JPH0344060A - 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Info
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- JPH0344060A JPH0344060A JP17794389A JP17794389A JPH0344060A JP H0344060 A JPH0344060 A JP H0344060A JP 17794389 A JP17794389 A JP 17794389A JP 17794389 A JP17794389 A JP 17794389A JP H0344060 A JPH0344060 A JP H0344060A
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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】
(産業上の利用分野)
この発明は半導体集積回路装置の製造方法に係わり、特
に素子分離技術に関するものである。
に素子分離技術に関するものである。
(従来の技術)
半導体集積回路装置の素子分離は、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、酸化膜分離法(いわゆるアイソプレーナ)に移
行していった。しかし、近年素子の微細化はさらに進み
、高集積化のためにはさらに分離領域の面積を縮小する
必要が生じている。また、高速化のためにも寄生容量の
削減が必要なことから、分離領域の面積を縮小すること
は不可欠とされるようになってきている。
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、酸化膜分離法(いわゆるアイソプレーナ)に移
行していった。しかし、近年素子の微細化はさらに進み
、高集積化のためにはさらに分離領域の面積を縮小する
必要が生じている。また、高速化のためにも寄生容量の
削減が必要なことから、分離領域の面積を縮小すること
は不可欠とされるようになってきている。
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ツチング
(Reactive Ion Etching ;以下
R,1,E、と呼ぶ)が実用化され、酸化膜分離法に替
わる新たな素子分離法が開発されている。これまでに提
案された親分離技術のなかで特に注目を集め実用化が進
められている技術として、トレンチ分離法が挙げられる
。
る異方性エツチング技術である反応性イオンエツチング
(Reactive Ion Etching ;以下
R,1,E、と呼ぶ)が実用化され、酸化膜分離法に替
わる新たな素子分離法が開発されている。これまでに提
案された親分離技術のなかで特に注目を集め実用化が進
められている技術として、トレンチ分離法が挙げられる
。
以下、従来技術としてトレンチ分離法の基本工程を第3
図の工程断面図にしたがって説明する。
図の工程断面図にしたがって説明する。
まず第3図(八)に示すように、シリコン基板201上
の任意の領域に公知の技術である選択酸化法(LOCO
3法)を用いてフィールドシリコン酸化膜202を形成
する。このあと、全面にCVD法によりマスクシリコン
酸化膜203を形成し、公知のフォトリソグラフィ技術
を用いてフォトレジスト204をマスクとして、素子分
離領域となるべき領域の酸化膜203,202に開口部
205を設ける。
の任意の領域に公知の技術である選択酸化法(LOCO
3法)を用いてフィールドシリコン酸化膜202を形成
する。このあと、全面にCVD法によりマスクシリコン
酸化膜203を形成し、公知のフォトリソグラフィ技術
を用いてフォトレジスト204をマスクとして、素子分
離領域となるべき領域の酸化膜203,202に開口部
205を設ける。
次に第3図(B) に示すように、フォトレジスト20
4を取り除いた後、マスクシリコン酸化膜203をマス
クとして、R,1,E、によりシリコン基板201をほ
ぼ垂直にエツチングし、溝206を形成する。
4を取り除いた後、マスクシリコン酸化膜203をマス
クとして、R,1,E、によりシリコン基板201をほ
ぼ垂直にエツチングし、溝206を形成する。
続いて第3図(c)に示すように、マスクシリコン酸化
膜203を除去した後、熱酸化法又はCVD法により全
表面に内壁シリコン酸化膜207を形成する。この時必
要があれば、内壁シリコン酸化膜207上にさらに耐酸
化性のシリコン窒化膜を重ねて形成してもよい。
膜203を除去した後、熱酸化法又はCVD法により全
表面に内壁シリコン酸化膜207を形成する。この時必
要があれば、内壁シリコン酸化膜207上にさらに耐酸
化性のシリコン窒化膜を重ねて形成してもよい。
この後第3図(D)に示すように、全表面に多結晶シリ
コン層208を厚く堆積し、溝206(フィールドシリ
コン酸化膜202に開けられた開口部205もこの溝2
06の一部と考える)を完全に埋め戻す。
コン層208を厚く堆積し、溝206(フィールドシリ
コン酸化膜202に開けられた開口部205もこの溝2
06の一部と考える)を完全に埋め戻す。
次に第3図(E) に示すように、公知のエツチング技
術により多結晶シリコン層208をエッチバツクし、溝
206内にのみ多結晶シリコン層208を残した後、多
結晶シリコン層20Bの表面をキャップシリコン酸化膜
209に変換し、素子形成領域210上の内壁シリコン
酸化膜207を除去して分離工程を終了する。
術により多結晶シリコン層208をエッチバツクし、溝
206内にのみ多結晶シリコン層208を残した後、多
結晶シリコン層20Bの表面をキャップシリコン酸化膜
209に変換し、素子形成領域210上の内壁シリコン
酸化膜207を除去して分離工程を終了する。
ここで、第5図(A) 、 (B)に、酸化膜分離法と
トレンチ分離法の分離工程終了後の断面図を示す。
トレンチ分離法の分離工程終了後の断面図を示す。
酸化膜分離法(第5図(A))では、埋込拡散層として
のN゛拡散層302と、チャンネルストッパーとしての
P゛拡散層303とが直接、接する為、この間の接合容
量が大きなものとなるが、第5図(B)のトレンチ分離
法では、R,1,E、によりシリコン基板301に対し
、溝305をほぼ垂直にフィールド酸化膜304よりN
゛埋込拡散層を貫く深い領域まで形成し、N+拡散層3
02とP′拡散層303が直接、接することがないため
、接合容量は、埋込拡散層としてのN+拡散層302と
基板301との間のみを考慮すればよいことになる。こ
のため、酸化膜分離法と比べると、容量は大幅に低減す
ることになる。これによって、高速性に対して飛躍的な
改善が得られることになる。
のN゛拡散層302と、チャンネルストッパーとしての
P゛拡散層303とが直接、接する為、この間の接合容
量が大きなものとなるが、第5図(B)のトレンチ分離
法では、R,1,E、によりシリコン基板301に対し
、溝305をほぼ垂直にフィールド酸化膜304よりN
゛埋込拡散層を貫く深い領域まで形成し、N+拡散層3
02とP′拡散層303が直接、接することがないため
、接合容量は、埋込拡散層としてのN+拡散層302と
基板301との間のみを考慮すればよいことになる。こ
のため、酸化膜分離法と比べると、容量は大幅に低減す
ることになる。これによって、高速性に対して飛躍的な
改善が得られることになる。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、第3図を参照して説明した従来のトレン
チ分離法では次のような問題点があった。
チ分離法では次のような問題点があった。
第3図の従来の方法では、第4図(A)に示すように素
子形成領域210と溝206との間にフィールドシリコ
ン酸化膜202の一部を挟んだような構造となる。今後
、さらに高速化を図るためには、コレクタ・基板間容量
の低減がより重要なものとなり、素子形成領域210と
溝206が直接に接する第4図(B)に示すような構造
が理想と考えられる。
子形成領域210と溝206との間にフィールドシリコ
ン酸化膜202の一部を挟んだような構造となる。今後
、さらに高速化を図るためには、コレクタ・基板間容量
の低減がより重要なものとなり、素子形成領域210と
溝206が直接に接する第4図(B)に示すような構造
が理想と考えられる。
しかしながら、溝206の位置は、マスク合わせによっ
て決定されるため、合わせズレを考慮する必要があり、
第4図(A)のような構造にせざるを得ない。即ち、合
わせ余裕を加えない場合、ズレが生じると、第4図(c
)のように素子形成領域210以外にも基板シリコン面
が露出してしまい、配線金属層と基板間の短絡が発生す
るという問題点がある。そのため、第4図(八)に示す
ような構造とせざるを得ないが、これでは、コレクタ・
基板間容量の低減がいま一つ不充分であることは先に述
べた通りである。
て決定されるため、合わせズレを考慮する必要があり、
第4図(A)のような構造にせざるを得ない。即ち、合
わせ余裕を加えない場合、ズレが生じると、第4図(c
)のように素子形成領域210以外にも基板シリコン面
が露出してしまい、配線金属層と基板間の短絡が発生す
るという問題点がある。そのため、第4図(八)に示す
ような構造とせざるを得ないが、これでは、コレクタ・
基板間容量の低減がいま一つ不充分であることは先に述
べた通りである。
また、現状でのフィールドシリコン酸化膜202と溝2
06の形成順序を逆にすれば第4図(B)の構造は可能
となるが、その場合は、溝206の側壁に形成された内
壁シリコン酸化膜207に沿って縦方向への酸化が進行
し、体積増大に伴なう結晶欠陥の発生が問題となる。
06の形成順序を逆にすれば第4図(B)の構造は可能
となるが、その場合は、溝206の側壁に形成された内
壁シリコン酸化膜207に沿って縦方向への酸化が進行
し、体積増大に伴なう結晶欠陥の発生が問題となる。
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、トレンチ分
離法において、素子形成領域が直接溝に接する構造を自
己整合的に形成可能となり、コレクタ・基板間容量を大
きく低減させ、素子の高速化に大きく寄与する優れた半
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。
離法において、素子形成領域が直接溝に接する構造を自
己整合的に形成可能となり、コレクタ・基板間容量を大
きく低減させ、素子の高速化に大きく寄与する優れた半
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。
(課題を解決するための手段)
この発明(第1のこの発明)では、次の通りの製造方法
とする。すなわち、半導体基体の素子形成領域表面に酸
化膜である第1の膜、多結晶半導体である第2の膜、窒
化膜である第3の膜からなる3層膜を形成する。その3
層膜を有しないフィールド領域の半導体基体露出表面部
をエツチングし、前記3層膜の端部下にアンダーカット
を有する凹部を形成すると同時に、3層膜中第2の膜の
端部を後退させる。その後、前記凹部のアンダーカット
部上にひさし状に位置する前記第1の膜の端部を除去し
て、アンダーカット部上には前記第3の膜の端部のみが
ひさし状に位置する状態にした上で、凹部の端部である
前記アンダーカット部の側壁部に窒化膜である第4の膜
を形成する。その後、凹部底面を熱酸化することにより
、凹部にフィールド酸化膜である第5の膜を形成する。
とする。すなわち、半導体基体の素子形成領域表面に酸
化膜である第1の膜、多結晶半導体である第2の膜、窒
化膜である第3の膜からなる3層膜を形成する。その3
層膜を有しないフィールド領域の半導体基体露出表面部
をエツチングし、前記3層膜の端部下にアンダーカット
を有する凹部を形成すると同時に、3層膜中第2の膜の
端部を後退させる。その後、前記凹部のアンダーカット
部上にひさし状に位置する前記第1の膜の端部を除去し
て、アンダーカット部上には前記第3の膜の端部のみが
ひさし状に位置する状態にした上で、凹部の端部である
前記アンダーカット部の側壁部に窒化膜である第4の膜
を形成する。その後、凹部底面を熱酸化することにより
、凹部にフィールド酸化膜である第5の膜を形成する。
その第5の膜上に、前記第3の膜のひさし状端部が位置
する部分を除いて、多結晶半導体である第6の膜を形成
する。その後、前記第3の膜および前記第5の膜上にめ
くれ上がった第4の膜を除去する。この除去工程によっ
て露出した前記第5の膜の端部を前記第2.第6の膜を
マスクに除去し、開口部を形成する。その開口部によっ
て露出した半導体基体部分をエツチングし、半導体基体
に溝を形成する。その溝および前記開口部の内壁に絶縁
膜を形成し、その内側を多結晶半導体で埋め、さらにそ
の表面に絶縁膜を形成する。
する部分を除いて、多結晶半導体である第6の膜を形成
する。その後、前記第3の膜および前記第5の膜上にめ
くれ上がった第4の膜を除去する。この除去工程によっ
て露出した前記第5の膜の端部を前記第2.第6の膜を
マスクに除去し、開口部を形成する。その開口部によっ
て露出した半導体基体部分をエツチングし、半導体基体
に溝を形成する。その溝および前記開口部の内壁に絶縁
膜を形成し、その内側を多結晶半導体で埋め、さらにそ
の表面に絶縁膜を形成する。
また、第2のこの発明では、次の通りの製造方法とする
。すなわち、半導体基体の素子領域表面に酸化膜である
第1の膜、多結晶半導体である第2の膜、窒化膜である
第3の膜からなる3層膜を形成する。その3層膜の側壁
に窒化膜である第4の膜を形成する。これらの膜を有し
ないフィールド領域の半導体基体露出表面部をエツチン
グし、前記第4の膜下にアンダーカットを有する凹部を
形成する。その凹部の端部である、前記第4の膜下のア
ンダーカット部の側壁部に窒化膜である第5の膜を形成
する。その後、凹部底面を熱酸化することにより、凹部
にフィールド酸化膜である第6の膜を形成する。その第
6の膜上に、前記第4の膜が位置する部分を除いて、多
結晶半導体である第7の膜を形成する。その後、前記第
3.第4の膜ならびに前記第6の膜上にめくれ上がった
第5の膜を除去する。この除去工程によって露出した前
記第6の膜の端部を前記第2.第7の膜をマスクに除去
し、開口部を形成する。その開口部によって露出した半
導体基体部分をエツチングし、半導体基体に溝を形成す
る。その溝および前記開口部の内壁に絶縁膜を形成し、
その内側を多結晶半導体で埋め、さらにその表面に絶縁
膜を形成する。
。すなわち、半導体基体の素子領域表面に酸化膜である
第1の膜、多結晶半導体である第2の膜、窒化膜である
第3の膜からなる3層膜を形成する。その3層膜の側壁
に窒化膜である第4の膜を形成する。これらの膜を有し
ないフィールド領域の半導体基体露出表面部をエツチン
グし、前記第4の膜下にアンダーカットを有する凹部を
形成する。その凹部の端部である、前記第4の膜下のア
ンダーカット部の側壁部に窒化膜である第5の膜を形成
する。その後、凹部底面を熱酸化することにより、凹部
にフィールド酸化膜である第6の膜を形成する。その第
6の膜上に、前記第4の膜が位置する部分を除いて、多
結晶半導体である第7の膜を形成する。その後、前記第
3.第4の膜ならびに前記第6の膜上にめくれ上がった
第5の膜を除去する。この除去工程によって露出した前
記第6の膜の端部を前記第2.第7の膜をマスクに除去
し、開口部を形成する。その開口部によって露出した半
導体基体部分をエツチングし、半導体基体に溝を形成す
る。その溝および前記開口部の内壁に絶縁膜を形成し、
その内側を多結晶半導体で埋め、さらにその表面に絶縁
膜を形成する。
(作 用)
上記この発明においては、後述実施例でよく理解できる
ように、半導体基体上に3層膜を形成した後、自己整合
で工程が進められ、自己整合で基体に素子分離用の溝が
形成されることになる。しかも、溝は、フィールド酸化
膜の端部に形成され、素子形成領域に接して形成される
ことになる。さらに、第2のこの発明では、溝幅は3層
膜の側壁に形成した第4の膜の幅に一致して一定となり
、基体に凹部を形成した際のアンダーカット部が前記第
4の膜の幅内にあれば、凹部形成の際のエツチング量に
よらず、素子形成領域幅は一定となる。
ように、半導体基体上に3層膜を形成した後、自己整合
で工程が進められ、自己整合で基体に素子分離用の溝が
形成されることになる。しかも、溝は、フィールド酸化
膜の端部に形成され、素子形成領域に接して形成される
ことになる。さらに、第2のこの発明では、溝幅は3層
膜の側壁に形成した第4の膜の幅に一致して一定となり
、基体に凹部を形成した際のアンダーカット部が前記第
4の膜の幅内にあれば、凹部形成の際のエツチング量に
よらず、素子形成領域幅は一定となる。
素子形成領域幅は、最初に半導体基体上に3層膜を形成
する時のパターニングによって決まり、定となる。
する時のパターニングによって決まり、定となる。
(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。最初
に第1図(A)〜(K)を参照してこの発明の第1の実
施例を説明する。
に第1図(A)〜(K)を参照してこの発明の第1の実
施例を説明する。
第1の実施例では、まず公知の改良型選択酸化法を応用
してフィールド領域を形成する。具体的に述べると、第
1図(A)に示すように、まずシリコン基板101の全
面に熱酸化法あるいはCVD法によって0.2〜0.4
p厚程度のシリコン酸化膜102を形成し、次にCVD
法によって0.1〜0.2pm厚程度の多結晶シリコン
層103を積層する。
してフィールド領域を形成する。具体的に述べると、第
1図(A)に示すように、まずシリコン基板101の全
面に熱酸化法あるいはCVD法によって0.2〜0.4
p厚程度のシリコン酸化膜102を形成し、次にCVD
法によって0.1〜0.2pm厚程度の多結晶シリコン
層103を積層する。
さらにその上にCVD法によって0.4〜0.7−厚程
度のシリコン窒化膜104を形成する。その後、それら
の3層膜を第1図(B) に示すように公知のフォトリ
ソグラフィ技術を用いてフォトレジスト105をマスク
としてエツチングし、素子形成領域にのみ残し、フィー
ルド領域となるべき領域からは除去する。この時、エツ
チング法として異方性エツチングを用いることにより、
残存3層膜の側壁はおおむね垂直となるようにする。
度のシリコン窒化膜104を形成する。その後、それら
の3層膜を第1図(B) に示すように公知のフォトリ
ソグラフィ技術を用いてフォトレジスト105をマスク
としてエツチングし、素子形成領域にのみ残し、フィー
ルド領域となるべき領域からは除去する。この時、エツ
チング法として異方性エツチングを用いることにより、
残存3層膜の側壁はおおむね垂直となるようにする。
次に、前記3層膜の除去により露出したシリコン基+M
101の表面部分をフォトレジスト105をマスクと
して等方向に0.4〜0.5μm程度エツチングするこ
とにより、第1図(c) に示すように、前記3層膜の
端部下にアンダーカットを有する凹部106を基板1.
01に形成する。この時、多結晶シリコン層103も一
部エッチングされ、この多結晶シリコン層103の端部
は水平方向に後退することになる。このあと、凹部10
6のアンダーカット部上に突き出たシリコン酸化膜10
2のひさし状端部を第1図(11) に示すように緩衝
弗化水素酸水溶液等で除去する。これにより、凹部10
6のアンダーカット部上には、シリコン窒化膜104の
端部がひさし状に突出するだけとなる。
101の表面部分をフォトレジスト105をマスクと
して等方向に0.4〜0.5μm程度エツチングするこ
とにより、第1図(c) に示すように、前記3層膜の
端部下にアンダーカットを有する凹部106を基板1.
01に形成する。この時、多結晶シリコン層103も一
部エッチングされ、この多結晶シリコン層103の端部
は水平方向に後退することになる。このあと、凹部10
6のアンダーカット部上に突き出たシリコン酸化膜10
2のひさし状端部を第1図(11) に示すように緩衝
弗化水素酸水溶液等で除去する。これにより、凹部10
6のアンダーカット部上には、シリコン窒化膜104の
端部がひさし状に突出するだけとなる。
次に全表面に0.05〜0.1四厚程度のシリコン窒化
膜107を形成する。このあと、公知の異方性エツチン
グ技術を用いてシリコン窒化膜107をエツチングする
ことにより、前記第1図(D)に示すごとくシリコン窒
化膜104のひさし下の領域、具体的には該ひさしの下
面と、凹部106の端部である、アンダーカット部の側
壁部にのみ前記シリコン窒化膜107を残し、他からは
すべてシリコン窒化膜107を除去する。
膜107を形成する。このあと、公知の異方性エツチン
グ技術を用いてシリコン窒化膜107をエツチングする
ことにより、前記第1図(D)に示すごとくシリコン窒
化膜104のひさし下の領域、具体的には該ひさしの下
面と、凹部106の端部である、アンダーカット部の側
壁部にのみ前記シリコン窒化膜107を残し、他からは
すべてシリコン窒化膜107を除去する。
続いて、シリコン窒化膜104とシリコン窒化膜107
をマスクとして凹部106の底面(基板面)を熱酸化す
ることにより、第1図(E)に示すように凹部106に
約1.0四程度と厚いフィールドシリコン酸化膜108
を形成する。この時、フィールドシリコン酸化膜108
は、表面がシリコン酸化膜102の上面と一致するよう
にする。また、このフィールド酸化により、アンダー力
・ノド部側壁のシリコン窒化膜107は、フィールドシ
リコン酸化膜108上にめくれ上がるようになる。
をマスクとして凹部106の底面(基板面)を熱酸化す
ることにより、第1図(E)に示すように凹部106に
約1.0四程度と厚いフィールドシリコン酸化膜108
を形成する。この時、フィールドシリコン酸化膜108
は、表面がシリコン酸化膜102の上面と一致するよう
にする。また、このフィールド酸化により、アンダー力
・ノド部側壁のシリコン窒化膜107は、フィールドシ
リコン酸化膜108上にめくれ上がるようになる。
以上が改良型選択酸化法を応用してのフィールド領域形
成工程である。
成工程である。
次に第1図(F)に示すように、全表面に、スパッタ法
によって、シリコン窒化膜104と107間の空間部へ
入り込まないようにして多結晶シリ5 コン層109を積層したあと、公知のフォトリソグラフ
ィ技術を用いて多結晶シリコン層109の段差の低い部
分に平坦化用のダ呉−パターンとしてフォトレジスト1
10を形成する。ここでのマスク合わせは厳密な精度は
必要としない。次に、フォトレジス)111を全面に塗
布して表面の平坦化を図る。
によって、シリコン窒化膜104と107間の空間部へ
入り込まないようにして多結晶シリ5 コン層109を積層したあと、公知のフォトリソグラフ
ィ技術を用いて多結晶シリコン層109の段差の低い部
分に平坦化用のダ呉−パターンとしてフォトレジスト1
10を形成する。ここでのマスク合わせは厳密な精度は
必要としない。次に、フォトレジス)111を全面に塗
布して表面の平坦化を図る。
このあと、フォトレジスト111及び110と多結晶シ
リコン層109とでエツチング速度が等しい公知の等速
エツチング技術で、これらフォトレジスト111.11
0と多結晶シリコン層109のエッチバックを、シリコ
ン窒化膜104の表面が露出する時点まで行う。これに
より、第1図(G)に示すように多結晶シリコン層10
9は、シリコン窒化膜104を表面に有しない部分のフ
ィールドシリコン酸化膜108表面上のみに残ることに
なる。このあと、フォトレジスト110,111の残渣
を完全に除去する。なお、前記エッチバック時のエツチ
ングは等方性によるものでもかまわない。
リコン層109とでエツチング速度が等しい公知の等速
エツチング技術で、これらフォトレジスト111.11
0と多結晶シリコン層109のエッチバックを、シリコ
ン窒化膜104の表面が露出する時点まで行う。これに
より、第1図(G)に示すように多結晶シリコン層10
9は、シリコン窒化膜104を表面に有しない部分のフ
ィールドシリコン酸化膜108表面上のみに残ることに
なる。このあと、フォトレジスト110,111の残渣
を完全に除去する。なお、前記エッチバック時のエツチ
ングは等方性によるものでもかまわない。
6
続いて第1図(11)に示すように、公知の等方性エツ
チング技術により、シリコン窒化膜104及び107を
全て除去する。このあと、このシリコン窒化膜の除去に
より露出したフィールドシリコン酸化膜108の端部を
、同第1図(H)に示すように多結晶シリコン層103
及び109をマスクとして、異方性エツチングにより側
壁がおおむね垂直となるように除去し、開口部112を
形成する。
チング技術により、シリコン窒化膜104及び107を
全て除去する。このあと、このシリコン窒化膜の除去に
より露出したフィールドシリコン酸化膜108の端部を
、同第1図(H)に示すように多結晶シリコン層103
及び109をマスクとして、異方性エツチングにより側
壁がおおむね垂直となるように除去し、開口部112を
形成する。
次に、その開口部112の露出したシリコン基板101
に対して異方性エツチングを行ない、第1図(1)に示
すように、深さ2〜4−程度で側壁がおおむね垂直な溝
113を形成する。このとき、多結晶シリコン層103
及び109は共に除去され、シリコン酸化膜102及び
フィールドシリコン酸化膜108が露出する。シリコン
酸化膜102とフィールドシリコン酸化膜108が露出
した後は、これがマスクとなって溝113の形成が進む
ことになる。
に対して異方性エツチングを行ない、第1図(1)に示
すように、深さ2〜4−程度で側壁がおおむね垂直な溝
113を形成する。このとき、多結晶シリコン層103
及び109は共に除去され、シリコン酸化膜102及び
フィールドシリコン酸化膜108が露出する。シリコン
酸化膜102とフィールドシリコン酸化膜108が露出
した後は、これがマスクとなって溝113の形成が進む
ことになる。
その後、シリコン酸化膜102を異方性エツチングによ
って除去したあと、CVD法によって、第1図(J)に
示すごとく、溝113(開口部112も溝113の一部
と考える)の内壁を含む全面にシリコン酸化膜114を
形成し、さらにCVD法よって多結晶シリコン層115
を全表面に厚く堆積し、溝113を完全に埋め戻す。
って除去したあと、CVD法によって、第1図(J)に
示すごとく、溝113(開口部112も溝113の一部
と考える)の内壁を含む全面にシリコン酸化膜114を
形成し、さらにCVD法よって多結晶シリコン層115
を全表面に厚く堆積し、溝113を完全に埋め戻す。
最後に第1図(K)に示すように、公知のエツチング技
術により多結晶シリコン層115をエッチバックして、
この多結晶シリコン層]15を溝113内にのみ残し、
その表面をシリコン酸化膜116に変換する。
術により多結晶シリコン層115をエッチバックして、
この多結晶シリコン層]15を溝113内にのみ残し、
その表面をシリコン酸化膜116に変換する。
以上で素子形成領域117が溝113と接する、表面が
平坦なトレンチ分離構造が自己整合で実現できる。
平坦なトレンチ分離構造が自己整合で実現できる。
第2図はこの発明の第2の実施例を示す。この第2の実
施例は、素子形成領域と溝が接する構造を自己整合で実
現することに加えて、溝幅を一定とし、基板に凹部を形
成する際のエツチング量によらず、素子形1fj、 e
M域幅を一定とし得るようにしたものである。以下詳述
する。
施例は、素子形成領域と溝が接する構造を自己整合で実
現することに加えて、溝幅を一定とし、基板に凹部を形
成する際のエツチング量によらず、素子形1fj、 e
M域幅を一定とし得るようにしたものである。以下詳述
する。
第2の実施例では、まず第1の実施例と全く同様にして
、第2図(A)に示すように、シリコン基板101の素
子形成領域上に、シリコン酸化膜102、多結晶シリコ
ン層103.シリコン窒化膜104の3層膜のパターン
を形成し、フィールド領域となる部分からは前記3層膜
を除去する。
、第2図(A)に示すように、シリコン基板101の素
子形成領域上に、シリコン酸化膜102、多結晶シリコ
ン層103.シリコン窒化膜104の3層膜のパターン
を形成し、フィールド領域となる部分からは前記3層膜
を除去する。
次に、前記3層膜のパターンを形成する際に用いたフォ
トレジスト105を除去した後、全面にシリコン窒化膜
121を形成し、このシリコン窒化膜121を異方性エ
ツチングでエツチングすることにより、このシリコン窒
化膜121を第2図(B)に示すように前記3層膜の側
壁のみに残存させる。この残存したシリコン窒化膜12
1の幅が後の工程で形成する溝の幅に等しく、一定とな
る。
トレジスト105を除去した後、全面にシリコン窒化膜
121を形成し、このシリコン窒化膜121を異方性エ
ツチングでエツチングすることにより、このシリコン窒
化膜121を第2図(B)に示すように前記3層膜の側
壁のみに残存させる。この残存したシリコン窒化膜12
1の幅が後の工程で形成する溝の幅に等しく、一定とな
る。
次に、このシリコン窒化膜121と前記3層膜を表面上
に有しない、シリコン基板101の露出表面部を等方向
に0.4〜0.5μm程度エツチングすることにより、
前記シリコン窒化膜121下にアンダーカットを有する
凹部106を第2図(c)に示すように基板101に形
成する。この時、凹部106のアンダーカット部がシリ
コン窒化膜121の幅内にあるように制御するが、この
ように制御することにより、前述した溝幅がシリコン窒
化膜121の幅に等しく一定になることと相俟って素子
形成領域幅は、凹部106形成の際のエツチング量によ
らず一定となる。すなわち、素子形成領域幅は、第2図
(A)のフォトレジスト105のパターン幅で一定に決
定されるようになり、3層膜が残存した部分は正確に素
子形成領域となる。
に有しない、シリコン基板101の露出表面部を等方向
に0.4〜0.5μm程度エツチングすることにより、
前記シリコン窒化膜121下にアンダーカットを有する
凹部106を第2図(c)に示すように基板101に形
成する。この時、凹部106のアンダーカット部がシリ
コン窒化膜121の幅内にあるように制御するが、この
ように制御することにより、前述した溝幅がシリコン窒
化膜121の幅に等しく一定になることと相俟って素子
形成領域幅は、凹部106形成の際のエツチング量によ
らず一定となる。すなわち、素子形成領域幅は、第2図
(A)のフォトレジスト105のパターン幅で一定に決
定されるようになり、3層膜が残存した部分は正確に素
子形成領域となる。
次に、必要があれば露出している基板面に対し熱酸化を
行い、0.05〜0.15JITnの酸化膜(図示せず
)を形成した後、前記第2図(c)に示すように、第1
の実施例と全く同様にして、シリコン窒化膜121下の
アンダーカット部の側壁にシリコン窒化膜107を形成
する。
行い、0.05〜0.15JITnの酸化膜(図示せず
)を形成した後、前記第2図(c)に示すように、第1
の実施例と全く同様にして、シリコン窒化膜121下の
アンダーカット部の側壁にシリコン窒化膜107を形成
する。
その後は、凹部106に対するフィールドシリコン酸化
膜10日の形成(第2図(D))、多結晶シリコン層1
03の形成ならびにフォトレジスト110.11.1の
形成(第2図(E))、エッヂハック(第2図(F))
を第1の実施例と全く同様に行い、1 ソ 多結晶シリコン層109は、シリコン窒化膜121を上
部に有しない部分のフィールドシリコン酸化膜108の
表面上に残す。
膜10日の形成(第2図(D))、多結晶シリコン層1
03の形成ならびにフォトレジスト110.11.1の
形成(第2図(E))、エッヂハック(第2図(F))
を第1の実施例と全く同様に行い、1 ソ 多結晶シリコン層109は、シリコン窒化膜121を上
部に有しない部分のフィールドシリコン酸化膜108の
表面上に残す。
次に、シリコン窒化膜104,121,107を公知の
等方性エツチング技術により第2図(G)に示すように
除去した後、第1の実施例と同様に、前記シリコン窒化
膜の除去工程で露出したフィールドシリコン酸化膜10
8の端部を、同第2図(G)に示すように異方性エツチ
ングで除去し、開口部112を形成し、さらにこの開口
部112の露出したシリコン基板101に対して第1の
実施例と同様に異方性エツチングを行い、第2図(II
)に示すように溝113を形成する。さらに、シリコン
酸化膜]、 02を異方性エツチングで除去した後、第
1の実施例と同様に、溝113の内壁を含む全面に第2
図(1)に示すようにシリコン酸化膜114をCVD法
で形成し、さらにこの場合は続いてCVD法によってシ
リコン窒化膜122を全面に形成した後、第1の実施例
と同様に溝113内に多結晶シリコン層115を埋め込
み、その表面を2 υ シリコン酸化膜116に変換する。
等方性エツチング技術により第2図(G)に示すように
除去した後、第1の実施例と同様に、前記シリコン窒化
膜の除去工程で露出したフィールドシリコン酸化膜10
8の端部を、同第2図(G)に示すように異方性エツチ
ングで除去し、開口部112を形成し、さらにこの開口
部112の露出したシリコン基板101に対して第1の
実施例と同様に異方性エツチングを行い、第2図(II
)に示すように溝113を形成する。さらに、シリコン
酸化膜]、 02を異方性エツチングで除去した後、第
1の実施例と同様に、溝113の内壁を含む全面に第2
図(1)に示すようにシリコン酸化膜114をCVD法
で形成し、さらにこの場合は続いてCVD法によってシ
リコン窒化膜122を全面に形成した後、第1の実施例
と同様に溝113内に多結晶シリコン層115を埋め込
み、その表面を2 υ シリコン酸化膜116に変換する。
(発明の効果)
以上詳細に説明したように、この発明の製造方法によれ
ば、半導体基体の素子形成領域部上に酸化膜、多結晶半
導体、窒化膜から成る3層膜を形成し、この3層膜の端
部下、あるいはこの3層膜の側壁に形成した窒化膜下に
アンダーカットを有する凹部を前記半導体基体のフィー
ルド領域部に形成し、その凹部端部であるアンダーカッ
ト部側壁を窒化膜で覆った上で、凹部にフィールド酸化
膜を生威し、そのフィールド酸化膜の端部で、窒化膜の
残存する領域を溝の形成領域として、残存する窒化膜を
除去し、さらに多結晶半導体層をマスクとして用いてフ
ィールド酸化膜の端部をエツチング除去し、溝の開口部
とし、その開口部から基体をエツチングし溝を形成する
ようにしたので、自己整合によってトレンチ溝をフィー
ルド酸化膜の端部に形成でき、溝が素子形成領域と接す
る構造とすることができる。
ば、半導体基体の素子形成領域部上に酸化膜、多結晶半
導体、窒化膜から成る3層膜を形成し、この3層膜の端
部下、あるいはこの3層膜の側壁に形成した窒化膜下に
アンダーカットを有する凹部を前記半導体基体のフィー
ルド領域部に形成し、その凹部端部であるアンダーカッ
ト部側壁を窒化膜で覆った上で、凹部にフィールド酸化
膜を生威し、そのフィールド酸化膜の端部で、窒化膜の
残存する領域を溝の形成領域として、残存する窒化膜を
除去し、さらに多結晶半導体層をマスクとして用いてフ
ィールド酸化膜の端部をエツチング除去し、溝の開口部
とし、その開口部から基体をエツチングし溝を形成する
ようにしたので、自己整合によってトレンチ溝をフィー
ルド酸化膜の端部に形成でき、溝が素子形成領域と接す
る構造とすることができる。
また、特に3層膜の側壁に窒化膜を形成する方法によれ
ば、溝幅も3層膜側壁の窒化膜の幅に一致して一定とな
り、基体に凹部を形成した際のアンダーカット部が前記
窒化膜の幅内にあれば、凹部形成の際のエツチング量に
よらず、素子形成領域幅を一定とすることができる。
ば、溝幅も3層膜側壁の窒化膜の幅に一致して一定とな
り、基体に凹部を形成した際のアンダーカット部が前記
窒化膜の幅内にあれば、凹部形成の際のエツチング量に
よらず、素子形成領域幅を一定とすることができる。
従って、この発明の製造方法を採ることにより、コレク
タ・基板間の寄生容量について最小の値を得ることがで
き、素子の高速性を著しく改善することができるととも
に、集積度向上にも寄与する一定の素子形成領域幅、一
定の溝幅をもつトレンチ分離構造を再現性よく得ること
ができる。
タ・基板間の寄生容量について最小の値を得ることがで
き、素子の高速性を著しく改善することができるととも
に、集積度向上にも寄与する一定の素子形成領域幅、一
定の溝幅をもつトレンチ分離構造を再現性よく得ること
ができる。
さらにこの発明によれば、フィールド酸化膜形成後、溝
を形成しているので、逆にした場合のように溝の縦方向
に酸化が進んで、体積増大に伴なう結晶欠陥が発生する
ということもないという利点がある。
を形成しているので、逆にした場合のように溝の縦方向
に酸化が進んで、体積増大に伴なう結晶欠陥が発生する
ということもないという利点がある。
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の実施例を示す工程断面図、第2図はこの発明の第2
の実施例を示す工程断面図、第33 図は従来のトレンチ分離法を示す工程断面図、第4図は
従来のトレンチ分離法の問題点を示す断面図、第5図は
酸化膜分離法と1−レンチ分離法の分離工程終了後の素
子断面図である。 101・・・シリコン基板、102・・・シリコン酸化
膜、103・・・多結晶シリコン層、104・・・シリ
コン窒化膜、105・・・フォトレジスト、106・・
・凹部、107・・・シリコン窒化膜、108・・・フ
ィールドシリコン酸化膜、(09・・・多結晶シリコン
層、110.111・・・フォトレジスト、112・・
・開口部、113・・・溝、114・・・シリコン酸化
膜、115・・・多結晶シリコン層、116・・・シリ
コン酸化膜、117・・・素子形成領域、121.12
2・・・シリコン窒化膜。
1の実施例を示す工程断面図、第2図はこの発明の第2
の実施例を示す工程断面図、第33 図は従来のトレンチ分離法を示す工程断面図、第4図は
従来のトレンチ分離法の問題点を示す断面図、第5図は
酸化膜分離法と1−レンチ分離法の分離工程終了後の素
子断面図である。 101・・・シリコン基板、102・・・シリコン酸化
膜、103・・・多結晶シリコン層、104・・・シリ
コン窒化膜、105・・・フォトレジスト、106・・
・凹部、107・・・シリコン窒化膜、108・・・フ
ィールドシリコン酸化膜、(09・・・多結晶シリコン
層、110.111・・・フォトレジスト、112・・
・開口部、113・・・溝、114・・・シリコン酸化
膜、115・・・多結晶シリコン層、116・・・シリ
コン酸化膜、117・・・素子形成領域、121.12
2・・・シリコン窒化膜。
Claims (2)
- (1)(a)半導体基体の素子形成領域表面に酸化膜で
ある第1の膜、多結晶半導体である第2の膜、窒化膜で
ある第3の膜からなる3層膜を形成する工程と、 (b)その3層膜を有しないフィールド領域の半導体基
体露出表面部をエッチングし、前記3層膜の端部下にア
ンダーカットを有する凹部を形成すると同時に、3層膜
中第2の膜の端部を後退させる工程と、 (c)その後、前記凹部のアンダーカット部上にひさし
状に位置する前記第1の膜の端部を除去して、アンダー
カット部上には前記第3の膜の端部のみがひさし状に位
置する状態にした上で、凹部の端部である前記アンダー
カット部の側壁部に窒化膜である第4の膜を形成する工
程と、 (d)その後、凹部底面を熱酸化することにより、凹部
にフィールド酸化膜である第5の膜を形成する工程と、 (e)その第5の膜上に、前記第3の膜のひさし状端部
が位置する部分を除いて、多結晶半導体である第6の膜
を形成する工程と、 (f)その後、前記第3の膜および前記第5の膜上にめ
くれ上がった第4の膜を除去する工程と、(g)この除
去工程によって露出した前記第5の膜の端部を前記第2
、第6の膜をマスクに除去し、開口部を形成する工程と
、 (h)その開口部によって露出した半導体基体部分をエ
ッチングし、半導体基体に溝を形成する工程と、 (i)その溝および前記開口部の内壁に絶縁膜を形成し
、その内側を多結晶半導体で埋め、さらにその表面に絶
縁膜を形成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。 - (2)(a)半導体基体の素子形成領域表面に酸化膜で
ある第1の膜、多結晶半導体である第2の膜、窒化膜で
ある第3の膜からなる3層膜を形成する工程と、 (b)その3層膜の側壁に窒化膜である第4の膜を形成
する工程と、 (c)これらの膜を有しないフィールド領域の半導体基
体露出表面部をエッチングし、前記第4の膜下にアンダ
ーカットを有する凹部を形成する工程と、 (d)その凹部の端部である、前記第4の膜下のアンダ
ーカット部の側壁部に窒化膜である第5の膜を形成する
工程と、 (e)その後、凹部底面を熱酸化することにより、凹部
にフィールド酸化膜である第6の膜を形成する工程と、 (f)その第6の膜上に、前記第4の膜が位置する部分
を除いて、多結晶半導体である第7の膜を形成する工程
と、 (g)その後、前記第3、第4の膜ならびに前記第6の
膜上にめくれ上がった第5の膜を除去する工程と、 (h)この除去工程によって露出した前記第6の膜の端
部を前記第2、第7の膜をマスクに除去し、開口部を形
成する工程と、 (i)その開口部によって露出した半導体基体部分をエ
ッチングし、半導体基体に溝を形成する工程と、 (j)その溝および前記開口部の内壁に絶縁膜を形成し
、その内側を多結晶半導体で埋め、さらにその表面に絶
縁膜を形成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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17794389A JP2765965B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17794389A JP2765965B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0344060A true JPH0344060A (ja) | 1991-02-25 |
| JP2765965B2 JP2765965B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=16039787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17794389A Expired - Lifetime JP2765965B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2765965B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5696021A (en) * | 1993-08-31 | 1997-12-09 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Method of making a field oxide isolation structure |
| US7828391B2 (en) | 2003-10-24 | 2010-11-09 | Autoliv Development Ab | Seat belt device |
-
1989
- 1989-07-12 JP JP17794389A patent/JP2765965B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5696021A (en) * | 1993-08-31 | 1997-12-09 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Method of making a field oxide isolation structure |
| US7828391B2 (en) | 2003-10-24 | 2010-11-09 | Autoliv Development Ab | Seat belt device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2765965B2 (ja) | 1998-06-18 |
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