JPH11340326A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH11340326A
JPH11340326A JP10144942A JP14494298A JPH11340326A JP H11340326 A JPH11340326 A JP H11340326A JP 10144942 A JP10144942 A JP 10144942A JP 14494298 A JP14494298 A JP 14494298A JP H11340326 A JPH11340326 A JP H11340326A
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insulating film
forming
contact hole
impurity diffusion
diffusion layer
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JP10144942A
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Yukari Unno
ゆかり 海野
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Toshiba Electronic Device Solutions Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】配線層による不純物拡散層と半導体基板とのシ
ョートやジャンクションリークの増大を防止し、コンタ
クトホールの合わせ精度を考慮せずに微細化を図ること
が出来る半導体装置の製造方法を提供すること。 【解決手段】不純物拡散層7上にコンタクトホール9を
開口した後に、気相成長法によりシリコン酸化膜11を
形成して、コンタクトホール9の開口時に同時に形成さ
れる溝10を埋め込む。その後、溝10内及びコンタク
トホール9の側面部を残してシリコン酸化膜11を全面
エッチングし、次に、金属膜を蒸着及びパターニングし
て配線層12を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のう
ち、特に、埋め込み型の素子分離領域を有する半導体装
置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の埋め込み素子分離法を用いた半導
体装置の拡散層領域とコンタクトホールの合わせ余裕が
0μmの場合について図面を用いて説明する。まず、図
3(a)に示されるように、半導体基板101上に約2
5nm程度のシリコン酸化膜102を形成し、その後、
多結晶シリコン103を約400nm程度形成する。次
に、レジスト104を形成しパターニングする。次に、
レジスト104をマスクにして多結晶シリコン103及
びシリコン酸化膜102をエッチングする。次に、半導
体基板101をエッチングしトレンチ105を形成す
る。
【0003】次に、図3(b)に示されるように、レジ
スト104を除去した後、気相成長法により表面上にシ
リコン酸化膜106を約1000nm程度形成しトレン
チ105内を埋め込む。次に、多結晶シリコン103を
ストッパー材にして研磨法により半導体基板101上の
シリコン酸化膜106を除去し平坦化する。
【0004】次に、図3(c)に示されるように、シリ
コン酸化膜102で半導体基板101を保護し、等方性
エッチング法により多結晶シリコン103を全面エッチ
ングする。次に、フッ化アンモニウムエッチング法によ
りシリコン酸化膜102を除去する。
【0005】次に、図3(d)に示されるように、半導
体基板101にイオン注入法によりN型不純物を添加
し、熱拡散をおこなって不純物拡散層107を形成す
る。次に、図3(e)に示されるように、シリコン酸化
膜108を約400nm程度形成する。次に、リソグラ
フィ法により不純物拡散層107上のシリコン酸化膜1
08をエッチングし、コンタクトホール109を開口す
る。次に、表面上に配線層110を形成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来、LSI(Large
Scale integrated circuit)のメモリセルアレイの微細
化に伴って不純物拡散層領域の面積も縮小され、コンタ
クトホール109の形成時に不純物拡散層107との合
わせ余裕を十分にとることは困難になってきている。例
えば、0.25μmのライン幅の不純物拡散層107に
0.25μm角のコンタクトホール109を形成する場
合、合わせ余裕を片側0.1μmずつ設けるとすると、
コンタクトホール109の開口部分のみ不純物拡散層1
07の幅が0.45μmになり、微細化の妨げになるこ
とがわかる。
【0007】しかしながら、不純物拡散層107とコン
タクトホール109との合わせずれを確実に制御するの
は困難であり、合わせ余裕が十分にない場合、コンタク
トホール109が不純物拡散層107から外れて素子分
離領域のトレンチ105上にかかってしまう事がある。
すなわち、コンタクトホール109を開口するための層
間絶縁膜であるシリコン酸化膜108のエッチング時
に、不純物拡散層107に隣接するトレンチ105内の
シリコン酸化膜106までエッチングされてしまい、不
純物拡散層107の形成されていない半導体基板101
が露出してしまう可能性がある。このまま配線層110
を形成すると、半導体基板101と不純物拡散層107
とがショートしたり、ジャンクションリークが増大した
りする可能性があるという問題があった。
【0008】従来の半導体装置の問題例図を図4に示
す。図4(a)に示されるように、コンタクトホール1
09と不純物拡散層107との合わせずれや不純物拡散
層107の領域が小さいまたはコンタクトホール109
が大きい等の寸法ばらつきが生じたことによって、コン
タクトホール109が不純物拡散層107上から外れて
素子分離領域のトレンチ105にかかり、シリコン酸化
膜108をエッチングする際に素子分離領域のトレンチ
105内のシリコン酸化膜106の一部が同時にエッチ
ングされ、溝111が形成される。その後、図4(b)
に示されるように、コンタクトホール109に配線層1
10を形成し、溝111内が配線材で埋め込まれると、
不純物拡散層107とその下部の半導体基板101とが
配線層110を介してショートしてしまうという問題が
あった。
【0009】特に、素子分離領域が埋め込み法で形成さ
れている場合、LOCOS(LocalOxidation of Silico
n)法で形成されている場合に比べて深い溝が形成され
る可能性が高く、コンタクトホール109開口時のエッ
チングオーバー量が多いほど溝は深くなるという問題が
あった。
【0010】本発明は上記のような事情を考慮し、配線
層による不純物拡散層と半導体基板とのショートやジャ
ンクションリークの増大を防止し、コンタクトホールの
合わせ精度を考慮せずに微細化を図ることができる半導
体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の凹部
に第1の絶縁膜を充填する工程と、前記第1の絶縁膜及
び前記半導体基板の表面上に層間絶縁膜を形成する工程
と、前記第1の絶縁膜及びそれに隣接する前記半導体基
板上の前記層間絶縁膜を除去しコンタクトホールを形成
する工程と、前記コンタクトホール内に第2の絶縁膜を
形成する工程と、前記第2の絶縁膜をエッチングして前
記半導体基板の一部を露出させる工程と、前記コンタク
トホール内に前記半導体基板の一部と電気的に接続され
る配線層を形成する工程とを具備したことを特徴とする
ものである。更に、前記第1の絶縁膜を形成する工程の
後に、前記半導体基板の一部にイオン注入し不純物拡散
層を形成する工程を具備することが望ましい。更に、前
記第2の絶縁膜は、前記コンタクトホールの側壁に残存
していることが望ましい。また、半導体基板の素子領域
に隣接した素子分離領域内に溝を形成する工程と、前記
溝内に第1の絶縁膜を充填する工程と、前記素子領域に
イオンを注入し不純物拡散層を形成する工程と、前記第
1の絶縁膜及び前記不純物拡散層上に層間絶縁膜を形成
する工程と、前記素子領域及び前記溝上の前記層間絶縁
膜を除去し前記不純物拡散層を露出させるコンタクトホ
ールを形成する工程と、前記コンタクトホールの側面部
に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記コンタクトホー
ル内に前駆不純物拡散層と電気的に接続される配線層を
形成する工程とを具備したことを特徴とする半導体装置
の製造方法がある。また、第1導電型の半導体基板に第
1の溝を形成する工程と、前記第1の溝内に第1の絶縁
膜を充填する工程と、前記第1の溝に隣接する前記半導
体基板に第2導電型の不純物を注入し不純物拡散層を形
成する工程と、表面上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記不純物拡散層上及び前記第1の溝上の前記層間絶縁
膜及び前記第1の絶縁膜の一部を除去し、前記第1の絶
縁膜に新たに形成された第2の溝を含むコンタクトホー
ルを形成する工程と、第2の溝に第2の絶縁膜を形成す
る工程と、前記第2の絶縁膜を除去して前記不純物拡散
層を露出させる工程と、前記コンタクトホール内に前記
不純物拡散層と電気的に接続される配線層を形成する工
程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法
がある。更に、前記第2の絶縁膜を除去する工程におい
て、前記第2の絶縁膜は全面エッチングにより除去する
ことが望ましい。更に、前記第2の絶縁膜は、シリコン
酸化膜であることが望ましい。また、前記第2の絶縁膜
は、シリコン窒化膜であることが望ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の第
1の実施の形態にかかる半導体装置及びその製造方法に
ついて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態に
かかる半導体装置の製造工程図である。
【0013】まず、図1(a)に示されるように、P型
の半導体基板1上に約25nm程度のシリコン酸化膜2
を形成し、その後、多結晶シリコン3を約400nm程
度形成する。次に、レジスト4を形成しパターニングす
る。次に、レジスト4をマスクにして多結晶シリコン3
及びシリコン酸化膜2をエッチングする。次に、半導体
基板1をエッチングしトレンチ5を形成する。
【0014】次に、図1(b)に示されるように、レジ
スト4を除去した後、気相成長法により表面上にシリコ
ン酸化膜6を約1000nm程度形成しトレンチ5内を
埋め込む。次に、多結晶シリコン3をストッパー材にし
て研磨法により半導体基板1上のシリコン酸化膜6を除
去し平坦化する。
【0015】次に、図1(c)に示されるように、シリ
コン酸化膜2で半導体基板1を保護し、等方性エッチン
グ法により多結晶シリコン3を全面エッチングする。次
に、フッ化アンモニウムエッチング法によりシリコン酸
化膜2を除去する。次に、半導体基板1にイオン注入法
によりN型不純物、例えばリンを添加し、熱拡散をおこ
なって半導体基板1内に不純物拡散層7を形成する。
【0016】次に、図1(d)に示されるように、表面
上にシリコン酸化膜8を約400nm程度形成する。次
に、リソグラフィ法により不純物拡散層7上のシリコン
酸化膜8をエッチングし、コンタクトホール9を開口す
る。このとき、トレンチ5内のシリコン酸化膜6の一部
が同時にエッチングされ、溝10が形成される。
【0017】次に、図1(e)に示されるように、表面
上に気相成長法によりシリコン酸化膜11を例えば約1
0nm以下と薄く形成する。これによって、溝10内が
シリコン酸化膜11で埋め込まれる。次に、溝10内及
びコンタクトホール9の側面部を残してシリコン酸化膜
11をRIE(Reactive Ion Etching)法により全面エ
ッチングする。
【0018】次に、図1(f)に示されるように、金属
を蒸着させ、パターニングして配線層12を形成する。
以上により、本発明の第1の実施の形態にかかる半導体
装置の製造工程が終了する。
【0019】不純物拡散層7とコンタクトホール9の合
わせずれによって素子分離領域のトレンチ5内に不純物
拡散層7よりも深い溝10が形成されても、シリコン酸
化膜11で埋め込むことによって不純物拡散層7と半導
体基板1とが電気的に絶縁され、ショートやジャンクシ
ョンリークの増大を防止することができる。
【0020】また、従来LOCOS法による素子分離領
域の一部がコンタクトホールの合わせずれによって欠損
した場合、欠損部の半導体基板に不純物を再注入及び拡
散させる技術が知られているが、埋め込み法により形成
された素子分離領域については露出面が深い溝になった
いるのでイオンが十分に注入されず、十分な不純物拡散
層を形成することができなかった。また、例えば、CM
OS型半導体装置を製造する場合、N型とP型両方のイ
オン注入が必要となるためPEP(Photo Engraving Pr
ocess )工程が増加するという問題があった。しかしな
がら、本発明では、特にマスクを用いる必要はなく、シ
リコン酸化膜11を全面に形成し、その後、全面エッチ
ングする工程の増加のみで良いため、製造工程数の増加
を最小限に抑えることができる。
【0021】次に、本発明の第2の実施の形態にかかる
半導体装置及びその製造方法について図2を用いて説明
する。図2は、本発明の第2の実施の形態にかかる半導
体装置の製造工程図である。
【0022】不純物拡散層を形成するまでは図1(a)
乃至(c)と同一なので説明を省略する。但し、同一の
構成に対しては同一の符号を付すものとする。次に、図
2(a)に示されるように、表面上にシリコン酸化膜8
を約400nm程度形成する。次に、リソグラフィ法に
より不純物拡散層7上のシリコン酸化膜8をエッチング
し、コンタクトホール9を開口する。このとき、トレン
チ5内のシリコン酸化膜6の一部が同時にエッチングさ
れ、溝21が形成される。この場合の溝21は第1の実
施の形態時に形成される溝よりも幅が広いものとする。
【0023】次に、図2(b)に示されるように、表面
上に気相成長法によりシリコン酸化膜22を約10nm
以下形成する。このとき、溝21の幅はシリコン酸化膜
22の厚さの2倍よりも大きいため溝21は埋め込まれ
ず、シリコン酸化膜22はコンタクトホール9及び溝2
1の内壁に形成されている状態になっている。
【0024】次に、図2(c)に示されるように、コン
タクトホール9及び溝21の側面部を残してRIE法に
よりシリコン酸化膜22を全面エッチングし、不純物拡
散層7があらわれるようにする。
【0025】次に、図2(d)に示されるように、表面
上に金属を蒸着させ、パターニングして配線層12を形
成する。以上により、本発明の第2の実施の形態にかか
る半導体装置の製造工程を終了する。
【0026】第2の実施の形態にかかる半導体装置のよ
うにトレンチ5内にできる溝21の幅が大きい場合、溝
21を埋め込む必要はなく不純物拡散層7の側面があら
われない程度にシリコン酸化膜22を形成すればよいの
で、製造時間を増加させずに本発明にかかる半導体装置
を実現することができる。
【0027】尚、シリコン酸化膜11,22の厚さは上
記第1及び第2の実施の形態に限定されず、除去しやす
いように薄く形成することが望ましい。また、溝10,
21内に形成するのはシリコン酸化膜11,22だけで
はなく、絶縁性の膜であれば耐圧に優れているシリコン
窒化膜等を用いることも可能である。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、埋め込み型の素子分離
領域を有する半導体装置の製造方法において、コンタク
トホールを開口する際にトレンチ内に形成される溝を絶
縁膜で埋め込むことによって、不純物拡散層と半導体基
板とのショートやジャンクションリークの増大を防止す
ることができる。また、コンタクトの合わせ精度を考慮
せずに微細化を図った半導体装置を製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる半導体装置
の製造工程図。
【図2】本発明の第2の実施の形態にかかる半導体装置
の製造工程図。
【図3】従来の半導体装置の製造工程図。
【図4】従来の半導体装置の問題例図。
【符号の説明】
1,101…半導体基板、 2,6,8,11,22,102,106,108…シ
リコン酸化膜、 3,103…多結晶シリコン、 4,104…レジスト、 5,105…トレンチ、 7,107…不純物拡散層、 9,109…コンタクトホール、 10,21,111…溝、 12,110…配線層

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の凹部に第1の絶縁膜を充填
    する工程と、前記第1の絶縁膜及び前記半導体基板の表
    面上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜
    及びそれに隣接する前記半導体基板上の前記層間絶縁膜
    を除去しコンタクトホールを形成する工程と、前記コン
    タクトホール内に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記
    第2の絶縁膜をエッチングして前記半導体基板の一部を
    露出させる工程と、前記コンタクトホール内に前記半導
    体基板の一部と電気的に接続される配線層を形成する工
    程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記第1の絶縁膜を形成する工程の後
    に、前記半導体基板の一部にイオン注入し不純物拡散層
    を形成する工程を具備したことを特徴とする請求項1記
    載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第2の絶縁膜は、前記コンタクトホ
    ールの側壁に残存していることを特徴とする請求項1記
    載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 半導体基板の素子領域に隣接した素子分
    離領域内に溝を形成する工程と、前記溝内に第1の絶縁
    膜を充填する工程と、前記素子領域にイオンを注入し不
    純物拡散層を形成する工程と、前記第1の絶縁膜及び前
    記不純物拡散層上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記
    素子領域及び前記溝上の前記層間絶縁膜を除去し前記不
    純物拡散層を露出させるコンタクトホールを形成する工
    程と、前記コンタクトホールの側面部に第2の絶縁膜を
    形成する工程と、前記コンタクトホール内に前記不純物
    拡散層と電気的に接続される配線層を形成する工程とを
    具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 第1導電型の半導体基板に第1の溝を形
    成する工程と、前記第1の溝内に第1の絶縁膜を充填す
    る工程と、前記第1の溝に隣接する前記半導体基板に第
    2導電型の不純物を注入し不純物拡散層を形成する工程
    と、前記第1の絶縁膜及び前記不純物拡散層上に層間絶
    縁膜を形成する工程と、前記不純物拡散層上及び前記第
    1の溝上の前記層間絶縁膜及び前記第1の絶縁膜の一部
    を除去し、前記第1の絶縁膜に新たに形成された第2の
    溝を含むコンタクトホールを形成する工程と、前記第2
    の溝に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁
    膜を除去して前記不純物拡散層を露出させる工程と、前
    記コンタクトホール内に前記不純物拡散層と電気的に接
    続される配線層を形成する工程とを具備したことを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記第2の絶縁膜を除去する工程におい
    て、前記第2の絶縁膜は全面エッチングにより除去する
    ことを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方
    法。
  7. 【請求項7】 前記第2の絶縁膜は、シリコン酸化膜で
    あることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか
    記載の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記第2の絶縁膜は、シリコン窒化膜で
    あることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか
    記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1355356A3 (en) * 2002-04-18 2004-10-27 Sony Corporation Memory device and method of production and method of use of same and semiconductor device and method of production of same
USD763350S1 (en) 2014-05-08 2016-08-09 Esselte Ipr Ab Cartridge for printer

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