JPH05190509A - Etching method - Google Patents

Etching method

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JPH05190509A
JPH05190509A JP1835292A JP1835292A JPH05190509A JP H05190509 A JPH05190509 A JP H05190509A JP 1835292 A JP1835292 A JP 1835292A JP 1835292 A JP1835292 A JP 1835292A JP H05190509 A JPH05190509 A JP H05190509A
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JP
Japan
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etching
semiconductor substrate
resistant layer
forming
etching resistant
Prior art date
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Application number
JP1835292A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiji Shinohara
啓二 篠原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide an etching method with which the irregularity in size of trench aperture part can be reduced and also a trench, having desired shape inclined in desired direction, can be formed at the desired position of a semiconductor substrate. CONSTITUTION:The etching method, with which an inclined trench 22 is formed on a semiconductor substrate 10 by dry etching, consists of the following processes: (A) A process in which an etching-resisting layer is formed on the semiconductor substrate 10. (B) A process in which an aperture 16 is formed on the etching-resisting layer and a part of the semiconductor substrate 10 is exposed. (C) A process in which regions 12A and 12B, having different thermofluidity, are formed on the circumference of the aperture 16. (D) A process in which a heat treatment is conducted on the etching-resisting layer and an inclined part 20 is formed on the region 12A having high thermofluidity. (E) A process in which a part of the exposed semiconductor substrate is dry- etched.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方
法、更に詳しくはドライエッチングにより半導体基板に
傾斜したトレンチを形成するエッチング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to an etching method for forming an inclined trench in a semiconductor substrate by dry etching.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置においては同一の基板上に多
くのトランジスタやダイオード等の回路素子が互いに近
接して形成される。基板は半導体であるため、そのまま
では回路素子間に基板を介して導通が生じてしまう。そ
れ故、このような回路素子間の分離を行うために素子分
離領域を形成する必要がある。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device, many circuit elements such as transistors and diodes are formed close to each other on the same substrate. Since the substrate is a semiconductor, electrical continuity occurs between the circuit elements via the substrate as it is. Therefore, it is necessary to form element isolation regions in order to perform such isolation between circuit elements.

【0003】形成された素子間分離領域の周辺に生じる
寄生サイリスタの導路長を長くして、寄生サイリスタの
ラッチアップを防止する等の目的のために、素子間分離
領域を斜めに形成することが提案されている。素子間分
離領域を斜めに形成するには、まず傾斜したトレンチを
半導体基板に形成し、次いでそのトレンチをシリコン酸
化物等の絶縁物で充填すればよい。
Forming the inter-element isolation region diagonally for the purpose of, for example, lengthening the path length of the parasitic thyristor generated around the formed inter-element isolation region to prevent latch-up of the parasitic thyristor. Is proposed. To form the element isolation region obliquely, first, an inclined trench is formed in the semiconductor substrate, and then the trench is filled with an insulator such as silicon oxide.

【0004】傾斜したトレンチを形成する方法として、
CVD法にて形成したSiO2膜の脆弱部分を利用する
方法が提案されている(特開昭61−26239号公報
参照)。図5はこの方法の概略説明図である。この方法
によれば、図5の(A)に示すように、半導体基板10
上の所定領域に第1のSiO2膜100をCVD法にて
形成し、次いで第1のSiO2膜100を覆うように第
2のSiO2膜102をCVD法にて形成する。次に、
塩素系ガスを使用し低圧でイオン性を高くして反応性イ
オンエッチング(RIE)を行い、第2のSiO2膜1
02をエッチングする。第2のSiO2膜102の段差
部分104は、他の部分に比べて脆弱なために、早くエ
ッチングされる。その結果、図5の(B)に示すよう
に、開口断面が斜めになった第2のSiO2膜102が
形成される。かかる開口断面を有する第2のSiO2
102を耐エッチング層として用いて、引き続きエッチ
ングを行うことにより、図5の(C)に示すように、半
導体基板10中に傾斜したトレンチ106が形成され
る。
As a method of forming an inclined trench,
A method of utilizing a fragile portion of a SiO 2 film formed by the CVD method has been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 61-26239). FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of this method. According to this method, as shown in FIG.
A first SiO 2 film 100 is formed in the upper predetermined region by a CVD method, and then a second SiO 2 film 102 is formed by a CVD method so as to cover the first SiO 2 film 100. next,
The second SiO 2 film 1 is formed by performing reactive ion etching (RIE) using chlorine gas at a low pressure to increase ionicity.
02 is etched. Since the step portion 104 of the second SiO 2 film 102 is weaker than the other portions, it is etched earlier. As a result, as shown in FIG. 5B, a second SiO 2 film 102 having an oblique opening cross section is formed. By using the second SiO 2 film 102 having such an opening cross section as an etching resistant layer and performing subsequent etching, inclined trenches 106 are formed in the semiconductor substrate 10 as shown in FIG. 5C. It

【0005】傾斜したトレンチを形成する別の方法とし
て、半導体基板上にトレンチの開口部となる部分を挟ん
で、耐エッチング性の異なる材料から成る2つの層を対
置させる方法が提案されている(特開昭61−2623
9号公報参照)。図7はこの方法の概略説明図である。
この方法によれば、まず図7の(A)に示すように、半
導体基板10上に、トレンチの開口部となる部分116
Aを挟んで、SiO2膜110及びSiO2より耐エッチ
ング性の低いフォトレジスト膜112を形成する。次い
で、フォトレジスト膜112を加熱処理してその段差部
114に傾斜部を形成する。次に、SiO2膜110と
フォトレジスト膜112とを耐エッチング層として使用
し、反応性イオンエッチングを施すことにより、図7の
(B)に示すように半導体基板10中に傾斜したトレン
チ116を形成する。
As another method for forming a tilted trench, a method has been proposed in which two layers made of materials having different etching resistances are placed opposite to each other with a portion serving as an opening portion of the trench being sandwiched on a semiconductor substrate ( JP-A-61-2623
No. 9). FIG. 7 is a schematic explanatory diagram of this method.
According to this method, first, as shown in FIG. 7A, on the semiconductor substrate 10, a portion 116 to be an opening portion of a trench.
A sandwiching A, a SiO 2 film 110 and a photoresist film 112 having a lower etching resistance than SiO 2 are formed. Next, the photoresist film 112 is heat-treated to form an inclined portion on the step portion 114. Next, the SiO 2 film 110 and the photoresist film 112 are used as an etching resistant layer, and reactive ion etching is performed to form the inclined trench 116 in the semiconductor substrate 10 as shown in FIG. 7B. Form.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、CVD
法にて形成した第2のSiO2膜102の脆弱部分を利
用する図5に示した方法では、第1のSiO2膜100
の周囲に形成される第2のSiO2膜102の段差部1
04を利用するために、トレンチ106は、第1のSi
2膜100の周囲にループ状に且つトレンチ106の
底部が第1のSiO2膜100に近付く方向にのみ形成
される。図6は、この状態を表す平面図である。従っ
て、所望の方向に傾斜したトレンチを半導体基板の所望
の位置にのみ形成することは困難である。尚、図6中、
第2のSiO2膜102に斜線を付した。また、第1の
SiO2膜100の領域を破線にて表示した。
[Problems to be Solved by the Invention] However, CVD
In the method shown in FIG. 5, which uses the fragile portion of the second SiO 2 film 102 formed by the method, the first SiO 2 film 100 is formed.
Step 1 of the second SiO 2 film 102 formed around the
In order to utilize 04, the trench 106 has a first Si
A loop is formed around the O 2 film 100, and the bottom of the trench 106 is formed only in a direction toward the first SiO 2 film 100. FIG. 6 is a plan view showing this state. Therefore, it is difficult to form the trench inclined in the desired direction only at the desired position on the semiconductor substrate. In addition, in FIG.
The second SiO 2 film 102 is shaded. Further, the region of the first SiO 2 film 100 is shown by a broken line.

【0007】また、耐エッチング性の異なる2つの層を
対置させる図7に示した方法においては、実際に2つの
層を形成する際、フォトリソグラフィー法による位置合
せずれが発生するため、対置させる耐エッチング層の寸
法を一定にすることが困難であり、従ってトレンチ開口
部の寸法を一定にできないという問題点がある。
Further, in the method shown in FIG. 7 in which two layers having different etching resistances are opposed to each other, when the two layers are actually formed, misalignment due to the photolithography method occurs. There is a problem that it is difficult to make the dimensions of the etching layer constant, and therefore the dimensions of the trench opening cannot be made constant.

【0008】従って、本発明の目的は、トレンチ開口部
の寸法のバラツキを少なくすることができ、しかも半導
体基板の所望の位置に、所望の方向に傾斜した所望の形
状のトレンチを形成できるエッチング方法を提供するこ
とにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an etching method capable of reducing the variation in the size of the trench opening and forming a trench having a desired shape inclined in a desired direction at a desired position on a semiconductor substrate. To provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、ドライエッチングによって半導体基板に傾斜した
トレンチを形成する本発明のエッチング方法の第1の態
様は、以下の工程から成ることを特徴とする。 (イ)半導体基板上に耐エッチング層を形成する工程 (ロ)耐エッチング層に開口部を形成し、半導体基板の
一部分を露出させる工程 (ハ)開口部の周辺の耐エッチング層に異なる加熱流動
性を有する領域を形成する工程 (ニ)耐エッチング層に加熱処理を施し、高い加熱流動
性を有する領域に傾斜部を形成する工程 (ホ)露出した半導体基板の一部分をドライエッチング
する工程
In order to achieve the above object, a first aspect of the etching method of the present invention for forming an inclined trench in a semiconductor substrate by dry etching is characterized by the following steps. And (A) Step of forming an etching resistant layer on a semiconductor substrate (b) Step of forming an opening in the etching resistant layer to expose a part of the semiconductor substrate (c) Different heat flow to the etching resistant layer around the opening (D) A step of performing a heat treatment on the etching resistant layer to form an inclined portion in a region having high heat fluidity (e) A step of dry etching a part of the exposed semiconductor substrate

【0010】上記の目的を達成するために、ドライエッ
チングによって半導体基板に傾斜したトレンチを形成す
る本発明のエッチング方法の第2の態様は、以下の工程
から成ることを特徴とする。 (イ)半導体基板上に耐エッチング層を形成する工程 (ロ)耐エッチング層に異なる加熱流動性を有する領域
を形成する工程 (ハ)異なる加熱流動性を有する領域の境界部分の耐エ
ッチング層に開口部を形成し、半導体基板の一部分を露
出させる工程 (ニ)耐エッチング層に加熱処理を施し、高い加熱流動
性を有する領域に傾斜部を形成する工程 (ホ)露出した半導体基板の一部分をドライエッチング
する工程
In order to achieve the above object, a second aspect of the etching method of the present invention for forming a tilted trench in a semiconductor substrate by dry etching is characterized by the following steps. (A) Step of forming an etching resistant layer on a semiconductor substrate (b) Step of forming a region having different heating fluidity in the etching resistant layer (c) Forming an etching resistant layer at the boundary between regions having different heating fluidity Step of forming an opening and exposing a part of the semiconductor substrate (d) Step of subjecting the etching resistant layer to a heat treatment to form an inclined part in a region having high heating fluidity (e) Exposing the exposed part of the semiconductor substrate Dry etching process

【0011】異なる加熱流動性を有する領域を形成する
工程は、異なる加熱流動性を有する領域の一方を50°
C以上の温水に浸すことから成ることが好ましい。
The step of forming the regions having different heating fluidity is performed by making one of the regions having different heating fluidity 50 °.
It is preferably composed of immersion in warm water of C or higher.

【0012】耐エッチング層は、リン(P)、ボロン
(B)及びヒ素(As)の群から選ばれた1つ以上の元
素を含有する二酸化シリコンから成ることが望ましい。
具体的には、耐エッチング層に適する材料として、ボロ
ンとリンを含有した二酸化シリコン(BPSG)、リン
を含有した二酸化シリコン(PSG)、ヒ素を含有した
二酸化シリコン(AsSG)等を挙げることができる。
The etching resistant layer is preferably made of silicon dioxide containing one or more elements selected from the group of phosphorus (P), boron (B) and arsenic (As).
Specifically, examples of a material suitable for the etching resistant layer include silicon dioxide containing boron and phosphorus (BPSG), silicon dioxide containing phosphorus (PSG), and silicon dioxide containing arsenic (AsSG). ..

【0013】例えば、耐エッチング層上にフォトリソグ
ラフィーによりレジストパターンを形成し、次いで耐エ
ッチング層を反応性イオンエッチング(RIE)にてエ
ッチングすることにより、半導体基板のトレンチ開口部
を形成すべき部分に相当する耐エッチング層に開口部を
容易に形成することができる。
For example, a resist pattern is formed on the etching resistant layer by photolithography, and then the etching resistant layer is etched by reactive ion etching (RIE) to form a trench opening portion of the semiconductor substrate. The opening can be easily formed in the corresponding etching resistant layer.

【0014】本発明のエッチング方法の第1の態様によ
れば、半導体基板のトレンチ開口部を形成すべき部分に
相当する耐エッチング層に開口部を形成した後、形成す
べきトレンチの形状に応じて、開口部の周辺の耐エッチ
ング層に異なる加熱流動性を有する領域を形成する。例
えば、平面形状が溝型のトレンチを半導体基板に形成す
る場合には、耐エッチング層に溝型の開口部を形成した
後、開口部を挟んで、一方の領域の耐エッチング層に低
い加熱流動性を付与すればよい。また、平面形状が筒型
のトレンチを形成する場合には、耐エッチング層に筒型
の開口部を形成した後、開口部の周囲の耐エッチング層
を適宜二分割して一方の領域の耐エッチング層に低い加
熱流動性を付与すればよい。
According to the first aspect of the etching method of the present invention, after forming an opening in the etching resistant layer corresponding to the portion where the trench opening of the semiconductor substrate is to be formed, the shape of the trench to be formed is changed. Thus, regions having different heat fluidity are formed in the etching resistant layer around the openings. For example, in the case of forming a trench having a groove-shaped planar shape in a semiconductor substrate, after forming a groove-shaped opening in the etching resistant layer, a low heat flow rate is applied to the etching resistant layer in one region across the opening. It is only necessary to impart the property. Further, in the case of forming a trench having a cylindrical planar shape, after forming a cylindrical opening in the etching resistant layer, the etching resistant layer around the opening is appropriately divided into two and the etching resistant of one region is formed. It suffices to impart low heat fluidity to the layer.

【0015】本発明のエッチング方法の第2の態様によ
れば、耐エッチング層に異なる加熱流動性を有する領域
を形成する。次に、異なる加熱流動性を有する領域の境
界部分であって、半導体基板のトレンチ開口部を形成す
べき部分に相当する耐エッチング層に、形成すべきトレ
ンチの形状に応じて、開口部を形成する。次いで、例え
ば、半導体基板に平面形状が溝型のトレンチを形成する
場合には、耐エッチング層に溝型の開口部を形成する。
また、平面形状が筒型のトレンチを形成する場合には、
耐エッチング層に筒型の開口部を形成する。
According to the second aspect of the etching method of the present invention, regions having different heat fluidity are formed in the etching resistant layer. Next, an opening is formed in the etching resistant layer corresponding to a portion where the trench opening of the semiconductor substrate is to be formed, which is a boundary portion of regions having different heating fluidity, according to the shape of the trench to be formed. To do. Next, for example, when forming a trench having a groove-shaped planar shape in the semiconductor substrate, a groove-shaped opening is formed in the etching resistant layer.
Further, when forming a trench having a cylindrical planar shape,
A cylindrical opening is formed in the etching resistant layer.

【0016】[0016]

【作用】ボロン(B)とリン(P)を含有してなる二酸
化シリコン(以下BPSG)は、N2雰囲気中900°
C程度で加熱すると容易に加熱流動性を示すことが知ら
れている。BPSGを、例えば90°Cの温水に30分
浸漬すると、BPSGの表面からリン(P)及びボロン
(B)の溶出が起こる。その結果、加熱流動性が著しく
変化し、900°C程度の加熱では殆ど流動性を示さな
くなる。SIMS分析によって、厚さ250nmのBP
SG膜のリン(P)及びボロン(B)の深さ分布を測定
したところ、BPSG膜中にほぼ均一にP及びBが分布
していることが判明した。ところが、BPSGを90°
Cの温水に30分浸漬すると、表面から30nm程度の
深さまでB及びPの溶出が認められた。温水浸漬前のB
及びP濃度に対して、温水浸漬後では、Pについては1
桁、Bについては1桁以上濃度が低下する。この結果、
このようなBPSG膜は加熱流動性が著しく低下し、9
00°C程度の加熱では加熱流動性が認められなくな
る。
[Function] Silicon dioxide containing boron (B) and phosphorus (P) (hereinafter referred to as BPSG) is 900 ° in an N 2 atmosphere.
It is known that when heated at about C, it exhibits heating fluidity easily. When BPSG is immersed in hot water at 90 ° C. for 30 minutes, for example, phosphorus (P) and boron (B) are eluted from the surface of BPSG. As a result, the heating fluidity changes significantly, and heating at about 900 ° C. shows almost no fluidity. 250 nm thick BP by SIMS analysis
When the depth distribution of phosphorus (P) and boron (B) in the SG film was measured, it was found that P and B were distributed almost uniformly in the BPSG film. However, BPSG is 90 °
When immersed in warm water of C for 30 minutes, elution of B and P was recognized from the surface to a depth of about 30 nm. B before soaking in warm water
And P concentration is 1 for P after immersion in warm water.
For the digits and B, the density decreases by one digit or more. As a result,
In such a BPSG film, the heating fluidity is remarkably lowered,
When heated to about 00 ° C, heating fluidity is not recognized.

【0017】以上の知見から、異なる加熱流動性を有す
る領域を形成するためには、例えば耐エッチング層上に
フォトリソグラフィー法にてレジストパターンを形成
し、この状態で90°Cの温水に30分浸漬すれば、耐
エッチング層の温水に浸漬された領域の表面からB及び
Pが溶出する。次に、レジストパターンを除去すること
で、異なる加熱流動性を有する領域を形成することがで
きる。即ち、耐エッチング層の内、レジストで被覆され
ており温水と接触しない領域は、高い加熱流動性を有す
る領域となる。またレジストで被覆され温水と接触した
領域は、低い加熱流動性を有する領域、あるいは加熱流
動性を示さない領域となる。
From the above findings, in order to form regions having different heating fluidity, for example, a resist pattern is formed on the etching resistant layer by a photolithography method and, in this state, it is heated in hot water at 90 ° C. for 30 minutes. When soaked, B and P are eluted from the surface of the region of the etching resistant layer which is soaked in warm water. Next, by removing the resist pattern, regions having different heat fluidity can be formed. That is, in the etching resistant layer, the region which is covered with the resist and does not come into contact with hot water has a high heating fluidity. Further, the region covered with the resist and in contact with hot water becomes a region having low heating fluidity or a region not exhibiting heating fluidity.

【0018】高い加熱流動性を有する耐エッチング層の
領域が流動状態となり、且つ低い加熱流動性を有する耐
エッチング層の領域が流動状態とならないあるいは僅か
しか流動状態にならないような温度にて、耐エッチング
層を加熱する。これによって、高い加熱流動性を有する
領域にのみ傾斜部を形成することができ、斜めエッチン
グのための好適なエッチング用マスクを得ることが可能
になる。こうして形成されたエッチング用マスクを使用
すれば、ドライエッチング時、エッチングが半導体基板
中を深く進行するに従い、高い加熱流動性を有する領域
側から、低い加熱流動性を有する領域側へと傾斜したト
レンチを形成することが可能になる。
The area of the etching resistant layer having a high heating fluidity is in a fluidized state, and the area of the etching resistant layer having a low heating fluidity is not fluidized or only slightly fluidized. The etching layer is heated. As a result, the inclined portion can be formed only in the region having high heat fluidity, and a suitable etching mask for oblique etching can be obtained. If the etching mask thus formed is used, a trench that is inclined from a region having high heating fluidity to a region having low heating fluidity during dry etching as the etching progresses deeper in the semiconductor substrate. Can be formed.

【0019】本発明のエッチング方法により形成される
トレンチの位置、傾斜方向及び形状は、耐エッチング層
の形成された位置、開口部の形状、傾斜部の形状等に応
じて定まる。耐エッチング層の形成位置及び開口部の形
状は、フォトリソグラフィー法にて正確に規定すること
ができる。また、耐エッチング層における異なる加熱流
動性を有する領域は、レジストパターニング、温水浸漬
処理によって容易に且つ所望の通りに形成することがで
きる。それ故、所望の方向に傾斜した所望の形状のトレ
ンチを半導体基板に容易に且つ正確に形成することが可
能となる。
The position, inclination direction and shape of the trench formed by the etching method of the present invention are determined according to the position where the etching resistant layer is formed, the shape of the opening, the shape of the inclined portion and the like. The formation position of the etching resistant layer and the shape of the opening can be accurately defined by the photolithography method. Further, the regions having different heating fluidity in the etching resistant layer can be easily formed as desired by resist patterning and hot water immersion treatment. Therefore, it becomes possible to easily and accurately form a trench having a desired shape inclined in a desired direction in the semiconductor substrate.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明を、好ましい実施例に基づき図
面を参照して具体的に説明する。尚、図中、同一符号は
同一または同等の構成要素を表している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically described below with reference to the drawings based on the preferred embodiments. In the drawings, the same reference numerals represent the same or equivalent components.

【0021】(実施例1)図1は、本発明のエッチング
方法の第1の態様に関する実施例1の工程を説明するた
めの半導体基板の模式的な断面図である。実施例1にお
いては、ボロン及びリンをそれぞれ4%含有する厚さ1
μmの二酸化シリコンから成る耐エッチング層12を、
例えばCVD法にて半導体基板10上に形成する。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic sectional view of a semiconductor substrate for explaining the process of embodiment 1 relating to the first aspect of the etching method of the present invention. In Example 1, thickness 1 containing 4% each of boron and phosphorus 1
an etching resistant layer 12 of μm silicon dioxide,
For example, it is formed on the semiconductor substrate 10 by the CVD method.

【0022】次に、耐エッチング層12の上に、半導体
基板10に形成すべきトレンチ開口部に相当するレジス
トパターン14をフォトリソグラフィー法にて形成する
(図1の(A)参照)。
Next, a resist pattern 14 corresponding to the trench opening to be formed in the semiconductor substrate 10 is formed on the etching resistant layer 12 by photolithography (see FIG. 1A).

【0023】次にレジストパターン14をマスクとして
RIE装置により、耐エッチング層12をエッチングし
て、耐エッチング層12に溝状の開口部16を形成す
る。エッチングの条件は、例えば、CHF3/O2=75
/8sccm、50mtorr、1000Wとすること
ができる。これによって、半導体基板の一部分が露出す
る。その後、酸素ガスを用いたプラズマアッシング処理
によりレジストパターン14を除去する。
Next, the resist pattern 14 is used as a mask to etch the etching resistant layer 12 by an RIE apparatus to form a groove-shaped opening 16 in the etching resistant layer 12. The etching conditions are, for example, CHF 3 / O 2 = 75.
It can be / 8 sccm, 50 mtorr, and 1000 W. As a result, a part of the semiconductor substrate is exposed. After that, the resist pattern 14 is removed by plasma ashing treatment using oxygen gas.

【0024】次に図1の(B)に示すように、開口部1
6を挟んで図中右側の部分の耐エッチング層12A上に
レジストパターン18を形成する。その後、90°Cの
温水に30分間、耐エッチング層を浸漬する。次いで、
酸素ガスを用いたプラズマアッシング処理によりレジス
トパターン18を除去する(図1の(C)参照)。この
温水浸漬処理によって、レジストパターン18で被覆さ
れていなかった耐エッチング層の領域12Bの表面から
約30nmの深さの所まで、ボロン及びリンが溶出す
る。尚、図中、ボロン及びリンが溶出した領域を破線で
示す。この工程において、開口部16の周辺の耐エッチ
ング層に異なる加熱流動性を有する2つの領域、即ち高
い加熱流動性を有する領域12A及び低い加熱流動性を
有する領域12Bが形成される。
Next, as shown in FIG. 1B, the opening 1
A resist pattern 18 is formed on the etching-resistant layer 12A on the right side of the drawing with 6 in between. Then, the etching resistant layer is immersed in 90 ° C. hot water for 30 minutes. Then
The resist pattern 18 is removed by plasma ashing treatment using oxygen gas (see FIG. 1C). By this hot water immersion treatment, boron and phosphorus are eluted to a depth of about 30 nm from the surface of the region 12B of the etching resistant layer which is not covered with the resist pattern 18. In the figure, a region where boron and phosphorus are eluted is indicated by a broken line. In this step, two regions having different heating fluidity, that is, a region 12A having high heating fluidity and a region 12B having low heating fluidity, are formed in the etching resistant layer around the opening 16.

【0025】次いで、耐エッチング層に、窒素雰囲気中
900°C、30分間、加熱処理を施す。この加熱処理
条件においては、高い加熱流動性を有する領域12Aは
流動状態になるが、ボロン及びリンが溶出した低い流動
性を有する領域12Bは殆ど流動性を示さない。従っ
て、この加熱処理によって、図2の(A)に示すよう
に、開口部16を挟んで、図中右側の耐エッチング層の
領域12Aは流動してその表面が傾斜し、傾斜部20が
形成される。開口部16を挟んで図中左側の、表面から
ボロン及びリンが溶出した耐エッチング層の領域12B
は流動化せず、その表面には傾斜部が形成されない。
Next, the etching resistant layer is subjected to heat treatment at 900 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. Under this heat treatment condition, the region 12A having a high heating fluidity is in a fluid state, but the region 12B having a low fluidity in which boron and phosphorus are eluted shows almost no fluidity. Therefore, as a result of this heat treatment, as shown in FIG. 2A, the region 12A of the etching resistant layer on the right side of the drawing flows across the opening 16 and its surface is inclined, and the inclined portion 20 is formed. To be done. A region 12B of the etching resistant layer in which boron and phosphorus are eluted from the surface on the left side of the drawing across the opening 16.
Does not fluidize, and no slope is formed on its surface.

【0026】こうして得られた耐エッチング層をエッチ
ング用マスクとして用い、例えば特開昭61−2623
9号公報に記載されたように、RIE装置を用いて反応
性イオンエッチングにより半導体基板10をエッチング
する。その結果、図2の(B)に示すように、傾斜した
トレンチ22を半導体基板10に形成することができ
る。その後、耐エッチング層を除去し、例えば加熱酸化
あるいはCVD法等によりトレンチ22をシリコン酸化
物等の絶縁物で埋める。これによって、トレンチ22は
素子分離領域として有効に機能し得るようになる。
Using the etching resistant layer thus obtained as an etching mask, for example, JP-A-61-2623
As described in Japanese Patent Publication No. 9, the semiconductor substrate 10 is etched by reactive ion etching using an RIE device. As a result, as shown in FIG. 2B, the tilted trench 22 can be formed in the semiconductor substrate 10. After that, the etching resistant layer is removed, and the trench 22 is filled with an insulator such as silicon oxide by, for example, thermal oxidation or a CVD method. As a result, the trench 22 can effectively function as an element isolation region.

【0027】(実施例2)実施例2にて説明する本発明
のエッチング方法は、実施例1の変形である。実施例1
と同様にして、ボロン及びリンをそれぞれ4%含有する
二酸化シリコンから成る耐エッチング層12を半導体基
板10上に形成する。次に、溝状の開口部を形成するた
めに選択的に耐エッチング層12の一部を除去し、更
に、フォトレジストパターン形成、及び温水浸漬処理に
て耐エッチング層の表面からボロン及びリンを溶出させ
た領域12Bを形成する(図3の(A)参照)。尚、領
域12Aは、耐エッチング層の表面からボロン及びリン
が溶出していない高い加熱流動性を有する領域である。
尚、図3の(A)中、領域12Bに相当する部分に破線
を付した。
(Embodiment 2) The etching method of the present invention described in Embodiment 2 is a modification of Embodiment 1. Example 1
Similarly to the above, an etching resistant layer 12 made of silicon dioxide containing 4% each of boron and phosphorus is formed on the semiconductor substrate 10. Next, a part of the etching resistant layer 12 is selectively removed to form a groove-shaped opening, and further, boron and phosphorus are removed from the surface of the etching resistant layer by photoresist pattern formation and hot water immersion treatment. The eluted region 12B is formed (see FIG. 3A). The region 12A is a region having high heating fluidity in which boron and phosphorus are not eluted from the surface of the etching resistant layer.
In addition, in FIG. 3A, a broken line is attached to a portion corresponding to the region 12B.

【0028】その後、加熱処理を行うことで、図3の
(B)に示すように、ボロン及びリンが溶出しなかった
高い加熱流動性を有する領域12Aの表面に傾斜部20
を形成する。これらの耐エッチング層をエッチング用マ
スクとして用い、RIE装置を用いて半導体基板10を
エッチングする。その結果、図3の(C)に示すように
所望の方向に傾斜した複数のトレンチ22を形成するこ
とができる。
After that, by performing heat treatment, as shown in FIG. 3B, the sloped portion 20 is formed on the surface of the region 12A having high heating fluidity in which boron and phosphorus were not eluted.
To form. Using these etching resistant layers as an etching mask, the semiconductor substrate 10 is etched using an RIE apparatus. As a result, it is possible to form a plurality of trenches 22 that are inclined in a desired direction as shown in FIG.

【0029】(実施例3)図4は、本発明のエッチング
方法の第2の態様に関する実施例3の工程を説明するた
めの半導体基板の模式的な断面図である。実施例3にお
いても、ボロン及びリンをそれぞれ4%含有する厚さ1
μmの二酸化シリコンから成る耐エッチング層12を、
半導体基板10上に形成する。
(Embodiment 3) FIG. 4 is a schematic sectional view of a semiconductor substrate for explaining the process of embodiment 3 relating to the second aspect of the etching method of the present invention. Also in Example 3, a thickness 1 containing 4% of boron and 4% of phosphorus, respectively.
an etching resistant layer 12 of μm silicon dioxide,
It is formed on the semiconductor substrate 10.

【0030】次に図4の(A)に示すように、耐エッチ
ング層の一部分12A上にレジストパターン18を形成
する。その後、90°Cの温水に30分間、耐エッチン
グ層を浸漬する。次いで、酸素ガスを用いたプラズマア
ッシング処理によりレジストパターン18を除去する。
この温水浸漬処理によって、レジストパターン18で被
覆されていなかった耐エッチング層の領域12Bの表面
から約30nmの深さの所まで、ボロン及びリンが溶出
する(図4の(B)参照)。尚、図4の(B)中、ボロ
ン及びリンが溶出した領域を破線で示す。この工程によ
って、耐エッチング層に異なる加熱流動性を有する2つ
の領域、即ち高い加熱流動性を有する領域12A及び低
い加熱流動性を有する領域12Bが形成される。
Next, as shown in FIG. 4A, a resist pattern 18 is formed on the portion 12A of the etching resistant layer. Then, the etching resistant layer is immersed in 90 ° C. hot water for 30 minutes. Next, the resist pattern 18 is removed by plasma ashing treatment using oxygen gas.
By this hot water immersion treatment, boron and phosphorus are eluted to a depth of about 30 nm from the surface of the region 12B of the etching resistant layer not covered with the resist pattern 18 (see FIG. 4B). In addition, in FIG. 4B, a region where boron and phosphorus are eluted is indicated by a broken line. By this process, two regions having different heating fluidity, that is, a region 12A having high heating fluidity and a region 12B having low heating fluidity are formed in the etching resistant layer.

【0031】次に、耐エッチング層12の上に、フォト
リソグラフィー法により半導体基板10に形成すべきト
レンチ開口部に相当するレジストパターン14を形成す
る(図4の(C)参照)。次にレジストパターン14を
マスクとしてRIE装置を用いて耐エッチング層12を
エッチングして、耐エッチング層12に溝状の開口部1
6を形成する。エッチングの条件は、例えば、CHF3
/O2=75/8sccm、50mtorr、1000
Wとすることができる。開口部16は、領域12Aと領
域12Bの境界部分に形成される。これによって、半導
体基板の一部分が露出する。その後、酸素ガスを用いた
プラズマアッシング処理によりレジストパターン14を
除去する(図4の(D)参照)。
Next, a resist pattern 14 corresponding to a trench opening to be formed in the semiconductor substrate 10 is formed on the etching resistant layer 12 by the photolithography method (see FIG. 4C). Next, the etching resistant layer 12 is etched using the RIE device using the resist pattern 14 as a mask, and the groove-shaped opening 1 is formed in the etching resistant layer 12.
6 is formed. The etching conditions are, for example, CHF 3
/ O 2 = 75/8 sccm, 50 mtorr, 1000
It can be W. The opening 16 is formed at the boundary between the regions 12A and 12B. As a result, a part of the semiconductor substrate is exposed. After that, the resist pattern 14 is removed by plasma ashing treatment using oxygen gas (see FIG. 4D).

【0032】次いで、耐エッチング層に、窒素雰囲気中
900°C、30分間、加熱処理を施す。この加熱処理
条件においては、高い加熱流動性を有する領域12Aは
流動状態になるが、ボロン及びリンが溶出した低い流動
性を有する領域12Bは殆ど流動性を示さない。従っ
て、この加熱処理によって、図2の(A)に示すと同様
に、開口部16を挟んで、図中右側の耐エッチング層の
領域12Aは流動してその表面が傾斜し、傾斜部20が
形成される。開口部16を挟んで図中左側の、表面から
ボロン及びリンが溶出した耐エッチング層の領域12B
は流動化せず、その表面には傾斜部が形成されない。
Next, the etching resistant layer is subjected to heat treatment at 900 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. Under this heat treatment condition, the region 12A having a high heating fluidity is in a fluid state, but the region 12B having a low fluidity in which boron and phosphorus are eluted shows almost no fluidity. Therefore, this heat treatment causes the region 12A of the etching resistant layer on the right side of the drawing to flow and the surface thereof to be inclined, and the inclined portion 20 to be formed, as in the case shown in FIG. It is formed. A region 12B of the etching resistant layer in which boron and phosphorus are eluted from the surface on the left side of the drawing across the opening 16.
Does not fluidize and no slopes are formed on its surface.

【0033】こうして得られた耐エッチング層をエッチ
ング用マスクとして用い、RIE素位置にて半導体基板
10をエッチングする。その結果、図2の(B)に示す
ように、傾斜したトレンチ22を半導体基板10に形成
することができる。
Using the etching resistant layer thus obtained as an etching mask, the semiconductor substrate 10 is etched at the RIE element position. As a result, as shown in FIG. 2B, the tilted trench 22 can be formed in the semiconductor substrate 10.

【0034】以上、本発明のエッチング方法を好ましい
実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に
限定されるものではない。傾斜したトレンチを半導体基
板に形成するために、RIE法だけでなくRIBE(リ
アクティブ・イオン・ビーム・エッチング)法を使用す
ることもできる。また、本発明のエッチング方法は、素
子分離領域を形成する場合、あるいはDRAMの製造工
程におけるトレンチ形キャパシタを形成する場合にも適
用することができる。
The etching method of the present invention has been described above based on the preferred embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. Not only the RIE method but also the RIBE (Reactive Ion Beam Etching) method can be used to form the inclined trench in the semiconductor substrate. Further, the etching method of the present invention can be applied to the case of forming an element isolation region or the case of forming a trench type capacitor in a DRAM manufacturing process.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明のエッチング方法によれば、所望
の方向に傾斜したエッチング用マスクを形成することが
できる。従って、半導体基板の所望の位置に、所望の方
向に傾斜した所望の形状のトレンチを容易に形成するこ
とが可能となる。また、耐エッチング層の開口部の寸法
及び位置を従来の方法に比べ一定に且つ正確に規定する
ことができる。
According to the etching method of the present invention, it is possible to form an etching mask inclined in a desired direction. Therefore, it becomes possible to easily form a trench having a desired shape inclined in a desired direction at a desired position on the semiconductor substrate. Further, the size and position of the opening of the etching resistant layer can be fixed and accurately defined as compared with the conventional method.

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

【図1】本発明の第1の実施例の各工程を説明するため
の、半導体基板の模式的な一部断面図である。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate for explaining each step of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に引き続き、各工程を説明するための、半
導体基板の模式的な一部断面図である。
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate for explaining each step, continuing from FIG. 1;

【図3】本発明の第2の実施例の各工程を説明するため
の、半導体基板の模式的な一部断面図である。
FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate for explaining each step of the second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例の各工程を説明するため
の、半導体基板の模式的な一部断面図である。
FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate for explaining each step of the third embodiment of the present invention.

【図5】従来のトレンチ形成のためのエッチング方法の
各工程を説明するための、半導体基板の模式的な一部断
面図である。
FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate for explaining each step of a conventional etching method for forming a trench.

【図6】図5に示す従来のトレンチ形成のためのエッチ
ング方法で得られた半導体基板の平面図である。
6 is a plan view of a semiconductor substrate obtained by the conventional etching method for forming a trench shown in FIG.

【図7】図5とは別の従来のトレンチ形成のためのエッ
チング方法の各工程を説明するための、半導体基板の模
式的な一部断面図である。
FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate for explaining each step of a conventional etching method for forming a trench different from FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 12 耐エッチング層 12A 高い加熱流動性を有する領域 12B 低い加熱流動性を有する領域 14,18 レジスト 16 開口部 20 傾斜部 22 トレンチ 10 Semiconductor Substrate 12 Etching Resistant Layer 12A Region with High Heating Fluidity 12B Region with Low Heating Fluidity 14,18 Resist 16 Opening 20 Slope 22 Trenches

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ドライエッチングによって半導体基板に傾
斜したトレンチを形成するエッチング方法であって、 (イ)半導体基板上に耐エッチング層を形成する工程
と、 (ロ)該耐エッチング層に開口部を形成し、半導体基板
の一部分を露出させる工程と、 (ハ)該開口部の周辺の耐エッチング層に異なる加熱流
動性を有する領域を形成する工程と、 (ニ)耐エッチング層に加熱処理を施し、高い加熱流動
性を有する領域に傾斜部を形成する工程と、 (ホ)露出した半導体基板の一部分をドライエッチング
する工程、 から成ることを特徴とするエッチング方法。
1. An etching method for forming an inclined trench in a semiconductor substrate by dry etching, comprising: (a) forming an etching resistant layer on the semiconductor substrate; and (b) forming an opening in the etching resistant layer. Forming, and exposing a part of the semiconductor substrate; (C) forming a region having different heating fluidity in the etching resistant layer around the opening; and (D) applying heat treatment to the etching resistant layer. An etching method comprising: a step of forming an inclined portion in a region having high heat fluidity; and (e) a step of dry etching a part of the exposed semiconductor substrate.
【請求項2】ドライエッチングによって、半導体基板に
傾斜したトレンチを形成するエッチング方法であって、 (イ)半導体基板上に耐エッチング層を形成する工程
と、 (ロ)耐エッチング層に異なる加熱流動性を有する領域
を形成する工程と、 (ハ)異なる加熱流動性を有する領域の境界部分の耐エ
ッチング層に開口部を形成し、半導体基板の一部分を露
出させる工程と、 (ニ)耐エッチング層に加熱処理を施し、高い加熱流動
性を有する領域に傾斜部を形成する工程と、 (ホ)露出した半導体基板の一部分をドライエッチング
する工程、 から成ることを特徴とするエッチング方法。
2. An etching method for forming an inclined trench in a semiconductor substrate by dry etching, comprising: (a) a step of forming an etching resistant layer on the semiconductor substrate; and (b) different heat flow for the etching resistant layer. And (c) a step of forming an opening in the etching resistant layer at the boundary between the areas having different heat flow properties to expose a part of the semiconductor substrate, and (d) the etching resistant layer. And a step of forming an inclined portion in a region having a high heating fluidity, and (e) a step of dry-etching a part of the exposed semiconductor substrate.
【請求項3】前記の異なる加熱流動性を有する領域を形
成する工程は、異なる加熱流動性を有する領域の一方を
50°C以上の温水に浸漬することから成る請求項1又
は請求項2に記載のエッチング方法。
3. The method according to claim 1, wherein the step of forming the regions having different heating fluidity comprises immersing one of the regions having different heating fluidity in hot water at 50 ° C. or higher. The etching method described.
【請求項4】前記耐エッチング層は、リン(P)、ボロ
ン(B)及びヒ素(As)の群から選ばれた1つ以上の
元素を含有する二酸化シリコンから成ることを特徴とす
る請求項1、請求項2又は請求項3に記載のエッチング
方法。
4. The etching resistant layer is made of silicon dioxide containing one or more elements selected from the group consisting of phosphorus (P), boron (B) and arsenic (As). The etching method according to claim 1, claim 2 or claim 3.
JP1835292A 1992-01-08 1992-01-08 Etching method Pending JPH05190509A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002134470A (en) * 2000-10-20 2002-05-10 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc Semiconductor device, and method of manufacturing the same

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