JPH0737892A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

Info

Publication number
JPH0737892A
JPH0737892A JP18291193A JP18291193A JPH0737892A JP H0737892 A JPH0737892 A JP H0737892A JP 18291193 A JP18291193 A JP 18291193A JP 18291193 A JP18291193 A JP 18291193A JP H0737892 A JPH0737892 A JP H0737892A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gettering
insulating film
element isolation
substrate
semiconductor substrate
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
JP18291193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Tomita
寛 冨田
Masami Aoki
正身 青木
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP18291193A priority Critical patent/JPH0737892A/en
Publication of JPH0737892A publication Critical patent/JPH0737892A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Element Separation (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a highly reliable semiconductor device by making it possible to sufficiently remove contamination substance even with a high- temperature short time or low-temperature short time heat-treatment. CONSTITUTION:A groove 22 is provided consisting of an element isolation insulating film 4 formed on the surface of a semiconductor substrate and an element region surrounded by this element isolation insulating film 4, is formed so as to pass through the element isolation insulating film 4 and to reach the semiconductor substrate, and is filled with a substance 23 having higher efficiency of collecting impurities within the substrate inside.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
係り、特に素子形成領域から重金属、軽金属などの汚染
物質を効率よく除去するための構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a structure for efficiently removing contaminants such as heavy metals and light metals from element formation regions.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路装置は高集積化の
一途を辿っており、その信頼性向上のために電子デバイ
ス内部に取り込まれた重金属および軽金属等の不純物を
除去し、電気的特性を高める必要がある。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor integrated circuit devices are becoming highly integrated, and in order to improve their reliability, impurities such as heavy metals and light metals taken into the inside of electronic devices are removed to improve electrical characteristics. Need to raise.

【0003】すなわち、半導体装置の製造工程中にシリ
コン基板内部に導入された重金属汚染は自由電子(正
孔)のトラップ中心を形成したり、pn接合のリークの
原因となり、半導体素子の電気特性を劣化させる。例え
ば、シリコン基板内部にFe,Cu,Ni,Auなどの
重金属が導入されるとMOSライフタイムが低下し、D
RAMのメモリホールディング時間が短くなる。またゲ
ート酸化膜中に導入された金属汚染物は酸化膜の絶縁耐
圧やリーク電流等の電気特性の劣化および欠陥密度の増
大などの原因になることが報告されている。
That is, heavy metal contamination introduced into the silicon substrate during the manufacturing process of a semiconductor device forms a trap center for free electrons (holes) or causes leakage of a pn junction, which may affect the electrical characteristics of the semiconductor element. Deteriorate. For example, when heavy metals such as Fe, Cu, Ni, and Au are introduced into the silicon substrate, the MOS lifetime is reduced and D
RAM holding time is shortened. Further, it is reported that the metal contaminant introduced into the gate oxide film causes deterioration of electrical characteristics such as withstand voltage and leak current of the oxide film and increase of defect density.

【0004】このように、重金属汚染は、その電気的特
性の劣化を引き起こし、特にULSIの生産においては
少量の汚染でも素子特性が劣化したり変動したりするた
め生産歩留まりを低下させる大きな原因となっている。
As described above, heavy metal pollution causes deterioration of its electrical characteristics, and especially in the production of ULSI, even a small amount of pollution deteriorates or fluctuates the element characteristics, which is a major cause of lowering the production yield. ing.

【0005】通常このような汚染物質に対して、従来か
ら2つの対策が行われてきた。
Two countermeasures have conventionally been taken against such pollutants.

【0006】その1つは生産環境の清浄化をはかること
によって、ウェハの汚染を極力減らすという方法であ
る。クリーンルーム内のダスト、汚染等を低減する技術
は、ウルトラクリーンテクノロジーとして開発が行われ
ている。しかしながら、これらの生産環境の完全な清浄
化達成には、時間、コスト等の種々の要因から困難な点
が多い。
One of the methods is to reduce the contamination of the wafer as much as possible by cleaning the production environment. A technology for reducing dust and pollution in a clean room is being developed as ultra clean technology. However, it is difficult to achieve complete cleaning of these production environments due to various factors such as time and cost.

【0007】もう1つは、重金属汚染などの汚染物質を
素子形成領域から除去することである。その方法には汚
染物質をウエットあるいはドライエッチングによって除
去する方法とゲッタリングによる除去方法とがある。
The other is to remove contaminants such as heavy metal contamination from the device forming region. There are a method of removing contaminants by wet or dry etching and a method of removing by gettering.

【0008】ウェットあるいはドライエッチングによる
不純物除去方法は半導体基板表面の不純物に関しては基
板をエッチングすることなしに除去することができる
が、半導体基板中の不純物に関しては半導体基板表面か
ら、その汚染物質が含まれる領域まで半導体基板をエッ
チングすることによって同時に不純物物質も除去すると
いう方法である。半導体基板をエッチングする方法は例
えばHF+HNO3 による酸エッチング、あるいはNH
4 OHなどによるアルカリエッチング、CF4 ,NF3
などのガスエッチングなどがある。これらの方法は比較
的容易に半導体基板表面および基板中の汚染物質を除去
することができるが、汚染が生じるプロセスを経る度毎
に、半導体基板表面を削る必要があり、微細加工技術の
発展によって素子間の距離が短くなっているパターン構
成上、形成工程中に何度もウェハを削るというのは信頼
性低下の大きな原因となっていた。
The impurity removal method by wet or dry etching can remove impurities on the surface of the semiconductor substrate without etching the substrate, but impurities in the semiconductor substrate include contaminants from the surface of the semiconductor substrate. In this method, the impurity substance is simultaneously removed by etching the semiconductor substrate up to the region. The method for etching the semiconductor substrate is, for example, acid etching with HF + HNO 3 or NH.
Alkaline etching with 4 OH, CF 4 , NF 3
Such as gas etching. Although these methods can remove the contaminants on the semiconductor substrate surface and the substrate relatively easily, the semiconductor substrate surface needs to be shaved every time a process in which the contamination occurs is performed. Due to the pattern configuration in which the distance between the elements is short, it is a great cause of reliability deterioration that the wafer is repeatedly ground during the formation process.

【0009】一方、基板のエッチングを必要としないゲ
ッタリングによる不純物の除去方法は大きく2つに分け
られ、イントリンシックゲッタリング(IG)とエクス
トリンシックゲッタリング(EG)とがある。
On the other hand, the method of removing impurities by gettering that does not require etching of the substrate is roughly divided into two methods, namely intrinsic gettering (IG) and extrinsic gettering (EG).

【0010】イントリンシックゲッタリングは、ウェハ
自体に650〜750℃の低温熱処理を加えることによ
って、酸素の析出核を形成した後、1000℃以上の高
温熱処理によって酸素析出物を形成し、その周りの歪あ
るいは欠陥などに汚染物質を析出させる方法である。ま
た、この2ステップ熱処理に先立ち、1200℃程度の
高温熱処理を、表面近傍の素子活性領域内での酸素析出
防止のために行うことも多い。このゲッタリング方法は
ウェハ内部の不純物である酸素が必要であり、酸素析出
物形成のための熱処理が重要な意味をもっている。つま
り最適な析出状態をつくるため、低温から高温までのす
べての熱プロセスにおけるウェハの熱履歴管理が必要に
なり、ウェハの転位強度とのかねあいから高度の技術が
必要になる。またCZ結晶ではIG効果が望めるが、酸
素不純物が少ないFZ結晶ではその効果は望めない。
In the intrinsic gettering, the wafer itself is subjected to a low temperature heat treatment at 650 to 750 ° C. to form oxygen precipitate nuclei, and then a high temperature heat treatment at 1000 ° C. or higher to form an oxygen precipitate, and the surrounding area. This is a method of depositing contaminants on strains or defects. In addition, prior to this two-step heat treatment, a high temperature heat treatment of about 1200 ° C. is often performed to prevent oxygen precipitation in the element active region near the surface. This gettering method requires oxygen as an impurity inside the wafer, and the heat treatment for forming oxygen precipitates is important. In other words, in order to create the optimum precipitation state, it is necessary to control the thermal history of the wafer in all thermal processes from low temperature to high temperature, and advanced technology is required in consideration of the dislocation strength of the wafer. Further, the IG effect can be expected in the CZ crystal, but the effect cannot be expected in the FZ crystal containing few oxygen impurities.

【0011】一方エクストリンシックゲッタリングはウ
ェハの裏面で不純物をゲッタリングするリンゲッタリン
グ、ウェハ裏面ダメージゲッタリング、ウェハ裏面ポリ
シリコンゲッタリングなどがある。
On the other hand, the extrinsic gettering includes ring gettering for gettering impurities on the back surface of the wafer, wafer back surface damage gettering, and wafer back surface polysilicon gettering.

【0012】リンゲッタリングでは、プロセスの最終工
程でウェハ裏面からリンを拡散させ、汚染金属をリン拡
散領域に析出させることによって、素子の活性領域から
重金属を除去するようにしている。リンゲッタリングを
行うには、例えばPOCl3をリンの原料ガスとして用
い、高濃度のリン拡散層を形成するためにウェハを80
0℃以上の高温にさらす必要がある。
In ring gettering, phosphorus is diffused from the back surface of the wafer in the final step of the process, and contaminating metal is deposited in the phosphorus diffusion region to remove heavy metals from the active region of the device. In order to perform the ring gettering, for example, POCl 3 is used as a source gas of phosphorus, and the wafer is heated to 80% to form a high concentration phosphorus diffusion layer.
It is necessary to expose it to a high temperature of 0 ° C or higher.

【0013】ウェハ裏面ダメージゲッタリングでは、ウ
ェハ裏面に故意に機械的歪を形成する。この結果機械的
歪を核にしてULSI製造工程において最初の酸化工程
で酸素誘起積層欠陥が発生し、そこに金属不純物が析出
する。機械的歪は、例えば酸化シリコン微粉末をウェハ
の裏面に吹き付けることによって形成することができ
る。またウェハ裏面ポリシリコンゲッタリングはウェハ
の裏面にポリシリコンの膜を堆積させ、そのポリシリコ
ンの粒界に金属不純物を析出させる方法である。これら
のゲッタリング方法ではゲッタリングサイトがウェハの
裏面に位置するようになっており、これが今後のゲッタ
リング技術としては大きな問題となる。つまり今後の半
導体産業においては集積度の観点からみると、ますます
集積度が増し、コストと歩留まりの関係から必然的にシ
リコンウェハの大直径化が進みその結果、ウェハの反
り、強度の問題からウェハの厚さが増大する。また高集
積化のために浅い不純物拡散層が必要になり、その結果
として高温熱処理の許容時間が短くなる。あるいはまた
低温熱処理において処理時間を長くするかいずれかの方
法をとらなければならない。したがってウェハ表面近傍
の金属不純物を裏面のゲッタリングサイトまで拡散さ
せ、汚染物質を素子形成層から十分に除去することが非
常に困難となっている。
In the wafer backside damage gettering, mechanical strain is intentionally formed on the backside of the wafer. As a result, oxygen-induced stacking faults are generated in the first oxidation step in the ULSI manufacturing process using the mechanical strain as a nucleus, and metal impurities are deposited there. The mechanical strain can be formed, for example, by spraying silicon oxide fine powder on the back surface of the wafer. Wafer back surface polysilicon gettering is a method in which a polysilicon film is deposited on the back surface of the wafer and metal impurities are deposited at the grain boundaries of the polysilicon. In these gettering methods, the gettering site is located on the back surface of the wafer, which will be a serious problem for future gettering technology. In other words, from the perspective of the degree of integration in the future semiconductor industry, the degree of integration will increase, and due to the relationship between cost and yield, the diameter of silicon wafers will inevitably increase, resulting in problems such as wafer warpage and strength. The thickness of the wafer increases. In addition, a shallow impurity diffusion layer is required for high integration, and as a result, the allowable time for high temperature heat treatment is shortened. Alternatively, either low temperature heat treatment or long treatment time must be taken. Therefore, it is very difficult to diffuse the metal impurities near the wafer surface to the gettering site on the back surface and sufficiently remove the contaminants from the element forming layer.

【0014】このような問題からウェハの表面にゲッタ
リングサイトを形成する必要が生じ、その結果ウェハ表
面への高エネルギーイオンを注入することによって、素
子形成層から数μm 深いところにゲッタリングサイトを
つくるフロントサイドゲッタリングが発明された。これ
らの方法はウェハ表面から数μm の範囲内でイオン注入
ダメージを発生せしめ、その欠陥に金属不純物を析出さ
せる方法である。しかしこの方法は高エネルギーのイオ
ン注入が必要であり、その結果としてイオンチャンバー
内の金属不純物を同時に深いサイトに注入させてしま
う。また浅い素子形成領域にも結晶欠陥を与えかねない
という問題がある。
Due to these problems, it is necessary to form gettering sites on the surface of the wafer. As a result, by implanting high-energy ions into the surface of the wafer, the gettering sites are formed several μm deep from the element forming layer. Inspiring front side gettering was invented. In these methods, ion implantation damage is caused within a range of several μm from the wafer surface, and metal impurities are deposited in the defects. However, this method requires high-energy ion implantation, and as a result, metal impurities in the ion chamber are simultaneously implanted into deep sites. Further, there is a problem that crystal defects may be given to the shallow element formation region.

【0015】このように高い生産性を得るためのウェハ
の大直径化に伴うウェハ厚さの増大と超微細素子の開発
のためのプロセスの低温化に対しては、現在のゲッタリ
ング方法では金属不純物の汚染物質を十分に除去するこ
とができないという問題があった。
In order to increase the wafer thickness with the increase in the diameter of the wafer to obtain high productivity and to lower the temperature of the process for the development of the ultrafine element, the current gettering method uses a metal. There is a problem that contaminants of impurities cannot be removed sufficiently.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】このように、プロセス
全般の完全な正常化をめざしたウルトラクリーンテクノ
ロジーが進んでも、素子の超微細化により、少量の汚染
でも素子特性が低下するため、ゲッタリングによる汚染
物質の除去はULSIの製造に不可欠な工程となってく
る。したがって、さらなる高度な熱履歴管理を行いIG
技術をより完成度の高い技術として確立していく必要が
ある。しかしながら、今後予想されるウェハの大直径化
に伴うウェハ厚さの増大と、超微細素子の開発のための
プロセス温度に低温化という問題に対して、ウェハ表面
近傍の金属不純物を裏面のゲッタリングサイトまで拡散
させ、汚染物質を素子形成層から除去するという従来の
EG技術はまだ十分な対応がなされているとはいえな
い。
As described above, even if the ultra clean technology aiming at the complete normalization of the whole process progresses, even if a small amount of pollution deteriorates the device characteristics due to the ultra-miniaturization of the device, gettering The removal of pollutants by means of the process becomes an indispensable step in ULSI manufacturing. Therefore, further advanced thermal history management is performed and the IG
It is necessary to establish technology as a technology with a higher degree of perfection. However, against the problems of increasing the wafer thickness due to the larger diameter of the wafer and lowering the process temperature for the development of ultra-fine elements, which is expected in the future, metal impurities near the wafer surface are gettered on the back surface. It cannot be said that the conventional EG technique of diffusing to the site and removing the pollutant from the device forming layer has been sufficiently addressed.

【0017】本発明は、前記実情に鑑みてなされて、高
温短時間、低温短時間の熱処理でも十分に汚染物質を除
去することができるようにし、信頼性の高い半導体装置
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a highly reliable semiconductor device by which contaminants can be sufficiently removed by heat treatment at high temperature for a short time and at low temperature for a short time. And

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、半導
体基板表面に形成された素子分離絶縁膜と、この素子分
離絶縁膜で囲まれた素子領域とから構成され、前記素子
分離絶縁膜を貫通して前記半導体基板に到達するように
形成され、内部に金属不純物収集物質が充填されてなる
溝を具備したことを特徴とする。
Therefore, in the present invention, an element isolation insulating film formed on the surface of a semiconductor substrate and an element region surrounded by the element isolation insulating film are provided, and the element isolation insulating film is penetrated. Then, a groove is formed so as to reach the semiconductor substrate, and the inside thereof is filled with a metal impurity collecting substance.

【0019】また本発明の第2では、半導体基板表面に
形成された配線層と、前記半導体基板上に設けられ、前
記半導体基板に達する溝が形成された絶縁膜と、前記溝
を埋め込み、かつ前記半導体基板と直接接するように形
成された金属不純物収集物質からなる疑似配線層とを具
備したことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, a wiring layer formed on the surface of a semiconductor substrate, an insulating film provided on the semiconductor substrate with a groove reaching the semiconductor substrate, and the groove being filled, And a pseudo wiring layer made of a metal impurity collecting material formed so as to be in direct contact with the semiconductor substrate.

【0020】本発明の第3では、半導体基板表面に形成
された溝からなる素子分離領域と、この素子分離領域で
囲まれた素子領域とから構成され、前記素子分離領域
が、前記溝内に側壁絶縁膜を介して金属不純物収集物質
が充填されて構成され、少なくとも前記溝の一部でこの
物質が基板と直接接していることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, the device isolation region is formed of a groove formed on the surface of the semiconductor substrate, and the device region surrounded by the device isolation region is formed. It is characterized in that it is configured by being filled with a metal impurity collecting substance through a sidewall insulating film, and that this substance is in direct contact with the substrate in at least a part of the groove.

【0021】本発明の第4では、半導体基板表面に形成
された素子分離領域と、この素子分離領域で囲まれた素
子領域とから構成され、前記素子領域内に、素子部より
不快部分に金属不純物収集物質が充填され、少なくとも
一部でこの物質が基板と直接接するように構成された溝
を具備したことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, it comprises an element isolation region formed on the surface of a semiconductor substrate and an element region surrounded by the element isolation region, and a metal is provided in the element region in an unpleasant portion rather than an element portion. It is characterized in that it comprises a groove that is filled with an impurity collecting substance and that is configured such that at least a part of this substance is in direct contact with the substrate.

【0022】なお、基板内不純物収集効率の高い物質と
しては、アモルファスシリコン、ポリシリコン、および
それらにリンまたはボロンの一方を添加したアモルファ
スシリコンまたはポリシリコン、リン添加シリケートガ
ラス(PSG)、ボロン添加シリケートガラス(BS
G)、またはリン・ボロン添加シリケートガラス(BP
SG)、Ti,W,Taなどの金属シリサイドのいずれ
かあるいはその複合体がある。さらにゲッタリング効果
を高めるために前記膜中のBおよびPの濃度はそれぞれ
1020atoms/cm3 以上であることが望ましい。
Materials having a high efficiency of collecting impurities in the substrate include amorphous silicon, polysilicon, amorphous silicon or polysilicon in which one of phosphorus and boron is added, phosphorus-doped silicate glass (PSG), boron-doped silicate. Glass (BS
G), or silicate glass containing phosphorus and boron (BP)
SG), Ti, W, Ta, or any other metal silicide, or a composite thereof. Further, in order to enhance the gettering effect, it is desirable that the concentration of B and P in the film is 10 20 atoms / cm 3 or more.

【0023】[0023]

【作用】本発明によれば、トレンチ構造の溝あるいは穴
の内部に形成されたゲッタリングサイトが半導体基板表
面に存在するため、金属不純物の除去に必要な金属不純
物の熱拡散時間が短くてすみ、低温熱処理でも金属不純
物を上記ゲッタリングサイトに十分に取り込むことがで
きる。また製造プロセスの温度上昇を招くことなく従来
より低温化した場合にも効果は十分に得ることができ
る。また裏面にゲッタリングサイトを形成する従来の方
法の場合に比べ、素子領域に近い領域にゲッタリングサ
イトを形成することができるため、ゲッタリング効果が
大幅に向上し、信頼性が向上する。
According to the present invention, the gettering site formed inside the groove or hole of the trench structure exists on the surface of the semiconductor substrate, so that the thermal diffusion time of the metal impurities required for removing the metal impurities is short. The metal impurities can be sufficiently incorporated into the gettering site even by the low temperature heat treatment. Further, the effect can be sufficiently obtained even when the temperature is lowered as compared with the conventional one without causing the temperature rise in the manufacturing process. Further, as compared with the conventional method of forming the gettering site on the back surface, the gettering site can be formed in a region close to the element region, so that the gettering effect is significantly improved and the reliability is improved.

【0024】また、半導体基板表面にゲッタリング層を
形成する高エネルギーイオン注入によるフロントサイド
ゲッタリングと比較すると、より加速電圧が低い反応性
イオンエッチングやウェットエッチングにより、トレン
チ構造の溝あるいは穴をゲッタリングサイトとして形成
するため、汚染および結晶欠陥などのダメージがない。
さらに高エネルギーイオン注入によるフロントサイドゲ
ッタリングでは、イオン注入による欠陥がゲッタリング
サイトとして働いているため、一旦高温熱処理を施すこ
とによって欠陥が回復し、そのゲッタリング効果は低下
する。これに対し、本発明の方法ではゲッタリング効果
を有する物質を基板表面に埋め込んでいるため、それ自
体がなくならない限り、何回熱処理を繰り返しても本質
的にはゲッタリング効果は低下しない。したがってゲッ
タリング効果の持続性の観点から見ても極めて有効であ
る。例えば、トランジスタとキャパシタとからなるDR
AMにおいてはキャパシタ電極の下部にゲッタリング層
を形成することができるため、MOSライフタイムの低
下、メモリホールディング時間の低下等を防止すること
ができる。
Further, as compared with front side gettering by high-energy ion implantation in which a gettering layer is formed on the surface of a semiconductor substrate, a gettering of a groove or a hole of a trench structure is performed by reactive ion etching or wet etching having a lower acceleration voltage. Since it is formed as a ring site, there is no damage such as contamination and crystal defects.
Further, in the front side gettering by high energy ion implantation, since the defects due to ion implantation act as gettering sites, the defects are recovered by once performing high temperature heat treatment, and the gettering effect is reduced. On the other hand, in the method of the present invention, a substance having a gettering effect is embedded in the surface of the substrate, so that the gettering effect is not essentially lowered no matter how many times the heat treatment is repeated unless the substance itself disappears. Therefore, it is extremely effective from the viewpoint of the sustainability of the gettering effect. For example, a DR including a transistor and a capacitor
Since a gettering layer can be formed under the capacitor electrode in AM, it is possible to prevent a decrease in MOS lifetime, a decrease in memory holding time, and the like.

【0025】なお本発明の第1によれば、上記作用に加
え、素子分離絶縁膜を貫通して半導体基板に到達するよ
うに溝を形成しこの内部に基板内不純物収集効率の高い
物質を充填しているため、基板の不要部を利用してお
り、これにより素子面積を増大することがない。
According to the first aspect of the present invention, in addition to the above operation, a groove is formed so as to penetrate the element isolation insulating film and reach the semiconductor substrate, and a substance having a high impurity collection efficiency in the substrate is filled in the groove. Therefore, the unnecessary portion of the substrate is used, and thus the element area is not increased.

【0026】また本発明の第2では、半導体基板表面に
形成される配線層との表面段差を緩和すべく平坦化のた
めに設けられる疑似配線層の少なくとも一部を半導体基
板に到達するように形成された基板内不純物収集効率の
高い物質で構成するようにしているため、上記作用に加
え基板の不要部を利用しており、これにより素子面積を
増大することがない。
In the second aspect of the present invention, at least a part of the pseudo wiring layer provided for flattening in order to reduce the surface step difference with the wiring layer formed on the surface of the semiconductor substrate reaches the semiconductor substrate. Since the formed substrate is made of a substance having a high impurity collection efficiency, the unnecessary portion of the substrate is utilized in addition to the above-mentioned action, and thus the element area is not increased.

【0027】本発明の第3では、トレンチを用いた素子
分離構造において、素子分離領域が、溝内に側壁絶縁膜
を介して基板内不純物収集効率の高い物質が充填されて
構成され、少なくとも前記溝の一部でこの物質が基板と
直接接するようにしているため、工数を増大することな
く、容易に形成され、絶縁物のみをトレンチに充填した
場合よりも、熱工程におけるストレスが小さく、クラッ
クなどの問題もない。
In a third aspect of the present invention, in an element isolation structure using a trench, the element isolation region is formed by filling the trench with a substance having a high impurity collection efficiency in the substrate through a sidewall insulating film, and at least the above Since this material is in direct contact with the substrate in a part of the groove, it can be easily formed without increasing the man-hours, and the stress in the thermal process is smaller than in the case where the trench is filled with only an insulator, and cracks can be prevented. There is no such problem.

【0028】本発明の第4では、素子領域内に、基板内
不純物収集効率の高い物質が素子部より深い部分に充填
され、少なくとも一部でこの物質が基板と直接接するよ
うに構成された溝を配設しているため、素子により近接
してゲッタリング物質を配設することができ、よりゲッ
タリング効率が向上する。
According to a fourth aspect of the present invention, a groove having a structure in which a substance having a high efficiency of collecting impurities in the substrate is filled in a deeper portion than the element portion in the element region and at least a part of the substance is in direct contact with the substrate. The gettering substance can be arranged closer to the element, and the gettering efficiency is further improved.

【0029】例えばゲッタリングサイトとしてポリシリ
コンを用いる場合には、金属不純物はポリシリコンの結
晶粒界に速やかにゲッタリングされデバイスの汚染を除
去する。
For example, when polysilicon is used as the gettering site, the metal impurities are quickly gettered to the crystal grain boundaries of polysilicon to remove device contamination.

【0030】[0030]

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照しつ
つ詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0031】図1は本発明の第1の実施例の半導体装置
を示す断面図である。この半導体装置はシリコン基板表
面に形成されたトレンチT内に酸化シリコン膜からなる
側壁絶縁膜8を介して内部にリンドープのポリシリコン
からなるゲッタリング層3が充填されゲッタリングサイ
ト2として作用するとともに、素子分離領域を構成し、
この素子分離領域で囲まれた領域に素子(図示せず)が
形成されている。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In this semiconductor device, a gettering layer 3 made of phosphorus-doped polysilicon is filled inside a trench T formed on the surface of a silicon substrate via a sidewall insulating film 8 made of a silicon oxide film, and acts as a gettering site 2. , Element isolation region,
A device (not shown) is formed in a region surrounded by the device isolation region.

【0032】かかる構成によれば、半導体基板表面に持
続性のあるゲッタリングサイトを形成しているため、金
属不純物を除去するのに必要な拡散時間が低温プロセス
においても十分に確保される。さらにまたポリシリコン
は、酸化シリコンよりもシリコン基板の熱効率に近いた
め、熱工程におけるストレスも小さく、クラックなどの
問題もない図2は本発明の第1の実施例の変形例であ
り、LOCOS法で形成した素子分離絶縁膜4の底部に
あらかじめトレンチを形成し、前記第1の実施例と同様
に酸化シリコン膜からなる側壁絶縁膜8を形成し、内部
にリンドープのポリシリコンからなるゲッタリング層2
を充填したことを特徴とする。
According to this structure, since the gettering site having the durability is formed on the surface of the semiconductor substrate, the diffusion time required for removing the metal impurities can be sufficiently secured even in the low temperature process. Furthermore, since polysilicon is closer to the thermal efficiency of a silicon substrate than silicon oxide, stress in the heating process is small, and there is no problem such as cracks. FIG. 2 is a modification of the first embodiment of the present invention. A trench is formed in advance at the bottom of the element isolation insulating film 4 formed in 1., a side wall insulating film 8 made of a silicon oxide film is formed as in the first embodiment, and a gettering layer made of phosphorus-doped polysilicon is formed inside. Two
Is filled.

【0033】この構造では素子分離領域の大きさに応じ
てトレンチを細くしたり、図3に示すように太くしたり
することができる。
In this structure, the trench can be thinned or thickened as shown in FIG. 3 according to the size of the element isolation region.

【0034】次に、本発明の第2の実施例として、MO
Sデバイスにおけるウェル分離をトレンチによる素子分
離で構成したことを特徴とする。
Next, as a second embodiment of the present invention, MO
It is characterized in that the well isolation in the S device is constituted by element isolation by a trench.

【0035】まず、図4に示すように半導体基板1表面
に順次n型拡散層6およびp型拡散層7を形成し、さら
にレジストパターン5を形成してこれをマスクとし異方
性エッチングによりn型拡散層6とp型拡散層7との間
に、基板に到達するようにトレンチTを形成する。
First, as shown in FIG. 4, an n-type diffusion layer 6 and a p-type diffusion layer 7 are sequentially formed on the surface of a semiconductor substrate 1, and a resist pattern 5 is formed. A trench T is formed between the type diffusion layer 6 and the p-type diffusion layer 7 so as to reach the substrate.

【0036】この後、図5に示すようにトレンチ表面に
酸化シリコン膜8を形成する。この酸化シリコン膜は絶
縁膜であれば単一あるいは積層の絶縁膜などどのような
構造でもよい。
After this, as shown in FIG. 5, a silicon oxide film 8 is formed on the trench surface. The silicon oxide film may have any structure such as a single insulating film or a laminated insulating film as long as it is an insulating film.

【0037】次に、図6に示すように不要部の酸化シリ
コン膜8およびトレンチ底部の酸化シリコン膜をエッチ
ング除去する。なお底部の酸かシリコン膜は部分的に除
去するようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 6, the unnecessary silicon oxide film 8 and the silicon oxide film at the bottom of the trench are removed by etching. The acid or silicon film at the bottom may be partially removed.

【0038】この後図7に示すように全面にアモルファ
スシリコンからなる充填物質を堆積し、エッチバックを
行いトレンチ内部にアモルファスシリコンからなる充填
物質を残留せしめゲッタリング層3を形成する(図
8)。
After that, as shown in FIG. 7, a filling material made of amorphous silicon is deposited on the entire surface and etched back to form a gettering layer 3 by leaving the filling material made of amorphous silicon inside the trench (FIG. 8). .

【0039】そして、トレンチ上面を酸化して絶縁化し
トレンチ分離が完成する(図9)。このように、ゲッタ
リング効果をもつ充填物質がトレンチ素子分離の底部に
おいて直接シリコン基板に接する構造をしているため、
基板中の金属不純物はこの底部から充填物質に捕獲され
る。
Then, the upper surface of the trench is oxidized and insulated to complete the trench isolation (FIG. 9). In this way, the filling material having a gettering effect has a structure in which it directly contacts the silicon substrate at the bottom of the trench isolation.
The metal impurities in the substrate are captured by the filling material from the bottom.

【0040】なお充填物質はトレンチ全体に埋め込む必
要はなく、図10に示すように上部にはテトラエトキシ
シランなどの絶縁膜9を埋め込むなど、他の物質を埋め
込むようにしてもよい。
It is not necessary to fill the entire trench with the filling material, and another material may be filled in, such as filling the insulating film 9 such as tetraethoxysilane in the upper portion as shown in FIG.

【0041】次に本発明と従来例の裏面EGとによる低
温プロセスにおけるゲッタリング能力を一定の処理時間
毎に測定した結果を図10に示す。ここでは実施例1の
ゲッタリングサイト2を有する半導体装置のウェハ表面
にFeを強制汚染したウェハについてバルク少数キャリ
アの再結合寿命の低温熱処理時間による変化を測定し
た。なお図中、ゲッタリングを施していない場合を比較
例3として、従来のEG法である裏面ポリシリコンゲッ
タリングを行った場合を比較例4として示した。この結
果からあきらかなように本発明は600℃の低温におい
ても1時間以内の熱処理によってバルク少数キャリアの
再結合寿命が、汚染されていないウェハレベルまで回復
している。一方、従来のEGではウェハ裏面にゲッタリ
ングサイトを形成するため、裏面までFeなどの不純物
が拡散する必要があるため、拡散時間が長くなる。
Next, FIG. 10 shows the result of measuring the gettering ability in the low temperature process by the present invention and the back surface EG of the conventional example at a constant processing time. Here, the change in the recombination life of the bulk minority carriers with the low temperature heat treatment time was measured for the wafer in which Fe was forcibly contaminated on the wafer surface of the semiconductor device having the gettering site 2 of Example 1. In the drawing, the case where no gettering is applied is shown as Comparative Example 3, and the case where back surface polysilicon gettering, which is the conventional EG method, is performed is shown as Comparative Example 4. As is clear from this result, in the present invention, the recombination life of the bulk minority carriers is restored to the level of a non-contaminated wafer by the heat treatment within 1 hour even at a low temperature of 600 ° C. On the other hand, in the conventional EG, since the gettering site is formed on the back surface of the wafer, it is necessary to diffuse impurities such as Fe to the back surface, so that the diffusion time becomes long.

【0042】このようにウェハ表面近傍の素子活性領域
内の汚染に対しては低温プロセスあるいは高温短時間プ
ロセスにおいて本発明のフロントサイドゲッタリングが
極めて有効であることがわかる。
As described above, it is understood that the front side gettering of the present invention is extremely effective in the low temperature process or the high temperature short time process for the contamination in the element active region near the wafer surface.

【0043】次に、本発明の第3の実施例として、トレ
ンチ分離による素子分離を用いたものにおいて、トレン
チ内部にゲッタリング物質を充填し、トレンチ底部で基
板と電気的に接触するようにした半導体装置について説
明する。
Next, as a third embodiment of the present invention, in a device using element isolation by trench isolation, the inside of the trench is filled with a gettering substance so as to make electrical contact with the substrate at the bottom of the trench. The semiconductor device will be described.

【0044】この半導体装置は図12に示すように、シ
リコン基板1表面に形成されたn型シリコン層1W内に
トレンチTが形成され、このトレンチTの内部に側壁絶
縁膜8を介してボロンドープのポリシリコン等のゲッタ
リング物質3を充填し、トレンチ底部で基板1と電気的
に接続するようにすると共に、素子分離を行うようにし
たことを特徴とする。なおこの素子分離トレンチTで囲
まれた素子領域内にゲート絶縁膜11を介して形成され
たゲート電極10とソース・ドレイン領域12,13と
してのp型拡散層が形成されてMOSFETを構成して
いる。
As shown in FIG. 12, in this semiconductor device, a trench T is formed in an n-type silicon layer 1W formed on the surface of a silicon substrate 1, and inside the trench T, boron-doped via a sidewall insulating film 8. It is characterized in that the gettering substance 3 such as polysilicon is filled so as to be electrically connected to the substrate 1 at the bottom of the trench and the device is isolated. In the element region surrounded by the element isolation trench T, a gate electrode 10 formed via a gate insulating film 11 and p-type diffusion layers as source / drain regions 12 and 13 are formed to form a MOSFET. There is.

【0045】この場合も素子分離領域をゲッタリングサ
イトとして用いているため、表面に近い位置にゲッタリ
ング層を配設することができ、ゲッタリング効果が極め
て高い。
Also in this case, since the element isolation region is used as a gettering site, the gettering layer can be arranged at a position close to the surface, and the gettering effect is extremely high.

【0046】次に、本発明の第4の実施例として、MO
SFETとキャパシタとからなるDRAMのキャパシタ
底部にゲッタリング層3を形成した例について図13乃
至図15の製造工程図を参照しつつ説明する。
Next, as a fourth embodiment of the present invention, MO
An example in which the gettering layer 3 is formed on the bottom of the capacitor of the DRAM including the SFET and the capacitor will be described with reference to the manufacturing process diagrams of FIGS.

【0047】この例ではまず、図13に示すように基板
1表面にLOCOS法により素子分離絶縁膜4を形成し
(バッファ酸化膜14で覆われている)、この後窒化シ
リコン膜15を介して所望の膜厚の酸化シリコン膜5を
CVD法により形成し、これらをパターニングしてマス
クとして異方性エッチングを行い、トレンチTを形成す
る。
In this example, first, as shown in FIG. 13, the element isolation insulating film 4 is formed on the surface of the substrate 1 by the LOCOS method (covered with the buffer oxide film 14), and then the silicon nitride film 15 is interposed. A silicon oxide film 5 having a desired film thickness is formed by a CVD method, and these are patterned and anisotropically etched using the mask as a mask to form a trench T.

【0048】次いで図14に示すようにこのトレンチ内
にリンドープのポリシリコン層からなるゲッタリング層
3を形成する。
Then, as shown in FIG. 14, a gettering layer 3 made of a phosphorus-doped polysilicon layer is formed in the trench.

【0049】そしてさらに、通常の方法でゲート絶縁膜
11を介してゲート電極10を形成するとともに拡散に
よりソース・ドレイン領域12,13としてのp型拡散
層を形成してMOSFETを構成するとともに、該トレ
ンチTの表面を酸化し絶縁膜8Sで被覆してストレージ
ノード電極16、キャパシタ絶縁膜17、プレート電極
18を順次積層し、キャパシタを形成する(図15)。
ここでソース・ドレイン領域12,13の一方とストレ
ージノード電極16とは電気的に接続するように接触し
ている。なお19は層間絶縁膜である。
Further, the gate electrode 10 is formed through the gate insulating film 11 by a usual method, and p-type diffusion layers as the source / drain regions 12 and 13 are formed by diffusion to form a MOSFET, and The surface of the trench T is oxidized and covered with the insulating film 8S, and the storage node electrode 16, the capacitor insulating film 17, and the plate electrode 18 are sequentially stacked to form a capacitor (FIG. 15).
Here, one of the source / drain regions 12 and 13 and the storage node electrode 16 are in contact with each other so as to be electrically connected. Reference numeral 19 is an interlayer insulating film.

【0050】この方法によれば、上述した効果に加え、
トレンチエッチングによってトレンチ内部に付着し易い
金属不純物が効率よく除去され、信頼性の高いDRAM
を得ることが可能となる。すなわち、キャパシタの下部
にゲッタリングサイトを形成することができるため、M
OSライフタイムの低下、DRAMのメモリホールディ
ング時間の低下などを防ぐことが可能となる。
According to this method, in addition to the above effects,
A highly reliable DRAM, in which metal impurities that tend to adhere to the inside of the trench are efficiently removed by the trench etching.
Can be obtained. That is, since a gettering site can be formed under the capacitor, M
It is possible to prevent a decrease in OS lifetime and a decrease in DRAM memory holding time.

【0051】また、この構造の変形例として図16に示
すように、トレンチキャパシタのストレージノードをト
レンチの外周に形成された拡散層20で構成した例があ
る。この場合はトレンチ底部にゲッタリング層3が形成
されてゲッタリングサイト2を構成し、トレンチ中間部
にはCVD法により酸化シリコン膜9を充填し、ゲッタ
リングサイトとトレンチとを絶縁分離して上部にキャパ
シタが形成されている。この構造によっても上記実施例
と同様に信頼性の高いDRAMを得ることが可能とな
る。
As a modification of this structure, as shown in FIG. 16, there is an example in which the storage node of the trench capacitor is formed of the diffusion layer 20 formed on the outer periphery of the trench. In this case, the gettering layer 3 is formed at the bottom of the trench to form the gettering site 2, and the middle portion of the trench is filled with the silicon oxide film 9 by the CVD method to insulate and separate the gettering site and the trench. A capacitor is formed on. With this structure, it is possible to obtain a highly reliable DRAM as in the above embodiment.

【0052】なお、前記実施例ではトレンチ底部にゲッ
タリングサイトを形成し、上部にキャパシタを形成した
例について説明したが、これに限定されることなく、上
部には他の素子を形成してもよいことはいうまでもな
い。
Although the gettering site is formed in the bottom of the trench and the capacitor is formed in the upper part in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and other elements may be formed in the upper part. It goes without saying that it is good.

【0053】次に本発明の第5の実施例として、素子分
離絶縁膜4を貫通してゲッタリングサイト2を形成した
例について説明する。ここでは図17に示すように、素
子分離絶縁膜4を貫通してシリコン1に到達するように
形成され、内部に基板内不純物収集効率の高い物質であ
るリンドープのポリシリコン層からなるゲッタリング層
23を充填してなる溝22をゲッタリングサイト2とし
て具備したことを特徴とする。
Next, as a fifth embodiment of the present invention, an example in which the gettering site 2 is formed through the element isolation insulating film 4 will be described. Here, as shown in FIG. 17, a gettering layer formed of a phosphorus-doped polysilicon layer which is a substance penetrating the element isolation insulating film 4 to reach the silicon 1 and having a high efficiency of collecting impurities in the substrate. The gettering site 2 is provided with a groove 22 filled with 23.

【0054】まず、製造に際しては、LOCOS法によ
って、素子分離絶縁膜4を形成した後、フォトリソグラ
フィによりこの素子分離絶縁膜4を貫通するように溝2
2を形成する。そしてこの素子分離絶縁膜4に囲まれた
素子領域内に素子(ここではMOSFET)を形成する
わけであるが、まずゲート酸化膜11およびゲート電極
10を形成したのち、リン濃度が1021atoms/cm3 のポ
リシリコン層23を形成し、これをパターニングしてゲ
ッタリング層23を形成する。ここでこのゲッタリング
層23は素子分離絶縁膜4の内部で基板1と直接接触す
る。またここではゲッタリング層23の表面は素子分離
絶縁膜4表面より上にあるが同一平面内にあってもよ
い。
First, in manufacturing, after forming the element isolation insulating film 4 by the LOCOS method, the groove 2 is formed by photolithography so as to penetrate the element isolation insulating film 4.
Form 2. An element (here, MOSFET) is formed in the element region surrounded by the element isolation insulating film 4. First, the gate oxide film 11 and the gate electrode 10 are formed, and then the phosphorus concentration is 10 21 atoms / A cm 3 polysilicon layer 23 is formed and patterned to form a gettering layer 23. Here, the gettering layer 23 directly contacts the substrate 1 inside the element isolation insulating film 4. Although the surface of the gettering layer 23 is above the surface of the element isolation insulating film 4 here, it may be in the same plane.

【0055】そしてソースドレイン領域12,13の形
成、層間絶縁膜9の形成、配線層の形成等を経て、完成
するが、これらの工程において混入してくる金属不純物
はこのゲッタリング層23のポリシリコンの結晶粒界に
速やかにゲッタリングされ、デバイス活性領域からは汚
染が除去されるため、性能が向上すると共に信頼性が向
上する。
Then, the formation is completed through the formation of the source / drain regions 12 and 13, the formation of the interlayer insulating film 9, the formation of the wiring layer, etc. The metal impurities mixed in these steps are the poly impurities of the gettering layer 23. The silicon crystal grain boundaries are quickly gettered, and contamination is removed from the device active region, resulting in improved performance and improved reliability.

【0056】また、溝22は、トランジスタから高々数
μm の距離に設けることができるため、低温の熱処理に
おいても十分なゲッタリング効果を得ることができる。
さらにまた、熱処理温度が同じであれば短時間でゲッタ
リングを完了することができるため、製造時間を大幅に
短縮することができる。またこのポリシリコンは素子分
離絶縁膜4によって絶縁されているため、隣接トランジ
スタに何等電気的影響を与えることはない。
Further, since the groove 22 can be provided at a distance of at most several μm from the transistor, a sufficient gettering effect can be obtained even at a low temperature heat treatment.
Furthermore, if the heat treatment temperature is the same, the gettering can be completed in a short time, so that the manufacturing time can be significantly reduced. Further, since this polysilicon is insulated by the element isolation insulating film 4, it has no electrical effect on the adjacent transistor.

【0057】なお、この実施例においては、ゲッタリン
グ効果を有する充填剤として、ポリシリコンを用いたが
充填剤としては前述したような他の材料でもよく、また
充填剤は基板に直接接するように埋め込まれていればよ
く、溝の形成方法や充填剤の充填方法については適宜選
択可能である。
In this embodiment, polysilicon is used as the filler having the gettering effect, but other materials such as those mentioned above may be used as the filler, and the filler may be in direct contact with the substrate. It only needs to be embedded, and the method of forming the groove and the method of filling the filler can be appropriately selected.

【0058】次にこの変形例として図18に示すように
ゲッタリング層であるポリシリコン層23を溝22の表
面よりもやや下方まで埋め込み、上部を酸化シリコン膜
からなるキャップ層24で被覆するようにしても良い。
As a modification, as shown in FIG. 18, a polysilicon layer 23, which is a gettering layer, is buried slightly below the surface of the groove 22, and the upper portion is covered with a cap layer 24 made of a silicon oxide film. You can

【0059】また、図19に示すようにゲッタリングサ
イト2を形成する素子分離絶縁膜としてはLOCOS法
で形成したものに限定されることなく、トレンチ分離溝
中の埋め込み酸化膜34中に埋め込むようにしてもよ
い。
Further, as shown in FIG. 19, the element isolation insulating film for forming the gettering site 2 is not limited to the one formed by the LOCOS method, and may be embedded in the buried oxide film 34 in the trench isolation trench. You may

【0060】さらにまたこの例において、ゲート電極と
同一工程でゲッタリング層を形成することができる。そ
の製造工程図を図20乃至図23に示す。
Furthermore, in this example, the gettering layer can be formed in the same step as the gate electrode. The manufacturing process diagram is shown in FIGS.

【0061】まず、製造に際しては、図20に示すよう
に、シリコン基板1表面に素子分離用のトレンチTを形
成しこの内部に埋め込み絶縁膜を形成し、素子分離絶縁
膜34とする。
First, at the time of manufacturing, as shown in FIG. 20, a trench T for element isolation is formed on the surface of the silicon substrate 1 and a buried insulating film is formed in the trench T to form the element isolation insulating film 34.

【0062】この後、この素子分離絶縁膜34に囲まれ
た素子領域内に素子(ここではMOSFET)を形成す
るわけであるが、まずゲート酸化膜11を形成したの
ち、フォトリソグラフィによりレジストパターンRを形
成しこの素子分離絶縁膜34を貫通するように溝22を
形成する(図21)。
Thereafter, an element (here, MOSFET) is formed in the element region surrounded by the element isolation insulating film 34. First, the gate oxide film 11 is formed and then the resist pattern R is formed by photolithography. Then, the groove 22 is formed so as to penetrate the element isolation insulating film 34 (FIG. 21).

【0063】そして図22に示すように、レジストパタ
ーンRを除去した後、リン濃度が1021atoms/cm3 のポ
リシリコン層を形成する。
Then, as shown in FIG. 22, after removing the resist pattern R, a polysilicon layer having a phosphorus concentration of 10 21 atoms / cm 3 is formed.

【0064】最後に、図23に示すように、これをパタ
ーニングしてゲート電極10と同時にゲッタリング層2
3を形成する。ここでこのゲッタリング層23は素子分
離絶縁膜4の内部で基板1と直接接触する。
Finally, as shown in FIG. 23, this is patterned to obtain the gettering layer 2 simultaneously with the gate electrode 10.
3 is formed. Here, the gettering layer 23 directly contacts the substrate 1 inside the element isolation insulating film 4.

【0065】そしてソースドレイン領域12,13の形
成、層間絶縁膜9の形成、配線層の形成、表面保護膜1
9の形成等を経て、完成するが、これらの工程において
混入してくる金属不純物はこのゲッタリング層23のポ
リシリコンの結晶粒界に速やかにゲッタリングされ、デ
バイス活性領域からは汚染が除去されるため、性能が向
上すると共に信頼性が向上する、このようにしてMOS
FETが形成されるが、このポリシリコン層からなるゲ
ッタリング層23は、ゲート電極による段差を緩和する
平坦化用擬似パターンとしても機能し、上層配線の形成
を容易にするという機能もかねている。ここでポリシリ
コンは基板と同電位に固定されるため上層配線に対する
ノイズの影響などもない。
Then, the source / drain regions 12 and 13 are formed, the interlayer insulating film 9 is formed, the wiring layer is formed, and the surface protective film 1 is formed.
9 is completed, the metal impurities mixed in these steps are quickly gettered to the crystal grain boundaries of polysilicon of the gettering layer 23, and the contamination is removed from the device active region. Therefore, the performance is improved and the reliability is improved.
Although the FET is formed, the gettering layer 23 made of the polysilicon layer also functions as a flattening pseudo pattern for relaxing the step due to the gate electrode, and also has a function of facilitating the formation of the upper layer wiring. Here, since the polysilicon is fixed at the same potential as the substrate, there is no influence of noise on the upper wiring.

【0066】さらにまたLOCOS分離によって素子分
離絶縁膜を形成する場合においても、ゲート電極と同一
工程でゲッタリング層を形成することができる。その製
造工程図を図24乃至図27に示す。
Further, when the element isolation insulating film is formed by LOCOS isolation, the gettering layer can be formed in the same step as the gate electrode. The manufacturing process diagrams are shown in FIGS. 24 to 27.

【0067】まず、製造に際しては、図24に示すよう
に、シリコン基板1表面にLOCOS法によって、素子
分離絶縁膜4を形成し、ゲート絶縁膜11,11´を形
成した後、フォトリソグラフィによりゲート絶縁膜11
上にレジストパターンRを形成する。このレジストパタ
ーンRをマスクとして異方性エッチングを用いてゲート
絶縁膜11´を除去し基板を露出させる(図25)。
First, in manufacturing, as shown in FIG. 24, the element isolation insulating film 4 is formed on the surface of the silicon substrate 1 by the LOCOS method, the gate insulating films 11 and 11 'are formed, and then the gate is formed by photolithography. Insulating film 11
A resist pattern R is formed on top. Using the resist pattern R as a mask, the gate insulating film 11 'is removed by anisotropic etching to expose the substrate (FIG. 25).

【0068】そして図26に示すように、レジストパタ
ーンRを除去した後、リン濃度が1021atoms/cm3 のポ
リシリコン層10を形成する。
Then, as shown in FIG. 26, after removing the resist pattern R, a polysilicon layer 10 having a phosphorus concentration of 10 21 atoms / cm 3 is formed.

【0069】最後に、これをパターニングしてゲート電
極10と同時にゲッタリング層23を形成する。ここで
このゲッタリング層23は素子分離絶縁膜4の内部で基
板1と直接接触する。
Finally, this is patterned to form the gettering layer 23 at the same time as the gate electrode 10. Here, the gettering layer 23 directly contacts the substrate 1 inside the element isolation insulating film 4.

【0070】そしてソースドレイン領域12,13の形
成、層間絶縁膜9の形成、配線層の形成、表面保護膜1
9の形成等を経て、完成するが、これらの工程において
混入してくる金属不純物はこのゲッタリング層23のポ
リシリコンの結晶粒界に速やかにゲッタリングされ、デ
バイス活性領域からは汚染が除去されるため、性能が向
上すると共に信頼性が向上する。
Then, the source / drain regions 12 and 13 are formed, the interlayer insulating film 9 is formed, the wiring layer is formed, and the surface protective film 1 is formed.
9 is completed, the metal impurities mixed in these steps are quickly gettered to the crystal grain boundaries of polysilicon of the gettering layer 23, and the contamination is removed from the device active region. Therefore, the performance is improved and the reliability is improved.

【0071】さらにまた、図19に示した構造をCMO
Sに適用した例を図28に示す。ここでも同様にゲート
電極10の形成と同時にゲッタリング層23a,bの形
成を行うことは可能であるが、CMOSではゲッタリン
グ層をpウェル31およびnウェル32の電位に固定す
る構造であるため、各ウェル内でのゲッタリング層23
a,bは互いに絶縁されている。
Furthermore, the structure shown in FIG.
FIG. 28 shows an example applied to S. Here, similarly, it is possible to form the gettering layers 23a and 23b at the same time as the formation of the gate electrode 10, but in the CMOS, the gettering layers are fixed to the potentials of the p well 31 and the n well 32. , Gettering layer 23 in each well
a and b are insulated from each other.

【0072】加えて本発明の第6の実施例として図19
に示した構造のゲッタリング層23をウェル電位固定の
ためのコンタクト電極として用いた例について説明す
る。すなわち図29(a) および(b) に示すように、シリ
コン基板1表面のpウェル31内に形成され、素子分離
絶縁膜34で囲まれた素子領域にMOSFETを形成す
るに際し、素子分離絶縁膜34内に形成したトレンチ内
にゲッタリング層を形成すると共にこれをコンタクト電
極として用いるようにしたことを特徴とする。ゲート電
極およびゲッタリング層となるポリシリコン層の形成工
程までは図19に示した前記実施例の工程と同様である
が、ここではさらにポリシリコン層上にシリサイド層2
5を形成しポリサイド構造にしている。図23乃至図2
7に示した工程とまったく同様にしてゲッタリング層を
形成し、絶縁膜19を形成した後、この絶縁膜19にコ
ンタクトホール36を形成し、配線35を形成し、pウ
エル31に素子形成領域の回りから均一に電位を付与す
るように構成される。ここでシリサイド層を形成したの
はポリシリコン層のシート抵抗による電圧降下を避け、
低抵抗化をはかるためである。
In addition, FIG. 19 shows a sixth embodiment of the present invention.
An example will be described in which the gettering layer 23 having the structure shown in is used as a contact electrode for fixing the well potential. That is, as shown in FIGS. 29A and 29B, when a MOSFET is formed in the element region formed in the p well 31 on the surface of the silicon substrate 1 and surrounded by the element isolation insulating film 34, the element isolation insulating film is formed. A feature is that a gettering layer is formed in the trench formed in 34 and is used as a contact electrode. The steps up to the step of forming the gate electrode and the polysilicon layer to be the gettering layer are the same as the steps of the embodiment shown in FIG. 19, but here the silicide layer 2 is further formed on the polysilicon layer.
5 is formed to have a polycide structure. 23 to 2
The gettering layer is formed and the insulating film 19 is formed in exactly the same manner as in the step shown in FIG. 7, then the contact hole 36 is formed in the insulating film 19, the wiring 35 is formed, and the element formation region is formed in the p well 31. It is configured to uniformly apply a potential from around the. The silicide layer is formed here by avoiding the voltage drop due to the sheet resistance of the polysilicon layer,
This is to reduce the resistance.

【0073】従来pウェル電位を均等に与えるためにウ
ェルの周囲に多数のウェル用コンタクトを設けていた
が、この方法によればゲッタリング層で一体的に接続さ
れているためウェル用コンタクトは1つでよく、ウェル
用コンタクトの数を激減させ、レイアウト上の自由度を
増加させることができる。
Conventionally, a large number of well contacts are provided around the well in order to uniformly apply the p-well potential. According to this method, however, the well contacts are integrated because they are integrally connected by the gettering layer. The number of well contacts can be drastically reduced and the degree of freedom in layout can be increased.

【0074】さらにまた、本発明の第7の実施例として
図19に示した構造のゲッタリング層23を積層キャパ
シタ構造のDRAMに適用した例について説明する。こ
の構造では図30に示すように、MOSFETを形成し
た後このソースドレイン領域12,13の一方に接続す
るようにストレージノードコンタクト41を形成してス
トレージノード電極46を形成する際、同時に素子分離
絶縁膜34内にもコンタクト41Gを形成して、このコ
ンタクト41G内にストレージノード電極と同一工程で
Pドープのポリシリコン層を埋め込み、ゲッタリング層
23として用いるようにしたことを特徴とする。この構
造ではこのゲッタリング層23上にもストレージノード
電極46上と同様にキャパシタ絶縁膜47,プレート電
極48を形成し、キャパシタ面積を増大せしめることが
できる。
Furthermore, as a seventh embodiment of the present invention, an example in which the gettering layer 23 having the structure shown in FIG. 19 is applied to a DRAM having a laminated capacitor structure will be described. In this structure, as shown in FIG. 30, when a storage node contact 41 is formed so as to be connected to one of the source / drain regions 12 and 13 after the MOSFET is formed and a storage node electrode 46 is formed, element isolation insulation is performed at the same time. A contact 41G is also formed in the film 34, and a P-doped polysilicon layer is embedded in the contact 41G in the same step as the storage node electrode and used as the gettering layer 23. In this structure, the capacitor insulating film 47 and the plate electrode 48 are formed on the gettering layer 23 similarly to the storage node electrode 46, so that the capacitor area can be increased.

【0075】このようにして工数を増大することなく、
ゲッタリング効果を高め信頼性の高いDRAMを形成す
ることが可能となる。ここで42はビット線コンタク
ト、50はビット線である。
In this way, without increasing man-hours,
It is possible to improve the gettering effect and form a highly reliable DRAM. Here, 42 is a bit line contact, and 50 is a bit line.

【0076】前記実施例ではゲッタリング層をストレー
ジノード電極の形成工程と同時に行ったが、図31に示
すようにビット線50の形成と同時に行うようにしても
よい。この場合は最終工程であるビット線形成工程でゲ
ッタリング層を形成するため、平坦化にはより効率的で
ある。さらにまたプレート電極や配線層と同一工程でゲ
ッタリング層を形成するようにすることも可能である。
Although the gettering layer is formed at the same time as the step of forming the storage node electrode in the above embodiment, it may be formed at the same time as the formation of the bit line 50 as shown in FIG. In this case, the gettering layer is formed in the bit line forming step which is the final step, so that the planarization is more efficient. Furthermore, it is possible to form the gettering layer in the same process as the plate electrode and the wiring layer.

【0077】なお、本発明の半導体装置は素子分離領域
中にゲッタリングサイトを形成することを特徴とするも
ので、他の構造については何等限定するものではなくさ
らに上層に種々のデバイスを形成してもよいことはいう
までもない。
The semiconductor device of the present invention is characterized in that a gettering site is formed in the element isolation region, and the other structures are not limited in any way, and various devices are formed in the upper layer. It goes without saying that it is okay.

【0078】また、ゲッタリング層としては単一材料で
も複合材料でも良く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
適宜変更可能である。
The gettering layer may be a single material or a composite material, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、低温熱処理によっても金属不純物を効率よく除去す
ることができ、また短時間でゲッタリングを完了するこ
とができ製造時間の短縮化をはかるとともに微細素子構
造に必要な低温プロセスにおいても信頼性の高いデバイ
スを提供することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the metal impurities can be efficiently removed even by the low temperature heat treatment, and the gettering can be completed in a short time to shorten the manufacturing time. It becomes possible to provide a highly reliable device even in a low temperature process required for a fine element structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の半導体装置を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同半導体装置の変形例を示す図。FIG. 2 is a view showing a modified example of the same semiconductor device.

【図3】同半導体装置の変形例を示す図。FIG. 3 is a view showing a modified example of the same semiconductor device.

【図4】本発明の第2の実施例の半導体装置の製造工程
を示す図。
FIG. 4 is a view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例の半導体装置の製造工程
を示す図。
FIG. 5 is a view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例の半導体装置の製造工程
を示す図。
FIG. 6 is a view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例の半導体装置の製造工程
を示す図。
FIG. 7 is a view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施例の半導体装置の製造工程
を示す図。
FIG. 8 is a view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施例の半導体装置の製造工程
を示す図。
FIG. 9 is a view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2の実施例の半導体装置の変形例
を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a modification of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明のゲッタリング方法と従来例のゲッタ
リング方法における処理時間と再結合寿命との関係を示
す図。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the processing time and the recombination lifetime in the gettering method of the present invention and the gettering method of the conventional example.

【図12】本発明の第3の実施例を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第4の実施例の半導体装置の製造工
程を示す図。
FIG. 13 is a view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第4の実施例の半導体装置の製造工
程を示す図。
FIG. 14 is a view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第4の実施例の半導体装置の製造工
程を示す図。
FIG. 15 is a view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第4の実施例の半導体装置の変形例
を示す図。
FIG. 16 is a diagram showing a modification of the semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第5の実施例の半導体装置の製造工
程を示す図。
FIG. 17 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第5の実施例の半導体装置の変形例
を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing a modification of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第5の実施例の半導体装置の変形例
を示す図。
FIG. 19 is a diagram showing a modification of the semiconductor device of the fifth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第6の実施例の半導体装置の製造工
程を示す図。
FIG. 20 is a view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第6の実施例の半導体装置の製造工
程を示す図。
FIG. 21 is a view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第6の実施例の半導体装置の製造工
程を示す図。
FIG. 22 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第6の実施例の半導体装置の製造工
程を示す図。
FIG. 23 is a diagram showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の他の実施例の半導体装置の製造工程
を示す図。
FIG. 24 is a diagram showing a manufacturing process of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図25】本発明の他の実施例の半導体装置の製造工程
を示す図。
FIG. 25 is a diagram showing a manufacturing process of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図26】本発明の他の実施例の半導体装置の製造工程
を示す図。
FIG. 26 is a diagram showing a manufacturing process of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図27】本発明の他の実施例の半導体装置の製造工程
を示す図。
FIG. 27 is a diagram showing a manufacturing process of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図28】本発明の他の実施例の半導体装置を示す図。FIG. 28 is a diagram showing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図29】本発明の第6の実施例の半導体装置を示す
図。
FIG. 29 is a diagram showing a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図30】本発明の他の実施例の半導体装置を示す図。FIG. 30 is a diagram showing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図31】本発明の他の実施例の半導体装置を示す図。FIG. 31 is a diagram showing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板 2 ゲッタリングサイト 3 ゲッタリング層 4 素子分離絶縁膜 5 CVD酸化膜 6 拡散層 7 拡散層 8 側壁絶縁膜 9 絶縁膜 10 ゲート電極 11 ゲート絶縁膜 12 拡散層 13 拡散層 14 酸化膜 15 窒化膜 16 ストレージノード電極 18 プレート電極 19 層間絶縁膜 20 拡散層 46 ストレージノード電極 47 キャパシタ絶縁膜 48 プレート電極 49 層間絶縁膜 50 ビット線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Si substrate 2 Gettering site 3 Gettering layer 4 Element isolation insulating film 5 CVD oxide film 6 Diffusion layer 7 Diffusion layer 8 Sidewall insulating film 9 Insulating film 10 Gate electrode 11 Gate insulating film 12 Diffusion layer 13 Diffusion layer 14 Oxide film 15 Nitride film 16 Storage node electrode 18 Plate electrode 19 Interlayer insulating film 20 Diffusion layer 46 Storage node electrode 47 Capacitor insulating film 48 Plate electrode 49 Interlayer insulating film 50 Bit line

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板表面に形成された素子分離絶
縁膜と、この素子分離絶縁膜で囲まれた素子領域とから
構成され、 前記素子分離絶縁膜を貫通して前記半導体基板に到達す
るように形成され、内部に金属不純物収集物質が充填さ
れてなる溝を具備したことを特徴とする半導体集積回路
装置。
1. An element isolation insulating film formed on a surface of a semiconductor substrate, and an element region surrounded by the element isolation insulating film, so as to penetrate the element isolation insulating film to reach the semiconductor substrate. A semiconductor integrated circuit device, characterized in that the semiconductor integrated circuit device is provided with a groove formed therein and filled with a metal impurity collecting substance.
【請求項2】 半導体基板表面に形成された配線層と、 前記半導体基板上に設けられ、前記半導体基板に達する
溝が形成された絶縁膜と、 前記溝を埋め込み、かつ前記半導体基板と直接接するよ
うに形成された金属不純物収集物質からなる疑似配線層
とを具備したことを特徴とする半導体集積回路装置。
2. A wiring layer formed on the surface of a semiconductor substrate, an insulating film provided on the semiconductor substrate and having a groove reaching the semiconductor substrate, and filling the groove and being in direct contact with the semiconductor substrate. And a pseudo wiring layer made of a metal impurity collecting material formed as described above.
【請求項3】 半導体基板表面に形成された溝からなる
素子分離領域と、この素子分離領域で囲まれた素子領域
とから構成され、 前記素子分離領域が、前記溝内に側壁絶縁膜を介して金
属不純物収集物質が充填されて構成され、少なくとも前
記溝の一部で前記物質が基板と直接接していることを特
徴とする半導体集積回路装置。
3. An element isolation region formed of a groove formed on the surface of a semiconductor substrate, and an element region surrounded by the element isolation region, wherein the element isolation region is provided in the groove with a sidewall insulating film interposed therebetween. And a metal impurity collecting substance filled therein, and the substance is in direct contact with the substrate in at least a part of the groove.
【請求項4】 半導体基板表面に形成された素子分離領
域と、この素子分離領域で囲まれた素子領域とから構成
され、 前記素子領域内に、素子部より深い部分に金属不純物収
集物質が充填され、少なくとも一部でこの物質が基板と
直接接するように構成された溝を具備したことを特徴と
する半導体集積回路装置。
4. An element isolation region formed on the surface of a semiconductor substrate, and an element region surrounded by the element isolation region, wherein the element region is filled with a metal impurity collecting substance at a portion deeper than the element portion. A semiconductor integrated circuit device having a groove configured so that at least a part of the material is in direct contact with the substrate.
JP18291193A 1993-07-23 1993-07-23 Semiconductor integrated circuit device Pending JPH0737892A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18291193A JPH0737892A (en) 1993-07-23 1993-07-23 Semiconductor integrated circuit device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18291193A JPH0737892A (en) 1993-07-23 1993-07-23 Semiconductor integrated circuit device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0737892A true JPH0737892A (en) 1995-02-07

Family

ID=16126547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18291193A Pending JPH0737892A (en) 1993-07-23 1993-07-23 Semiconductor integrated circuit device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0737892A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000323484A (en) * 1999-05-07 2000-11-24 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and semiconductor storage device
JP2002208631A (en) * 2000-11-30 2002-07-26 Samsung Electronics Co Ltd Trench element isolation type semiconductor device filled with conductive layer and method of forming the same
US6737721B1 (en) 1999-10-18 2004-05-18 Nec Electronics Corporation Shallow trench isolation structure for a bipolar transistor
US7063992B2 (en) 2003-08-08 2006-06-20 Solid State Measurements, Inc. Semiconductor substrate surface preparation using high temperature convection heating
US7884322B2 (en) 2006-10-31 2011-02-08 Hitachi High-Technologies Corporation Scanning electron microscope and a method for pattern composite inspection using the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000323484A (en) * 1999-05-07 2000-11-24 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and semiconductor storage device
US6737721B1 (en) 1999-10-18 2004-05-18 Nec Electronics Corporation Shallow trench isolation structure for a bipolar transistor
JP2002208631A (en) * 2000-11-30 2002-07-26 Samsung Electronics Co Ltd Trench element isolation type semiconductor device filled with conductive layer and method of forming the same
US7063992B2 (en) 2003-08-08 2006-06-20 Solid State Measurements, Inc. Semiconductor substrate surface preparation using high temperature convection heating
US7884322B2 (en) 2006-10-31 2011-02-08 Hitachi High-Technologies Corporation Scanning electron microscope and a method for pattern composite inspection using the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2889137B2 (en) Method of fabricating a low leakage substrate plate trench DRAM cell and device formed thereby
US8482009B2 (en) Silicon-on-insulator substrate with built-in substrate junction
KR100326694B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device using lateral gettering
JP4066574B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US6329698B1 (en) Forming a self-aligned epitaxial base bipolar transistor
US5360748A (en) Method of manufacturing a semiconductor device
KR100526366B1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP4733869B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US7265011B2 (en) Method of manufacturing a transistor
CN101836281B (en) Semiconductor device with SOI (silicon on insulator) structure and manufacturing method thereof
JPH0737892A (en) Semiconductor integrated circuit device
US5707896A (en) Method for preventing delamination of interlevel dielectric layer over FET P+ doped polysilicon gate electrodes on semiconductor integrated circuits
JPH05136153A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6812149B1 (en) Method of forming junction isolation to isolate active elements
CN1316587C (en) Formation method of junction-insulated active component
JP4140325B2 (en) Method for manufacturing lateral bipolar transistor
JP3296307B2 (en) Semiconductor device having gettering site layer and method of manufacturing the same
JPH06140410A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2011040422A (en) Semiconductor substrate, semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device
KR100256824B1 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP3420116B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH11162990A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPH04101428A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH098047A (en) Semiconductor device
JP4807310B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device