JPS58182848A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPS58182848A
JPS58182848A JP6684782A JP6684782A JPS58182848A JP S58182848 A JPS58182848 A JP S58182848A JP 6684782 A JP6684782 A JP 6684782A JP 6684782 A JP6684782 A JP 6684782A JP S58182848 A JPS58182848 A JP S58182848A
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groove
semiconductor substrate
substrate
etching
mask
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Kazuo Terada
寺田 和夫
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の素子間分離領域の1tri績を縮
小し核半導体装置の高@′度化を可能ならしめる構造お
よびその製造方法に関するものである。
第1図は従来知られている選択酸化法による素子量分l
!II+領域の構造を示した断面図である。第1図の1
1はシリコン結晶基板、12は素子間分離領域に形成さ
れた厚い二酸化シリコン膜、13は素子領域に形成され
た二酸化シリコン膜を示す。
選択酸化法を用いると、厚い二酸化シリコン膜12はシ
リコン結晶基板の熱酸化によって形成されるが、このと
き二酸化シリコン膜が素子領域へとしみ出して形成され
、いわゆるバースビーク14が生じる。このバースビー
クは素子領域を狭めるだめ、選択酸化法を用いた従来の
半導体装置ではこのバースビークのし本出しを素子)]
法に見込まねはならす、このことが半導体装置の尚密度
化を妨げていた。
半導体装置によってり、素子間分離領域が半導体基φの
深いところにまで形成されていることが望まれる。この
様な場名、従来の選択酸化法を用いた素子間分離方法で
は第1図120埋い二酸化シリコンIII!に史に19
くしなけれはならす、ますますか−ズビーク14のしみ
出17が大きくなる。そのため、深い素子間分離領域が
必要となる半導体装置の製造に従来の選択酸化法を1す
!うことは、−(めで不貞15合であった。
第2図は従来知らF[でいる半碑体基板に溝を掘り、絶
帆物を埋め込んだm浩の素子間分離法(溝?W物法と呼
ふ)を示しだ断1用図である。第2図の21はシリコン
結晶基板、22iL素子間分離領域に形成しfclKに
埋め込んだ絶縁性物負、23は素子什(域に形成もれた
二酸化シリコン膜を小す。
本構ff1iは、狭くかつ昧い素子間分離領域が形成で
きるため、半導体装置の高ll!I′度化にとって有望
である。
しかしながら第2図のような構造においては、埋め込み
絶縁物22を化学的蒸着法あるいはブラスマ蒸別法によ
って刺着形成しなげねばならない。
なぜなら熱酸化法によって二酸化シリコン膜を形成する
のでは前述の選択酸化法と同様に二酸化シリコン膜の素
子領域へのしみ出しが生じて拳法の付換が失なわれるか
らである。−力比学的蒸着法などによって刺着形成され
た絶縁物の性質は一般に炭くなく、その内部には多くの
電子平ホールのトラ、ブが存在する。そのだめ、溝絶縁
物法全用いた半導体装1^では、素子に電流を流すとこ
れらのトラップVC’l(子或いはホールがトラップさ
れ、素子間分離領域の電気的特性が劣化するという問題
があった。
例えは素子としてMOSFETを使う壕8合を島える。
第3図はP型シリコン基& −1,(D nナヤ、4 
ルMO8fi’ETのドレイン%櫓近傍における工事ル
キ帝図をボす。
第3図の31はシリコン基板の伝導量の下端を、32は
同じく価電子帯の上端を示す。331よブート二酸化シ
リコン膜の伝導帯の1端を、34は同じく価電子帯の上
端を示す。35は31,32T示したシリコン基板に隣
接した溝に埋め込んだ絶縁物(ここでは二酸化シリコン
を考える)の伝導帯の下端を、36は同じく価電子帯の
上端をボす。
鉋3図の例ではゲート電槽と、ドレイン!槌にシリコン
基板に対して正となる電圧が加わっている−「= ものとしている。一般にMOSFETのドレイン端では
可界の集中が起り電子−ホール対が生じやすい。
このうちホールは第3図37に示すようにシリコン〃板
内部へ向うが、その一部は隣接しfc溝に埋めた二酸化
シリコン膜中へも注入される。このときこの二酸化シリ
コン膜内に多くのトラップがあると、多くのポールがト
ラップされる。このトラップ嘔れたホールはシリコン基
板に電子を誘起させるだめ、このような溝絶縁物法によ
る素子間分離領域の素子間分離作用を不十分なものにす
る可能性がある。このように溝絶縁物法を用いた半導体
装置では、素子を動作させている間に素子間分附が不十
分にな、るため、信頼性の虚で問題があった。
本発明の目的は、幅が狭く且つ深いうえに、さらに素子
の長時間動作に対しても安定な素子間分離能力を保つ素
子間分離領域を有する半導体装置およびその製造方法を
与えることである。
本発明によれば半導体基体上の一部に埋め込んだ基準電
位の供給された導電性物質と該導電性物6− 質を囲んだ絶縁性物質とにより形成された素子間分離領
域を有することを特依とする半導体装置が得らハる。
史に本発明によれば半尋体基体上に1制エツナンク膜を
形成し、所望の部分に開[]部を設けて前記半導体基体
をWdlさせ、次いで該開孔部の半導体基体表面に異方
性エツチングにより溝を形成し、次いで等方性エツチン
グにより前記銅エツチング膜をマスクとして半導体基体
をエツチングすることによって前記溝の上に張り出しノ
こ前記−エツチング膜の此を形成し、次いで目1■記溝
glXの半導体基板表面に絶縁体膜を形成し、次いで異
方性エツチングにより前記銅エツチング膜の庇をマスク
として前記絶縁体膜をエツチングして溝部底面の絶縁体
膜を除去し、次いで導電性物質を前記溝に埋め込むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法が得られる。
次に図を参照しながら本発明の半導体装置およびその製
造方法を詳細に駅間する。
第4図は本発明の半導体装置の1実施例の素子間分離領
域の構造を示す模式的断面図である。第4図の・11は
シリコン結晶基板、42は素子間分離領域上に埋め込ま
れた導電性ポリシリコン、43は41.42間を絶縁分
離する二酸化シリコン喚、44VOi42上に形成場れ
た二酸化シリコン曝、45は素子領域に形成された二酸
化シリコン膜をホす。ここで導電性ボリン、リコン42
には、第4図には4クシてないが、適当な場所でコンタ
クト孔を通して、シリコン基板41の二酸化シリコン膜
43どの界面に反転層ができないような4早生位が供給
されている。
第4園の実施例の、構造は第2図の消杷縁物法同様に狭
い幅で深い素子間分離領域を形成することができる。さ
らに二酸化シリコン膜43σシリコン結晶基板を熱酸化
して形成するため、トラップの少ない良質なものにてき
、その膜厚を薄くすれば、選択酸化法のような素子領域
への大きいしみ出しをなくすことができる。素子の動作
によって注入される電子やホールは、)・ラップの少な
い二酸化シリコンPIA43にトラップされることはな
く、導気性ポリシリコンから基準電位へと流出するため
、素子の長時間動作に対しても安定な素子間分離特性を
保つことができる。
また厚い二酸化シリコン膜44土の電位の素子間分離領
域のシリコン基板への影響が導電性ポリシリコンによっ
てシールドされるため、安定な素子間分離特性が得られ
る。
第5図は本発明の半導体装置の他の実施例の素子間分離
領域の構造を示す模式的断面図である。
第5図の51はシリコン結晶基板、52は素子間分離領
域」−に埋め込まれ、底面部においてシリコン基板51
と接触しかつ該接触部で電気的に接続された、シリコン
基&51と同じ4電型の導電性ポリシリコン、53は導
電性ポリシリコン52の周囲をシリコン結晶基板51か
ら絶縁分離する二酸化シリコン膜、54は導電性ポリシ
リコン52上に形成された二酸化シリコン膜、55は素
子領域に形成された二酸化シリコン膜を示す。第5図の
例では導電性ポリシリコン52は底面部においてシリコ
ン基板51に接続されているため、シリ−□− コン基板51を経て基準電位が供給されており、特別に
コンタクト孔を設ける必要がなく高密度化できる。
第6図は第5図を用いて駅4明した実施例の構造の半導
体装置を製造する方法の一例を示しだもので(、)〜(
f)は主を工程における半導体装置の素子分離領域の模
式的断面図である。
まずシリコン結晶基板6]、lJ:窒化シリコンj換6
2、フォトレンスト膜63を形成し、素子間分離明域に
異方性エツチングを用いてtkr 64を形成したC 
(a)図〕。次いでフォトレノスト膜63fr、除去し
たのち、等方性シリコンエ、リングVこより窒化シリコ
ン膜62全マスクにシリコン基4Mf)lf:エツチン
グし、溝の−11に窒化シリコン膜の肚を形成した[、
 (+)j図〕。rKVC熱酸化法により溝れ1へのシ
リコン基板に二〜化シリ:】ン膜b5を形成した〔(C
)図コ。次いで異方杓エツチングにより、゛(化シリコ
ン膜をマスクに溝底部の二酸化ンリフン膜のみ除去し、
孔66を開けた〔(d)図〕。次いでシリコン基板61
と回じ導1i、型の4電性ポリシリコン10− 67を化学的蒸着法で形成した〔(a)図〕。次いでポ
リシリコン67を工、チングして溝を埋め込んだ((f
)図〕。このあと窒化シリコン膜62をマスクにポリシ
リコンを熱酸化すれば第5図で示す構造が得られる。
第5図で示す実施例では溝に埋め込まれた導電1性ポリ
シリコンに対して底面より基準電位を供給することがで
きるため、第4図に示した実施例よりもコンタクト孔の
分だ−けMl’l化度図れる。第5図の実施例の場合、
導電型ポリシリコン52は全ての溝底面においてシリコ
ン基板51に接続している必要はなく、素子に悲影響を
反はさないように、適当な部分に限定してシリコン基板
に接続することができる。そのため第5図の実施例の場
合でも半導体装置の大部分の素子間分離領域で第4図の
実施例の構造にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は従来の半導体装置の素子間分離領域の
構ノj?を示した模式的断面図である。 第3図はP型シリコン基板上のnチャネルMOSF’E
Tのドレインを極近傍における工不ルギ帯図をポす。ド
レイン近傍の電界杯・中で発生したボールは37で示す
ように、隣接した二酸化シリコン膜中へγ十人畑れる。 第4図は本発明の半導体装置の1実施例の素子間分離領
域をホす模式的断面図である。溝に埋め込まれた導電性
ポリシリコン42は二酸化シリコン膜43と44に囲ま
れ、基準電位が供給でれている。 第5図は本発明の半導体装置の他の実施例の素子間分離
領域を示す断面図である。溝に埋め込まIlた4電性ポ
リシリコン52は底面より&早生位の供給されたシリコ
ン基板に電気的に接続されており、それ以外は二酸化シ
リコン膜53と54に囲まれている。 第6図(a) 、 (b) 、 (c) 、 (d) 
、 (e) 、 (f)は本発明の半導体装置の製造方
法の1実施例における主要工程での素子分離領域の模式
的断面図である。 図中の番号はそれぞれ以下のものを示している。 11、21,41,51.61・・・シリコン結晶基板
、12,13,43,44,45.65・・・二酸化シ
リコン膜、l4・・・バーズビーク部分(二酸化シリコ
ンyA)、22・・・絶縁性物質、42,52。 67・・・導電性ポリシリコン、62・・・窒化シリコ
ン膜、63・・・フォトレジスト膜、64・・・シリコ
ン結晶基板表面に形成された溝、3l・・・シリコン納
品基板の伝導帯の下端、32・・・シリコン結晶基板の
価電子帯の上端、33・・−MOSFETのブート二酸
化シリコン膜の伝導帯の下端、34・・・MOSl?E
Tのブート二酸化シリコン膜の価電子帯の上端、35・
・・溝に埋めこんだ二酸化シリコン膜の伝導帯の下端、
36・・・溝に埋めこんだ二酸化シリコン膜の価電子帯
の上端、37・・・噂に埋めこんだ二酸化シリコン膜へ
の正孔の注入。 代理人弁理士内原  晋・ 13− %  ノ 71 ゝノ I 第乙目 壓5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 半導体基体上の一部に埋め込んだ、基準電位の供
    給された導電性物質と該導電性物質を囲んだ絶縁性物質
    どにより形成された素子量分1M領域を有することを特
    徴とする半導体装置。 2 半導体基体上に形成される配線よりコンタクト孔を
    通して基準電位を供給されしかも前記半導体基体の一部
    に埋めこまれた導電性物IHと、該導電性物質の周囲を
    前記コンタクト孔の部分を除いてすべて囲んだ絶縁性物
    質とにより形成された素子間分離領域を有する特許請求
    の範囲第1項h[シ載の半導体装置。 3 半導体基体−Eの一部に埋めこんだ、底面部の少な
    くとも一部分で該半導体基体と接触しかつ該接触した部
    分で電気的に接続された導電性物質と該導電性物質の前
    記半導体と接触した部分以外を囲んだ絶縁性物質により
    形成された素子間分離領域を有する特許請求の範囲第1
    項記載の半導体装置。 4 半導体基体上に耐エツチング膜を形成し、所望のれ
    15分に開口部を設けて前記半導体基体を露出させ、次
    いで該開孔部の半導体基体表面に異方性エツチングによ
    り溝を形成し、次いで等方性エツチングにより前記耐エ
    ツチング膜をマスクとして前記半導体基体をエツチング
    することによって前記溝の上に張り出した111把耐エ
    ツチング膜の庇を形成し、次いで前記溝部の半導体基板
    表面に絶縁体膜を形成し、次いで顕方性エツチングによ
    り前記銅エツチング)換の庇をマスクとして前記絶縁体
    膜をエツチングして溝部桟面の絶縁体膜を除去し、次い
    で、導電性物質を前記溝に埋め込I」ことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
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