JPS60132341A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JPS60132341A
JPS60132341A JP23974583A JP23974583A JPS60132341A JP S60132341 A JPS60132341 A JP S60132341A JP 23974583 A JP23974583 A JP 23974583A JP 23974583 A JP23974583 A JP 23974583A JP S60132341 A JPS60132341 A JP S60132341A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
oxynitride
film
element isolation
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP23974583A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshifumi Kawamoto
川本 佳史
Shinpei Iijima
飯島 晋平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP23974583A priority Critical patent/JPS60132341A/ja
Publication of JPS60132341A publication Critical patent/JPS60132341A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L21/76Making of isolation regions between components

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体装置に係り、特に素子分離領域に溝を設
け、該溝に絶縁物を埋め込み素子間分離するのに好適な
該絶縁物材料に関する。
〔発明の背景〕
従来の素子分離領域に溝を設は素子分離される半導体装
置においては、溝ヲ埋め込む材料として。
熱酸化したSin、、多結晶S i HS i B N
 a、化学蒸着(CV D : Chemical V
apour Deposition)SiO2,スパッ
タリングやプラズマ励起法、光励起法による5i02が
用いられていた。しかし、熱酸化したSin、で溝を埋
める場合には、酸化による応力がシリコン基板に働き、
シリコン基板に結晶欠陥を発生させ、半導体素子のリー
ク電流が増大するという欠点があった。また多結晶Si
で埋め込む場合には、その表面を酸化して絶縁物に変え
なければならず、そのときの応力が結晶欠陥を発生させ
ることや、また多結晶Siの誘導率が約11と5in2
に比べ大きいため、半導体装置の配線の寄生容量が増加
し、半導体装置の動作速度が低下するという欠点があっ
た。Si、N4やスパッタリングした5in2では、膜
の堆積応力が大きく、シリコン基板に結晶欠陥を発生さ
せるという欠点があった。さらに、CVDやプラズマ励
起法、光励起法では、それらの方法で形成されたSiO
2のHF水溶液に対するエツチング速度が大きいため、
溝を埋め込んだ後に通常の半導体製造工程を経過すると
埋め込んだ5in2が除去されてしまい、表面に急峻な
段差が発生し、配線の段線が発生するという欠点があっ
た。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、半導体装置の素子分離領域の溝を埋め
込む絶縁膜として、HF水溶液に対するエツチング速度
が小さく、半導体装置製造過程で急峻な段差発生がなく
配線の断線を起こさない、また応力が小さく半導体基板
に結晶欠陥を発生させない絶縁膜を素子分離領域に埋め
込んだ半導体装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
素子分離領域を埋め込む絶縁膜の形成方法としてはCV
Dによる方法が膜中の有害不純物の少ないことから半導
体装置に用いる上で最も好適である。従来5in2のC
VDには段差部の被覆性の良さから減圧下でSiH4と
N2Oのガスを導入して約800°Cで膜形式が行なわ
れていた。しかしその5in2膜はHF水溶液に対する
エツチング速度は熱処理を行なっても、熱酸化した5i
n2の2倍以上速かった。一方、S i 1−(4もし
くは5iH2CΩ2とN H3ガスによってCVしで形
成された513N4膜は、HF水溶液に対するエラチン
竺速度は熱酸化した5in2に比べ数10分の1に小さ
くなるが、堆積応力がSin、に比べ数倍大きくなる。
またSiC2とSi3N4の応力は前者が膨張型である
のに対し後者は収縮型である。以」−のことから、S 
i I−14とN20とN 、I−1、の3種類のガス
を用いて、Sin、とSi3N、の中間的な化合物(一
般にはオキシティ1−ライトと呼ばれる)とすることに
より、HF水溶液に対するエツチング速度を低下させ、
また、応力もSi3N4より小さくできることがわかっ
た。このことに基づき、素子分離領域の溝をオキシナイ
トライドで埋め込むことにより、半導体製造過程での急
峻な断差や、また結晶欠陥を発生させることがなくなっ
た。したがって、オキシナイトライドで溝を埋め込んだ
構造をもつ半導体装置では、配線の断線がなく、また素
子のリーク電流が小さく、良好な素子分離が達成さ、f
tた。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により詳わ1に説明す
る。まず第1図(a)に示すように、p型、比抵抗10
Ω・cmのSi基板(101)の表面の素子分離領域(
102) 、(]、 O3)を通常の写真蝕刻法により
1μmの深さに1くライエツチングした。そののちSi
基板(1(l]、)の表面に熱酸化法により]OOnm
のSin、膜(to4)を成長させた。しかる後、第1
図(b)に示すように5in2上にオキシティ1〜ライ
I((105)をCVD法により1μmの膜厚になるよ
うに形成した。このオキシナイトライド(105)はS
′jl−(4゜N20.NH,の3種類の反応ガスを1
.30 P aの減圧下で850℃の成長容器内に導入
して堆積させて得たものである。オキシティ1−ライド
の膜質はN2OとN Haの流量比を変えることにより
変化する。第2図に屈折率と10%l−] F水溶液に
対するエツチング速度の関係を示す。N、○に対するN
 H、の流量比を増すに従ってh4折率が大きくなり、
上記のエツチング速度は小さくなる。第1図に示す実施
例でのオキシナイトライド(105)は屈折率が1.7
であった。しかる後、素子分離領域の幅が2−μm以上
の領1或(103)に写真蝕刻法により1μmの厚さし
こホトレジストを形成し、その後、第1図(b)に示す
ように表面にホトレジスト(107)を0.6μm塗布
し、表面を平坦化した。しかる後CI−1F 3とO2
の混合ガスによりホトレジス!・とオキシナイ1へライ
ドがほぼ等しいエラ元ノグ速度を有するドライエツチン
グで、ホトレジスト(107)、(106)および能動
領域のオキシティ1〜ライト(105)および5in2
 (104)をエツチングして第1図(C)に示すよう
に素子分離領域に5in2(108)、オキシティ1−
ライド(109)を残し、平坦化した。その後、通常の
半導体装置製造工程に従って20nmのグー1−酸化膜
(]10)形成、多結晶Siのゲート電極(11])形
成。
つぎにソース、ドレインのn型不純物層(112)をイ
オン打ち込み法で形成した(第1図(d))。
しかる後、第1図(e)に示すように第1パッシベ−ジ
ョン膜のPSG、(113)を表面に被着し、コンタク
ト穴開けを行ない、AQ電極(114,)を形成し、M
OS型電界効果トランジスタを製造した。このようにし
て製造した半導体装置では、能動領域と素子分離領域の
境界での段差は約0.1μmと小さく、AQ電極の配線
に全く断線は生じなかった。また、Si基板に転位の発
生もなく、ソース、ドレインの接合のリーク電流も小さ
く、正常な接合特性を示した。
つぎに、本発明の他の一実施例を第3図に示す。
本実施例では、第3図(a)に示すように第1の実施例
同様P型、1OΩ” cmのSi基板(30’l)の素
子分離領域に深さ1μmの溝を形成し、Si基板(30
1)を熱酸化し0.1. /A mの5in2(302
)−を成長させた。つぎに、第3図(b)に示すように
5in2 (302)の上に、5jH4と、N2oとN
Hllをソースガスとし、850”C1130Paの減
圧下でCVDにより1μTnの膜厚で屈折率1.7のオ
キシナイF・ライド(303)を形成し、さらにその上
に、SiH4とN、○をソースガスとして、850℃、
130Paの減圧下でCVDにより0,1μmのSl○
、(,304)を形成した。しかる後、第1の実施例同
様、写真蝕刻法により素子分離領域の幅2μrn以」ニ
の領域に膜厚1μmのホトレジスト(305)を形成し
、さらにホトレジスh(306)を塗布して表面を平坦
化する(第3図(b))。その後、O2ガスを用いてホ
トレジスト(30G)を表面から反応性スパッタエツチ
ングして、能動領域上のホトレジスト(306)を除去
し、素子分離領域にホトレジストを残存させる(第3図
(c))、つぎに、残存したホトレジストをマスクにし
て、Sin。
(3C)4)、(302)およびオキシナイトライド(
303)をHFとNH4Fの混合水溶液でウェットエツ
チングし、その後ホトレジストを除去し、第3図(d)
に示すように平坦化【ノた。」ニ記ウェットエツチング
ではS i 02(304)のエツチング速度がオキシ
ティ1〜ライト(303)の約2倍の速度でエツチング
されるので素子分離領域のオキシティ1−ライド(30
7)はほぼ平坦になつた。つぎに第1の実施例と同じ通
常の半導体装置製造工程に従って、ゲート酸化膜(30
8)形成、ゲート電極(309)形成、ソース、ドレイ
ンのn型不純物層(310)形成、I) S G膜(3
’ll)堆積、コンタクト加工、Afl電極(312)
を形成し、第3図(e)に示すMOS型電界効果トラン
ジスタを製造した。
本実施例で製造した半導体装置の能動領域と素子分離領
域の境界部での段差は約0.1μmであり、AQ電極配
線の断線は全く発生しなかった。また、本実施例は第1
の実施例と異なり、能動領域がドライエツチングにより
直接イオン衝撃を受げることかない。したがって、ソー
ス、ドレインの接合のリーク電流は第1の実施例の1−
ランジスタに比、べ、さらに約半分に小さくすることが
できた。
つぎに第3の実施例を第4図に示す。第4図(a)に示
すようにp型、10Ω・cnlのSi基板(40’ l
 )の素子分離領域(402)にピッチ0、8 p、 
mで、太さ0.3 μmの柱状突起(403)を電子線
描画によりパターン形成し、Si基板(401)を1μ
mの深さまでドライエツチングして形成した。つぎに熱
酸化法により0.2μmの膜厚にS i 02(404
)をSi基板上に成長させた。この熱酸化により柱状突
起(403)は全部5in2 (405)になった。し
かる後、第4図(b)に示すように、SiH4とN2○
とN I−iヨをソースガスどして850℃、13 P
 aの減圧下でCVDにより0.8μmの膜厚のオキシ
ナイトライド(406)を形成した。このオキシナイト
ライドの屈折率は1.7であった。その後、オキシナイ
トライド(406)および熱酸化IPA(404)をC
T−I F 、とO2の混合ガスを用いドライエツチン
グし、第4図(c)に示すように、素子分離領域のオキ
シティl−ライト(407)を残して表面を平坦化した
。その後、第1の実施例と同じ製造工程により、第4図
(d)に示すように、20 n mのグー1−酸化膜(
4,08)形成、ゲート電極の多結晶5i(409)の
形成、およびソース、トレインのn型不純物71(4i
0)の形成を行なった。
しかる後、パッシベーション膜としでI) S G I
摸(411)の形成、コンタクト穴加工、Aff電極(
412)を形成し、第3図(e)に示したMO3型電界
効果効果ランジスタを製造した。
本実施例で製造した半導体装置でも能動領域と素子分離
領域、さらに素子分離領域での柱状突起間の段差は約0
.1μmであり、配線の断線は全く生じなかった。また
本実施例ではオキシナ−rl−ライドの堆積は0.8μ
niの厚さで良く、1μInまで厚く堆積する必要がな
かった。さらに、ソース。
ドレインの接合のリーク電流は第1の実施例とほぼ同じ
であり、結晶の欠陥の発生はなかった。
〔発明の効果〕
本発明によれば、半導体装置製造工程での絶縁膜の膜厚
減少が極めて少なく、大きな段差の発生がないので配線
の断線や短絡の不良を起こすことがなくなる。また、絶
縁膜の誘電率は、Sin。
に対し、増加するが、膜厚減少が少ないため寄生容量と
しては従来の5in2膜と同程度にすることができる。
なお、実施例ではMO3型半導体装置について述べたが
、バイボラ素子についても本発明の半導体装置を用いる
ことも当然可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図、第3図および第4図はそれぞれ本発明の一実施
例になる半導体装置の製造過程での構造を示す断面図、
第2図はオキシナイトライドの屈折率とエツチング速度
を示す曲線図である。 101.301,401・・・Sl基板、102゜10
3.402・・・素子分離領域、]04,1.08゜1
10.302,308,404,405,408・・・
熱酸化膜、105,109,303,307゜406.
407・・・オキシナイトライド、106゜107.3
05,306・・・ホトレジスト1111゜309.4
09・・・多結晶Sl、]12,310゜410・・・
n型不純物層、113,311,411・・・PSG、
114,312,412・・・アルミニラ第 2 (2
) ilf7俸 第 3 図 (υ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体装置の素子分離領域に溝を設け、該溝に絶縁
    物を埋め込んで素子間を分離した半導体装置において、
    該絶縁物の一部もしくは全部が少なくともStとOとN
    の化合物から成っていることを特徴とする半導体装置。 2、前記絶縁物は、光学的屈折率が166以」ニ、2.
    0未満であるオキシティ1−ライトであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
JP23974583A 1983-12-21 1983-12-21 半導体装置 Pending JPS60132341A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23974583A JPS60132341A (ja) 1983-12-21 1983-12-21 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23974583A JPS60132341A (ja) 1983-12-21 1983-12-21 半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60132341A true JPS60132341A (ja) 1985-07-15

Family

ID=17049296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23974583A Pending JPS60132341A (ja) 1983-12-21 1983-12-21 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60132341A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4783238A (en) * 1987-07-31 1988-11-08 Hughes Aircraft Company Planarized insulation isolation
US4876217A (en) * 1988-03-24 1989-10-24 Motorola Inc. Method of forming semiconductor structure isolation regions
US4960727A (en) * 1987-11-17 1990-10-02 Motorola, Inc. Method for forming a dielectric filled trench
US6153480A (en) * 1998-05-08 2000-11-28 Intel Coroporation Advanced trench sidewall oxide for shallow trench technology

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4783238A (en) * 1987-07-31 1988-11-08 Hughes Aircraft Company Planarized insulation isolation
US4960727A (en) * 1987-11-17 1990-10-02 Motorola, Inc. Method for forming a dielectric filled trench
US4876217A (en) * 1988-03-24 1989-10-24 Motorola Inc. Method of forming semiconductor structure isolation regions
US6153480A (en) * 1998-05-08 2000-11-28 Intel Coroporation Advanced trench sidewall oxide for shallow trench technology

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5640041A (en) Stress relaxation in dielectric before metallization
JPH11289006A (ja) 集積回路にトレンチアイソレ―ションを形成する方法
JPS618945A (ja) 半導体集積回路装置
TWI253114B (en) Semiconductor device with trench isolation structure and method for fabricating the same
US6087241A (en) Method of forming side dielectrically isolated semiconductor devices and MOS semiconductor devices fabricated by this method
JPH11330226A (ja) 浅いトレンチアイソレ―ション方法
JPH11145273A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3039978B2 (ja) 集積misfetデバイス中に電界分離構造及びゲート構造を形成する方法
JP4380116B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US9219148B2 (en) Semiconductor device and fabricating method thereof
JPS60132341A (ja) 半導体装置
JPH03248534A (ja) 半導体素子の製造方法
JPS59165434A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS59108325A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS5882532A (ja) 素子分離方法
JPH0529603A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6250978B2 (ja)
JPS6230494B2 (ja)
JPH01258439A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPS59188936A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS5928358A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2002100670A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH0278247A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH05102145A (ja) ポリシリコン配線の形成方法
KR20020080912A (ko) 트렌치형 소자 분리막 형성 방법