JP3846377B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディープトレンチ構造の絶縁分離トレンチ及びSTI(Shallow Trench Isolation)技術による浅部トレンチを備えた半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年では、通信用LSIなどの用途においてバイポーラCMOS技術を使用した半導体装置の需要が高まっている。このような半導体装置では、低電力デバイス用として有益なSOI基板を使用すると共に、バイポーラトランジスタ領域の絶縁性を高めるためにディープトレンチ構造の絶縁分離トレンチを形成する一方で、CMOS素子部分での素子分離幅を小さくして集積度を高めるために、従来一般的であったLOCOS膜に代えてSTI技術による浅部トレンチを形成することが考えられている。このような半導体装置を製造する場合には、従来より、絶縁分離トレンチを形成するプロセスと浅部トレンチを形成するプロセスとを個別に実行するという製造方法が採用されている。
【0003】
具体的には、絶縁分離トレンチは図4及び図5に模式的に示す製造工程を経て形成され、浅部トレンチは図6及び図7に模式的に示す製造工程を経て形成されるものであり、以下、各工程の内容について個々に説明する。但し、図4〜図7における寸法比は正確ではない。
【0004】
(1)絶縁分離トレンチの製造工程
▲1▼ 成膜工程
まず、図4(a)に示すように、単結晶シリコン基板1A上に、酸化シリコン膜より成る絶縁分離層1Bを介して単結晶シリコン層1Cを形成したSOI基板1を用意し、その単結晶シリコン層1C上に、絶縁膜となる酸化シリコン膜2を熱酸化により成膜した後に、ストッパ膜となる窒化シリコン膜3及びマスク膜となる酸化シリコン膜4をCVD法などにより順次成膜する。
【0005】
▲2▼ 開口部形成工程
この後、図4(b)に示すように、酸化シリコン膜2、窒化シリコン膜3及び酸化シリコン膜4の三層構造膜をフォトエッチング技術によりパターンニングすることによって所定位置に開口部5を備えた層構造のトレンチエッチングマスク(符号なし)を形成する。
【0006】
▲3▼ トレンチエッチング工程
上記のようなマスク形成工程の後には、単結晶シリコン層1Cに対し酸化シリコン膜4をマスクとした状態の異方性ドライエッチングを行うことにより、図4(c)に示すように、絶縁分離層1Bまで達するディープディープトレンチ6を形成する。
【0007】
▲4▼ 側壁酸化工程
上記トレンチエッチング工程の実行後に、ディープトレンチ6の側壁を熱酸化することにより側壁酸化膜7を形成する(図4(d)参照)。
【0008】
▲5▼ トレンチ埋め戻し工程
酸化シリコン膜4上の全面にCVD法によりポリシリコンを堆積することにより、ディープトレンチ6を埋め戻した状態のポリシリコン膜8を成膜する(図4(e)参照)。
【0009】
▲6▼ 第1エッチバック工程
酸化シリコン膜4をストッパとしたCMP(化学的機械的研磨)処理または異方性エッチングを行うことにより、ポリシリコン膜8を酸化シリコン膜4の面までエッチバックする(図5(f)参照)。
【0010】
▲7▼ マスク除去工程
トレンチエッチングマスクとして使用された酸化シリコン膜4を、窒化シリコン膜3をストッパとしたウエットエッチングにより除去する(図5(g)参照)。
【0011】
▲8▼ 第2エッチバック工程
ディープトレンチ6の上部に突き出した状態のポリシリコン膜8を、窒化シリコン膜3をマスクとしたドライエッチングにより酸化シリコン膜2の面まで除去する(図5(h)参照)。
【0012】
▲9▼ マスク除去及び酸化工程
窒化シリコン膜3及び酸化シリコン膜2をウエットエッチングにより順次除去した後に、単結晶シリコン層1Cの表面を熱酸化し、酸化膜9を形成する(図5(i)参照)。
【0013】
(2)浅部トレンチの製造工程
▲1▼ 成膜工程
上述した絶縁分離トレンチの製造工程と同様に、図6(a)に示すような酸化シリコン膜2、窒化シリコン膜3及び酸化シリコン膜4を単結晶シリコン層1C上に順次成膜する。
【0014】
▲2▼ 開口部形成工程
この後、図6(b)に示すように、その三層構造膜をフォトエッチング技術によりパターンニングすることによって所定位置に開口部10を備えた層構造のトレンチエッチングマスク(符号なし)を形成する。
【0015】
▲3▼ トレンチエッチング工程
上記のようなマスク形成工程の後には、単結晶シリコン層1Cに対し酸化シリコン膜4をマスクとした状態の異方性ドライエッチングを行うことにより、図6(c)に示すようなトレンチ11を形成する。
【0016】
▲4▼ トレンチ埋め戻し工程
酸化シリコン膜4上の全面にCVD法により酸化シリコンを堆積することにより、トレンチ11を埋め戻した状態の酸化シリコン膜12を成膜する(図6(d)参照)。
【0017】
▲5▼ エッチバック工程
窒化シリコン膜3をストッパとしたCMP処理を行うことにより、酸化シリコン膜12及び4を当該窒化シリコン膜3の面までエッチバックする(図7(e)参照)。
【0018】
▲6▼ マスク除去及び酸化工程
窒化シリコン膜3及び酸化シリコン膜2をウエットエッチングにより順次除去した後に、単結晶シリコン層1Cの表面を熱酸化し、酸化膜13を形成する(図7(f)参照)。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
ディープトレンチ構造の絶縁分離トレンチの形成工程は非常に複雑であり、また浅部トレンチの形成工程もこれに準じて複雑であるという事情があり、このため、それら絶縁分離トレンチ及び浅部トレンチを個別に形成する従来の半導体装置の製造方法では、そのプロセスコストが嵩んで製品コストの引き下げが困難になるという問題点があった。
【0020】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体層に対しディープトレンチ構造の絶縁分離トレンチ及びSTI技術による浅部トレンチの双方を形成する場合に、そのプロセスコストを抑制できるようになる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体層に対してディープトレンチ構造の絶縁分離トレンチ及び浅部トレンチの双方を形成するに当たって、絶縁分離トレンチを形成するための第1のエッチング工程と、浅部トレンチを形成するための第2のエッチング工程とを、同一の反応性イオンエッチング装置を利用して実行できる。具体的には、第1及び第2のエッチング工程は、ワークを反応性イオンエッチング装置のエッチング室内に設置したままの状態で、反応性ガスを切り替えることにより連続して実行できる。また、絶縁分離トレンチ及び浅部トレンチを形成する際に、トレンチエッチングマスクのための成膜工程及び開口部形成工程、そのトレンチエッチングマスクを構成するストッパ膜及び絶縁膜を除去するための除去工程、半導体層の表面に熱酸化膜を形成するための熱酸化工程など他に、ディープトレンチ・STI技術による浅部トレンチの埋め戻し、エッチバック(平坦化)工程なども互いに兼用できるようになる。この結果、半導体層に対しディープトレンチ構造の絶縁分離トレンチ及びSTI技術による浅部トレンチの双方を形成するに当たって、それら絶縁分離トレンチ及び浅部トレンチの製造工程を個別に行う場合に比べて、必要となる製造工程が格段に減ることになり、従って、プロセスコストの大幅な抑制が可能になる。
【0022】
請求項2記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体層における浅部トレンチ用開口部に臨んだ領域を覆った状態の酸化半導体膜を、当該半導体層における絶縁分離トレンチ用開口部及び浅部トレンチ用開口部に臨んだ領域に熱酸化膜を形成する熱酸化ステップと、その熱酸化膜のうち前記絶縁分離トレンチ用開口部に対応した部分を除去する酸化膜除去ステップとを経るにより確実に形成できる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図1〜図3を参照しながら説明する。
図3には、本実施例の製造方法により製造される半導体装置の部分的な断面構造が模式的に示されている(寸法比は正確ではない)。この図3において、製造対象の半導体装置は、例えばバイポーラCMOSであり、単結晶シリコン基板21A(本発明でいう支持基板に相当)上に、酸化シリコン膜より成る絶縁分離層21Bを介して単結晶シリコン層21C(半導体層に相当)を形成したSOI基板21を利用して形成される。この場合、単結晶シリコン層21Cには、大電流駆動及び高速動作用の回路素子であるバイポーラトランジスタを形成するための素子形成領域22aと、高集積度及び低消費電力の回路素子であるCMOSを形成するための素子形成領域22bとが設定されるものであり、各素子形成領域22a及び22bを電気的に分離するために、絶縁分離層21Bまで達するディープトレンチ構造の絶縁分離トレンチ23が形成される。また、CMOS用の素子形成領域22b内には、STI(Shallow Trench Isolation)技術による浅部トレンチ24が形成される。尚、絶縁分離トレンチ23及び浅部トレンチ24内には、酸化シリコン25が埋め込まれた状態とされるものであり、また、単結晶シリコン層21C上には熱酸化膜26が形成される。
【0024】
図1及び図2には、上記のような半導体装置を製造するための各工程が模式的な断面図(寸法比は正確ではない)により示されており、以下、各工程の内容について個別に説明する。
【0025】
▲1▼ 成膜工程
図1(a)に示すように、SOI基板21の単結晶シリコン層21C上に、酸化シリコン膜27(絶縁膜に相当)を熱酸化により成膜した後に、窒化シリコン膜28(ストッパ膜に相当)、酸化シリコン膜29(マスク膜に相当)を順次積層状に成膜する。ここで、酸化シリコン膜29は、単結晶シリコン層21Cを異方性エッチングしてトレンチを形成する際のエッチングマスクとして機能する。また、窒化シリコン膜28は、上記酸化シリコン膜29を除去する際のストッパの機能を果たすものであり、酸化シリコン膜27は、窒化シリコン膜28を成膜する際の応力を緩和する役目を果たすものである。
【0026】
▲2▼ 開口部形成工程
上記成膜工程により成膜された三層構造の積層膜に対し、図1(b)に示すように、絶縁分離トレンチ23及び浅部トレンチ24の形成位置にそれぞれ対応した絶縁分離トレンチ用開口部30及び浅部トレンチ用開口部31を形成することにより、層構造のトレンチエッチングマスク32を形成する。
【0027】
▲3▼ 酸化膜形成工程
この工程は、熱酸化ステップと酸化膜除去ステップとを順次実行することにより構成されている。熱酸化ステップでは、熱酸化装置を利用した酸化処理を実行することにより、図1(c)に示すように、単結晶シリコン層21Cにおける絶縁分離トレンチ用開口部30及び浅部トレンチ用開口部31に臨んだ領域に熱酸化膜33を形成する。また、酸化膜除去ステップでは、絶縁分離トレンチ用開口部30と対応した部分のみが開口したマスクを形成した状態で例えばドライエッチングを行うことにより、熱酸化膜33のうち絶縁分離トレンチ用開口部30に対応した部分を除去し、この後に上記マスクもエッチングにより除去する(図1(d)参照)。従って、浅部トレンチ用開口部31に対応した部分の熱酸化膜33は、そのまま残された状態となる。
【0028】
▲4▼ 第1のエッチング工程
トレンチエッチングマスク32を利用した反応性イオンエッチング(RIE)を、単結晶シリコン及び酸化シリコン間のエッチング選択比が高い反応性ガス(例えば、臭素(Br )をベースとした化学系ガス)を使用して行うことにより、絶縁分離トレンチ用開口部30に対応した単結晶シリコン層21Cを異方性エッチングし、以て、絶縁分離トレンチ23に対応したディープトレンチ23aを形成する(図1(e)参照)。尚、この場合には、図示したようにディープトレンチ23aの底部が絶縁分離層21Bまで到達する必要はなく、その底部に、後述する第2のエッチング工程でのエッチング量に応じて決まる厚み分だけ単結晶シリコン層21Cを残しておくことが望ましい。
【0029】
▲5▼ 第2のエッチング工程
トレンチエッチングマスク32を利用した反応性イオンエッチングを、単結晶シリコン及び酸化シリコン間のエッチング選択比が低い反応性ガス(例えば、フッ素をベースとした化学系ガス)に切り替えて行うことにより、浅部トレンチ用開口部31に対応した熱酸化膜33及び単結晶シリコン層21Cを異方性エッチングし、以て、浅部トレンチ24に対応したトレンチ24aを形成する(図1(f)参照)。尚、この第2のエッチング工程の実行に応じてディープトレンチ23aの底部が絶縁分離層21Bまで到達することになる。
【0030】
▲6▼ トレンチ埋め戻し工程
化学的気相成長(CVD)法により酸化シリコン膜34を堆積することによりディープトレンチ23a及びトレンチ24aを埋め戻す(図2(g)参照)。
【0031】
▲7▼ 平坦化工程
上記トレンチ埋め戻し工程において堆積された酸化シリコン膜34及び酸化シリコン膜29を、窒化シリコン膜28をストッパとした化学的機械的研磨(CMP)法などにより除去して加工面を平坦化する(図2(h)参照)。尚、この平坦化に応じて、酸化シリコン膜34が図3に示す埋め込み酸化シリコン25となる。
【0032】
▲8▼ 除去工程
まず、リン酸系のエッチング液によりウエットエッチングを行うことにより窒化シリコン膜28を除去する(図2(i)参照)。次いで、フッ酸系のエッチング液によりウエットエッチングを行うことにより酸化シリコン膜27を除去する(図2(j)参照)。
【0033】
▲9▼ 熱酸化工程
熱酸化装置を利用した酸化処理を実行することにより、単結晶シリコン層21Cの表面に熱酸化膜26を形成し(図2(k)参照)、以て図3に示すような半導体装置を完成させる。
【0034】
尚、反応性イオンエッチングに用いる反応性ガス及び流量は、下表のような特性を考慮して決めることができる。
【0035】
【表1】
【0036】
要するに、本実施例による半導体装置の製造方法は、以下に述べるような特徴を有するものである。
単結晶シリコン層21Cに対してディープトレンチ構造の絶縁分離トレンチ23及び浅部トレンチ24の双方を形成するに当たって、絶縁分離トレンチ23を形成するための第1のエッチング工程と、浅部トレンチ24を形成するための第2のエッチング工程とを、同一の反応性イオンエッチング装置を利用して実行できる。具体的には、第1及び第2のエッチング工程は、ワーク(SOI基板21)を反応性イオンエッチング装置のエッチング室内に設置したままの状態で、反応性ガスを、単結晶シリコン及び酸化シリコン間のエッチング選択比が高いものから低いものへ切り替えることにより連続して実行できる。また、絶縁分離トレンチ23及び浅部トレンチ24を形成する際に、トレンチエッチングマスク32のための成膜工程(図1(a))及び開口部形成工程(図1(b))、ディープトレンチ23a及びトレンチ24aを酸化シリコン膜34により埋め戻すためのトレンチ埋め戻し工程(図2(g))、その酸化シリコン膜34及び酸化シリコン膜29を化学的機械的研磨法などにより除去する平坦化工程(図2(h))、トレンチエッチングマスク32を構成する窒化シリコン膜28及び酸化シリコン膜27を除去するための除去工程(図2(i)、(j))、単結晶シリコン層21Cの表面に熱酸化膜26を形成するための熱酸化工程(図2(k))を互いに兼用できるようになる。この結果、単結晶シリコン層21Cに対しディープトレンチ構造の絶縁分離トレンチ23及びSTI技術による浅部トレンチ24の双方を形成する場合、それら絶縁分離トレンチ23及び浅部トレンチ24の製造工程を個別に行う場合に比べて、必要となる製造工程が格段に減ることになり、従って、プロセスコストの大幅な抑制が可能になる。
【0037】
(他の実施の形態)
その他、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、以下に述べるような変形或いは拡張が可能である。
単結晶シリコン基板21Aを支持基板としたSOI基板21を利用する例で説明したが、支持基板の材料としては、単結晶シリコン基板に限らず、他の半導体基板或いは絶縁性を有するセラミック基板やガラス基板などを用いることができ、特に、絶縁性を有する基板を用いる場合には絶縁分離層(上記した各実施例の場合、酸化シリコン膜より成る絶縁分離層21B)が不要になる(例えば、SOS(Silicon On Sapphire )基板を用いる場合が該当する)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による製造工程の流れを示す模式的断面図その1
【図2】製造工程の流れを示す模式的断面図その2
【図3】製造対象の半導体装置の模式的断面図
【図4】従来例による製造工程の流れを示す模式的断面図その1
【図5】従来例による製造工程の流れを示す模式的断面図その2
【図6】従来例による製造工程の流れを示す模式的断面図その3
【図7】従来例による製造工程の流れを示す模式的断面図その4
【符号の説明】
21はSOI基板、21Aは単結晶シリコン基板(支持基板)、21Bは絶縁分離層、21Cは単結晶シリコン層(半導体層)、23は絶縁分離トレンチ、23aはディープトレンチ、24は浅部トレンチ、24aはトレンチ、26は熱酸化膜、27は酸化シリコン膜(絶縁膜)、28は窒化シリコン膜(ストッパ膜)、29は酸化シリコン膜(マスク膜)、30は絶縁分離トレンチ用開口部、31は浅部トレンチ用開口部、32はトレンチエッチングマスク、33は熱酸化膜、34は酸化シリコン膜を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device including an insulating isolation trench having a deep trench structure and a shallow trench by STI (Shallow Trench Isolation) technology.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there is an increasing demand for semiconductor devices using bipolar CMOS technology for applications such as communication LSIs. In such a semiconductor device, an SOI substrate useful for a low-power device is used, and an isolation trench having a deep trench structure is formed in order to improve insulation of the bipolar transistor region, while an element in a CMOS element portion is formed. In order to reduce the isolation width and increase the degree of integration, it is considered to form shallow trenches by the STI technique instead of the conventional LOCOS film. In the case of manufacturing such a semiconductor device, a manufacturing method in which a process for forming an isolation trench and a process for forming a shallow trench are separately performed has been conventionally employed.
[0003]
Specifically, the insulating isolation trench is formed through a manufacturing process schematically shown in FIGS. 4 and 5, and the shallow trench is formed through a manufacturing process schematically shown in FIGS. 6 and 7. Hereinafter, the contents of each process will be described individually. However, the dimensional ratios in FIGS. 4 to 7 are not accurate.
[0004]
(1) Manufacturing Process of Insulation Isolation Trench (1) Film Formation Process First, as shown in FIG. 4A, a single crystal silicon is formed on a single
[0005]
(2) Opening formation step After this, as shown in FIG. 4 (b), the three-layer structure film of the
[0006]
(3) Trench etching process After the mask formation process as described above, the anisotropic dry etching with the silicon oxide film 4 as a mask is performed on the single
[0007]
(4) Side Wall Oxidation Step After the trench etching step is performed, the side
[0008]
(5) Trench backfilling process By depositing polysilicon on the entire surface of the silicon oxide film 4 by CVD, a polysilicon film 8 in a state where the
[0009]
{Circle around (6)} First Etchback Process The polysilicon film 8 is etched back to the surface of the silicon oxide film 4 by performing a CMP (chemical mechanical polishing) process using the silicon oxide film 4 as a stopper or anisotropic etching. (See FIG. 5 (f)).
[0010]
(7) Mask removal process The silicon oxide film 4 used as a trench etching mask is removed by wet etching using the silicon nitride film 3 as a stopper (see FIG. 5G).
[0011]
(8) Second etch back step The polysilicon film 8 protruding above the
[0012]
(9) Mask removal and oxidation process After the silicon nitride film 3 and the
[0013]
(2) Shallow Trench Manufacturing Process (1) Film Forming Process Similar to the above-described insulating isolation trench manufacturing process,
[0014]
(2) Opening formation step After that, as shown in FIG. 6B, the three-layer structure film is patterned by a photoetching technique to form a layer structure trench etching
[0015]
(3) Trench Etching Step After the mask forming step as described above, anisotropic dry etching with the silicon oxide film 4 as a mask is performed on the single
[0016]
(4) Trench backfilling process Silicon oxide is deposited on the entire surface of the silicon oxide film 4 by the CVD method to form a
[0017]
{Circle around (5)} Etch-back process By performing a CMP process using the silicon nitride film 3 as a stopper, the
[0018]
(6) Mask removal and oxidation process After the silicon nitride film 3 and the
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
The process of forming an isolation trench having a deep trench structure is very complicated, and the process of forming a shallow trench is also complicated accordingly. Therefore, the isolation trench and the shallow trench are individually separated. However, the conventional method for manufacturing a semiconductor device has a problem in that the process cost increases and it is difficult to reduce the product cost.
[0020]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to suppress the process cost when forming both an isolation trench having a deep trench structure and a shallow trench by STI technology on a semiconductor layer. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
According to the method for manufacturing a semiconductor device according to
[0022]
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 3 schematically shows a partial cross-sectional structure of a semiconductor device manufactured by the manufacturing method of this embodiment (the dimensional ratio is not accurate). In FIG. 3, a semiconductor device to be manufactured is, for example, a bipolar CMOS, and a single crystal is formed on a single
[0024]
1 and 2 each show a process for manufacturing the semiconductor device as described above with a schematic cross-sectional view (the dimensional ratio is not accurate). Hereinafter, the contents of each process will be individually described. explain.
[0025]
(1) Film formation process As shown in FIG. 1A, after a silicon oxide film 27 (corresponding to an insulating film) is formed on the single
[0026]
(2) Opening formation step As shown in FIG. 1 (b), the three-layered laminated film formed by the above-described film forming step corresponds to the formation position of the insulating
[0027]
(3) Oxide film formation process This process is constituted by sequentially performing a thermal oxidation step and an oxide film removal step. In the thermal oxidation step, by performing an oxidation process using a thermal oxidation apparatus, as shown in FIG. 1C, the insulating
[0028]
(4) First etching step Reactive ion etching (RIE) using the
[0029]
(5) Second etching process Reactive ion etching using the
[0030]
{Circle around (6)} Trench backfilling process The
[0031]
(7) Planarization process The
[0032]
(8) Removal Step First, the
[0033]
{Circle around (9)} Thermal Oxidation Process A
[0034]
The reactive gas and flow rate used for reactive ion etching can be determined in consideration of the characteristics shown in the table below.
[0035]
[Table 1]
[0036]
In short, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment has the following characteristics.
In forming both the
[0037]
(Other embodiments)
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified or expanded as described below.
Although the example using the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the flow of a manufacturing process according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the flow of a manufacturing process,
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device to be manufactured. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a flow of a manufacturing process according to a conventional example.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the flow of the manufacturing process according to the conventional example 2
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the flow of the manufacturing process according to the conventional example 3
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the flow of the manufacturing process according to the conventional example 4
[Explanation of symbols]
21 is an SOI substrate, 21A is a single crystal silicon substrate (support substrate), 21B is an insulating isolation layer, 21C is a single crystal silicon layer (semiconductor layer), 23 is an insulating isolation trench, 23a is a deep trench, 24 is a shallow trench, 24a is a trench, 26 is a thermal oxide film, 27 is a silicon oxide film (insulating film), 28 is a silicon nitride film (stopper film), 29 is a silicon oxide film (mask film), 30 is an opening for insulating isolation trenches, 31 Is a shallow trench opening, 32 is a trench etching mask, 33 is a thermal oxide film, and 34 is a silicon oxide film.
Claims (2)
前記半導体層上に、絶縁膜、酸化半導体に対しエッチング選択性を有する材料より成るストッパ膜、酸化半導体より成るマスク膜を順次積層状に成膜する成膜工程と、
この成膜工程により形成された積層膜に前記絶縁分離トレンチ及び浅部トレンチの形成位置にそれぞれ対応した絶縁分離トレンチ用開口部及び浅部トレンチ用開口部を形成することにより層構造のトレンチエッチングマスクを形成する開口部形成工程と、
前記半導体層における前記浅部トレンチ用開口部に臨んだ領域を酸化半導体膜により覆った状態とする酸化膜形成工程と、
前記トレンチエッチングマスクを利用した反応性イオンエッチングを、半導体及び酸化半導体間のエッチング選択比が高い反応性ガスを使用して行うことにより前記半導体層を異方性エッチングして前記絶縁分離トレンチ用開口部と対応した位置にディープトレンチを形成する第1のエッチング工程と、
前記トレンチエッチングマスクを利用した反応性イオンエッチングを、半導体及び酸化半導体間のエッチング選択比が低い反応性ガスを使用して行うことにより前記酸化半導体膜及び半導体層を異方性エッチングして前記浅部トレンチ用開口部と対応した位置にトレンチを形成する第2のエッチング工程と、
化学的気相成長法により酸化半導体膜を堆積することにより前記ディープトレンチ及びトレンチを埋め戻すトレンチ埋め戻し工程と、
このトレンチ埋め戻し工程において堆積された酸化半導体膜及び前記マスク膜を、前記ストッパ膜をストッパとした化学的機械的研磨法などにより除去して加工面を平坦化する平坦化工程と、
前記ストッパ膜及び絶縁膜を除去する除去工程と、
前記半導体層の表面に熱酸化膜を形成する熱酸化工程とを実行することを特徴とする半導体装置の製造方法。Both a semiconductor trench formed on a supporting substrate in a state of being electrically insulated from the supporting substrate, both an insulating isolation trench having a deep trench structure reaching the insulating function portion and a shallow trench by STI (Shallow Trench Isolation) technology In the manufacturing method of the semiconductor device formed by forming
A film forming step of sequentially forming an insulating film, a stopper film made of a material having etching selectivity with respect to an oxide semiconductor, and a mask film made of an oxide semiconductor on the semiconductor layer,
A trench etching mask having a layer structure is formed by forming an insulating isolation trench opening and a shallow trench opening corresponding to the formation position of the insulating isolation trench and the shallow trench in the laminated film formed by the film forming step, respectively. Forming an opening, and
An oxide film forming step in which a region facing the opening for the shallow trench in the semiconductor layer is covered with an oxide semiconductor film;
Opening the insulating isolation trench by anisotropically etching the semiconductor layer by performing reactive ion etching using the trench etching mask using a reactive gas having a high etching selectivity between a semiconductor and an oxide semiconductor. A first etching step of forming a deep trench at a position corresponding to the portion;
Reactive ion etching using the trench etching mask is performed using a reactive gas having a low etching selectivity between the semiconductor and the oxide semiconductor, whereby the oxide semiconductor film and the semiconductor layer are anisotropically etched to perform the shallow etching. A second etching step of forming a trench at a position corresponding to the opening for the partial trench;
A trench backfilling step of backfilling the deep trench and the trench by depositing an oxide semiconductor film by chemical vapor deposition;
A planarization step of planarizing a processing surface by removing the oxide semiconductor film and the mask film deposited in the trench backfilling step by a chemical mechanical polishing method using the stopper film as a stopper;
A removing step of removing the stopper film and the insulating film;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising performing a thermal oxidation step of forming a thermal oxide film on a surface of the semiconductor layer.
前記半導体層における前記絶縁分離トレンチ用開口部及び浅部トレンチ用開口部に臨んだ領域に熱酸化膜を形成する熱酸化ステップと、
前記熱酸化膜のうち前記絶縁分離トレンチ用開口部に対応した部分を除去する酸化膜除去ステップとを組み合わせたものであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。The oxide film forming step includes
A thermal oxidation step of forming a thermal oxide film in a region facing the insulating isolation trench opening and the shallow trench opening in the semiconductor layer;
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the thermal oxide film is combined with an oxide film removing step of removing a portion corresponding to the insulating isolation trench opening.
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