JPH0653314A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH0653314A JPH0653314A JP4263435A JP26343592A JPH0653314A JP H0653314 A JPH0653314 A JP H0653314A JP 4263435 A JP4263435 A JP 4263435A JP 26343592 A JP26343592 A JP 26343592A JP H0653314 A JPH0653314 A JP H0653314A
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Abstract
による侵食を除去し、溝の深さと窒化シリコン膜の厚さ
の調節に応じて段差調節を可能にし、溝の幅の調節で微
細な素子形成を可能にする高密度半導体装置を提供す
る。 【構成】 基板上に絶縁層を形成し素子分離領域に対す
る開口部を形成する。次に活性領域を取囲む環状の溝を
形成するため開口部の側壁に絶縁層と異なるエッチング
率のスペーサ32,33を形成し、次にこれとは異なる
エッチング率の別の絶縁層を形成し、32,33をエッ
チングにより除去し、前の絶縁層と同一材質で溝を埋め
て環状の溝を形成し素子分離領域が形成される。
Description
に関し、特にトレンチにより素子分離を行なうようにし
た半導体装置の素子分離方法およびこの方法で作られた
素子分離領域を有する半導体装置に関するものである。
に形成されるトランジスタとダイオードおよび抵抗など
の各種素子を分離するためトレンチ分離方法を採用して
いる。このトレンチ分離方法とは、半導体基板内にトレ
ンチを形成させた後トレンチ内に絶縁物質あるいはポリ
シリコンのような物質を埋込んで素子を分離する方式で
ある。このように構成することにより、素子の境界領域
が縮小して寄生容量を減少させることができるようにな
る。
には能動あるいは受動素子が形成されるが、このような
一例を図1に示す。図1は、活性領域および非活性領域
が形成された半導体基板の平面図であり、図に示すよう
に、素子が形成される半導体活性領域1は、トレンチ2
すなわち素子分離領域により隣り合うさらに他の活性領
域と相互に分離されるように形成される。
は、図1のA−A′線に沿ってとられた断面図である図
2ないし図6の工程順序図から理解される。
はトレンチが形成される領域であり、図から明らかなよ
うに、狭い幅のトレンチ3と広い幅のレジスト4とで形
成されていることがわかる。図2には狭いトレンチ3部
分および広いトレンチ4部分が図1に対応して示されて
いる。
のための工程順序を説明する。まず、シリコン半導体基
板5上に熱酸化法により熱酸化させるか化学気相蒸着
(CVD)方法を行ない所定の厚さのシリコンパッド酸
化膜6が形成される。前記パッド酸化膜6上には低圧化
学気相蒸着(LPCVD)方法を通じてシリコン窒化膜
7が沈積され、該シリコン窒化膜7上には高温酸化膜
(HTO)8が形成されこれらの層は後にシリコン半導
体基板5を選択エッチングする場合マスキング層として
作用するようにする。
を区画するため、前記高温酸化膜8上にフォトレジスト
膜9をスピンコーティングしてフォトマスクにより露光
現像してパターン形成作業を行なうことにより、図2に
示すようにフォトレジスト膜9が除去されて、開口領域
3,4は以後形成されるトレンチ領域を定義する。
ト膜9により定義されたパターンどおりに高温酸化膜8
をたとえば乾式エッチング方法にて選択エッチングす
る。そして、前記高温酸化膜8をエッチングマスキング
層にして開口された領域の窒化膜7をエッチング除去
し、続けて異方性エッチング方法にて図4に示すように
所定の深さのトレンチを形成した後、その素子の表面に
熱酸化工程による薄膜の酸化層10を形成する。さら
に、トレンチ内部を埋めるよう、たとえば、高温酸化膜
11を沈積形成する。したがって、狭い幅のトレンチ3
と広い幅のトレンチ4との寸法差により、図5に示すよ
うにトレンチが埋めつくされる部分とトレンチ状凹所の
残る部分を生じる。幅の狭いトレンチ3は高温酸化膜
8′の高さ以上に十分に埋められるが、広いトレンチ4
はその内部が十分に埋められない。なお、狭いトレンチ
においては該トレンチ内の埋められた層の中心部で陥没
される部分Dが生ずる。
める高温酸化膜11とトレンチバッファ層であるシリコ
ン窒化層7上の高温酸化膜8′を非等方性エッチング方
法によってエッチングし、次いで窒化層7およびパッド
酸化膜6は湿式エッチングして活性領域の半導体基板が
露出されるようにする。
による素子分離領域が形成されトレンチ間活性領域上に
半導体素子が形成可能になる。
示す断面構造に認められるように、トレンチ幅が大きい
と埋めらた充填材の段差形成が著しくなるので、その上
に積層される膜質のステップカバレージの悪化を伴うこ
とがある。特に、特性領域上にMOS素子が形成されて
このゲート電極がトレンチを横切って延伸形成されると
き段差による配線長さ増加が信号遅延をもたらす。
により狭いトレンチが過度に埋められて、これは平坦化
作業の困難性をもたらすため、同一チップ上に異なる幅
のトレンチがある場合は、上記素子分離法はLOCOS
のような素子分離方式にかわることができない技術であ
った。
域の幅とは無関係に素子分離領域の表面平坦化作用を有
し、良好な素子分離を行なうようにしたトレンチによる
素子分離技術を提供することである。
る工程を熱酸化による工程で行ない平坦化のための別途
のエッチング工程を要しない製造方法を提供することで
ある。
子分離領域の形成においても活性領域と同一レベルに平
坦化されるとともに素子分離になるようにしたトレンチ
構造を有する素子分離技術を提供することである。
の本発明は、同一半導体基板上に相互に異なる幅かある
いは同一の幅を有するトレンチによる素子分離領域を有
する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板上
に形成された絶縁層(たとえば酸化膜)に非活性領域定
義のための開口部を形成する段階と、活性領域を取囲む
環状のトレンチ領域を定義するため開口部の側壁内に前
記絶縁層より大きいエッチング率を有する領域(スペー
サ、たとえばポリシリコン)を形成する段階と、スペー
サと定義される部分を含む露出された基板領域に対しス
ペーサより小さいエッチング率を有する他の絶縁層(た
とえば窒化膜)を形成し、前記スペーサをエッチング除
去することにより、該領域に対し基板を露出させる段階
および露出される基板領域に対しトレンチを形成し、前
記開口部の形成の際用いられた絶縁層と同一材質の絶縁
層を沈積形成してトレンチを埋め、非活性領域上の絶縁
層の両側壁に対しスペーサを形成することにより活性領
域を取囲む環状のトレンチが形成されて素子分離が形成
される段階とを備える、半導体装置の製造方法を提供す
る。
の大小関係を述べたが、これは各工程特有の大小関係で
あり、一般的には「異なるエッチング率」と表現でき
る。
に分布する活性領域相互間の分離領域定義が前記基板上
に積層される絶縁層の部分エッチングにより形成され、
非活性領域として形成された開口部の側壁内に活性領域
の外郭を取囲む環状のトレンチが形成される領域として
所定幅のスペーサが形成され、前記スペーサと定義され
る部分を含む露出された基板領域に対し活性領域表面よ
りも下に形成される酸化層の形成の後スペーサに対応す
る領域に対しトレンチを形成し、前記酸化層の除去の後
露出される基板領域に対し熱酸化工程によりトレンチを
埋め、かつ活性領域表面と同じ高さまで酸化膜を形成し
て素子分離領域を形成する段階を含む半導体装置の製造
方法を提供する。
互に異なる幅かあるいは同一の幅を有するトレンチによ
る素子分離領域を有する半導体装置において、素子分離
領域を境界にして半導体基板上において島形態に分布す
る活性領域の周囲に沿って所定の幅をもって形成される
トレンチ、さらに他の活性領域を取囲むトレンチ間非活
性領域の基板上に形成される平坦化された絶縁層および
該絶縁層の側壁とトレンチ間の入口にはトレンチを埋め
る絶縁体によるスペーサで構成される素子分離領域を備
えたことを特徴とする半導体装置を提供する。
は活性領域のまわりに沿いその領域を取囲むように形成
される環状トレンチで素子分離を行なうようにし、広い
幅のトレンチ領域はその内部を埋める必要性がなくなる
ため、従来のように段差形成およびこれに伴う信号ライ
ン断線可能性の問題点を解決している。さらに、狭いト
レンチ領域も広いトレンチと同一形態に形成されるた
め、該領域内における従来のような中心部の陥没現象は
発生しない。
とは、従来技術の観点において単に比較のため用いられ
た用語であり、本発明の実際トレンチ領域は、前述した
概念とは異なり従来の狭い/広いトレンチと無関係に活
性領域を取囲む環状の同一の幅を有するトレンチであ
る。
ーサの幅の調節が容易で狭く形成できるという点のた
め、本発明は、高集積化に適合した製造方法を提供し、
かつ形成される活性領域が明確に形成できる。なお、何
らの欠陥もなくトレンチを埋めることができる。
説明する。
の平面図であり、図8ないし図17は、図7のB−B′
線に沿う断面図であって、本発明の半導体装置を得るた
めの製造工程図であり、図18は、図7のA−A′線に
沿う完成断面図である。
状の活性領域を左右方向に横切って形成される配線たと
えば、ゲート電極ラインは大きい段差なしにほぼ同一平
面上に配置することができる。
けられる活性領域は島形態に配置されている。それぞれ
の島、すなわち、活性領域は相互に離れた距離に関係な
く自身の外郭を取囲む所定の幅を有する環状トレンチに
よってのみ素子分離される。このような構成は、従来の
場合とは異なり素子分離法として幅広く適用できる。こ
のような観点において、図7のB−B′線に沿う断面図
すなわち図8〜図17を参照して、以下本発明を説明す
るが、活性領域間の離れた距離とは無関係に説明でき
る。
域とを定義するため絶縁層を形成して、非活性領域を開
口する。
20と指示したトレンチ領域を除いた実際活性領域のみ
の大きさにより決定される。
酸化工程あるいは化学気相蒸着(CVD)方法にて高温
酸化膜22を3000Å程度の厚さで形成し、次いで通
常の写真エッチング方法にてフォトレジスト23により
非活性領域を開口する。図7において、符号3はB−
B′線上の開口部分であり、該領域はスペース領域20
を含んだ非活性領域の大きさである。したがって、前記
高温酸化膜22で覆われた活性領域を除いた部分、非活
性領域においてはシリコン基板が露出される。
でいるが、図9に示すように、設定された幅のトレンチ
領域を定義するため開口部の側壁内にスペーサを形成す
る。前記スペーサは以後選択的にエッチング除去するこ
とを考慮して開口部を形成する絶縁層、すなわち高温酸
化膜22より大きいエッチング率の材料を選択して形成
する。この実施例においては、このためポリシリコンを
用いている。
成された基板全面にわたってポリシリコンを1000Å
程度の厚さで沈積形成し、反応性イオンエッチングのよ
うな水平面が削られやすく、垂直面が削られにくい非等
方性エッチング方法によって高温酸化膜22にまでエッ
チングしてポリシリコンによるスペーサ24,25を形
成する。
半導体基板層に寄生チャンネル阻止のための不純物層が
求められるため、図9に示すように、P型基板であると
きP + イオン層26が形成されるようイオン注入工程を
行なう。
が露出された状態にあり、特に、この領域はポリシリコ
ンによるスペーサの除去の際あるいはトレンチの形成の
際保護しなければならないので、トレンチ形成用マスキ
ング層が形成されるように高温酸化膜22およびスペー
サ24,25より小さいエッチング率の物質、たとえ
ば、窒化シリコン層27を1500Å程度の厚さで基板
全面にわたって沈積形成する。そして、非活性領域上の
前記窒化シリコン層27がこの領域内において平坦化さ
れた層になるようにフォトレジスト層28を全面に塗布
し、次のように工程を進行する。
内の陥没部を埋めながら平坦化された表面を有するよう
スピンコーティングされたフォトレジスト層28を非等
方性エッチング方法にてエッチングする。
るまでエッチングすることにより、前記非活性領域内の
陥没部にはフォトレジスト層が残留するようになる。図
9において、フォトレジスト層内に示す点線は、前記工
程より残留するようになるフォトレジスト層29の境界
を示すものである。その結果を図10に示す。
た窒化シリコン層の形成工程を次のように説明する。
ンチの形成の際トレンチバッファ層として作用し、以後
段差なしに形成されるため平坦化しなければならない。
チ形成のためにはポリシリコンによるスペーサ24,2
5がその幅ほど露出されるようにするとともにスペーサ
間の窒化層27も平坦化されなければならない。
ッチングであるプラズマエッチング方法によって窒化シ
リコン層27のうち、27Aまたは27Bで示す部分の
みが除去されるようにする。
に示している。同図を参照して、プラズマによるエッチ
ドーパントがスペーサ24の勾配のある輪郭24Aに沿
って反射が起きてフォトレジスト層29の端部下方に存
在している窒化シリコン層27Aにまで漸次エッチング
しながら時間調節による過度なエッチングを行なうよう
になると、前記窒化シリコン層27Aあるいは窒化シリ
コン層27Bのみを除去できるようになる。
中、反応性イオンエッチング方法を用いると、図12に
示すように、フォトレジスト層29を境界にした垂直方
向へのエッチングのみが行なわれるため、前記フォトレ
ジスト層29の除去の後平坦ではない窒化シリコン層が
得られる問題が発生して反応性イオンエッチングによる
方法は好ましくないが、本発明は次のようにしてこれを
解決している。すなわち、図12の段階においてフォト
レジスト層29を除去した後、図13において、27′
で示す窒化シリコンを湿式法によりわずかにエッチング
することにより先端部ではリン酸溶液との反応表面が他
の領域より露出される部分が大きいため、ほぼ丸い形態
の比較的平坦で鋭くない凸部を持つ断面形状を得ること
ができる。
層に対し、この実施例1においては1500Åの厚さで
積層したが、形成するトレンチの深さを1μmにして形
成するとき少なくとも1000Åの厚さの窒化シリコン
層は十分にバッファ層として作用できるので、図10に
示す具体化された領域の限定なしに十分に過度エッチン
グされてもよい。もし、1500Åの厚さを維持する範
囲内において窒化シリコン層が一部エッチングされたと
いうと図14に示すようにエッチングされた窒化シリコ
ン層27C内にフォトレジスト層29の一部を含めるこ
とができ、また過度エッチングである場合窒化シリコン
の表面に接してフォトレジスト層29が残存する形態を
とることもできる。図14は、高温酸化膜22にまでエ
ッチングして窒化シリコン層27を部分エッチング処理
した状態を示すものであり、この段階に続けてフォトレ
ジスト層29を除去するが、好ましくは、たとえばプラ
ズマ技法を用いてフォトレジストを酸化させて除去す
る。
のポリシリコンによるスペーサ24,25が開口部の側
壁に連なって存在し、これらスペーサの内方には窒化シ
リコン層がその下方のシリコン基板を覆っており、言及
したとおりに、トレンチの形成の際バッファ層として作
用する。
チングするとスペーサ領域のシリコン基板が露出し、そ
の後露出したシリコン基板領域を非等方性エッチング方
法によって所定深さのトレンチに形成する。トレンチ形
成に伴うトレンチ内部表面上のシリコン層の欠陥を補償
するよう、たとえば、熱酸化工程にて酸化層30をトレ
ンチ内部表面上に形成した後トレンチ内部を埋める工程
段階を行なう。
埋める工程段階を示すものであり、この実施例において
は開口部を定義する高温酸化膜22と同様に第2高温酸
化膜31を基板全面にわたって沈積形成する。そうする
と、前記第2高温酸化膜31は活性領域の露出作業時、
活性領域上の高温酸化膜22と同一の工程を経るように
なる。すなわち、前記高温酸化膜22および第2高温酸
化膜31に対し、乾式エッチング方法にてシリコン基板
21が露出されるまでエッチングすると、図17に示す
ように、窒化シリコン層27Cの両側壁で高温酸化膜に
よるスペーサ32,33が形成され、これらスペーサ3
2,33と厚さが1000ないし1500Åの窒化シリ
コン層27Cとはほぼ段差なしに非活性領域を占有する
ようになり、素子分離領域をなすようになる。このと
き、窒化シリコン層27の表面の内側34は若干陥没さ
れているが、この陥没部位をなす両側壁35上には小さ
いスペーサ(示さず)、すなわち第2高温酸化膜31に
よるスペーサが形成することもあるが、本発明の特徴と
は関係がない。すなわち、ステップカバレージの問題に
悪影響を与えずスムーズな表面形状を有するという結果
が得られる。
と同一であり、この部分は図7の広い素子分離領域4に
対しても同一な形態を維持する。
ウェハの活性領域上に必要素子を形成するようになる
が、一例として、図7のA−A′線に沿ってとられた断
面図である図18のように相互に対応して“C”で示す
活性領域上に1対のMISFETを形成した例を説明す
ると、通常の過程を用いて活性領域の露出された半導体
基板に熱酸化工程にて薄い酸化層を形成し、その上にポ
リシリコンで所定幅のゲート電極37を形成する。この
形態は、平面から見て図7のように長さ方向に配置され
る場合、図17のような素子分離領域上を横切るような
るが、これは、図6とは根本的に異なる形態であり、良
好な平坦性によってステップカバレージの悪化が防止さ
れるばかりでなく、これによって凹凸に伴う長さ増加が
ないため、ゲート電極ラインに沿い信号の伝達遅延が改
善されるものである。そして、ゲート電極37の両側に
はソース/ドレイン領域38が形成されることによりM
ISFETが形成される。
スアレイ上に配置される半導体記憶装置に有効である
が、これは本発明の素子分離に係る一例であり、これを
応用したどんな半導体装置であっても形成可能である。
領域へのバードビーク(bird’s beak)によ
る侵食がなく、トレンチ幅の調節の可能性で微細な素子
の形成を可能であるようにするため、高集積化の傾向に
従う高密度の半導体装置の実現を可能にする。さらに、
トレンチの深さと窒化シリコン層27Cの厚さの調節に
応じて段差の調節が可能であり設計上の融通性を提供す
る。
19ないし図24を参照して、詳細に説明する。
域および非活性領域の形成例は図1の例と同一である。
域の定義から開始される。すなわち、素子分離領域の形
成の後設けられた活性領域上に必要素子が形成されるの
で半導体基板60上には図19に示すように、パッド酸
化膜61と窒化膜62および高温酸化膜63がそれぞれ
240Å、1500Å、1000Å程度の厚さで形成さ
れ、通常の写真エッチング方法にて開口部が形成され
る。
化膜および高温酸化膜を化学気相蒸着方法あるいは低圧
化学気相蒸着方法などにて沈積形成する。フォトレジス
ト層64でパターン定義された開口部については、反応
性イオンエッチングのような乾式エッチング方法を用い
て積層された絶縁層が基板面までエッチングされて非活
性領域が定義される。このとき、この実施例に従い開口
部の幅は、たとえば0.4〜0.5μm程度にして形成
する。
レジスト層64を除去し、図20に示すように開口部の
側壁に対するスペーサ形成工程を進行する。
化膜あるいはポリシリコンを沈積し乾式エッチング方法
にて形成されるものである。このとき、重要なことは、
形成されるスペーサ65,66の幅Wである。この幅W
は活性領域を取囲む環状トレンチの幅をも含んで定義さ
れるものであるため、その幅を維持してスペーサが形成
されるようにする。
m幅の開口部に対し700Å程度のトレンチの幅Tが形
成されるようにし、この幅Tとマージン幅とを含んで幅
が“W”であるスペーサが形成される。具体的には開口
部を定義する3層の積層絶縁膜の厚さが2740Åであ
るため、基板全面にわたって沈積する窒化膜の厚さは1
500Åとし、乾式エッチング方法を行ないスペーサ幅
Wが700〜1000Åを維持するよう非等方性エッチ
ング方法にて行なうことによりスペーサ65,66を形
成する。同時に、前記の条件によりスペーサによって定
義される開口部内の領域は基板が露出されるようにす
る。
ジン幅を有するスペーサを形成した後に露出した基板領
域に対し絶縁層を形成する。前述の露出した基板領域は
シリコンであるためこれに対する熱酸化工程を行ないシ
リコンが基板方向に消耗されながら漸次熱酸化層になる
ので、図に示すように、基板露出面より深く、そしてス
ペーサ内周によって定義される領域より幅広く酸化層が
形成される。この実施例においては形成される熱酸化層
67の厚さがほぼ1000Å程度に形成され得るように
工程条件を調節したが、これに伴いこの絶縁層の厚さの
1/2程度がシリコン基板内に形成される。このような
工程は以後良好な平坦性を有する素子分離領域を形成す
ることが主目的である。このとき、重要なことは、トレ
ンチの幅Tと酸化膜の厚さとは比例関係にあり相互従属
関係にあるということである。トレンチは以後の工程に
おいて熱酸化技法にて埋められ、この埋められる程度は
基板露出面より深く形成される熱酸化層の厚さdに関係
するため、熱酸化層の基板露出面以下の厚さ“d”にお
いて、この厚さはトレンチ幅Tと関係し、トレンチ幅T
は熱酸化層67の成長の際左右にも拡張形成されるのに
留意してスペーサ幅Wを余裕のあるように形成して設計
条件を調節することが重要である。
図20の段階において熱酸化層67は垂直方向および水
平方向にも拡張形成されるが両スペーサ65,66をリ
ン酸溶液で湿式エッチングして除去することにより、ス
ペーサ幅Wより小さい幅のトレンチ幅Tにシリコン基板
が露出される。この理由は、スペーサ幅とトレンチ幅と
の間の寸法差は図20の段階において熱酸化工程の際工
程により生じたものであり、したがって、トレンチ幅を
含んでマージン幅を有するスペーサが形成される。
定数値は一例であり、トレンチ幅は調節でき、熱酸化膜
の厚さも必ずしも1000Åに限定されるものではな
い。
グ工程にて図21に示すように所定深さのトレンチ6
8,69を形成する。
幅をもって開口部の側壁内側に形成される。この大きさ
は本実施例においてほぼ700Å程度に形成されたが、
トレンチ形成後にトレンチバッファ層として作用した熱
酸化層67を乾式エッチングして除去することにより図
22に示すように基板を露出させる。
開口部内において基板面に対し垂直方向にて“d”の深
さ、具体的には熱酸化層67の45%の深さを有し平坦
なSi表面Sが得られ、この表面の周囲にトレンチが形
成されている。トレンチ幅Tは1000Å未満でも形成
可能であるため、この実施例において熱酸化膜の厚さが
1000Åであるが、それ以下の厚さで形成されること
もできる。
なければならないので、このため、次のような工程を進
行させる。
面が活性領域の表面と同一高さに平坦化させようとする
ものであるため、露出されるシリコン基板に対し図23
に示すように、熱酸化工程を行ない、トレンチを熱酸化
物で埋めるとともに、“d”の深さで平坦化酸化膜を形
成させる。したがって、トレンチ幅Tがこの実施例にお
いては700Åであるため、形成される熱酸化層の幅d
は1500Å〜3000Å程度に形成され、非活性領域
の表面を覆う熱酸化層が基板面と大体同じ高さまで形成
される。図23の熱酸化段階はLOCOS工程において
行なうフィールド酸化膜の形成工程とも類似である。
うな工程により形成され、続いて活性領域を露出させる
ため、窒化膜62とパッド酸化膜61とを湿式エッチン
グ方法にて除去し図24に示すように、この実施例に従
う素子分離領域を有する半導体装置が得られる。
5μmであり、微細化条件に合致する大きさで良好な平
坦性を伴って形成される。素子分離領域71を境界にし
て形成される活性領域72においては半導体素子が形成
されることにより、半導体装置が得られ、活性領域間の
金属配線の際非活性領域を横切る配線の形成時段差がほ
とんどないので有利であり、配線させるラインに沿って
信号遅延や従来のような段差に起因した微細間隔ライン
が短絡される問題が発生しない。
てわかるように、本発明に従い形成される素子分離領域
の平坦化の程度は、トレンチの形成の後熱酸化工程の
際、あるいはスペーサ形成の後開口部内の露出された非
活性領域における熱酸化膜の厚さの程度に応じて制御す
ることができて工程の融通性がある。
たような、フィールド酸化膜形成の際、基板内側面にス
トレスが加わる問題はトレンチの形成により防止され、
したがって、物理的、電気的に安定化された活性領域に
素子を形成できる長所を有する。
半導体基板の平面図である。
を得るための従来の製造工程図である。
を得るための従来の製造工程図である。
を得るための従来の製造工程図である。
を得るための従来の製造工程図である。
を得るための従来の製造工程図である。
の平面図である。
導体装置を得るための製造工程図である。
導体装置を得るための製造工程図である。
半導体装置を得るための製造工程図である。
半導体装置を得るための製造工程図である。
半導体装置を得るための製造工程図である。
半導体装置を得るための製造工程図である。
半導体装置を得るための製造工程図である。
半導体装置を得るための製造工程図である。
半導体装置を得るための製造工程図である。
半導体装置を得るための製造工程図である。
体装置の主要部断面図である。
である。
である。
である。
である。
である。
である。
Claims (17)
- 【請求項1】 同一半導体基板上に相互に異なる幅かあ
るいは同一の幅を有するトレンチによる素子分離領域を
有する半導体装置の製造方法であって、 前記半導体基板上に絶縁層を形成して非活性領域(素子
分離領域)に対する開口部を形成する段階と、 活性領域を取囲む環状のトレンチ領域を定義するため開
口部の側壁に前記絶縁層と異なるエッチング率のスペー
サを形成する段階と、 スペーサと定義された基板に対しスペーサとは異なるエ
ッチング率を有する他の絶縁層を形成し前記スペーサを
エッチング除去することにより該領域に対し基板を露出
させる段階と、 露出された基板に対しトレンチを形成し前記開口部の形
成の際用いられた絶縁層と同一材質の絶縁層を沈積形成
してトレンチを埋めて非活性領域上の絶縁層の両側壁に
対しスペーサを形成することにより、活性領域を取囲む
環状のトレンチが形成されて素子分離領域が形成される
段階とを備える、半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記開口部を支持する絶縁層は、熱酸化
工程あるいは化学気相蒸着法で形成された酸化膜である
ことを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項3】 前記活性領域は、素子分離領域を境界に
して半導体基板上において島形態に分布していることを
特徴とする、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記開口部の側壁上に形成されるトレン
チの幅の広さと同一のスペーサの形成は、ポリシリコン
により形成されることを特徴とする、請求項1に記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記開口部内に形成されるスペーサと定
義された領域に形成された絶縁層の形成は、スペーサと
異なるエッチング率の窒化シリコンを形成し、その上に
フォトレジスト膜をスピンコーティングした後乾式エッ
チング方法にて前記窒化シリコン層が露出されるように
して平坦化させ、プラズマ乾式エッチング方法にて露出
された窒化シリコン層をエッチングして除去することに
より、トレンチの幅と同一な大きさのスペーサ露出およ
び窒化シリコン層の平坦化をなす段階を含むことを特徴
とする、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記開口部内に形成されるスペーサと定
義される領域に形成された絶縁層の形成は、スペーサと
異なるエッチング率の窒化シリコンを形成し、その上に
フォトレジスト膜をスピンコーティングした後乾式エッ
チング方法にて前記窒化シリコン層が露出されるように
して平坦化させ、反応性イオンエッチング(RIE)方
法にて前記露出された窒化シリコン層をエッチング除去
し、フォトレジスト膜を除去した後リン酸による湿式エ
ッチングで非活性領域上の窒化シリコンをエッチングし
てほぼ平坦化させる段階を含むことを特徴とする、請求
項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記トレンチ内を埋める材質は、開口部
を支持する絶縁層と同一の酸化膜であることを特徴とす
る、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 形成されるトレンチは、島形態と離れて
配置される活性領域の外郭を取囲む環状の領域と定義さ
れて非活性領域の幅に関係なしに形成されることを特徴
とする、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 前記スペーサと定義される領域上に形成
される窒化シリコン層のトレンチが1μmであるときほ
ぼ1500Åの厚さで形成されることを特徴とする、請
求項5または6に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項10】 半導体基板に島形態と分布される活性
領域間の分離領域(非活性領域)の定義は、前記基板上
に積層された絶縁層の部分エッチングで形成され、形成
された非活性領域の開口部の両側壁上に活性領域の外郭
を取囲む環状のトレンチが形成される所定幅を含むスペ
ーサが形成され、前記スペーサと定義される露出された
基板に対し基板レベル以下と形成される熱酸化層の形成
の後スペーサに準ずる領域に対しトレンチを形成し、前
記酸化層の除去の後露出された基板領域に対し熱酸化工
程によりトレンチを埋め、かつ基板レベルと同一である
よう酸化膜を形成してなる素子分離領域を有するように
する工程を含む、半導体装置の製造方法。 - 【請求項11】 前記スペーサの幅は、基板レベル以下
の熱酸化層の厚さdと該熱酸化層の形成の際左右に形成
される幅の1/2とを含んで形成されることを特徴とす
る、請求項10に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項12】 前記素子分離領域の幅が0.5μmで
あるとき、基板レベル以下の熱酸化層の厚さdは150
0Åであり、トレンチTの厚さは700Å未満で形成さ
れることを特徴とする、請求項11に記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項13】 前記開口部の側壁に形成されるスペー
サは、窒化膜あるいはポリシリコンで乾式エッチング方
法にて形成されることを特徴とする、請求項10に記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項14】 前記スペーサに準ずる領域に対するト
レンチの形成は、スペーサの湿式エッチングによる除去
により露出された基板領域に対し両スペーサ間に形成さ
れた熱酸化層をトレンチバッファ層にして乾式エッチン
グ方法にて形成されることを特徴とする、請求項10に
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項15】 同一半導体基板上に相互に異なるかあ
るいは同一の幅を有するトレンチによる素子分離領域を
有する半導体装置であって、 前記素子分離領域を境界にして半導体基板上において島
形態と分布される活性領域の外部に沿って所定の幅をも
って形成されたトレンチと、 さらに他の活性領域を取囲むトレンチ間非活性領域の基
板上に形成される平坦化された絶縁層と、 該絶縁層の側壁とトレンチ間の入口にはトレンチを埋め
る絶縁体によるスペーサで構成される素子分離領域とを
備えた、半導体装置。 - 【請求項16】 前記トレンチ内を埋める絶縁物は酸化
物であり、非活性領域上の窒化シリコンであることを特
徴とする、請求項15に記載の半導体装置。 - 【請求項17】 前記非活性領域上の絶縁層の厚さは、
トレンチの深さが1μmであるときほぼ1000Åない
し1500Åで形成されることを特徴とする、請求項1
6に記載の半導体装置。
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