JPH011233A - Method for manufacturing semiconductor devices and masks used in the method - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor devices and masks used in the method

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Publication number
JPH011233A
JPH011233A JP62-155450A JP15545087A JPH011233A JP H011233 A JPH011233 A JP H011233A JP 15545087 A JP15545087 A JP 15545087A JP H011233 A JPH011233 A JP H011233A
Authority
JP
Japan
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trench
mask
groove
light
band
Prior art date
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Application number
JP62-155450A
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Japanese (ja)
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JPS641233A (en
Inventor
吉住 圭一
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立製作所
Priority to JP62-155450A priority Critical patent/JPH011233A/en
Publication of JPS641233A publication Critical patent/JPS641233A/en
Publication of JPH011233A publication Critical patent/JPH011233A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体デバイス製造において、半導体基板の主
面に溝、特に深くかつ溝幅が狭い深溝(トレンチ)を形
成する技術、たとえば、溝素子分離やトレンチキャパシ
タの製造技術に適用して在勤な技術に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a technique for forming a groove, particularly a deep groove (trench) with a narrow groove width, in the main surface of a semiconductor substrate in semiconductor device manufacturing, such as a groove element. Concerning current technology applied to isolation and trench capacitor manufacturing technology.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

集積回路における各素子を電気的に分離する技術(アイ
ソレーション技術)として、pn接合による全面pnn
接合分離技術側側壁絶縁物分離技術全面絶縁物分離技術
が知られている。また、前記側壁絶縁物分離技術におい
ては、L、0CO3(Local  0xidatio
n  of  5i−1icon)、l5oplana
rと呼称される選択酸化法や■−溝、 U−1so (
U−gr −oove  l5olation)と呼称
されている溝埋め込み法(トレンチアイソレーション)
がある。
As a technology for electrically isolating each element in an integrated circuit (isolation technology), a full-surface pnn junction using a pn junction is used.
Junction isolation technology Sidewall insulation isolation technology Full-surface insulation isolation technology is known. In addition, in the sidewall insulator isolation technology, L, 0CO3 (Local Oxidation
n of 5i-1icon), l5oplana
Selective oxidation method called r, ■-groove, U-1so (
Trench filling method (trench isolation) called U-gr-oove l5olation)
There is.

前記溝埋め込み法については、たとえば、サイエンス・
フォーラム社発行「超LSIデバイスハンドブックJ 
19B3年、P139〜P143に記載されている。
Regarding the groove filling method, for example, Science
“Very LSI Device Handbook J” published by Forum Inc.
It is described in 19B3, P139-P143.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

集積回路(IC)等を組み込んだIC,チップは、−枚
の半導体基板(ウェハ)に縦横にそれぞれ単位集積回路
素子を製造した後、このウェハを縦横に分断することに
よって製造される。このため、−枚のウェハにより多く
の単位集積回路素子を形成することが、ICCランプス
トの低減に繋がる。
ICs and chips incorporating integrated circuits (ICs) and the like are manufactured by manufacturing unit integrated circuit elements vertically and horizontally on two semiconductor substrates (wafers), and then dividing the wafer vertically and horizontally. For this reason, forming more unit integrated circuit elements on -1 wafer leads to a reduction in ICC ramp burst.

単位集積回路素子をより小型にする手段としては、単位
集積回路素子における各素子をより一層小型化すること
も重要であるが、各素子間を電気的に分離する際の分/
ii領域(アイソレーション領域)の幅の短縮化も重要
である。
As a means of making unit integrated circuit elements smaller, it is important to further reduce the size of each element in the unit integrated circuit element.
It is also important to shorten the width of the ii region (isolation region).

前記アイソレーション領域幅を短くする技術として、前
述のように、■=溝、U−1soと呼称されている溝埋
め込み法が開発されている。
As a technique for shortening the width of the isolation region, a trench filling method called "■=groove, U-1so" has been developed as described above.

この講埋め込み法によれば、溝の幅は、たとえば、2μ
m程度にすることができる。また、溝の深さは、溝幅に
関係なく所望の深さにすることができ、たとえば、5μ
mと深くすることもできる。
According to this groove embedding method, the width of the groove is, for example, 2μ.
It can be made about m. Further, the depth of the groove can be set to a desired depth regardless of the groove width, for example, 5 μm.
It can also be made as deep as m.

これらのことから、この溝はトレンチ(深溝)とも呼称
されている。
For these reasons, this groove is also called a trench (deep groove).

ところで、このようなトレンチアイソレーションの5!
造において、以下に記すように、素子の角部で充分なア
イソレーション耐圧が得られない現象が発生するという
ことが本発明者によってあきらかにされた。
By the way, 5 things about trench isolation like this!
The inventor of the present invention has revealed that, as described below, a phenomenon occurs in which sufficient isolation withstand voltage cannot be obtained at the corners of the element.

すなわち、第11図は、従来のアイソレーション用マス
ク1の概要を示す平面回である。この図において、ハツ
チングを施した領域が光を透過しない透光領域2であり
、他の帯状の空白領域が光を透過する透光領域(帯状透
光部)3である。トレンチアイソレーションは、通常矩
形枠状に設けられ、この矩形枠内のアイランド(ウェル
)に素子、たとえば、トランジスタ等が形成される。し
たがって、前記マスク1における帯状透光部3は矩形枠
パターン4が基本となる。
That is, FIG. 11 is a plan view showing an outline of the conventional isolation mask 1. As shown in FIG. In this figure, the hatched area is a translucent area 2 that does not transmit light, and the other strip-shaped blank area is a translucent area (strip-shaped translucent portion) 3 that transmits light. Trench isolation is usually provided in the shape of a rectangular frame, and elements such as transistors are formed in islands (wells) within this rectangular frame. Therefore, the band-shaped transparent portion 3 in the mask 1 basically has a rectangular frame pattern 4.

ところで、このようなマスク1を用いて半導体基板(ウ
ェハ)の主面にトレンチ(溝:深溝)を形成した場合、
第12図に示されるように、ウェハ5の工面に矩形状に
配設されたトレンチ6の角部7にあっては、角部内側部
分はトレンチ6の幅を挟めるように突出して突出部8を
形成し、角部外側は90度に折れ曲がることなく、トレ
ンチ6の幅を挟めるように円弧を描き丸み部9を形成し
てしまい、この角部7の溝幅aは、直線的に延在するト
レンチ部分の溝幅すに比較して狭くなってしまう現象が
発生する。これは、微細パターンを形成する等の理由か
ら、レジストの露光にあっては、露光時間が最低時間と
なる、いわゆるアンダー露光で行われることによるもの
である。このため、前述のように、矩形枠状に感光され
る感光パターンにおいて、角部7で感光不良を起こし、
第1O図に示されるように、角部内側部分が尖り、角部
外側部分が円弧状となってしまう。
By the way, when a trench (groove: deep groove) is formed on the main surface of a semiconductor substrate (wafer) using such a mask 1,
As shown in FIG. 12, in the corner part 7 of the trench 6 arranged in a rectangular shape on the surface of the wafer 5, the inner part of the corner protrudes so as to sandwich the width of the trench 6, and the protruding part 8 , and the outer corner is not bent at 90 degrees, but draws an arc so as to sandwich the width of the trench 6, forming a rounded part 9, and the groove width a of this corner 7 extends linearly. A phenomenon occurs in which the groove width of the trench portion becomes narrower than the trench width. This is because, for reasons such as forming a fine pattern, the resist is exposed to light using a minimum exposure time, that is, so-called underexposure. For this reason, as mentioned above, in the photosensitive pattern exposed in the shape of a rectangular frame, poor exposure occurs at the corners 7,
As shown in FIG. 1O, the inner corner portion becomes sharp and the outer corner portion becomes arcuate.

トレンチ6は、たとえば、第13図に示されるように、
ウェハ5の主面に設けられる。ウニ/\5は、たとえば
、p形シリコンからなる半導体基板10と、この半導体
基板10の主面にそれぞれ形成されたn+形の埋込層1
1およびこの埋込層11上に設けられたn形層12とか
らなっている。
The trench 6 is, for example, as shown in FIG.
It is provided on the main surface of the wafer 5. Uni/\5 is, for example, a semiconductor substrate 10 made of p-type silicon, and an n+ type buried layer 1 formed on the main surface of this semiconductor substrate 10, respectively.
1 and an n-type layer 12 provided on this buried layer 11.

また、トレンチ6の形成に際しては、ウエノX5の主面
には!!!縁膜が設けられる。この絶縁膜は、たとえば
、同図では、ウェハ5の主面に載るSiO2膜13と、
この5iOz膜13上に代るSi3N4膜14とからな
っている。
Also, when forming the trench 6, the main surface of Ueno X5 should be! ! ! A lamina is provided. This insulating film includes, for example, the SiO2 film 13 on the main surface of the wafer 5 in the figure;
It consists of a Si3N4 film 14 in place of the 5iOz film 13.

このようなトレンチ6において、トレンチ幅Wが小さい
と、n+形の埋込層11の間隔が狭くなり、寄生pnp
 hランジスタが動作し易くなる。
In such a trench 6, if the trench width W is small, the interval between the n+ type buried layers 11 becomes narrow, and the parasitic pnp
This makes it easier for the h transistor to operate.

また、トレンチ6の埋込層11の下縁からの深さdが小
さいと、アイソレーション耐圧が劣化し、デバイスの高
速動作あるいは低速動作時不良を引き起こしてしまう。
Furthermore, if the depth d of the trench 6 from the lower edge of the buried layer 11 is small, the isolation breakdown voltage deteriorates, resulting in failure of the device during high-speed or low-speed operation.

さらにレジストの感光幅が狭いことに起因するエンチン
グ不足ムこよって溝底が尖った形状となるような場合、
トレンチ側面に図示しない絶縁膜を形成する際結晶欠陥
を起こし易くなる。
Furthermore, if the groove bottom becomes sharp due to insufficient etching due to the narrow exposure width of the resist,
When an insulating film (not shown) is formed on the side surface of the trench, crystal defects are likely to occur.

本発明の目的は、屈曲パターン部分でも所望溝幅を形成
することができる溝形成技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a groove forming technique that can form a desired groove width even in a bent pattern portion.

本発明の他の目的は、アイソレージタン耐圧の高い半導
体デバイス製造技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technology for manufacturing semiconductor devices with high isolation voltage.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりであすなわち、本発
明にあっては、透光領域が矩形枠状、パターンを基本と
するマスクを使用して、ウェハ主面のレジストをアンダ
ー露光し、その後、露光によるレジストの感光部分を除
去した後、残留するレジストをマスクとしてトレンチを
形成するに際して、マスクの矩形枠状の帯状屈曲透光部
において、屈曲部の角部内側に補助透光領域が設けられ
ている。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows: In the present invention, a light-transmitting area has a rectangular frame shape and a pattern-based mask is used. After that, the resist on the main surface of the wafer is under-exposed, and then, after removing the exposed portion of the resist due to exposure, when forming a trench using the remaining resist as a mask, in the rectangular frame-shaped belt-shaped bent transparent part of the mask, , an auxiliary transparent region is provided inside the corner of the bent portion.

〔作用〕[Effect]

上記した手段によれば、本発明によれば、半導体デバイ
スの製造におけるU−1soの形成にあって、アンダー
露光によってウェハ主面に矩形枠状にレジストを感光さ
せた場合、マスクの矩形枠状の帯状屈曲透光部には補助
透光領域が設けられていることから、アンダー露光によ
ってもレジストの矩形枠状に感光された感光部は、その
角部でもアンダー露光による感光目減り分が補填される
ように感光されるため、所望幅を有して感光が行えるこ
ととなり、所望のアイソレーション耐圧を有する溝(ト
レンチ)を形成することができる。
According to the above-mentioned means, according to the present invention, when a resist is exposed in a rectangular frame shape on the main surface of the wafer by under-exposure in forming U-1so in the manufacture of semiconductor devices, the rectangular frame shape of the mask Since an auxiliary light-transmitting area is provided in the band-shaped bent light-transmitting area, even if the photosensitive area is exposed in the rectangular frame shape of the resist due to underexposure, the loss of exposure due to underexposure is compensated for even at the corners. Since it is exposed to light so that it has a desired width, it is possible to form a groove (trench) having a desired isolation voltage.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例によるマスクの模式的平面図
、第2図は同じくレジストの感光パターンを示すウェハ
の平面図、第3図は実際に使用されるヤスクパターンに
近似したマスクの模式的平面図、第4図〜第9図は同じ
くトレンチの形成工程を示す断面図であって、第4図は
現像されたレジスト部分を示すウェハの断面図、第5図
は!1!縁1膜が部分エツチングされた状態を示すウェ
ハの断面図、第6図はトレンチが設けられた状態のウェ
ハの断面図、第7図はトレンチに絶縁膜が埋め込まれて
形成されたU−Tso部分の断面図、第8図、第9図は
トレンチに多結晶シリコン(PolySi)を埋め込む
工程を示した断面図、第10図は溝U−1soによって
アイソレートされたウェルに設けられたトランジスタを
示す断面図であス この実施例では、シリコン半導体基板の主面ムこU −
1s oによってウェルを形成し、このウェル内にトラ
ンジスタを形成する例について説明Vる。
FIG. 1 is a schematic plan view of a mask according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a wafer showing the photosensitive pattern of the resist, and FIG. 3 is a mask approximating the Yask pattern actually used. FIGS. 4 to 9 are sectional views showing the trench formation process, FIG. 4 is a sectional view of the wafer showing the developed resist portion, and FIG. 5 is a sectional view of the wafer showing the developed resist portion. 1! A cross-sectional view of the wafer showing a state where the edge 1 film is partially etched, FIG. 6 is a cross-sectional view of the wafer with a trench provided, and FIG. 7 is a U-Tso formed by filling the trench with an insulating film. 8 and 9 are cross-sectional views showing the process of embedding polycrystalline silicon (PolySi) into the trench, and FIG. In this embodiment, the main surface of the silicon semiconductor substrate is
An example in which a well is formed using 1so and a transistor is formed in this well will be explained below.

U−1soとしては幅1.91tm、深さ5μmのもの
が形成される。この場合、マスクの帯状透光部の幅は0
.9μmとなる。
The U-1so is formed with a width of 1.91 tm and a depth of 5 μm. In this case, the width of the band-shaped transparent part of the mask is 0.
.. It becomes 9 μm.

最初にウェハ5が用意される。このウェハ5は第4図に
示されるように、たとえば、p形シリコンからなる半導
体基板10と、この半導体基板10の主面にそれぞれ形
成されたn十形の埋込層IIおよびこの埋込層11上に
設けられたn形層12とからなっている。また、U−1
soの形成に先立って、第6図に示されるように、トレ
ンチ6が形成される。このトレンチ6を形成するために
、第4図に示されるように、前記ウェハ5の主面全域に
は絶l!膜およびレジスト15が設けられる。
First, a wafer 5 is prepared. As shown in FIG. 4, this wafer 5 includes a semiconductor substrate 10 made of, for example, p-type silicon, an nx-shaped buried layer II formed on the main surface of this semiconductor substrate 10, and this buried layer. 11 and an n-type layer 12 provided on top of the n-type layer 12. Also, U-1
Prior to the formation of so, trenches 6 are formed as shown in FIG. In order to form this trench 6, as shown in FIG. 4, the entire main surface of the wafer 5 is completely covered. A film and resist 15 are provided.

この絶縁膜は、ウェハ5の主面に載るO01μm程度の
厚さのSi○2H213およびこのSi○2膜13上に
載る0、5μm程変O7さのS+tN、膜I4ならびに
このSi:+Nn1l々14上ζこ載る1.6μm程度
の厚さのPSC; (リン・ソリケートガラス)膜16
とからなっている。
This insulating film consists of a Si○2H213 with a thickness of about O01 μm placed on the main surface of the wafer 5, an S+tN film I4 with a thickness of about 0.5 μm placed on this Si○2 film 13, and this Si:+Nn1114 PSC (phosphorus silicate glass) film 16 with a thickness of about 1.6 μm placed on top
It consists of

このようなウェハ5は、縮小投影露光装置、たとえば、
5対1ステツパーで露光されかつ、現像処理されて、第
4図に示されるような溝17が形成される。この場合、
使用されるマスクlは、第1図に示されるようなパター
ンを有している。同図において、ハンチングで示される
領域が遮光領域2であり、空白領域が透光領域(帯状透
光部)3である。同図に示される帯状透光部3は、ウェ
ルを形成するための基本的パターンであり、矩形枠パタ
ーン4を構成している。したがって、この帯状透光部3
には、四個所に帯状屈曲透光部18を有している。
Such a wafer 5 is processed by a reduction projection exposure apparatus, for example,
It is exposed with a 5:1 stepper and developed to form grooves 17 as shown in FIG. in this case,
The mask l used has a pattern as shown in FIG. In the figure, the area indicated by hunting is the light-shielding area 2, and the blank area is the light-transmitting area (band-shaped light-transmitting part) 3. The band-shaped transparent portion 3 shown in the figure is a basic pattern for forming a well, and constitutes a rectangular frame pattern 4. Therefore, this band-shaped transparent portion 3
has band-shaped bent light-transmitting portions 18 at four locations.

この実施例のマスクlは、第11図に示されるような従
来のマスク1と以下の点で異なる。この実施例のマスク
1は、矩形枠パターン4の角部、すなわち、帯状屈曲透
光部18において、角部内側に三角形状の補助透光領域
19を存している。
The mask 1 of this embodiment differs from the conventional mask 1 shown in FIG. 11 in the following points. The mask 1 of this embodiment has triangular auxiliary light-transmitting regions 19 inside the corners of the rectangular frame pattern 4, that is, the band-shaped bent light-transmitting portions 18.

すなわち、帯状透光部3によって取り囲まれる矩形状の
ウェル用遮光領域2aの4隅の角部は、45度に面を取
られたように欠け、この三角形状の欠は部分が、°前記
補助透光領域19を構成するようになっている。
That is, the four corners of the rectangular well light-shielding region 2a surrounded by the band-shaped light-transmitting portion 3 are chipped as if they were chamfered at 45 degrees, and these triangular chipped portions are A transparent region 19 is configured.

これは、一般に微細パターン形成のためには、露光は露
光量が最小となる、いわゆるアンダー露光によってレジ
ストの感光がなされる。したがって、このアンダー露光
では、矩形枠パターン4の角部にあっては、第9図に示
されるように、従来のような一定幅の帯状透光部3を直
交するように延在させた屈曲パターンでは、露光量が少
な目となるため、帯状屈曲透光部18では、前記第12
図に示すような感光不充分現象が生じる。
Generally, in order to form a fine pattern, the resist is exposed to light using the minimum amount of exposure, that is, so-called under-exposure. Therefore, in this underexposure, at the corners of the rectangular frame pattern 4, as shown in FIG. In the pattern, the exposure amount is small, so in the band-shaped bent transparent portion 18, the 12th
A phenomenon of insufficient exposure occurs as shown in the figure.

そこで、この実施例では、この怒光不充分量を埋め合わ
せるように、矩形枠パターン4の角部に補助透光領域1
9を設けていることから、第2図に示されるように、レ
ジスト15の矩形枠パターンの屈曲部分も充分な幅に亘
って感光される。この結果、レジスト15は矩形枠状に
抜かれ、矩形枠の角部は一定幅すの溝を直角に屈曲させ
た形状となる。そして、後述するトレンチ6は、このフ
ァインな矩形枠状の感光パターン20と一致するように
形成される。なお、感光パターン20は第2図において
ハツチングで示されている。
Therefore, in this embodiment, auxiliary transparent areas 1 are provided at the corners of the rectangular frame pattern 4 to compensate for the insufficient amount of angry light.
9, the bent portion of the rectangular frame pattern of the resist 15 is also exposed over a sufficient width, as shown in FIG. As a result, the resist 15 is punched out in the shape of a rectangular frame, and the corners of the rectangular frame have a shape in which a groove of a constant width is bent at a right angle. A trench 6, which will be described later, is formed to match this fine rectangular frame-shaped photosensitive pattern 20. Note that the photosensitive pattern 20 is indicated by hatching in FIG.

つぎに、前記レジスト15をマスクとして、PSG膜1
6がエツチングされる。この場合もエツチングはレジス
ト15の抜きパターン通りに正確にエツチングされ、フ
ァインパターンとなる。その後、前記レジス)15が除
去されかつ第5図に示されるように、それぞれエッチャ
ントを代えてSi、N、膜14および5iOz膜13が
エンチング除去される。このS ! 3 N4膜14お
よびSIO□膜13膜部3レジスト15の抜きパターン
通りに正確にエツチングされ、ファインパターンとなる
Next, using the resist 15 as a mask, the PSG film 1 is
6 is etched. In this case as well, the etching is performed accurately in accordance with the punched pattern of the resist 15, resulting in a fine pattern. Thereafter, the resist 15 is removed, and as shown in FIG. 5, the Si, N, film 14 and 5iOz film 13 are etched and removed using different etchants. This S! 3 The N4 film 14 and the SIO □ film 13 are etched accurately according to the punching pattern of the film portion 3 resist 15, resulting in a fine pattern.

つぎに、第6図に示されるように、異方性ドライエツチ
ングを行い、n形層12および埋込層11を連続的にエ
ツチングし、半導体基板lOの表層部にまで到達する深
溝(トレンチ)6を形成する。このトレンチ6は、溝幅
が1.2μm、深さが5μmとなっている。また、この
エツチングにおいて、レジスト15によって構成される
矩形枠パターンは、前述のようにファインパターンとな
っていることから、トレンチ6の角部7も形を損なうこ
となくエツチングされるため、角部7の溝幅は、第6図
に示されるように、直線的に延在するトレンチ6の溝幅
すよりも狭くならない。また、トレンチ6の溝底もエツ
チング除去なくエンチングされる。この結果、埋込層1
1からl・レンチ6の底までの深さdおよび溝幅Wは、
それぞれ所望寸法となり、所望のアイソレーション耐圧
が得られることとなる。
Next, as shown in FIG. 6, anisotropic dry etching is performed to continuously etch the n-type layer 12 and the buried layer 11, forming a deep trench (trench) that reaches the surface layer of the semiconductor substrate IO. form 6. This trench 6 has a groove width of 1.2 μm and a depth of 5 μm. In addition, in this etching, since the rectangular frame pattern formed by the resist 15 is a fine pattern as described above, the corner 7 of the trench 6 is also etched without damaging the shape. As shown in FIG. 6, the trench width is not narrower than the trench width of the trench 6 extending linearly. Furthermore, the bottom of the trench 6 is also etched without being etched away. As a result, the buried layer 1
The depth d from 1 to the bottom of the l-wrench 6 and the groove width W are:
Each has the desired dimensions, and the desired isolation withstand voltage can be obtained.

つぎに、第7図に示すように、前記n形層12上のPS
G膜16を除去した後、トレンチ6の内壁を酸化して、
絶縁膜、たとえば、SiO□膜21膜形1する。つぎに
、S ir N4HJI 4を除去した後、第8図に示
すように、ポリシリコン膜23を、たとえば、CVD法
により被着させてトレンチ6を埋める。その後、余分な
ポリシリコン膜23をエツチング除去して、第9図に示
すように、U−1so24を形成する。このエツチング
は平坦化処理で、この処理によってU−1so24で取
り囲まれたウェル(機能素子部)25とU−Iso24
を同じ高さにし、ウェハ5の主面の平坦化を図る。その
後、絶縁膜13をエツチング除去し、その後、さらにU
溝上部に絶縁膜22を形成し、U溝アイソレーションが
完成する。
Next, as shown in FIG. 7, PS on the n-type layer 12 is
After removing the G film 16, the inner wall of the trench 6 is oxidized,
An insulating film, for example, a SiO□ film 21 is formed. Next, after removing the S ir N4HJI 4, as shown in FIG. 8, a polysilicon film 23 is deposited by, for example, the CVD method to fill the trench 6. Thereafter, the excess polysilicon film 23 is removed by etching to form U-1so24 as shown in FIG. This etching is a planarization process, and by this process, the well (functional element part) 25 surrounded by U-Iso24 and U-Iso24
are made to have the same height to planarize the main surface of the wafer 5. After that, the insulating film 13 is removed by etching, and then the U
An insulating film 22 is formed on the top of the trench, completing the U-groove isolation.

その後、このウェハ5を用いて常用の手1@によって機
能素子、たとえば、第10図に示されるように、ウェル
25にエミフタ(E)、ベース(B)、コレクタ(C)
からなるトランジスタを形成する。トランジスタは、前
記n形層12の一部の表層部に設けられたp形のベース
領域26と、このベース領域26の一部の表層部に設け
られたn形のエミッタ電極27とを有している。また、
前記ベース領域26上にはベース電極28が設けられ、
かつエミッタ領域27上にはエミッタ電極29が設けら
れている。また、前記n形層12には、下層の埋込層1
1に到達するn+形領領域30設けられるとともに、こ
のn4−影領域30上にはコレクタ電極31が設けられ
ている。なお、32は絶縁膜である。
Thereafter, using this wafer 5, functional elements such as an emifter (E), a base (B), and a collector (C) are placed in the well 25 as shown in FIG.
Form a transistor consisting of The transistor has a p-type base region 26 provided on a part of the surface layer of the n-type layer 12, and an n-type emitter electrode 27 provided on a part of the surface layer of the base region 26. ing. Also,
A base electrode 28 is provided on the base region 26,
Further, an emitter electrode 29 is provided on the emitter region 27. The n-type layer 12 also has a lower buried layer 1.
1, and a collector electrode 31 is provided on this n4- shadow region 30. Note that 32 is an insulating film.

このように、ウェハ5のウェル25には機能素子が形成
される。なお、U−Iso24はウェハ5の主面に隣り
合って密に設けられる。このため、U−1so24を形
成するためのトレンチ形成用には、第3図に示されるよ
うなマスクIが用いられる。同図は、3つのウェルを形
成するために枠状の帯状透光部3が3&[l設けられた
模式的図である。この場合、隣り合う矩形枠パターン4
は、矩形枠パターン4の一辺を共用する構造となる。各
矩形枠パターン4の角部、すなわち、帯状屈曲透光部1
8にあっては、それぞれ補助透光領域19が設けられ、
トレンチ6の角部がファインに形成されるようになって
いる。なお、補助透光領域19を設けない場合、第12
回に示されるようなトレンチ6の角部の溝幅が狭くなる
現象は、複数の矩形枠パターン4の各帯状屈曲透光部1
8が突き合わせ状態となる部分程発生し難くなる。した
がって、場合によっては、帯状透光部3が十字路状にあ
るいはT字路状に延在する部分では、前記帯状屈曲透光
部18部分に補助透光領域19を設けなくともよい場合
もある。これは、所望のアイソレーション耐圧の程度に
よって選択決定すればよい。
In this way, functional elements are formed in the wells 25 of the wafer 5. Note that the U-Iso 24 is provided closely adjacent to the main surface of the wafer 5. Therefore, a mask I as shown in FIG. 3 is used for forming the trench for forming U-1so24. This figure is a schematic diagram in which 3&[l frame-shaped band-shaped transparent parts 3 are provided to form three wells. In this case, the adjacent rectangular frame pattern 4
has a structure in which one side of the rectangular frame pattern 4 is shared. Corners of each rectangular frame pattern 4, that is, band-shaped bent transparent portions 1
8, each is provided with an auxiliary light-transmitting area 19,
The corners of the trench 6 are formed finely. Note that if the auxiliary transparent area 19 is not provided, the 12th
The phenomenon in which the groove width at the corners of the trench 6 becomes narrower as shown in FIG.
The occurrence becomes more difficult in the portion where 8 is in a butt state. Therefore, in some cases, it may be unnecessary to provide the auxiliary light-transmitting region 19 in the band-shaped bent light-transmitting portion 18 in a portion where the band-shaped light-transmitting portion 3 extends in the shape of a cross or a T-junction. This may be selectively determined depending on the desired degree of isolation breakdown voltage.

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。
According to such an embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本発明のトレンチ形成用のマスクにあっては、矩
形枠状にレジストを感光させるに際して、マスクの帯状
屈曲透光部に、アンダー露光によって生しる感光の目凍
り分に見合うような三角形状の補助透光領域が設けられ
ているため、レジストの直角に屈曲する帯状パターンが
所望の寸法通りに感光されることになる。この結果、ウ
ェハ主面に矩形枠パターン状に設けられるトレンチも適
性なエツチングによって形成されることから、屈曲部角
部で溝幅が部分的に狭くなったり、溝底が尖るようなこ
ともなくなるという効果が得られる。
(1) In the trench-forming mask of the present invention, when exposing the resist in the shape of a rectangular frame, the strip-shaped bent light-transmitting portion of the mask has a shape that is suitable for the eye freezing caused by the exposure caused by underexposure. Since the triangular auxiliary light-transmitting area is provided, the strip pattern of the resist bent at right angles is exposed to the desired dimensions. As a result, the trenches provided in a rectangular frame pattern on the main surface of the wafer are also formed by appropriate etching, which eliminates the possibility of the trench width becoming partially narrow at the bent corners or the trench bottom becoming sharp. This effect can be obtained.

(2)上記(1)により、本発明によれば、トレンチの
溝幅、深さが適性に形成できるため、再現性良く高いア
イソレーション耐圧を有するトレンチを形成することが
できるという効果が得ら丸る。
(2) According to the above (1), according to the present invention, since the groove width and depth of the trench can be formed appropriately, it is possible to form a trench having a high isolation voltage with good reproducibility. Round.

(3)上記(2)により、本発明によれば、前記トレン
チの製造マージンが向上するという効果が得られる。
(3) According to the above (2), according to the present invention, the manufacturing margin of the trench is improved.

(4)上記(2)により、本発明によれば、前記トレン
チに絶縁膜を被着したり、あるいは絶縁膜等を埋め込む
ことによって、アイソレーション耐圧の高いU−1so
を形成することができるという効果が得られる。
(4) According to the above (2), according to the present invention, by coating the trench with an insulating film or embedding an insulating film, etc., the U-1SO
The effect is that it is possible to form a .

(5)上記(2)により、本発明によれば、11ゴ記ト
レンチの溝底は局部的に尖ったりしないことから、絶縁
膜を被着させる熱処理時、半導体結晶に転位等の結晶欠
陥が発生しなくなり、品質の優れた信頬度の高いU−1
soが形成できるという効果が得られる。
(5) According to the above (2), according to the present invention, the groove bottom of the trench described in item 11 does not become locally sharp, so that crystal defects such as dislocations occur in the semiconductor crystal during the heat treatment for depositing the insulating film. U-1 that no longer occurs and has excellent quality and high confidence
The effect that so can be formed is obtained.

(6)上記(1)〜(5)により、本発明によれば、ア
イソレーション耐圧が高くかつアイソレーション幅の狭
いU −I s oを詩歩留りで形成できることから、
高密度高集積度な半導体デバイスを安価に提供すること
ができるという相乗効果が得られる。
(6) According to the above (1) to (5), according to the present invention, U-Iso with high isolation voltage and narrow isolation width can be formed with a high yield.
A synergistic effect can be obtained in that high-density, high-integration semiconductor devices can be provided at low cost.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるU溝アイソレーショ
ン技術に適用した場合について説明したが、本発明はそ
れに限定されるものではない。たとえば、トレンチの壁
面に絶縁膜を被着させ、かつ溝内に電極である多結晶シ
リコンを埋め込んで形成するトレンチキャパンク技術に
も適用できる。また、n形つヱルとp形つェルとの間に
U−[soを設けるラッチアップ対策技術にも適用でき
る。
In the above description, the invention made by the present inventor was mainly applied to the U-groove isolation technology, which is the background field of application, but the present invention is not limited thereto. For example, it can be applied to a trench capunk technique in which an insulating film is deposited on the wall surface of a trench and polycrystalline silicon serving as an electrode is buried in the trench. It is also applicable to a latch-up countermeasure technique in which U-[so is provided between an n-type well and a p-type well.

少なくとも、本発明はトレンチ形成技術には適用できる
At least the present invention is applicable to trench formation technology.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

本発明によれば、半導体デバイスの製造におけるU −
[s oの形成にあって、アンダー露光によってウェハ
主面に矩形枠状にレジストを感光させた場合、マスクの
矩形枠状の帯状屈曲透光部には補助透光領域が設けられ
ていることから、アンダー露光によってもレジストの矩
形枠状に感光された感光部は、その角部でもアンダー露
光による感光目減り分が補填されるように感光されるた
め、所望幅を有して感光が行えることとなり、所望のア
イソレーション耐圧を有する溝(トレンチ)を形成する
ことができる。したがって、アイソレーション耐圧の優
れた半導体デバイスを製造することができる。
According to the present invention, U − in the manufacture of semiconductor devices
[When forming a resist in the form of a rectangular frame on the main surface of the wafer by under-exposure, an auxiliary light-transmitting area must be provided in the rectangular frame-shaped band-shaped bent light-transmitting part of the mask. Therefore, even with underexposure, the exposed areas in the rectangular frame shape of the resist are exposed in such a way that the loss of exposure due to underexposure is compensated for even at the corners, so that exposure can be performed with a desired width. Therefore, a trench having a desired isolation voltage can be formed. Therefore, a semiconductor device with excellent isolation breakdown voltage can be manufactured.

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

第1図は本発明の一実施例によるマスクの模式第2図は
同じくレジストの感光パターンを示すウェハの平面図、 第3図は実際に使用されるマスクパターンに近似したマ
スクの模式的平面図、 第4図は同じくトレンチの形成工程における現像された
レジスト部分を示すウェハの断面図、第5図は同じく絶
縁膜が部分エツチングされた状態を示すウェハの断面図
、 第6図は同しくトレンチが設けられた状態のウェハの断
面図、 第7図〜第9図はトレンチに絶縁膜が埋め込まれて形成
されるU−1soの製法を示す断面図、第10図は同し
く溝U−1soによってアイソレートされたウェルに設
けられたトランジスタを示す断面図、 第11は従来のマスクを示す模式的平面図、第12図は
従来マスクを使用して形成された溝を示すウェハの平面
図、 第13図は同じく溝の断面図である。 1・・・マスク、2・・・遮光領域、3・・・帯状透光
部、4・・・矩形枠パターン、5・・・ウェハ、6・・
・トレンチ、7・・・角部、8・・・突出部、9・・・
丸み部、lO・・・半導体基板、11・・・埋込層、1
2・・・n形層、13・・・5iO=膜、14・・・5
i3N−膜、15・・・レジスト、16・・・PSG膜
、17・・・溝、1日・・・帯状屈曲透光部、19・・
・補助透光領域、20・・・感光パターン、21・・・
5iOz膜、22・・・絶縁膜、24・・・U−1so
、25・・・ウェル、26・・・ベース領域、27・・
・エミッタ領域、28・・・ベース電極、29・・・エ
ミッタ電極、30・・・n+形領領域31・・・コレク
タ電極。    −1代理人 弁理士 小川勝馬  ノ 第  1  図 第  2  図 !、7 第  6  図 σ−ウゴ/\ a−トじす 第  8  図 第  9  図 第1O図 第11図 第13図
FIG. 1 is a schematic diagram of a mask according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a wafer showing the photosensitive pattern of the resist. FIG. 3 is a schematic plan view of a mask that approximates the mask pattern actually used. , FIG. 4 is a cross-sectional view of the wafer showing the developed resist portion in the trench formation process, FIG. 5 is a cross-sectional view of the wafer showing the insulating film partially etched, and FIG. 6 is the trench-forming step. FIG. 7 to FIG. 9 are cross-sectional views showing a method of manufacturing U-1SO formed by embedding an insulating film in a trench, and FIG. 11 is a schematic plan view showing a conventional mask; FIG. 12 is a plan view of a wafer showing a groove formed using a conventional mask; FIG. 13 is also a sectional view of the groove. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Mask, 2... Light shielding area, 3... Band-shaped transparent part, 4... Rectangular frame pattern, 5... Wafer, 6...
・Trench, 7...Corner, 8...Protrusion, 9...
Rounded portion, IO...Semiconductor substrate, 11...Buried layer, 1
2...n-type layer, 13...5iO=film, 14...5
i3N- film, 15...Resist, 16...PSG film, 17...Groove, 1st...Band-shaped bent transparent part, 19...
- Auxiliary transparent area, 20... Photosensitive pattern, 21...
5iOz film, 22...insulating film, 24...U-1so
, 25...well, 26...base region, 27...
- Emitter region, 28...Base electrode, 29...Emitter electrode, 30...N+ type region 31...Collector electrode. -1 Agent Patent Attorney Katsuma Ogawa No. 1 Figure 2! , 7 Figure 6 σ-Ugo/\ a-Tojisu Figure 8 Figure 9 Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板の主面に絶縁膜およびこの絶縁膜上に設
けられるホトレジスト膜をそれぞれ形成する工程と、帯
状屈曲透光部を有するマスクを使用して前記ホトレジス
ト膜を露光させる工程と、前記露光によって感光したホ
トレジスト膜部分を除去する工程と、前記ホトレジスト
膜をマスクとして前記絶縁膜を除去する工程と、前記ホ
トレジスト膜および/または絶縁膜をマスクとして異方
性ドライエッチングによって基板主面に溝を形成する工
程と、を有する半導体デバイスの製造方法であって、前
記マスクにおける帯状屈曲透光部にあっては、屈曲部の
角部内側に補助透光領域が設けられていることを特徴と
する半導体デバイスの製造方法。 2、前記露光はアンダー露光によって行われることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体デバイスの
製造方法。 3、前記溝はアイソレーション用溝となることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の半導体デバイスの製造
方法。 4、帯状屈曲透光部を有するマスクであって、前記マス
クの帯状屈曲透光部においては、屈曲部の角部内側に補
助透光領域が設けられていることを特徴とするマスク。
[Claims] 1. Forming an insulating film on the main surface of a semiconductor substrate and a photoresist film provided on the insulating film, and exposing the photoresist film using a mask having a band-shaped bent light-transmitting part. a step of removing the photoresist film portion exposed to light; a step of removing the insulating film using the photoresist film as a mask; and an anisotropic dry etching step using the photoresist film and/or the insulating film as a mask. forming a groove in a main surface of a substrate, the method comprising the step of forming a groove in a main surface of a substrate, the band-shaped bent light-transmitting portion of the mask having an auxiliary light-transmitting region provided inside a corner of the bent portion; A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that: 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the exposure is performed by underexposure. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the groove is an isolation groove. 4. A mask having a band-shaped bent light-transmitting portion, wherein the band-shaped bent light-transmitting portion of the mask is provided with an auxiliary light-transmitting region inside a corner of the bent portion.
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