JPH118295A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH118295A JPH118295A JP9158791A JP15879197A JPH118295A JP H118295 A JPH118295 A JP H118295A JP 9158791 A JP9158791 A JP 9158791A JP 15879197 A JP15879197 A JP 15879197A JP H118295 A JPH118295 A JP H118295A
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- film
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W10/00—Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
- H10W10/01—Manufacture or treatment
- H10W10/011—Manufacture or treatment of isolation regions comprising dielectric materials
- H10W10/014—Manufacture or treatment of isolation regions comprising dielectric materials using trench refilling with dielectric materials, e.g. shallow trench isolations
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
- H10P95/06—Planarisation of inorganic insulating materials
- H10P95/062—Planarisation of inorganic insulating materials involving a dielectric removal step
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W10/00—Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
- H10W10/10—Isolation regions comprising dielectric materials
- H10W10/17—Isolation regions comprising dielectric materials formed using trench refilling with dielectric materials, e.g. shallow trench isolations
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板リークが生じない素子分離構造を有する
半導体装置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の半導体装置は、半導体基板1の
一主面に設けられたトレンチ分離溝2と、トレンチ分離
溝2に埋め込まれた第1の絶縁膜3と、トレンチ分離溝
2の上端部に埋め込まれた第2の絶縁膜8とにより形成
される素子分離構造を有する。本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板1の一主面に第3の絶縁膜と第4
の絶縁膜とを形成した後、トレンチ分離溝2を形成する
工程と、トレンチ分離溝2に第1の絶縁膜3を埋め込む
工程と、第1の絶縁膜3の表面を平坦化した後、第3の
絶縁膜と第4の絶縁膜とを除去する工程と、第2の絶縁
膜8をトレンチ分離溝2の上端部に堆積する工程とを含
む。
半導体装置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の半導体装置は、半導体基板1の
一主面に設けられたトレンチ分離溝2と、トレンチ分離
溝2に埋め込まれた第1の絶縁膜3と、トレンチ分離溝
2の上端部に埋め込まれた第2の絶縁膜8とにより形成
される素子分離構造を有する。本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板1の一主面に第3の絶縁膜と第4
の絶縁膜とを形成した後、トレンチ分離溝2を形成する
工程と、トレンチ分離溝2に第1の絶縁膜3を埋め込む
工程と、第1の絶縁膜3の表面を平坦化した後、第3の
絶縁膜と第4の絶縁膜とを除去する工程と、第2の絶縁
膜8をトレンチ分離溝2の上端部に堆積する工程とを含
む。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特に素子分離構造に特徴を有する半
導体装置及びその製造方法に関する。
の製造方法に関し、特に素子分離構造に特徴を有する半
導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、集積回路では、デバイス間の電気
的分離を行うために、厚い酸化膜等の絶縁膜を形成する
構造を用いて、素子分離を行っていた。
的分離を行うために、厚い酸化膜等の絶縁膜を形成する
構造を用いて、素子分離を行っていた。
【0003】素子分離法としては、LOCOS法とトレ
ンチ分離法が報告されているが、微細化にはトレンチ分
離法が適している。
ンチ分離法が報告されているが、微細化にはトレンチ分
離法が適している。
【0004】従来の技術としては、特開平4−2714
1号公報または特開平5−299497号公報に開示さ
れたものがある。
1号公報または特開平5−299497号公報に開示さ
れたものがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術
は、以下の問題点がある。
は、以下の問題点がある。
【0006】図9は、従来の半導体装置のトレンチ分離
において、コンタクト配線金属位置9がずれて、コンタ
クト配線金属9とシリコン基板1が電気的短絡を生じた
模式図である。第1の課題として、トレンチ分離法で
は、図9に示すように、分離端が垂直であるために、コ
ンタクトエッチングがマスク位置からずれた場合に、基
板リークが生じやすいという問題がある。
において、コンタクト配線金属位置9がずれて、コンタ
クト配線金属9とシリコン基板1が電気的短絡を生じた
模式図である。第1の課題として、トレンチ分離法で
は、図9に示すように、分離端が垂直であるために、コ
ンタクトエッチングがマスク位置からずれた場合に、基
板リークが生じやすいという問題がある。
【0007】図10は、膜応力の大きい絶縁膜でトレン
チ分離溝内部を埋め込み、熱処理した後に結晶欠陥が生
じる模式図である。即ち、第2の課題として、図10に
示すように、膜応力の大きい絶縁膜でトレンチ内部を埋
め込むと、結晶欠陥13が生じる為に、基板リークが生
じやすいという問題がある。
チ分離溝内部を埋め込み、熱処理した後に結晶欠陥が生
じる模式図である。即ち、第2の課題として、図10に
示すように、膜応力の大きい絶縁膜でトレンチ内部を埋
め込むと、結晶欠陥13が生じる為に、基板リークが生
じやすいという問題がある。
【0008】本発明の目的は、基板リークが生じない素
子分離構造を有する半導体装置及びその製造方法を提供
することにある。
子分離構造を有する半導体装置及びその製造方法を提供
することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板の一主面に設けられたトレンチ分離溝と、ト
レンチ分離溝に埋め込まれた第1の絶縁膜と、トレンチ
分離溝の上端部に埋め込まれた第2の絶縁膜とにより形
成される素子分離構造を有する。
半導体基板の一主面に設けられたトレンチ分離溝と、ト
レンチ分離溝に埋め込まれた第1の絶縁膜と、トレンチ
分離溝の上端部に埋め込まれた第2の絶縁膜とにより形
成される素子分離構造を有する。
【0010】また、半導体基板の一主面に設けられたト
レンチ分離溝と、トレンチ分離溝に埋め込まれた第1の
絶縁膜と、トレンチ分離溝に埋め込まれた半導体膜と、
トレンチ分離溝の上端部に埋め込まれた第2の絶縁膜と
により形成される素子分離構造を有してもよい。
レンチ分離溝と、トレンチ分離溝に埋め込まれた第1の
絶縁膜と、トレンチ分離溝に埋め込まれた半導体膜と、
トレンチ分離溝の上端部に埋め込まれた第2の絶縁膜と
により形成される素子分離構造を有してもよい。
【0011】また、トレンチ分離溝に埋め込まれた半導
体膜がシリコン膜で構成されてもよい。
体膜がシリコン膜で構成されてもよい。
【0012】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板の一主面に第3の絶縁膜と第4の絶縁膜とを形成し
た後、トレンチ分離溝を形成する工程と、トレンチ分離
溝に第1の絶縁膜を埋め込む工程と、第1の絶縁膜の表
面を平坦化した後、第3の絶縁膜と第4の絶縁膜とを除
去する工程と、第2の絶縁膜をトレンチ分離溝の上端部
に堆積する工程とを含む。
基板の一主面に第3の絶縁膜と第4の絶縁膜とを形成し
た後、トレンチ分離溝を形成する工程と、トレンチ分離
溝に第1の絶縁膜を埋め込む工程と、第1の絶縁膜の表
面を平坦化した後、第3の絶縁膜と第4の絶縁膜とを除
去する工程と、第2の絶縁膜をトレンチ分離溝の上端部
に堆積する工程とを含む。
【0013】また、半導体基板の一主面に第3の絶縁膜
と第4の絶縁膜とを形成した後、トレンチ分離溝を形成
する工程と、トレンチ分離溝に第1の絶縁膜と半導体膜
とを埋め込む工程と、第1の絶縁膜の表面を平坦化した
後、第3の絶縁膜と第4の絶縁膜とを除去する工程と、
第2の絶縁膜をトレンチ分離溝の上端部に堆積する工程
とを含んでもよい。
と第4の絶縁膜とを形成した後、トレンチ分離溝を形成
する工程と、トレンチ分離溝に第1の絶縁膜と半導体膜
とを埋め込む工程と、第1の絶縁膜の表面を平坦化した
後、第3の絶縁膜と第4の絶縁膜とを除去する工程と、
第2の絶縁膜をトレンチ分離溝の上端部に堆積する工程
とを含んでもよい。
【0014】また、第1の絶縁膜の表面を平坦化する方
法として、化学機械的ポリッシング法を用いてもよい。
法として、化学機械的ポリッシング法を用いてもよい。
【0015】また、第1の絶縁膜がシリコン酸化膜で構
成され、第2の絶縁膜がシリコン窒化膜で構成されても
よい。
成され、第2の絶縁膜がシリコン窒化膜で構成されても
よい。
【0016】また、トレンチ分離溝に埋め込まれた半導
体膜がシリコン膜で構成されてもよい。
体膜がシリコン膜で構成されてもよい。
【0017】従って、トレンチ分離溝上端に局部的に形
成された凹部を、埋め込み絶縁膜とは異なる絶縁膜によ
り埋め込むことにより、所望のトレンチ構造を形成でき
る。
成された凹部を、埋め込み絶縁膜とは異なる絶縁膜によ
り埋め込むことにより、所望のトレンチ構造を形成でき
る。
【0018】また、コンタクトエッチングがずれた場合
にも、トレンチ分離溝を埋め込んだ絶縁膜をエッチング
することなく、コンタクト配線金属を形成できる。
にも、トレンチ分離溝を埋め込んだ絶縁膜をエッチング
することなく、コンタクト配線金属を形成できる。
【0019】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第一の実施の形態
について図面を参照して説明する。
について図面を参照して説明する。
【0020】図1は、本発明の半導体装置の第一の実施
の形態を示すトレンチ分離溝の断面図である。図中のト
レンチ分離溝2では、第1の絶縁膜3はトレンチ分離溝
2全体を埋め込む絶縁膜であり、第2の絶縁膜8はトレ
ンチ分離溝2上端部のみを埋め込む絶縁膜で構成され
る。この構造により、トレンチ分離溝2近傍に形成され
るコンタクト配線金属がトレンチ分離溝2上に形成され
る場合にも、第2の絶縁膜8がエッチングされにくい為
に、コンタクト配線金属が半導体基板1と電気的に短絡
しない利点がある。
の形態を示すトレンチ分離溝の断面図である。図中のト
レンチ分離溝2では、第1の絶縁膜3はトレンチ分離溝
2全体を埋め込む絶縁膜であり、第2の絶縁膜8はトレ
ンチ分離溝2上端部のみを埋め込む絶縁膜で構成され
る。この構造により、トレンチ分離溝2近傍に形成され
るコンタクト配線金属がトレンチ分離溝2上に形成され
る場合にも、第2の絶縁膜8がエッチングされにくい為
に、コンタクト配線金属が半導体基板1と電気的に短絡
しない利点がある。
【0021】図2は、本発明の半導体装置の第二の実施
の形態を示すトレンチ分離溝の断面図である。図中のト
レンチ分離溝2では、第1の絶縁膜3はトレンチ外周を
埋め込む絶縁膜であり、半導体膜4は、トレンチ分離溝
2内周を埋め込む薄膜であり、第2の絶縁膜8はトレン
チ分離溝2上端部のみを埋め込む絶縁膜で構成される。
この構造により、第一の実施の形態と同様に、トレンチ
分離溝2近傍に形成されるコンタクト配線金属がトレン
チ分離溝2上に形成される場合にも、コンタクト配線金
属が半導体基板1と電気的に短絡しない利点がある。
の形態を示すトレンチ分離溝の断面図である。図中のト
レンチ分離溝2では、第1の絶縁膜3はトレンチ外周を
埋め込む絶縁膜であり、半導体膜4は、トレンチ分離溝
2内周を埋め込む薄膜であり、第2の絶縁膜8はトレン
チ分離溝2上端部のみを埋め込む絶縁膜で構成される。
この構造により、第一の実施の形態と同様に、トレンチ
分離溝2近傍に形成されるコンタクト配線金属がトレン
チ分離溝2上に形成される場合にも、コンタクト配線金
属が半導体基板1と電気的に短絡しない利点がある。
【0022】次に、図3を用いて、本発明の半導体装置
の製造方法の第一の実施の形態を説明する。図3(a)
は、半導体基板1上に、パッド用シリコン酸化膜5とパ
ッド用シリコン窒化膜6を形成した後、通常のリソグラ
フィ工程とエッチング工程により、トレンチ分離溝2を
形成した状態を示す。次に図3(b)に示すように、ト
レンチ分離溝2をシリコン酸化膜3により埋め込んだ状
態を示す。次に図3(c)に示すように、化学機械的ポ
リッシング法によりシリコン酸化膜3をポリッシング
し、表面を平坦化した後、さらにダミーであるパッド用
シリコン窒化膜6とパッド用シリコン酸化膜5をウェッ
トエッチングにて除去する。前記化学機械的ポリッシン
グ法では、パッド用シリコン窒化膜6でポリッシングは
自動的に止まり、表面は平坦となると共に、トレンチ分
離溝2埋め込みのシリコン酸化膜3の上端部は凹部形状
7になる。さらに図3(d)に示すように、シリコン窒
化膜8を堆積した後、エッチバックを行い、トレンチ分
離溝2上端凹部7にのみ、シリコン窒化膜8を残し、本
発明のトレンチ分離を完成する。
の製造方法の第一の実施の形態を説明する。図3(a)
は、半導体基板1上に、パッド用シリコン酸化膜5とパ
ッド用シリコン窒化膜6を形成した後、通常のリソグラ
フィ工程とエッチング工程により、トレンチ分離溝2を
形成した状態を示す。次に図3(b)に示すように、ト
レンチ分離溝2をシリコン酸化膜3により埋め込んだ状
態を示す。次に図3(c)に示すように、化学機械的ポ
リッシング法によりシリコン酸化膜3をポリッシング
し、表面を平坦化した後、さらにダミーであるパッド用
シリコン窒化膜6とパッド用シリコン酸化膜5をウェッ
トエッチングにて除去する。前記化学機械的ポリッシン
グ法では、パッド用シリコン窒化膜6でポリッシングは
自動的に止まり、表面は平坦となると共に、トレンチ分
離溝2埋め込みのシリコン酸化膜3の上端部は凹部形状
7になる。さらに図3(d)に示すように、シリコン窒
化膜8を堆積した後、エッチバックを行い、トレンチ分
離溝2上端凹部7にのみ、シリコン窒化膜8を残し、本
発明のトレンチ分離を完成する。
【0023】次に図4を用いて、本発明の半導体装置の
製造方法の第二の実施の形態を説明する。図4(a)
は、半導体基板1上に、パッド用シリコン酸化膜5とパ
ッド用シリコン窒化膜6を形成した後、通常のリソグラ
フィ工程とエッチング工程により、トレンチ分離溝2を
形成した状態を示す。次に図4(b)に示すように、ト
レンチ分離溝2をシリコン酸化膜3とシリコン膜4によ
り埋め込んだ状態を示す。次に図4(c)に示すよう
に、化学機械的ポリッシング法によりシリコン酸化膜3
をポリッシングし、表面を平坦化した後、さらにダミー
であるパッド用シリコン窒化膜6とパッド用シリコン酸
化膜5をウェットエッチングにて除去する。前記化学機
械的ポリッシング法では、パッド用シリコン窒化膜6で
エッチングは自動的に止まり、表面は平坦となると共
に、トレンチ分離溝2埋め込みのシリコン酸化膜3の上
端部は凹部形状7になる。さらに図4(d)に示すよう
に、シリコン窒化膜8を堆積した後、エッチバックを行
い、トレンチ分離溝2上端凹部7にのみ、シリコン窒化
膜8を残し、本発明のトレンチ分離を完成する。
製造方法の第二の実施の形態を説明する。図4(a)
は、半導体基板1上に、パッド用シリコン酸化膜5とパ
ッド用シリコン窒化膜6を形成した後、通常のリソグラ
フィ工程とエッチング工程により、トレンチ分離溝2を
形成した状態を示す。次に図4(b)に示すように、ト
レンチ分離溝2をシリコン酸化膜3とシリコン膜4によ
り埋め込んだ状態を示す。次に図4(c)に示すよう
に、化学機械的ポリッシング法によりシリコン酸化膜3
をポリッシングし、表面を平坦化した後、さらにダミー
であるパッド用シリコン窒化膜6とパッド用シリコン酸
化膜5をウェットエッチングにて除去する。前記化学機
械的ポリッシング法では、パッド用シリコン窒化膜6で
エッチングは自動的に止まり、表面は平坦となると共
に、トレンチ分離溝2埋め込みのシリコン酸化膜3の上
端部は凹部形状7になる。さらに図4(d)に示すよう
に、シリコン窒化膜8を堆積した後、エッチバックを行
い、トレンチ分離溝2上端凹部7にのみ、シリコン窒化
膜8を残し、本発明のトレンチ分離を完成する。
【0024】次に図5を用いて、本発明の半導体装置の
製造方法の第三の実施の形態を説明する。図5(a)
は、半導体基板1上に、パッド用シリコン酸化膜5とパ
ッド用シリコン窒化膜6を形成した後、通常のリソグラ
フィ工程とエッチング工程により、トレンチ分離溝2を
形成した状態を示す。次に図5(b)に示すように、ト
レンチ分離溝2をシリコン酸化膜3とシリコン膜4によ
り埋め込んだ状態を示す。次に図5(c)に示すよう
に、レジスト膜を塗布した後、ドライエッチングにより
シリコン酸化膜3をエッチバックし、表面を平坦化し、
さらにダミーであるパッド用シリコン窒化膜6とパッド
用シリコン酸化膜5をウェットエッチングにて除去す
る。前記ドライエッチングでは、パッド用シリコン窒化
膜6でエッチングは自動的に止まり、表面は平坦となる
と共に、トレンチ分離溝2埋め込みのシリコン酸化膜3
の上端部は凹部形状7になる。さらに図5(d)に示す
ように、シリコン窒化膜8を堆積した後、エッチバック
を行い、トレンチ分離溝2上端凹部7にのみ、シリコン
窒化膜8を残し、本発明のトレンチ分離を完成する。
製造方法の第三の実施の形態を説明する。図5(a)
は、半導体基板1上に、パッド用シリコン酸化膜5とパ
ッド用シリコン窒化膜6を形成した後、通常のリソグラ
フィ工程とエッチング工程により、トレンチ分離溝2を
形成した状態を示す。次に図5(b)に示すように、ト
レンチ分離溝2をシリコン酸化膜3とシリコン膜4によ
り埋め込んだ状態を示す。次に図5(c)に示すよう
に、レジスト膜を塗布した後、ドライエッチングにより
シリコン酸化膜3をエッチバックし、表面を平坦化し、
さらにダミーであるパッド用シリコン窒化膜6とパッド
用シリコン酸化膜5をウェットエッチングにて除去す
る。前記ドライエッチングでは、パッド用シリコン窒化
膜6でエッチングは自動的に止まり、表面は平坦となる
と共に、トレンチ分離溝2埋め込みのシリコン酸化膜3
の上端部は凹部形状7になる。さらに図5(d)に示す
ように、シリコン窒化膜8を堆積した後、エッチバック
を行い、トレンチ分離溝2上端凹部7にのみ、シリコン
窒化膜8を残し、本発明のトレンチ分離を完成する。
【0025】本発明は、トレンチ分離構造を形成する実
験結果および絶縁膜エッチングの実験結果に基づくもの
である。まず、トレンチ分離構造を形成する場合に、酸
化膜と窒化膜をダミー絶縁膜とすることにより、図6に
示すように、ウェットエッチング法によりトレンチ分離
溝上端に局部的に凹部を形成できる。この凹部を埋め込
み絶縁膜とは異なる絶縁膜により埋め込むことにより、
所望のトレンチ構造を形成できる。また、シリコン酸化
膜とシリコン窒化膜のエッチングでは、従来技術では、
エッチング速度がほぼ同じであった。しかし、CFxガ
スを用いたエッチングにより、図7に示すように、シリ
コン酸化膜とシリコン窒化膜のエッチング速度比を10
倍程度とすることが可能である。従って、図6と図7の
結果を用いることにより、コンタクトエッチングがずれ
た場合にも、トレンチ分離溝を埋め込んだ絶縁膜をエッ
チングすることなく、コンタクト配線金属を形成でき
る。
験結果および絶縁膜エッチングの実験結果に基づくもの
である。まず、トレンチ分離構造を形成する場合に、酸
化膜と窒化膜をダミー絶縁膜とすることにより、図6に
示すように、ウェットエッチング法によりトレンチ分離
溝上端に局部的に凹部を形成できる。この凹部を埋め込
み絶縁膜とは異なる絶縁膜により埋め込むことにより、
所望のトレンチ構造を形成できる。また、シリコン酸化
膜とシリコン窒化膜のエッチングでは、従来技術では、
エッチング速度がほぼ同じであった。しかし、CFxガ
スを用いたエッチングにより、図7に示すように、シリ
コン酸化膜とシリコン窒化膜のエッチング速度比を10
倍程度とすることが可能である。従って、図6と図7の
結果を用いることにより、コンタクトエッチングがずれ
た場合にも、トレンチ分離溝を埋め込んだ絶縁膜をエッ
チングすることなく、コンタクト配線金属を形成でき
る。
【0026】本発明では図8に示すように、コンタクト
配線金属9が素子分離上にずれた場合にも、分離端での
絶縁膜がエッチングされないので、コンタクト配線金属
9が半導体基板1と電気的短絡を生じない。
配線金属9が素子分離上にずれた場合にも、分離端での
絶縁膜がエッチングされないので、コンタクト配線金属
9が半導体基板1と電気的短絡を生じない。
【0027】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【0028】図1は、本発明の半導体装置の第一の実施
例を示す。図中のトレンチ分離溝2の幅は0.3μm、
深さは0.5μmである。トレンチ分離溝2を埋め込む
第1の絶縁膜はシリコン酸化膜3であり、CVD法によ
り形成される。トレンチ分離溝2の上端部を埋め込む第
2の絶縁膜はシリコン窒化膜8であり、CVD法により
形成される。この構造により、トレンチ分離溝2近傍に
形成されるコンタクトがトレンチ分離溝2上に形成され
る場合にも、シリコン窒化膜8がエッチングされにくい
為に、コンタクトがシリコン基板1と電気的に短絡する
ことはない。
例を示す。図中のトレンチ分離溝2の幅は0.3μm、
深さは0.5μmである。トレンチ分離溝2を埋め込む
第1の絶縁膜はシリコン酸化膜3であり、CVD法によ
り形成される。トレンチ分離溝2の上端部を埋め込む第
2の絶縁膜はシリコン窒化膜8であり、CVD法により
形成される。この構造により、トレンチ分離溝2近傍に
形成されるコンタクトがトレンチ分離溝2上に形成され
る場合にも、シリコン窒化膜8がエッチングされにくい
為に、コンタクトがシリコン基板1と電気的に短絡する
ことはない。
【0029】図2は、本発明の半導体装置の第二の実施
例を示すトレンチ分離溝の断面図である。図中のトレン
チ分離溝2の幅は0.1μm、深さは、0.2μmであ
る。トレンチ分離溝2の外周を埋め込む第1の絶縁膜は
シリコン酸化膜3であり、トレンチ分離溝2の内周を埋
め込む半導体膜はシリコン膜4であり、トレンチ分離溝
2上端部を埋め込む第2の絶縁膜はシリコン窒化膜8で
構成される。この構造により、第一の実施例と同様に、
トレンチ分離溝2近傍に形成されるコンタクト配線金属
はシリコン基板1と電気的に短絡しにくい利点がある。
例を示すトレンチ分離溝の断面図である。図中のトレン
チ分離溝2の幅は0.1μm、深さは、0.2μmであ
る。トレンチ分離溝2の外周を埋め込む第1の絶縁膜は
シリコン酸化膜3であり、トレンチ分離溝2の内周を埋
め込む半導体膜はシリコン膜4であり、トレンチ分離溝
2上端部を埋め込む第2の絶縁膜はシリコン窒化膜8で
構成される。この構造により、第一の実施例と同様に、
トレンチ分離溝2近傍に形成されるコンタクト配線金属
はシリコン基板1と電気的に短絡しにくい利点がある。
【0030】次に、図3を用いて、本発明の半導体装置
の製造方法の第一の実施例を説明する。図3(a)は、
シリコン半導体基板1上に、10nm厚のパッド用シリ
コン酸化膜5と30nm厚のパッド用シリコン窒化膜6
を形成した後、通常のリソグラフィ工程とエッチング工
程により、0.3μm幅、0.5μm深さのトレンチ分
離溝2を形成した状態を示す。次に図3(b)に示すよ
うに、トレンチ分離溝2をCVD法により0.2μm厚
のシリコン酸化膜3により埋め込んだ状態を示す。次に
図3(c)に示すように、化学機械的ポリッシング法に
よりシリコン酸化膜3を0.15μmだけポリッシング
し、表面を平坦化する。その後、さらにダミーであるパ
ッド用シリコン窒化膜6とパッド用シリコン酸化膜5を
ウェットエッチングにて除去する。前記化学機械的ポリ
ッシング法では、パッド用シリコン窒化膜6でポリッシ
ングは自動的に止まり、表面は平坦となると共に、トレ
ンチ分離溝2を埋め込むシリコン酸化膜3の上端部は
0.03μmほど凹部形状7になる。さらに図3(d)
に示すように、シリコン窒化膜8を0.06μm程度堆
積した後、エッチングを行い、トレンチ分離溝上端凹部
7にのみ、シリコン窒化膜8を残し、本発明のトレンチ
分離を完成する。
の製造方法の第一の実施例を説明する。図3(a)は、
シリコン半導体基板1上に、10nm厚のパッド用シリ
コン酸化膜5と30nm厚のパッド用シリコン窒化膜6
を形成した後、通常のリソグラフィ工程とエッチング工
程により、0.3μm幅、0.5μm深さのトレンチ分
離溝2を形成した状態を示す。次に図3(b)に示すよ
うに、トレンチ分離溝2をCVD法により0.2μm厚
のシリコン酸化膜3により埋め込んだ状態を示す。次に
図3(c)に示すように、化学機械的ポリッシング法に
よりシリコン酸化膜3を0.15μmだけポリッシング
し、表面を平坦化する。その後、さらにダミーであるパ
ッド用シリコン窒化膜6とパッド用シリコン酸化膜5を
ウェットエッチングにて除去する。前記化学機械的ポリ
ッシング法では、パッド用シリコン窒化膜6でポリッシ
ングは自動的に止まり、表面は平坦となると共に、トレ
ンチ分離溝2を埋め込むシリコン酸化膜3の上端部は
0.03μmほど凹部形状7になる。さらに図3(d)
に示すように、シリコン窒化膜8を0.06μm程度堆
積した後、エッチングを行い、トレンチ分離溝上端凹部
7にのみ、シリコン窒化膜8を残し、本発明のトレンチ
分離を完成する。
【0031】次に図4を用いて、本発明半導体装置の製
造方法の第二の実施例を説明する。図4(a)は、シリ
コン半導体基板1上に、7nmのパッド用シリコン酸化
膜5と20nmのパッド用シリコン窒化膜6を形成した
後、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により、
0.2μm幅、0.4μm深さのトレンチ分離溝2を形
成した状態を示す。次に図4(b)に示すように、トレ
ンチ分離溝2を0.15μm厚のシリコン酸化膜3と
0.05μm厚のシリコン膜4により埋め込んだ状態を
示す。次に図4(c)に示すように、表面のシリコン膜
4をエッチバックした後、化学機械的ポリッシング法に
よりシリコン酸化膜3を0.15μmだけポリッシング
し、表面を平坦化する。さらにダミーであるパッド用シ
リコン窒化膜6とパッド用シリコン酸化膜5をウェット
エッチングにて除去する。前記化学機械的ポリッシング
法では、パッド用シリコン窒化膜6でエッチングは自動
的に止まり、表面は平坦となると共に、ウェットエッチ
ングによりトレンチ分離溝2を埋め込むシリコン酸化膜
3の上端部は0.02μmの凹部形状7になる。さらに
図4(d)に示すように、0.04μmのシリコン窒化
膜8を堆積した後、エッチバックを行い、トレンチ分離
溝上端凹部7にのみ、シリコン窒化膜8を残し、本発明
のトレンチ分離を完成する。
造方法の第二の実施例を説明する。図4(a)は、シリ
コン半導体基板1上に、7nmのパッド用シリコン酸化
膜5と20nmのパッド用シリコン窒化膜6を形成した
後、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程により、
0.2μm幅、0.4μm深さのトレンチ分離溝2を形
成した状態を示す。次に図4(b)に示すように、トレ
ンチ分離溝2を0.15μm厚のシリコン酸化膜3と
0.05μm厚のシリコン膜4により埋め込んだ状態を
示す。次に図4(c)に示すように、表面のシリコン膜
4をエッチバックした後、化学機械的ポリッシング法に
よりシリコン酸化膜3を0.15μmだけポリッシング
し、表面を平坦化する。さらにダミーであるパッド用シ
リコン窒化膜6とパッド用シリコン酸化膜5をウェット
エッチングにて除去する。前記化学機械的ポリッシング
法では、パッド用シリコン窒化膜6でエッチングは自動
的に止まり、表面は平坦となると共に、ウェットエッチ
ングによりトレンチ分離溝2を埋め込むシリコン酸化膜
3の上端部は0.02μmの凹部形状7になる。さらに
図4(d)に示すように、0.04μmのシリコン窒化
膜8を堆積した後、エッチバックを行い、トレンチ分離
溝上端凹部7にのみ、シリコン窒化膜8を残し、本発明
のトレンチ分離を完成する。
【0032】次に図5を用いて、本発明の半導体装置の
製造方法の第三の実施例を説明する。図5(a)は、シ
リコン半導体基板1上に、10nmのパッド用シリコン
酸化膜5と40nmのパッド用シリコン窒化膜6を形成
した後、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程によ
り、0.4μm幅、0.5μm深さのトレンチ分離溝2
を形成した状態を示す。次に図5(b)に示すように、
トレンチ分離溝2を0.15μm厚のシリコン酸化膜3
と0.05μm厚のシリコン膜4により埋め込んだ状態
を示す。次に図5(c)に示すように、50nmのレジ
スト膜を塗布した後、ドライエッチングにより0.15
μmのシリコン酸化膜3をエッチバックし、表面を平坦
化し、さらにダミーであるパッド用シリコン窒化膜6と
パッド用シリコン酸化膜5をウェットエッチングにて除
去する。前記ドライエッチングでは、パッド用シリコン
窒化膜6でエッチングは自動的に止まる。また、ウェッ
トエッチングによりトレンチ分離溝2を埋め込むシリコ
ン酸化膜3の上端部は0.05μmの凹部形状7にな
る。さらに図5(d)に示すように、0.08μmのシ
リコン窒化膜8を堆積した後、エッチバックを行い、ト
レンチ分離溝上端凹部7にのみ、シリコン窒化膜8を残
し、本発明のトレンチ分離を完成する。
製造方法の第三の実施例を説明する。図5(a)は、シ
リコン半導体基板1上に、10nmのパッド用シリコン
酸化膜5と40nmのパッド用シリコン窒化膜6を形成
した後、通常のリソグラフィ工程とエッチング工程によ
り、0.4μm幅、0.5μm深さのトレンチ分離溝2
を形成した状態を示す。次に図5(b)に示すように、
トレンチ分離溝2を0.15μm厚のシリコン酸化膜3
と0.05μm厚のシリコン膜4により埋め込んだ状態
を示す。次に図5(c)に示すように、50nmのレジ
スト膜を塗布した後、ドライエッチングにより0.15
μmのシリコン酸化膜3をエッチバックし、表面を平坦
化し、さらにダミーであるパッド用シリコン窒化膜6と
パッド用シリコン酸化膜5をウェットエッチングにて除
去する。前記ドライエッチングでは、パッド用シリコン
窒化膜6でエッチングは自動的に止まる。また、ウェッ
トエッチングによりトレンチ分離溝2を埋め込むシリコ
ン酸化膜3の上端部は0.05μmの凹部形状7にな
る。さらに図5(d)に示すように、0.08μmのシ
リコン窒化膜8を堆積した後、エッチバックを行い、ト
レンチ分離溝上端凹部7にのみ、シリコン窒化膜8を残
し、本発明のトレンチ分離を完成する。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、以下の効
果がある。
果がある。
【0034】本発明の第1の効果は、コンタクト配線金
属が素子分離上にずれた場合にも、分離端での絶縁膜が
エッチングされないので、コンタクト配線金属が半導体
基板と電気的短絡を生じない効果がある。
属が素子分離上にずれた場合にも、分離端での絶縁膜が
エッチングされないので、コンタクト配線金属が半導体
基板と電気的短絡を生じない効果がある。
【0035】本発明の第2の効果は、本発明では、シリ
コン窒化膜をトレンチ分離端のみに形成することによ
り、窒化の膜応力により発生しやすい結晶欠陥を抑制で
き、基板リークを生じない利点がある。
コン窒化膜をトレンチ分離端のみに形成することによ
り、窒化の膜応力により発生しやすい結晶欠陥を抑制で
き、基板リークを生じない利点がある。
【図1】本発明の半導体装置の第一の実施の形態(実施
例)を示した模式的断面図である。
例)を示した模式的断面図である。
【図2】本発明の半導体装置の第二の実施の形態(実施
例)を示した模式的断面図である。
例)を示した模式的断面図である。
【図3】本発明の半導体装置の製造方法の第一の実施の
形態(実施例)を示した模式的断面図である。 (a)半導体基板上に、パッド用シリコン酸化膜とパッ
ド用シリコン窒化膜を形成した後、トレンチ分離溝を形
成した状態を示す。 (b)トレンチ分離溝をシリコン酸化膜により埋め込ん
だ状態を示す。 (c)シリコン酸化膜をポリッシングし、表面を平坦化
した後、パッド用シリコン窒化膜とパッド用シリコン酸
化膜を除去した状態を示す。 (d)シリコン窒化膜を堆積した後、トレンチ分離溝上
端凹部にのみ、シリコン窒化膜を残した状態を示す。
形態(実施例)を示した模式的断面図である。 (a)半導体基板上に、パッド用シリコン酸化膜とパッ
ド用シリコン窒化膜を形成した後、トレンチ分離溝を形
成した状態を示す。 (b)トレンチ分離溝をシリコン酸化膜により埋め込ん
だ状態を示す。 (c)シリコン酸化膜をポリッシングし、表面を平坦化
した後、パッド用シリコン窒化膜とパッド用シリコン酸
化膜を除去した状態を示す。 (d)シリコン窒化膜を堆積した後、トレンチ分離溝上
端凹部にのみ、シリコン窒化膜を残した状態を示す。
【図4】本発明の半導体装置の製造方法の第二の実施の
形態(実施例)を示した模式的断面図である。 (a)半導体基板上に、パッド用シリコン酸化膜とパッ
ド用シリコン窒化膜を形成した後、トレンチ分離溝を形
成した状態を示す。 (b)トレンチ分離溝をシリコン酸化膜とシリコン膜に
より埋め込んだ状態を示す。 (c)シリコン酸化膜をポリッシングし、表面を平坦化
した後、パッド用シリコン窒化膜とパッド用シリコン酸
化膜を除去した状態を示す。 (d)シリコン窒化膜を堆積した後、トレンチ分離溝上
端凹部にのみ、シリコン窒化膜を残した状態を示す。
形態(実施例)を示した模式的断面図である。 (a)半導体基板上に、パッド用シリコン酸化膜とパッ
ド用シリコン窒化膜を形成した後、トレンチ分離溝を形
成した状態を示す。 (b)トレンチ分離溝をシリコン酸化膜とシリコン膜に
より埋め込んだ状態を示す。 (c)シリコン酸化膜をポリッシングし、表面を平坦化
した後、パッド用シリコン窒化膜とパッド用シリコン酸
化膜を除去した状態を示す。 (d)シリコン窒化膜を堆積した後、トレンチ分離溝上
端凹部にのみ、シリコン窒化膜を残した状態を示す。
【図5】本発明の半導体装置の製造方法の第三の実施の
形態(実施例)を示した模式的断面図である。 (a)半導体基板上に、パッド用シリコン酸化膜とパッ
ド用シリコン窒化膜を形成した後、トレンチ分離溝を形
成した状態を示す。 (b)トレンチ分離溝をシリコン酸化膜とシリコン膜に
より埋め込んだ状態を示す。 (c)シリコン酸化膜をエッチバックし、表面を平坦化
した後、パッド用シリコン窒化膜とパッド用シリコン酸
化膜を除去した状態を示す。 (d)シリコン窒化膜を堆積した後、トレンチ分離溝上
端凹部にのみ、シリコン窒化膜を残した状態を示す。
形態(実施例)を示した模式的断面図である。 (a)半導体基板上に、パッド用シリコン酸化膜とパッ
ド用シリコン窒化膜を形成した後、トレンチ分離溝を形
成した状態を示す。 (b)トレンチ分離溝をシリコン酸化膜とシリコン膜に
より埋め込んだ状態を示す。 (c)シリコン酸化膜をエッチバックし、表面を平坦化
した後、パッド用シリコン窒化膜とパッド用シリコン酸
化膜を除去した状態を示す。 (d)シリコン窒化膜を堆積した後、トレンチ分離溝上
端凹部にのみ、シリコン窒化膜を残した状態を示す。
【図6】ウェットエッチング法によりトレンチ分離溝上
端に局部的に凹部を形成する工程を示す模式図である。
端に局部的に凹部を形成する工程を示す模式図である。
【図7】従来技術およびCFxガスを用いた新技術での
シリコン酸化膜とシリコン窒化膜のエッチング速度を示
す図である。
シリコン酸化膜とシリコン窒化膜のエッチング速度を示
す図である。
【図8】本発明の半導体装置のトレンチ分離において、
コンタクト配線金属の位置がずれた場合のコンタクト配
線金属と拡散層との関係を示した模式図である。
コンタクト配線金属の位置がずれた場合のコンタクト配
線金属と拡散層との関係を示した模式図である。
【図9】従来の半導体装置のトレンチ分離において、コ
ンタクト配線金属の位置がずれて、コンタクト配線金属
とシリコン基板が電気的短絡を生じた模式図である。
ンタクト配線金属の位置がずれて、コンタクト配線金属
とシリコン基板が電気的短絡を生じた模式図である。
【図10】膜応力の大きい絶縁膜でトレンチ分離溝内部
を埋め込み、熱処理した後に結晶欠陥が生じる模式図で
ある。
を埋め込み、熱処理した後に結晶欠陥が生じる模式図で
ある。
1 半導体基板(シリコン基板) 2 トレンチ分離溝 3 第1の絶縁膜(シリコン酸化膜) 4 半導体膜(シリコン膜) 5 パッド用シリコン酸化膜 6 パッド用シリコン窒化膜 7 トレンチ分離溝上端凹部 8 第2の絶縁膜(シリコン窒化膜) 9 コンタクト配線金属 10 層間絶縁膜 11 拡散層 12 コンタクト配線金属と基板の電気的短絡路 13 結晶欠陥
Claims (9)
- 【請求項1】 半導体基板の一主面に設けられたトレン
チ分離溝と、該トレンチ分離溝に埋め込まれた第1の絶
縁膜と、前記トレンチ分離溝の上端部に埋め込まれた第
2の絶縁膜とにより形成される素子分離構造を有するこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 半導体基板の一主面に設けられたトレン
チ分離溝と、該トレンチ分離溝に埋め込まれた第1の絶
縁膜と、前記トレンチ分離溝に埋め込まれた半導体膜
と、前記トレンチ分離溝の上端部に埋め込まれた第2の
絶縁膜とにより形成される素子分離構造を有することを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 半導体基板の一主面に第3の絶縁膜と第
4の絶縁膜とを形成した後、トレンチ分離溝を形成する
工程と、前記トレンチ分離溝に第1の絶縁膜を埋め込む
工程と、前記第1の絶縁膜の表面を平坦化した後、前記
第3の絶縁膜と前記第4の絶縁膜とを除去する工程と、
第2の絶縁膜を前記トレンチ分離溝の上端部に堆積する
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 半導体基板の一主面に第3の絶縁膜と第
4の絶縁膜とを形成した後、トレンチ分離溝を形成する
工程と、前記トレンチ分離溝に第1の絶縁膜と半導体膜
とを埋め込む工程と、前記第1の絶縁膜の表面を平坦化
した後、前記第3の絶縁膜と前記第4の絶縁膜とを除去
する工程と、第2の絶縁膜を前記トレンチ分離溝の上端
部に堆積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。 - 【請求項5】 前記第1の絶縁膜の表面を平坦化する方
法として、化学機械的ポリッシング法を用いることを特
徴とする請求項3または請求項4に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項6】 前記第1の絶縁膜がシリコン酸化膜で構
成され、前記第2の絶縁膜がシリコン窒化膜で構成され
ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半
導体装置。 - 【請求項7】 前記第1の絶縁膜がシリコン酸化膜で構
成され、前記第2の絶縁膜がシリコン窒化膜で構成され
ることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記トレンチ分離溝に埋め込まれた半導
体膜がシリコン膜で構成されることを特徴とする請求項
1または請求項2に記載の半導体装置。 - 【請求項9】 前記トレンチ分離溝に埋め込まれた半導
体膜がシリコン膜で構成されることを特徴とする請求項
3または請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9158791A JPH118295A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 半導体装置及びその製造方法 |
| KR1019980022530A KR19990007026A (ko) | 1997-06-16 | 1998-06-16 | 트렌치 아이솔레이션 구조를 갖는 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
| CNB981147836A CN1155072C (zh) | 1997-06-16 | 1998-06-16 | 具有沟槽隔离结构的半导体器件及其制造方法 |
| US09/097,664 US5929504A (en) | 1997-06-16 | 1998-06-16 | Semiconductor device with trench isolation structure and fabrication method thereof |
| GB9813008A GB2326526B (en) | 1997-06-16 | 1998-06-16 | Semiconductor device with trench isolation structure and fabrication method thereof |
| US09/300,441 US6197661B1 (en) | 1997-06-16 | 1999-04-28 | Semiconductor device with trench isolation structure and fabrication method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9158791A JPH118295A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH118295A true JPH118295A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15679429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9158791A Pending JPH118295A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5929504A (ja) |
| JP (1) | JPH118295A (ja) |
| KR (1) | KR19990007026A (ja) |
| CN (1) | CN1155072C (ja) |
| GB (1) | GB2326526B (ja) |
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