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JP3370057B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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JP3370057B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3370057B2
JP3370057B2 JP2000151768A JP2000151768A JP3370057B2 JP 3370057 B2 JP3370057 B2 JP 3370057B2 JP 2000151768 A JP2000151768 A JP 2000151768A JP 2000151768 A JP2000151768 A JP 2000151768A JP 3370057 B2 JP3370057 B2 JP 3370057B2
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oxidation
resistant mask
semiconductor device
oxidation resistant
formation region
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係り、詳しくは、素子分離用絶縁膜の形成方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming an element isolation insulating film.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のULSIの高集積化・高密度化に
伴い、素子分離膜の微細化に対する要求はますます大き
くなっている。従来の素子分離技術には、選択酸化法
(LocalOxidation of Silicon:以下、LOCOS法)
が用いられてきたが、LOCOS法では、素子分離部分
が必然的に盛り上がるため、基板表面の平坦性を著しく
損ない、半導体基板の素子形成領域に対して半導体素子
を形成する際に、フォトリソグラフィ工程を均一に行う
ことができず、微細加工が困難になる問題がある。
2. Description of the Related Art With the recent trend of higher integration and higher density of ULSI, the demand for miniaturization of element isolation film is increasing more and more. The conventional element isolation technology includes a selective oxidation method (Local Oxidation of Silicon: LOCOS method).
However, in the LOCOS method, since the element isolation portion inevitably rises, the flatness of the substrate surface is significantly impaired, and a photolithography process is performed when a semiconductor element is formed in the element formation region of the semiconductor substrate. However, there is a problem that it is difficult to perform fine processing.

【0003】そこで、このような問題を解消する手法と
して、シリコン基板における素子分離用絶縁膜の形成予
定領域に、予めエッチングして浅い溝を形成しておき、
その後、LOCOS法で酸化による絶縁膜を形成するこ
とにより、酸化により生じる段差を低減させる技術が提
案されている。この技術は、リセストLOCOS法と呼
ばれ、例えば、特開平9−330923号公報にも開示
されている。
Therefore, as a method for solving such a problem, a shallow groove is previously formed by etching in a region where a device isolation insulating film is to be formed in a silicon substrate.
After that, a technique has been proposed in which an insulating film is formed by oxidation by the LOCOS method to reduce a step caused by the oxidation. This technique is called a lysest LOCOS method, and is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-330923.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のリセストLOC
OS法における問題点を図10に基づいて説明する。従
来のリセストLOCOS法では、素子分離用絶縁膜51
の形成領域52における素子形成領域53との境界近傍
に、シリコン基板54の(111)結晶面(ファセッ
ト)55が現れ、LOCOS特有のバーズビークの先端
付近に、ホワイトリボンと称される酸化抑制層が発生す
る。シリコンの(111)結晶面が現れるのは、酸化時
において、素子形成領域53と隣接した素子分離用絶縁
膜形成領域52の縁部が、素子形成領域53の酸化を防
止するための厚い耐酸化マスク(図示しない)により覆
われているため、酸化に伴う体積膨張が許されず、酸化
種がきても酸化が起こらないからであると考えられてい
る。また、ホワイトリボンは、酸化種により耐酸化マス
ク(シリコン窒化膜)の一部が酸化されてアンモニアが
発生し、この発生したアンモニアが基板材料のシリコン
を窒化してできたものと考えられている。
[Problems to be Solved by the Invention] Conventional resist LOC
Problems in the OS method will be described with reference to FIG. In the conventional resist LOCOS method, the element isolation insulating film 51 is formed.
The (111) crystal face (facet) 55 of the silicon substrate 54 appears in the vicinity of the boundary with the element formation region 53 in the formation region 52, and an oxidation suppression layer called a white ribbon is formed near the tip of the bird's beak peculiar to LOCOS. Occur. The (111) crystal plane of silicon appears because the edge portion of the element isolation insulating film formation region 52 adjacent to the element formation region 53 is thick oxidation resistant to prevent the element formation region 53 from being oxidized during oxidation. Since it is covered with a mask (not shown), it is considered that the volume expansion accompanying the oxidation is not allowed and the oxidation does not occur even if the oxidizing species come. Further, it is considered that the white ribbon is formed by oxidizing a part of the oxidation resistant mask (silicon nitride film) by the oxidizing species to generate ammonia, and the generated ammonia nitrides silicon of the substrate material. .

【0005】耐酸化マスクを除去した後、素子形成領域
53には、犠牲酸化膜と称される酸化膜が形成される
が、バーズビーク近傍の素子形成領域53は、上述した
ホワイトリボンの存在により酸化が抑制される。このた
め、ホワイトリボンが存在していた領域に凸部が形成さ
れ、この凸部に上記(111)面が連なっているため、
素子形成領域53と素子分離用絶縁膜形成領域52との
境界部分に急峻な角部56が形成され、その結果、以下
の通りの問題が生じる。
After removing the oxidation resistant mask, an oxide film called a sacrificial oxide film is formed in the element forming region 53, but the element forming region 53 near the bird's beak is oxidized by the presence of the white ribbon described above. Is suppressed. For this reason, a convex portion is formed in the region where the white ribbon was present, and the (111) plane is connected to the convex portion,
A steep corner portion 56 is formed at the boundary between the element forming region 53 and the element isolation insulating film forming region 52, and as a result, the following problems occur.

【0006】(1)素子形成領域53に形成されるゲー
ト酸化膜が、この角部56において均一な酸化が起こら
ないためにその部分の酸化膜が薄くなり、ゲート酸化膜
の耐圧不良の原因となる。 (2)ゲート電極が素子分離用絶縁膜51の上部にまで
跨る構造のMOSトランジスタを形成した場合、角部5
6において電界が集中し、トランジスタのオフリーク特
性及び狭チャネル特性が悪化する。
(1) Since the gate oxide film formed in the element formation region 53 does not uniformly oxidize at the corners 56, the oxide film in that portion becomes thin, which causes the breakdown voltage of the gate oxide film. Become. (2) In the case where a MOS transistor having a structure in which the gate electrode extends to the upper part of the element isolation insulating film 51 is formed, the corner portion 5
6, the electric field is concentrated, and the off-leakage characteristic and the narrow channel characteristic of the transistor are deteriorated.

【0007】本発明は、半導体装置の製造方法に関し、
斯かる問題点を解消することをその目的とする。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device,
The purpose is to eliminate such a problem.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の局面にお
ける半導体装置の製造方法は、半導体基板に少なくとも
2本のトレンチを形成することにより素子形成領域を形
成し、この素子形成領域を耐酸化マスクで覆って、前記
トレンチの底部を酸化することにより素子分離用絶縁膜
を形成する方法であって、前記耐酸化マスクの幅Wと厚
みtとの比(W/t)を3.8以上に設定したことをそ
の要旨とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method, wherein an element formation region is formed by forming at least two trenches in a semiconductor substrate, and the element formation region is subjected to acid resistance. A method of forming an element isolation insulating film by oxidizing the bottom of the trench by covering the trench with an oxidation mask, and the ratio (W / t) of the width W to the thickness t of the oxidation resistant mask is 3.8. The above is the summary.

【0009】このように、耐酸化マスクの幅Wと厚みt
との比(W/t)を3.8以上に設定することにより、
トレンチの底部を酸化した時に、耐酸化マスクが弾性変
形しやすくなるので、素子分離用絶縁膜の形成領域にお
ける素子形成領域との境界近傍に、シリコン基板の(1
11)結晶面(ファセット)が現れず、素子形成領域と
素子分離用絶縁膜形成領域との境界部分が丸みを帯びた
形状となる。その結果、素子形成領域と素子分離用絶縁
膜形成領域との境界部分の角部が急峻とならない。
As described above, the width W and the thickness t of the oxidation resistant mask are
By setting the ratio (W / t) to and above 3.8,
When the bottom of the trench is oxidized, the oxidation-resistant mask is likely to be elastically deformed. Therefore, in the vicinity of the boundary with the element formation region in the formation region of the isolation insulating film, the silicon substrate (1
11) Crystal planes (facets) do not appear, and the boundary between the element formation region and the element isolation insulating film formation region has a rounded shape. As a result, the corners of the boundary between the element formation region and the element isolation insulating film formation region do not become steep.

【0010】また、この場合において、前記基板上に、
幅の異なる前記素子形成領域が形成されるときには、幅
の小さな素子形成領域上に形成された耐酸化マスクの厚
みが、幅の大きな素子形成領域上に形成された耐酸化マ
スクの厚みよりも薄いことが望ましい。こうすることに
より、幅の小さな素子形成領域が、その上に形成された
耐酸化マスクから受けるストレスを軽減することができ
る。
Further, in this case, on the substrate,
When the element forming regions having different widths are formed, the thickness of the oxidation resistant mask formed on the element forming region having a small width is smaller than the thickness of the oxidation resisting mask formed on the element forming region having a large width. Is desirable. By doing so, it is possible to reduce stress applied to the element formation region having a small width from the oxidation resistant mask formed thereon.

【0011】本発明の第2の局面における半導体装置の
製造方法は、半導体基板上に、耐酸化マスクを形成する
工程と、前記耐酸化マスクの一部領域を薄膜化する工程
と、少なくとも2本のトレンチを形成する工程であっ
て、前記トレンチ間に前記薄膜化された耐酸化マスクが
存在するように、前記耐酸化マスクおよび半導体基板を
エッチングし、前記薄膜化された部分に対応する領域
が、幅の狭い第1の素子形成領域を規定し、薄膜化され
ない部分に対応する領域が、幅の広い第2の素子形成領
域を規定する工程と、前記トレンチの底部を酸化するこ
とにより素子分離用絶縁膜を形成する工程と、を備え、
前記耐酸化マスクの幅Wと厚みtとの比(W/t)を
3.8以上に設定したことをその要旨とする。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a second aspect of the present invention includes at least two steps of forming an oxidation resistant mask on a semiconductor substrate and thinning a partial region of the oxidation resistant mask. In the step of forming a trench, the etching resistant mask and the semiconductor substrate are etched so that the thinned oxidation resistant mask exists between the trenches, and a region corresponding to the thinned portion is formed. , A step of defining a narrow first element formation region and a region corresponding to a non-thinned portion defining a wide second element formation region, and element isolation by oxidizing the bottom of the trench. And a step of forming an insulating film for use,
The gist is that the ratio (W / t) between the width W and the thickness t of the oxidation resistant mask is set to 3.8 or more.

【0012】尚、前記酸化の温度を1050℃〜115
0℃とすることが望ましい。こうすることで、上記発明
の作用をより確実に得ることができる。また、前記トレ
ンチの底部を酸化する前に、前記耐酸化マスクの下にバ
ッファ層を形成することが望ましい。これにより、トレ
ンチの底部を酸化する時に、耐酸化マスクが基板に与え
るストレスと緩和することができる。
The oxidation temperature is 1050 ° C. to 115 ° C.
It is desirable to set it to 0 ° C. By doing so, the operation of the present invention can be obtained more reliably. Further, it is preferable that a buffer layer is formed under the oxidation resistant mask before oxidizing the bottom of the trench. Accordingly, when the bottom of the trench is oxidized, the stress applied to the substrate by the oxidation resistant mask can be relieved.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、本発明を
具体化した第1実施形態を図面に基づいて説明する。図
1は本第1実施形態における半導体装置1の断面図を示
している。同図において、p型単結晶シリコン基板2
は、素子分離用絶縁膜3により、素子形成領域4が区画
形成されている。素子形成領域4には、ゲート酸化膜
5、ゲート電極6及びソース・ドレイン領域7,7から
なるLDD構造のMOS型トランジスタ8が形成されて
いる。ゲート電極6の側壁には、サイド・ウォールスペ
ーサ9が形成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a sectional view of a semiconductor device 1 according to the first embodiment. In the figure, a p-type single crystal silicon substrate 2
The element formation region 4 is defined by the element isolation insulating film 3. In the element formation region 4, a MOS type transistor 8 having an LDD structure composed of a gate oxide film 5, a gate electrode 6 and source / drain regions 7, 7 is formed. Sidewall spacers 9 are formed on the sidewalls of the gate electrode 6.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の局面にお
ける半導体装置の製造方法は、半導体基板に少なくとも
2本のトレンチを形成することにより素子形成領域を形
成し、この素子形成領域を耐酸化マスクで覆って、前記
トレンチの底部を酸化することにより素子分離用絶縁膜
を形成する方法であって、前記耐酸化マスクの幅Wと厚
みtとの比(W/t)を3.8以上6.667以下に設
定したことをその要旨とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method, wherein an element formation region is formed by forming at least two trenches in a semiconductor substrate, and the element formation region is subjected to acid resistance. A method of forming an element isolation insulating film by oxidizing the bottom of the trench by covering the trench with an oxidation mask, and the ratio (W / t) of the width W to the thickness t of the oxidation resistant mask is 3.8. The above is set to 6.667 or less as the gist.

【0015】次に、本第1実施形態における半導体装置
1の製造方法を、図1及び図2〜図8に示す工程断面図
に従って説明する。 工程1(図2参照):p型単結晶シリコン基板2上に、
熱酸化法(例えば、950℃の温度を用いたドライ酸
化)を用いてシリコン酸化膜12(膜厚10nm)を形
成した後、その上にCVD法(減圧CVD法、プラズマ
CVD法、高密度プラズマCVD法又は常圧CVD法)
を用いて、シリコン窒化膜13をこの順に形成する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device 1 according to the first embodiment will be described with reference to process sectional views shown in FIGS. 1 and 2 to 8. Step 1 (see FIG. 2): On the p-type single crystal silicon substrate 2,
After forming the silicon oxide film 12 (film thickness 10 nm) by using a thermal oxidation method (for example, dry oxidation using a temperature of 950 ° C.), a CVD method (a low pressure CVD method, a plasma CVD method, a high density plasma) is formed thereon. CVD method or atmospheric pressure CVD method)
Is used to form the silicon nitride film 13 in this order.

【0016】工程2(図3参照):シリコン窒化膜13
の上にレジストパターン14を形成した後、このレジス
トパターン14をマスクとして、エッチングガスを調整
しながら、シリコン窒化膜13及びシリコン酸化膜12
をエッチングし、更に引き続いてシリコン基板2を50
nmエッチングすることにより、基板2にトレンチ15
…を形成する。基板2において、各トレンチ15…が素
子分離用絶縁膜形成予定領域となり、各トレンチ15…
に挟まれた領域が素子形成領域4となる。この時、本第
1実施形態では、パターニングされたシリコン窒化膜1
3の幅Wと膜厚tとの比(W/t)が3.8以上になる
ようにそれぞれの寸法を設定している。具体的には、シ
リコン窒化膜13の幅Wを500nmとし、膜厚tを1
30nmとしている。
Step 2 (see FIG. 3): Silicon nitride film 13
After the resist pattern 14 is formed on the silicon oxide film 12, the silicon nitride film 13 and the silicon oxide film 12 are adjusted using the resist pattern 14 as a mask and adjusting the etching gas.
The silicon substrate 2 and then the silicon substrate 2
nm etching to form a trench 15 in the substrate 2.
... to form. In the substrate 2, each trench 15 ... Becomes an element isolation insulating film formation planned region, and each trench 15 ...
The region sandwiched between is the element formation region 4. At this time, in the first embodiment, the patterned silicon nitride film 1 is formed.
The respective dimensions are set so that the ratio (W / t) of the width W of 3 to the film thickness t is 3.8 or more. Specifically, the width W of the silicon nitride film 13 is set to 500 nm and the film thickness t is set to 1
It is set to 30 nm.

【0017】工程3(図4参照):レジストパターン1
4を除去した後、酸素雰囲気中、1050℃以上の温度
で熱酸化を行うことにより、トレンチ15内に素子分離
用絶縁膜3(膜厚:350nm)を形成する。この時、
シリコン窒化膜13が耐酸化マスクとして機能するた
め、シリコン窒化膜13で覆われている素子形成領域4
は酸化されない。また、シリコン酸化膜12は、酸化時
に、シリコン窒化膜13が基板2に与えるストレスを緩
和するためのバッファ層として機能する。
Step 3 (see FIG. 4): Resist pattern 1
After removing 4, the element isolation insulating film 3 (thickness: 350 nm) is formed in the trench 15 by performing thermal oxidation at a temperature of 1050 ° C. or higher in an oxygen atmosphere. This time,
Since the silicon nitride film 13 functions as an oxidation resistant mask, the element formation region 4 covered with the silicon nitride film 13 is formed.
Is not oxidized. Further, the silicon oxide film 12 functions as a buffer layer for relieving the stress applied to the substrate 2 by the silicon nitride film 13 during oxidation.

【0018】そして、本第1実施形態では、上述した通
り、シリコン窒化膜13の幅Wと膜厚tとの比(W/
t)が3.8以上になるように設定しているので、酸化
時に、シリコン窒化膜13が弾性変形しやすくなって、
素子分離用絶縁膜3における素子形成領域4との境界近
傍ににシリコンの(111)結晶面(ファセット)が現
れない。従って、シリコン基板2において、素子形成領
域4と素子分離用絶縁膜3との境界部分の角部2bが丸
みを帯びた形状となり急峻とならない。
In the first embodiment, as described above, the ratio of the width W of the silicon nitride film 13 to the film thickness t (W /
Since t) is set to be 3.8 or more, the silicon nitride film 13 is easily elastically deformed during oxidation,
No (111) crystal plane (facet) of silicon appears in the vicinity of the boundary between the element isolation insulating film 3 and the element formation region 4. Therefore, in the silicon substrate 2, the corner portion 2b at the boundary between the element formation region 4 and the element isolation insulating film 3 has a rounded shape and is not steep.

【0019】表1は、図4において、垂直線に対する素
子形成領域4と素子分離用絶縁膜3との境界部分の角部
2bの角度θを、シリコン窒化膜13の幅Wと膜厚tと
の比(W/t)を変更しながら測定した結果を示してい
る。
Table 1 shows the angle θ of the corner portion 2b of the boundary between the element forming region 4 and the element isolation insulating film 3 with respect to the vertical line in FIG. 4, the width W of the silicon nitride film 13 and the film thickness t. It shows the result of measurement while changing the ratio (W / t).

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】素子分離用絶縁膜3と素子形成領域4との
境界近傍におけるシリコン基板2の傾斜面2aにシリコ
ンの(111)結晶面(ファセット)が表れた時の角度
θは34.5度であり、W/tが3.8未満の場合、ほ
ぼファセットに近い角度となっている。一方、W/tを
3.8以上に設定すると、角度θが急激に増加する。す
なわち、素子形成領域4と素子分離用絶縁膜3との境界
部分の角部2bが丸みを帯びた形状となり急峻とならな
いことが分かる。
The angle θ when the (111) crystal plane (facet) of silicon appears on the inclined surface 2a of the silicon substrate 2 in the vicinity of the boundary between the element isolation insulating film 3 and the element formation region 4 is 34.5 degrees. Yes, and when W / t is less than 3.8, the angle is almost close to a facet. On the other hand, when W / t is set to 3.8 or more, the angle θ sharply increases. That is, it can be seen that the corner portion 2b at the boundary between the element formation region 4 and the element isolation insulating film 3 has a rounded shape and is not steep.

【0022】このように、W/tを3.8以上に設定す
ることで、シリコン窒化膜13は、耐シリコンが酸化す
る際の体積膨張に従って変形するような弾性を有するこ
とになり、従来とは異なって体積膨張が許されるため
に、従来例のようなシリコンの(111)結晶面の生成
及び急峻な角部の生成が共に起こることはない。 工程4(図5参照):150〜160℃の熱リン酸溶液
を用いて、シリコン窒化膜13を除去する。更に、シリ
コン酸化膜12を除去した後、基板2の表面を熱酸化す
ることにより、素子形成領域4に犠牲酸化膜16を形成
する。この時、工程3において素子分離用絶縁膜3の形
成温度を1050〜1150℃に設定しているため、素
子分離用絶縁膜3の周囲にホワイトリボン等の酸化抑制
層が形成されておらず、素子形成領域4の表面に、この
酸化抑制層に起因した凹凸が発生しない。
As described above, by setting W / t to be 3.8 or more, the silicon nitride film 13 has elasticity so as to be deformed according to the volume expansion when the silicon resistance is oxidized, which is different from the conventional one. Since the volume expansion is allowed differently, the generation of the (111) crystal plane of silicon and the formation of a sharp corner unlike the conventional example do not occur at the same time. Step 4 (see FIG. 5): The silicon nitride film 13 is removed using a hot phosphoric acid solution at 150 to 160 ° C. Further, after removing the silicon oxide film 12, the surface of the substrate 2 is thermally oxidized to form a sacrificial oxide film 16 in the element formation region 4. At this time, since the formation temperature of the element isolation insulating film 3 is set to 1050 to 1150 ° C. in step 3, an oxidation suppression layer such as a white ribbon is not formed around the element isolation insulating film 3, No unevenness due to the oxidation suppressing layer is generated on the surface of the element forming region 4.

【0023】工程5(図6参照):基板2に対し、犠牲
酸化膜16を通して、ウェルやしきい値調整用の不純物
イオンを注入する。 工程6(図7参照):犠牲酸化膜16を除去した後、再
び熱酸化法を用いて基板2の表面にゲート酸化膜5を形
成する。この時、上述した通り、シリコン基板2におい
て、素子形成領域4と素子分離用絶縁膜3との境界部分
の角部2bが丸みを帯びた形状となり急峻となっていな
いので、この角部2bにおいても比較的均一に酸化が行
われ、この部分におけるゲート酸化膜5の膜厚が特に薄
くなることは無い。
Step 5 (see FIG. 6): Impurity ions for adjusting wells and threshold values are implanted into the substrate 2 through the sacrificial oxide film 16. Step 6 (see FIG. 7): After removing the sacrificial oxide film 16, the gate oxide film 5 is formed again on the surface of the substrate 2 by using the thermal oxidation method. At this time, as described above, in the silicon substrate 2, the corner portion 2b of the boundary portion between the element formation region 4 and the element isolation insulating film 3 has a rounded shape and is not steep. Is relatively uniformly oxidized, and the film thickness of the gate oxide film 5 in this portion does not become particularly thin.

【0024】工程7(図1参照):従来周知の手法を用
いて、素子形成領域4に、ゲート酸化膜5、ゲート電極
6及びソース・ドレイン領域7,7からなるLDD構造
のMOS型トランジスタ8を形成する。その後は、MO
S型トランジスタ8及び素子分離用絶縁膜3を含む基板
2の全面に、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜10を
形成し、この層間絶縁膜10にコンタクトホール11,
11を形成し、このコンタクトホール11,11を介し
て、ソース・ドレイン領域7,7にそれぞれアルミ電極
配線12,12を接続する。
Step 7 (see FIG. 1): A MOS transistor 8 having an LDD structure including a gate oxide film 5, a gate electrode 6 and source / drain regions 7 and 7 in an element forming region 4 by using a conventionally known method. To form. After that, MO
An interlayer insulating film 10 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface of the substrate 2 including the S-type transistor 8 and the element isolation insulating film 3, and a contact hole 11 is formed in the interlayer insulating film 10.
11 are formed, and aluminum electrode wirings 12 and 12 are connected to the source / drain regions 7 and 7 through the contact holes 11 and 11, respectively.

【0025】以上、本第1実施形態にあっては、シリコ
ン基板2において、素子形成領域4と素子分離用絶縁膜
3との境界部分の角部2bが丸みを帯びた形状となり急
峻となっていないので、この角部2bにおいても比較的
均一に酸化が行われ、この部分におけるゲート酸化膜5
の膜厚が特に薄くなることは無い。従って、ゲート酸化
膜5の耐圧不良事故の発生を防止することができ、半導
体装置1としての信頼性を高めることができる。
As described above, in the first embodiment, in the silicon substrate 2, the corner portion 2b at the boundary between the element formation region 4 and the element isolation insulating film 3 has a rounded shape and is steep. Since this is not present, oxidation is relatively evenly performed in this corner portion 2b, and the gate oxide film 5 in this portion is oxidized.
Does not become particularly thin. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a breakdown voltage failure of the gate oxide film 5 and improve the reliability of the semiconductor device 1.

【0026】また、本第1実施形態では図示していない
が、ゲート電極6が素子分離用絶縁膜3の上部にまで跨
る構造のMOSトランジスタ8を形成した場合であって
も、角部2bにおいて電界が集中することが抑制され、
トランジスタのオフリーク特性及び狭チャネル特性が悪
化する心配がない。 (第2実施形態)本発明を具体化した第2実施形態を図
面に基づいて説明する。本第2実施形態が上記第1実施
形態と異なるのは、上記工程2に相当する工程のみであ
り、その他の工程は同一である。従って、ここでは、上
記工程2に相当する工程のみを図8及び図9に示す工程
断面図に従って説明する。
Although not shown in the first embodiment, even in the case where the MOS transistor 8 having a structure in which the gate electrode 6 extends to the upper portion of the element isolation insulating film 3 is formed, the corner portion 2b is also formed. Concentration of electric field is suppressed,
There is no concern that the off-leakage characteristic and the narrow channel characteristic of the transistor will deteriorate. (Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The second embodiment differs from the first embodiment only in the process corresponding to the above process 2, and the other processes are the same. Therefore, here, only the process corresponding to the above process 2 will be described with reference to the process sectional views shown in FIGS.

【0027】工程2a(図8参照):シリコン窒化膜1
3の上にレジストパターン20を形成した後、このレジ
ストパターン20をマスクとして、シリコン窒化膜13
を部分的にエッチングすることにより、この部分を薄膜
化する。 工程2b(図9参照):レジストパターン20を除去し
た後、再びシリコン窒化膜13の上にレジストパターン
21を形成し、このレジストパターン21をマスクとし
て、エッチングガスを調整しながら、シリコン窒化膜1
3及びシリコン酸化膜12をエッチングし、更に引き続
いてシリコン基板2を50nmエッチングすることによ
り、基板2にトレンチ15…を形成する。
Step 2a (see FIG. 8): Silicon nitride film 1
After the resist pattern 20 is formed on the silicon nitride film 3, the silicon nitride film 13 is used as a mask.
Is partially etched to thin this portion. Step 2b (see FIG. 9): After removing the resist pattern 20, the resist pattern 21 is formed again on the silicon nitride film 13, and the silicon nitride film 1 is formed using the resist pattern 21 as a mask and adjusting the etching gas.
3 and the silicon oxide film 12 are etched, and then the silicon substrate 2 is further etched by 50 nm to form trenches 15 in the substrate 2.

【0028】そして、本第2実施形態では、各トレンチ
15…によって、基板2上に、幅の狭い素子形成領域4
aと幅の広い素子形成領域4bとに区画形成され、幅の
狭い素子形成領域4aは、上記工程2aにおいてシリコ
ン窒化膜13を薄膜化した領域に形成される。すなわ
ち、本第2実施形態にあっては、幅の狭い素子形成領域
4aを覆う耐酸化マスクとしてのシリコン窒化膜13の
膜厚を、幅の広い素子形成領域4bを覆う耐酸化マスク
としてのシリコン窒化膜13の膜厚よりも小さくしてい
る。具体的には、幅の狭い素子形成領域4aにおいて
は、シリコン窒化膜13の幅W1を350nmとし、膜
厚t1を80nmとし、幅の広い素子形成領域4bにお
いては、シリコン窒化膜13の幅W2を1000nmと
し、膜厚t2を150nmとしている。
In the second embodiment, the narrow element forming regions 4 are formed on the substrate 2 by the trenches 15 ...
The element formation region 4a having a narrow width is formed in the region a in which the silicon nitride film 13 is thinned in the step 2a. That is, in the second embodiment, the film thickness of the silicon nitride film 13 as the oxidation resistant mask covering the narrow element forming region 4a is set to the silicon film serving as the oxidation resisting mask covering the wide element forming region 4b. It is smaller than the film thickness of the nitride film 13. Specifically, in the narrow element formation region 4a, the width W1 of the silicon nitride film 13 is set to 350 nm and the film thickness t1 is set to 80 nm, and in the wide element formation region 4b, the width W2 of the silicon nitride film 13 is set. Is 1000 nm and the film thickness t2 is 150 nm.

【0029】幅の狭い素子形成領域4aにおいては、耐
酸化マスクの断面のアスペクト比(W/t)が小さくな
り、耐酸化マスク自身が弾性変形しにくくなるので、耐
酸化マスクであるシリコン窒化膜13がシリコン基板2
に与えるストレスが大きくなるが、本第2実施形態で
は、シリコン窒化膜13の幅Wと膜厚tとの比(W/
t)が3.8以上になる範囲内において、素子形成領域
4の幅に応じてシリコン窒化膜13の膜厚を調整するの
で、上記第1実施形態の作用効果をより効果的に得るこ
とができる。
In the narrow element forming region 4a, the cross-sectional aspect ratio (W / t) of the oxidation-resistant mask becomes small and the oxidation-resistant mask itself is less likely to be elastically deformed. 13 is a silicon substrate 2
However, in the second embodiment, the ratio of the width W of the silicon nitride film 13 to the film thickness t (W /
Since the thickness of the silicon nitride film 13 is adjusted according to the width of the element formation region 4 within a range in which t) is 3.8 or more, the effect of the first embodiment can be obtained more effectively. it can.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
良好な素子分離構造を得て、信頼性の高い半導体装置を
提供することができる。
As described in detail above, according to the present invention,
A good element isolation structure can be obtained, and a highly reliable semiconductor device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment that embodies the present invention.

【図2】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明を具体化した第2実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the invention.

【図9】本発明を具体化した第2実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the invention.

【図10】従来の問題点を説明するための半導体装置の
要部拡大断面図である。
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a semiconductor device for explaining a conventional problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体装置 2 シリコン基板 3 素子分離用絶縁膜 4 素子形成領域 5 ゲート酸化膜 6 ゲート電極 7 ソース・ドレイン領域 8 MOS型トランジスタ 12 シリコン酸化膜 13 シリコン窒化膜 15 トレンチ 16 犠牲酸化膜 1 Semiconductor device 2 Silicon substrate 3 Insulation film for element isolation 4 element formation area 5 Gate oxide film 6 Gate electrode 7 Source / drain region 8 MOS type transistor 12 Silicon oxide film 13 Silicon nitride film 15 trench 16 Sacrificial oxide film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−74640(JP,A) 特開 昭60−98640(JP,A) 特開 平10−50690(JP,A) 特開 平3−159240(JP,A) 特開 昭59−41851(JP,A) 伊藤清男,アドバンスト エレクトロ ニクス シリーズ I−9 超LSIメ モリ,日本,培風館,1994年11月 5 日,p.10 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/70 - 21/74 H01L 21/76 - 21/765 H01L 21/77 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-60-74640 (JP, A) JP-A-60-98640 (JP, A) JP-A-10-50690 (JP, A) JP-A-3- 159240 (JP, A) JP 59-41851 (JP, A) Kiyoo Ito, Advanced Electronics Series I-9 VLSI memory, Japan, Baifukan, November 5, 1994, p. 10 (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/70-21/74 H01L 21/76-21/765 H01L 21/77

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板に少なくとも2本のトレンチ
を形成することにより素子形成領域を形成し、この素子
形成領域を耐酸化マスクで覆って、前記トレンチの底部
を酸化することにより素子分離用絶縁膜を形成する方法
であって、 前記耐酸化マスクの幅Wと厚みtとの比(W/t)を
3.8以上6.667以下に設定したことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
1. An element isolation region is formed by forming at least two trenches in a semiconductor substrate, covering the element formation region with an oxidation resistant mask, and oxidizing the bottom of the trench. A method of forming a film, wherein a ratio (W / t) of the width W and the thickness t of the oxidation resistant mask is set to 3.8 or more and 6.667 or less .
【請求項2】 前記基板上に、幅の異なる前記素子形成
領域が形成され、幅の小さな素子形成領域上に形成され
た耐酸化マスクの厚みが、幅の大きな素子形成領域上に
形成された耐酸化マスクの厚みよりも薄いことを特徴と
した請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
2. The element forming regions having different widths are formed on the substrate, and the thickness of the oxidation resistant mask formed on the element forming regions having a small width is formed on the element forming regions having a large width. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness is smaller than the thickness of the oxidation resistant mask.
【請求項3】 半導体基板上に、耐酸化マスクを形成す
る工程と、 前記耐酸化マスクの一部領域を薄膜化する工程と、 少なくとも2本のトレンチを形成する工程であって、前
記トレンチ間に前記薄膜化された耐酸化マスクが存在す
るように、前記耐酸化マスクおよび半導体基板をエッチ
ングし、前記薄膜化された部分に対応する領域が、幅の
狭い第1の素子形成領域を規定し、薄膜化されない部分
に対応する領域が、幅の広い第2の素子形成領域を規定
する工程と、 前記トレンチの底部を酸化することにより素子分離用絶
縁膜を形成する工程と、を備え、 前記耐酸化マスクの幅Wと厚みtとの比(W/t)を
3.8以上に設定したことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
3. A step of forming an oxidation resistant mask on a semiconductor substrate, a step of thinning a partial region of the oxidation resistant mask, and a step of forming at least two trenches, wherein The oxidation resistant mask and the semiconductor substrate are etched so that the thinned oxidation resistant mask exists, and a region corresponding to the thinned portion defines a narrow first element formation region. A region corresponding to a portion which is not thinned, defining a wide second element formation region; and forming an element isolation insulating film by oxidizing the bottom of the trench, A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a ratio (W / t) of the width W and the thickness t of the oxidation resistant mask is set to 3.8 or more.
【請求項4】 前記酸化の温度を1050℃〜1150
℃としたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1
項に記載の半導体装置の製造方法。
4. The temperature of the oxidation is 1050 ° C. to 1150.
4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature is set to ° C.
A method of manufacturing a semiconductor device according to item.
【請求項5】 前記トレンチの底部を酸化する前に、前
記耐酸化マスクの下にバッファ層を形成することを特徴
とした請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装
置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a buffer layer is formed under the oxidation-resistant mask before oxidizing the bottom of the trench. .
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