JPS58197841A - 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

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JPS58197841A
JPS58197841A JP57080011A JP8001182A JPS58197841A JP S58197841 A JPS58197841 A JP S58197841A JP 57080011 A JP57080011 A JP 57080011A JP 8001182 A JP8001182 A JP 8001182A JP S58197841 A JPS58197841 A JP S58197841A
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JP
Japan
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insulator
film
substrate
recess
forming
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Pending
Application number
JP57080011A
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English (en)
Inventor
Masamizu Konaka
小中 雅水
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
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W10/00Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
    • H10W10/01Manufacture or treatment
    • H10W10/011Manufacture or treatment of isolation regions comprising dielectric materials
    • H10W10/014Manufacture or treatment of isolation regions comprising dielectric materials using trench refilling with dielectric materials, e.g. shallow trench isolations
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • H10W10/10Isolation regions comprising dielectric materials
    • H10W10/17Isolation regions comprising dielectric materials formed using trench refilling with dielectric materials, e.g. shallow trench isolations

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は半導体素子領域全半導体基板と絶縁性物質で
分離された半導体装置の製造方法に関する。
〔従来の技術とその問題点〕
従来、相補型MO8(以下CMO8と畔ぶ)半導体装t
は、同一基板−トに形成されるnチャネルMDSトラン
ジスタとpチャネルMD8 )ランジスタを電気的に分
離する必要がある。従って、従来の接合分離方法では、
上記、両トランジスタ間は、およそ10μ−以上前さな
ければならなかった。このため高集積度を目指す超LS
Iにおいて極めて不都合さを招いた。この欠点を改善す
る試みとして、MOS )ランジスタ周辺に深い溝を形
成し、その溝を酸化物等の絶縁性物質t−埋め込んで囲
う技術がある。以下、この技術について第1図を用いて
説明する。例えば、N型シリコン基板1上にレジスト2
を塗布し、通常の写真蝕刻法により、そのレジス)2を
パターニングする(第1図a)。そのパターニングされ
たレジスト2をマスクとして反応性イオンエツチング(
以下RIEと呼ぶ)技術ゲ用いて、nチャネルMO8)
ランジスタが形成される領域30周辺部をエツチングし
、幅〜1.5μm1深さ〜Sumの11114t−形成
する(第1図b)。レジストパターン2を除去後CVD
技術を用いて、例えばシリコン酸化複膜5t−堆積し、
更に、その上から流動性物質6、例えばレジス)1−塗
布する(第1図C)。次に、前記流動性物質6と前記シ
リコン酸化被膜5のエツチング速度が等しくなる条件で
RIEfi術を用いて、エツチングし、シリコン基板1
の表面を平坦化する(第1図d)。さらに、nチャネル
MO8)ランジスタが形成される領域3に、通常の写真
蝕刻法でパターニングし得られたフオトレジス)7t¥
スクとして、p型不純物をイオン注入8とし、pウェル
と呼ばれる領域9を形成する(第1図e)。以降は通常
の工程によりPウェル領域にnチャネルMO8)ランジ
スタ10を、また、これに隣接して、pチャネルMO8
) ランジスタ11を形成する(第1図f)。しかし、
この方法では素子間分離のための絶縁物が埋め込まれる
溝がRIE技術で形成されるため、その幅は例えばIJ
m程度にすることは極めて困難であり、素子分離領域に
とられる面積が大きく、高集積度、高密度化を目指す超
LSIでは極めて不都合である。
また、溝の深さに比べ、幅が狭いので絶縁物を溝に完全
に埋め込めない欠点がある 尚、溝の深さを浅くすると
図1に示す)ランジスタ13とトランジスタ14間でパ
ンチスルーが起こり安くな9極めて不都合である。
〔発明の目的〕
本発明は上配欠点會除去したもので、縄集積、高密度化
、さらに素子間のパンチスルーが起こらない高(!!籟
性の半導体装置及びその製造方法を提供することを目的
とする。
〔発明の概要〕
半導体基板上に凹部を形成し、該凹部に第1絶縁体を形
成し、平坦部に比べ@壁のエツチング速度が早いことを
利用し、凹部側壁に一角度がほぼ垂直な角度をもつクサ
ビ状のl1lllを形成し、そして、半導体基板全面に
1第2絶縁体管形成し、例えばRIEによる平坦化技術
管用いて前記凹部の第1絶縁体tg出させ、続いて寓出
し九第1絶縁体を選択的に除去し、凹部底面に半導体基
板表面を露出させる。その後、前記凹部に半導体を形成
して、高集積度、高密朦、さらに素子間のノ5ンチスル
ーが起らない優れた半導体装置及びその製造方法を提供
するものである。
〔発明の効果〕
前述の凹部1mmに形成されたクサビ状の第2絶縁体は
従来方法によるものと比べ極めて微細、かつ深く形成可
能である。従って、高集積度、高密度化に優れているば
かりではなく、−角度がtt +1i′垂直な角度をも
つクサビ状の第2絶縁体會用いることにより素子間の耐
圧向上、すがわち、ノクンテスルーに対しても優れてい
る。更に、第2絶縁膜として例えばシリコン窒化膜を用
いた場合には、後工程の処理によるWJ2絶縁体の目減
りが全くなく、半導体表面の凹凸による例えばht配線
等の断線が改良され、高信頼性の超LSIの製造が可能
となる。
〔発明の実施例〕
以下に、本発明をCMO8半導体装置に適用した実施例
について、図面を参照して説明する。
第2図aK示すように、例えば、面方位(100)、N
型シリコン基板21を用意し、この表面に例えば500
A程度の熱酸化膜22(又はCVD 810ft” 4
よい)、及びシリコン窒化膜23をおよそ100OA形
成(場合によってはこの膜23はなくてもよい)し、そ
して、0.5μ鋼1度のAAJ[24を順次に形成する
。次に、同図(b)に示すように、通常の写真蝕刻法に
よりレジスト膜25のp −W@ 11形成領斌となる
部分を除去し、このレジスト膜25tマスクとして、霧
出した、At膜24、シリコン窒化膜23、そして酸化
膜22を順次K例えば反応性イオンエツチング技術を用
いてエツチングし、さらにレジスト膜25及びムを膜2
4t−マスクにして、例えば、CF4ガスを用いた反応
性イオンエツチングによりpw@ll  形成領舅とな
るシリコン基板21を約2〜3μmエツチングして凹部
26を形成する(第2図C)。次に同図(d)に示すよ
うに、表面全面に第1絶縁膜、例えばプラズマCVD法
によりシリコン酸化膜(StO,膜)27を約2〜3p
m堆積する その彼、例えば弗化アンモン液で8i01
膜27を全面エツチングする。この時、段差部側面の8
i01膜が他の平坦部より約20倍エツチング速度が大
きいため(第2図・)に示すように81(h!I27が
完全に分離され凹部26周辺にV字形の溝28が形成さ
れる。その後、例えば硫酸と過酸化水素の混流によりウ
ェハを処理し、At膜24およびレジス)!lI25f
r除去する。この時、At膜上のSiO*# 27が同
時に除去され、結局、第2図fに示すように凹部に8i
0.膜27が埋め込まれ良形となる。次に第2図gに示
すように、第2の絶縁膜例えばシリコン窒化膜29を約
1〜2声m堆積して、v字溝28を完全に埋め込み、そ
の上に、さらに例えば流動性のレジスト膜30を塗布し
て、表面を平坦化する、その後、全面を例えば、反応性
イオンエツチング技術を用いてエツチングする。こ1 on、 !ii’aイオ7、ッヶ791.2ヮ7,1膜
30の熱処理時間を適当に選び、レジスト膜30とシリ
コン窒化膜29のエツチング速度が11ぼ同程度に選ぶ
。この様な条件で、レジスト膜30及びシリコン窒化膜
29t−前記、第1絶縁膜(810,)27が算出する
までエツチングする(第2図h)。
次に、例えば弗化アンモン液で第1絶1#l127を除
去し、凹部底面の基板21を露出させる(第2図1)。
そして、通常行われる処理をし、基板と同型のシリコン
単結晶層32を例えば選択エピタキシャル法で〜1声慣
形成し、続いて、逆導電型のシリコン単結晶層33を形
成する。この時33及び29のシリコン窒化膜上には薄
い多結晶シリコン34が形成(第2図j)されるが多結
晶層に対してエツチングの早い液を用いて除去し、続い
てシリコン単結晶層330表面を酸化し、約1000A
の熱酸化膜35を形成する(第2図k)。次に、シリコ
ン酸化膜23.29と酸化膜35のエツチング速度が同
じくなる条件で、例えば反応性エツチング法を用いて除
去するが、図21に示す如く、基板光間に約50OAの
StO,膜、22.35t−残す。以下通常の工程に従
って、クサビ状のシリコン窒化膜29で囲まれたp w
@11 K nチャネルMO8)ランジスタ、すなわち
36はフィールド酸化膜(界面近傍には反転防止用のイ
オン注入が行われる)、37はケント酸化膜、38はケ
ント電極、39はソースドレイン拡散層を形成する。一
方、N基板にはpチャネルylDSトランジスタが形成
される。(第2図m)、。
〔発明の他の実施例〕
本実施例において、分離するためのクサビ状の絶縁体と
してシリコン書化膜を例にとり説明したがシリコン酸化
膜等の一般の絶縁体でよく、を九エピタキシカル成長に
よる単結晶層33は基板と同一導電型の層22t−厚く
形成し、通常行われるボタンのイオン注入による不純物
拡散法を用いて形成してもよい。更に単結晶層32.3
3は通常のCVD法で多結晶を形成後、EBアニール、
あるいはレーザーアニールで、又は前記多結晶をアモル
ファス化して、低温アニールで単結晶化したものでも同
様の効果をもつことは言うまでもない。また、第2図m
に示したMO8素子のフィールド形成は、コブシナ法に
よる例の図を示したが、当社発明K j ルBOX法(
例えば特lit@ 55−148941 )で形成して
もよい。
尚、本発明は、バルクシリコン基板のみならず複合半導
体、あるいはSO8基板、SO■基板上であっても同様
の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(&)〜(f)は従来の素子分離の工程を示す断
面図、第2図(&)〜−は本発明の実施例の工11Yr
示す断面図である。 図において、 1・・・−、y +) :y ンJ[2t6t7・・・
レジスト3・・・iチャントランジスタ形成領斌4・・
・エツチングで形成した溝 5・・・絶縁物 8・・・基板と反対の不純物イオン注入9・・・pウェ
ル領域   to、tt・・・ソースドレイン12・・
・ケント酸化膜   13.14・・・トランジスタ2
1・・・シリコン基板  22,27.35・・・酸化
膜23.29  ・・・シリコン窒化膜 冴・・・A/−膜     25.30・・・レジスト
5.31・・・基板の凹部  公・・・凹部周辺の溝3
2・・・基板と同一導電型の半導体単結晶層33・・・
基板と逆の導電型の半導体層34・・・多結晶シリコン
層 あ・・・フィールド絶縁膜 37・・・ケン)e縁膜  羽・・・ソース・ドレイン
(731?)  代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (
他1名):J41図 謄 2g/ lA2−

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)−導電型の半導体基板上に、基板と反対の導電型
    領域が形成され、前記−導電型半導体基板上に1第1の
    電界効果トランジスタを形成し、前記基板と反対の導電
    型領域に第2の電界効果トランジスタが形成されてなる
    半導体装置において、前記基板と、反対導電型の領域と
    の間は、片面がは埋垂直表クサビ状の絶縁体で分離され
    ている仁とを特徴とする半導体装置。
  2. (2)クサビ状絶縁体がシリコン像化膜からなる前記特
    許請求の範囲第1項記載の半導体装蓋。
  3. (3)半導体基板表面の一部管選択的にエツチングし、
    凹部管形成する工程と全mK第1絶縁体を形成する工程
    と前記凹部段差部、側壁の第1絶縁体が他の平坦な部分
    の第1絶縁体より早いエツチング性を用いて、前記側壁
    部の第1絶縁体を除去し、凹部周辺にクサビ状の溝を形
    成する工程と、凹部以外の平坦部の第1絶縁体を除去し
    、凹部にクサビ状の第1絶縁体を埋め込む工程と基板全
    面に第2の絶縁体全形成する工程と前記第2の絶縁体全
    面に流動性の被膜を形成する工程と、前記第2の絶縁体
    と流動性被膜が圏じエツチング速度となる条件で基板表
    面をエツチングし、平坦化し、前記凹部の第1絶縁体を
    霧出させる工程と、該、凹部第1絶縁at除去し、クサ
    ビ状の第2絶縁体を残置させ、半導体基板表面を産出さ
    せる工程゛と、前記凹部に半導体を形成する工程とを具
    備することを特命とする半導体装置の製造方法。
  4. (4)反応性イオンエツチング法を用いて、凹部形成す
    る工程からなる前記特許請求の範囲第3項記載の半導体
    装置の製造方法。
  5. (5)第1絶縁体にシリコン酸化膜、第2絶縁体にシリ
    コン窒化膜、そして、流動性被膜にレジストを用いてな
    る、前記特許請求の範囲第3項記載の半導体装置の製造
    方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61194767A (ja) * 1985-02-22 1986-08-29 Nec Corp 相補型mos半導体装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61194767A (ja) * 1985-02-22 1986-08-29 Nec Corp 相補型mos半導体装置の製造方法

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