JPH049380B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH049380B2
JPH049380B2 JP860385A JP860385A JPH049380B2 JP H049380 B2 JPH049380 B2 JP H049380B2 JP 860385 A JP860385 A JP 860385A JP 860385 A JP860385 A JP 860385A JP H049380 B2 JPH049380 B2 JP H049380B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
polycrystalline silicon
groove
etching
trench
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP860385A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61168241A (en
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to JP860385A priority Critical patent/JPS61168241A/en
Publication of JPS61168241A publication Critical patent/JPS61168241A/en
Publication of JPH049380B2 publication Critical patent/JPH049380B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、素子分離領域の形成方法に関し、特
に、シリコン集積回路における微細化が可能な素
子分離領域の形成方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for forming an element isolation region, and particularly to a method for forming an element isolation region that can be miniaturized in a silicon integrated circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から、シリコン集積回路の素子分離法とし
て広く用いられている選択酸化法(LOCOS法)
は、酸化膜の横方向くい込みが生ずるため、1μm
幅以下の素子分離には適さない。そこで、微細素
子分離が可能な方法として、シリコン基板に溝を
掘り、この溝内を絶縁膜で埋め込む、「溝分離法」
が検討されている。しかし、従来の溝分離法では
狭い溝幅の分離には適するけれども、膜厚の2点
以上の溝幅を埋め込むことができないという欠点
があつた。
Selective oxidation method (LOCOS method) has been widely used as an element isolation method for silicon integrated circuits.
is 1μm due to lateral penetration of the oxide film.
Not suitable for element isolation smaller than width. Therefore, as a method that can isolate minute elements, we use the "trench isolation method," which involves digging trenches in a silicon substrate and filling the trenches with an insulating film.
is being considered. However, although the conventional groove separation method is suitable for separating narrow groove widths, it has the disadvantage that it is not possible to fill groove widths at two or more points in the film thickness.

このために、広い溝内に絶縁膜を残す方法が提
案されている。一つはリフトオフを用いる方法、
もう一つはマスクを用いてエツチングする方法で
ある。
For this reason, a method has been proposed in which an insulating film is left in a wide trench. One method is to use lift-off,
The other method is etching using a mask.

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

上述したリフトオフ法は、1回の目合せ露光で
溝幅に関係なく絶縁膜を埋め込むことができる。
しかし、製法が難かしく、歩留良く製造すること
が困難である。これに対し、マスクを用いてエツ
チングする方法は、目合せ露光の回数が1回余分
に増えることを除けば、製造は容易である。しか
し、目合せずれに対する対策を講じておかない
と、出来上りの形状に再現性がなくなつてしまう
という欠点がある。
The above-mentioned lift-off method can embed an insulating film regardless of the groove width with one alignment exposure.
However, the manufacturing method is difficult and it is difficult to manufacture with good yield. On the other hand, the method of etching using a mask is easy to manufacture, except that the number of alignment exposures increases by one. However, unless measures are taken to prevent misalignment, there is a drawback that the finished shape will lack reproducibility.

本発明は、溝を形成するための1回の目合せ露
光だけで再現性良く溝幅に関係なく絶縁膜を埋め
込み、なおかつ結晶欠陥の発生がない素子分離領
域の形成方法を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a method for forming an element isolation region that embeds an insulating film with good reproducibility regardless of the groove width with only one alignment exposure for forming the groove, and does not generate crystal defects. shall be.

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

本発明の素子分離領域の形成方法は、単結晶シ
リコン基板の一主面上に溝を形成する工程と、前
記溝が形成された基板の一主面上に熱酸化膜、シ
リコン窒化膜及び前記溝深さの約1/2の膜厚の多
結晶シリコン膜を順次形成する工程と、前記多結
晶シリコン膜上に有機高分子樹脂膜を回転塗布す
る工程と、前記多結晶シリコン膜で被われた溝内
部にのみ前記有機高分子樹脂膜が残るよう該有機
高分子樹脂膜の表面部分のみ一様にエツチングす
る工程と、前記溝内部に残された前記有機高分子
樹脂膜をマスクにして前記多結晶シリコン膜を前
記溝内にほぼ平坦に残るようエツチングする工程
と、前記溝内に残された前記多結晶シリコン膜を
熱酸化する工程とを含んで構成される。
The method for forming an element isolation region of the present invention includes the steps of forming a groove on one main surface of a single crystal silicon substrate, and forming a thermal oxide film, a silicon nitride film, and the silicon nitride film on one main surface of the substrate in which the groove is formed. A step of sequentially forming a polycrystalline silicon film with a thickness of approximately 1/2 of the trench depth, a step of spin-coating an organic polymer resin film on the polycrystalline silicon film, and a step of coating the polycrystalline silicon film with the polycrystalline silicon film. a step of uniformly etching only the surface portion of the organic polymer resin film so that the organic polymer resin film remains only inside the groove; and a step of etching the organic polymer resin film left inside the groove as a mask; The method includes a step of etching the polycrystalline silicon film so that it remains substantially flat in the trench, and a step of thermally oxidizing the polycrystalline silicon film remaining in the trench.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。第1図a〜fは本発明の一実施例を
説明するために工程順に示した断面図である。本
実施例は次の工程により実施できる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1a to 1f are cross-sectional views shown in order of steps to explain an embodiment of the present invention. This example can be implemented through the following steps.

まず、第1図aに示すように、単結晶シリコン
基板1に例えばフオトレジスト膜2をマスクとし
て溝3を反応性スパツタエツチング等の異方性エ
ツチングを用いて形成する。エツチングにおい
て、シリコンとの選択比が悪く、フオトレジスト
膜がマスクにならない場合は酸化膜をマスクに用
いる。形成する溝の深さは、MOSトランジスタ
の分離を行う場合には0.5μmから1μm程度あれば
よい。またシリコン基板濃度が低い場合には、溝
底部に反転層が形成されるのを防ぐために、シリ
コンのエツチング後フオトレジスト膜2をマスク
にしてイオン注入を行い、チヤンネルストツパー
を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, grooves 3 are formed in a single crystal silicon substrate 1 using, for example, a photoresist film 2 as a mask using anisotropic etching such as reactive sputter etching. In etching, if a photoresist film cannot be used as a mask due to poor selectivity with silicon, an oxide film is used as a mask. The depth of the groove to be formed may be about 0.5 μm to 1 μm when separating MOS transistors. If the silicon substrate concentration is low, in order to prevent the formation of an inversion layer at the bottom of the trench, after etching the silicon, ions are implanted using the photoresist film 2 as a mask to form a channel stopper.

次に、第1図bに示すように、500Å程度の熱
酸化膜4を形成してから、気相成長により窒化膜
5を1000〜2000Å程度形成する。次に溝の深さの
約1/2の膜厚の多結晶シリコン膜6を形成する。
引き続いて有機高分子樹脂膜7を回転塗布する。
有機高分子樹脂膜としては、フオトレジスト膜、
ポリイミド膜あるいは有機シリコン樹脂膜等を用
いることができる。
Next, as shown in FIG. 1B, a thermal oxide film 4 of about 500 Å is formed, and then a nitride film 5 of about 1000 to 2000 Å is formed by vapor phase growth. Next, a polycrystalline silicon film 6 having a thickness of about 1/2 of the depth of the groove is formed.
Subsequently, an organic polymer resin film 7 is spin-coated.
As the organic polymer resin film, photoresist film,
A polyimide film, an organic silicon resin film, or the like can be used.

次に、第1図cに示すように、溝内部にだけ有
機高分子樹脂膜7aが残るように、表面を一様に
O2プラズマ等を用いてエツチングする。
Next, as shown in FIG. 1c, the surface is uniformly coated so that the organic polymer resin film 7a remains only inside the groove.
Etch using O 2 plasma or the like.

次に、第1図dに示すように、有機高分子樹脂
膜7aをマスクにして、反応性スパツタエツチン
グのような異方性エツチングを用いて多結晶シリ
コン膜6をエツチングする。このとき、多結晶シ
リコン膜がエツチングされるのに要する時間の2
倍の時間でエツチングすれば、溝内に多結晶6a
を平坦に残すことができる。このエツチングにお
いては、多結晶シリコンと窒化膜の選択比を少く
とも10以上取ることが必要である。
Next, as shown in FIG. 1d, the polycrystalline silicon film 6 is etched using anisotropic etching such as reactive sputter etching using the organic polymer resin film 7a as a mask. At this time, the time required for etching the polycrystalline silicon film is 2
If the etching time is doubled, polycrystalline 6a will be formed in the groove.
can be left flat. In this etching, it is necessary to have a selectivity ratio of at least 10 between polycrystalline silicon and the nitride film.

次に、有機高分子樹脂膜7aを除去し、多結晶
シリコン膜6aを熱酸化する。このとき、シリコ
ン基板1は窒化膜5で被われているため酸化され
ない。溝内の多結晶シリコン膜は、熱酸化によつ
て厚さ方向にだけ約2倍膨張する。従つて、熱酸
化によつてシリコン基板に応力が働かないから結
晶欠陥が発生することはない。また、酸化後、基
板表面と酸化膜8は第1図eに示すようにほぼ一
致する。
Next, the organic polymer resin film 7a is removed and the polycrystalline silicon film 6a is thermally oxidized. At this time, the silicon substrate 1 is not oxidized because it is covered with the nitride film 5. The polycrystalline silicon film within the trench expands approximately twice in the thickness direction due to thermal oxidation. Therefore, since no stress is applied to the silicon substrate due to thermal oxidation, no crystal defects are generated. Further, after oxidation, the substrate surface and the oxide film 8 almost coincide as shown in FIG. 1e.

次に、第1図fに示すように、窒化膜5と熱酸
化膜4をエツチングし、シリコン基板1の表面を
露出することにより本実施例の素子分離領域を完
成させることができる。
Next, as shown in FIG. 1F, the nitride film 5 and thermal oxide film 4 are etched to expose the surface of the silicon substrate 1, thereby completing the element isolation region of this embodiment.

なお、これを使つてMOSトランジスタを製造
する場合は、表面にゲート酸化膜を形成し、以後
は通常のMOSプロセスを続ければよい。
Note that when manufacturing a MOS transistor using this, it is sufficient to form a gate oxide film on the surface and then continue with the normal MOS process.

第2図a〜cは本発明の第2の実施例を説明す
るために工程順に示した主要工程の断面図であ
る。第2図a〜cでは今迄説明した溝幅が比較的
広い場合に対し溝深さと同程度かそれ以下の溝を
有する場合について説明する。
FIGS. 2a to 2c are cross-sectional views of the main steps shown in the order of steps to explain the second embodiment of the present invention. In FIGS. 2a to 2c, a case will be explained in which the groove width is relatively wide as described so far, and a case where the groove is the same or smaller than the groove depth.

まず、第2図aに示すように、溝9は溝幅が狭
いので多結晶シリコン膜6を形成すると溝9は多
結晶シリコンにより完全に埋まつてしまう。
First, as shown in FIG. 2A, since the trench 9 has a narrow groove width, when the polycrystalline silicon film 6 is formed, the trench 9 is completely filled with polycrystalline silicon.

次に、第2図bに示すように、有機高分子樹脂
膜7をエツチバツクすると、溝9の部分には有機
高分子樹脂膜は残らない。
Next, as shown in FIG. 2b, when the organic polymer resin film 7 is etched back, no organic polymer resin film remains in the grooves 9.

次に、多結晶シリコン膜のエツチングを第1の
実施例で述べたように、膜厚の2倍がエツチング
される条件で行うことにより、第2図cに示すよ
うに、溝幅に関係なく、溝内に多結晶シリコン6
a,6bを残すことができる。
Next, as described in the first embodiment, the polycrystalline silicon film is etched under the conditions that twice the film thickness is etched, so that it can be etched regardless of the groove width, as shown in FIG. 2c. , polycrystalline silicon 6 in the groove
a and 6b can be left.

以後の工程は第1図e以下の工程と同様の工程
を経ることにより本第2の実施例は完成する。
The subsequent steps are similar to those shown in FIG. 1 e and subsequent steps to complete the second embodiment.

以上説明したとおり、本発明においては、有機
高分子樹脂膜が適度な粘性と硬化特性を持ち、溝
が形成されたシリコン基板上に回転塗布したとき
下地の凹凸に無関係に水平な表面が必要な硬度で
形成できることを利用しており、すなわち凹部に
厚く、凸部には薄く被着し、表面はほぼ一様にな
るので、これを一様にエツチングすれば凹部にだ
け有機高分子樹脂膜を残すことができる。この膜
をマスクにエツチングすると、多結晶シリコン膜
を溝幅に関係なく一定厚さだけ溝内に残すことが
できる。しかも多結晶シリコンの膜厚は溝の深さ
の約1/2であるから熱酸化することにより溝内を
完全に埋めることができる。また多結晶シリコン
膜はシリコン基板とは窒化膜で隔てられているた
め、多結晶シリコン膜だけが熱酸化される。従つ
て基板は熱酸化の影響を受けないから、結晶欠陥
の発生を抑えることができる。
As explained above, in the present invention, the organic polymer resin film has appropriate viscosity and curing properties, and when spin-coated onto a silicon substrate with grooves formed, a horizontal surface is required regardless of the unevenness of the underlying surface. This method takes advantage of the fact that it can be formed with hardness, that is, it adheres thickly to concave areas and thinly to convex areas, making the surface almost uniform, so if it is uniformly etched, the organic polymer resin film can be applied only to the concave areas. You can leave it behind. When this film is used as a mask for etching, a constant thickness of the polycrystalline silicon film can be left in the trench regardless of the trench width. Moreover, since the thickness of polycrystalline silicon is about 1/2 of the depth of the trench, the inside of the trench can be completely filled by thermal oxidation. Further, since the polycrystalline silicon film is separated from the silicon substrate by the nitride film, only the polycrystalline silicon film is thermally oxidized. Therefore, since the substrate is not affected by thermal oxidation, the occurrence of crystal defects can be suppressed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したとおり、本発明によれば、溝内に
酸化膜を残すため完壁な素子分離ができる。さら
に酸化時には多結晶シリコンだけが酸化されるた
めシリコン基板に結晶欠陥が発生しない。なお溝
を形成するための1回の目合せ露光だけで再現性
が良く溝幅に関係なく容易に絶縁膜を埋込むこと
が出来るという効果がある。
As explained above, according to the present invention, the oxide film is left in the trench, so complete element isolation can be achieved. Furthermore, since only polycrystalline silicon is oxidized during oxidation, no crystal defects occur in the silicon substrate. It should be noted that the reproducibility is good and the insulating film can be easily filled in with just one alignment exposure to form the groove regardless of the width of the groove.

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

第1図a〜fおよび第2図a〜cはそれぞれ本
発明の第1及び第2の実施例を説明するために工
程順に示した断面図である。 1……シリコン基板、2……フオトレジスト
膜、3……溝、4……熱酸化膜、5……窒化膜、
6,6a,6b……多結晶シリコン膜、7,7a
……有機高分子樹脂膜、8……酸化膜、9……狭
い溝。
1A to 1F and 2A to 2C are cross-sectional views shown in order of steps for explaining the first and second embodiments of the present invention, respectively. 1... Silicon substrate, 2... Photoresist film, 3... Groove, 4... Thermal oxide film, 5... Nitride film,
6, 6a, 6b...polycrystalline silicon film, 7, 7a
...Organic polymer resin film, 8...Oxide film, 9...Narrow groove.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 単結晶シリコン基板の一主面上に溝を形成す
る工程と、前記溝が形成された基板の一主面上に
熱酸化膜、シリコン窒化膜及び前記溝深さの約1/
2の膜厚の多結晶シリコン膜を順次形成する工程
と、前記多結晶シリコン膜上に有機高分子樹脂膜
を回転塗布する工程と、前記多結晶シリコン膜で
被われた溝内部にのみ前記有機高分子樹脂膜が残
るよう該有機高分子膜の表面部分のみ一様にエツ
チングする工程と、前記溝内部に残された前記有
機高分子樹脂膜をマスクにして前記多結晶シリコ
ン膜を前記溝内にほぼ平坦に残るようエツチング
する工程と、前記溝内に残された前記多結晶シリ
コン膜を熱酸化する工程とを具備することを特徴
とする素子分離領域の形成方法。
1. A step of forming a groove on one main surface of a single crystal silicon substrate, and forming a thermal oxide film, a silicon nitride film, and a silicon nitride film on one main surface of the substrate in which the groove is formed, and approximately 1/1/2 the depth of the trench.
2 steps of sequentially forming a polycrystalline silicon film with a thickness of A step of uniformly etching only the surface portion of the organic polymer film so that the polymer resin film remains; and a step of etching the polycrystalline silicon film inside the groove using the organic polymer resin film left inside the groove as a mask. 1. A method for forming an element isolation region, comprising the steps of: etching the polycrystalline silicon film so that the polycrystalline silicon film remains substantially flat; and thermally oxidizing the polycrystalline silicon film left in the trench.
JP860385A 1985-01-21 1985-01-21 Forming method of element separating region Granted JPS61168241A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP860385A JPS61168241A (en) 1985-01-21 1985-01-21 Forming method of element separating region

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP860385A JPS61168241A (en) 1985-01-21 1985-01-21 Forming method of element separating region

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61168241A JPS61168241A (en) 1986-07-29
JPH049380B2 true JPH049380B2 (en) 1992-02-20

Family

ID=11697536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP860385A Granted JPS61168241A (en) 1985-01-21 1985-01-21 Forming method of element separating region

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61168241A (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4945069A (en) * 1988-12-16 1990-07-31 Texas Instruments, Incorporated Organic space holder for trench processing
KR0157875B1 (en) * 1994-11-03 1999-02-01 문정환 Manufacture of semiconductor device
US5914517A (en) * 1996-07-16 1999-06-22 Nippon Steel Corporation Trench-isolation type semiconductor device
US5869384A (en) * 1997-03-17 1999-02-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Trench filling method employing silicon liner layer and gap filling silicon oxide trench fill layer

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61168241A (en) 1986-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH10303290A (en) Component isolating method of semiconductor device
US5663108A (en) Optimized metal pillar via process
JPH049380B2 (en)
JP3127893B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
KR0151267B1 (en) Manufacturing method of semiconductor
JPS59217339A (en) Manufacture of semiconductor device
KR100265177B1 (en) Semiconductor element isolation method
JPH1126569A (en) Manufacture of semiconductor device
US20030114003A1 (en) Method of forming a mask having nitride film
KR100532839B1 (en) Method for manufacturing shallow trench of semiconductor device
JPS60142535A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3005557B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH0834241B2 (en) Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
JPS60206150A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH05235157A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0467648A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0621050A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS61290737A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS6234147B2 (en)
KR20030092525A (en) Method of manufacture contact hole in semiconduct device
JPH0497516A (en) Formation of element isolating oxide film of semiconductor device
JPS6193642A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2001085510A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS61260652A (en) Manufacture of semiconductor integrated circuit device
JPS6312380B2 (en)