JPS6060735A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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JPS6060735A
JPS6060735A JP16826483A JP16826483A JPS6060735A JP S6060735 A JPS6060735 A JP S6060735A JP 16826483 A JP16826483 A JP 16826483A JP 16826483 A JP16826483 A JP 16826483A JP S6060735 A JPS6060735 A JP S6060735A
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oxide film
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oxidation
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Kenichi Suzuki
研一 鈴木
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    • 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
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    • H01L21/76Making of isolation regions between components
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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】 (技術分野) この発明は半導体集積回路装置の製造方法に関し、特に
バイポーラ型半導体集積回路装置に好適な電子分離領域
の形成方法に関するものである。
(従来技術) バイポーラ型半導体集積回路装首の素子分離は、古くは
PN接合分離法によっていたが、素子が微細化され集積
度が増大するにつれ、分離領域の面積を削減する必要が
生じ、シリコン基板の選択酸化による厚いシリコン酸化
膜を利用した酸化膜分離法(いわゆるアイソブレーナ)
に移行l−ていった。
酸化膜分離法は、PN分離法に比べて著しく分離領域を
減少させるのみならず、素子領域以夕Iのすべての領域
(以下フィールド領域と呼ぶ)を厚い酸化膜に変換する
ため、配線−基板間の浮遊容量が減少し、高速化にも寄
与する効果的な方法であった。
酸化膜分離法は、索子形成領域を、薄いシリコン酸化膜
上にシリコン窒化膜を積層した2層よりなる耐酸化性マ
スクで覆い、しかも厚い酸化膜を形成する領域に酸化に
よる体積の増大を防ぐためにエツチングにより溝を形成
したのち熱酸化し、素子領域と分離領域をほぼ平担面と
する方法である。
(−たがって、溝の側面方向にも酸化が進み、分離領域
の幅は写真食刻によって規定される幅よシも必ず太くな
り、約10μm程度が限界となる。さらに、素子領域の
シリコン基板と耐酸化性マスク層との間には、分離領域
からくさび状に張り出(〜だ酸化膜、即ちパース・ピー
クが形成さ九ること、および素子領域の周囲での酸化膜
の盛り上り即ちバーズ・ヘッドが形成され、完全な平担
表面が得らねないといり欠点があった。
一方、素子の微細化は更に進み、高集積化のためには更
に分離領域の面積を縮小する必要が生じた0 最近になって、基板面に対して垂直に膜をエツチングす
る異方性エツチング技術である反応性イオンエッチ(以
下RIEと呼ぶ)が実用化され、酸化膜分離法に代わる
新たな素子分離法が開発されつつある。
これまでに提案された種々の新分離技術を大別すると以
下の2つに分類される。
一つは、RIEによって深い溝を堀り、二酸化シリコン
や多結晶シリコンなどによって埋め戻して平担化する方
法(以下、溝堀り法と呼ぶ)であり、他の一つは、素子
領域の表面のみならず、溝の側壁も耐酸化性マスク層で
破捜して、横方向lソ化による分離領域幅の増大とパー
ク・ピーク、バーズ・ヘッドの形成を防止する方法(以
下、改良型選択酸化法と呼ぶ)である。
溝掘り法は、溝を形成した後、二酸化シリコンなどの絶
縁物あるいは、溝内壁に絶縁膜を形成後したのち多結晶
シリコンなどを厚く堆積させ、エッチバックして平担化
するものであシ、バイポーラ型半導体集積回路装置に適
用する場合には、基板全面に形成した埋込拡散層を貫く
深いmを形成して埋込拡散用のマスクを省略できる利点
があるが、素子分離用の幅の狭い溝部と、幅の広いフィ
ールド領域の溝部とを同時に平担化することが国難であ
り、そのため、平担化用のマスクが必要となり、厳しい
合わせ精度が要求され、さらに工程も複雑化するという
欠点がある。
一方、改良型選択酸化法は分離幅によらず平担化が可能
であり、工程も比較的簡単であるが、埋込拡散層を毀〈
分離は実用的には不可能であるため埋込拡散用マスクを
必要とし、分離領域が狭くなるほど埋込拡散と分離のマ
スク合わせ精度が厳しくなるので、1j77堀9法はど
分離領域幅を狭められない。また、選択酸化膜直下に設
けるチャンネルストップ用のP+層がN+埋込層と接触
するため、寄生容址が溝堀シ法に比べて大きいという欠
点がある。さらに、横方向酸化が少ないため、チャンネ
ルストップ用P+層が拡散により分離酸化膜の外側に広
が9、リークや耐圧低下の原因となる恐れがある。
(発明の目的) この発明はこれらの欠点に鑑みなされたもので、平担化
用のマスクを必要とせずに分離領域幅によらず平担化さ
れた表面を形成でき、寄生容量を低減することもでき、
バイポーラ型に適用した場合は埋込拡散用のマスクも省
略できる半導体集積回路装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
(発明の構成) この発明の半導体集積回路装置の製造方法は、半導体基
体の選択された表面上に耐酸化性の膜を形成した後、前
記選択された表面を除く半導体基体の表面を酸化膜に変
換し、その後、8i1t4己耐眩化性の膜の周辺の一定
幅の領域を除去した上で、その領域における前記半導体
基体に概ね垂直な側壁を持つ溝を形成し、その溝を埋め
るように十尋体基体上の全面に埋込み材料を被着させ、
しかる収、前記埋込み材料を前記半導体基体の表面と概
ね等しい面まで継続的に除去するものである。
(実施例) 以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。実施
例は、この発明をバイボー2型半導体集積回路装信に適
用したものであるが、この発明の適用範囲はこれに限る
ものではなく、MOS型その他の半導体集積回路装置に
適用することも可能である。
第1図(4)ないしく財)はこの発明の第1の実施例を
示す工程断面図である。
まず% ?A′、1図(A)に示すように、P−型シリ
コン基+li I VCN+型埋込拡散層2を約2μm
厚に全面に形成し1、その−FにN−型エピタキシャル
層3を約1.5〜2μtn厚に形成し、さらにエピタキ
シャル層3の熱1、し、長シリコン酸化jlQである緩
衝用酸化膜4を500人厚に前61シエビタギシャル層
3に形成した後、その」―に第1の窒化シリコン膜(以
後、第1の窒化刃口と6己す)5をたとえば2000λ
厚に、またCVD酸化膜6をたとえば2000〜300
0Å厚に順次堆積させる。
その後、第1図03)に示すようにレジスト膜7を約1
μil+厚に塗布し、通常の写真食刻法によりレジスト
膜7に開口部8および8′を形成する。続いて、この開
口部8および8′を介してCVD酸化膜6をエツチング
して開口部9および9′を形成するが、この時、等方性
エツチング方法によシ適当な量(たとえば0.5〜1.
0μ)のサイドエツチングを行う。ここで形成されたC
VD酸化膜6の開口幅10および10′が最終的な分離
領域の幅とほぼ等しくなる。なお、第1図(B)では、
前記開口部9に幅の狭い分lii+i領域、同じく前記
開口部9′に幅の広い分離領域を形成するように描かれ
ている。
続いて、第1図(C)に示すように、レジスト膜7をマ
スクしてRI E (リアクティブ・イオン・エツチン
グ)によって第1の窒化111’、!5および緩(ff
17用酸化IN 4 vc開口部を形成し、さらにシリ
コン基体のエピタキシャル層3表面に対してほぼ垂直に
たとえば深さ0.5〜1.0μの溝11および] 1’
を形成する。
次に、レジスト膜7を除去した後、第1図■)に示すよ
うに、溝11および11’の内壁および緩衝用酸化膜4
、第1の窒化膜5.CVD酸化膜6の全表面に第2の窒
化膜12をたとえば1000大厚程度に堆積させる。こ
こで、第2の窒化膜12を堆積させる前に、シリコン基
体の熱酸化により溝11および11’の内壁に薄い第2
の緩衝用酸化膜(SiO□)を形成しておいてもよい。
その後、第1図(ト)に示すように、RIEによp自己
整合的に平面部のみ第2の窒化膜12をエツチング除去
する。したがって、溝11および11’の底部において
は、シリコン基体のエピタキシャル層3または第2の緩
衝用酸化膜が露出する。
続いて、第1の窒化膜5と第2の窒化膜12をマスクと
して溝11および11’の底部のシリコン基体を選択的
に酸化し、第1図側に示すように比較的厚い(たとえば
1〜2μ)酸化膜13および13’を形成する。ここで
形成される酸化膜13お↓び13′は最終的にフィール
ド酸化膜を形成するものであり、最終工程において素子
領域14と分離領域(酸化膜13 、13’が形成され
た領域)とが平担化されるような酸化膜厚に設定される
。なお、選択酸化の際、溝11および11’の側壁は第
2の窒化膜12でマスクされているため、酸化膜13お
よび13′においてはバーズビーク領域はほとんど形成
されず、溝11および11′の溝幅とほぼ同等の酸化膜
幅が得られる。この酸化膜13および13’は、以後、
選択酸化膜と称す。
その後、第1図G)に示すように、CVD酸化膜6と選
択酸化11113およびl 3’をマスクとして、表面
上に露出している第1および第2の窒化膜5および12
をエツチング除去し、続いて、同領域の緩衝用酸化膜4
をエツチング除去して、シリコン基体のエピタキシャル
層3上に開口部15を形成する。この際、緩衝用酸化膜
4のエツチングは、開口部15のエピタキシャル層3が
露出した時点でストップし、CVD酸化膜6は適当な厚
さだけ残すことが好適である。
続いて、第1図側に示すように、CVD酸化膜6と選択
酸化膜13および13′ヲマスクとして、開口部15よ
#)RIE法により、エピタキシャル層3および埋込拡
散層2を貫通しP−型シリコン基板1に達する溝16を
形成する。
その後、第1図(I)に示すように、熱酸化法によシ溝
16の内壁に比較的薄い酸化膜17を形成する。さらに
、自己整合によシ溝16の底部にチャンネルストップ用
のポロンをイオン注入してP+型層18を形成する。
次に、第1図(J)に示すように、多結晶シリコン19
を全面に厚く(たとえば5μm)堆積させ、溝16を完
全に埋める。
続いて、第1図頓に示すように公知の方法により、多結
晶シリコン19をエッチバックする。エッチバックの深
さは、最終工程においてシリコン基体の素子領域14お
よび分離領域が平担となるような適当な深さとする。こ
の時、素子領域14−c it2、CVD酸化)換6が
露出した時点でエツチングは停止し、また選択酸化膜1
3および13’の領域では、選択酸化膜13および13
′が露出した時点でエツチングは停止する。
その後、CVD酸化膜6を除去した後、第1図(L41
に示すように、埋め込まれた多結晶シリコン190表面
に熱酸化によシ酸化膜20を形成して表面を平担化する
その後、第1図(ロ)に示すように素子領域14上の第
1の窒化膜5および緩衝用酸化膜4を除去し、素子を形
成し、半導体集積回路装置とする。
以上説明したように、第1の実施例では、素子領域の周
囲に極めて幅が狭くかつ深い分離用の溝を形成すること
が可能で埋込拡散用のマスクを省略でき、また広いフィ
ールド領域は平担化用のマスクを必要とせずに厚いシリ
コン酸化膜で覆うことができるので、分離領域幅によら
ず平担化が可能である。さらに1通常の選択酸化法で問
題となる素子領域側壁の欠陥が発生しやすい領域は、後
のシリコンエツチング工程により除去され溝が形成され
るため、素子領域への欠陥の影響を回避することができ
る。また、広いフィールド酸化膜領域が得られるため、
配線−基板間の靜電容址が小さくなるとともに、狭く深
い素子分離領域が得られることによって、チャンネルス
トップ用のP+型層とN中型埋込拡散層が完全に分離し
ており、かつ素子領域に対してN+型埋込拡散層の横方
内拡がりがないので、素子領域−基板問答量も極めて小
さくできる。
このように、第1の実施例では、平担化用のマスクを必
要とせずに分離領域幅によらず平担化された表面を形成
でき、埋込拡散用のマスクも省略でき、さらには寄生容
量の低減と素子領域への欠陥の影響の回避を図ることが
できる。さらに、狭く深い素子分離領域と幅の広いフィ
ールド酸化膜領域をわずか1回の写真食刻法だけで形成
することができる。
第1の実施例は深い溝の埋込み材料として多結晶シリコ
ンを利用したが、CVD酸化膜を利用することにより更
に表面の完全な平担化が可能となる。第2図(A)ない
しくC)は、この発明の第2の実施例を示す工程断面図
であり、溝の埋込み材料としてCVD酸化膜を利用して
いる。第2図によシ第2の実施例を説明する。
第2の実施例では、第1図(I)の工程までは第1の実
施例と同一工程である。ただし、第1図働の工程で緩衝
用酸化膜4をエツチングする際、素子領域14上のCV
D酸化膜6を残さずエツチング除去してもかまわない0 第1図(I)に引き続き、第2図(A)に示すように第
2のCVD酸化膜21を全面に厚く堆積させ、溝I6を
完全に埋める。
続いて、第2図(B)に示すように、公知の方法により
CVD酸化Jli21をエッチバックし、素子領域14
上の第1の窒化膜5が露出した時点でエツチングを停止
する。
その後、第2図C)に示すように、素子領域14上の第
1の窒化膜5および緩衝用酸化膜4を除去し、素子を形
成し、半導体集積回路装置とする。
以上説明したように、第2の実施例では、分離領域がす
べてシリコン酸化膜で構成されるため、選択酸化工程(
第1図F)でわずかに生じる選択酸化膜上の表面段差も
、CVD酸化膜による叩込みおよびエッチバックにより
完全に平担化することが可能となる。同時に、素子形成
の際、酸化膜分離法の利点であるセルファラインプロセ
スを積極的に採用できる構造とすることができる。3(
発明の効果) 以上の実施例から明らかなように、この発明の半導体集
積回路装置の製造方法によれば、先に述べた構成とする
ことにより、平担化用のマスクを必要とせずに分離領域
幅によらず平担化された表面を形成でき、寄生容量の低
減と素子領域への欠陥の影響の回避も図ることができ、
バイポーラ型に適用した場合は埋込拡散用のマスクも省
略できる。この発ψjの方法は、バイポーラ型をはじめ
、各種の高集積かつ高性能な半導体集積回路装置の製造
方法として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の半導体集積回路装置の製造方法の第
1の実施例を説明するための工程断面図、第2図はこの
発明の第2の実施例を説明するための工8断面図である
。 l・・・P−型シリコン基板、2・・・N十型埋込拡散
層、3・・・N”’ Wエピタキシャル層、4・・・緩
衝用酸化膜、5・・・第1の窒化膜、13.13’・・
・酸化膜、16・・・tll“メ、19・・・多結晶シ
リコン、21・・・第2のCVD酸化膜。 手続補正書 昭和1 年1月18日 特許庁長官若杉和夫 殿 1、事件の表示 昭和58年 特 肝 願第 168264 号2、発明
の名称 半導体集積回路装置の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特 許 出願人 (029)沖電気工業株式会社 4、代理人 5、補正命令の11刊′ 昭和 年 月 日(自発)1
)明細曹12頁3行「通常の」を「改良型」と訂正する
。 づ丁 W f1ir\

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基体の選択された表面上に耐酸性化の膜を形成す
    る工程と、その後、前記選択された表面を除く半導体基
    体の表面を酸化膜に変換する工程と、その後、前記耐酸
    化性の膜の周辺の一定幅の領域を除去した上で、その領
    域における前記半導体基体に概ね垂直な側壁を持つ溝を
    形成する工程ど、半導体基体上の全面に埋込み材料を被
    着させて前記溝を埋める工程と、前記埋込み材料を前記
    半導体基体の表面と概ね等しい面まで継続的に除去する
    工程とを具備してなる半導体集積回路装置の製造方法。
JP58168264A 1983-09-14 1983-09-14 半導体集積回路装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0834241B2 (ja)

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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