JPS61220353A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS61220353A
JPS61220353A JP6147385A JP6147385A JPS61220353A JP S61220353 A JPS61220353 A JP S61220353A JP 6147385 A JP6147385 A JP 6147385A JP 6147385 A JP6147385 A JP 6147385A JP S61220353 A JPS61220353 A JP S61220353A
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JP
Japan
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film
semiconductor
groove
substrate
etching
Prior art date
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Pending
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JP6147385A
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English (en)
Inventor
Ryozo Nakayama
中山 良三
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS61220353A publication Critical patent/JPS61220353A/ja
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Element Separation (AREA)

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、半導体装置の製造方法に係わり、特に素子分
離技術の改良をはかった半導体装置の製造方法に関する
〔発明の技術的背景とその問題点〕
半導体としてシリコンを用いた半導体装置、例えばMO
8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、且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。そして最近、特に微細化を0指した素子分
離法として、フィールド領域部に細く深い溝を形成し、
この溝内にカバーレッジの良いポリ3iを埋込み、その
上を酸化して素子分離を行う、所謂トレンチ法と称され
る素子分離法が提案されている。
第2図(a)(b)にトレンチ法の一例を示す。
この方法では、まず第2図(a)に示す如<Si基板2
1上にSiO2膜22を介してSiN膜2膜管3成した
後、これらの膜22.23に開口を設ける。続いて、R
IE法(反応性イオンエツチング法)によりSiN膜2
膜管3スクとしてSi基板21を選択エツチングし、素
子分離用溝を形成する。その後、露出したSi基板21
表面にSiO2膜25膜形5する。さらに、全面にポリ
5il126を堆積した後、ポリ3i膜26をRIE法
により全面エツチングして溝内にのみポリ5i126を
残置させる。
次いで、第2図(b)に示す如<S I Nl!23を
マスクとしてポリ3i表面を酸化することにより、ポリ
Si膜26の表面にSiO2膜27膜形7する。これに
より、ポリSi膜26を電気的に分離して、素子分離が
なされる。
しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題
があった。即ち、第2図(b)にも示すように、SiN
膜2膜管3にも酸化膜(SiO2)27が形成され、バ
ーズビークの分(ΔW)だけ分離幅が大きくなり、微細
化の妨げとなる。また、3i基板21の溝の上部(図中
破線Aで囲んだ部分)も酸化が進む。81基板21の一
部が酸化されると、全体の堆積が増加するのでストレス
が発生し、結晶欠陥が発生する。このため、のちに形成
する半導体素子の拡散層のリーク電流が増加する等の問
題があった。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、横方向にバーズビークを発生させるこ
となく、且つ半導体基板に結晶欠陥を発生させることな
く素子分離を行うことができ、素子特性の向上及び高集
積化をはかり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、素子分離用溝に埋込む半導体膜の選択
酸化を行うことなく、該半導体膜上に絶縁膜を形成する
ことにある。
即ち本発明は、素子分離用溝に多結晶シリコン等の半導
体膜を埋込んで素子分離をはかった半導体装置の製造方
法において、半導体基板上の素子形成領域を除く部分に
マスク材料膜を形成したのち、このマスク材料膜をマス
クとして前記半導体基板を選択的にエツチングし素子分
離用溝を形成し、次いで全面に前記基板と同じ材質から
なる半導体膜を形成したのち、全面エツチングして該半
導体膜を前記溝内にのみ前記基板の表面より低く埋込み
、次いで全面に絶縁膜を形成したのち、表面形状が略平
坦になる平坦化用膜を形成し、次いで上記絶縁膜の表面
が前記マスク材料膜の表面より低くなるまで、上記平坦
化用膜及び絶縁膜を全面エツチングし、しかるのち前記
マスク材料膜をエツチング除去するようにした方法であ
る。
(発明の効果) 本発明によれば、選択酸化法を用いることなく絶縁膜を
形成しているので、バーズビークの発生によりフィール
ド分離幅が増加することはない。
このため、マスク寸法通りの分離幅を実現することがで
き、パターン設計がし易くなり、高集積化に極めて有効
である。しかも、半導体基板が酸化されないので、溝上
部でのストレスの発生がなくなり、結晶欠陥が発生する
ことはない。このため、リーク電流の増加等もなくなり
、素子の信頼性の向上をはかり得る。また、半導体膜が
溝内に平坦に埋込まれなくても、その上に形成する絶縁
膜により表面平坦化が実現されるので、素子の微細化及
び高集積化に有効である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図(a)〜(f)は本発明の一実施例方法に係わる
半導体装置の製造工程を示す断面図である。まず、第1
図(a)に示す如く面方位(100)、比抵抗5〜10
[Ω/α]のP型Si基板11を用意し、この基板11
上に耐エツチングマスクとして5iO2112を約50
0[人]、SiN膜(マスク材料膜)13を約2000
 [入コ積層し、これらを素子形成領域以外の素子分離
領域(フィールド領域)に選択的に残す。続いて、Si
N膜1膜管3スクとしてRIE法によりSi基板11を
選択エツチングし、フィールド領域に幅1[μml、深
さ3[μTrL]程度の溝14を形成する。
次いで、第1図(b)に示す如く熱酸化により溝14の
側壁1.:500 [人]程度(7)S i 02膜1
5を形成する。ここで、上記SiO2膜15は3i基板
11とその溝内に埋込む半導体膜との界面を改善するた
めのもので、必ずしも必要でない。
続いて、LPCVD法により全面にポリ3i膜(半導体
膜)16を厚さ5000 [人]程度形成し、溝14を
該膜16で埋込む。ここで、ポリS(膜16の形成膜厚
が溝14の開口幅の1/2程度以上あれば、溝14は該
膜16で略完全に埋込まれることになる。また、ポリ5
i1916には予め不純物としてP、B等を拡散し、該
躾16を低抵抗にしておいても回答差支えない。その後
、CF4と02ガスとの混合ガスを含むRIE法を用い
、第1図(C)に示す如くポリSi膜16を全面エツチ
ングし、溝14内にのみポリSi膜16を残置させる。
このとき、ポリSi膜16の表面が、Si基板11の表
面よりも低くなるまでエツチングする。
次いで、第1図(d)に示す如<LPCVD法により全
面に5i02117を約4000 [人コ程度の膜厚に
形成した後、例えばスピンナコート法により平坦化用膜
として平坦部で0.2[μm]の膜厚になるフォトレジ
スト族18を塗布形成する。その後、CF4と02ガス
との混合ガスを用い、5iOz膜17とレジスト1a1
8とのエッチレートが略等しくなるRIEによりレジス
ト膜16を全面エツチングし、さらに第1図(e)に示
す如<SiN躾13が露出するまで5i02117を全
面エツチングする。
次いで、例えばCF2.02 、N2を含むCDE (
ケミカルドライエツチング)法を用い、第1図(f)に
示す如<SiN膜1膜管3去し、その後例えばN84 
Fを用いて5102膜12を除去する。このとき、Si
O2膜17膜層7も同程度エツチングされるので、Si
O2膜17膜層7部分が丸められて形成され、表面形状
が緩やかに形成される。これ以降は、通常の工程により
、MOS、CMO8或いはバイポーラ等の素子を形成す
ればよい。
かくして本実施例方法によれば、ポリSiの選択酸化を
行うことなく、溝14内のポリSi膜16上1.:LP
cVD−8i 02 m1117を形11ているので、
このS、i02膜17の形成に際しバーズビークが発生
する虞れはない。このため、マスク寸法通りの素子分離
幅を実現することができ、素子の微細化及び高集積化に
有効である。また、3i基板11が酸化されないので、
溝14の上部でストレスが発生することはなく、結晶欠
陥の発生を未然に防止することができる。従って、その
後に形成する素子の拡散層のリーク電流等の増加を招く
こともなく、素子特性の向上をはかり得る。
なお、本発明は上述した実施例方法に限定されるもので
はない。例えば、前記溝内に埋込む半導体膜はポリSi
に限るものではなく、半導体基板と同じ材質からなり、
カバーレッジのよいものであればよい。さらに、不純物
を含んだ絶縁膜(例えばPSG、BPSG等)は、熱膨
張によるストレスが小さいので、半導体膜の代りに使用
することができる。また、半導体膜上に形成する絶縁膜
としては、LPCVD−8i 02膜に限るものでハナ
ク、TE01−An20g 、常圧CVD−8iO2膜
等の絶縁膜であってもよい。さらに、絶縁膜の膜質を良
くするために、全面に絶縁膜を形成した後、熱処理(例
えば700〜1100℃でドライ02 、 N2 )を
行うようにしてもよい。
これにより、絶縁膜の耐エツチング特性及び絶縁破壊電
圧等を向上させることが可能となる。また、マスク材料
膜としてはSiNに限るものではな(、前記絶縁膜と平
坦化用膜に対しエツチング選択比のあるものであればよ
い。例えば、タングステン等の高融点金属或いはSiN
/ポリ3i等の積層膜を用いることが可能である。さら
に、平坦化用膜としてはレジストの代りに、スピンコー
ドで形成できるスピオンガラス、或いは低温メルト材と
してのBPSG、BSG、PSG等を用いることが可能
である。
また、前記半導体膜の形成膜厚は実施例に回答限定され
るものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。溝
を完全に埋込むことからは、溝の上部の幅の172以上
の膜厚にすることが望ましい。さらに、前記平坦化用膜
及び絶縁膜の全面エツチング時におけるこれらの躾のエ
ツチング速度は同じ程度であるのが望ましいが、平坦化
用膜のエツチング速度の方が速くても殆ど問題とならな
い。平坦化用膜の絶縁膜に対するエツチング速度が、0
.8〜5倍程度であれば十分である。その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で、種々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に係わる半導
体装置の製造工程を示す断面図、第2図(a)(b)は
従来方法の問題点を説明するための断面図である。 11・・・Si基板(半導体基板)、12・・・5iO
21,13・・S i NM (’スフ材料111)、
14・・・素子分離用溝、15・・・熱酸化S+02膜
、16・・・ポリSi膜(半導体膜)、17・・・CV
D−8i 02 II! (絶縁膜)、18・・・レジ
スト(平坦化用膜)。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 1 図 M1図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上の素子形成領域を除く部分にマスク
    材料膜を形成する工程と、上記マスク材料膜をマスクと
    して前記半導体基板を選択的にエッチングし素子分離用
    溝を形成する工程と、次いで全面に前記基板と同じ材質
    からなる半導体膜を形成したのち、全面エッチングして
    該半導体膜を前記溝内にのみ前記基板の表面より低く埋
    込む工程と、次いで全面に絶縁膜を形成したのち、表面
    形状が略平坦になる平坦化用膜を形成する工程と、次い
    で上記絶縁膜の表面が前記マスク材料膜の表面より低く
    なるまで、上記平坦化用膜及び絶縁膜を全面エッチング
    する工程と、次いで前記マスク材料膜をエッチング除去
    する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  2. (2)前記半導体基板はシリコン基板であり、前記半導
    体膜は多結晶シリコンであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
  3. (3)前記半導体膜を埋込む工程として、該半導体膜を
    前記溝の上部の幅の1/2以上の膜厚に形成することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の半導
    体装置の製造方法。
  4. (4)前記平坦化用膜及び絶縁膜をエッチングする工程
    として、平坦化用膜の絶縁膜に対するエッチング速度比
    が0.8〜5倍となるエッチング法を用いたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方
    法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4833098A (en) * 1981-06-25 1989-05-23 Sieko Epson Corporation Polycrystalline semiconductor deposition in groove for device insolation
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