JPS5986241A - 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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JPS5986241A
JPS5986241A JP19637182A JP19637182A JPS5986241A JP S5986241 A JPS5986241 A JP S5986241A JP 19637182 A JP19637182 A JP 19637182A JP 19637182 A JP19637182 A JP 19637182A JP S5986241 A JPS5986241 A JP S5986241A
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JP
Japan
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film
insulating film
groove
region
etching
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JP19637182A
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English (en)
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Akira Kurosawa
黒沢 景
Sunao Shibata
直 柴田
Masashi Wada
和田 正志
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76224Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
    • H01L21/76237Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials introducing impurities in trench side or bottom walls, e.g. for forming channel stoppers or alter isolation behavior

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体装置及びその製造方法の改良に関する
・ 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来、半導体としてシリコンを用いた半導体装置、特に
MO8型半導体装置においては、寄生チャネルによる絶
縁不良をなくし、かつ寄生容量を小さくするために素子
間の所謂フィールド領域に厚い絶縁膜を形成することが
行われている。このような厚い絶縁膜を素子分離領域に
形成する方法としては、代表的には次の3つの方法が良
く知られている。
まず、第一の方法はr、ocos法(例えば:文献Ph
111ps Res、Repts、25,118−13
2(1970))として知られ、耐酸化性の膜で素子形
成領域を覆い、素子分離領域のシリコン基板を熱酸化し
て選択的に厚い酸化膜を形成する方法である。
第二の方法は、代表的にはREOX法(例えば:文献I
EDM Techn、 Dlgest、 177−18
0(1978))として知られ、素子分離領域のシリコ
ン基板中に基板と同導電型の不純物層とシリコン基板上
に素子分bIU用のCVD −5so2膜とを自己整合
的に形成する方法である。
第三の方法は、代表的にはBOX法(例えば:文献IE
DMTechn、 Digest、 384−387(
1981))として知られ、素子分離領域のシリコン基
板を少なくとも一部工、チングとして溝部を形成し、こ
の溝部を絶縁膜で埋め込む方法である。
しかし、上記いずれの素子分離法を用いても、素子を形
成する領域は素子分離用の酸化膜でとシ囲まれた半導体
基板表面のみに限定されている。また、ダイナミックR
AM等に代表される高密度メモリデバイスは、その集積
密度を上げるため微細化される傾向にあり、従って素子
形成領域の面積は益々小さくなっている。このため、M
OS )ランジスタのチャネル幅が狭くナリ、トランジ
スタの十分な電流駆動力(チャネルコンダクタンス)が
得られなくなる。さらに、MOSキャパシタにおいては
、キャノJ?シタ面積が小さくなるため、十分な、キャ
パシタ容量が得られないという問題が生じてきている。
特に、前記LOCO8法においては、素子分離用酸化膜
が周辺から1.0〔μm〕程度素子形成領域に侵入する
ため、素子形成領域の面積の減少は著しく、上記チャネ
ルコンダクタンスの低下とキャパシタ容量の低下は深刻
な問題となっている。逆にいえば、十分なチャネルコン
ダクタンス及びキャノやシタ容1′を得るには素子形成
領域の面積を広くする必要があり、これが素子の微細化
及び高密度化を妨げる大きな要因となる。
一方、相補型MO8(C−MOS)インノ々−夕等にお
いては、Pチャネルトランジスタのソースの耐圧及びに
チャネルト°ランジスタのソースとN型基板との耐圧を
保つために、これらの間隔をある基準以上必要とする。
また、Nチャンネルトランジスタのチャネル幅とPチャ
ネルトランジスタのチャネル幅もトランジスタに流れる
電流値を大きくするためにある基準以上必要とする。し
たがって、こ、−場合も素子形成領域の面積を広くする
必要かあシ、これが微細化及び高集積化をはかる上で大
きな障害となっている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、素子形成領域の面積を大きくすること
なく、十分大きなチャネルコンダクタンス及びキャパシ
タ容量等を得ることができ、素子の微細化及び高密度化
をはかシ得る半導体装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記微細化及び高密度化に
を与し得る半導体装置の製造方法を提供することにある
〔発明の概要〕
本発明の骨子は、素子分離領域に設けた溝部の側壁にも
薄い絶縁膜を介して電極材料を形成することにある。
すなわち本発明は、半導体基板上の素子分離領域をエツ
チングして形成された溝部に、第1の絶縁膜を埋め込ん
で素子分離をはかった半導体装置において、上記第1の
絶縁膜の一部を除去し上記溝部の側壁を露出し、この露
出した側部及び基板の素子形成領域上に第2の絶縁膜を
形成し、この第2の絶縁膜上に電極月利を被着するよう
にしたものでおる。
また、本発明は上記半導体装1dヲ製造するに際し、半
導体基板の素子形成領域上にマスク材vi−被着したの
ち、このマスク材を用い′上記基板の素子分離領域を選
択エツチングして溝部を形成し、次いで全面に上記溝部
の深さと略同じ膜厚の第1の絶縁膜を堆積し、次いで段
差部に堆積した絶縁膜のエツチング速度が平坦部に堆積
した絶縁膜のエツチング速度よシ速くなるエツチング条
件で上記第1の絶縁膜全工、チングして前記溝部の側壁
を露出せしめ、次いで前記マスク材を除去することによ
シ該マスク材上の第1の絶縁膜を除去して素子形成領域
を露出せしめ、次いで上記露出した素子形成領域及び前
記溝部の側壁に第2の絶縁膜を形成し、しかるのち上記
第2の絶縁膜上に電極材料を被着するようにした方法で
ある。
〔発明の効果〕
トランジスタを形成すると、実効的なチャネル幅が島状
素子領域の上面の部分と側面の部分との和になる。この
ため、実効的なチャネル幅は従来の場合に比べて側面の
部分だけ大きくなシ、これによりチャネルコンダクタン
スを大きくすることができる。また、MO8キャノ臂シ
タを形成すれば、実効的なキャパシタンス面積が島状素
子領域の上面の部分と側面の部分との和になる。
このため、やはり実効的なキャパシタンス面積は従来の
場合に比べて側面の部分だけ大きくなシ、キャパシタン
ス面積を大きくすることができる。したがって、従来と
同じチャネルコンダクタンス及びキャノ臂シタ容景にお
hては孝子形成領域の面積全大幅に狭くすることができ
、素子の微細化及び高密度化をはがシ得る。
〔発明の実施例〕
第1図(a)〜(f)は本発明の一実施例を説明するた
めの工程断面図である。まず、第1図(a)に示す如く
、半導体基板、例えば面方位(100)比抵抗5〜50
(Ωm〕のP型シリコン基板1を用意し、この基板1の
素子形成領域上に厚さ500 (X)程度の熱酸化膜2
を介して、シリコン基板1のエツチングのマスクとな多
、かつ後の工程です7トオフ加工全可能にするマスク材
、例えばAt膜3を被着する。次いで、第1図(b)に
示す如<At@、9をマスクとして素子分離領域(フィ
ールド領域)のシリコン基板1を深さ、例えば1.0C
μm)程麿工、チングして溝部4を形成する。その後、
同じAt膜3をマスクに用いて、フィード領域の溝部4
にフィールド反転防止のためのゼロンのイオン注入を行
ないP+層5をつくる。
次に、第1図(c) JC示す如く段差部に堆積した膜
のエツチング速度が平坦部に堆積した膜のエツチング速
度より速くなる性質を持つ膜、代表的にはプラズマ雰囲
気中で形成したCVD −5ly2膜(第1の絶縁膜)
6を例えば1.1〔μm〕程度全面に堆積する。次いで
、第1図(d)に示す如く緩衝弗酸液で上記プラズマC
VD −8302& 6を例えば1分程エツチングする
と、Plasma CVD −8i02膜りの上記性質
により溝部4の側壁部に堆積したプラズマCVD −8
102膜6は選択的忙除去され、溝部側壁のシリコン基
板1と少なくともAt膜3の側壁の一部が露出される。
このとき、平坦邪に堆積したプラズマCVD −810
2膜6は約1000(芙〕程度工、チングされ膜厚は1
.0〔μm〕程度になる。次に、例えば硫酸と過酸化水
素水との混液で処理するとAt膜3は工、チンチされ同
時にAt膜膜上上堆積していたプラズマCVD −5I
O2膜も除去される。その後、第1図(e)に示す如く
熱酸化膜2を除去すると、溝部4内に素子分離用の酸化
膜(CVD −5to2膜)6が残置した構造で島状の
素子領域が形成される。このとき、素子形成領域の表面
と素子分離用酸化膜6の表面の高さが略等しくなるよう
にすることがてきる。その後、第1図α)に示す如く素
子形成領域の上面及び側面に薄い酸化膜(第2の酸化膜
)7を形成し、続いて通常の製造工程によ、りMOSM
OSキャパシタS )ランジスタ等が作成されることに
なる。
第2図(a)は標準的なダイナミックRAMのセル構造
を示す平面図で、図中8はMOSキャパシタの電極を示
し、9はMOS )ランジスタのダート電極ケ示してい
る。
第2図(b)は同図(、)の矢視A−A断面図で、上記
実施例方法ケ用いて作成したMO8キャノ(シタを示し
ている。映厚lo o (:l)のシリコン酸化膜7を
用いた一辺が3.4〔μm〕の方形のMOSキャパシタ
を考えると、従来の素子分離構造、例えばBOX法やR
EOX法を用いた場合にはキャノヤシタンス容曾は40
[fF)KLかならなかった。さらに、従来法のLOC
O8法を用いた場合は実効的なMOSキャパシタ面積は
バーズビークによシ減少するため、さらにキセノ4シタ
ンス容量は28.8[fF]に減少してしまう。しかし
ながら、本実施例方法を用いれば第2図(b) K示し
たように島状素子領域の表面のみならず側面にもキャパ
シタが形Byされるため、実効的なキャパシタ面積が増
大して、キャ/IPシタ答量は2倍以上の87.1〔f
F〕にもなった。
第2図(c)は同図(a)の矢視B−B断面図で、上記
実施例方法を用いて作成したMOS )ランジスタのチ
ャネル幅方向を示している。例えば従来のBOX法やR
EOX法を用いて素子分離を1−[ないチャネル幅1.
0〔μm〕、チャネル長さ1.0〔μm〕のMOS )
ランジスタを形成した場合を仮定すると、同じトランジ
スタを従来のLOCO8法で製造すればバーズビークの
ため実効的なチャネル幅は消滅し、チャネルコンダクタ
ンスgmは零になる。
これに対して本実施例方法を用いれば、第2図(clに
示したように島状素子領域の表面のみならず側面にもチ
ャネルが形成されるため実効的なチャネル幅が増大して
、チャネルコンダクタンス1mは従来BOX法又はRE
OX法の場合の約3倍にもなる。
かくして本実施例によれば、島状に分離された素子領域
の島表面のみならず島側面にも例えハMO8キャノ臂シ
タやMOS )ランジスタを形成する牢が可能になシ、
上述のようにキャパシタ面積の増大やトランジスタ特性
の改讐をはかることができる。
第3図(、)〜(f)は他の実施例全説明するための工
程断面図でめる。まず、第3図(a)に示す如くN型シ
リコン基板11中にPウェル12r形成したのち、基板
11の表面を酸化し酸化膜13を形成し、さらにこの酸
化膜13上にAt膜(マスク材)f4’に蒸着する。続
いて、周知の方法により素子形成領域上の部分を残し、
At膜14及び酸化膜13を選択的に除去する。次いで
、第3図(b)に示す如く上記At膜14をマスクとし
て基板ノーを選択エツチングしてチー/’P断面金有す
る溝部15を形成する。その後、第3図(e)に示す如
(先の実施例と同様に5IO2膜16を全面に堆積する
。次いで、希釈した弗酸を用い810膜16を全面エツ
チングすることによシ、第3図(d)に示す如く溝部1
5の側壁の5i02膜16’jk除去する。その後、A
t膜14を除去することによりAA膜14上の5tO2
膜を除去する。次いて酸化膜13を除去したのち、第3
図(、)に示す如くダート酸化膜(第2の絶縁膜)17
を形成する。続いて、第3図(f)に示す如く全面に多
結晶シリコン膜18を堆積する。その後、多結晶シリコ
ン膜18のノ臂ターニングヲ行い、Nチャネルトランジ
スタ、Pチャネルトランジスタのソース・ドレイン領域
への不純物拡散、保睦膜形成、電榊取シ出しを行うこと
によってC−MOSインバータが作成されることになる
かくして本実施例によれば、Pウェル12とPウェル1
2外に形成場れる各トランジスタのソース若しくはドレ
インとの距離を短くすることができる。さらに、各トラ
ンジスタのチャネル幅も素子形成領域に比して十分大き
くすることができる。したがって、先の実施例と同様に
素子の微細化及び高密度化をはかり得る。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記マスク材tまAtに限るものではな
く、シリコン基板エツチングのマスクとして作用し、か
つその後の1ノフトオフ加工を可能とする衣のであれば
よい。また、溝部に埋め込む絶縁膜はプラズマCVD 
−8102膜に限るものでなく、スノ(ツタ蒸着による
5102膜、プラズマCVD −S 1s /’/ 4
膜、或いはPSG膜であってもよい。また、MOSトラ
ンジスタ、5tosキャノ’11シタ或いハC−MOS
インノぐ一夕に限ら−J′″、各種の半導体装置に適用
することが可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、植種変形し
て実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(f)は本発明の一実施例を説明するた
めの工程断面図、第2図(a)〜(c)は上記実施例を
用いて作成したダイナミ、りRAMセルを示すもので第
2図(a)は平面図、第2図(b)は同図(a)の矢視
A−A断面図、第2図(e)は同図(a)の矢視B−B
断面図、第3図(a)〜(f)は他の実施例を説明する
ための工程断面図である。 1.11・・・シリコン基板、2.13・・・熱酸化B
n、3114・・・アルミニウム膜(マスク材)、4.
15°“°溝部、5・・・イオン注入j℃、6.16・
・・5i02膜(第1の絶縁膜)、7.17・・・ダー
ト酸化膜(第2の絶縁膜)、8・・・キャノヤシタ電極
、9.18・・・ダート電極、12・・・〆ウエル。 第3図 第3図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上の素子分離領域をエツチングして形
    成された溝部と、仁の溝部に該溝部の側壁が露出するよ
    う埋め込まれた第1の絶縁膜と、前記半導体基板の素子
    形成領域上及び上記側壁上に形成された第2の絶縁膜と
    、この第2の絶縁膜上に被着された電極材料とを具備し
    てなることを特徴とする半導体装置。
  2. (2)半導体基板の素子形成領域上にマスク材を被着す
    る工程と、上記マスク材を用いて上記基板の素子分離領
    域を選択エツチングして溝部を形成する工程と、次いで
    全面に上記溝部の深さと略同じ膜厚の第1の絶縁膜を堆
    積する工程と、段差部に堆積した絶縁膜のエツチング速
    度が平坦部に堆積した絶縁膜のエツチング速度より速く
    なるエツチング条件て上記第1の絶縁膜をエツチングし
    て前記溝部の側壁を露出せしめる工程と、次いで前記マ
    スク材を除去することによシ該マスク材上の第1の絶縁
    膜を除去して素子形成領域を露出せしめる工程と、上記
    臨出した素子形成領域及び前記溝部の側壁に第2の絶縁
    膜を形成する工程と、上記第2の絶縁膜上に電極材料を
    被着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。
  3. (3)前記第1の絶縁膜としてプラズマ雰囲気中で形成
    したCVD −5to2膜、ス)4ツタ蒸着した510
    2膜、減圧雰囲気中で形成したPSG膜、或いはプラズ
    マ雰囲気中で形成したCVD −St、、N4膜を用い
    、そのエツチング法として化学エツチング法を用いたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の半導体装置
    の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6182458A (ja) * 1984-09-29 1986-04-26 Toshiba Corp 半導体メモリ装置
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