JP3204449B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体装置に関
し、特に、絶縁層を介した2つの導電層間の電気的容量
の増大に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は従来の半導体装置を図解する概略
的な断面図である。この図において、シリコン基板1上
にはシリコン酸化物からなる第1の絶縁層3が形成され
ており、第1の絶縁層3はシリコン酸化物からなる素子
分離領域2によって囲まれている。第1の絶縁層3上に
は、フォトレジストマスクを用いる化学的食刻法によっ
て、多結晶シリコンからなる第1の導電層4が形成され
ており、この第1の導電層4は分離領域2上の一部にま
で広がっている。第1の導電層4上にはその多結晶シリ
コンを熱酸化して得られるシリコン酸化物からなる第2
の絶縁層5が重ねられており、この第2の絶縁層5は第
2の導電層6によって覆われている。
【0003】このような半導体装置において、第1の導
電層4は第2の絶縁層5を介して第2の導電層6と対向
しているので、これらの導電層は電気容量として働くこ
とができる。この場合に、その電気容量は第2の絶縁層
5の膜厚に依存し、また第1の導電層4と第2の導電層
6が第2の絶縁層5を介して重なる部分の面積に依存す
る。ところで、分離領域2によって分離された隣り合う
素子領域から延びている2つの第1の導電層4の間の食
刻幅はフォトレジストマスクの加工精度に依存し、また
化学的食刻時におけるフォトレジストマスク下への過剰
食刻後退量に依存する。現在の技術では、この食刻幅は
最小で約1.0μmになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は以
上のように構成されているので、第1の導電層4と第2
の導電層6との間の電気容量を増大させるためには、第
2の絶縁層5を薄くするか、または第2の絶縁層5を介
するこれら2つの導電層4と6の重なり部分の面積を広
げなければならない。しかし、第2の絶縁層5を薄くす
れば、第1の導電層4と第2の導電層6との間の絶縁性
が低下し、装置の信頼性が低下する。また、2つの導電
層4と6の重なり部分の面積を広げようとすれば、装置
の平面積を増大させる結果となり、装置の微細化を損な
う。
【0005】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、第2の絶縁層5の絶縁性を低下させ
ることなく、かつ装置の面積的な大きさを増大させるこ
となく2つの導電層4と6の間の電気容量が増大された
半導体装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、半導体基板の表面を複数の素子領域に分離するため
の絶縁体分離領域と、各素子領域の表面に形成された第
1の絶縁層と、各素子領域の両端の前記絶縁体分離領域
上に形成された溝と、第1の絶縁層を覆いかつ前記絶縁
体分離領域の一部を覆う第1の導電層と、溝の側壁部を
覆いかつその溝の上部に比べて下部の方が厚い、第1の
導電層に接続している第2の導電層と、第1および第2
の導電層上を覆う第2の絶縁層と、第2の絶縁層を覆う
第3の導電層とを備えていることを特徴としている。
【0007】すなわち、この半導体装置は、絶縁体分離
領域上に形成された溝の側壁部を覆いかつその溝の上部
に比べて下部の方が厚い、第1の導電層に接続された第
2の導電層と、これらの第1および第2の導電層を覆う
第2の絶縁層と、この第2の絶縁層を覆う第3の導電層
とを備えている。したがって、第1および第2の導電層
と第3の導電層とは、半導体装置の平面的な大きさを増
大させることなく互いに重なり合う面積を増大させるこ
とができ、電気容量を増大させることができる。さら
に、第2の導電層の特徴的な形状により、溝上部の角部
での第1および第2の導電層と第3の導電層との間の電
界集中が緩和され、第2の絶縁層の絶縁性が優れたもの
となる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態の一例
による半導体装置を図解する概略的な断面図である。こ
の図において、シリコン基板1上にはシリコン酸化物か
らなる第1の絶縁層3が形成されており、この絶縁層3
はシリコン酸化物からなる素子分離領域2によって囲ま
れている。
【0009】第1の絶縁層3上には多結晶シリコンから
なる第1の導電層7が形成され、これは分離領域2上の
一部にまで延びている。このような第1の導電層7は、
第1の絶縁層3と分離領域2の上に形成された多結晶シ
リコン膜の表面を熱酸化した後に、フォトレジストマス
クを用いて選択的に化学的食刻をすることによって得ら
れる。分離領域2上には溝8が形成されている。この溝
8は、第1の導電層7を選択的に化学食刻した後に、そ
のフォトレジストマスクを除去せずにそのまま素子分離
領域2を選択的な異方性化学的食刻することによって形
成することができる。この溝8のほぼ垂直な壁に沿っ
て、第1の導電層7に繋がる第2の導電層9が形成され
る。このような第2の導電層9は、溝8の表面と第1導
電層7上のシリコン酸化物とを覆って多結晶シリコン膜
を堆積させ、そしてフォトレジストを用いないで全面的
に異方性化学食刻を行なうことによって形成することが
できる。こうして第1の導電層7とその両端部のそれぞ
れに第2導電層9が形成された後に、第1導電層7上の
シリコン酸化物の膜を除去し、その後に第1導電層7と
第2導電層9を同時に熱酸化することによって、第1と
第2の導電層7,9の表面にシリコン酸化物からなる第
2の絶縁層10が形成される。この第2絶縁層10は、
第3の導電層11によって覆われる。
【0010】このように形成される装置において、分離
領域2の厚さを1.0μmとし、溝8の深さを0.25
μmとし、第1と第2の導電層7,9の膜厚を0.3μ
mとし、第2絶縁層10の厚さを0.05μmとし、第
1導電層7の水平長さを3μmとし、第1と第2の導電
層7,9の図1における奥行方向の幅が一定であるとす
れば、第1および第2の導電層7,9と第3導電層11
とが第2絶縁層10を介して重なる部分の面積は従来装
置に比べて約13%だけ増大する。この重なり部分の面
積の増大はそのまま第1および第2の導電層7,9と第
3導電層11との間の電気容量の増大となる。また、分
離領域2をさらに厚くして溝8をさらに深く形成するこ
とによって、装置の平面的な面積を増大させることなく
第1および第2の導電層7,9と第3導電層11との間
の電気容量をさらに増大させることができる。また、上
述の実施の形態の寸法例による構造では、分離領域上で
隣り合う第1導電層7同士の間の化学食刻幅が約1.0
μmでも十分に第2導電層9を形成することができ、か
つ第3導電層11は断線を生じることなく形成すること
ができる。また、図1に示すように、第2導電層9の形
状は溝8の上部に比べて下部の方が厚いので、図2の従
来のものに比べて、溝上部の角部での第1および第2の
導電層と第3の導電層との間の電界集中が緩和され、第
2の絶縁層の絶縁性が優れたものとなる。
【0011】なお、上述の実施の形態では、既に形成さ
れた分離領域2内に化学食刻で溝8を形成する例を示し
たが、シリコン基板1を化学食刻して溝8を形成し、そ
の後にその溝から酸化させて分離領域としてもよいこと
が理解されよう。
【0012】また、多結晶シリコン膜を堆積させてその
表面を熱酸化した後にフォトレジストマスクを用いた選
択的化学食刻により第1導電層7を形成したが、この熱
酸化に代えて化学気相成長法によるシリコン酸化物の膜
またはシリコン窒化物の膜を形成してもよいことが理解
されよう。さらに、多結晶シリコン膜を異方性化学食刻
することによって第2導電層9を形成する際に、この食
刻を精度よく行なえば、前述の第1導電層7上のシリコ
ン酸化物またはシリコン窒化物の膜を省略することがで
きる。
【0013】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、絶縁体
分離領域上に形成された溝の側壁部を覆いかつその溝の
上部に比べて下部の方が厚い、第1の導電層に接続され
た第2の導電層と、第1および第2の導電層上を覆う第
2の絶縁層と、第2の絶縁層を覆う第3の導電層とを備
えているので、第1および第2の導電層と第3の導電層
とは、半導体装置の平面的な大きさを増大させることな
く互いに重なり合う面積を増大させることができ、電気
容量を増大させることができる。 さらに、第2の導電層
の特徴的形状により、溝上部の角部での第1および第2
の導電層と第3の導電層との間の電界集中が緩和され、
第2の絶縁層の絶縁性が優れたものとなる。 Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to an increase in electric capacitance between two conductive layers via an insulating layer. 2. Description of the Related Art FIG. 2 is a schematic sectional view illustrating a conventional semiconductor device. In this figure, a first insulating layer 3 made of silicon oxide is formed on a silicon substrate 1, and the first insulating layer 3 is surrounded by an element isolation region 2 made of silicon oxide. A first conductive layer 4 made of polycrystalline silicon is formed on the first insulating layer 3 by a chemical etching method using a photoresist mask. It extends to the upper part. On the first conductive layer 4, a second layer made of silicon oxide obtained by thermally oxidizing the polycrystalline silicon is formed.
The second insulating layer 5 is covered with a second conductive layer 6. In such a semiconductor device, the first conductive layer 4 faces the second conductive layer 6 with the second insulating layer 5 interposed therebetween, so that these conductive layers may function as electric capacitance. it can. In this case, the electric capacity depends on the film thickness of the second insulating layer 5, and the area of the portion where the first conductive layer 4 and the second conductive layer 6 overlap with the second insulating layer 5 interposed therebetween. Dependent. By the way, the etching width between two first conductive layers 4 extending from adjacent element regions separated by the separation region 2 depends on the processing accuracy of the photoresist mask, and the photolithography at the time of chemical etching. Depends on the amount of excessive etching retreat under the resist mask. With current technology, this etching width is at least about 1.0 μm. Since the conventional semiconductor device is configured as described above, the first conductive layer 4 and the second conductive layer
In order to increase the electric capacitance between the first conductive layer 6 and the second conductive layer 6, the second insulating layer 5 is made thinner or the area of the overlapping portion of the two conductive layers 4 and 6 with the second insulating layer 5 interposed therebetween. Must be spread out. However, if the thickness of the second insulating layer 5 is reduced, the insulation between the first conductive layer 4 and the second conductive layer 6 is reduced, and the reliability of the device is reduced. Further, if the area of the overlapping portion between the two conductive layers 4 and 6 is increased, the plane area of the device is increased, and the miniaturization of the device is impaired. The present invention has been made to solve such a problem, and has been made without reducing the insulating property of the second insulating layer 5 and without increasing the area of the device. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device in which the capacitance between two conductive layers 4 and 6 is increased. [0006] The semiconductor device according to the present invention SUMMARY OF THE INVENTION comprises a dielectric isolation region for isolating the surface of the semiconductor substrate into a plurality of elementary sub area, formed on the surface of the element regions A first insulating layer, grooves formed on the insulator isolation regions at both ends of each element region, a first conductive layer covering the first insulation layer and partially covering the insulator isolation region, And the side wall of the groove
A second conductive layer connected to the first conductive layer, the second conductive layer being covered and having a lower portion thicker than an upper portion of the groove;
And a third conductive layer that covers the second insulating layer. In other words, this semiconductor device covers the side wall of the groove formed on the insulator isolation region and has the upper part of the groove.
The lower portion is thicker than the first portion, which is connected to the first conductive layer.
2 conductive layers and covers these first and second conductive layers
A second insulating layer, and a third conductive layer covering the second insulating layer
And Therefore, the first and second conductive layer and the third conductive layer, it is possible to increase the area of overlap with each other without increasing the planar size of the semiconductor device, to increase the electrical capacity it can. Further
In addition, due to the characteristic shape of the second conductive layer, the corner at the top of the groove is formed.
Between the first and second conductive layers and the third conductive layer at
With reduced field concentration and excellent insulation of the second insulating layer
Becomes FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In this figure, a first insulating layer 3 made of silicon oxide is formed on a silicon substrate 1.
Are surrounded by an element isolation region 2 made of silicon oxide. [0009] On the first insulating layer 3 first conductive layer 7 of polycrystalline silicon is formed, this is extends to the part of the isolation region 2. Such a first conductive layer 7
It is obtained by thermally oxidizing the surface of the polycrystalline silicon film formed on the first insulating layer 3 and the isolation region 2 and then selectively performing chemical etching using a photoresist mask. A groove 8 is formed on the isolation region 2. The trench 8 is formed by selectively chemically etching the first conductive layer 7 and then selectively anisotropically etching the element isolation region 2 without removing the photoresist mask. can do. Along the substantially vertical wall of the groove 8, a second conductive layer 9 connected to the first conductive layer 7 is formed. Such a second conductive layer 9 covers the surface of the groove 8 and the silicon oxide on the first conductive layer 7 to deposit a polycrystalline silicon film, and is entirely anisotropic without using a photoresist. It can be formed by performing chemical etching. After the first conductive layer 7 and the second conductive layers 9 are formed on both ends thereof in this manner, the silicon oxide film on the first conductive layer 7 is removed.
By simultaneously thermally oxidized second conductive layer 9, the first and
A second insulating layer made of silicon oxide is formed on the surfaces of second conductive layers and. This second insulating layer 10
Covered by the third conductive layer 11. In the device formed as described above, the thickness of the isolation region 2 is set to 1.0 μm, and the depth of the groove 8 is set to 0.25 μm.
μm, and the thickness of the first and second conductive layers 7 and 9 is 0.3 μm.
m, the thickness of the second insulating layer 10 is 0.05 μm, the horizontal length of the first conductive layer 7 is 3 μm, and the width of the first and second conductive layers 7 and 9 in the depth direction in FIG. If it is constant, the first and second conductive layers 7 and 9 and the third conductive layer 11
The area of the portion that overlaps with the second insulating layer 10 increases by about 13% as compared with the conventional device. The increase in the area of the overlapping portion directly increases the electric capacity between the first and second conductive layers 7, 9 and the third conductive layer 11. Further, by making the isolation region 2 thicker and forming the groove 8 deeper, the first and second conductive layers 7 and 9 and the third conductive layer 11 can be connected without increasing the planar area of the device. The electric capacity between them can be further increased. In the structure according to the dimension example of the above-described embodiment, the chemical etching width between the first conductive layers 7 adjacent to each other on the separation region is about 1.0.
The second conductive layer 9 can be sufficiently formed even with a thickness of μm, and the third conductive layer 11 can be formed without disconnection. In addition, as shown in FIG.
Since the lower part is thicker than the upper part of the groove 8,
First and second at the corner at the top of the groove compared to the conventional one
Electric field concentration between the conductive layer and the third conductive layer is reduced,
The insulating property of the second insulating layer is excellent. In the above-described embodiment, an example has been shown in which the trench 8 is formed by chemical etching in the isolation region 2 already formed. However, the trench 8 is formed by chemically etching the silicon substrate 1. It will be understood that the trench may then be oxidized from the trench to form an isolation region. After the polycrystalline silicon film is deposited and its surface is thermally oxidized, the first conductive layer 7 is formed by selective chemical etching using a photoresist mask. It will be understood that a silicon oxide film or a silicon nitride film may be formed by a phase growth method. Further, when the second conductive layer 9 is formed by performing anisotropic chemical etching of the polycrystalline silicon film, if the etching is performed accurately, the silicon oxide or silicon on the first conductive layer 7 can be formed. The nitride film can be omitted. As described above, according to the present invention, the side wall of the groove formed on the insulator isolation region is covered and the groove is formed.
The lower part is thicker than the upper part and is connected to the first conductive layer.
A second conductive layer formed on the first and second conductive layers;
A second insulating layer and a third conductive layer covering the second insulating layer.
The first and second conductive layers and the third conductive layer
This does not mean increasing the planar size of the semiconductor device.
The area that overlaps each other can be increased,
The capacity can be increased. Further, the second conductive layer
1 and 2 at the corner at the top of the groove
Electric field concentration between the conductive layer and the third conductive layer is reduced,
The insulating property of the second insulating layer becomes excellent.
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の一例による半導体装置
を図解する概略的な断面図である。
【図2】 従来の半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板、2 シリコン酸化物からなる分離領
域、3 シリコン酸化物からなる第1の絶縁層、4 多
結晶シリコンからなる第1の導電層、5 シリコン酸化
物からなる第2の絶縁層、6 第2の導電層、7 多結
晶シリコンからなる第1の導電層、8 溝、9 多結晶
シリコンからなる第2の導電層、10シリコン酸化物か
らなる第2の絶縁層、11 第3の導電層。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to an example of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a conventional semiconductor device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate, 2 Isolation region composed of silicon oxide, 3 First insulating layer composed of silicon oxide, 4 First conductive layer composed of polycrystalline silicon, 5 Second composed of silicon oxide 6, a second conductive layer, 7 a first conductive layer made of polycrystalline silicon, 8 grooves, 9 a second conductive layer made of polycrystalline silicon, a second insulating layer made of silicon oxide, 11 Third conductive layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−140168(JP,A) 特開 昭60−225461(JP,A) 特開 昭62−36870(JP,A) 特開 昭62−52972(JP,A) 特開 昭61−88554(JP,A) 特開 昭60−68647(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/00 - 27/26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-61-140168 (JP, A) JP-A-60-225461 (JP, A) JP-A-62-36870 (JP, A) JP-A-62 52972 (JP, A) JP-A-61-88554 (JP, A) JP-A-60-68647 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 27/00-27 / 26
Claims (1)
の絶縁体分離領域と、 各前記素子領域の表面に形成された第1の絶縁層と、 各前記素子領域の両端の前記絶縁体分離領域上に形成さ
れた溝と、 前記第1の絶縁層を覆いかつ前記絶縁体分離領域の一部
を覆う第1の導電層と、前記溝の側壁部を覆いかつその溝の上部に比べて下部の
方が厚い、 前記第1の導電層に接続している第2の導電
層と、 前記第1および第2の導電層上を覆う第2の絶縁層と、 前記第2の絶縁層を覆う第3の導電層とを備えているこ
とを特徴とする半導体装置。 2.前記第1と第2の導電層は多結晶シリコンであり、
前記第2の絶縁層はシリコン酸化物であることを特徴と
する請求項1に記載の半導体装置。 3.前記基板はシリコンであり、前記第1の絶縁層はシ
リコン酸化物であることを特徴とする請求項1または2
に記載の半導体装置。 4.前記絶縁体分離領域はシリコン酸化物であることを
特徴とする請求項1から3のいずれかの項に記載の半導
体装置。 5.前記半導体装置はメモリ装置であることを特徴とす
る請求項1から4のいずれかの項に記載の半導体装置。(57) [Claims] A semiconductor substrate, said semiconductor substrate surface a plurality of elementary sub area insulator isolation region for isolating the a, a first insulating layer formed on the surface of each of the device region, both ends of each device region A groove formed on the insulator isolation region, a first conductive layer covering the first insulation layer and partially covering the insulator isolation region, and a groove covering the side wall of the groove and forming the groove. At the bottom compared to the top
A second conductive layer connected to the first conductive layer, a second insulating layer covering the first and second conductive layers, and a second insulating layer covering the second insulating layer. 3. A semiconductor device, comprising: 2. The first and second conductive layers are polycrystalline silicon;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second insulating layer is a silicon oxide. 3. 3. The method according to claim 1, wherein the substrate is silicon, and the first insulating layer is silicon oxide.
3. The semiconductor device according to claim 1. 4. 4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulator isolation region is a silicon oxide. 5. 5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a memory device.
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