JP3400528B2 - 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Info
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- JP3400528B2 JP3400528B2 JP06518694A JP6518694A JP3400528B2 JP 3400528 B2 JP3400528 B2 JP 3400528B2 JP 06518694 A JP06518694 A JP 06518694A JP 6518694 A JP6518694 A JP 6518694A JP 3400528 B2 JP3400528 B2 JP 3400528B2
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Description
ルを有する半導体装置と、この半導体装置の製造方法と
に関するものである。
導電型のウェルを有し、これらの第1導電型ウェルが互
いに電気的に分離されているウェル構成は、トリプルウ
ェル構成と呼ばれる。ここでは、このトリプルウェル構
成を有する半導体装置において、従来より用いられてい
る素子及びウェル間の分離方法について以下説明する。
一部断面図であって、この図において、1はP型の半導
体基板で、図中下方の基板1裏面まで延在している。2
は半導体基板1に形成されたN型半導体からなるシール
ド層、3はこのシールド層2上に形成されたP型孤立ウ
ェル、4はこのP型孤立ウェル3に隣接して形成された
N型ウェルで、シールド層2とは導通状態にある。5は
このN型ウェル4に隣接して形成されたP型基板ウェル
で、P型半導体基板1とは導通状態にある。
たP型の高濃度拡散領域で、P型孤立ウェル3を第1の
電位に固定するための後述する広域配線17が接続され
る。7はN型ウェル4の表面層に形成されたN型の高濃
度拡散領域で、N型ウェル4を第2の電位に固定するた
めの後述する広域配線17が接続される。8はP型基板
ウェル5の表面層に形成された第2のP型の高濃度拡散
領域で、P型基板ウェル5を第3の電位に固定するため
の後述する広域配線17が接続される。9は半導体基板
1の表面層に形成されたソース/ドレインとなるソース
/ドレイン拡散領域、10は幅約0.2μm、深さ約
0.4μmのトレンチ内にSiO2等絶縁体が埋め込ま
れたトレンチ型分離領域で、上記高濃度拡散領域6、
7、8及びソース/ドレイン拡散領域9間に形成されて
いる。
上に形成された厚さ約10nmのゲート絶縁膜、12は
このゲート絶縁膜11上に形成されたゲート電極、13
はソース/ドレイン拡散領域9とSiO2絶縁膜14の
内部配線孔15aを介して電気的に接続された内部配
線、16はSiO2絶縁膜14の内部配線孔15bを介
してソース/ドレイン拡散領域9と電気的に接続された
メモリ・キャパシタで、下部電極16aと、誘電体16
bと上部電極16cとから構成される。17は上記ソー
ス/ドレイン拡散領域9又は高濃度拡散領域6、7、8
と、SiO2絶縁膜14の広域配線接続孔18を介して
電気的に接続された広域配線である。
ては、同一ウェル内に図示されていないが多数の素子が
形成されており、これらの素子間つまり隣接したソース
/ドレイン拡散領域9相互間に、トレンチ内に絶縁物を
埋め込んでなる幅0.2μm、深さ0.4μmのトレン
チ型分離領域10を形成することによって、隣接したソ
ース/ドレイン拡散領域9相互間の半導体基板1中での
距離を大きくとることと同様の機能が得られる。つま
り、ソース/ドレイン拡散領域9相互間の分離耐圧を向
上させる。
度拡散領域6、7、8とソース/ドレイン拡散領域9間
に上記トレンチ型分離領域10を形成することにより、
高濃度拡散領域6、7、8とソース/ドレイン拡散領域
9間の距離を大きくとることと同様の機能が得られる。
つまり、PN接合の逆方向の絶縁特性が維持される最大
印加電圧である接合耐圧が増大する。
においては、P型孤立ウェル3とP型基板ウェル5とに
形成されるN型半導体素子の特性を最適化するために、
P型孤立ウェル3の電位とP型基板ウェル5の電位とは
異なる値に設定されるので、P型孤立ウェル3とP型基
板ウェル5とを電気的に分離する必要がある。従って、
P型孤立ウェル3の底面にN型半導体のシールド層2を
形成することによって、P型孤立ウェル3を、P型基板
ウェル5と導通状態にあるP型半導体基板1から電気的
に分離させ、さらにN型半導体のシールド層2に電気的
に接続されたN型ウェル4をP型孤立ウェル3の側面に
形成することによって、P型孤立ウェル3とP型基板ウ
ェル5とを電気的に分離させている。
来の半導体装置においては、同じ導電型のウェルを電気
的に分離させるためには、異なる導電型のウェルによっ
て、周囲を包囲する必要がある。
は、P型ウェルとN型ウェルとの境界位置を0.1μm
のオーダーで制御することは困難であり、この従来例に
おいてはP型孤立ウェル3の周囲を包囲するN型ウェル
4の幅は、1μm以下に微細化することが出来ない。従
って、このことは、半導体装置の高集積化を進めるうえ
で大きな障害となっていた。
するためなされたもので、ウェルの分離によって高集積
化が阻害されない半導体装置の構成を得ることを目的と
し、さらにこの半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
においては、第1導電型の半導体基板の主表面に形成さ
れ、トレンチ型ウェル分離領域により分離された第1導
電型のウェルと、上記トレンチ型ウェル分離領域を含む
上記分離されたウェルの一方の底面全体に形成された第
2導電型の埋め込み領域とを備え、上記分離されたウェ
ルの他方は上記半導体基板に接し、上記トレンチ型ウェ
ル分離領域は、上記ウェルより深く形成され上記埋め込
み領域内部で終端していることを特徴とするものであ
る。
おいては、第1導電型の半導体基板上に、第1の絶縁膜
および第2の絶縁膜を順次成膜して積層膜を形成し、該
積層膜をパターニングしこれをマスクとして上記半導体
基板を異方的にエッチングして第1のトレンチを形成す
る工程と、上記第1のトレンチ内壁を覆うように上記半
導体基板の全面に、上記第1の絶縁膜と同材料の第1の
保護膜、および上記第2の絶縁膜と同材料の第2の保護
膜を順次形成し、その上の全面に絶縁膜を形成して上記
第1のトレンチ内を埋め込んだ後全面エッチバックして
上記第1のトレンチ内に上記絶縁膜からなるプラグを形
成する工程と、レジストマスクを用いて上記第1のトレ
ンチの中から選択された所望のトレンチ内のプラグを除
去した後、当該トレンチ内の上記第2および第1の保護
膜を除去し、更に当該トレンチ下方の半導体基板を異方
的にエッチングして深いトレンチを形成する工程と、上
記深いトレンチを覆うレジストマスクを用いて上記第1
のトレンチ内に残留する上記プラグを除去し、さらに上
記第2の絶縁膜および第2の保護膜を除去する工程と、
次いで、上記半導体基板の全面に上記第1の絶縁膜と同
材料の絶縁膜を形成して上記深いトレンチおよびその他
の上記第1のトレンチを埋め込み、トレンチ型ウェル分
離領域およびトレンチ型素子分離領域を形成する工程
と、上記半導体基板の所定領域に選択的にイオン注入し
て、第2導電型の埋め込み領域を、該埋め込み領域内部
で上記トレンチ型ウェル分離領域が終端するように所定
の深さで形成する工程と、イオン注入により上記半導体
基板に上記トレンチ型ウェル分離領域によって分離され
る第1導電型のウェルを形成する工程とを備えたことを
特徴とするものである。
おいては、第1導電型の半導体基板上に、第1の絶縁膜
および第2の絶縁膜を順次成膜して積層膜を形成し、該
積層膜をパターニングしこれをマスクとして上記半導体
基板を異方的にエッチングして第1のトレンチを形成す
る工程と、上記第1のトレンチ内壁を覆うように上記半
導体基板の全面に、上記第1の絶縁膜と同材料の第1の
保護膜、および上記第2の絶縁膜と同材料の第2の保護
膜を順次形成し、その上の全面に絶縁膜を形成して上記
第1のトレンチ内を埋め込んだ後全面エッチバックして
上記第1のトレンチ内に上記絶縁膜からなるプラグを形
成する工程と、レジストマスクを用いて上記第1のトレ
ンチの中から選択された所望のトレンチ内のプラグを除
去した後、当該トレンチ内の上記第2および第1の保護
膜を除去し、更に当該トレンチ下方の半導体基板を異方
的にエッチングして深いトレンチを形成する工程と、上
記半導体基板上の全面に絶縁膜を形成した後異方的にエ
ッチングして該絶縁膜を上記深いトレンチ内の側面にの
み残存させ、更に上記深いトレンチ内に導体膜を埋め込
み形成して、該深いトレンチ内に上記絶縁膜で周囲の覆
われた上記導体膜からなるトレンチ型ウェル分離領域を
形成する工程と、次いで上記第1のトレンチ内に残留す
る上記プラグを除去し、さらに上記第2の絶縁膜および
第2の保護膜を除去する工程と、次いで、上記半導体基
板の全面に上記第1の絶縁膜と同材料の絶縁膜を形成し
て上記第1のトレンチを埋め込み、トレンチ型素子分離
領域を形成する工程と、上記半導体基板の所定領域に選
択的にイオン注入して、第2導電型の埋め込み領域を、
該埋め込み領域内部で上記トレンチ型ウェル分離領域が
終端するように所定の深さで形成し、上記導体膜を上記
埋め込み領域と電気的に接続する工程と、イオン注入に
より上記半導体基板に上記トレンチ型ウェル分離領域に
よって分離される第1導電型のウェルを形成する工程と
備えたことを特徴とするものである。
1導電型ウェルにおいて少なくとも一方の第1導電型の
ウェルの底面全体に第2導電型埋込み領域が形成されて
いるので、この第1の導電型ウェルの底面と第2導電型
埋込み領域とはPN接合にて電気的に分離され、さらに
隣接した第1導電型ウェル間には、これらの第1導電型
ウェルを貫通し第2導電型埋込み領域にまで達するトレ
ンチ型ウェル分離領域により、電気的に分離されること
になり、従って隣接した第1導電型ウェルは互いに電気
的に分離されることとなる。
においては、浅いトレンチ内に絶縁物を埋め込んでなる
トレンチ型素子分離領域と、深いトレンチ内に絶縁物を
埋め込んでなるトレンチ型ウェル分離領域とを形成でき
る。
は、浅いトレンチ内に絶縁物を埋め込んでなるトレンチ
型素子分離領域と、深いトレンチ内に絶縁物で周囲の覆
われた導体物を埋め込んでなるウェル分離領域とを形成
できる。
成を有する半導体装置を例にとり説明する。また、実施
例においては、第1導電型をP型とし、第2導電型をN
型として説明する。図1は本発明の一実施例の半導体装
置を示す一部断面図である。この図において、1はP型
の半導体基板で、図中下方の基板1裏面まで延在してい
る。2は半導体基板1に形成されたN型半導体からなる
厚さ約0.2μmの埋込み領域であるシールド層、3は
このシールド層2上に形成された厚さ約1.0μmのP
型孤立ウェル、5はこのP型孤立ウェル3と分離領域を
介して隣接して形成されたP型基板ウェルで、P型半導
体基板1とは導通状態にある。
たP型の高濃度拡散領域で、P型孤立ウェル3を第1の
電位に固定するための後述する広域配線17が接続され
る。8はP型基板ウェル5の表面層に形成された第2の
P型の高濃度拡散領域で、P型基板ウェル5を第3の電
位に固定するための後述する広域配線17が接続され
る。9は半導体基板1の表面層に形成されたソース/ド
レインとなるソース/ドレイン拡散領域である。
mの浅いトレンチ内に第1の絶縁物であるSiO2絶縁
体が埋め込まれ、素子分離を行うためのトレンチ型素子
分離領域である浅いトレンチ型分離領域で、P型孤立ウ
ェル3及びP型基板ウェル5の厚さ未満の深さを有する
とともに、高濃度拡散領域6、8及びソース/ドレイン
拡散領域9間に介在して形成されている。10bは幅約
0.2μm、深さ約0.4μmの深いトレンチ内に第1
の絶縁物であるSiO2絶縁体が埋め込まれたトレンチ
型ウェル分離領域である深いトレンチ型分離領域で、上
記P型孤立ウェル3の厚み以上の深さで上記シールド層
2に達し、上記P型孤立ウェル3とP型基板ウェル5の
分離領域に形成される。
成された厚さ約10nmのゲート絶縁膜、12はこのゲ
ート絶縁膜11上に形成されたゲート電極、13はソー
ス/ドレイン拡散領域9とSiO2絶縁膜14の内部配
線孔15aを介して電気的に接続された内部配線、16
はSiO2絶縁膜14の内部配線孔15bを介してソー
ス/ドレイン拡散領域9と電気的に接続されたメモリ・
キャパシタで、下部電極16aと、誘電体16bと上部
電極16cとから構成される。17は上記ソース/ドレ
イン拡散領域9又は高濃度拡散領域6、7、8と、Si
O2絶縁膜14の広域配線接続孔18を介して電気的に
接続された広域配線である。
ド層2は、P型孤立ウェル3の底面をP型基板ウェル5
に電気的につながったP型基板1より電気的に分離する
とともに、P型孤立ウェル3の厚さ以上の深さを有し、
N型半導体のシールド層2に達する深いトレンチ型分離
領域10bは、P型孤立ウェル3の側面をP型基板ウェ
ル5から電気的に分離する機能を有する。従って、P型
孤立ウェル3はP型基板ウェル5から電気的に分離され
ることとなり、P型孤立ウェル3とP型基板ウェル5、
それぞれに形成されるN型半導体素子の特性を最適化す
るために、P型孤立ウェル3及びP型基板ウェル5の電
位は異なる値に設定することができる。
においては、N型半導体のシールド層2は半導体基板1
表面に形成される素子の下方に形成されるので、半導体
基板1表面の面積を占有しないため、高集積化を進める
にあたり何ら障害とならない。また、側面における分離
をN型半導体シールド層2まで達する深いトレンチ型分
離領域10bでおこなうことによって、従来の幅1μm
のN型ウェル4に対して、幅0.2μmしか必要としな
いので半導体基板1表面の面積の占有は著しく小さくな
るため、高集積化を進める上で有利である。
置においては、同一ウェル内に図示されていないが多数
の素子が形成されており、これらの素子間つまり隣接し
たソース/ドレイン拡散領域9相互間に、幅0.2μ
m、深さ0.4μmの浅いトレンチ型分離領域10aを
形成することによって、隣接したソース/ドレイン拡散
領域9相互間の半導体基板1中での距離を大きくとるこ
とと同様の機能が得られる。つまり、ソース/ドレイン
拡散領域9相互間の分離耐圧を向上させる。
度拡散領域6、7、8とソース/ドレイン拡散領域9間
に上記トレンチを形成することにより、高濃度領域6、
7、8とソース/ドレイン拡散領域9間の距離を大きく
とることと同様の機能が得られる。つまり、PN接合の
逆方向の絶縁特性が維持される最大印加電圧である接合
耐圧が増大する。
10aを形成することにより、素子を近接して形成する
ことが可能となり、さらに高集積化を進めることが可能
となる。
あるP型をN型に、第2導電型であるN型をP型として
も、上記説明した効果が得られることは、言うまでもな
い。
について、図2〜図21に基づいて説明する。図2〜図
21は、この実施例の半導体装置の工程を順次示したも
のである。まず、図2(a)に示されるように、P型半
導体基板1上に膜厚約200nmの第1の絶縁物である
SiO2からなる第1の絶縁膜20と、膜厚約200n
mの第2の絶縁物であるSi3N4からなる第2の絶縁
膜21とを、順次成膜する。次に、図2(b)に示され
るように、P型半導体基板1上に写真製版法により、ト
レンチが形成される部分が開口部となるレジストパター
ン22を形成した後、このレジスト22をマスクとし
て、第1の絶縁膜20及び第2の絶縁膜21を異方的に
エッチングする。次に、レジスト22を除去すると、図
2(c)に示されるようになる。
ングされた第2の絶縁膜21をマスクとして半導体基板
1を異方的にエッチングし、浅いトレンチ型分離領域1
0aの深さ約0.4μmに相当する第1のトレンチ10
cを形成する。次に、図3(b)に示されるように、こ
の第1のトレンチ10c内のP型半導体基板1表面に膜
厚約10nmの第1の絶縁物であるSiO2からなる第
1の保護膜23を熱酸化により形成し、この第1の保護
膜23上及び半導体基板1全面に膜厚約20nmの第2
の絶縁物であるSi3N4からなる第2の保護膜24を
CVD法により形成する。ここで、第2の絶縁膜21と
この上に形成された第2の保護膜24は、Si3N4と
同じ成分であるので、第2の絶縁膜21に含めて以下説
明する。また第1の保護膜23は、半導体基板1の表面
に応力を及ぼす第2の保護膜24からトレンチ10c内
の半導体基板1の表面を保護するためのものである。
絶縁物であるSiO2絶縁物をガラスコート法等により
塗布し、第1のトレンチ10c内を埋めた後、エッチバ
ック法により第2の絶縁膜21上に形成されたSiO2
絶縁膜を完全に除去することにより、図4(a)に示さ
れるように第1のトレンチ10c内にSiO2絶縁物か
らなるプラグ25が形成されたこととなる。次に、図4
(b)に示されるように、深いトレンチ型分離領域10
bが形成されることとなる第1のトレンチ10cの部分
が開口部となるレジストパターン26を、写真製版法に
より形成し、SiO2絶縁膜を選択的にエッチングする
HF化学処理を行うことにより、レジストで覆われてい
ないトレンチ10c内のプラグ25は除去される。次に
レジスト26を除去した後、上記プラグ25が除去され
た第1のトレンチ10cの底側面に形成された第2の保
護膜24を異方的にエッチング除去し、次に、第2の絶
縁膜21をマスクとしてSiO2絶縁膜からなる第1の
保護膜23を異方的にエッチングし、続いてこのトレン
チ10c下方の半導体基板1を異方的にエッチングし、
図5(a)に示されるような深いトレンチ10dが形成
される。(これ以降、エッチングされなかった第1のト
レンチ10cを浅いトレンチ10eと呼ぶ)。
成された深いトレンチ10b部分が覆われるように写真
製版法によってレジストパターン27を形成し、HF化
学処理によって浅いトレンチ10e内のプラグ25を除
去する。次に、図6(a)に示されるように、上記レジ
スト27を除去した後、第2の絶縁膜21及び第2の保
護膜24を構成するSi3N4絶縁膜を選択的にエッチ
ングするH3PO4化学処理を行い、第2の絶縁膜21
とトレンチ内の第2の保護膜24を完全に除去する。次
に、この半導体基板1上全面に第1の絶縁物であるSi
O2からなる絶縁膜28をCVD法によって堆積させ、
図6(b)に示されるように、浅いトレンチ10e及び
深いトレンチ10d内にSiO2からなる絶縁膜28を
埋め込み、浅いトレンチ型分離領域10aと深いトレン
チ型分離領域10bは完成する。ここで、第1の保護膜
23と第1の絶縁膜20と絶縁膜28とは、同じ成分で
あるので、以下絶縁膜28に含めて説明する。
1上にN型半導体のシールド層2を形成するためのレジ
ストパターン29を形成し、このレジストパターン29
をマスクとして、高エネルギーイオン注入法によって、
約1MeVのエネルギーでリンイオンを注入し、N型の
シールド層2を深いトレンチ10dの深さに形成する。
次に図8に示されるように、上記レジストパターン29
を除去した後、写真製版法によって活性領域を形成する
ためのレジストパターン30を形成しこのレジストパタ
ーン30をマスクとして、絶縁膜28をエッチングし、
半導体素子を形成するための活性領域31が得られる。
次に、図9に示されるように、レジストパターン30を
除去後、活性領域31上に約20nmのSiO2絶縁膜
からなる第3の保護膜32を形成する。次に、写真製版
法によってP型ウェルを形成するためのレジストパター
ン(図示せず)を形成する。このとき第3の保護膜32
は半導体に悪影響を与えるレジストより活性領域31を
保護する。このレジストパターンをマスクとして、高エ
ネルギー注入法によって、例えば400KeV程度のエ
ネルギーで1013/cm2程度のボロンイオンを注入
することにより図10に示されるようなP型孤立ウェル
3とP型基板ウェル5が形成される。次に高エネルギー
注入法によって、例えば50KeV程度のエネルギーで
1012/cm2程度のボロンイオンを注入し、孤立ウ
ェル3と基板ウェル5の活性領域31にチャネルドープ
を行う。
去し、図11に示されるように改めて写真製版法により
基板ウェル5上が開口部となるようなレジストパターン
34を形成した後、このレジストパターン34をマスク
として50KeV程度のエネルギーで1012/cm2
程度ボロンイオンを追加注入し、基板ウェル5の活性領
域31にチャネルドープを行う。次に図12に示される
ように、上記半導体基板1よりレジスト34を除去後S
iO2絶縁膜からなる第3の保護膜32を除去し、活性
領域31上に約10nmのSiO2絶縁膜からなるゲー
ト絶縁膜11を形成し、SiO2絶縁膜28とゲート絶
縁膜11上に約100nmの導体膜35、この導体膜3
5上に約100nmのSiO2絶縁膜36を順次堆積す
る。
写真製版法によりゲート電極となるレジストパターンを
形成し、このレジストパターンをマスクとしてSiO2
絶縁膜36を異方的にエッチングした後、上記レジスト
パターンを除去し、この異方的にエッチングしたSiO
2絶縁膜36をマスクとして導体膜35を異方的にエッ
チングしてゲート電極12を形成する。
1上にN型拡散領域を形成するためのレジストパターン
37を形成し、レジストパターン37をマスクとして、
約30KeVのエネルギーで約1015/cm2のリン
イオン、または約50KeVのエネルギーで約1015
/cm2のヒ素イオンを注入してN型の拡散領域である
ソース/ドレイン拡散領域9を形成する。次に、図15
に示されるように、上記基板上のレジストパターン37
を除去した後、写真製版法によってP型拡散領域を形成
するためのレジストパターン38を形成し、このレジス
トパターン38をマスクとして、約20KeVのエネル
ギーで1015/cm2のBF2イオン、または10K
eV以下のエネルギーで約1015/cm2のP型拡散
領域である高濃度領域6、8を形成する。その後、レジ
ストパターン38を除去し、図16に示すように基板全
面に約100nmのSiO2からなる絶縁膜39を堆積
させる。
5aを形成するためのレジストパターンを形成し、この
レジストパターンをマスクとして、SiO2絶縁膜39
を異方的にエッチングし、内部配線接続孔15aを形成
した後、レジストパターンを除去する。その後、図17
に示されるように基板1全面に約100nmの導電膜4
0を堆積し、写真製版法によって、内部配線13を形成
するためのレジストパターンを形成し、このレジストパ
ターンをマスクとし、導電膜40を異方的にエッチング
して、内部配線13を形成した後、レジストを除去し、
図18に示されるように基板1全面にSiO2絶縁膜4
1を堆積し、レジストエッチバック法等により平坦化を
行う。
接続孔15bを形成するためのレジストパターンを形成
し、このレジストパターンをマスクとして上記SiO2
絶縁膜41を異方的にエッチングして内部配線孔15b
を形成し、レジストを除去した後、基板全面に約100
nmの導電膜42を堆積する。その後、写真製版法にて
メモリキャパシタ16の下部電極16aを形成するため
のレジストパターンを形成し、このレジストパターンを
マスクとして、導電膜42を異方的にエッチングして、
下部電極16aを形成した後、レジストを除去し、図2
0に示されるようにこの下部電極16a上面及び側面に
誘電体膜16bを形成し、基板全面に上部電極16cと
なる導体膜43を堆積する。
電極16cを形成するためのレジストパターンを形成
し、このレジストパターンをマスクとして、導体膜43
をエッチングしてメモリキャパシタの上部電極16cを
形成した後、レジストを除去し、基板全面にSiO2絶
縁膜44を形成し平坦化を行う。その後、写真製版法に
て広域配線接続孔18を形成するためのレジストパター
ンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、S
iO2絶縁膜44を異方的にエッチングし広域配線接続
孔18を形成し、レジスト除去後、基板全面に金属膜を
蒸着し、写真製版法によって広域配線17を形成するた
めのレジストパターンを形成後、レジストをマスクとし
て金属膜を異方的にエッチングして広域配線17を形成
し、レジストを除去することによって、図1の実施例で
ある半導体装置は形成されている。
ては、浅いトレンチ10eを利用して、深いトレンチ1
0dが形成されるので、深いトレンチ10dのエッチン
グが容易となる。
明する。この半導体装置は、N型の半導体基板上に複数
のP型ウェルを有し、これらP型ウェルが互いに電気的
に分離されているツインウェル構成を有するものであ
る。図22はこの実施例2である半導体装置の一部断面
図であって、この図において、3、6、9、10a、1
0b、〜18は、実施例1と全く同一のものである。5
0はN型の半導体基板であり、図中下方の基板裏面まで
延在している。
は、P型孤立ウェル3はその底面はN型半導体基板50
と電気的に分離される。さらに、P型孤立ウェル3の厚
さ以上の深さを有し、N型半導体基板50まで達するト
レンチ内に絶縁物の埋め込まれた深いトレンチ型分離領
域10bが、隣接するP型孤立ウェル3相互間に形成さ
れており、この深いトレンチ型分離領域10bはN型半
導体基板50まで達しているためこれらのP型孤立ウェ
ル3側面を互いに電気的に分離する。従って、隣接した
P型孤立ウェル3は、電気的に分離され、上記実施例1
で述べたように、それぞれのP型孤立ウェル3におい
て、それぞれ異なる電位に設定でき、半導体素子特性を
最適化できる。
SiO2絶縁物の埋め込まれた浅いトレンチ型分離領域
10aを形成することによって上記実施例1と同様の効
果が得られる。
いて説明する。図23は、この実施例3の半導体装置の
一部断面図であって、上述した実施例1の半導体装置と
異なる点は、深いトレンチ型分離領域10bを、トレン
チ内に絶縁物を埋め込んで形成するのではなく、トレン
チ内に周囲が絶縁膜51によって覆われた導体物52が
埋め込まれた構成とした点であって、上記導体物52は
内部配線13となり、この内部配線13の一端はN型シ
ールド層2と、他端は広域配線17に電気的に接続され
ている。
も、P型孤立ウェル3とP型の基板ウェル5とは、深い
トレンチ型分離領域10b内に形成された絶縁物51に
よって、電気的に分離されることとなるので、実施例1
で述べた効果と同様の効果を有する。
は、N型シールド層2と深いトレンチ型分離領域10b
内の内部配線13が接続されているので、N型シールド
層を任意の電位とすることができる。
造方法について、図2〜図5(a)、図7〜図21及び
図24〜図26に基づいて、以下説明する。図2〜図5
(a)に示された浅いトレンチ型分離領域10a及び深
いトレンチ型分離領域10bを形成するまでの工程は実
施例1に述べたものと全く同一である。次に、図24
(a)に示されるように、LP−CVD法によって第3
の絶縁物であるSiO2からなる絶縁膜51を約50n
m堆積し、この絶縁膜51を反応性イオンエッチング法
によって、異方的にエッチングすると第2の絶縁膜21
上と深いトレンチ10d底面上との絶縁膜51が除去さ
れ、更に深いトレンチ10d底面の第1の保護膜23を
除去すると、図24(b)に示されるように深いトレン
チ10dの側面にのみSiO2絶縁膜51が残ることと
なる。
板全面にCVD法によりN型不純物を高濃度に添加した
Si半導体膜52を約150〜200nm堆積し、深い
トレンチ10d内を埋め込む。次に、図25(b)に示
されるように、写真製版法により内部配線13を形成す
るためのレジストパターン53を形成後、このレジスト
パターン53をマスクとして、Si半導体膜52を反応
性イオンビームエッチング法によって、異方的にエッチ
ングし内部配線13を形成する。次に、レジストを除去
し、図26(a)に示されるように、SiO2絶縁膜を
選択的にエッチングするHF化学処理によって、浅いト
レンチ10e内のSiO2絶縁膜プラグ25を除去し、
さらにSi3N4絶縁膜を選択的にエッチングするH3
PO4化学処理によって第2の絶縁膜21と第2の保護
膜24を完全に除去する。
VD法により基板全面に第1の絶縁物からなるSiO2
絶縁膜28を約150nm堆積し、浅いトレンチ10e
内にSiO2絶縁膜28を埋め込み、浅いトレンチ型分
離領域10aが形成される。以後、実施例1で上述した
図7〜図21に示されたものと、全く同一の製法で、図
23に示される半導体装置が得られる。
レンチ型ウェル分離領域によってウェル分離が行われる
ために、ウェルを分離するための分離領域を小さくで
き、高集積化を進めることができるという効果を有す
る。
においては、浅いトレンチ内に絶縁物を埋め込んでなる
トレンチ型素子分離領域と深いトレンチ内に絶縁物を埋
め込んでなるトレンチ型ウェル分離領域とを効率よく形
成できるという効果を有する。
においては、浅いトレンチ内に絶縁物を埋め込んでなる
トレンチ型素子分離領域と、深いトレンチ内に絶縁物に
よって周囲の覆われた導体物を埋め込んでなるトレンチ
型ウェル分離領域を効率よく形成できるという効果を有
する。
示す一部断面図である。
法の一部工程を示す断面図である。
法の一部工程を示す断面図である。
法の一部工程を示す断面図である。
法の一部工程を示す断面図である。
法の一部工程を示す断面図である。
法の一部工程を示す断面図である。
法の一部工程を示す断面図である。
法の一部工程を示す断面図である。
方法の一部工程を示す断面図である。
方法の一部工程を示す断面図である。
方法の一部工程を示す断面図である。
方法の一部工程を示す断面図である。
方法の一部工程を示す断面図である。
方法の一部工程を示す断面図である。
方法の一部工程を示す断面図である。
方法の一部工程を示す断面図である。
方法の一部工程を示す断面図である。
方法の一部工程を示す断面図である。
方法の一部工程を示す断面図である。
方法の一部工程を示す断面図である。
を示す一部断面図である。
を示す一部断面図である。
方法の一工程を示す断面図である。
方法の一工程を示す断面図である。
方法の一工程を示す断面図である。
である。
立ウェル、5 P型基板ウェル、10a 浅いトレンチ
型分離領域、10b 深いトレンチ型分離領域、10c
第1のトレンチ、10d 深いトレンチ、10e 浅
いトレンチ、20 第1の絶縁膜、21 第2の絶縁
膜、23 第1の保護膜、24 第2の保護膜、25
プラグ、28 絶縁膜、50 N型半導体基板、51
絶縁物、52 導体物。
Claims (3)
- 【請求項1】 第1導電型の半導体基板の主表面に形成
され、トレンチ型ウェル分離領域により分離された第1
導電型のウェルと、上記トレンチ型ウェル分離領域を含
む上記分離されたウェルの一方の底面全体に形成された
第2導電型の埋め込み領域とを備え、 上記分離されたウェルの他方は上記半導体基板に接し、
上記トレンチ型ウェル分離領域は、上記ウェルより深く
形成され上記埋め込み領域内部で終端していることを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 第1導電型の半導体基板上に、第1の絶
縁膜および第2の絶縁膜を順次成膜して積層膜を形成
し、該積層膜をパターニングしこれをマスクとして上記
半導体基板を異方的にエッチングして第1のトレンチを
形成する工程と、上記第1のトレンチ内壁を覆うように
上記半導体基板の全面に、上記第1の絶縁膜と同材料の
第1の保護膜、および上記第2の絶縁膜と同材料の第2
の保護膜を順次形成し、その上の全面に絶縁膜を形成し
て上記第1のトレンチ内を埋め込んだ後全面エッチバッ
クして上記第1のトレンチ内に上記絶縁膜からなるプラ
グを形成する工程と、レジストマスクを用いて上記第1
のトレンチの中から選択された所望のトレンチ内のプラ
グを除去した後、当該トレンチ内の上記第2および第1
の保護膜を除去し、更に当該トレンチ下方の半導体基板
を異方的にエッチングして深いトレンチを形成する工程
と、上記深いトレンチを覆うレジストマスクを用いて上
記第1のトレンチ内に残留する上記プラグを除去し、さ
らに上記第2の絶縁膜および第2の保護膜を除去する工
程と、次いで、上記半導体基板の全面に上記第1の絶縁
膜と同材料の絶縁膜を形成して上記深いトレンチおよび
その他の上記第1のトレンチを埋め込み、トレンチ型ウ
ェル分離領域およびトレンチ型素子分離領域を形成する
工程と、上記半導体基板の所定領域に選択的にイオン注
入して、第2導電型の埋め込み領域を、該埋め込み領域
内部で上記トレンチ型ウェル分離領域が終端するように
所定の深さで形成する工程と、イオン注入により上記半
導体基板に上記トレンチ型ウェル分離領域によって分離
される第1導電型のウェルを形成する工程とを備えたこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 第1導電型の半導体基板上に、第1の絶
縁膜および第2の絶 縁膜を順次成膜して積層膜を形成
し、該積層膜をパターニングしこれをマスクとして上記
半導体基板を異方的にエッチングして第1のトレンチを
形成する工程と、上記第1のトレンチ内壁を覆うように
上記半導体基板の全面に、上記第1の絶縁膜と同材料の
第1の保護膜、および上記第2の絶縁膜と同材料の第2
の保護膜を順次形成し、その上の全面に絶縁膜を形成し
て上記第1のトレンチ内を埋め込んだ後全面エッチバッ
クして上記第1のトレンチ内に上記絶縁膜からなるプラ
グを形成する工程と、レジストマスクを用いて上記第1
のトレンチの中から選択された所望のトレンチ内のプラ
グを除去した後、当該トレンチ内の上記第2および第1
の保護膜を除去し、更に当該トレンチ下方の半導体基板
を異方的にエッチングして深いトレンチを形成する工程
と、上記半導体基板上の全面に絶縁膜を形成した後異方
的にエッチングして該絶縁膜を上記深いトレンチ内の側
面にのみ残存させ、更に上記深いトレンチ内に導体膜を
埋め込み形成して、該深いトレンチ内に上記絶縁膜で周
囲の覆われた上記導体膜からなるトレンチ型ウェル分離
領域を形成する工程と、次いで上記第1のトレンチ内に
残留する上記プラグを除去し、さらに上記第2の絶縁膜
および第2の保護膜を除去する工程と、次いで、上記半
導体基板の全面に上記第1の絶縁膜と同材料の絶縁膜を
形成して上記第1のトレンチを埋め込み、トレンチ型素
子分離領域を形成する工程と、上記半導体基板の所定領
域に選択的にイオン注入して、第2導電型の埋め込み領
域を、該埋め込み領域内部で上記トレンチ型ウェル分離
領域が終端するように所定の深さで形成し、上記導体膜
を上記埋め込み領域と電気的に接続する工程と、イオン
注入により上記半導体基板に上記トレンチ型ウェル分離
領域によって分離される第1導電型のウェルを形成する
工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
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