JPH0287632A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0287632A
JPH0287632A JP63241441A JP24144188A JPH0287632A JP H0287632 A JPH0287632 A JP H0287632A JP 63241441 A JP63241441 A JP 63241441A JP 24144188 A JP24144188 A JP 24144188A JP H0287632 A JPH0287632 A JP H0287632A
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JP
Japan
Prior art keywords
groove
oxide film
epitaxial layer
gate electrode
drain
Prior art date
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Pending
Application number
JP63241441A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Kotani
俊幸 小谷
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH0287632A publication Critical patent/JPH0287632A/en
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce a junction area of a drain to a semiconductor substrate and to lower a drain capacitance by a method wherein a second groove reaching the semiconductor substrate is formed inside a first groove, an epitaxial layer is formed inside the groove and is flattened, a gate electrode is formed on its surface and the drain is formed in a region surrounded by an oxide film. CONSTITUTION:A second groove 4 reaching the surface of a silicon substrate 1 is formed inside a first groove 3. Then, an epitaxial growth operation is executed; the first and second grooves 3, 4 are filled; a P-type epitaxial layer 5 is grown up to the outside of the first groove 3. Then, the P-type epitaxial layer 5 protruding from the first groove 3 is shaved and flattened; after that, a gate oxide film 6 is grown on its surface. Then, a polycrystalline silicon film is formed on the whole surface; after that, it is patterned, and a gate electrode 7 is formed; after that, an oxide film is formed on its surface. During this process, the gate electrode 7 is formed so as to be spread over the first and second grooves in such a way that a channel region is connected to a silicon substrate 1. After that, a source 8 and a drain 9 are formed by making use of the gate electrode 7 as a mask.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にドレイン
容量を低減するためのソース・トレインの形成方法に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method of forming a source train for reducing drain capacitance.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のMO3構造の半導体装置では、第3図に示すよう
に、ソース8及びドレイン9を、例えばN型不純物の拡
散により形成するため、シリコン基板1とトレイン9間
のジャンクション容量が不純物拡散層の底面及び側面に
付加される構造となっている。
In the conventional MO3 structure semiconductor device, as shown in FIG. 3, the source 8 and drain 9 are formed by, for example, diffusion of N-type impurities, so that the junction capacitance between the silicon substrate 1 and the train 9 is smaller than that of the impurity diffusion layer. It has a structure that is attached to the bottom and sides.

尚、第3図において7はゲート電極、10は層間膜、1
1はソース電極、12はドレイン電極、13はフィール
ド酸化膜である。
In FIG. 3, 7 is a gate electrode, 10 is an interlayer film, and 1 is a gate electrode.
1 is a source electrode, 12 is a drain electrode, and 13 is a field oxide film.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述した従来の、M OS l’74造の半導体装置で
は、ドレインとシリコン基板との間に大きなジャンクジ
ョン面積をもつため、大きなドレイン容量が形成され、
半導体装置の動作速度が遅くなるという欠点がある。
In the above-mentioned conventional semiconductor device built in MOS 1'74, there is a large junction area between the drain and the silicon substrate, so a large drain capacitance is formed.
This has the disadvantage that the operating speed of the semiconductor device becomes slow.

本発明の目的は、反応速度の速い半導体装置の製造方法
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device with a fast reaction rate.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に酸化
膜を形成したのち該酸化膜を選択的にエツチングして薄
くし第1の溝を形成する工程と、前記第1の溝内の所定
部分の酸化膜をエツチングし前記半導体基板に達する第
2の溝を形成する工程と、前記第1及び第2の溝を埋め
て第1の溝の外側までエピタキシャル層を成長させたの
ち、選択的ポリッシングにより第1の溝の外側のエピタ
キシャル層を除去して表面を平坦化する工程と、平坦化
された前記エピタキシャル層表面にゲート酸化膜を形成
したのち、該ゲート酸化股上の所定部分にゲート電極を
形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとして不純物
をイオン注入し前記エピタキシャル層にソース・ドレイ
ンを形成する工程とを含んで構成される。
The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention includes the steps of: forming an oxide film on a semiconductor substrate, and then selectively etching the oxide film to make it thinner to form a first groove; A step of etching a portion of the oxide film to form a second trench reaching the semiconductor substrate, and a step of filling the first and second trenches and growing an epitaxial layer to the outside of the first trench, followed by selective etching. After removing the epitaxial layer outside the first groove by polishing to flatten the surface, and forming a gate oxide film on the flattened surface of the epitaxial layer, a gate electrode is formed on a predetermined portion of the gate oxide ridge. and a step of ion-implanting impurities using the gate electrode as a mask to form a source/drain in the epitaxial layer.

〔実施例〕 次に本発明について図面を参照して説明する。〔Example〕 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は(a)〜(f)は本発明の第1の実施例を説明
するための工程順に示した半導体チップの断面図である
FIGS. 1(a) to 1(f) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining a first embodiment of the present invention.

まず第1図(a)に示すように、P型のシリコン基板1
に熱酸化によりシリコン酸化膜2を1μmの厚さに形成
したのち、異方性エツチング法によりバターニングし、
深さ約400OAの第1の講3を形成する。
First, as shown in FIG. 1(a), a P-type silicon substrate 1
A silicon oxide film 2 was formed to a thickness of 1 μm by thermal oxidation, and then buttered by anisotropic etching.
A first trench 3 with a depth of approximately 400 OA is formed.

次に第1図(b)に示すように、第1の講3の内側の所
定部分に異方性エツチング法によりシリコン基板1の表
面に達する第2の溝4を形成する。
Next, as shown in FIG. 1(b), a second groove 4 reaching the surface of the silicon substrate 1 is formed in a predetermined portion inside the first groove 3 by anisotropic etching.

次に第1図(c)に示すように、S j、 H2C,1
2−HCl−H2系ガスを用い、B2 H6をドーパン
トとしてエピタキシャル成長を行い、第1及び第2の溝
3,4を埋め、第1の溝3の外側までP型エピタキシャ
ル層5を成長させる。
Next, as shown in FIG. 1(c), S j, H2C,1
Epitaxial growth is performed using 2-HCl-H2 series gas and B2H6 as a dopant to fill the first and second trenches 3 and 4, and grow the P-type epitaxial layer 5 to the outside of the first trench 3.

次に第1図(d)に示すように、選択的ポリッシング法
により第1の溝3からはみだしたP型エピタキシャル層
5を削って平坦化したのち、その表面に熱酸化によりゲ
ート酸化膜6を成長する。
Next, as shown in FIG. 1(d), the P-type epitaxial layer 5 protruding from the first groove 3 is polished and planarized by selective polishing, and then a gate oxide film 6 is formed on its surface by thermal oxidation. grow up.

次に、第1図(e)に示すように、全面に多結晶シリコ
ン膜を形成したのちパターニングしてゲート電8!!7
を形成したのち、ゲート電極7を保護するため厚さ20
0Aの酸化膜をその表面に形成する。この時、ゲート電
極7を、チャンネル領域がシリコン基板1と接続する様
に、第1と第2の溝にまたがる様に形成する。その後ゲ
ート電極7をマスクとし、Asを70keV、ドーズ量
1 X 1016cm””の条件で打ち込み、熱処理に
より活性化し、ソース8及びドレイン9を形成する。
Next, as shown in FIG. 1(e), a polycrystalline silicon film is formed on the entire surface and patterned to form a gate electrode 8! ! 7
After forming the gate electrode 7, a thickness of 20 mm is formed to protect the gate electrode 7.
A 0A oxide film is formed on the surface. At this time, the gate electrode 7 is formed to span the first and second trenches so that the channel region is connected to the silicon substrate 1. Thereafter, using the gate electrode 7 as a mask, As is implanted at a dose of 70 keV and a dose of 1.times.10@16 cm"" and activated by heat treatment to form a source 8 and a drain 9.

以下第1図(f)に示すように、常法に従って眉間膜1
0をCVD法により形成し、コンタクト孔を設けたのち
A!2膜からなるソース電極11及びドレイン電極12
を設けてMOS型半導体装置を完成させる。
As shown in FIG. 1(f) below, the glabellar membrane 1 is
0 is formed by CVD method, contact holes are provided, and then A! Source electrode 11 and drain electrode 12 consisting of two films
is provided to complete the MOS type semiconductor device.

このように第1の実施例によれば、トレイン9は一方の
側面と底面がシリコン酸化膜2に接しているため、ドレ
イン容量は低下したものとなる。
As described above, according to the first embodiment, the drain capacitance of the train 9 is reduced because one side surface and the bottom surface are in contact with the silicon oxide film 2.

第2図(a)〜(e)は本発明の第2の実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図である。
FIGS. 2(a) to 2(e) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in order of steps for explaining a second embodiment of the present invention.

まず、第2図(a)に示すように、P型のシリコン基板
1上に厚さ600Aのシリコン酸化膜2Aを形成したの
ち、レジスト膜20をマスクにリン21をドーズ量10
13cm−2の条件でイオン注入する。
First, as shown in FIG. 2(a), a silicon oxide film 2A with a thickness of 600A is formed on a P-type silicon substrate 1, and then phosphorus 21 is applied at a dose of 10A using a resist film 20 as a mask.
Ion implantation is performed under the condition of 13 cm-2.

次に第2図(b)に示すように、熱処理によりN型埋込
層22を形成したのち、熱酸化により厚さ1)tmのシ
リコン酸化膜2を形成する。次で第1の実施例と同様に
第1の?II3と第2の溝4゜4Aとを形成する。第2
の溝としては、N型埋込層22に接する溝4Aとシリコ
ン基板1に接する講4とを形成する。
Next, as shown in FIG. 2(b), after forming an N-type buried layer 22 by heat treatment, a silicon oxide film 2 having a thickness of 1)tm is formed by thermal oxidation. Next, as in the first embodiment, the first ? II3 and a second groove 4°4A are formed. Second
As the grooves, a groove 4A in contact with the N-type buried layer 22 and a groove 4 in contact with the silicon substrate 1 are formed.

次に第2図(C)に示すよに、P型エピタキシャル1(
η5を成長させたのち、選択ポリ・ソシング法により削
って表面を平坦化する。
Next, as shown in FIG. 2(C), the P-type epitaxial layer 1 (
After growing η5, the surface is planarized by scraping using a selective polysopping method.

次に第2図(d)に示すように、PチャンネルMOSト
ランジスタを形成するN型埋込みM22のある領域にリ
ンをイオン注入し、P型エピタキシャル層をN型エピタ
キシャル層23としたのち、エピタキシャル層表面にゲ
ート酸化膜6を形成する。
Next, as shown in FIG. 2(d), phosphorus is ion-implanted into a region of the N-type buried M22 forming the P-channel MOS transistor, and the P-type epitaxial layer is changed to an N-type epitaxial layer 23. A gate oxide film 6 is formed on the surface.

次に第2図(e)に示すように、ゲート酸化膜6上に多
結晶シリコンからなるNチャンネル用ゲート電極7A及
びPチャンネル用ゲート電極7Bをフォトリソグラフィ
ー法で形成する。次でNチャンネル領域側にはAsをイ
オン注入し、またPチャンネル領域側にはB(ホウ素)
をイオン注入して各チャンネル用のソース8A、8B及
びドレイン9A、9Bを形成することにより、各トレイ
ン9A、9Bが接しなNチャンネル及びPチャンネルの
MOS)−ランジスタが完成する。
Next, as shown in FIG. 2(e), an N-channel gate electrode 7A and a P-channel gate electrode 7B made of polycrystalline silicon are formed on the gate oxide film 6 by photolithography. Next, As ions are implanted into the N channel region side, and B (boron) is implanted into the P channel region side.
By ion-implanting to form sources 8A, 8B and drains 9A, 9B for each channel, an N-channel and P-channel MOS transistor in which each train 9A, 9B is in contact is completed.

以下トレイン9A、9Bに対し共通のコンタクト電極を
形成することによりC−MOSトランジスタからなるイ
ンバーターが形成できる。
By forming a common contact electrode for the trains 9A and 9B, an inverter made of C-MOS transistors can be formed.

この様に第2の実施例においても各ドレインジャンクシ
ョンのシリコン基板と接する面積が小さくなるので、ド
レイン容量が小さくなり、トランジスタのスピードが上
る。
In the second embodiment as well, since the area of each drain junction in contact with the silicon substrate is reduced, the drain capacitance is reduced and the speed of the transistor is increased.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、半導体基板上の酸化膜中
に第1の溝を形成したのち、この第1の溝中に半導体基
板に達する第2の講を形成し、この第2.第1の溝内に
エピタキシャル層を形成し、選択ポリッシング法により
平坦にし、その表面にゲート酸化膜を介してゲート電極
を形成し、次でイオン注入法によりドレインを酸化膜で
囲まれた領域に形成することにより、トレインの半導体
基板とのジャンクション面積が小さくなり、ドレイン容
量が低下するなめ、半導体装置の反応速度を速くできる
効果がある。
As explained above, in the present invention, a first groove is formed in an oxide film on a semiconductor substrate, a second groove reaching the semiconductor substrate is formed in the first groove, and a second groove is formed in the first groove to reach the semiconductor substrate. An epitaxial layer is formed in the first trench, made flat by selective polishing, a gate electrode is formed on its surface via a gate oxide film, and then a drain is formed in the area surrounded by the oxide film by ion implantation. By forming this, the junction area between the train and the semiconductor substrate becomes smaller, and the drain capacitance is reduced, which has the effect of increasing the reaction speed of the semiconductor device.

第1図(a)〜(f)及び第2図(a)〜くe)は本発
明の第1及び第2の実施例を説明するための半導体チッ
プの断面図、第3図は従来の半導体装置の一例の断面図
である。
1(a) to (f) and FIG. 2(a) to e) are cross-sectional views of semiconductor chips for explaining the first and second embodiments of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor chip. 1 is a cross-sectional view of an example of a semiconductor device.

1・・シリコン基板、2,2A・・・シリコン酸化膜、
3・・・第1の溝、4,4A・・・第2の講、5・・・
P型エピタキシャル層、6・・・ゲート酸化膜、7・・
・ゲート電極、7A・・・Nチャンネル用ゲート電極、
7B・・・Pチャンネル用ゲート電極、8,8A8B・
・・ソース、9.9A、9B・・・ドレイン、10・・
層間膜、11・・・ソース電極、12・・・ドレイン電
極、20・・・レジスト膜、21・・・リン、22・・
・N型埋込層、23・・・N型エピタキシャル層。
1...Silicon substrate, 2,2A...Silicon oxide film,
3...First groove, 4,4A...Second groove, 5...
P-type epitaxial layer, 6... gate oxide film, 7...
・Gate electrode, 7A...Gate electrode for N channel,
7B...P channel gate electrode, 8,8A8B.
...Source, 9.9A, 9B...Drain, 10...
Interlayer film, 11... Source electrode, 12... Drain electrode, 20... Resist film, 21... Phosphorus, 22...
- N type buried layer, 23... N type epitaxial layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体基板上に酸化膜を形成したのち該酸化膜を選択的
にエッチングして薄くし第1の溝を形成する工程と、前
記第1の溝内の所定部分の酸化膜をエッチングし前記半
導体基板に達する第2の溝を形成する工程と、前記第1
及び第2の溝を埋めて第1の溝の外側までエピタキシャ
ル層を成長させたのち、選択的ポリッシングにより第1
の溝の外側のエピタキシャル層を除去して表面を平坦化
する工程と、平坦化された前記エピタキシャル層表面に
ゲート酸化膜を形成したのち、該ゲート酸化膜上の所定
部分にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を
マスクとして不純物をイオン注入し前記エピタキシャル
層にソース・ドレインを形成する工程とを含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法。
a step of forming an oxide film on the semiconductor substrate and then selectively etching the oxide film to thin it to form a first groove; etching the oxide film in a predetermined portion within the first groove and etching the oxide film on the semiconductor substrate; forming a second groove reaching the first groove;
After filling the second trench and growing an epitaxial layer to the outside of the first trench, selective polishing is performed to grow the epitaxial layer to the outside of the first trench.
a step of removing the epitaxial layer outside the groove to planarize the surface; forming a gate oxide film on the planarized surface of the epitaxial layer; and then forming a gate electrode at a predetermined portion on the gate oxide film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of ion-implanting impurities using the gate electrode as a mask to form a source/drain in the epitaxial layer.
JP63241441A 1988-09-26 1988-09-26 Manufacture of semiconductor device Pending JPH0287632A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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