表面に不純物イオンが打
ち込まれて、半導体基板1の表面に不純物濃度の高いチ
ャネル領域を形成することができる。
【0028】さらに、LOCOS酸化膜4および多結晶
シリコン膜5に形成された溝7aの側壁にサイドウォー
ルスペーサ10を形成することにより、溝7a,7bの
寸法精度、また、溝7a,7bとLOCOS酸化膜4と
の合わせずれに対する余裕が大きくなる。
【0029】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
【0030】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0031】本発明によれば、LOCOSアイソレーシ
ョンを併用したトレンチアイソレーションを有する半導
体集積回路装置において、LOCOSアイソレーション
下の半導体基板の表面に不純物濃度の高いチャネル領域
が形成できるので、隣接する半導体素子間のリーク電流
を低減することが可能となり、半導体集積回路装置の信
頼度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるアイソレーション
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態であるアイソレーション
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図3】本発明の一実施の形態であるアイソレーション
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図4】本発明の一実施の形態であるアイソレーション
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図5】本発明の一実施の形態であるアイソレーション
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図6】本発明の一実施の形態であるアイソレーション
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図7】本発明の一実施の形態であるアイソレーション
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図8】従来のアイソレーションの製造方法を示す半導
体基板の要部断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 パッド酸化シリコン膜 3 窒化シリコン膜 4 LOCOS酸化膜 5 多結晶シリコン膜 6 酸化シリコン膜 7a 溝 7b 溝 8 第1の絶縁膜 9 酸化シリコン膜 10 サイドウォールスペーサ 11 第2の絶縁膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 LOCOSアイソレーションを併用した
    トレンチアイソレーションを有する半導体集積回路装置
    の製造方法であって、(a) 半導体基板の主面上にLOC
    OS絶縁膜を形成する工程と、(b) 前記LOCOS絶縁
    膜および前記半導体基板を順次加工して、前記LOCO
    S絶縁膜および前記半導体基板に溝を形成する工程と、
    (c) 前記半導体基板上に第1の絶縁膜を堆積した後、前
    記第1の絶縁膜をエッチバックすることにより、前記溝
    に前記第1の絶縁膜を埋め込む工程と、(d) 前記LOC
    OS絶縁膜に設けられた溝の側壁にサイドウォールスペ
    ーサを形成する工程と、(e) 前記半導体基板上に第2の
    絶縁膜を堆積した後、前記第2の絶縁膜をエッチバック
    することにより、前記溝に前記第2の絶縁膜を埋め込む
    工程とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 LOCOSアイソレーションを併用した
    トレンチアイソレーションを有する半導体集積回路装置
    の製造方法であって、(a) 半導体基板の主面上にLOC
    OS絶縁膜を形成した後、前記半導体基板上に多結晶シ
    リコン膜を堆積する工程と、(b) 前記多結晶シリコン
    膜、前記LOCOS絶縁膜および前記半導体基板を順次
    加工して、前記多結晶シリコン膜、前記LOCOS絶縁
    膜および前記半導体基板に溝を形成する工程と、(c) 前
    記半導体基板上に第1の絶縁膜を堆積した後、前記第1
    の絶縁膜をエッチバックすることにより、前記溝に前記
    第1の絶縁膜を埋め込む工程と、(d) 前記多結晶シリコ
    ン膜および前記LOCOS絶縁膜に設けられた溝の側壁
    にサイドウォールスペーサを形成する工程と、(e) 前記
    半導体基板上に第2の絶縁膜を堆積した後、前記第2の
    絶縁膜をエッチバックすることにより、前記溝に前記第
    2の絶縁膜を埋め込み、次いで、前記多結晶シリコン膜
    を除去する工程とを有することを特徴とする半導体集積
    回路装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の半導体集積回路
    装置の製造方法において、前記半導体基板に設けられた
    溝を全て前記第1の絶縁膜によって埋め込むことを特徴
    とする半導体集積回路装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1または2記載の半導体集積回路
    装置の製造方法において、前記第1の絶縁膜および前記
    第2の絶縁膜は、有機シランの熱分解によって形成され
    る酸化シリコン膜であることを特徴とする半導体集積回
    路装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1または2記載の半導体集積回路
    装置の製造方法において、前記サイドウォールスペーサ
    の幅は0.05〜0.3μmであることを特徴とする半導体
    集積回路装置の製造方法。
JP20106997A 1997-07-28 1997-07-28 半導体集積回路装置の製造方法 Pending JPH1145935A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6797588B2 (en) 2001-03-30 2004-09-28 Denso, Corporation Method for manufacturing a semiconductor device having a trench and a thick insulation film at the trench opening

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6797588B2 (en) 2001-03-30 2004-09-28 Denso, Corporation Method for manufacturing a semiconductor device having a trench and a thick insulation film at the trench opening

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