JPS6235662A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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Publication number
JPS6235662A
JPS6235662A JP60174116A JP17411685A JPS6235662A JP S6235662 A JPS6235662 A JP S6235662A JP 60174116 A JP60174116 A JP 60174116A JP 17411685 A JP17411685 A JP 17411685A JP S6235662 A JPS6235662 A JP S6235662A
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JP
Japan
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capacitor
grooves
groove
insulating film
capacitance
Prior art date
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Pending
Application number
JP60174116A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Higeta
恵一 日下田
Akihisa Uchida
明久 内田
Masato Iwabuchi
岩渕 正人
Katsumi Hagiue
萩上 勝巳
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS6235662A publication Critical patent/JPS6235662A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a large capacitance without deteriorating the performance of a transistor and without complicating the process by making insulation films in the grooves of a trench isolation region thicker than insulation films in the grooves of a capacitor part. CONSTITUTION:Relatively thin insulation films 5 are formed on the internal surfaces of U-shape grooves 4a and 4b and the grooves 4a and 4b are filled with conductive materials 6. The capacitance between these conductive materials 6 and a semiconductor substrate 1 is utilized as a capacitor C1. After insulation films 30 are formed on the internal surfaces of U-shape grooves of isolation regions 20, the U-shape grooves are filled with semiconductors 22. The insulation films 30 in the U-shape grooves of the isolation regions 20 are so formed as to be thicker than the insulation films 5 in the U-shape grooves 4a and 4b. With this constitution, owing to the effect that the thicker the insulation film as a dielectric, the smaller the capacitance of a capacitor, the parasitic capacitance between adjacent elements with the trench isolation region in between is avoided so that the performance of the transistor can be improved and a large capacitance can be obtained at the capacitor part.

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] この発明は、半導体集積回路技術さらには半導体装置に
おけるコンデンサの形成に適用して有効な技術に関し、
例えばバイポーラトランジスタにおけるフリップフロッ
プ型メモリセル用のスピードアップ・コンデンサの形成
に利用して有効な技術に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit technology and a technology that is effective when applied to the formation of a capacitor in a semiconductor device.
For example, the present invention relates to techniques useful for forming speed-up capacitors for flip-flop memory cells in bipolar transistors.

[背景技術] バイポーラ型半導体メモリにおけるメモリセルの構成と
して、例えば第4図に示すようなエミッタ結合形のセル
が知られている(電子通信学会が昭和53年12月10
日に発行した「メモリ」第94頁)。
[Background Art] For example, an emitter-coupled cell as shown in FIG. 4 is known as a memory cell configuration in a bipolar semiconductor memory.
(Page 94 of ``Memory,'' published on 1996).

このメモリセルは、フリップフロップを構成するマルチ
エミッタ・トランジスタQl、Q2のコレクタとワード
線Wとの間に接続された負荷抵抗R1,、R2と並列に
、順方向抵抗の小さなシ五ットキ・バリア・ダイオード
D 1 t D 2を接続することにより、読出し電流
が大きくされ、低消費電力比と読出し速度の高速化が可
能にされている。
This memory cell is connected in parallel with load resistors R1, R2 connected between the collectors of multi-emitter transistors Ql, Q2 constituting a flip-flop and the word line W, and a Schottky barrier with low forward resistance. - By connecting the diodes D 1 t D 2, the read current is increased, making it possible to lower the power consumption ratio and increase the read speed.

なお、図において、DL、DLは読出し、書込み電流が
流されるディジット線、ISTは定常時(スタンバイ時
)にメモリセルの保持電流が流される電流スタンバイ線
である。
In the figure, DL and DL are digit lines through which read and write currents are passed, and IST is a current standby line through which a holding current of a memory cell is passed during normal operation (standby).

ところで、上記のようなフリップフロップ型のメモリセ
ルを有する半導体メモリにおいては、メモリセルを構成
するショットキ・バリア・ダイオードD 1 r D 
2と並列に、第4図に破線で示すようにスピードアップ
・コンデンサC1+ C2を設けることにより、動作マ
ージンおよび耐α線強度を向上させるという技術が提案
されている。
By the way, in a semiconductor memory having a flip-flop type memory cell as described above, a Schottky barrier diode D 1 r D constituting the memory cell
A technique has been proposed in which speed-up capacitors C1+C2 are provided in parallel with 2, as shown by broken lines in FIG. 4, to improve the operating margin and the resistance to alpha rays.

また、そのようなコンデンサとして、ショットキ・バリ
ア・ダイオードの持つ容量を積極的に利用し、ショット
キ・バリア・ダイオードの面積を大きくすることにより
、これと並列に大きな容量が接続されるようにすること
が考えられる。
In addition, as such a capacitor, the capacitance of a Schottky barrier diode can be actively used, and by increasing the area of the Schottky barrier diode, a large capacitance can be connected in parallel with it. is possible.

しかしながら、ショットキ・バリア・ダイオードの持つ
容量をスピードアップ・コンデンサとして利用した場合
、容量値を大きくして動作マージンや耐α線強度を向上
させるには、ショットキ・バリア・ダイオードの面積を
大きくしなければならない。しかしその反面、これによ
ってメモリセルの占有面積が大きくなって高集積化が図
れなくなるとともに、所望のVf値すなわち順方向電圧
特性が得られなくなるという不都合がある。
However, when using the capacitance of a Schottky barrier diode as a speed-up capacitor, the area of the Schottky barrier diode must be increased in order to increase the capacitance value and improve the operating margin and alpha radiation resistance. Must be. However, on the other hand, this increases the area occupied by the memory cell, making it difficult to achieve high integration, and also makes it impossible to obtain a desired Vf value, that is, forward voltage characteristics.

そこで1本発明者は、素子間の分離に半導体基板の主面
に溝を掘りこの溝の壁面に絶縁膜を形成してから誘電体
を埋めてなるトレンチ・アイソレーションを用いるとと
もに、これと同じ構造のいわゆる溝掘りキャパシタをス
ピードアップ・コンデンサとして使用する方法を開発し
た。
Therefore, the inventor of the present invention used trench isolation in which a trench is dug in the main surface of a semiconductor substrate for isolation between elements, an insulating film is formed on the wall of the trench, and then a dielectric is filled. We have developed a method to use a so-called trench capacitor structure as a speed-up capacitor.

しかしながら、この溝掘りキャパシタを用いる方法にあ
っては、プロセスを簡略化するためにキャパシタをトレ
ンチ・アイソレーション領域と全く同じ構造にし、しか
も容量値を大きくすべく溝の壁面に形成する絶縁膜を薄
くすると、素子間の分離を行なうアイソレーション領域
の部分では、アイソレーション領域を挟んで隣り合った
トランジスタ間に無視できない程度の容量が付いてしま
い、これによってトランジスタの性能が低下するという
問題点がある。
However, in this method using trenched capacitors, in order to simplify the process, the capacitor is made to have exactly the same structure as the trench isolation region, and in order to increase the capacitance, an insulating film is formed on the walls of the trench. When thinned, a non-negligible amount of capacitance is added between adjacent transistors across the isolation region in the isolation region that separates elements, which reduces transistor performance. be.

一方、このようなトランジスタ間の容量を小さくするた
めにアイソレーション領域およびキャパシタの溝内の絶
縁膜を厚くすると、キャパシタの部分では、充分に大き
な容量値を得ることができなくなるという不都合がある
ことが分かった。
On the other hand, if the insulation film in the isolation region and the groove of the capacitor is made thicker in order to reduce the capacitance between such transistors, there is the disadvantage that a sufficiently large capacitance value cannot be obtained in the capacitor part. I understand.

[発明の目的] この発明の目的は、トランジスタの性能を低下させずに
、しかもプロセスをそれほど複雑にすることなく大きな
容量値を得ることができるような半導体技術を提供する
ことにある。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a semiconductor technology that allows a large capacitance value to be obtained without deteriorating the performance of a transistor and without complicating the process.

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明かにな
るであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

[発明の概要] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
[Summary of the Invention] Representative inventions disclosed in this application will be summarized as follows.

すなわち、素子間分離にトレンチ・アイソレーションを
用い、またコンデンサを溝掘りキャパシタ構造とすると
ともに、トレンチ・アイソレーション領域の溝内の絶縁
膜は、キャパシタ部分の溝内の絶縁膜よりも厚くなるよ
うに形成することによって、トレンチ・アイソレーショ
ン領域を挟んで隣接する素子間には寄生容量が付かない
ようにし、これによってトランジスタの性能を向上させ
、しかもキャパシタ部分では、大きな容量値が得られる
ようにするという上記目的を達成するものである。
In other words, trench isolation is used for isolation between elements, and the capacitor has a trenched capacitor structure, and the insulating film in the trench in the trench isolation region is made thicker than the insulating film in the trench in the capacitor part. This prevents parasitic capacitance from forming between adjacent elements across the trench isolation region, thereby improving the performance of the transistor, and also allowing a large capacitance value to be obtained in the capacitor portion. This is to achieve the above purpose.

[実施例1コ 第1図は、本発明をスタティック型バイポーラメモリに
おけるエミッタ結合形のメモリセルに適用した場合の第
1実施例を示す。
[Embodiment 1] FIG. 1 shows a first embodiment in which the present invention is applied to an emitter-coupled memory cell in a static bipolar memory.

この実施例では、第4図に示されているメモリセルのう
ち鎖線Aで囲まれた素子、すなわちマルチエミッタ・ト
ランジスタQ1とそのコレクタに接続されたショットキ
・バリア・ダイオードD1とスピードアップ・コンデン
サC1およびベースに接続された反対側のトランジスタ
の負荷抵抗に2が示されている。
In this embodiment, the elements of the memory cell shown in FIG. 4 surrounded by a dashed line A, namely, a multi-emitter transistor Q1, a Schottky barrier diode D1 connected to its collector, and a speed-up capacitor C1 and 2 is shown in the load resistance of the opposite transistor connected to the base.

この実施例では、P種単結晶シリコン基板のような半導
体基板1上に選択的に形成されたN中型埋込層2および
このN+型埋込層2上に気相成長されてなるN−型エピ
タキシャル層3を貫通するようにU溝4a、4bが形成
されている。
In this embodiment, an N medium-sized buried layer 2 is selectively formed on a semiconductor substrate 1 such as a P-type single crystal silicon substrate, and an N- type buried layer 2 is formed by vapor phase growth on this N+ type buried layer 2. U grooves 4a and 4b are formed to penetrate the epitaxial layer 3.

そして、このU溝4a、4bの内側に熱酸化等により酸
化シリコン膜のような比較的薄い絶縁膜5が形成され、
この絶縁膜5の内側に不純物が導入されたポリシリコン
のような導電体6が充填されている。この導電体6と半
導体基板との間の容量を、コンデンサC1として積極的
に使用するも)である。
Then, a relatively thin insulating film 5 such as a silicon oxide film is formed inside these U grooves 4a and 4b by thermal oxidation or the like.
The inside of this insulating film 5 is filled with a conductor 6 such as polysilicon into which impurities are introduced. The capacitance between the conductor 6 and the semiconductor substrate is actively used as a capacitor C1.

ショットキ・バリア・ダイオードD1は、上記コンデン
サC1に隣接したN−型エピタキシャルM3の一部に、
選択的にリンのようなN型不純物を導入することによっ
て形成されたN型半導体領域7、その表面に蒸着形成さ
れた白金シリサイド(PtSi)もしくはパラジウム・
シリサイド(Pd2 S i)のような低抵抗の導電体
層8およびこの上に形成されたチタン・タングステン(
TiW)のような高融点金属からなるバリア電極9とか
ら構成されている。
A Schottky barrier diode D1 is provided in a part of the N-type epitaxial layer M3 adjacent to the capacitor C1.
N-type semiconductor region 7 is formed by selectively introducing an N-type impurity such as phosphorus, and platinum silicide (PtSi) or palladium/
A low resistance conductor layer 8 such as silicide (Pd2Si) and titanium/tungsten (
The barrier electrode 9 is made of a high melting point metal such as TiW.

特に制限されないが、上記バリア電極9は、ショットキ
・バリア・ダイオードD、を構成する半導体領域7の上
方から、前記コンデンサC1を構成するU溝4a、4b
の上方にかけて一体に形成され、U溝4a、4b内の導
電体6と接触されている。そして、このバリア電極9の
上には、ワード線Wとしてのアルミニウム層10aが連
続的に形成されている。
Although not particularly limited, the barrier electrode 9 is formed from above the semiconductor region 7 forming the Schottky barrier diode D, and the U grooves 4a and 4b forming the capacitor C1.
It is integrally formed above the U grooves 4a and 4b, and is in contact with the conductor 6 in the U grooves 4a and 4b. Further, on this barrier electrode 9, an aluminum layer 10a serving as a word line W is continuously formed.

上記N型半導体領域7に隣接して、N−型エピタキシャ
ル層3の主面には、P型不純物を導入することによって
比較的抵抗値の大きなP型半導体領域11が形成され、
このP型半導体領域11の一端には、その表面の絶縁膜
12に形成されたコンタクトホール13aを介して、上
記ワード線たるアルミニウム層10aの一端が接合され
ている。
Adjacent to the N-type semiconductor region 7, a P-type semiconductor region 11 having a relatively large resistance value is formed on the main surface of the N-type epitaxial layer 3 by introducing P-type impurities.
One end of the aluminum layer 10a, which is the word line, is bonded to one end of the P-type semiconductor region 11 via a contact hole 13a formed in the insulating film 12 on the surface thereof.

また、P型半導体領域11の他端は、マルチエミッタ・
トランジスタQ1のベース領域となるP型半導体領域1
4に接合されている。
Further, the other end of the P-type semiconductor region 11 is a multi-emitter
P-type semiconductor region 1 serving as a base region of transistor Q1
It is joined to 4.

これによって、上記P型半導体領域11は、第4図にお
けるワード線WとトランジスタQ1のベースとの間に接
続される負荷抵抗R2として作用される。
Thereby, the P-type semiconductor region 11 acts as a load resistor R2 connected between the word line W and the base of the transistor Q1 in FIG. 4.

上記P型半導体領域14の上には、N型不純物を導入す
ることによって、エミッタ領域となるN型半導体領域1
5aと15bが形成され、その表面には、コンタクトホ
ール13b、13cを介してアルミニウム層からなるエ
ミッタ電極】Ob。
By introducing an N-type impurity onto the P-type semiconductor region 14, an N-type semiconductor region 1 which becomes an emitter region is formed.
5a and 15b are formed, and emitter electrodes made of an aluminum layer are formed on the surfaces thereof through contact holes 13b and 13c.

10cが接合されている。また、このN型半導体領域1
5a、15b間のP型半導体領域14表面には、コンタ
クトホール13dを介してベース電極10dが接合され
ている。
10c is joined. Moreover, this N-type semiconductor region 1
A base electrode 10d is connected to the surface of the P-type semiconductor region 14 between 5a and 15b via a contact hole 13d.

さらに、上記P型半導体領域14に隣接して、その外側
(図では右側)には、N+型埋込層2に達するようなコ
レクタ引上げ口としてのN型半導体領域16が形成され
ている。このコレクタ引上げ口(16)の外側から前記
コンデンサC1を構成するU溝4a、4bの外側にかけ
て、これらの素子を包囲するように、上記N+型埋込層
2を貫通ずるU溝分離領域20が形成されている。
Furthermore, an N-type semiconductor region 16 is formed adjacent to the P-type semiconductor region 14 on the outside thereof (on the right side in the figure) and serves as a collector pull-up port that reaches the N+-type buried layer 2. From the outside of the collector pull-up port (16) to the outside of the U-grooves 4a and 4b constituting the capacitor C1, there is a U-groove isolation region 20 extending through the N+ type buried layer 2 so as to surround these elements. It is formed.

このU溝分離領域2oによって分離されたN+型埋込層
2と、上記P型半導体領域14および一対のN型半導体
領域15a、15bとによって。
The N+ type buried layer 2 separated by the U-groove isolation region 2o, the P-type semiconductor region 14, and the pair of N-type semiconductor regions 15a and 15b.

マルチエミッタ・トランジスタQ1が構成される。A multi-emitter transistor Q1 is configured.

しかも、U溝分離領域20で分離されたトランジスタQ
1のコレクタ領域としてのN+型埋込層2上のエピタキ
シャル層3内に、ショットキ・バリア・ダイオードD1
を構成するN型半導体領域7が形成されることにより、
ショットキ・バリア・ダイオードD1のカソード端子が
N+型埋込層2を介してトランジスタQ1のコレクタに
接続されるようになっている。   ′ なお、上記U溝分離領域20は、前記コンデンサC1と
同じような構造、すなわちエピタキシャル層3およびN
+型埋込層2を貫通して半導体基板1に達するようなU
溝を掘って、その内側に絶縁膜30を形成してからポリ
シリコンのような半導体22を充填することによって形
成される。
Moreover, the transistor Q separated by the U-groove isolation region 20
In the epitaxial layer 3 on the N+ type buried layer 2 as the collector region of the Schottky barrier diode D1
By forming the N-type semiconductor region 7 constituting the
The cathode terminal of the Schottky barrier diode D1 is connected to the collector of the transistor Q1 via the N+ type buried layer 2. ' Note that the U-groove isolation region 20 has the same structure as the capacitor C1, that is, the epitaxial layer 3 and the N
A U that penetrates the + type buried layer 2 and reaches the semiconductor substrate 1.
It is formed by digging a trench, forming an insulating film 30 inside it, and then filling it with a semiconductor 22 such as polysilicon.

この場合、分離領域20のU溝は、コンデンサC1のU
溝4a、4bと同時に形成することができる6ただし、
この実施例では、分離領域20のU溝内の絶縁膜30は
、コンデンサを構成するU溝4a、4b内の絶縁膜5よ
りも厚くなるように形成されている。
In this case, the U groove of the isolation region 20 is the U groove of the capacitor C1.
6, which can be formed simultaneously with the grooves 4a and 4b,
In this embodiment, the insulating film 30 in the U-groove of the isolation region 20 is formed to be thicker than the insulating film 5 in the U-grooves 4a and 4b forming the capacitor.

また、上記の場合、U溝分離領域20のU溝と、コンデ
ンサC1の部分のU溝4a、4bとを同時に形成しよう
とすると、U溝4a、4bはN+型埋込層2を貫通して
基板1にまで達してしまう。
Furthermore, in the above case, if the U groove of the U groove isolation region 20 and the U grooves 4a and 4b of the capacitor C1 are to be formed at the same time, the U grooves 4a and 4b will penetrate through the N+ type buried layer 2. It even reaches the substrate 1.

そのため、U溝4a、4b内のポリシリコン(6)と基
板1との間の容量Csがワード線たるアルミニウム層1
0aに接続されることになる。これによって、ワード線
の負荷が重くなるという不都合がある。
Therefore, the capacitance Cs between the polysilicon (6) in the U grooves 4a and 4b and the substrate 1 is
It will be connected to 0a. This disadvantageously increases the load on the word line.

しかも、従来U溝分離法が適用された半導体装置では、
U溝を掘った後でP型不純物のイオン打ち込みを行なっ
て、U溝分離領域20の下部に第1図に示すようにP+
型のチャンネルストッパ層23を形成することが行なわ
れる。そのため、そのようなプロセスをそのまま本発明
に適用すると。
Moreover, in semiconductor devices to which the conventional U-groove isolation method has been applied,
After digging the U-groove, ion implantation of P-type impurities is performed to form a P+ layer in the lower part of the U-groove isolation region 20 as shown in FIG.
Forming a channel stopper layer 23 of the mold is then performed. Therefore, if such a process is directly applied to the present invention.

コンデンサC1となる部分のU溝4a、4bの下部にも
P+型拡散層が形成されて、基板1との間の容量が大き
くなり、ワード線の負荷が更に重くなってしまう。
A P+ type diffusion layer is also formed under the U grooves 4a and 4b in the portion that will become the capacitor C1, increasing the capacitance with the substrate 1 and further increasing the load on the word line.

そこで、この実施例では、U溝4a、4bの下部に、そ
のすぐ上のN+型埋込層2と結合されるようなN+型半
導体領域17を形成しである。
Therefore, in this embodiment, an N+ type semiconductor region 17 is formed under the U grooves 4a and 4b so as to be coupled to the N+ type buried layer 2 immediately above the U grooves 4a and 4b.

第2図(A)〜(D)には、上記分離領域20とコンデ
ンサ部分の構造の一例が製造工程順に示されている。
FIGS. 2A to 2D show an example of the structure of the isolation region 20 and the capacitor portion in the order of manufacturing steps.

この実施例では、先ずP型車結晶シリコン基板のような
半導体基板1の主面上に選択的にN型不純物を導入して
N+型埋込層2を形成してから、このN+型埋込層2上
に気相成長法によりN−型エピタキシャル層3を形成す
る。それから、その表面に酸化シリコン膜25と窒化シ
リコン膜26とを形成し、これらをマスクとして、反応
性イオンエツチング等により半導体基板の主面を削って
N+型埋込層2を貫通するようなU溝4a、4cを形成
する。そして、このU溝4aと40の内側に熱酸化(前
酸化)による酸化膜を形成した後。
In this embodiment, first, N-type impurities are selectively introduced onto the main surface of a semiconductor substrate 1 such as a P-type wheel crystal silicon substrate to form an N+ type buried layer 2, and then the N+ type buried layer 2 is formed. An N-type epitaxial layer 3 is formed on layer 2 by vapor phase growth. Then, a silicon oxide film 25 and a silicon nitride film 26 are formed on the surface, and using these as a mask, the main surface of the semiconductor substrate is etched by reactive ion etching or the like to form a U-shaped film that penetrates the N+ type buried layer 2. Grooves 4a and 4c are formed. After forming an oxide film inside these U grooves 4a and 40 by thermal oxidation (pre-oxidation).

P型不純物のイオン打込み、アニールを行なって、U溝
4a、4cの底部にチャンネルストッパ用のP+型半導
体領域23を形成し゛てから、熱酸化を行なってU溝4
a、4cの内壁に4000λ程度の厚みの酸化シリコン
膜41を形成して、第2図(A)の状態となる。
After ion implantation of P-type impurities and annealing are performed to form P+ type semiconductor regions 23 for channel stoppers at the bottoms of the U-grooves 4a and 4c, thermal oxidation is performed to form the U-grooves 4.
A silicon oxide film 41 having a thickness of about 4000λ is formed on the inner walls of portions a and 4c, resulting in the state shown in FIG. 2(A).

次に、ホトエツチングによって、第2図(B)のように
U溝4aの周囲の窒化シリコン膜26とその下の酸化シ
リコン膜25およびU溝4aの内壁の酸化シリコン膜4
1を選択的に除去してから。
Next, by photo-etching, as shown in FIG. 2(B), the silicon nitride film 26 around the U-groove 4a, the silicon oxide film 25 below it, and the silicon oxide film 4 on the inner wall of the U-groove 4a are removed.
After selectively removing 1.

露出した半導体基板表面にN型不純物を拡散させて、U
溝4aの周囲にN+型半導体領域17を形成する。この
N型不純物の拡散は、第1図に示すトランジスタのコレ
クタ引上げ口となるN+型半導体16の形成と同時に行
なうことができる。
By diffusing N-type impurities into the exposed semiconductor substrate surface, U
An N+ type semiconductor region 17 is formed around trench 4a. This diffusion of the N-type impurity can be performed simultaneously with the formation of the N+-type semiconductor 16 which will serve as the collector pull-up port of the transistor shown in FIG.

第2図(B)の状態の後は、先ず表面の窒化シリコン膜
26を除去してから、熱酸化を行なってU溝4aの内壁
に100A程度の酸化膜42を形成する。それから、C
VD法等によりU溝4a。
After the state shown in FIG. 2(B), the silicon nitride film 26 on the surface is first removed, and then thermal oxidation is performed to form an oxide film 42 of about 100 Å on the inner wall of the U-groove 4a. Then, C
U groove 4a is formed by VD method or the like.

4cの内側から基板表面にかけて全面的に150A程度
の窒化シリコン膜43を形成した後、その表面を酸化さ
せて酸化膜44を形成する。次に、CVD法により40
00A程度のポリシリコン層を形成した後、ホトエツチ
ングによりこのポリシリコン層を選択的に除去してU溝
りa内およびその周辺にのみポリシリコン層45を残し
て、第2図(C)の状態となる。
After a silicon nitride film 43 of about 150 Å is formed over the entire surface from the inside of 4c to the substrate surface, the surface is oxidized to form an oxide film 44. Next, 40
After forming a polysilicon layer of approximately 00A, this polysilicon layer is selectively removed by photoetching, leaving the polysilicon layer 45 only in and around the U groove a, resulting in the state shown in FIG. 2(C). becomes.

このとき、ポリシリコン層45によってU溝4aが完全
に埋まらないようにしておく。また、このポリシリコン
層45にはリンのような不純物を導入して低抵抗化して
やる。
At this time, the U-groove 4a is made not to be completely filled with the polysilicon layer 45. Furthermore, an impurity such as phosphorus is introduced into this polysilicon layer 45 to lower its resistance.

しかる後、ポリシリコン層45をマスクにして表面の酸
化膜44を除去してから、全面的に400A程度の窒化
シリコン膜46を形成する。窒化シリコン膜46を形成
する前に酸化膜44を除去するのは、基板表面の絶縁膜
の構造を単純にして、後に行なわれるコンタクト六の形
成を容易にするためであり、この工程は省略することも
可能である。
Thereafter, the oxide film 44 on the surface is removed using the polysilicon layer 45 as a mask, and then a silicon nitride film 46 of approximately 400 Å is formed over the entire surface. The reason why the oxide film 44 is removed before forming the silicon nitride film 46 is to simplify the structure of the insulating film on the substrate surface and facilitate the formation of the contact 6 that will be performed later, so this step is omitted. It is also possible.

上記窒化シリコン膜46を形成した後は、不純物を含ま
ないポリシリコンを厚く(2μm程度)デポジションし
てからエッチバックを行なって平坦化し、U溝4a、4
c内にポリシリコン47が残るようにし、これによって
U溝4a、4cを完全に埋めてしまう。その後、ポリシ
リコン47の表面を酸化させて、400OA程度の酸化
膜48を形成してから、100OA程度の窒化シリコン
膜49を全面的に形成して、第2図(D)の状態となる
After forming the silicon nitride film 46, polysilicon containing no impurities is deposited thickly (approximately 2 μm) and then etched back to planarize the U-grooves 4a and 46.
The polysilicon 47 is left in the area c, thereby completely filling the U grooves 4a and 4c. Thereafter, the surface of the polysilicon 47 is oxidized to form an oxide film 48 of about 400 OA, and then a silicon nitride film 49 of about 100 OA is formed over the entire surface, resulting in the state shown in FIG. 2(D).

ここまでの工程によって、U溝分離領域20とキャパシ
タの構造が完成され、U溝りa内の一層目のポリシリコ
ン層45に、第1図に示されているバリア電Vi9を接
触させてやることにより、ポリシリコン層45とU溝4
a周囲のN+型半導体領域17との間の容量をスピード
アップ・コンデンサC1として使用することができる。
Through the steps up to this point, the structure of the U-groove isolation region 20 and the capacitor is completed, and the barrier voltage Vi9 shown in FIG. 1 is brought into contact with the first polysilicon layer 45 in the U-groove a. By this, the polysilicon layer 45 and the U groove 4
The capacitance between a and the surrounding N+ type semiconductor region 17 can be used as a speed-up capacitor C1.

このとき、ポリシリコン層45とN中型半導体領域17
との間の絶縁膜42,4.3.44は、全部で250A
程度であるため、かなり大きい容量値が得られる。
At this time, the polysilicon layer 45 and the N medium semiconductor region 17
The insulation film 42, 4.3.44 between the
Since the capacitance value is about 100%, a considerably large capacitance value can be obtained.

一方、第2図に示すU溝分離領域20の部分では、ポリ
シリコン47と基板との間の絶縁膜41゜43は400
0A以上あり、しかもポリシリコン47は不純物を含ま
ないので、寄生容量はほとんど付かない。
On the other hand, in the U-groove isolation region 20 shown in FIG.
Since the current is 0 A or more and the polysilicon 47 does not contain impurities, almost no parasitic capacitance is generated.

なお、第2図CD)の状態の後は、一般的なバイポーラ
集積回路のプロセスに従って、トランジスタのベース領
域やエミッタ領域等が形成される。
Note that after the state shown in FIG. 2 (CD), the base region, emitter region, etc. of the transistor are formed according to a general bipolar integrated circuit process.

第3図(A)〜(D)には、上記U溝分離領域と溝掘り
キャパシタの他の実施例が示されている。
FIGS. 3(A) to 3(D) show other embodiments of the above-mentioned U-groove isolation region and grooved capacitor.

この実施例のプロセスは、上記プロセスにおける第2図
(A)の最後の厚い酸化膜41の形成前までの工程が同
じである。しかして、この実施例では、U溝4a、4c
内に、厚い酸化膜形成前の前酸化による酸化膜51が形
成されている状態で、つまり厚い酸化膜41を形成しな
いで窒化シリコン膜26を除去し、ホトレジスト膜52
をマスクとしてN型不純物の拡散を行なってU溝4aの
周囲にN+型半導体領域17を形成することにより、第
3図(A)の状態となる。
In the process of this embodiment, the steps up to the formation of the final thick oxide film 41 shown in FIG. 2(A) in the above process are the same. Therefore, in this embodiment, the U grooves 4a, 4c
The silicon nitride film 26 is removed while the oxide film 51 is formed by pre-oxidation before the thick oxide film is formed, that is, without forming the thick oxide film 41, and the photoresist film 52 is removed.
By diffusing N type impurities using the mask as a mask and forming an N+ type semiconductor region 17 around the U groove 4a, the state shown in FIG. 3A is obtained.

その後、ホトレジスト膜52と酸化膜51を除去してか
ら熱酸化を行なってU溝4a、4cの内壁および表面の
酸化膜51を100A程度再成長させる。それから、C
VD法等によりU溝4a。
Thereafter, the photoresist film 52 and the oxide film 51 are removed and thermal oxidation is performed to re-grow the oxide film 51 on the inner walls and surfaces of the U grooves 4a, 4c by about 100 Å. Then, C
U groove 4a is formed by VD method or the like.

4cの内側から基板表面にかけて全面的に150A程度
の窒化シリコン膜43を形成した後、その表面を酸化さ
せて酸化膜44を形成する。次に、CVD法により40
00A程度のポリシリコン層45を形成した後、ホトレ
ジスト膜53でU溝4aの上方を覆って、第3図(B)
の状態となる。
After a silicon nitride film 43 of about 150 Å is formed over the entire surface from the inside of 4c to the substrate surface, the surface is oxidized to form an oxide film 44. Next, 40
After forming a polysilicon layer 45 of approximately 00A, the upper part of the U groove 4a is covered with a photoresist film 53, as shown in FIG. 3(B).
The state will be as follows.

しかる後、これをマスクにしてエツチングを行なってポ
リシリコン層45を選択的に除去し、U溝りa内および
その周辺にのみポリシリコン層45を残してやる。
Thereafter, using this as a mask, etching is performed to selectively remove the polysilicon layer 45, leaving the polysilicon layer 45 only in and around the U groove a.

このとき、ポリシリコン層45によってU溝4aが完全
に埋まらないようにしておく。また、このポリシリコン
層45にはリンのような不純物を導入して低抵抗化して
やる。
At this time, the U-groove 4a is made not to be completely filled with the polysilicon layer 45. Furthermore, an impurity such as phosphorus is introduced into this polysilicon layer 45 to lower its resistance.

しかる後、ポリシリコン層45をマスクにして表面の酸
化膜44を除去してから、全面的に400A程度の窒化
シリコン膜46を形成する。窒化シリコン膜46を形成
する前に酸化膜44を除去するのは、基板表面の絶縁膜
の構造を単純にして、後に行なわれるコンタク1−穴の
形成を容易にするためであり、この工程は省略すること
も可能である。
Thereafter, the oxide film 44 on the surface is removed using the polysilicon layer 45 as a mask, and then a silicon nitride film 46 of approximately 400 Å is formed over the entire surface. The reason why the oxide film 44 is removed before forming the silicon nitride film 46 is to simplify the structure of the insulating film on the surface of the substrate and facilitate the formation of the contact hole 1, which will be performed later. It is also possible to omit it.

上記窒化シリコン膜46を形成した後は、CVD法によ
り4000A程度の厚い酸化シリコン膜54を全面的に
形成し、更にその上に不純物を含まないポリシリコン4
7を厚く(2μm程度)デポジションしてからエッチバ
ックを行なって基板表面のポリシリコンを上記酸化シリ
コン膜54を除去し、U溝りa内には酸化シリコン膜5
4が、また、4c内には酸化シリコン膜54とポリシリ
コン47が残るようにし、これによってU溝4a。
After forming the silicon nitride film 46, a thick silicon oxide film 54 of about 4000 Å is formed on the entire surface by the CVD method, and a polysilicon film 54 containing no impurities is further formed on the silicon oxide film 54, which is about 4000A thick.
7 is deposited thickly (approximately 2 μm) and then etched back to remove the silicon oxide film 54 from the polysilicon on the surface of the substrate.
4, the silicon oxide film 54 and polysilicon 47 are left in 4c, thereby forming the U groove 4a.

4cを完全に埋めてしまう。その後、ポリシリコン47
の表面を酸化させて、400OA程度の酸化膜48を形
成して、第3図(C)の状態となる。
Completely fills out 4c. After that, polysilicon 47
The surface is oxidized to form an oxide film 48 of about 400 OA, resulting in the state shown in FIG. 3(C).

これによって、キャパシタ部分ではU溝りa内に薄い絶
縁膜を介してポリシリコンが充填され、またU溝分離領
域20の部分ではU溝内に厚い絶縁膜を介してポリシリ
コンが充填された構造が得られる。
As a result, in the capacitor part, the U-groove a is filled with polysilicon through a thin insulating film, and in the U-groove isolation region 20, the U-groove is filled with polysilicon through a thick insulating film. is obtained.

なお、キャパシタ部分とU溝分離領域の部分とでU溝内
の絶縁膜の異なるようにする構造およびプロ箸スは、第
2図や第3図のものに限定されるものでない。
Note that the structure and professional chopsticks in which the insulating film in the U-groove is different between the capacitor portion and the U-groove isolation region portion are not limited to those shown in FIGS. 2 and 3.

[効果] 素子間分離にトレンチ・アイソレーション構造を用い、
またコンデンサを溝掘りキャパシタ構造とするとともに
、トレンチ・アイソレーション領域の溝の壁面の絶縁膜
は、キャパシタ部分の溝の壁面の絶縁膜よりも厚くなる
ように形成してなるので、コンデンサは誘導体としての
絶縁膜が厚い方が容量値は小さいという作用により、ト
レンチ・アイソレーション領域を挟んで隣接する素子間
には寄生容量が付かないようにされ、これによってトラ
ンジスタの性能が向上され、しかもキャパシタ部分では
、大きな容量値が得られるという効果がある。
[Effect] Using trench isolation structure for isolation between elements,
In addition, the capacitor has a trenched capacitor structure, and the insulating film on the wall of the trench in the trench isolation region is formed to be thicker than the insulating film on the wall of the trench in the capacitor area. The thicker the insulating film, the smaller the capacitance, which prevents parasitic capacitance from forming between adjacent elements across the trench isolation region, thereby improving transistor performance and reducing the capacitance of the capacitor. This has the effect that a large capacitance value can be obtained.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。例えば、メモリセルの構
成は、前記実施例のものに限定されるものでなく、ショ
ットキ・バリア・ダイオードが省略された形のもの、あ
るいはショットキ・バリア・ダイオードと直列に抵抗素
子が積極的に接続された構成などであってもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, the configuration of the memory cell is not limited to that of the above embodiment, and may be one in which the Schottky barrier diode is omitted, or a resistor element is actively connected in series with the Schottky barrier diode. It may also be a configuration in which

導体層10a、10b、10c等は、領域11゜ISa
、ISb等を良好に浅くすることができるように、例え
ば高融点金属のシリサイドから成る第1層導体層、高融
点金属から成る第2層厚体層及びアルミニウムからなる
第3層厚体層から構成されても良い。
The conductor layers 10a, 10b, 10c, etc. have a region 11°ISa
, ISb, etc., for example, a first conductor layer made of silicide of a high melting point metal, a second thick layer made of a high melting point metal, and a third thick layer made of aluminum. may be configured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明をバイポーラメモリにおけるエミッタ
結合形メモリセルに適用した場合のセル造およびプロセ
スの他の実施例を示す断面図、第4図は、従来のバイポ
ーラメモリにおけるメモリセルの構成例を示す回路図で
ある。 1・・・・半導体基板、2・・・・N中型埋込層、3・
・・・N−型エピタキシャル層、4a、4b・・・・U
溝、5・・・・絶縁膜、6・・・・導電体(不純物を含
むポリシリコン)、7・・・・N型半導体領域、9・・
・・バリア電極、10a・・・・アルミニウム層(ワー
ド線)、11・・・・P型半導体領域(負荷抵抗)、1
2・・・・絶縁膜、14・・・・P型半導体領域(ベー
ス領域)、15a、15b・・・・N型半導体領域(エ
ミッタ領域)、16・・・・N型半導体領域(コレクタ
引上げ口)、17・・・・N+型半導体領域、20・・
・・U溝分離領域、21゜41〜44・・・・絶縁膜、
22,45.47・・・・ポリシリコン、23・・・・
チャンネルストッパ層、Ql、C2・・・・マルチエミ
ッタ・、トランジスタ。 R1,R2・・・・負荷抵抗−Di + D2・・・・
ショットキ・バリア・ダイオード、C1,C2・・・・
スピードアップ・コンデンサ、W・・・・ワード線。 IST・・・・電流スタンバイ線、DL、DL・・・・
ディジット線。 第  2  図 第   2  図
FIG. 1 is a sectional view showing another example of cell construction and process when the present invention is applied to an emitter-coupled memory cell in a bipolar memory, and FIG. 4 is an example of the configuration of a memory cell in a conventional bipolar memory. FIG. 1... Semiconductor substrate, 2... N medium-sized buried layer, 3...
...N-type epitaxial layer, 4a, 4b...U
Groove, 5... Insulating film, 6... Conductor (polysilicon containing impurities), 7... N-type semiconductor region, 9...
... Barrier electrode, 10a... Aluminum layer (word line), 11... P-type semiconductor region (load resistance), 1
2... Insulating film, 14... P-type semiconductor region (base region), 15a, 15b... N-type semiconductor region (emitter region), 16... N-type semiconductor region (collector pull-up ), 17... N+ type semiconductor region, 20...
... U-groove isolation region, 21°41-44 ... Insulating film,
22,45.47...Polysilicon, 23...
Channel stopper layer, Ql, C2...multi-emitter, transistor. R1, R2...Load resistance -Di + D2...
Schottky barrier diode, C1, C2...
Speed-up capacitor, W...Word line. IST...Current standby line, DL, DL...
digit line. Figure 2Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板の主面に形成された半導体素子間が、半
導体基板の主面に溝を掘って半導体で埋めてなる溝掘り
分離領域で分離されるようにされた半導体集積回路装置
であって、上記半導体基板の主面に形成された溝の内側
に絶縁膜が形成され、この絶縁膜の内側に半導体が充填
された構造のキャパシタが形成されているとともに、こ
のキャパシタ部分の溝の内壁の上記絶縁膜は、上記溝掘
り分離領域の溝の内壁の絶縁膜よりも薄く形成されてい
ることを特徴とする半導体集積回路装置。 2、上記溝掘りキャパシタが、エミッタ結合形メモリセ
ルにおいてショットキ・バリア・ダイオードと並列に接
続されるスピードアップ・コンデンサとして使用される
ようにされてなることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の半導体集積回路装置。
[Scope of Claims] 1. A semiconductor in which semiconductor elements formed on the main surface of a semiconductor substrate are separated by a trench isolation region formed by digging a trench in the main surface of the semiconductor substrate and filling it with semiconductor. An integrated circuit device, wherein an insulating film is formed inside a groove formed on the main surface of the semiconductor substrate, a capacitor having a structure filled with a semiconductor is formed inside this insulating film, and this capacitor A semiconductor integrated circuit device, wherein the insulating film on the inner wall of the trench in the portion is formed thinner than the insulating film on the inner wall of the trench in the trench isolation region. 2. Claim 1, wherein the grooved capacitor is adapted to be used as a speed-up capacitor connected in parallel with a Schottky barrier diode in an emitter-coupled memory cell.
The semiconductor integrated circuit device described in .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5021852A (en) * 1989-05-18 1991-06-04 Texas Instruments Incorporated Semiconductor integrated circuit device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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