JPH0445558A - 素子分離構造の形成方法 - Google Patents

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〕 この発明は、素子分離構造およびその形成方法に関し、
特に０．５ミクロン以下の微細な分離幅をもつものにも
適用できるトレンチ分離の改良に関す名ものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来のトレンチ分離の形成方法を示す断面図で
ある。以下、この第２図を参照してその形成方法を説明
する。

まず、第２図ｆａ）に示すように、シリコン基板】上に
例えば数千入庫に形成され、パターニングされたＣＶＤ
酸化膜２をマスクとしてシリコン基板１をエツチングし
、第２図０））のように０．５ミクロンないし数ミクロ
ン深さのトレンチ３を形成する９次に第２図（Ｃ）にあ
るようにトレンチ側壁の工ッチングダメージを受けた表
層を除去する目的でトレンチ側壁を酸化し数百人工の酸
化膜４を形成する。

次に、第２図（ｄ）のように分離能力を高めるために側
面にＢ”、Ａｓ−、Ｐ−等のイオンを１０′６〜１０”
Ｃ１１−”の濃度で注入を行って例えば数千不純の不純
物層５を形成し、その不純物を活性化するために例えば
８５０〜１０００°Ｃの熱処理を数十分施す０次に第２
図（ｅ）に示すようにウェットエツチングにより酸化膜
２および４を除去し、第２図（ｆ）のようにＣＶＤ酸化
膜６を５０００人厚に堆積し、第２図（６）のようにレ
ジスト９で平坦化してエッチバック法によって全面を一
様にエツチングし、最終的な分離構造を得る。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のトレンチ分離は以上のように構成されていたので
、他の工程中の酸化膜エツチングによって第３図（ａ）
にあるようにトレンチ中の酸化膜の膜減りがあるためシ
リコン基板のエツジ部が露出し、第３図（ロ）のような
トランジスタの場合、エツジ部の電界集中によりチャネ
ルが低ゲート電圧で形成されてしまうため、第３図（Ｃ
）にあるように、ゲート電圧とドレイン電流の関係をみ
てみると、正常なトランジスタに比べて、１μＡ以下の
低ゲート電圧でリーク電流成分が観測されてしまうとい
う問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、後工程での酸化膜エッチによる膜減りがあっ
たとしても、シリコン基板のエツジが露出しにくい素子
分離構造およびその形成方法を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るトレンチ分離構造およびその形成方法は
、トレンチ埋込み材としてボロンガラス。

ヒ素ガラスなどの不純物含有ガラスを使用し、かつその
表面を基板表面より若干盛り上げるようにしたものであ
る。

〔作用〕

この発明においては、トレンチ埋込み材として不純物含
有ガラスを用いたことにより、埋込み及びエッチバック
が容易となり、トレンチ側壁へのイオン注入を省略でき
る。また、不純物含有ガラスは後工程での酸化膜エツチ
ングでの耐エツチング性を有することおよびトレンチ埋
込み材の表面をシリコン基板表面より若干盛り上がらせ
て形成したことにより、シリコン基板のエツジが露出し
にくくなる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例による素子分離構造の形成方
法を示し、以下この第１図を参照してその形成方法を説
明する。

まず、第１図（ａ）において、シリコン基板１の上にレ
ジスト８でパターニングされたポリシリコン７と酸化膜
２がそれぞれ例えば数千人、数百人ずつ堆積されている
０次に第１図（ｂ）において、レジスト８．ポリシリコ
ン７、酸化膜２をマスクとしてシリコン基板１をエツチ
ングし、トレンチ３を従来と同様のサイズで形成する０
次に第１図（Ｃ）にあるようにレジスト８を除去し、そ
の後エツチングダメージ層を除去するために酸化を行い
トレンチ３側壁およびポリシリコン７の開口側壁を数百
人程度酸化する。これによってできた酸化膜４および２
ａをフッ酸などのエツチング液で除去したのが第１図（
（１）である、続いて第１図（ｅ）にあるように、例え
ばＩＱＩ’ｌ〜１０”ＣＩ−”の濃度の不純物含有ガラ
ス１０をＣＶＤ法等を用いて堆積する。

堆積後は１−レンチ形状を反映して不純物含有ガラス表
面に凹凸ができるが、例えば７００℃ないし１０００°
Ｃで数十分の熱処理をかけると第１図げ）に示すように
容易に平坦化でき、従来法のようなレジストで平坦化す
る必要がない。またこの時の熱処理によりトレンチ側壁
にトレンチ埋め込み材に含有する不純物を導入できる。

次に第１図（ｇ５にあるようにポリシリコン７をストッ
パーとして全面プラズマエツチングすることによりエッ
チバックを行ない、続いてポリシリコン７をポリシリコ
ンエツチングによって第１図（社）のように除去し、そ
の後、第１図（ｉ）のようにフッ酸などのエツチング液
によって酸化膜２を除去することにより、その表面がシ
リコン基板表面より若干盛り上がったトレンチ埋込材を
得ることができる。

この場合、トレンチ埋込材１０ｂも酸化膜を基本とした
物質であるが、不純物を含有しているがゆえに、フッ酸
などのウェットエツチングに耐性があり、通常の酸化膜
２よりもエツチングレートが少なく酸化膜２をウェット
エツチングした後も、急な角の部分が適度に丸くなる程
度で大部分が残り、後工程のエツチング耐性のあるトレ
ンチ埋込材として使用するようになる。

このように、上記実施例によれば、トレンチ埋込み材を
不純物含有ガラスとし、かつその表面をシリコン基板表
面より若干盛り上がらせるようにしたので、埋込み時の
平坦化を比較的低温で行えるとともにトレンチ側壁のド
ーピングも同時に行え、さらにトレンチ分離形成後も不
純物含有ガラスのもつ耐フツ酸エツチング性から膜べり
が少なく、トレンチエツジが露出しにくい汎用性の大き
いトレンチ分離が得られる効果がある。

なお、上記実施例ではポリシリコンをエツチングパック
のストッパーとして用いたが、窒化膜等の他の膜でもよ
い。

またシリコン基板に堆積している酸化膜２は熱酸化法で
形成してもＣＶＤ法で形成してもよい。

また、上記実施例ではトレンチ埋込み材としてボロンガ
ラス、ヒ素ガラスを用いたものを示したが、リンガラス
等の不純物含有ガラスを用いてもよく、上記実施例と同
様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る素子分離構造およびその
形成方法によれば、トレンチ埋込み材を不純物含有ガラ
スとし、かつその表面をシリコン基板表面より若干盛り
上がらせるようにしたので、基板のエツジが露出しにく
い汎用性の大きいトレンチ分離が実現できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるトレンチ分離構造の
形成方法を示す図、第２図は従来のトレンチ分離の製法
を示す図、第３図は従来法の問題点を示す図である。 図において、１はシリコン基板、２は酸化膜、３はトレ
ンチ１．５は不純物層、８ｂはトレンチ埋込材としての
不純物含有ガラスである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）素子分離構造において、 シリコン基板に形成された凹部に埋込むトレンチ埋込材
   として、ボロンガラスまたはヒ素ガラスを用い、 かつ上記トレンチ埋込材の表面を上記シリコン基板の表
   面より若干盛り上がらせてなることを特徴とする素子分
   離構造。
2. （２）素子分離構造を形成する方法において、シリコン
   基板上に膜を堆積する工程と、 上記シリコン基板に上記膜を貫通する凹部を形成する工
   程と、 上記凹部を埋込むべく上記膜上にボロンガラスまたはヒ
   素ガラスを堆積する工程と、 上記膜の表面が露出するように上記堆積したボロンガラ
   スまたはヒ素ガラスを除去する工程と、上記貫通部分の
   ボロンガラスまたはヒ素ガラスを残して上記膜を除去す
   ることによりその表面が上記シリコン基板の表面より若
   干盛り上がったトレンチ埋込材を形成する工程とを含む
   ことを特徴とする素子分離構造の形成方法。