JPS6223128A - Method for forming element isolating region - Google Patents

Method for forming element isolating region

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JPS6223128A
JPS6223128A JP16185485A JP16185485A JPS6223128A JP S6223128 A JPS6223128 A JP S6223128A JP 16185485 A JP16185485 A JP 16185485A JP 16185485 A JP16185485 A JP 16185485A JP S6223128 A JPS6223128 A JP S6223128A
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JP
Japan
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forming
silicon
film
element isolation
trench
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Application number
JP16185485A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Tsukuni
和之 津国
Kazuo Nojiri
野尻 一男
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To accomplish embedding and realize enhanced integration without causing the top of the filler in an element-isolating groove to sink or to contain a cavity by a method wherein single-crystal silicon is grown by the selective epitaxial method and is embedded in the element-isolating groove. CONSTITUTION:On the exposed portion in a groove 15 in a single-crystal silicon substrate 11, that is, only on the single-crystal silicon on a bottom 17, single- crystal silicon is grown by the selective epitaxial method. The groove 15 is embedded with single-crystal silicon 18 which reaches near the surface of the single-crystal silicon substrate 11. Thermal oxidation is accomplished with an Si3N4 film 13 serving as an oxidation-resistant mask for the formation of an SiO2 film 19 as a second insulating film on top of the embedded single-crystal silicon 18. After this, the Si3N4 film 13 and SiO2 film 12 are removed for the completion of an element isolating region 20.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置における素子分離領域の形成方法に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a method for forming an element isolation region in a semiconductor device.

〔背景技術〕[Background technology]

半導体装置におい又は、素子分離領域を形成して素子間
を絶縁分離している。その素子分離領域の形成方法とし
て次のような方法が現在検討され℃いる。即ち第3図t
alに示す如くシリコン基板lに素子分離用の溝2を形
成し、この後酸化による酸化ll!1(S + Ox膜
)3を形成し、その溝2を形成したシリコン基板1上全
面に多結晶シリコン(又はS IO2) 4をCV D
 (Chemical Vapour D=posit
ion)法により厚(堆積させてトレンチ溝2を埋込み
この後ニップバックして同図[blに示す如くシリコン
基板1表面を平坦化して多結晶シリコン(又はSiO,
)4を埋込んだ素子分離領域5を形成している。
In a semiconductor device, an element isolation region is formed to insulate and isolate elements. The following methods are currently being considered as methods for forming the element isolation regions. That is, Fig. 3 t
As shown in FIG. 1, grooves 2 for element isolation are formed in the silicon substrate 1, and then oxidation 11 is performed by oxidation. 1 (S + Ox film) 3 is formed, and polycrystalline silicon (or S IO2) 4 is deposited by CVD on the entire surface of the silicon substrate 1 on which the groove 2 is formed.
(Chemical Vapor D=posit
ion) method to fill the trench groove 2, and then nip back to flatten the surface of the silicon substrate 1 and deposit polycrystalline silicon (or SiO,
) 4 is embedded into an element isolation region 5.

しかしながら、このよう圧すると、エッチバックを均一
性、制御性よく行な5ことが困難であり、埋込まれた多
結晶シリコン(又はSiOx)4の上部が第4図に示す
如(溝2内に落ち込んでしまう。
However, if such pressure is applied, it is difficult to etch back with good uniformity and controllability, and the upper part of the buried polycrystalline silicon (or SiOx) 4 is removed as shown in FIG. I feel depressed.

従って、この落ち込んだ溝部分を後段の工程で形成した
配線が横切った場合には断線や短絡(ショート)の原因
となる。
Therefore, if a wiring formed in a later step crosses this depressed groove portion, it may cause disconnection or short circuit.

また、第5図に示す如くシリコン基板1に形成した素子
分離用溝2として溝幅の異なる溝が存在するとぎ、広い
溝を埋込むことができない。
Further, as shown in FIG. 5, since trenches with different widths exist as the element isolation trenches 2 formed in the silicon substrate 1, it is not possible to fill a wide trench.

また溝2の溝形状(たとえばたる形状)によっては、第
6図に示す如く埋込み部に空洞6が生じるなどの問題が
ある。
Further, depending on the shape of the groove 2 (for example, barrel shape), there is a problem that a cavity 6 is formed in the buried portion as shown in FIG.

なお、ドレンチアイル−ジョン法につい℃は、アイ−イ
ー・ディ拳エム1982年テクニカルダイジェスト(I
EDM  82  TECHNICAL  DIGES
T)P237に記載されている。
The temperature for the drench aisle method is given in the I-D KenM 1982 Technical Digest (I
EDM 82 TECHNICAL DIGES
T) Described in P237.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、素子分離用溝の埋込み上部がその溝内
に落ち込むことなく、かつ空洞を生じさせることなく、
しかも溝幅の異なる複数の前記溝をも同時に、単結晶シ
リコンあるいは多結晶シリコンに℃埋込むことができ、
もって高集積化を可能ならしめる素子分離領域を形成す
るよ5にした素子分離領域の形成方法を提供することに
ある。
An object of the present invention is to prevent the buried upper part of the element isolation trench from falling into the trench and without creating a cavity.
Moreover, a plurality of grooves with different groove widths can be simultaneously embedded in single crystal silicon or polycrystalline silicon at ℃.
An object of the present invention is to provide a method for forming an element isolation region as described in item 5, which forms an element isolation region that enables high integration.

本発明の前記ならびにそのほか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あきらかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本願におい℃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、下記のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、単結晶シリコン基板に素子分離用溝を形成し
、その溝内の側壁に酸化膜(SiOx膜)を形成し、前
記溝の底部の露出した単結晶シリコン上に、単結晶シリ
コンを選択エピタキシャル法により成長させて、又は多
結晶シリコンを選択CVD法により堆積させて、前記溝
内部に前記単結晶シリコン又は多結晶シリコンを前記単
結晶シリコン基板表面近傍まで埋込み、この埋込んだ単
結晶シリコン又は多結晶シリコンの上部を熱酸化して酸
化膜(S + Ox膜)を形成するようにした素子分離
領域の形成方法を提供するものであって、素子分離用溝
の埋込みに当って、単結晶シリコンを選択エピタキシャ
ル法により成長させ、又は多結晶シリコンを選択CVD
法により堆積させることにしたので、素子分離用溝の埋
込み上部がその溝内に落ち込むことなく、かつ空洞を生
じさせることもなく、溝幅の異なる複数の前記溝をも同
時に前記単結晶シリコン又は多結晶シリコンにて埋込む
ことができ、もって高集積化を可能ならしめる素子分離
領域を形成することができるものである。
That is, a groove for element isolation is formed in a single-crystal silicon substrate, an oxide film (SiOx film) is formed on the sidewalls of the groove, and single-crystal silicon is selectively epitaxially deposited on the exposed single-crystal silicon at the bottom of the groove. or by depositing polycrystalline silicon by selective CVD method, the single crystal silicon or polycrystalline silicon is buried inside the groove up to the vicinity of the surface of the single crystal silicon substrate, and the buried single crystal silicon or The present invention provides a method for forming an element isolation region in which an oxide film (S + Ox film) is formed by thermally oxidizing the upper part of polycrystalline silicon. Grow silicon by selective epitaxial method, or selectively grow polycrystalline silicon by CVD
Since the buried upper part of the element isolation trench does not fall into the trench and does not create a cavity, a plurality of trenches with different trench widths can be simultaneously deposited using the monocrystalline silicon or It can be filled with polycrystalline silicon, thereby forming an element isolation region that enables high integration.

〔実施例1〕 第1図fat〜(flは本発明による素子分離領域の形
成方法の第1の実施例を示し、特に同図teltflは
例として本発明方法によって形成された素子分離領域に
よるMO8素子間の分離を説明するものである。本発明
を第1図を用い℃以下説明する。
[Example 1] Figure 1 fat~(fl shows a first example of the method for forming an element isolation region according to the present invention, and in particular, the figure teltfl shows an example of MO8 formed by the element isolation region formed by the method of the present invention. This is to explain the separation between elements.The present invention will be explained below using FIG.

先ず、同図[alに示す如(P形単結晶シリコン基板1
1上に酸化による5iOz膜12を形成し、更にシリコ
ンナイトライド(S 1sN4) K 13およびマス
ク部材としての5in2膜14を順次形成し、コノ後5
in2rIA14 + 5lsNa 膜14 、  S
 1lN4膜13およびS + Ox lli@ 12
に対し、素子分離用のトレンチ溝部のパターニングを行
ない露出した単結晶シリコン基板11を5int膜14
をマスクとし1異方性エツチングによりエツチングして
たとえば0.3〜7μmの溝15を形成し、その溝15
内を酸化して第1の絶縁膜としてのSin、膜16を形
成する。次にイオン打込みにより溝底部のSi基板にチ
ャネルストッパとしてのp 層43を形成する。なお、
Si、N<膜13の下地K S i O!膜12を形成
しているが、これは膜圧よる応力緩和のためである。
First, as shown in the same figure [al] (P-type single crystal silicon substrate 1
A 5iOz film 12 is formed by oxidation on 1, and then a silicon nitride (S 1sN4) K 13 and a 5in2 film 14 as a mask member are sequentially formed.
in2rIA14 + 5lsNa membrane 14, S
1lN4 film 13 and S + Ox lli@12
On the other hand, the exposed single-crystal silicon substrate 11 is covered with a 5-inch film 14 after patterning the trenches for element isolation.
Using as a mask, etching is performed by anisotropic etching to form a groove 15 of, for example, 0.3 to 7 μm.
The inside is oxidized to form a Sin film 16 as a first insulating film. Next, a p layer 43 as a channel stopper is formed in the Si substrate at the bottom of the groove by ion implantation. In addition,
Si, N<base layer of film 13 K Si O! A film 12 is formed to relieve stress due to film pressure.

次に同図[blに示す如く異方性エツチングによりS 
r 02膜16をエツチングして溝15の底面17に単
結晶シリコン基板11を露・出させる。
Next, as shown in the same figure [bl], S was etched by anisotropic etching.
The r02 film 16 is etched to expose the single crystal silicon substrate 11 on the bottom surface 17 of the groove 15.

次に同図C)に示す如(、溝15内の単結晶シリコン基
板11の露出した部分即ち選択エピタキシャル法により
底面17の単結晶シリコン上にのみ単結晶シリコンを成
長させて、溝15内部に単結晶シリコン18を単結晶シ
リコン基板11表面近傍まで埋込み、Si、N+膜13
を耐酸化マスクとして熱酸化を行ないこの埋込んだ単結
晶シリコン18の上部に、第2の絶縁膜としてのSin
、膜19を形成する。なおSin、膜19の形成前にイ
オン打込み罠より単結晶シリコン18表面にチャネルス
トッパとしてのp+層44を形成してもよい。
Next, as shown in FIG. Single-crystal silicon 18 is buried to the vicinity of the surface of single-crystal silicon substrate 11, and Si, N+ film 13
Thermal oxidation is performed using the oxidation-resistant mask as
, to form a film 19. Note that before the formation of the Sin film 19, a p+ layer 44 as a channel stopper may be formed on the surface of the single crystal silicon 18 by an ion implantation trap.

この後、同図tdlに示すようにSi3N4膜13およ
びSiQ、膜12を除去する。これにより素子分離領域
20が形成される。
Thereafter, as shown in tdl in the figure, the Si3N4 film 13, SiQ, and film 12 are removed. As a result, element isolation regions 20 are formed.

次に同図telに示す如くゲート酸化膜21を形成し、
この後ゲート電極(ここでは、たとえば多結晶シリコン
ゲート電極)22を形成し、更にソース、ドレイン頓域
としてのN 拡散層23を形成する。更に同図1flに
示す如(層間絶縁膜としての5int膜24を形成し、
この後コンタクト孔25゜を形成し、A2配1fiA2
6を形成する。このようにして素子分離領域20によっ
′1:NチャンネルMOSトランジスタ27と28が絶
縁分離される。
Next, as shown in tel of the figure, a gate oxide film 21 is formed,
Thereafter, a gate electrode (here, for example, a polycrystalline silicon gate electrode) 22 is formed, and further an N 2 diffusion layer 23 as a source and drain region is formed. Furthermore, as shown in FIG. 1fl, a 5-inch film 24 was formed as an interlayer insulating film,
After this, a contact hole of 25° is formed, and A2 pattern 1fiA2
form 6. In this manner, the '1:N channel MOS transistors 27 and 28 are insulated and separated by the element isolation region 20.

なお同図1clでは、溝15の底部の露出した単結晶シ
リコン上に単結晶シリコンを選択エピタキシャル法によ
り成長させ″C溝15内部を単結晶シリコン18にて埋
込んでいるが、溝15の底部の露出した単結晶シリコン
上にのみ多結晶シリコン18′を選択CVD法により堆
積させて溝15内部を多結晶シリコン18′にて前述し
たと同様に単結晶シリコン基板11表面近傍まで埋込ん
でもよい。この場合も、埋込んだ多結晶シリコン18′
の上部を熱酸化することにより第2の絶縁膜としてのS
in!膜19′ヲ形成することになる。
In FIG. 1cl, single crystal silicon is grown on the exposed single crystal silicon at the bottom of the groove 15 by a selective epitaxial method, and the inside of the C groove 15 is filled with single crystal silicon 18. Polycrystalline silicon 18' may be selectively deposited only on the exposed single-crystal silicon by the CVD method, and the inside of groove 15 may be filled with polycrystalline silicon 18' up to the vicinity of the surface of single-crystal silicon substrate 11 in the same manner as described above. In this case as well, the buried polycrystalline silicon 18'
By thermally oxidizing the upper part of the S
In! A film 19' is then formed.

以上から判るように素子分離領域20の形成に当り、素
子分離用トレンチ溝15を埋込む方法として、同図1b
llclに示すように溝15内の単結晶シリコン基板1
1の露出した底面17部分の単結晶シリコンの上部のみ
、選択エピタキシャル法により単結晶シリコン18を成
長させ′″C(又は選択CVD法により多結晶シリコン
18を堆積させて)、溝15内部を単結晶シリコン18
(又は多結晶シリコン18)にて埋込むようにしたので
、埋込んだ単結晶シリコン18(又は多結晶シリコン1
8)の上部が溝15内に落ち込むことなく、かつ従来の
如き空洞を生じさせることなくトレンチ溝15を単結晶
シリコン18(又は多結晶シリコン18′)に℃単結晶
シリコン基板11表面近傍まで埋込むことができ、しか
も溝幅の異なる複数の溝15(たとえばMOSメモリに
おい℃メモリセルの分離用の溝幅は小さいが、周辺回路
における素子分離用の溝幅は太きいなど溝幅は場所によ
り必ずしも一様ではない。)をも同時に単結晶シリコン
18(又は多結晶シリコン18′)に−’11込むこと
ができる。
As can be seen from the above, when forming the element isolation region 20, there is a method of burying the element isolation trench 15 in FIG. 1b.
As shown in llcl, the single crystal silicon substrate 1 in the groove 15
Only the upper part of the single crystal silicon on the exposed bottom surface 17 of the groove 15 is grown using the selective epitaxial method. crystalline silicon 18
(or polycrystalline silicon 18), the buried single crystal silicon 18 (or polycrystalline silicon 18)
8) The trench groove 15 is buried in the single crystal silicon 18 (or polycrystalline silicon 18') up to the vicinity of the surface of the single crystal silicon substrate 11 without the upper part of the trench 15 falling into the groove 15 and without creating a cavity as in the conventional case. The groove width can vary depending on the location, such as the groove width for separating memory cells in MOS memory is small, but the groove width for device isolation in peripheral circuits is wide. ) can also be simultaneously incorporated into the single crystal silicon 18 (or polycrystalline silicon 18').

このように単結晶シリコン基板に溝15′?:形成し、
この溝15内の[壁にSin、膜16を形成し、この後
湾15内を単結晶シリコン18(又は多結晶シリコン1
8)にて埋込んで得られる素子分離領域20によりLS
Iの高集積化が可能となる。
Groove 15' in a single crystal silicon substrate like this? : form,
A film 16 of Sin is formed on the walls of this groove 15, and then the inside of the groove 15 is covered with single crystal silicon 18 (or polycrystalline silicon 18).
8) The element isolation region 20 obtained by burying the LS
High integration of I becomes possible.

なお、素子分離領域20(特に単結晶シリコン13、多
結晶シリコン18′部分)はシリコン基板11と同電位
となる。この場合シリコン基板11と同じ不純物を単結
晶シリコン18.多結晶シリコン18部分に高濃度に入
れておくとよい。このようKして、MO8素子間がシリ
コン基板11と同電位の素子分離領域20によっ℃分離
できることになる。
Note that the element isolation region 20 (particularly the monocrystalline silicon 13 and polycrystalline silicon 18' portions) has the same potential as the silicon substrate 11. In this case, the same impurities as the silicon substrate 11 are added to the single crystal silicon 18. It is preferable to put it in a high concentration in the polycrystalline silicon 18 portion. In this manner, the MO8 elements can be separated by .degree. C. by the element isolation region 20 having the same potential as the silicon substrate 11.

また6溝15の深さにばらつきがあっても、前述したよ
うに溝15の埋込みに当って選択エピタキシャル法や選
択CVD法を用いているので、6溝15を問題な(埋込
むことができる。
Furthermore, even if there are variations in the depth of the six grooves 15, since the selective epitaxial method or the selective CVD method is used to fill the grooves 15 as described above, the six grooves 15 can be filled without problems. .

また第1図1dlでSi3N4膜13を除去した後、全
面にSin、膜を堆積させ、さらにホトレジストを塗布
して平坦化させたうえで、ホトレジストとSiO□の選
択化を1程度にした異方性エツチングにより(otの−
ixw変エルコトテ、S+Ot[12と同一の選択比に
することができる。)前記ホトレジスト及びSin、膜
をエッチすれば、シリコン基板11表面をより一層平坦
化させることができる。
In addition, after removing the Si3N4 film 13 in 1dl of FIG. 1, a Si film is deposited on the entire surface, and a photoresist is further applied and flattened. By sexual etching (ot-
The same selection ratio as ixw variable El Cotote, S+Ot[12] can be obtained. ) By etching the photoresist and the Sin film, the surface of the silicon substrate 11 can be further planarized.

〔実施例2〕 第2図1al〜tflは本発明による素子分離領域の形
成方法の第2の実施例を示すものであっ℃、この本発明
方法によって形成された素子分離領域によっ℃たとえば
第1図1dlのようにMO8素子間の絶縁分離を行なう
ものである。
[Example 2] Figures 1al to tfl show a second example of the method for forming an element isolation region according to the present invention. As shown in FIG. 1dl, the MO8 elements are insulated and separated from each other.

以下、本発明を第2図を用いて説明する。Hereinafter, the present invention will be explained using FIG. 2.

先ず、同図1alに示す如くp形シリコン基板31上全
面に酸化膜(Sin、膜)32?:形成し、更にシリコ
ンナイトライド(sisN4)膜33およびりんシリケ
ートガラス(PSG)膜34を順次形成する。5iO1
膜32は膜による応力緩和のためSi、N4膜33 の
下地として用いている。これらのPSG膜34.更KS
i$N4膜33.Sing膜32に対し、素子分離用の
トレンチ溝部のパターニングを行ない、露出したシリコ
ン基板31を、PSG膜34、Si、N、膜33および
Sin、膜32をマスクとして異方性エツチングにより
エッチしてトレンチ溝35を形成し、この後その溝35
の内壁を酸化して第3の絶縁膜としての酸化膜(S+O
tgi)36Y形成する。次にイオン打込みにより溝底
部のSi基板にチャネルストッパ層としてのp”層45
を形成する。なお、PSG膜34を用いているが、ボロ
ンシリケートガラス(BSG)膜など不純物をドープし
た絶縁膜(酸化膜を含む)を用いてもよい。
First, as shown in FIG. 1al, an oxide film (Sin, film) 32 is formed on the entire surface of a p-type silicon substrate 31. A silicon nitride (sisN4) film 33 and a phosphosilicate glass (PSG) film 34 are formed in this order. 5iO1
The film 32 is used as a base for the Si, N4 film 33 for stress relaxation. These PSG films 34. Sara KS
i$N4 membrane 33. The Sing film 32 is patterned with a trench groove for element isolation, and the exposed silicon substrate 31 is etched by anisotropic etching using the PSG film 34, Si, N, film 33, and Sin film 32 as a mask. A trench groove 35 is formed, and then the groove 35 is
An oxide film (S+O
tgi) 36Y is formed. Next, a p'' layer 45 as a channel stopper layer is formed into the Si substrate at the bottom of the groove by ion implantation.
form. Although the PSG film 34 is used, an insulating film (including an oxide film) doped with impurities such as a boron silicate glass (BSG) film may also be used.

次に同図tblに示すようにCVD法により全面に多結
晶シリコン膜37を厚さ0.1〜0.2μm形成し、温
度900〜1000℃に℃アニールを行なう。このアニ
ール処理によりPSG膜3膜上4上結晶シリコン膜37
にのみ、PSG膜3膜中4中んtPlをドープする。
Next, as shown in FIG. tbl, a polycrystalline silicon film 37 is formed to a thickness of 0.1 to 0.2 μm over the entire surface by CVD, and annealed at a temperature of 900 to 1000° C. By this annealing process, the crystalline silicon film 37 on the PSG film 3 and 4 is
tPl is doped only in the third and fourth PSG films.

次に同図1clに示す如く多結晶シリコン膜37を熱酸
化して酸化膜(Si0m膜)38を形成する。
Next, as shown in FIG. 1cl, the polycrystalline silicon film 37 is thermally oxidized to form an oxide film (Si0m film) 38.

この場合、PSG膜3膜上4上結晶シリコンはりんがド
ープされ℃いるため、酸化速度が速く、すべて酸化され
るが、溝35内の多結晶シリコン37につい℃はりんが
ドープされ℃いないため表面のみ酸化される。
In this case, since the crystalline silicon on the PSG film 3 and 4 is doped with phosphorus, the oxidation rate is fast and all of it is oxidized, but the polycrystalline silicon 37 in the trench 35 is not doped with phosphorus and is not Only the surface is oxidized.

次にS i O,膜38を異方性エツチングすることに
より、同図tdlに示す如く溝35底面39に多結晶シ
リコンを露出させ、この後この露出した多結晶シリコン
上にのみ選択CVD法により選択的に多結晶シリコン4
0を堆積させて、溝35内部をこの多結晶シリコン40
にてシリコン基板31表面近傍まで埋込む。
Next, by anisotropically etching the SiO film 38, polycrystalline silicon is exposed on the bottom surface 39 of the groove 35, as shown in FIG. Selectively polycrystalline silicon 4
0 is deposited to fill the inside of the trench 35 with this polycrystalline silicon 40.
It is buried up to the vicinity of the surface of the silicon substrate 31.

次に同図1etに示す如(PSG膜34?:除去し、S
i3N4膜33を耐酸化マスクとして熱酸化を行ない溝
35内に埋込んだ多結晶シリコン40の上部に第4の絶
縁膜としてのSing膜41膜形1’形成これにより素
子分離領域42が形成される。
Next, as shown in FIG. 1et (PSG film 34?: removed, S
Using the i3N4 film 33 as an oxidation-resistant mask, thermal oxidation is performed to form a Sing film 41 film type 1' as a fourth insulating film on top of the polycrystalline silicon 40 buried in the trench 35. As a result, an element isolation region 42 is formed. Ru.

次に同図げ1に示すようにSi、N4膜およびS iO
x膜32を除去する。このように形成された素子分離領
域42によっ℃第1図1fl K示すようなMO3素子
間が絶縁分離されることになる。
Next, as shown in Figure 1, Si, N4 film and SiO
The x film 32 is removed. The element isolation region 42 formed in this manner provides insulation isolation between the MO3 elements as shown in FIG.

以上のようにして形成された素子分離領域42の形成に
当り、素子分離用溝35を埋込む方法として、第2図F
dlに示すように溝35内の底部の露出した多結晶シリ
コン上に選択CVD法により多結晶シリコン40ft堆
積させて溝35内部を多結晶シリコン40に′″CC埋
込うにしたので、前述した実施例1と同様の作用効果な
どを奏する。
When forming the element isolation region 42 formed as described above, a method of burying the element isolation groove 35 is shown in FIG.
As shown in dl, 40 ft of polycrystalline silicon was deposited on the exposed polycrystalline silicon at the bottom of the groove 35 by the selective CVD method, and the inside of the groove 35 was filled with polycrystalline silicon 40'' CC. The same effects as in Example 1 are achieved.

〔効 果〕〔effect〕

(1)素子分離用溝の埋込みに当っ℃、単結晶シリコン
を選択エピタキシャル法により成長させ、又は多結晶シ
リコンを選択CVD法により堆積させて前記溝内を埋込
むようにしたので、素子分離用溝の埋込み上部がその溝
内圧落ち込むことなく、かつ空洞を生じさせることなく
、溝幅の異なる複数の前記溝をも同時に前記単結晶シリ
コン又は多結晶シリコンにて埋込むことができる。
(1) When filling the trench for element isolation, single crystal silicon was grown by selective epitaxial method or polycrystalline silicon was deposited by selective CVD method to fill the trench. A plurality of grooves having different groove widths can be filled with the single crystal silicon or polycrystalline silicon at the same time without causing the internal pressure of the buried upper part of the groove to drop and without creating a cavity.

+21 111により高集積化を可能ならしめる素子分
離領域を形成することができる。
+21 111 can form an element isolation region that enables high integration.

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
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。たとえば、第1の実施
例(第1図)では第2の絶縁膜として、およびS i 
Ox膜19(19’)を用い℃いるが、要は絶縁膜であ
ればよい。また第1の実施例ではマスク部材としCS 
i O,膜14を用いているが、PSG膜やその他の酸
化膜を用いてもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, in the first embodiment (FIG. 1), as the second insulating film and Si
The Ox film 19 (19') is used, but any insulating film may be used. Further, in the first embodiment, CS is used as a mask member.
Although the i 2 O film 14 is used, a PSG film or other oxide film may also be used.

また第2の実施例(第2図)では、第3の絶縁膜および
第4の絶縁膜として、夫々Si0g膜36およびSin
g膜41膜用1ているが、要は絶縁膜であればよい。
Further, in the second embodiment (FIG. 2), the third insulating film and the fourth insulating film are a Si0g film 36 and a Sin0g film 36, respectively.
Although 1 is used for 41 g films, in short, any insulating film may be used.

以上、NMOS I Cの素子分離とじ℃説明したが、
第7図に示すように、0MO8ICのウェル分離にも適
用できる。
I have explained the element isolation process of NMOS IC above.
As shown in FIG. 7, it can also be applied to well separation of 0MO8IC.

〔利用分野〕[Application field]

以上の説明では主とじ℃本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるMO3LSIなどM
OSデバイスの素子間分離技術に適用した場合につい℃
説明したが、それに限定されるものではなく、たとえば
バイポーラLSIなどバイポーラデバイスの素子間分離
技術、更には半導体装置全般の絶縁分離技術に適用でき
る。更にまた本発明の一部はダイナミックRAMにおけ
る溝形キャパシターを作ったときの埋込みにも適用する
ことができる。
In the above explanation, we will explain the invention made by the present inventor in the field of application such as MO3LSI.
When applied to the isolation technology of OS devices, the
Although described above, the present invention is not limited thereto, and can be applied, for example, to element isolation technology for bipolar devices such as bipolar LSIs, and further to insulation isolation technology for semiconductor devices in general. Furthermore, a part of the present invention can also be applied to embedding when creating a trench capacitor in a dynamic RAM.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(al〜lflは夫々本発明による素子分離領域
の形成方法の第1実施例を示す要部工程断面図、第2図
tal〜げ)は夫々本発明による素子分離領域の形成方
法の第2の実施例を示す要部工程断面図1、第3図[a
lおよびlblは従来の素子分離領域の形成方法の一例
を示す☆部工程断面図、 第4図〜第6図は従来方法による場合の問題点を説明す
るための説明図、 第7図は、本発明の他の実施例であるCMO8ICのウ
ェル分離工程を示す断面図である。 11・・・p形単結晶シリコン基板、12.14゜16
 、19 、19’・・・Sin、膜、13・・・S 
i s N、膜、15・・・素子分離用トレンチ溝、1
7・・・溝の底面、18・・・単結晶シリコン、18・
・・多結晶シリコン、20・・・素子分離領域、31・
・・シリコン基板、32.36,38.41・・・Si
n、膜、33・・・Si3N4#tL 34・・・PS
Gl[,35・・・素子分離用トレンチ溝、37.40
・・・多結晶シリコン、39・・・溝の底面、42・・
・素子分離領域、43,44.45・・・チャネルスト
ッパ層、46・・・単結晶シリコン、47・・・3I0
1膜、48・・・単結晶シリコン、49・・・ウェル分
離領域、50・・・N型ウェル、51・・・Pウェル、
52・・・ゲート電極、53・・・N 拡散層、54・
・・P 拡散層、55・・・sio、、s6・・・コン
タクト穴、57・・・Ai配線。 代理人 弁理士  小 川  勝 男 ;第  1  
 図 第  1  図 第  2  図 第  2  図 第  5  図 第  6  図 第  7  図
FIG. 1 (al to lfl, respectively, are cross-sectional views of main parts showing the first embodiment of the method for forming an element isolation region according to the present invention, and FIG. Main part process sectional views 1 and 3 showing the second embodiment [a
1 and lbl are cross-sectional views of the ☆ process showing an example of a conventional method for forming an element isolation region, FIGS. 4 to 6 are explanatory diagrams for explaining problems in the conventional method, and FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a well separation process of CMO8IC, which is another example of the present invention. 11...p-type single crystal silicon substrate, 12.14°16
, 19, 19'...Sin, film, 13...S
i s N, film, 15... element isolation trench, 1
7... Bottom surface of groove, 18... Single crystal silicon, 18.
...Polycrystalline silicon, 20...Element isolation region, 31.
...Silicon substrate, 32.36, 38.41...Si
n, film, 33...Si3N4#tL 34...PS
Gl [, 35... element isolation trench, 37.40
...Polycrystalline silicon, 39...Bottom of groove, 42...
- Element isolation region, 43, 44. 45... Channel stopper layer, 46... Single crystal silicon, 47... 3I0
1 film, 48... Single crystal silicon, 49... Well isolation region, 50... N type well, 51... P well,
52... Gate electrode, 53... N diffusion layer, 54...
...P diffusion layer, 55...sio, s6...contact hole, 57...Ai wiring. Agent: Patent Attorney Katsuo Ogawa; 1st
Figure 1 Figure 2 Figure 2 Figure 5 Figure 6 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、単結晶シリコン基板に素子分離用溝を形成する工程
と、前記溝内の側壁に二酸化ケイ素膜を形成する工程と
、前記溝の底部の露出した単結晶シリコン上に単結晶シ
リコンを選択エピタキシャル法により成長させて前記溝
内部に前記単結晶シリコンを前記単結晶シリコン基板表
面近傍まで埋込み、この埋込んだ単結晶シリコンの上部
に第2の絶縁膜を形成する工程とを備えてなることを特
徴とする素子分離領域の形成方法。 2、前記第1の絶縁膜として酸化による二酸化ケイ素膜
を用いてなる特許請求の範囲第1項記載の素子分離領域
の形成方法。 3、前記第2の絶縁膜として、埋込まれた単結晶シリコ
ンの上部を熱酸化して得られる二酸化ケイ素膜を用いて
なる特許請求の範囲第1項又は第2項記載の素子分離領
域の形成方法。 4、前記素子分離用溝の形成工程は、単結晶シリコン基
板上にシリコンナイトライド膜およびマスク部材を順次
形成し、この後前記マスク部材および前記シリコンナイ
トライド膜に対し、前記溝部のパターニングを行ない、
露出した前記単結晶シリコン基板をエッチングして前記
溝を形成するようにした特許請求の範囲第1項ないし第
3項のいずれかに記載の素子分離領域の形成方法。 5、単結晶シリコン基板に素子分離用溝を形成する工程
と、前記溝内の側壁に二酸化ケイ素膜を形成する工程と
、前記溝の底部の露出した単結晶シリコン上に多結晶シ
リコンを選択CVD法により堆積させて前記溝内部に前
記多結晶シリコンを前記単結晶シリコン基板表面近傍ま
で埋込み、この埋込んだ多結晶シリコンの上部に第2の
絶縁膜を形成する工程とを備えてなることを特徴とする
素子分離領域の形成方法。 6、前記第1の絶縁膜として、酸化による二酸化ケイ素
膜を用いてなる特許請求の範囲第5項記載の素子分離領
域の形成方法。 7、前記第2の絶縁膜として、埋込まれた多結晶シリコ
ンの上部を熱酸化して得られる二酸化ケイ素膜を用いて
なる特許請求の範囲第5項又は第6項記載の素子分離領
域の形成方法。 8、前記素子分離用溝の形成工程は、単結晶シリコン基
板上にシリコンナイトライド膜およびマスク部材を順次
形成し、この後前記マスク部材および前記シリコンナイ
トライド膜に対し、前記溝部のパターニングを行ない、
露出した前記単結晶シリコン基板をエッチングして前記
溝を形成するようにした特許請求の範囲第5項ないし第
7項記載の素子分離領域の形成方法。 9、シリコン基板に素子分離用溝を形成する工程と、前
記溝の内壁全面に少なくとも第3の絶縁膜を形成し、か
つ前記溝底部のみに多結晶シリコンが露出するように多
結晶シリコン膜を形成する工程と、前記溝の底部の露出
した多結晶シリコン上に多結晶シリコンを選択CVD法
により堆積させて前記溝内部に前記多結晶シリコンを前
記シリコン基板表面近傍まで埋込み、その埋込んだ多結
晶シリコンの上部に第4の絶縁膜を形成する工程とを備
えてなることを特徴とする素子分離領域の形成方法。 10、前記第3の絶縁膜として、酸化による二酸化ケイ
素膜を用いてなる特許請求の範囲第9項記載の素子分離
領域の形成方法。 11前記第4の絶縁膜として埋込まれた多結晶シリコン
の上部を熱酸化して得られる二酸化ケイ素膜を用いてな
る特許請求の範囲第10項記載の素子分離領域の形成方
法。 12シリコン基板上にシリコンナイトライド膜および不
純物をドープした絶縁膜を形成した後、素子分離用溝を
形成し、次に多結晶シリコン膜をCVD法により全面に
形成し、この後アニール処理を行ない、更に熱酸化によ
り前記溝内の多結晶シリコン膜は一部の厚さを残し、酸
化膜とし、溝部の多結晶シリコン膜はすべて酸化膜とす
る。次に異方性エッチングにより前記酸化膜をエッチし
て前記溝の底部のみ多結晶シリコンを露出させ、この多
結晶シリコン上に選択CVD法により多結晶シリコンを
堆積させて前記溝内部に前記多結晶シリコンを前記シリ
コン基板表面近傍まで埋込み、次に前記絶縁膜を除去し
、埋込んだ多結晶シリコンの上部を熱酸化して二酸化ケ
イ素膜を形成し、この後前記シリコンナイトライド膜を
除去するようにした特許請求の範囲第9項記載の素子分
離領域の形成方法。
[Claims] 1. A step of forming a trench for element isolation in a single crystal silicon substrate, a step of forming a silicon dioxide film on the side wall of the trench, and a step of forming a silicon dioxide film on the exposed bottom of the trench. growing single-crystal silicon by a selective epitaxial method to bury the single-crystal silicon inside the groove up to the vicinity of the surface of the single-crystal silicon substrate, and forming a second insulating film on top of the buried single-crystal silicon; 1. A method for forming an element isolation region, comprising: 2. The method of forming an element isolation region according to claim 1, wherein a silicon dioxide film formed by oxidation is used as the first insulating film. 3. The element isolation region according to claim 1 or 2, wherein the second insulating film is a silicon dioxide film obtained by thermally oxidizing the upper part of the buried single crystal silicon. Formation method. 4. The step of forming the element isolation groove includes sequentially forming a silicon nitride film and a mask member on a single crystal silicon substrate, and then patterning the groove portion on the mask member and the silicon nitride film. ,
4. The method of forming an element isolation region according to claim 3, wherein the trench is formed by etching the exposed single crystal silicon substrate. 5. Forming a trench for element isolation in a single crystal silicon substrate, forming a silicon dioxide film on the side walls of the trench, and selective CVD of polycrystalline silicon on the exposed single crystal silicon at the bottom of the trench. burying the polycrystalline silicon in the trench up to the vicinity of the surface of the single-crystal silicon substrate by depositing the polycrystalline silicon by a method, and forming a second insulating film on top of the buried polycrystalline silicon. Characteristic method for forming element isolation regions. 6. The method of forming an element isolation region according to claim 5, wherein a silicon dioxide film formed by oxidation is used as the first insulating film. 7. The element isolation region according to claim 5 or 6, wherein the second insulating film is a silicon dioxide film obtained by thermally oxidizing the upper part of the buried polycrystalline silicon. Formation method. 8. The step of forming the element isolation groove includes sequentially forming a silicon nitride film and a mask member on a single crystal silicon substrate, and then patterning the groove portion on the mask member and the silicon nitride film. ,
8. The method of forming an element isolation region according to claim 5, wherein the trench is formed by etching the exposed single crystal silicon substrate. 9. Forming a trench for element isolation in a silicon substrate, forming at least a third insulating film on the entire inner wall of the trench, and forming a polycrystalline silicon film so that polycrystalline silicon is exposed only at the bottom of the trench. a step of depositing polycrystalline silicon on the exposed polycrystalline silicon at the bottom of the trench by a selective CVD method to bury the polycrystalline silicon inside the trench up to the vicinity of the surface of the silicon substrate; 1. A method for forming an element isolation region, comprising the step of forming a fourth insulating film on top of crystalline silicon. 10. The method of forming an element isolation region according to claim 9, wherein a silicon dioxide film formed by oxidation is used as the third insulating film. 11. The method of forming an element isolation region according to claim 10, wherein a silicon dioxide film obtained by thermally oxidizing the upper part of the buried polycrystalline silicon is used as the fourth insulating film. 12 After forming a silicon nitride film and an impurity-doped insulating film on a silicon substrate, a groove for element isolation is formed, and then a polycrystalline silicon film is formed on the entire surface by CVD method, and then an annealing treatment is performed. Furthermore, by thermal oxidation, the polycrystalline silicon film in the trench is made into an oxide film, leaving a part of the thickness, and the entire polycrystalline silicon film in the trench is made into an oxide film. Next, the oxide film is etched by anisotropic etching to expose the polycrystalline silicon only at the bottom of the groove, and polycrystalline silicon is deposited on the polycrystalline silicon by selective CVD to form the polycrystalline silicon inside the groove. burying silicon to the vicinity of the surface of the silicon substrate, then removing the insulating film, thermally oxidizing the upper part of the buried polycrystalline silicon to form a silicon dioxide film, and then removing the silicon nitride film. A method for forming an element isolation region according to claim 9.
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