JPH03129854A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH03129854A JPH03129854A JP1268544A JP26854489A JPH03129854A JP H03129854 A JPH03129854 A JP H03129854A JP 1268544 A JP1268544 A JP 1268544A JP 26854489 A JP26854489 A JP 26854489A JP H03129854 A JPH03129854 A JP H03129854A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
この発明は集積回路における個々の素子間を絶縁分離す
る半導体装置の製造方法に関する。
る半導体装置の製造方法に関する。
(従来の技術)
集積量・路における個々の素子間を絶縁分離するものに
はLOCOS法で行われるフィールド酸化膜が知られて
いるが、このほかに台基板と台基板上の絶縁層を介して
接着された半導体基板上に前記絶縁層に達する溝(トレ
ンチ)が設けられ、この溝内壁が酸化された隙間の溝に
誘電体を埋め込む、特公昭59−181814号公報も
しくは特開昭61−59852号公報に記載されている
ような酸化膜接着ウェハとトレンチを組み合わせた完全
誘電体分離構造が用いられることがある。
はLOCOS法で行われるフィールド酸化膜が知られて
いるが、このほかに台基板と台基板上の絶縁層を介して
接着された半導体基板上に前記絶縁層に達する溝(トレ
ンチ)が設けられ、この溝内壁が酸化された隙間の溝に
誘電体を埋め込む、特公昭59−181814号公報も
しくは特開昭61−59852号公報に記載されている
ような酸化膜接着ウェハとトレンチを組み合わせた完全
誘電体分離構造が用いられることがある。
このような素子分離技術にはトレンチのコーナー丸めの
技術が不可欠である。というのは、トレンチのコーナー
に丸みがないと、製造工程途中で台基板上の絶縁層と半
導体基板、例えば5i02とSiとの膨脹係数の違いに
より、酸化成長工程でトレンチのコーナーに応力集中が
起こる。その結果、応力に比例してシリコン結晶の転位
密度が高くなり、このトレンチのコーナーに結晶欠陥が
発生する恐れがあるからである。
技術が不可欠である。というのは、トレンチのコーナー
に丸みがないと、製造工程途中で台基板上の絶縁層と半
導体基板、例えば5i02とSiとの膨脹係数の違いに
より、酸化成長工程でトレンチのコーナーに応力集中が
起こる。その結果、応力に比例してシリコン結晶の転位
密度が高くなり、このトレンチのコーナーに結晶欠陥が
発生する恐れがあるからである。
ここで、トレンチのコーナー丸めに関する従来例として
、1988年10月の応用物理学会で発表されたP O
S T (P erf’ect Oxidation
S hallow T rench )のコーナー丸
め方法を第4図(a)ないしくd)に示す断面図を参照
して説明する。
、1988年10月の応用物理学会で発表されたP O
S T (P erf’ect Oxidation
S hallow T rench )のコーナー丸
め方法を第4図(a)ないしくd)に示す断面図を参照
して説明する。
まず、第4図(a)に示すように、シリコン半導体基板
ll上に酸化膜12、窒化膜13、酸化膜I4を順次形
成した後、所定形状にパターニングし、これをマスクと
してRI E (Reactive I onE tc
hing)等により基板11にトレンチ15を形成する
。
ll上に酸化膜12、窒化膜13、酸化膜I4を順次形
成した後、所定形状にパターニングし、これをマスクと
してRI E (Reactive I onE tc
hing)等により基板11にトレンチ15を形成する
。
次に、第4図(b)に示すように、希IF溶液により、
マスクとして用いた酸化膜12及び14を数100人エ
ツチングし、トレンチI5におけるシリコン半導体基板
11のコーナー16を露出させる。
マスクとして用いた酸化膜12及び14を数100人エ
ツチングし、トレンチI5におけるシリコン半導体基板
11のコーナー16を露出させる。
次に、第4図(c)に示すように、酸化膜12をマスク
にしてCD E (Chemical D ry E
tehing)法、例えばCF4 +0□雰囲気中の
プラズマエツチングにより、基板11のコーナー16を
除去する。
にしてCD E (Chemical D ry E
tehing)法、例えばCF4 +0□雰囲気中の
プラズマエツチングにより、基板11のコーナー16を
除去する。
次に、第4図(d)に示すように、前記酸化膜12、窒
化膜13、酸化膜14を除去し、トレンチ15の側壁を
含む全面を酸化して酸化膜17を形成し、コーナー1B
を丸める。
化膜13、酸化膜14を除去し、トレンチ15の側壁を
含む全面を酸化して酸化膜17を形成し、コーナー1B
を丸める。
このようなコーナー丸めの方法において、コーナーの丸
め状態を制御する主要なパラメータが前記第4図(b)
の工程の希HFによるマスク材、すなわち酸化膜12(
SiOz)の後退量と、その後の前記第4図(C)の工
程のCDHによるコーナー1B(Si)のエツチング量
である。この場合、マスク材の後退が500人程0、C
DEのエツチングが1000人程度0条件でコーナー丸
めが行われている。
め状態を制御する主要なパラメータが前記第4図(b)
の工程の希HFによるマスク材、すなわち酸化膜12(
SiOz)の後退量と、その後の前記第4図(C)の工
程のCDHによるコーナー1B(Si)のエツチング量
である。この場合、マスク材の後退が500人程0、C
DEのエツチングが1000人程度0条件でコーナー丸
めが行われている。
ところで、上記完全誘電体分離構造には台基板上の絶縁
層を介して積層された半導体基板上に前記絶縁層に達す
るトレンチが設けられており、このトレンチの内壁を酸
化する場合、絶縁層つまり酸化膜と密着される半導体基
板のコーナ一部分が上部と底部に存在する。このため、
上部コーナーと底部コーナーに、前記丸め状態を制御す
るパラメータが大きく依存してくる。
層を介して積層された半導体基板上に前記絶縁層に達す
るトレンチが設けられており、このトレンチの内壁を酸
化する場合、絶縁層つまり酸化膜と密着される半導体基
板のコーナ一部分が上部と底部に存在する。このため、
上部コーナーと底部コーナーに、前記丸め状態を制御す
るパラメータが大きく依存してくる。
しかし、上述の方法により、マスク材の後退が500人
程0、CDHのエツチングが1000人程度0条件を用
いて所望の完全誘電体分離構造を構成しようとしても、
上部コーナーはともかく底部コーナーに対しては丸みを
つけにくい。この結果、トレンチの底部コーナーに応力
集中が起こり、シリコン結晶の転位密度が高くなること
により、このトレンチの底部コーナーに結晶欠陥が発生
する。
程0、CDHのエツチングが1000人程度0条件を用
いて所望の完全誘電体分離構造を構成しようとしても、
上部コーナーはともかく底部コーナーに対しては丸みを
つけにくい。この結果、トレンチの底部コーナーに応力
集中が起こり、シリコン結晶の転位密度が高くなること
により、このトレンチの底部コーナーに結晶欠陥が発生
する。
(発明が解決しようとする課題)
このように従来のトレンチの丸め箇所が上部コーナーの
みであった製造方法を、トレンチの丸め箇所が上部コー
ナーと底部コーナーに存在する素子分離に応用しようと
すると、特に底部コーナーが丸め難く、基板に結晶欠陥
が発生しやすいという欠点があった。
みであった製造方法を、トレンチの丸め箇所が上部コー
ナーと底部コーナーに存在する素子分離に応用しようと
すると、特に底部コーナーが丸め難く、基板に結晶欠陥
が発生しやすいという欠点があった。
この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は、コーナーにおける結晶欠陥の発生を
抑制し、信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
あり、その目的は、コーナーにおける結晶欠陥の発生を
抑制し、信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
この発明の半導体装置の製造方法は第1の半導体基板の
表面上に第1の絶縁層を介して第2の半導体基板を接着
する工程と、前記第2の半導体基板の表面上に第2の絶
縁層を形成する工程と、前記第2の絶縁層をパターニン
グして開口部を有するマスクを形成する工程と、前記マ
スクを用いて前記第2の半導体基板をエツチングし、前
記第1の絶縁層に達する溝部を形成する工程と、前記第
2の絶縁層からなるマスクをエツチングして前記開口部
の形状を大きくすると共に前記溝部から露出している前
記第1の絶縁層を同時にエツチングし、前記溝部に接す
る前記第2の半導体基板の上部及び底部の角部を露出さ
せる工程と、等方性エツチング技術により前記第2の半
導体基板の上部及び底部の角部をエツチングして弧状の
窪みを両角部に形成する工程と、熱酸化法により、前記
溝部から露出している前記第2の半導体基板表面を酸化
して溝部の内壁部に前記第1の絶縁層と接する第3の絶
縁層を形成し、前記第2の半導体基板を前記溝部によっ
て絶縁分離する工程とから構成され、前記第2の絶縁層
からなるマスクをエツチングして前記開口部の形状を大
きくする際のエツチング量および前記第2の半導体基板
の上部及び底部の角部をエツチングする際のエツチング
量を所定のエツチング量に定める。
表面上に第1の絶縁層を介して第2の半導体基板を接着
する工程と、前記第2の半導体基板の表面上に第2の絶
縁層を形成する工程と、前記第2の絶縁層をパターニン
グして開口部を有するマスクを形成する工程と、前記マ
スクを用いて前記第2の半導体基板をエツチングし、前
記第1の絶縁層に達する溝部を形成する工程と、前記第
2の絶縁層からなるマスクをエツチングして前記開口部
の形状を大きくすると共に前記溝部から露出している前
記第1の絶縁層を同時にエツチングし、前記溝部に接す
る前記第2の半導体基板の上部及び底部の角部を露出さ
せる工程と、等方性エツチング技術により前記第2の半
導体基板の上部及び底部の角部をエツチングして弧状の
窪みを両角部に形成する工程と、熱酸化法により、前記
溝部から露出している前記第2の半導体基板表面を酸化
して溝部の内壁部に前記第1の絶縁層と接する第3の絶
縁層を形成し、前記第2の半導体基板を前記溝部によっ
て絶縁分離する工程とから構成され、前記第2の絶縁層
からなるマスクをエツチングして前記開口部の形状を大
きくする際のエツチング量および前記第2の半導体基板
の上部及び底部の角部をエツチングする際のエツチング
量を所定のエツチング量に定める。
(作用)
この発明ではコーナー丸めを制御する主要なパラメータ
に着目し、そのパラメータをある範囲に決定することに
より上部コーナー、底部コーナー共に適度な丸みをつけ
、その部分に結晶欠陥が発生するのを防ぐ。
に着目し、そのパラメータをある範囲に決定することに
より上部コーナー、底部コーナー共に適度な丸みをつけ
、その部分に結晶欠陥が発生するのを防ぐ。
(実施例)
以下、図面を参照してこの発明を実施例により説明する
。
。
第1図(a)ないしくf)はこの発明に係る半導体装置
の製造方法を工程順に示した断面図である。まず第1図
(a)に示すように、シリコン台基板1上に熱酸化法等
により絶縁膜2を1.5μm程度形成し、さらにその上
に20μm程度のシリコン基板3を接着する。その後、
シリコン基板3上に熱酸化法等により形成した酸化膜4
を所定形状にパターニングし、これをマスクとしてRI
E (Reactive I on Etchin
g)技術により幅2μm程度、深さ20μm程度のトレ
ンチ5を基板3を介して絶縁膜2に達するように形成す
る。
の製造方法を工程順に示した断面図である。まず第1図
(a)に示すように、シリコン台基板1上に熱酸化法等
により絶縁膜2を1.5μm程度形成し、さらにその上
に20μm程度のシリコン基板3を接着する。その後、
シリコン基板3上に熱酸化法等により形成した酸化膜4
を所定形状にパターニングし、これをマスクとしてRI
E (Reactive I on Etchin
g)技術により幅2μm程度、深さ20μm程度のトレ
ンチ5を基板3を介して絶縁膜2に達するように形成す
る。
次に、第1図(b)に示すように、希HF溶液に浸し、
マスクとして用いた酸化膜4をエツチング後退させる。
マスクとして用いた酸化膜4をエツチング後退させる。
すると、シリコン酸化膜である絶縁膜2も同時にエツチ
ングされ、シリコン基板3の上部及び底部コーナー6.
7が露出する。
ングされ、シリコン基板3の上部及び底部コーナー6.
7が露出する。
次に、第1図(C)に示すように、CDE(Chcmi
cal D ry E tching)技術によりシ
リコンを等方的にエツチングしてシリコン基板3の露出
しているコーナー6.7を除去する。
cal D ry E tching)技術によりシ
リコンを等方的にエツチングしてシリコン基板3の露出
しているコーナー6.7を除去する。
次に、第1図(d)に示すように、1050℃の酸化雰
囲気中で150分間熱酸化処理し、トレンチ5の側壁に
8000人程度0側酸化膜8を形成する。これによりコ
ーナー6及び7が丸められる。
囲気中で150分間熱酸化処理し、トレンチ5の側壁に
8000人程度0側酸化膜8を形成する。これによりコ
ーナー6及び7が丸められる。
次に、第1図(e)に示すように、減圧CVD法により
、多結晶シリコン層9を1.8μm程度堆積することに
より、トレンチ5の内部が多結晶シリコン層9で埋め込
まれる。 次に、第1図(f)に示すように、トレンチ
5内部の多結晶シリ、コン層9を残すようにCDE技術
を用いて表面上をエッチバックする。その後、1050
℃の酸化雰囲気中で150分間熱酸化処理し、多結晶シ
リコン層9の上部に酸化膜10を堆積させる。これによ
り、絶縁分離されたそれぞれの素子領域11か形成され
る。
、多結晶シリコン層9を1.8μm程度堆積することに
より、トレンチ5の内部が多結晶シリコン層9で埋め込
まれる。 次に、第1図(f)に示すように、トレンチ
5内部の多結晶シリ、コン層9を残すようにCDE技術
を用いて表面上をエッチバックする。その後、1050
℃の酸化雰囲気中で150分間熱酸化処理し、多結晶シ
リコン層9の上部に酸化膜10を堆積させる。これによ
り、絶縁分離されたそれぞれの素子領域11か形成され
る。
上記実施例方法によれば、上述したコーナー丸め状態を
制御する主要なパラメータ、すなわち、ここでは第1図
(b)の工程の希HFによって酸化膜4を後退させると
きのマスク後退量、及び、第1図(c)の工程のCDH
によるコーナー6.7の丸め量にこの発明の半導体装置
の信頼性が大きく依存している。つまり、第2図のマス
ク後退量−丸め量関係図で示すように制酸化膜を上記実
施例と同様に8000人形成するものとして、マスク後
退量をX、丸め量をYとするならば、大略X〉3000
人かつ722000人の領域で欠陥が発生しないことが
判断できる。それ以外の領域では第3図で示すように、
上記第1図(d)の工程と同様にしてトレンチ5の側壁
に8000人程度の制酸化膜8を形成すると、底部のコ
ーナー7が丸められず、そこに結晶欠陥部12ができる
ことが多い。この結果、半導体装置の信頼性の低下につ
ながる。
制御する主要なパラメータ、すなわち、ここでは第1図
(b)の工程の希HFによって酸化膜4を後退させると
きのマスク後退量、及び、第1図(c)の工程のCDH
によるコーナー6.7の丸め量にこの発明の半導体装置
の信頼性が大きく依存している。つまり、第2図のマス
ク後退量−丸め量関係図で示すように制酸化膜を上記実
施例と同様に8000人形成するものとして、マスク後
退量をX、丸め量をYとするならば、大略X〉3000
人かつ722000人の領域で欠陥が発生しないことが
判断できる。それ以外の領域では第3図で示すように、
上記第1図(d)の工程と同様にしてトレンチ5の側壁
に8000人程度の制酸化膜8を形成すると、底部のコ
ーナー7が丸められず、そこに結晶欠陥部12ができる
ことが多い。この結果、半導体装置の信頼性の低下につ
ながる。
従って、トレンチのコーナーを丸めるには上記マスク後
退量及び丸め量が主要なパラメータとなり、上述した条
件を無視することはできない。
退量及び丸め量が主要なパラメータとなり、上述した条
件を無視することはできない。
[発明の効果]
以上説明したようにこの発明によれば、コーナーにおけ
る結晶欠陥の発生を抑制し、信頼性の高い半導体装置の
製造方法を提供することができる。
る結晶欠陥の発生を抑制し、信頼性の高い半導体装置の
製造方法を提供することができる。
第1図(a)ないしくf)はこの発明の一実施例方法の
主要な工程を示す断面図、第2図はこの発明に係るマス
ク後退量−丸め量関係曲線、第3図はトレンチのコーナ
ー丸めの不良によって発生する結晶欠陥を説明するため
の断面図、第4図(a)ないしくd)はそれぞれ従来の
トレンチのコナー丸め方法の主要な工程を順次示す断面
図である。 1・・・シリコン台基板、2・・・絶縁膜、3・・・シ
リコン基板、4.10・・・酸化膜、5・・・トレンチ
、6.7・・・コーナー 8・・・制酸化膜、9・・・
多結晶シリコン層、11・・・素子領域。
主要な工程を示す断面図、第2図はこの発明に係るマス
ク後退量−丸め量関係曲線、第3図はトレンチのコーナ
ー丸めの不良によって発生する結晶欠陥を説明するため
の断面図、第4図(a)ないしくd)はそれぞれ従来の
トレンチのコナー丸め方法の主要な工程を順次示す断面
図である。 1・・・シリコン台基板、2・・・絶縁膜、3・・・シ
リコン基板、4.10・・・酸化膜、5・・・トレンチ
、6.7・・・コーナー 8・・・制酸化膜、9・・・
多結晶シリコン層、11・・・素子領域。
Claims (2)
- (1)第1の半導体基板の表面上に第1の絶縁層を介し
て第2の半導体基板を接着する工程と、前記第2の半導
体基板の表面上に第2の絶縁層を形成する工程と、 前記第2の絶縁層をパターニングして開口部を有するマ
スクを形成する工程と、 前記マスクを用いて前記第2の半導体基板をエッチング
し、前記第1の絶縁層に達する溝部を形成する工程と、 前記第2の絶縁層からなるマスクをエッチングして前記
開口部の形状を大きくすると共に前記溝部から露出して
いる前記第1の絶縁層を同時にエッチングし、前記溝部
に接する前記第2の半導体基板の上部及び底部の角部を
露出させる工程と、等方性エッチング技術により前記第
2の半導体基板の上部及び底部の角部をエッチングして
弧状の窪みを両角部に形成する工程と、 熱酸化法により、前記溝部から露出している前記第2の
半導体基板表面を酸化して溝部の内壁部に前記第1の絶
縁層と接する第3の絶縁層を形成し、前記第2の半導体
基板を前記溝部によって絶縁分離する工程と を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - (2)前記第2の絶縁層からなるマスクをエッチングし
て前記開口部の形状を大きくする際のエッチング量が3
000Åよりも大きく、かつ前記第2の半導体基板の上
部及び底部の角部をエッチングする際のエッチング量が
2000Å前後である請求項1記載の半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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US07/596,294 US5084408A (en) | 1989-10-16 | 1990-10-15 | Method of making complete dielectric isolation structure in semiconductor integrated circuit |
DE69033595T DE69033595T2 (de) | 1989-10-16 | 1990-10-16 | Verfahren zur Herstellung einer Isolationsstruktur für eine vollständige dielektrische Isolation für halbleiterintegrierte Schaltung |
EP90119835A EP0423722B1 (en) | 1989-10-16 | 1990-10-16 | Method of making complete dielectric isolation structure in semiconductor integrated circuit |
KR1019900016413A KR930010986B1 (ko) | 1989-10-16 | 1990-10-16 | 반도체장치의 제조방법 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH03129854A true JPH03129854A (ja) | 1991-06-03 |
JPH0580148B2 JPH0580148B2 (ja) | 1993-11-08 |
Family
ID=17460006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
1990
- 1990-10-15 US US07/596,294 patent/US5084408A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-16 EP EP90119835A patent/EP0423722B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-16 KR KR1019900016413A patent/KR930010986B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1990-10-16 DE DE69033595T patent/DE69033595T2/de not_active Expired - Fee Related
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