JPH04106923A - バイアスecr―cvd法による埋め込み方法 - Google Patents

バイアスecr―cvd法による埋め込み方法

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JPH04106923A
JPH04106923A JP22472490A JP22472490A JPH04106923A JP H04106923 A JPH04106923 A JP H04106923A JP 22472490 A JP22472490 A JP 22472490A JP 22472490 A JP22472490 A JP 22472490A JP H04106923 A JPH04106923 A JP H04106923A
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JP
Japan
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film
filling
recessed part
deposit
recess
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JP22472490A
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English (en)
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Tetsuo Gocho
牛腸 哲雄
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
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  • Element Separation (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (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】 〔産業上の利用分野] 本発明は、被埋め込み凹部を有する基体の該凹部をバイ
アスECR−CVD法により埋め込む埋め込み方法に関
する。本発明は、例えば、各種開口が形成された下地を
埋め込み平坦化して回路構造を得る半導体装置の製造方
法等、各種電子材料の製造の際の埋め込み方法として利
用できる。
〔発明の概要〕
本発明は、被埋め込み凹部を有する基体に埋め込み材料
よりも被スパッタ速度の小さい材料により下地膜を形成
し、その後(エツチング速度/堆積速度)比の大きい条
件でバイアスECR−CVDを行って凹部を埋め込むこ
とにより、側壁への堆積が小さい条件で埋め込みを行え
るようにして凹部の形状に拘らず均一な埋め込みを達成
できるようにするとともに、下地膜により凹部の肩部を
保護して、肩部のエツチングを防止したものである。
〔従来の技術; 電子材料の微細化が進む中で、基板等の下地基体の凹部
を埋め込む技術についても、−層の改良が望まれている
かかる埋め込み方法、あるいは埋め込み平坦化方法は、
凹部を絶縁材で埋め込んで分離領域を形成したり、トレ
ンチキャパシタを形成したり、凹部を導電材で埋め込ん
で接続孔を形成する場合等、各種の態様で利用されてい
る。
例えば、半導体集積回路の微細化・高集積化に伴い、従
来のLOGO3(選択酸化法)や改良Locosに替わ
り、新しい素子分離技術が要求されており、そのひとつ
にシャロートレンチアイソレーション法がある。これは
、シリコン基板等の基体中に、通常、ドライエツチング
により0.3〜1.0μm程度、より好ましくは0.1
〜1.0μm程度のトレンチ(溝)を形成し、該トレン
チ部を5iOzなどの絶縁膜で埋め込んでこれを素子分
離領域とするものである。該トレンチアイソレーション
法は、微細でかつアスペクト比の大きいトレンチを埋め
込むので、かかる埋め込みを良好に信頼性高く達成でき
る技術が望まれている。
このようなトレンチ埋め込み平坦化には、高アスペクト
比のトレンチを埋め込む場合のその埋め込み能力の高い
バイアス巳CR−CVD法が有効であり、本出願人もこ
れに関連する技術について鋭意開発に努めてきた。バイ
アスECR−CVD法は、周知の如く、エンチングと堆
積とを同時進行的に行うものであり、凹部を平坦に埋め
込むために有効に用いることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、バイアスECR−CVD法による埋め込み方法
には、被埋め込み凹部の形状により、埋め込みの挙動が
異なるという問題がある。つまり、第5図に示すように
、広い凹部10bでは、アスペクト比の大きい凹部10
a(1−レンチ部)より、埋め込み膜厚が小さく堆積さ
れ、このため、広い凹部10bを丁度埋め込むと、凹部
10a上には、第5図に2で示す分だけ堆積層が大きく
なり、膜厚差が生ずる。かかる埋め込み膜厚差が生しる
と、これを平坦にするためには工程数が増えてしまう。
例えば、後でこの膜厚差2の分のSiO□等を除去する
ために、2度のマスク合わせを行わざるを得す、工程が
煩雑になるとともに、マスク合わせのずれが発生するお
それがあった。(この問題については、本出願人による
平成元年10月25日出願の特願平1−277931号
に詳しい)。かかる埋め込み膜厚差は、第6図のように
アスペクト比の小さな凹部10cでは発生せず、本発明
者の検討によると、このような膜厚差は、凹部のアスペ
クト比が1.79以上であると発生する。
上記事情から、アスペクト比が大きい凹部(トレンチ)
であっても、埋め込み膜厚差の生じないバイアスECR
−CVD法が望まれている。
原理的には、凹部の側壁面からの堆積の割合が少ないほ
ど、埋め込み膜厚差は生じにくくなる。
つまり、膜厚差の発生を抑えるためには、側壁の堆積割
合を減らせれば良いと考えられる。よって、バイアスE
CR−CVDでこの側壁の堆積を減らすためには、(エ
ンチング速度/堆積速度)で示されるエンチング比を大
きくして、このエツチング比の大きい条件を用いてCV
Dを行えば良い。ところがエツチング比が大きくなり過
ぎると、下地の凹部自体が削られてしまうという問題点
があった。
即ち、第7図(A)のように側壁での堆積が大きい条件
でアスペクト比の大きい凹部10を埋め込むと、前述し
た膜厚差が生じるので、第7図(B)に示すように、エ
ツチング比を大きくして側壁からの堆積の小さな条件で
バイアスECR−CVDを行うと良いと考えられる。と
ころが理想的には第7図(B)のようになる筈であるが
、実際には凹部lOの開口部の周囲である肩部が削られ
、第7図(C)に示すように、肩部がエツチングされて
テーパ10′が生じた形状になってしまう。
本発明は上記のような問題点を解決して、バイアスEC
R−CVD法により、被埋め込み凹部の形状に依存する
膜厚差を生ぜしめることなく、よって均一な堆積による
埋め込みを達成でき、しかも凹部の肩部が削られて形状
不良が生ずることのない、有利なバイアスECR−CV
D法による埋め込み方法を提供せんとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のバイアスECR’−CVD法は、被埋め込み凹
部を有する基体の該凹部をバイアスECR−CVD法に
より埋め込むバイアスECR−CVD法による埋め込み
方法であって、基体の少なくとも凹部に埋め込み材料よ
りも被スパッタ速度の小さい材料により下地膜を形成す
る第1の工程と、(エツチング速度/堆積速度)比の大
きい条件でバイアスECR−CVDを行って埋め込み材
料により凹部を埋め込む第2の工程とを備えることを特
徴とするバイアスECR−CVD法による埋め込み方法
である。
本発明において、埋め込み材料より被スパッタ速度の小
さい材料としては、埋め込み材料及び埋め込みを行うべ
き基体等に応じて適宜のものを選定して用いることがで
きる。被スパッタ速度の大小は、一定条件下でスパッタ
が行われる状況により知ることができ、第4図に示すの
は、代表的な物質をアルゴン中でスパッタした場合を示
し、継軸に400eVにおけるスパッタ収量をとってプ
ロットしたものである。この収量が大きい程、スパッタ
速度は大きい。なお横軸には元素の原子番号をとってい
るが、原子群に応し、原子番号と相関性があると思われ
る(これについては“THIN FILMPROCES
SES″Edited by JOHN L、 VO5
5EN、 WERNERKER1J+ RCA Lab
oratories、 David 5arnoff 
Re5earchCenter、 Prrnceton
、 New Jersey+ 1978+ ACADE
MICPI?ESS INC,のP514参照)。
第4図に示されるような各材料のスパッタ速度によって
、埋め込み材料と、下地膜を形成すべき材料とを適宜選
定することができる。
〔作 用〕
本発明によれば、(エンチング速度/堆積速度)比の大
きい条件でバイアスECR−CVDを行って凹部を埋め
込むので、アスペクト比の大きい凹部上に堆積膜が多く
形成されて、膜厚差が生しることが防止される。かつ本
発明によれば、この条件でのCVDに先立って、少なく
とも凹部に埋め込み材料よりも被スパッタ速度の小さい
材料により下地膜を形成してお(ので、上記条件でのC
VDの時、この下地膜が凹部の肩部を保護する保護膜と
して機能し、よって肩部が削られることを防止しつつ、
良好な埋め込みを達成できる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例について、説明する。但し当然のこ
とではあるが、本発明は以下に示す実施例により限定さ
れるものではない。
実施例−1 この実施例は、本発明を、微細化・集積化した半導体装
置の形成に際し、アスペクト比の大きい凹部が設けられ
ている下地基体の該凹部を埋め込んでトレンチアイソレ
ーションを形成する場合に、適用したものである。かか
る半導体装置は、例えば16メガビノトクラスのSRA
M用素子として用いることができる。
、 本実施例においては、はじめに被スパッタ速度の小
さい膜としてダイヤモンド薄膜を形成し、次にエツチン
グ比の大きい条件で凹部であるトレンチを埋め込むバイ
アスECR−CVD法を用いた。
まず、第1の工程として、第1図(a)に示すように、
トレンチアイソレーションを形成するトレンチ(溝)を
凹部10aとして有する基体1(ここではSi基板)に
、下地膜2としてダイヤモンド薄膜を1000人程度形
成する。形成条件は、第2図に示すCVD装置4のガス
導入口である第1のライン41からH2=50SCCM
を導入し、もう1つのガス導入口である第2のライン4
2からCH4= 50SCCMを導入して両者の混合ガ
スをガス系として用い、マイクロ波=1000W、磁場
=875ガウス、圧力=I X 1O−3Torrとし
て、成膜を行えばよい。これにより第1図(a)の構造
が得られる。なお基体1は、シリコン基板に更にダミー
層、エツチングストッパ、絶縁層その他適宜のものを備
える構成でであってよい。
次に第2の工程として、エツチング比、っまりエンチン
グ速度/堆積速度で示される比の大きい条件で、凹部1
0を、絶縁膜である埋め込み材料3、例えばここではS
iN膜で埋め込む。このときの条件は、第2図のCVD
装置4のライン41からN2= 35SCCMを導入し
、第2のライン42から5i)1.=7SCCMを導入
し、RF=500W、マイクロ波−1000W、圧力=
 7 Xl0−’Torr、磁場−875ガウスとして
実施すればよい。
この第2の工程において、第1の工程で形成した下地膜
2であるダイヤモンド膜は、本実施例で用いる埋め込み
材料3である5iN(シリコンナイトライド)よりスパ
ッタレートが小さいため、この下地膜2が凹部lOの肩
部(トレンチコーナー部)の保護膜となり、シリコンを
エツチングすることなく、かつ、側壁堆積の少ない状態
で、凹部10が埋まって行く。このときの堆積速度とエ
ツチング速度の角度依存性は、第3図に示すようであり
、このとき平坦面に近い面のみで堆積が起きる。
即ち、第3図は横軸に被堆積(被エツチング)面の平面
に対する角度θ(第7図(A)参照)をとり、継軸に堆
積量(エツチング量)をとったもので、図中の境界Iよ
り上側がエツチングが進行するエツチング領域、下側が
堆積が進行する堆積領域であるが、図の如く堆積はθ=
0度に近い部分(特に斜線を付して示す)で進行するの
であり、従って平坦面に近い面(θ−0度に近い面)で
のみ生ずるのである。
本実施例ではこのようにエンチング比の大きい条件で凹
部10の埋め込みを行ったので、第1図(b)に示すよ
うな構造が得られ、活性領域上の残り膜厚(この膜を特
に31で示す)は薄いので、RIE装置でこのままSi
Nをエッチハックし、かつダイヤモンド膜は0□プラズ
マ照射によりCO□化して除去すれば、平坦なアイソレ
ーション埋め込みを達成できる。あるいは同一装置で連
続してSiNの平坦化及び下地膜の除去ができればこれ
を用いてSiNの平坦化及び下地膜2の除去を行っても
よい。これにより第1図(C)の構造が得られる。
この実施例は、凹部10を埋め込んでトレンチアイソレ
ーションを形成する場合であるので、活性領域のSiを
露出させてここにトランジスタ等を形成する必要がある
か゛、露出させないでよい場合は、下地膜2を残してお
いてもよい。その場合は、下地膜2の除去の必要がない
ので除去条件を考慮する必要がないので、Al2O,な
どを下地膜2の材料としても問題ない。
本実施例では、トレンチアイソレーションを形成する凹
部10aのほか、広い凹部10bを有するが、両凹部1
0a、10bいずれにも均等に、膜厚差なく埋め込みが
達成される。
上記実施例では下地膜2を形成するスパッタ速度の小さ
い材料としてダイヤモンドを用いたが、その他BN(ボ
ロンナイトライド、特にダイヤモンド構造のキュービッ
クBN)を用いることができ、また、A l z O3
、SiCなども、これらの物質使用に特に問題のない素
子については適宜使用できる。
〔発明の効果] 上述の如く本発明のバイアスECR−CVDにより埋め
込み方法によれば、凹部の形成が異なるものについても
、膜厚差を生しさせることなく埋め込みを行うことがで
き、かつ、凹部の肩部をエツチングすることを防止でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(c)は、実施例−1の工程を被埋め込
み材料の断面図で順次水したものである。 第2図は、実施例−1で用いたCVD装置の構成図であ
る。第3図は、角度と堆積(エツチング)量との関係を
示す図である。第4図は、スパッタ速度の説明図である
。第5図、第6図、及び第7図(a)〜(c)は、問題
点を示す図である。 l・・・基体、10a、10b・・・被埋め込み凹部、
2・・・下地膜。 〒1L気 実Etj列−1て’fgb+r:CVDW!第2図 山閏e(i) 自慢と11tn(1,7ランク)1乙の関佐第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、被埋め込み凹部を有する基体の該凹部をバイアスE
    CR−CVD法により埋め込むバイアスECR−CVD
    法による埋め込み方法であって、基体の少なくとも凹部
    に埋め込み材料よりも被スパッタ速度の小さい材料によ
    り下地膜を形成する第1の工程と、 (エッチング速度/堆積速度)比の大きい条件でバイア
    スECR−CVDを行って埋め込み材料により凹部を埋
    め込む第2の工程と を備えることを特徴とするバイアスECR−CVD法に
    よる埋め込み方法。
JP22472490A 1990-08-27 1990-08-27 バイアスecr―cvd法による埋め込み方法 Pending JPH04106923A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5573973A (en) * 1993-03-19 1996-11-12 National Semiconductor Corporation Integrated circuit having a diamond thin film trench arrangement as a component thereof and method
US6383288B1 (en) * 1998-01-16 2002-05-07 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Method of forming diamond film
US6599811B1 (en) 1998-02-12 2003-07-29 Nec Corporation Semiconductor device having a shallow isolation trench

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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