JPH0574220B2 - - Google Patents

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JPH0574220B2
JPH0574220B2 JP1279863A JP27986389A JPH0574220B2 JP H0574220 B2 JPH0574220 B2 JP H0574220B2 JP 1279863 A JP1279863 A JP 1279863A JP 27986389 A JP27986389 A JP 27986389A JP H0574220 B2 JPH0574220 B2 JP H0574220B2
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Japan
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groove
film
semiconductor layer
material film
patterns
Prior art date
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JP1279863A
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Japanese (ja)
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JPH02177330A (en
Inventor
Shuichi Kameyama
Satoshi Shinozaki
Hiroshi Iwai
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPH0574220B2 publication Critical patent/JPH0574220B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に
バイポーラ型又はMOS型のIC,LSIなどの素子
間分離技術を改良した製造方法に係る。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular to a method for manufacturing a semiconductor device by improving isolation technology between elements of bipolar or MOS type ICs, LSIs, etc. Regarding the method.

(従来の技術) 従来、半導体装置特にバイポーラICの製造工
程での素子間分離方法としては、pn接合分離、
選択酸化法が一般的に用いられている。この方法
を、バイポーラ縦形npnトランジスタを例にして
以下に説明する。
(Prior Art) Conventionally, as methods for separating elements in the manufacturing process of semiconductor devices, especially bipolar ICs, pn junction isolation,
Selective oxidation is commonly used. This method will be explained below using a bipolar vertical npn transistor as an example.

まず、第1a図に示す如くp型シリコン基板1
に高濃度のn型の埋込み領域2を選択的に形成
し、次いで、n型の半導体層3をエピタキシヤル
成長させ、選択酸化のための約1000Å程度のシリ
コン酸膜4を形成し、その上に厚さ約1000Åの耐
酸化性のシリコン窒化膜を堆積する。つづいて、
シリコン酸化膜4とシリコン窒化膜5を写真蝕刻
法によりパターニングしてシリコン酸化膜パター
ン4a、4b、シリコン窒化膜パターン5a、5
bを形成する。ひきつづき、このシリコン酸化膜
パターン4a、4b、シリコン窒化膜パターン5
a、5bをマスクとして、n型の半導体層3を約
5000Å程度シリコンエツチし、さらに同パターン
4a、4b,5a、5bをマスクとして、ボロン
のイオン・インプランテイシヨン法にて、p型の
領域6a、6bを形成した(第1図c図示)。次
いで、スチームあるいはウエツトの雰囲気で熱酸
化を行ない、選択的に約1μ程度のシリコン酸化
膜7a〜7cを成長させた(第1図d図示)。つ
づいて、シリコン酸化膜パターン5a、5bを、
例えば、熱リン酸にて除去しシリコン窒化膜パタ
ーン5a直下の領域にボロンのイオン・インプラ
ンテーシヨンを行ない、ベース領域8を形成し、
さらにエミツタとなるn型の領域9とコレクタの
電極引き出しのためのn型領域10等をヒ素のイ
オン・インプランテイシヨンで形成し、あらかじ
め形成されているシリコン酸化膜パターン4aに
コンタクトの窓を開口した後、エミツタ電極1
1、ベース電極12およびコレクタ電極13を形
成して縦型npnトランジスタを造つた。(第1図
e図示)。この場合、npnトランジスタの素子分
離は、約1μの厚みのフイールド酸化膜7a,7
cとp型領域6a、6b等とを併用することによ
つて実現しているが、n型の半導体層6の厚みが
約1〜2μ程度であれば、選択酸化法によるフイ
ールド酸化を直接p型の基板1に接触させ、素子
分離することができる。また、フイールド酸化膜
で直接素子分離する場合でも、素子間のリーク電
流防止のために、p型基板1とフイールド酸化膜
との間に、チヤンネル・ストツプ用のp型の不純
物のイオン・インプラテイシヨンを行なつておく
ことが好ましい。
First, as shown in FIG. 1a, a p-type silicon substrate 1
A highly concentrated n-type buried region 2 is selectively formed, and then an n-type semiconductor layer 3 is epitaxially grown to form a silicon oxide film 4 of about 1000 Å for selective oxidation. An oxidation-resistant silicon nitride film with a thickness of approximately 1000 Å is deposited on the substrate. Continuing,
Silicon oxide film 4 and silicon nitride film 5 are patterned by photolithography to form silicon oxide film patterns 4a, 4b and silicon nitride film patterns 5a, 5.
form b. Subsequently, the silicon oxide film patterns 4a, 4b and the silicon nitride film pattern 5
Using a and 5b as masks, the n-type semiconductor layer 3 is
Silicon was etched to about 5000 Å, and p-type regions 6a and 6b were formed by boron ion implantation using the same patterns 4a, 4b, 5a, and 5b as masks (as shown in FIG. 1c). Next, thermal oxidation was performed in a steam or wet atmosphere to selectively grow silicon oxide films 7a to 7c with a thickness of about 1 .mu. (as shown in FIG. 1d). Next, silicon oxide film patterns 5a and 5b are formed.
For example, the base region 8 is formed by removing with hot phosphoric acid and performing boron ion implantation in the region directly under the silicon nitride film pattern 5a.
Furthermore, an n-type region 9 to serve as an emitter, an n-type region 10 for leading out the collector electrode, etc. are formed by arsenic ion implantation, and a contact window is formed in the silicon oxide film pattern 4a formed in advance. After opening, emitter electrode 1
1. A vertical npn transistor was manufactured by forming a base electrode 12 and a collector electrode 13. (Illustrated in Figure 1e). In this case, element isolation of the npn transistor is performed using field oxide films 7a and 7 with a thickness of about 1μ.
However, if the thickness of the n-type semiconductor layer 6 is about 1 to 2 μm, field oxidation by selective oxidation can be directly performed using p-type regions 6a, 6b, etc. The device can be brought into contact with the mold substrate 1 to separate the elements. In addition, even when devices are directly isolated using a field oxide film, ion implantation of p-type impurities for channel stop is performed between the p-type substrate 1 and the field oxide film to prevent leakage current between devices. It is preferable to carry out a pre-treatment.

しかしながら、上述した従来の選択酸化法を用
いてバイポーラICを製造する方法にあつては次
に示すような種々の欠点があつた。
However, the method of manufacturing bipolar ICs using the conventional selective oxidation method described above has various drawbacks as shown below.

第2図はSi3N4パターン5a、5bをマスクに
してフイールド酸化膜7a、7bを形成した時の
断面構造を詳しく描いたものである。ただし、第
2図では、半導体層3のシンコンエツチングは、
行なつていない。一般に選択酸化法ではフイール
ド酸化膜7bがSi3N4パターン5aの下の領域に
喰い込んで成長することが知られている(同第2
図のF領域)。これはフイールド酸化中に酸化剤
がSi3N4パターン5a下の薄いSiO2膜4aを通し
て拡散していくために酸化膜が形成される部分
D、いわゆるバードビークとフイールド酸化膜7
bの厚い部分が横方向にも回り込んだ部分Eとか
らなる。Fの長さはたとえばSi3N4パターン5a
の厚さが1000Å、その下のSiO2膜4aが1000Å
の条件で1μmの膜厚のろフイールド酸化膜7bを
成長させた場合約1μmに達する。このため、フイ
ールド領域の巾cはSi3N4パターン5a、5b間
の距離Aを2μmとすると、Fが1μmであるから
4μm以下に小さくできずLSIの集積化にとつて大
きな妨げとなる。このようなことから、最近、
Si3N4パターン5a,5bを厚くし、この下の
SiO2膜を薄くしてバードビーク(図中のD部分)
を抑制する方法やフイールド酸化膜7bの成長膜
厚を薄くしフイールド酸化膜の喰い込みFを抑制
する方法が試みられている。しかし、前者ではフ
イールド端部におけるストレスが大きくなり、欠
陥が生じ易くなり、後者ではフイールド反転電圧
低下およびフイールド部での配線容量の増大など
の問題があり、選択酸化法による高集積化には限
界がある。
FIG. 2 shows in detail the cross-sectional structure when field oxide films 7a and 7b are formed using Si 3 N 4 patterns 5a and 5b as masks. However, in FIG. 2, the thin-contact etching of the semiconductor layer 3 is
I haven't done it. It is generally known that in the selective oxidation method, the field oxide film 7b grows by digging into the region under the Si 3 N 4 pattern 5a (see
area F in the figure). This is because the oxidizing agent diffuses through the thin SiO 2 film 4a under the Si 3 N 4 pattern 5a during field oxidation, resulting in the so-called bird's beak and the field oxide film 7.
The thick part b consists of a part E that wraps around in the lateral direction as well. For example, the length of F is Si 3 N 4 pattern 5a
The thickness of the SiO 2 film 4a below it is 1000 Å.
When the filter field oxide film 7b with a thickness of 1 μm is grown under the conditions described above, the thickness reaches approximately 1 μm. Therefore, if the distance A between the Si 3 N 4 patterns 5a and 5b is 2 μm, the width c of the field region is 1 μm, so F is 1 μm.
It cannot be made smaller than 4 μm and becomes a major hindrance to LSI integration. For this reason, recently,
Make the Si 3 N 4 patterns 5a and 5b thicker and
Bird beak created by thinning the SiO 2 film (part D in the figure)
Attempts have been made to suppress the intrusion F of the field oxide film by reducing the growth thickness of the field oxide film 7b. However, in the former case, the stress at the end of the field increases and defects are more likely to occur, and in the latter case, there are problems such as a drop in field inversion voltage and an increase in wiring capacitance in the field part, which limits the ability to achieve high integration using selective oxidation. There is.

上述したバーズビーク等が生じると、次のよう
な問題点が起きる。これを第3a図、第3b図に
示す従来の選択酸化法によるバイポーラ・トラン
ジスタの製造工程により説明する。
When the above-mentioned bird's beak or the like occurs, the following problems occur. This will be explained using the manufacturing process of a bipolar transistor by the conventional selective oxidation method shown in FIGS. 3a and 3b.

第3a図のように、n型のコレクタ領域となる
半導体層21の表面に、従来の選択酸化法にて、
シリコン酸化膜22a,22bを形成し、この酸
化膜をマスクとして、ボロンのイオン・インプラ
ンテイシヨン法にて、p型のベース領域23を形
成した。次いで、第3b図の様に、n型のエミツ
タ−領域を拡散法あるいは、イオン・インプラン
テイシヨン法にて、形成した。ここにシリコン酸
化膜24は電極取り出しのための絶縁膜である。
この様な従来の選択酸化法による製造方法の問題
点は、主に、形成されたシリコン酸化膜22a、
22b等の、いわゆるバード・ビークの形状とバ
ード・ビーク近傍の半導体領域ストレスとそれに
よる欠陥の発生に起因している。まずベース領域
23の形状においては、ボロンのイオン・インプ
ランテイシヨンによるベース接合の半導体主表面
からの深さをC、バード・ビーク下のベース接合
の深さをDとすると、Cに比べて、バード・ビー
クの酸化膜の厚みだけ、Dの値が小さくなる。さ
らに、製造工程中のエツチング処理にて、シリコ
ン酸化膜の表面がエツチングされるため、Dの値
はさらに小さくなる。このため、前記バード・ビ
ークの先端部にベース取り出し用のAl電極を形
成すると、Alとシリコンとの反応にて、Alがベ
ース領域を貫通し、素子の不良の原因となる。ま
た、半導体基板主表面の下のトランジスタのベー
ス幅をA、バード・ビーク直下のベース幅をBと
すると、前述のようにバード・ビーク部のベース
の深さが浅いことと、製造中のエツチング処理に
よつてバード・ビークの先端が後退し、バード・
ビーク先端からのエミツターの深さが、他の部分
に比べて深くなることと、選択酸化法によるスト
レスと欠陥の発生によつてエミツタの異常拡散が
生じ、エミツターの接合の深さがより深くなり、
正常なベース幅Aに比べて、バード・ビーク直下
のベース幅Bが小さくなり、npnトランジスタの
コレクタエミツタ耐圧の不良を発生させ好ましく
ない。このように、選択酸化法をバイポーラIC
に適用した場合、種々の素子不良の原因となり易
い。
As shown in FIG. 3a, the surface of the semiconductor layer 21, which will become the n-type collector region, is coated using the conventional selective oxidation method.
Silicon oxide films 22a and 22b were formed, and using the oxide films as masks, a p-type base region 23 was formed by boron ion implantation. Next, as shown in FIG. 3b, an n-type emitter region was formed by a diffusion method or an ion implantation method. Here, the silicon oxide film 24 is an insulating film for taking out the electrode.
The problems with the manufacturing method using the conventional selective oxidation method are mainly that the formed silicon oxide film 22a,
This is due to the so-called bird's beak shape such as 22b, stress in the semiconductor region near the bird's beak, and the resulting defects. First, regarding the shape of the base region 23, let C be the depth from the semiconductor main surface of the base junction formed by boron ion implantation, and D be the depth of the base junction under the bird's beak. , the value of D decreases by the thickness of the bird's beak oxide film. Furthermore, since the surface of the silicon oxide film is etched during the etching process during the manufacturing process, the value of D becomes even smaller. Therefore, if an Al electrode for taking out the base is formed at the tip of the bird's beak, the reaction between Al and silicon causes the Al to penetrate the base region, causing device failure. Also, if the base width of the transistor below the main surface of the semiconductor substrate is A, and the base width directly under the bird's beak is B, then as mentioned above, the depth of the base at the bird's beak is shallow and the etching during manufacturing. The process causes the tip of the bird's beak to recede and
The depth of the emitter from the tip of the beak becomes deeper than other parts, and the stress and defects caused by the selective oxidation method cause abnormal diffusion of the emitter, and the depth of the emitter junction becomes deeper. ,
Compared to the normal base width A, the base width B directly below the bird's beak becomes smaller, which is undesirable because it causes a failure in the collector-emitter breakdown voltage of the npn transistor. In this way, the selective oxidation method can be applied to bipolar ICs.
When applied to a device, it is likely to cause various device defects.

このようなことから、本出願人は以下に示す新
規なフイールド領域形成手段によりバイポーラ型
半導体装置(例えば縦型npnトランジスタ)の製
造方法を提案した。
For these reasons, the present applicant proposed a method of manufacturing a bipolar semiconductor device (for example, a vertical npn transistor) using a novel field region forming means described below.

まず、第4図aに示す如くp型の半導体基板1
01に選択的にn型の不純物の高濃度埋込み層1
02を形成し、その上にn型のエピタキシヤル半
導体層103を約2.5μm成させた後で、半導体層
103の表面に写真蝕刻法によりレジストパター
ン104a,104b,104cを残置させた。
つづいて、このパターニングされたレジスト10
4a,104b,104cをマスクにして半導体
層103を、異方性のリアクテイブ・イオンエツ
チングにより、p型の基板101に達するまでで
シリコンエツチングすることによつて、幅が約
1μ深さが約3μの溝部105a,,105bを形成
し、n型の半導体層103を島状に分離させる
(第4図b図示)。この時、ボロンのイオン・イン
プランテイシヨンにて、素子間のチヤンネルカツ
トのためp型の領域106a,106bを形成し
ておくことが好ましい。
First, as shown in FIG. 4a, a p-type semiconductor substrate 1
High concentration buried layer 1 of n-type impurity selectively on 01
After forming an n-type epitaxial semiconductor layer 103 with a thickness of about 2.5 μm thereon, resist patterns 104a, 104b, and 104c were left on the surface of the semiconductor layer 103 by photolithography.
Next, this patterned resist 10
Using 4a, 104b, and 104c as masks, the semiconductor layer 103 is silicon-etched by anisotropic reactive ion etching until it reaches the p-type substrate 101, so that the width is approximately
Grooves 105a, 105b having a depth of 1μ and about 3μ are formed to separate the n-type semiconductor layer 103 into islands (as shown in FIG. 4B). At this time, it is preferable to form p-type regions 106a and 106b by boron ion implantation for channel cutting between elements.

次いで、第4図cに示す如くレジスト104
a,104b,104cを除去した後、CVD−
SiO2膜107を、素子分離の溝部105a,1
05bの幅の半分(約5000Å)よりも充分に厚く
堆積させる。この時、CVD−SiO2は溝部の内面
に徐々に堆積され、溝部105a,105bが充
分に埋込まれ、CVD−SiO2膜107の表面が、
ほぼ平坦となつている。なおこの堆積時におい
て、選択酸化法のように高温、長時間の熱酸化処
理を必要としないので、p型の領域106a,1
06bの再拡散はほとんど起きない。つづいて、
CVD−SiO2膜107を弗化アンモンで溝部10
5a,105b以外のシリコン半導体層103の
部分が露出するまで全面エツチングした。この
時、第4図dに示す如く半導体層103の上の
CVD−SiO2膜107部分の膜厚分だけ除去され、
溝部105a,105b内のみCVD−SiO2が残
置しこれによつて半導体層103内に埋め込まれ
たフイールド領域107a,107bが形成され
る。
Next, as shown in FIG. 4c, a resist 104 is formed.
After removing a, 104b, 104c, CVD-
The SiO 2 film 107 is connected to the device isolation trenches 105a and 1.
The film is deposited sufficiently thicker than half the width of 05b (approximately 5000 Å). At this time, CVD-SiO 2 is gradually deposited on the inner surface of the groove, the grooves 105a and 105b are sufficiently filled, and the surface of the CVD-SiO 2 film 107 is
It is almost flat. Note that during this deposition, there is no need for high-temperature, long-term thermal oxidation treatment as in the selective oxidation method, so the p-type regions 106a, 1
Rediffusion of 06b hardly occurs. Continuing,
CVD-SiO 2 film 107 with ammonium fluoride in groove 10
The entire surface of the silicon semiconductor layer 103 was etched until portions of the silicon semiconductor layer 103 other than 5a and 105b were exposed. At this time, as shown in FIG. 4d, the top of the semiconductor layer 103 is
The thickness of the CVD-SiO 2 film 107 is removed,
CVD-SiO 2 remains only in the trenches 105a and 105b, thereby forming field regions 107a and 107b buried in the semiconductor layer 103.

次いで、フイールド領域107a,107bで
分離された半導体領域にレジスト・ブロツク法に
よるボロンのイオン・インプランテイシヨンにて
p型のベース領域108を形成し、半導体層の全
面に約3000Åの絶縁膜109を形成し、さらに写
真蝕刻法にて、この絶縁膜109にエミツタ,コ
レクタの拡散の窓を開口し、ヒ素イオン・インプ
ランテイシヨンを行ない、エミツタとなるn型領
域110、コレクタ取出部となるn型領域111
を形成する。次にp型のベース領域108に対す
る開口を形成し、半導体表面にAl等の電極材を
堆積させ、この電極材を写真蝕刻法にてパターニ
ングすることによつてベース電極112、エミツ
タ電極113、コレクタ電極114を形成して
npnバイポーラトランジスタを製造する(第4図
e図示)。
Next, a p-type base region 108 is formed in the semiconductor region separated by the field regions 107a and 107b by boron ion implantation using a resist block method, and an insulating film 109 with a thickness of about 3000 Å is formed on the entire surface of the semiconductor layer. Then, by photolithography, diffusion windows for the emitter and collector are opened in this insulating film 109, and arsenic ion implantation is performed to form an n-type region 110 that will become the emitter and a collector extraction part. n-type region 111
form. Next, an opening for the p-type base region 108 is formed, an electrode material such as Al is deposited on the semiconductor surface, and this electrode material is patterned by photolithography to form the base electrode 112, emitter electrode 113, and collector electrode. Forming the electrode 114
An npn bipolar transistor is manufactured (as shown in FIG. 4e).

上述した方法によれば以下に示す種々の効果を
有するバイポーラ型半導体装置を得ることができ
る。
According to the method described above, a bipolar semiconductor device having various effects shown below can be obtained.

(1) フイールド領域の面積は半導体層に予め設け
た溝部の面積で決まるため、溝部の面積を縮小
化することによつて容易に初期目的の微細なフ
イールド領域を形成でき、高集積度のバイポー
ラ型半導体装置を得ることができる。
(1) Since the area of the field region is determined by the area of the groove formed in advance in the semiconductor layer, by reducing the area of the groove, it is possible to easily form the initially intended fine field region. type semiconductor device can be obtained.

(2) フイールド領域の深さは面積に関係なく半導
体層に設けた溝部の深さで決まるため、その深
さを任意に選択することが可能であると共に、
素子間の電流リーク等をフイールド領域で確実
に阻止でき高性能のバイポーラ型半導体装置を
得ることができる。
(2) The depth of the field region is determined by the depth of the groove provided in the semiconductor layer, regardless of the area, so the depth can be selected arbitrarily, and
Current leakage between elements can be reliably prevented in the field region, and a high-performance bipolar semiconductor device can be obtained.

(3) 溝部を設け、チヤンネルストツパ用の不純物
を溝部に選択的にドーピングした後において
は、従来の選択酸化法のような高温、長時間の
熱酸化工程をとらないため、該不純物領域が横
方向に再拡散して素子形成領域の埋込層あるい
はトランジスタの活性領域まで到達しないので
実効的な素子形成領域の縮小化を防止できる。
この場合、不純物のドーピングをイオン注入に
より行なえばその不純物イオン注入層を溝部の
致底部に形成することができ、そのイオン注入
層が再拡散しても素子形成領域の表層(トラン
ジスタの活性部)にまで延びることがないた
め、実効的な素子形成領域の縮小を防止できる
と共に、トランジスタ活性部の不純物領域への
阻害化も防止できる。
(3) After forming the groove and selectively doping the channel stopper impurity into the groove, the impurity region is Since it does not re-diffuse in the lateral direction and reach the buried layer of the element forming region or the active region of the transistor, it is possible to prevent the effective reduction of the element forming area.
In this case, if the impurity is doped by ion implantation, the impurity ion implantation layer can be formed at the bottom of the trench, and even if the ion implantation layer is re-diffused, it will still remain in the surface layer of the element formation region (the active part of the transistor). Since it does not extend to a depth, it is possible to prevent the effective element formation region from being reduced, and also to prevent the impurity region from interfering with the active region of the transistor.

(4) 溝部の全てに絶縁材料を残置させてフイール
ド領域を形成した場合、基板は平坦化されるた
め、その後の電極配線の形成に際して段切れを
生じるのを防止できる。
(4) When a field region is formed by leaving an insulating material in all of the grooves, the substrate is flattened, so that it is possible to prevent breakage from occurring during the subsequent formation of electrode wiring.

以上のように上記方法では多くのメリツトがあ
る。しかしながら、すべて細い巾のフイールド領
域でLSIを形成する場合はよいが、巾の広いフイ
ールド領域を形成する場合は多少の困難があつ
た。即ち、フイールドの巾Sは溝の巾Sによつて
きまつてしまい、溝に絶縁膜を残す為には絶縁膜
を膜厚(T)>1/2Sとする必要があり、フイールド
の巾が大きいときには絶縁膜も相当厚く堆積する
必要がある。例えば、20μm巾のフイールドを形
成するには絶縁膜厚を10μm以上とせねばならず
堆積時間、膜厚精度、クラツクの発生しない条件
など困難な問題が多い。さらに200μm巾のフイー
ルド(例えばAlボンデイングパツドの下部など)
などは上記方法では形成することが非常に困難と
なる。故に巾の広いフイールドを必要とする場合
は第5図に示すようにまず前述の方法に従つて巾
のせまいフイールド107a,107b,107
cを埋め込んだ後、例えば絶縁膜(SiO2)を堆
積し写真蝕刻法によりこの絶縁膜を部分的に残し
巾の広いフイールド領域107′を形成するよう
な方法をとつていた。
As described above, the above method has many advantages. However, although it is possible to form an LSI using narrow field regions, there are some difficulties in forming a wide field region. In other words, the width S of the field depends on the width S of the groove, and in order to leave the insulating film in the groove, it is necessary to make the insulating film thickness (T) > 1/2S, and the width of the field is When the size is large, the insulating film must also be deposited fairly thickly. For example, to form a field with a width of 20 μm, the insulating film must be thicker than 10 μm, and there are many difficult problems such as deposition time, film thickness accuracy, and crack-free conditions. Additionally, a 200μm wide field (for example, the bottom of the Al bonding pad)
etc., it is extremely difficult to form using the above method. Therefore, if a wide field is required, first create narrow fields 107a, 107b, 107 according to the method described above, as shown in FIG.
After embedding C, for example, an insulating film (SiO 2 ) is deposited, and a wide field region 107' is formed by partially leaving this insulating film by photolithography.

この方法では、巾の広いフイールド酸化膜の形
成が可能で、しかも選択酸化法の欠陥の大部分を
克服できるが、一つの大きな欠点が発生する。即
ち、第5図の巾の広いフイールド膜107′端で
段差が生じ、平坦性が失われることである。選択
酸化法の場合はフイールド膜の半分はシリコン半
導体層に埋まるが、この方法ではフイールド膜厚
がそのまま段差となるので選択酸化法の場合以上
の段差が生じ巾の広いフイールド膜近傍でマイク
ロリソグラフイーを必要とする場合には大きな障
害となつている。
Although this method allows the formation of a wide field oxide film and overcomes most of the deficiencies of the selective oxidation method, one major drawback occurs. That is, a step occurs at the end of the wide field film 107' shown in FIG. 5, and flatness is lost. In the case of the selective oxidation method, half of the field film is buried in the silicon semiconductor layer, but in this method, the field film thickness becomes a step, so the step is larger than that in the selective oxidation method, making it difficult to perform microlithography near the wide field film. This has become a major hindrance for those who need it.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は上記方法を踏えて更に鋭意研究した結
果、半導体層の溝部に対しセルフアラインで、か
つ表面が半導体層主面と同レベルで、幅の広いフ
イールド領域の形成手段を確立し、これにより高
集積化と高性能化を達成した半導体装置の製造方
法並びにフイールド領域内に平坦性の優れた導電
材の配線を埋め込んだ構造の半導体装置の製造方
法を提供しようとするものである。
(Problems to be Solved by the Invention) As a result of further intensive research based on the above-mentioned method, the present invention has developed a field region that is self-aligned to the groove of the semiconductor layer, whose surface is at the same level as the main surface of the semiconductor layer, and which has a wide width. We have established a method for forming a semiconductor device, thereby providing a method for manufacturing a semiconductor device that achieves high integration and high performance, as well as a method for manufacturing a semiconductor device with a structure in which wiring made of conductive material with excellent flatness is embedded in the field region. This is what I am trying to do.

[発明の構成] (課題を解決するための手段及び作用) 以下、本願第1の発明を詳細に説明する。[Structure of the invention] (Means and actions for solving problems) Hereinafter, the first invention of the present application will be explained in detail.

まず、シリコン等の半導体層上にマスク材料膜
を被着した後、該マスク材料膜の幅広及び幅狭の
フイールド領域予定部を写真蝕刻法により除去し
てマスクパターンを形成する。ここに用いるマス
ク材料膜としては、例えばシリコン窒化膜、或い
はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の二層膜等を
挙げることができる。つづいて、このマスクパタ
ーンを用いて半導体層を所望深さ選択的にエツチ
ングして幅広及び幅狭の第1の溝部を形成する。
この場合、エツチング手段として反応性イオンエ
ツチング等又はイオンリング法等の方向性のエツ
チング法を用いれば、側面が垂直もしくはほぼ垂
直な溝部を設けることが可能となる。但し、側面
がテーパ状の溝部を形成してもよく、このような
溝部を形成することによつて、後記する第1の分
離材膜を形状よく充填することが可能となる。
First, a mask material film is deposited on a semiconductor layer such as silicon, and then wide and narrow field region portions of the mask material film are removed by photolithography to form a mask pattern. Examples of the mask material film used here include a silicon nitride film or a two-layer film of a silicon oxide film and a silicon nitride film. Next, using this mask pattern, the semiconductor layer is selectively etched to a desired depth to form wide and narrow first trenches.
In this case, if reactive ion etching or a directional etching method such as an ion ring method is used as the etching means, it is possible to provide a groove portion with vertical or nearly vertical side surfaces. However, a groove portion whose side surfaces are tapered may be formed, and by forming such a groove portion, it becomes possible to fill the first separating material film described later with a good shape.

次いで、シリコン窒化膜からなるマスクパター
ンを耐酸化性マスクとして熱酸化処理を施し、露
出した第1の溝部に酸化物からなる第1の分離材
膜を選択的に形成する。この場合、マスクパター
ンとして薄いシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の
二層で形成すれば熱酸化時においてマスクパター
ン端部の半導体層部分に加わるストレスを緩和で
きる。また、この手段では、溝部の深さと、熱酸
化膜(第1の分離材膜)の厚さを適度に選定する
ことによつて、半導体層表面と第1の分離材膜表
面とをほぼ同一レベルにでき、平坦性を良好にで
きる。
Next, thermal oxidation treatment is performed using a mask pattern made of a silicon nitride film as an oxidation-resistant mask, and a first isolation material film made of oxide is selectively formed in the exposed first groove portion. In this case, if the mask pattern is formed of two layers, a thin silicon oxide film and a silicon nitride film, the stress applied to the semiconductor layer portion at the end of the mask pattern during thermal oxidation can be alleviated. In addition, in this method, by appropriately selecting the depth of the groove and the thickness of the thermal oxide film (first separation material film), the surface of the semiconductor layer and the surface of the first separation material film are made to be approximately the same. It can be leveled and the flatness can be improved.

次いで、前記マスクパターンを除去した後、幅
狭の第2の溝部を形成する。この第2の溝部は前
記第1の分離材膜と半導体層とが接する付近、及
び該分離材膜とは別の半導体層の箇所に形成され
る。特に、本発明方法では前者の箇所をリアクテ
イブイオンエツチング法、イオンリング等の方向
性のエツチング法で除去することによつて側面が
垂直もしくは垂直に近い側面をもつ第2の溝部を
形成でき、その後の工程で、この溝部を第2の分
離材で埋めることによりパターン変換差の少ない
幅広のフイールド領域を形成できる。
Next, after removing the mask pattern, a narrow second groove is formed. The second groove portion is formed near the contact between the first isolation material film and the semiconductor layer, and at a location in the semiconductor layer different from the isolation material film. In particular, in the method of the present invention, by removing the former portion using a reactive ion etching method, a directional etching method such as an ion ring, a second groove portion having vertical or nearly vertical side surfaces can be formed. In a subsequent step, by filling this groove with a second separation material, a wide field region with little pattern conversion difference can be formed.

次いで、幅狭の第2の溝部に以下に示す手段で
第2の分離材を充填、埋め込む。
Next, the second separating material is filled and embedded in the narrow second groove portion by the means described below.

(イ) 第2の溝部を含む半導体層上に絶縁材料膜を
CVD法、PVD法等により該溝部の幅の半分よ
りも充分厚い膜厚で堆積した後、半導体層の表
面が露出するまでエツチングして第2の溝部内
に絶縁材料(第2の分離材膜)を残存させる。
(b) An insulating material film is placed on the semiconductor layer including the second groove.
After the film is deposited to a thickness sufficiently thicker than half the width of the groove by CVD, PVD, etc., it is etched until the surface of the semiconductor layer is exposed, and an insulating material (second isolation material film) is deposited in the second groove. ) remain.

上記記絶縁材料としては、例えばSiO2
Si3N4或いはAl2O3等を挙げることができ、場
合によつてはリン硅化ガラス(PSG)、砒素、
硅化ガラスAsSG)、ボロン硅化ガラス(BSG)
などの低溶融性絶縁材料を用いてもよい。な
お、絶縁材料の形成に先立つて溝部内に半導体
基板と同導電型の不純物を選択的にドーピング
して半導体層あるいは半導体基板にチヤンネル
ストツパ領域あるいはpn接合分離領域を形成
してもよい。また、絶縁材料の堆積に先立つて
溝部を有する半導体層全体、もしくは溝部の少
なくとも一部を酸化又は窒化処理して溝部が塞
がれない程度の酸化膜又は窒化膜を成長させて
もよい。このような方法を併用することによつ
て、得られたフイールド絶縁膜は溝部の半導体
層に接した緻密性の優れた酸化膜又は窒化膜と
堆積により形成された絶縁材料とから構成さ
れ、絶縁材料のみからなるものに比べて素子分
離性能を著しく向上できる。更に絶縁材料の堆
積後、その絶縁膜の全体もしくは一部の表層に
低溶融化物質、例えばボロン、リン、砒素等を
ドーピングし、熱処理して該絶縁膜のドーピン
グ層を溶融するか、或いは前記絶縁膜の全体も
しくは一部の上に低溶融性絶縁材料、例えばボ
ロン硅化ガラス(BSG)、リン硅化ガラス
(PSG)、或いは砒素硅化ガラス(AsSG)等を
堆積し、この低溶融性絶縁膜を溶融するか、い
ずれかの処理を施してもよい。このような手段
を採用することによつて、絶縁材料の堆積条件
によつて第1の溝部に対応する部分が凹状とな
つた場合、その凹状部を埋めて平坦化でき、そ
の結果後のエツチングに際して第1の溝部に残
存した絶縁材料がその開口部のレベルより下に
なるという不都合さを防止できる等の効果を有
する。
Examples of the above-mentioned insulating material include SiO 2 ,
Examples include Si 3 N 4 or Al 2 O 3 , and in some cases, phosphorus silicide glass (PSG), arsenic,
Silica glass (AsSG), boron silica glass (BSG)
A low melting insulating material such as may also be used. Note that, prior to forming the insulating material, a channel stopper region or a pn junction isolation region may be formed in the semiconductor layer or the semiconductor substrate by selectively doping an impurity of the same conductivity type as the semiconductor substrate in the trench. Furthermore, prior to depositing the insulating material, the entire semiconductor layer having a groove, or at least a portion of the groove, may be oxidized or nitrided to grow an oxide film or a nitride film to an extent that the groove is not blocked. By using these methods in combination, the obtained field insulating film is composed of a highly dense oxide film or nitride film in contact with the semiconductor layer in the groove and an insulating material formed by deposition, and is an insulating film. Element isolation performance can be significantly improved compared to those made of only materials. Furthermore, after depositing the insulating material, the entire or part of the surface layer of the insulating film is doped with a low-melting substance such as boron, phosphorus, arsenic, etc., and the doped layer of the insulating film is melted by heat treatment, or A low-melting insulating material such as boron silicide glass (BSG), phosphorus silicide glass (PSG), or arsenic silicide glass (AsSG) is deposited on all or part of the insulating film, and this low-melting insulating film is It may be melted or subjected to any other treatment. By adopting such a method, if the portion corresponding to the first groove becomes concave due to the deposition conditions of the insulating material, the concave portion can be filled and flattened, and as a result, subsequent etching can be performed easily. This has the effect of preventing the inconvenience of the insulating material remaining in the first groove becoming below the level of the opening.

(ロ) 幅狭の第2の溝部を含む半導体層上に酸化処
理により酸化物に変換される材料をCVD法、
PVD法等により堆積し、半導体層の表面が露
出するまでエツチングして同材料を溝部内に残
存させた後、熱酸化処理を施してその残存材料
を酸化物(第2の分離材)に変換する。ここに
用いる材料としては、例えば多結晶シリコン、
非晶質シリコンを挙げることができる。なお、
前記材料の堆積に先立つて少なくとも第2の溝
部内を酸化又は窒化処理を施して溝部が壅がれ
ない程度の薄い酸化膜又は窒化膜を成長させれ
ば、該材料を溝部内に残存させた後、その残存
材料を全て酸化せず、露出した表面を酸化する
ことにより第2の分離材を形成できる。
(b) A material that will be converted into an oxide by oxidation treatment is deposited on the semiconductor layer including the narrow second groove by CVD.
Deposited by PVD method, etc., etched until the surface of the semiconductor layer is exposed, leaving the same material in the groove, and then subjected to thermal oxidation treatment to convert the remaining material into oxide (second isolation material) do. Examples of materials used here include polycrystalline silicon,
Amorphous silicon can be mentioned. In addition,
Prior to the deposition of the material, at least the inside of the second groove is subjected to oxidation or nitriding treatment to grow a thin oxide film or nitride film to the extent that the groove does not evaporate, so that the material remains within the groove. Thereafter, the second separation material can be formed by oxidizing the exposed surface without oxidizing all of the remaining material.

上述した(イ),(ロ)等の手段で幅広の第1の溝部内
に残つた酸化膜(第1の分離材)と残存させた第
2の分離材と合体させることによつて、幅広のフ
イールド領域が形成される。このような幅広及び
幅狭のフイールド領域で分離された半導体層にバ
イポーラ型素子やMOS型素子等を形成すること
により半導体装置を製造する。
By combining the oxide film (first separation material) remaining in the wide first groove portion with the remaining second separation material by means such as (a) and (b) described above, a wide groove can be formed. A field region of A semiconductor device is manufactured by forming bipolar type elements, MOS type elements, etc. in semiconductor layers separated by such wide and narrow field regions.

しかして、本願第1の発明の主願は垂直もしく
はテーパ状の側面を有する幅広の溝部を半導体層
に設け、熱酸化等によりこの溝部内に該溝部の深
さとほぼ同じ厚みで第1の分離材を形成し、この
分離材と溝部側面付近の半導体層部とに亘つて第
2の溝部を設け、この溝部を第2の分離材で埋め
ることによつて幅広のフイールド領域を形成する
ことにある。したがつて、本願第1の発明によれ
ば、既述した(1)〜(4)の優れた効果を有する他、段
差を有さない任意の幅広のフイールド領域を形成
でき、ひいては高集積化、高性能化及び高信頼性
を達成したバイポーラトランジスタ、MOSトラ
ンジスタ等の半導体装置を得ることができる。
Accordingly, the main application of the first invention of the present application provides a wide groove portion having vertical or tapered side surfaces in a semiconductor layer, and forms a first isolation layer within the groove portion by thermal oxidation or the like to a thickness that is approximately the same as the depth of the groove portion. A wide field region is formed by forming a second trench material, providing a second trench section between the separation material and the semiconductor layer near the side surface of the trench, and filling this trench section with the second separation material. be. Therefore, according to the first invention of the present application, in addition to having the above-mentioned excellent effects (1) to (4), it is possible to form an arbitrarily wide field region without a step, and as a result, it is possible to achieve high integration. , it is possible to obtain semiconductor devices such as bipolar transistors and MOS transistors that achieve high performance and high reliability.

次に、本願第2の発明を詳細に説明する。 Next, the second invention of the present application will be explained in detail.

まず、前述した第1の発明と同様にマスクパタ
ーンを用いて半導体層を所望深さ選択的にエツチ
ングして幅広(或いは必要に応じて幅狭)の第1
の溝部を形成する。但し、ここに用いるマスクパ
ターンは耐酸化性材料の他、レジスト、SiO2
が使用できる。
First, as in the first invention described above, a semiconductor layer is selectively etched to a desired depth using a mask pattern to form a wide (or narrow if necessary) first layer.
Form a groove. However, for the mask pattern used here, in addition to oxidation-resistant materials, resist, SiO2, etc. can be used.

次いで、マスクパターンを除去した後、第1の
溝部内に少なくとも第1分離材膜を該溝部の深さ
より小さい膜厚で形成する。ここに用いる第1の
分離材膜としては、例えばCVD法やPVD法によ
り堆積されるSiO2膜,Si3N4膜又はこれらの複合
膜、或いは熱酸化、窒化処理により形成される熱
酸化膜、Si3N4膜を挙げることができる。
Next, after removing the mask pattern, at least a first separation material film is formed in the first groove with a thickness smaller than the depth of the groove. As the first separation material film used here, for example, a SiO 2 film, a Si 3 N 4 film, or a composite film of these deposited by CVD method or PVD method, or a thermal oxide film formed by thermal oxidation or nitriding treatment. , Si 3 N 4 film.

次いで、第1の溝部を含む半導体層全面に導電
材膜を堆積する。この導電体膜の厚みは第1の分
離材膜が形成された第1の溝部内を埋めて、その
溝部において導電材膜表面が半導体層表面とほぼ
同一となるように堆積する。ここに用いる導電材
としては、例えば燐、砒素、ボロン等の不純物が
ドープされた多結晶シリコン、同不純物がドープ
された非晶質シリコン、同不純物がドープされた
非晶質シリコン、又はタングステンシリサイド、
モリブデンシリサイドなどの金属シリサイド、又
はAl,Mo,Ti,Taなどの金属等を挙げること
ができる。なお、場合によつては多結晶シリコン
膜や非晶質シリコン膜を堆積し、後記工程でのパ
ターニング後に不純物をドープして導電材膜パタ
ーンとしてもよい。
Next, a conductive material film is deposited over the entire surface of the semiconductor layer including the first trench. The conductive material film is deposited to a thickness such that it fills the first trench in which the first separation material film is formed, and the surface of the conductive material film is approximately the same as the surface of the semiconductor layer in the trench. Examples of the conductive material used here include polycrystalline silicon doped with impurities such as phosphorus, arsenic, and boron, amorphous silicon doped with the same impurities, amorphous silicon doped with the same impurities, or tungsten silicide. ,
Examples include metal silicides such as molybdenum silicide, metals such as Al, Mo, Ti, and Ta. Note that, depending on the case, a polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film may be deposited and doped with impurities after patterning in a later step to form a conductive material film pattern.

次いで、少なくとも幅広の溝部内の導電材膜の
主面上にストライプ状のマスクパターンを形成す
る。ここに用いるマスクパターン材料としては、
例えばレジスト、SiO2,Si3N4等を挙げることが
できる。つづいて、このマスクパターンを用いて
リアクテイブイオンエツチング法等の方向性のツ
チング法にて導電材膜をストライプ状にエツチン
グすることにより配線パターンとして機能する導
電材膜パターンを形成する。この際、半導体層の
別の箇所に設けた幅狭の溝部において、その溝部
内に形成された導電材膜の膜厚が溝部の幅の半分
よりも充分厚ければ、該幅狭の溝部内にも導電材
が残存される。
Next, a striped mask pattern is formed on the main surface of the conductive material film at least within the wide groove. The mask pattern material used here is:
For example, resist, SiO 2 , Si 3 N 4 and the like can be used. Next, using this mask pattern, the conductive material film is etched in stripes by a directional etching method such as reactive ion etching, thereby forming a conductive material film pattern that functions as a wiring pattern. At this time, if the thickness of the conductive material film formed in the narrow groove provided in another part of the semiconductor layer is sufficiently thicker than half the width of the groove, the narrow groove The conductive material also remains.

次いで、導電材膜パターン間の第2の溝部に絶
縁物等の第2の分離材を残存させる。この分離材
の形成手段としては、例えば第2の溝部を充分埋
めるように絶縁材料を堆積した後、全面エツチン
グ等により溝部以外の絶縁材料を除去して絶縁材
料(第2の分離材)を残存させる方法、或いは導
電材膜パターンが不純物ドープ多結晶シリコン、
不純物ドープ非晶質シリコンもしくは金属シリサ
イドからなる場合は熱酸化処理して導電材膜パタ
ーンの側面等に直接酸化膜を成長させて酸化物
(第2の分離材)で溝部を埋める方法等を採用し
得る。
Next, a second separation material such as an insulator is left in the second groove between the conductive material film patterns. As a means of forming this isolation material, for example, after depositing an insulating material so as to sufficiently fill the second groove, the insulating material other than the groove is removed by etching the entire surface, and the insulating material (second isolation material) remains. or the conductive material film pattern is made of impurity-doped polycrystalline silicon,
If it is made of impurity-doped amorphous silicon or metal silicide, a method such as thermal oxidation treatment is used to grow an oxide film directly on the side surfaces of the conductive material film pattern and fill the groove with oxide (second isolation material). It is possible.

上述した手段で導電材膜パターン間の第2の溝
部内に第2の分離材を残存させることによつて、
薄い第1の分離材膜及び第2の分離材で包囲され
たストライプ状の導電材膜パターン(配線)を有
し、表面が半導体層の表面と略同レベルの幅広の
フイールド領域が形成される。このような幅広或
いは必要に応じて形成された幅狭のフイールド領
域で分離された半導体層にバイポーラ型素子や
MOS型素子等を形成することにより半導体装置
を製造する。
By leaving the second separating material in the second groove between the conductive material film patterns using the above-described means,
A wide field region having a striped conductive material film pattern (wiring) surrounded by a thin first separation material film and a thin second separation material film and whose surface is approximately at the same level as the surface of the semiconductor layer is formed. . Bipolar elements and semiconductor layers are separated by such wide or narrow field regions formed as necessary.
A semiconductor device is manufactured by forming MOS type elements and the like.

しかして、本願第2の発明によれば段差を有さ
ず、かつ配線が組込まれた幅広のフイールド領域
を形成でき、ひいては高性能化、高信頼性と共に
高密度の配線形成を可能にして高集積度化を達成
した半導体装置を得ることができる。
According to the second invention of the present application, it is possible to form a wide field area with no steps and in which wiring is incorporated, which in turn enables the formation of high-density wiring as well as high performance and reliability. A semiconductor device with increased integration can be obtained.

次に、本願第3の発明を詳細に説明する。 Next, the third invention of the present application will be explained in detail.

まず、前述した第1の発明と同様にマスクパタ
ーンを用いて半導体層を所望深さ選択的にエツチ
ングして幅広及び幅狭の第1の溝部を形成する。
つづいて、耐酸化物のマスクパターンを用いて熱
酸化処理を施して第1の溝部内に分離材膜を形成
するか、或いはマスクパターンを除去した後、少
なくとも第1の溝部の開口まで埋まるように絶縁
材料からなる分離材膜を堆積する。
First, as in the first invention described above, a semiconductor layer is selectively etched to a desired depth using a mask pattern to form wide and narrow first trenches.
Next, a thermal oxidation treatment is performed using an oxidation-resistant mask pattern to form a separation material film in the first groove, or after the mask pattern is removed, at least the opening of the first groove is filled. A separator film of insulating material is deposited.

次いで、少なくとも幅広の溝部内の分離材膜の
主面上にストライプ状のマスクパターンを形成す
る。ここに用いるマスクパターン材料としては、
例えばレジスト、SiO2,Si3N4等を挙げることが
できる。つづいて、このマスクパターンを用いて
リアクテイブイオンエツチング法等の方向性のエ
ツチング法或いは湿式エツチング法にて第1の分
離材膜をストライプ状にエツチングすることによ
り第2の溝部を形成する。このエツチングに際し
ては、分離材膜の深さ方向に全て選択エツチング
してもよいし、或いは底面に薄い第2の分離材が
残るように選択エツチングしてもよい。なお、前
者のエツチングを行なつた場合は、後記工程の第
2の溝部への導電材の残存に先立つて熱酸化処理
等を施して第2の溝部から露出する半導体層部分
に酸化膜等を形成する。
Next, a striped mask pattern is formed on at least the main surface of the separation material film within the wide groove. The mask pattern material used here is:
For example, resist, SiO 2 , Si 3 N 4 and the like can be used. Next, using this mask pattern, the first separation material film is etched into stripes by a directional etching method such as a reactive ion etching method or a wet etching method, thereby forming a second groove portion. In this etching, the separation material film may be selectively etched entirely in the depth direction, or it may be selectively etched so that a thin second separation material remains on the bottom surface. Note that when the former etching is performed, prior to leaving the conductive material in the second groove in the step described later, a thermal oxidation treatment or the like is performed to form an oxide film or the like on the semiconductor layer exposed from the second groove. Form.

次いで、第2の溝部内に導電材を残存させる。
この導電材を残存させる方法としては、導電材膜
を全面に第2の溝部の開口部幅の半分より充分に
厚い膜厚で堆積した後、該導電材膜を全面エツチ
ングして残存する導電材の表面が半導体層に対し
てほぼ平坦となるようにする。ここに用いる導電
材は、前記第2の発明で列挙したものと同様のも
のである。
Next, the conductive material is left in the second groove.
A method for making this conductive material remain is to deposit a conductive material film on the entire surface to a thickness sufficiently thicker than half the width of the opening of the second groove, and then to etch the conductive material film over the entire surface to remove the remaining conductive material. The surface of the semiconductor layer is made substantially flat with respect to the semiconductor layer. The conductive materials used here are the same as those listed in the second invention.

上述した手段で分離材膜に設けた第2の溝部内
に導電材を残存させることにより、分離材膜で包
囲されたストライプ状の導電材(配線)を有し、
表面が半導体層の表面とほぼ同レベルの幅広のフ
イールド領域が形成されこのような幅広或いは必
要に応じて形成された幅狭のフイールド領域で分
離された半導体層にバイポーラ型素子やMOS型
素子等を形成することにより半導体装置を製造す
る。
By leaving the conductive material in the second groove provided in the separation material film by the above-described means, a striped conductive material (wiring) surrounded by the separation material film is formed;
A wide field region whose surface is almost at the same level as the surface of the semiconductor layer is formed, and bipolar type elements, MOS type elements, etc. A semiconductor device is manufactured by forming a semiconductor device.

しかして、本願第3の発明によれば、第2の発
明と同様、高性能化、高信頼性と共に高密度の配
線形成を可能にして高集積度化を達成した半導体
装置を得ることができる。
Therefore, according to the third invention of the present application, similarly to the second invention, it is possible to obtain a semiconductor device that achieves high performance, high reliability, and enables high-density wiring formation to achieve high integration. .

(実施例) 以下、本発明をバイポーラLSIの製造に適用し
た例について図面を参照して説明する。
(Example) Hereinafter, an example in which the present invention is applied to manufacturing a bipolar LSI will be described with reference to the drawings.

実施例 1 まず、p型半導体基板201に選択的にn型不
純物の高濃度埋込み層202を形成し、この上に
厚さ約2μmのn型のエピタキシヤル半導体層20
3を成長させた後、半導体層203表面に薄い熱
酸化膜及び薄いシリコン窒化膜を順次形成し、更
に幅広の溝部形成予定部に対応するシリコン窒化
膜及び熱酸化膜をフオトエツチング技術により除
去してシリコン窒化膜パターン204a,204
bと熱酸化膜パターン205a,205bを形成
した(第6図a図示)。
Example 1 First, a buried layer 202 with a high concentration of n-type impurities is selectively formed in a p-type semiconductor substrate 201, and an n-type epitaxial semiconductor layer 20 with a thickness of about 2 μm is formed on this.
3, a thin thermal oxide film and a thin silicon nitride film are sequentially formed on the surface of the semiconductor layer 203, and then the silicon nitride film and the thermal oxide film corresponding to the area where the wide trench is to be formed are removed by photoetching. Silicon nitride film patterns 204a, 204
Then, thermal oxide film patterns 205a and 205b were formed (as shown in FIG. 6a).

次いで、シリコン窒化膜パターン204a,2
04bをマスクとして半導体層203を所望深さ
エツチングして幅広の第1の溝部206を形成し
た(第6図b図示)。つづいて、シリコン窒化膜
パターン204a,204bを耐酸化性マスクと
して熱酸化処理を施した。この時、第6図cに示
す如く溝部206に選択的に第1の分離材膜とし
ての酸化膜207が成長された。
Next, silicon nitride film patterns 204a, 2
04b as a mask, the semiconductor layer 203 was etched to a desired depth to form a wide first groove 206 (as shown in FIG. 6b). Subsequently, thermal oxidation treatment was performed using the silicon nitride film patterns 204a and 204b as oxidation-resistant masks. At this time, as shown in FIG. 6c, an oxide film 207 was selectively grown in the groove 206 as a first isolation material film.

次いで、シリコン窒化膜パターン204a,2
04b及び熱酸化膜パターン205a,205b
を順次除去した後、全面に薄いシリコン窒化膜を
再度堆積し、この上に写真蝕刻法によりレジスト
パターン208a〜208dを形成し、更にこれ
らレジストパターン208a〜208dをマスク
としてシリコン窒化膜をパターニングしてシリコ
ン窒化膜パターン209a〜209dを形成した
(第6図d図示))。つづいて、レジストパターン
208a〜208dをマスクとして露出する半導
体層203部分、酸化膜207端部とこれと接す
る半導体層203とに亘る部分を、リアクテイブ
イオンエツチングでエツチングして、半導体層2
03に幅狭の第2の溝部210aを、酸化膜20
7の端部付近に幅狭の第2の溝部210b,21
0cを夫々形成した。この時、第1の溝部内に酸
化膜207′が残存した。その後、レジストパタ
ーン208a〜208dをマスクとしてp型不純
物、例えばボロンをイオン注入し、レジストパタ
ーン208a,208dの除去後に熱処理して前
記各溝部210a〜210b下の半導体層203
部分にp型半導体基板201にまで達するp+
域211a〜211cを形成した(第6図e図
示) 次いで、CVD−SiO2膜212を全面に第2の
溝部210a〜210cの開口部の半分よりも十
分厚い膜厚で堆積した。この時、第6図fに示す
如くCVD−SiO2膜212の表面はほぼ平坦とな
る。つづいて、CVD−SiO2膜212を弗化アン
モニウムで半導体層203上のシリコン窒化膜パ
ターン209a〜209dが露出するまでエツチ
ングした。この時、第6図gに示す如く第2の溝
部210aにCVD−SiO2212′が残存して幅狭
のフイールド領域213が形成された。同時に、
残存酸化膜207′と半導体層203の間の第2
の溝部210b,210cにもCVD−SiO221
2′が残存した該酸化膜207′と合体された幅広
のフイールド領域214が形成された。ひきつづ
き、シリコン窒化膜パターン209a〜209d
を除去した(同第6図g図示)後、幅狭と幅広の
フイールド領域213,214で分離された島状
の半導体層に常法に従つてnpnトランジスタ(図
示せず)を形成してバイポーラLSIを製造した。
Next, silicon nitride film patterns 204a, 2
04b and thermal oxide film patterns 205a, 205b
After successively removing , a thin silicon nitride film is deposited again on the entire surface, resist patterns 208a to 208d are formed on this by photolithography, and the silicon nitride film is further patterned using these resist patterns 208a to 208d as a mask. Silicon nitride film patterns 209a to 209d were formed (as shown in FIG. 6d). Next, using the resist patterns 208a to 208d as a mask, the exposed portions of the semiconductor layer 203 and the portions extending between the end of the oxide film 207 and the semiconductor layer 203 in contact therewith are etched by reactive ion etching.
03, a narrow second trench 210a is formed in the oxide film 20.
Narrow second groove portions 210b, 21 near the end of 7
0c were formed respectively. At this time, the oxide film 207' remained within the first trench. Thereafter, p-type impurities such as boron are ion-implanted using the resist patterns 208a to 208d as masks, and after removing the resist patterns 208a and 208d, heat treatment is performed to remove the semiconductor layer 203 under each of the grooves 210a to 210b.
P + regions 211a to 211c reaching as far as the p-type semiconductor substrate 201 were formed in the p-type semiconductor substrate 201 (as shown in FIG. 6e). Next, a CVD-SiO 2 film 212 was formed over the entire surface from half of the openings of the second grooves 210a to 210c. A sufficiently thick film was also deposited. At this time, the surface of the CVD-SiO 2 film 212 becomes substantially flat as shown in FIG. 6f. Subsequently, the CVD-SiO 2 film 212 was etched with ammonium fluoride until the silicon nitride film patterns 209a to 209d on the semiconductor layer 203 were exposed. At this time, as shown in FIG. 6g, CVD-SiO 2 212' remained in the second groove portion 210a, forming a narrow field region 213. at the same time,
The second layer between the remaining oxide film 207' and the semiconductor layer 203
CVD-SiO 2 21 is also used in the grooves 210b and 210c.
A wide field region 214 was formed in which the oxide film 207' was combined with the remaining oxide film 207'. Continuing, silicon nitride film patterns 209a to 209d
(as shown in FIG. 6g), an npn transistor (not shown) is formed in the island-shaped semiconductor layer separated by narrow and wide field regions 213 and 214 according to a conventional method to form a bipolar transistor. Manufactured LSI.

しかして、本実施例1によれば幅狭のフイール
ド領域213の他に幅広のフイールド領域214
を形成できると共に、第6図gに示す如くnpnト
ランジスタ形成部としてのn型の半導体層203
表面と幅広のフイールド領域214表面との段差
を少なくして平坦性を良好にできる。その結果、
npnトランジスタ領域から幅広のフイールド領域
214上にベース等の電極を延出した場合、フイ
ールド領域214とnpnトランジスタ領域の間で
電極が段切れするのを防止できる。また、フイー
ルド領域213,214下にp+型領域211a
〜211cを形成することにより、npnトランジ
スタ間でのリーク電流の発生を防止できる。した
がつて、高性能、高集積度のバイポーラLSIを得
ることができる。
According to the first embodiment, in addition to the narrow field area 213, there is a wide field area 214.
In addition, as shown in FIG. 6g, an n-type semiconductor layer 203 as an npn transistor forming portion
The level difference between the surface and the surface of the wide field region 214 can be reduced to improve flatness. the result,
When an electrode such as a base extends from the npn transistor region onto the wide field region 214, it is possible to prevent the electrode from being disconnected between the field region 214 and the npn transistor region. In addition, there is a p + type region 211a below the field regions 213 and 214.
By forming .about.211c, leakage current between npn transistors can be prevented from occurring. Therefore, a bipolar LSI with high performance and high integration can be obtained.

実施例 2 まず、p型半導体基板301に選択的にn型不
純物の高濃度埋込み層302を形成し、この上に
厚さ約2μmのn型エピタキシヤル半導体層303
を成長させた後、半導体層303表面に薄いシリ
コン窒化膜を堆積し、更に幅狭及び幅広の溝部形
成予定部に対応するシリコン窒化膜をフオトエツ
チング技術により除去してシリコン窒化膜パター
ン304a〜304cを形成した(第7図a図
示)。
Example 2 First, a buried layer 302 with a high concentration of n-type impurities is selectively formed in a p-type semiconductor substrate 301, and an n-type epitaxial semiconductor layer 303 with a thickness of about 2 μm is formed on this.
After growing a thin silicon nitride film, a thin silicon nitride film is deposited on the surface of the semiconductor layer 303, and the silicon nitride film corresponding to the areas where narrow and wide trenches are to be formed is removed by photo-etching to form silicon nitride film patterns 304a to 304c. was formed (as shown in Figure 7a).

次いで、シリコン窒化膜パターン304a〜3
04cをマスクとしてリアクテイブイオンエツチ
ング法により半導体層303を所望深さエツチン
グして幅狭の第1の溝部305a、幅広の第1の
溝部305bを形成した後、同パターン304a
〜304cをマスクとしてボロンをイオン注入
し、活性化して溝部305a,305b下にp+
型領域306a,306bを形成した。ひきつづ
き溝部305a,305bを含む全面に該溝部3
05a,305bの深さより十分薄い第1の
CVD−SiO2膜307を堆積した(第7図b図
示)。
Next, silicon nitride film patterns 304a-3
04c as a mask, the semiconductor layer 303 is etched to a desired depth by reactive ion etching to form a narrow first groove 305a and a wide first groove 305b, and then the same pattern 304a is etched.
Using ~304c as a mask, boron ions are implanted, activated, and p +
Mold regions 306a and 306b were formed. The groove portion 3 continues to be formed on the entire surface including the groove portions 305a and 305b.
The first layer is sufficiently thinner than the depth of 05a and 305b.
A CVD-SiO 2 film 307 was deposited (as shown in FIG. 7b).

次いで、全面にリンドープ多結晶シリコン膜3
08を幅広の溝部305bの深さと同程度の厚さ
となるように堆積した後、幅広の溝部305b内
の多結晶シリコン膜308主面上に写真蝕刻法に
よりストライプ状のレジストパターン309a,
309bを形成した(第7図c図示)。つづいて
多結晶シリコン膜308をリアクテイブイオンエ
ツチング法等の異方性エツチングを行なつた。こ
の時、薄い第1のCVD−SiO2膜307が被覆さ
れた幅狭の溝部305aに多結晶シリコン310
が残存した。同時に、幅広の溝部305bの側面
に多結晶シリコンパターン311a,311b
が、レジストパターン309a,309b下の溝
部305b内にも多結晶シリコンパターン311
c、311dが夫々形成された第7図d図示)。
なおこの場合、湿式エツチング法で行なえばレジ
ストパターン309a,309bに対応する多結
晶シリコンパターン311a,311bのみが形
成される。
Next, a phosphorus-doped polycrystalline silicon film 3 is formed on the entire surface.
08 is deposited to have a thickness comparable to the depth of the wide groove 305b, and then a striped resist pattern 309a,
309b (as shown in FIG. 7c). Subsequently, the polycrystalline silicon film 308 was subjected to anisotropic etching such as reactive ion etching. At this time, polycrystalline silicon 310 is placed in the narrow groove 305a covered with the thin first CVD-SiO 2 film 307.
remained. At the same time, polycrystalline silicon patterns 311a and 311b are formed on the sides of the wide groove 305b.
However, the polycrystalline silicon pattern 311 also exists in the groove portion 305b under the resist patterns 309a and 309b.
c and 311d are respectively formed (shown in FIG. 7d).
In this case, if a wet etching method is used, only polycrystalline silicon patterns 311a and 311b corresponding to resist patterns 309a and 309b are formed.

次いで、第2のCVD−SiO2312を多結晶シ
リコンパターン311a〜311d間である第2
の溝部の開口部幅の半分よりも充分厚い膜厚でで
堆積させた(第7図e図示)。つづいて、CVD−
SiO2膜312を弗化アンモニウムでシリコン窒
化膜パターン304a〜304cの表面が露出す
るまでエツチングして幅広の溝部305b内の多
結晶シリコンパターン311a〜311d間に
CVD−SiO2312′a〜312′cを残存させた
(第7図f図示)。ひしつづき、シリコン窒化膜パ
ターン304a〜304cを除去し、熱酸化処理
を施した。これによつて狭の溝部305a内の残
存多結晶シリコン310表面に酸化膜313が成
長され、周囲が第1のCVD−SiO2膜307及び
酸化膜313で覆われた多結晶シリコン310
(配線)を有する幅狭のフイールド領域314が
形成された。同時に多結晶シリコンパターン31
1a〜311dの表面にも酸化膜313が成長さ
れ、周囲が第1のCVD−SiO2膜307、CVD−
SiO2312a′〜312c′及び酸化膜313で覆わ
れた多結晶シリコンパターン311a〜311d
(配線)を有する幅広のフイールド領域315が
形成された(第7図g図示)。なお、313′は半
導体層303表面に成長された酸化膜である。そ
の後、幅狭、幅広のフイールド領域314 31
5で分離された島状の半導体層に図示しないが常
法に従つてnpnトランジスタを形成してバイポー
ラLSIを製造した。
Next, the second CVD-SiO 2 312 is applied to the second layer between the polycrystalline silicon patterns 311a to 311d.
The film thickness was sufficiently thicker than half the width of the opening of the groove (as shown in FIG. 7e). Next, CVD−
The SiO 2 film 312 is etched with ammonium fluoride until the surfaces of the silicon nitride film patterns 304a to 304c are exposed, and then etched between the polycrystalline silicon patterns 311a to 311d in the wide groove 305b.
CVD-SiO 2 312'a to 312'c were left (as shown in FIG. 7f). Subsequently, the silicon nitride film patterns 304a to 304c were removed and thermal oxidation treatment was performed. As a result, an oxide film 313 is grown on the surface of the remaining polycrystalline silicon 310 in the narrow groove 305a, and the polycrystalline silicon 310 is surrounded by the first CVD-SiO 2 film 307 and the oxide film 313.
A narrow field region 314 having (wiring) was formed. At the same time, polycrystalline silicon pattern 31
An oxide film 313 is also grown on the surfaces of 1a to 311d, and the surrounding area is the first CVD-SiO 2 film 307, CVD-
Polycrystalline silicon patterns 311a to 311d covered with SiO 2 312a' to 312c' and oxide film 313
A wide field region 315 having (wiring) was formed (as shown in FIG. 7g). Note that 313' is an oxide film grown on the surface of the semiconductor layer 303. After that, narrow and wide field areas 314 31
Although not shown, an npn transistor was formed in the island-shaped semiconductor layer separated by 5 according to a conventional method to manufacture a bipolar LSI.

しかして、本実施例2によれば幅広のフイール
ド領域315内に配線として機能するリンドープ
多結晶シリコンパターン311a〜311dを埋
め込むことができるため、高性能化、高信頼性と
共に高密度の配線形成を可能にして高集積化を達
成したバイポーラLSIを得ることができる。
According to the second embodiment, the phosphorus-doped polycrystalline silicon patterns 311a to 311d functioning as wiring can be embedded in the wide field region 315, so that high performance, high reliability, and high-density wiring can be formed. This makes it possible to obtain a bipolar LSI that achieves high integration.

実施例 3 実施例2と同様な半導体層303上にシリコン
窒化膜を堆積し、このシリコン窒化膜上の幅狭、
幅広の溝部形成予定部以外に写真蝕刻法によりレ
ジストパターン316a〜316cを形成した
後、同パターン316a〜316cをマスクとし
てシリコン窒化膜をエツチングしてシリコン窒化
膜パターン304a〜304cを形成した(第8
図a図示)。つづいて、レジストパターン316
a〜316cをマスクとしてリアテイブイオンエ
ツチング法により半導体層303を所望深さエツ
チングして幅狭の第1の溝部305a、幅広の第
1の溝部305bを形成した後、同レジストパタ
ーン316a〜316bをマスクとしてボロンを
イオン注入し、活性化して溝部305a,305
b下にp型半導体基板301にまでで達するp+
型領域306a,306bを形成した(第8図b
図示)。
Example 3 A silicon nitride film is deposited on the semiconductor layer 303 similar to that in Example 2, and narrow widths on the silicon nitride film are
After resist patterns 316a to 316c were formed by photolithography in areas other than the areas where the wide grooves were to be formed, the silicon nitride film was etched using the patterns 316a to 316c as masks to form silicon nitride film patterns 304a to 304c (No. 8).
(Figure a shown). Next, resist pattern 316
After etching the semiconductor layer 303 to a desired depth using a reactive ion etching method using a to 316c as a mask to form a narrow first groove 305a and a wide first groove 305b, the same resist patterns 316a to 316b are etched. Boron ions are implanted as a mask and activated to form the grooves 305a, 305.
p + reaches the p-type semiconductor substrate 301 below b
Mold regions 306a and 306b were formed (FIG. 8b).
(Illustrated).

次いで、レジストパターン316a〜316c
を除去し、全面にCVD−SiO2膜317を幅広の
溝部305bの深さと同程度の厚さとなるように
堆積した後、幅広の溝部305b内のCVD−
SiO2膜317主面上に写真蝕刻法によりストラ
イプ状のレジストパターン318a,318bを
形成した(第8図c図示)。つづいて、CVD−
SiO2膜317をリアクテイブイオンエツチング
法等の異方性エツチングを行なつた。この時、幅
狭の溝部305a内にCVD−SiO2319が残存
した。同時に、幅広の溝部305bの側面周辺に
CVD−SiO2膜パターン319a,319bが、
レジストパターン318a,318b下の溝部3
05b内にもCVD−SiO2膜パターン319c、
319dが夫々形成された(第8図d図示)。
Next, resist patterns 316a to 316c
After removing the CVD-SiO 2 film 317 on the entire surface to a thickness similar to the depth of the wide groove 305b, the CVD-SiO 2 film 317 in the wide groove 305b is
Striped resist patterns 318a and 318b were formed on the main surface of the SiO 2 film 317 by photolithography (as shown in FIG. 8c). Next, CVD−
The SiO 2 film 317 was subjected to anisotropic etching such as reactive ion etching. At this time, CVD-SiO 2 319 remained within the narrow groove portion 305a. At the same time, around the sides of the wide groove 305b.
The CVD-SiO 2 film patterns 319a and 319b are
Groove 3 under resist patterns 318a, 318b
There is also a CVD-SiO 2 film pattern 319c in 05b,
319d were formed respectively (as shown in FIG. 8d).

次いで、熱酸化処理を施した。この時、溝部3
05dにおいてCVD−SiO2膜パターン319a
〜319d間の露出した半導体層303表面に薄
い熱酸化膜320が成長された。なお、半導体層
303表面には耐酸化性のシリコン窒化膜パター
ン304a〜304cが被覆されているため、同
半導体層303表面の酸化を防止できる。つづい
て、リンドープ多結晶シリコン膜321をCVD
−SiO2膜パターン319a〜319d間の第2
の溝部の開口部の半分よりも充分厚い膜厚で堆積
させた(第8図e図示)。ひきつづき、多結晶シ
リコン膜321をシリコン窒化膜パターン304
a〜304cの表面が露出するまでエツチングし
て幅広の溝部305b内のCVD−SiO2膜パター
ン319a〜319d間にパターン状の多結晶シ
リコン322a〜322cを残存させた(第8図
f図示)。なお、この多結晶シリコン膜321の
エツチングに際してシリコン窒化膜パターン30
4a〜304cがマスクとして作用するため、半
導体層303表面のエツチングを防止できる。
Next, thermal oxidation treatment was performed. At this time, groove 3
CVD-SiO 2 film pattern 319a in 05d
A thin thermal oxide film 320 was grown on the exposed surface of the semiconductor layer 303 between 319d and 319d. Note that since the surface of the semiconductor layer 303 is covered with oxidation-resistant silicon nitride film patterns 304a to 304c, the surface of the semiconductor layer 303 can be prevented from being oxidized. Next, the phosphorus-doped polycrystalline silicon film 321 is deposited by CVD.
-Second between SiO 2 film patterns 319a to 319d
The film was deposited to a thickness sufficiently thicker than half of the opening of the groove (as shown in FIG. 8e). Subsequently, the polycrystalline silicon film 321 is formed into a silicon nitride film pattern 304.
Etching was performed until the surfaces of layers a to 304c were exposed, leaving patterned polycrystalline silicon 322a to 322c between CVD-SiO 2 film patterns 319a to 319d in wide groove 305b (as shown in FIG. 8f). Note that when etching this polycrystalline silicon film 321, the silicon nitride film pattern 30
Since 4a to 304c act as a mask, etching of the surface of the semiconductor layer 303 can be prevented.

次いで、シリコン窒化膜パターン304a〜3
04cを除去した後、熱酸化処理を施した。これ
により、残存多結晶シリコン322a〜322c
表面に酸化膜313が成長され、周囲がCVD−
SiO2膜パターン319a〜319d及び熱酸化
膜320及び酸化膜313で覆われた残存リンド
ープ多結晶シリコン322a〜322c(配線)
を有する幅広のフイールド領域315′が形成さ
れた。なお、前述したCVD−SiO2319が残存
した幅狭の溝部305aは幅狭のフイールド領域
314′として機能する(第8図g図示)。その
後、幅狭と幅広のフイールド領域314′、31
5′で分離された島状の半導体層に常法に従つて
npnトランジスタ(図示せず)を形成してバイポ
ーラLSIを製造した。
Next, silicon nitride film patterns 304a-3
After removing 04c, thermal oxidation treatment was performed. As a result, the remaining polycrystalline silicon 322a to 322c
An oxide film 313 is grown on the surface, and the surrounding area is CVD-
Residual phosphorus-doped polycrystalline silicon 322a-322c (wiring) covered with SiO 2 film patterns 319a-319d, thermal oxide film 320, and oxide film 313
A wide field region 315' was formed. Note that the narrow groove portion 305a in which the aforementioned CVD-SiO 2 319 remains functions as a narrow field region 314' (as shown in FIG. 8g). Thereafter, narrow and wide field regions 314', 31
The island-shaped semiconductor layer separated by 5′ is
A bipolar LSI was manufactured by forming an npn transistor (not shown).

しかして、本実施例3によれば幅広のフイール
ド領域315′内に配線として機能するパターン
状のリンドープ多結晶シリコン322a〜322
cを埋め込むことができるため、高性能化、高信
頼性と共に高密度の配線形成を可能にして高集積
化を達成したバイポーラLSIを得得ることができ
る。
According to the third embodiment, the patterned phosphorus-doped polycrystalline silicon 322a to 322 functioning as wiring is formed in the wide field region 315'.
Since c can be embedded, it is possible to obtain a bipolar LSI that has high performance, high reliability, and enables high-density wiring formation to achieve high integration.

なお、本発明に係る半導体装置の製造において
は、半導体層としてp型半導体基板に設けたp
型エピタキシヤル層、p型半導体基板にn型エ
ピタキシヤル層を2回積層したもの、或いは同基
板にp型エピタキシヤル層とn型エピタキシヤル
層を夫々積層したものを用いてもよい。
Note that in manufacturing the semiconductor device according to the present invention, a p-type semiconductor substrate provided as a semiconductor layer is used.
A type epitaxial layer, a p-type semiconductor substrate laminated twice with an n-type epitaxial layer, or a p-type epitaxial layer and an n-type epitaxial layer laminated on the same substrate may be used.

本発明に係る半導体装置の製造においては、上
記実施例の如くp型半導体基板上のn型半導体層
にnpnバイポーラトランジスタを形成する以外
に、例えばp型半導体基板に三重拡散法により
npnバイポーラトランジスタを形成してもよい。
In manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in addition to forming an npn bipolar transistor on an n-type semiconductor layer on a p-type semiconductor substrate as in the above embodiment, for example, a triple diffusion method is used on a p-type semiconductor substrate.
An npn bipolar transistor may also be formed.

本発明に係る半導体装置の製造方法は上記実施
例の如くnpnバイポーラトランジスタの製造のみ
に限らず、I2L等の他のバイポーラ型半導体装置
やMOS半導体装置の製造にも同様に適用できる。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is not limited to manufacturing npn bipolar transistors as in the above embodiments, but can be similarly applied to manufacturing other bipolar type semiconductor devices such as I 2 L and MOS semiconductor devices.

[発明の効果] 以上説明した如く、本発明によればマスク合わ
せ余裕度をとることなく、微細或いは広幅等の任
意のフイールド領域を主に半導体層に設けられた
溝部に対してセルフアラインで形成できと共に、
広幅のフイールド領域内に平坦性の優れた導電材
からなる配線を埋め込んだ構造のバイポーラトラ
ンジスタ等の半導体装置を製造し得る方法を提供
でできるものである。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, arbitrary field regions such as fine or wide fields can be formed in self-alignment mainly with respect to grooves provided in the semiconductor layer without taking mask alignment margins. With the completion,
It is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device such as a bipolar transistor having a structure in which wiring made of a conductive material with excellent flatness is buried in a wide field region.

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

第1図a〜eは従来の選択酸化法を採用した縦
形npnトランジスタの製造工程を示す断面図、第
2図は従来の選択酸化法の問題点を説明するため
の断面図、第3図a,bは従来の選択酸化法のバ
イポーラトランジスタに適用した場合の問題点を
説明するための断面図、第4図a〜eは本出願人
が既に提案したnpnバイポーラトランジスタの製
造を示す工程断面図、第5図は第4図a〜eの変
形手段によりフイールド領域を形成した状態を示
す断面図、第6図a〜gは本発明の実施例1にお
けるバイポーラLSIの製造工程を示す断面図、第
7図a〜gは本発明の実施例2におけるバイポー
ラLSIの製造工程を示す断面図、第8図a〜gは
本発明の実施例3におけるバイポーラLSIの製造
工程を示す断面図である。 201,301……p型半導体基板、202,
302……n+型の埋込み層、203,303…
…n型エピタキシヤル半導体層、204a,20
4b……シリコン窒化膜パターン、206,20
5a,205b……第1の溝部、207……酸化
膜、210a〜210c……第2の溝部、211
a,211b,306a,306b……p+型領
域、212′……残存CVD−SiO2膜、213,3
14,314′……幅狭のフイールド領域、21
4,315,315′……幅広のフイールド領域、
307……第1のCVD−SiO2膜、311a〜3
11d……多結晶シリコンパターン、312a′〜
312d′……残存CVD−SiO2、319……残存
CVD−SiO2、319a〜319d……CVD−
SiO2膜パターン、322a〜322c……パタ
ーン状の残存多結晶シリコン。
Figures 1 a to e are cross-sectional views showing the manufacturing process of a vertical npn transistor using the conventional selective oxidation method, Figure 2 is a cross-sectional view illustrating the problems of the conventional selective oxidation method, and Figure 3 a , b are cross-sectional views for explaining problems when the conventional selective oxidation method is applied to bipolar transistors, and Figures 4 a to e are process cross-sectional views showing the manufacturing of an npn bipolar transistor already proposed by the applicant. , FIG. 5 is a sectional view showing a state in which a field region is formed by the deformation means shown in FIGS. 4 a to e, FIGS. 7a to 7g are cross-sectional views showing the manufacturing process of a bipolar LSI according to the second embodiment of the present invention, and FIGS. 8a to 8g are cross-sectional views showing the manufacturing process of the bipolar LSI according to the third example of the present invention. 201, 301... p-type semiconductor substrate, 202,
302... n + type buried layer, 203, 303...
...n-type epitaxial semiconductor layer, 204a, 20
4b...Silicon nitride film pattern, 206, 20
5a, 205b...first groove, 207...oxide film, 210a-210c...second groove, 211
a, 211b, 306a, 306b... p + type region, 212'... remaining CVD-SiO 2 film, 213, 3
14,314'...Narrow field area, 21
4,315,315'... wide field area,
307...First CVD-SiO 2 film, 311a-3
11d...Polycrystalline silicon pattern, 312a'~
312d'...residual CVD-SiO 2 , 319...remaining
CVD-SiO 2 , 319a to 319d...CVD-
SiO 2 film pattern, 322a to 322c...patterned residual polycrystalline silicon.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体層の幅広のフイールド領域形成予定部
に第1の溝部を形成する工程と、この溝部内に第
1の分離材膜を該溝部が埋まるように選択的に形
成する工程と、この第1の分離材膜を前記溝部底
面に該分離材膜が残るようにストライプ状にパタ
ーニングするか、もしくは該分離材膜をストライ
プ状にパターニングした後、分離材膜パターン間
の露出した溝部底面の半導体層部分に薄い別の分
離材膜を形成する工程と、分離材膜パターン間の
第2の溝部内に導電材を残存させる工程とを具備
したことを特徴とする半導体装置の製造方法。 2 第1の溝部を形成する際、同時に半導体層の
別の箇所に幅狭の溝部を形成し、更に第1の溝部
内に第1の分離材膜を形成すると同時に、前記幅
狭の溝部内に第1の分離材を残存させることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置
の製造方法。 3 導電材が不純物ドープ多結晶シリコン、不純
物ドープ非晶質シリコン又は金属シリサイドであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
半導体装置の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A step of forming a first groove in a portion of a semiconductor layer where a wide field region is to be formed, and selectively forming a first isolation material film in this groove so as to fill the groove. The first separation material film is patterned into a stripe shape so that the separation material film remains on the bottom surface of the groove, or after the separation material film is patterned into a stripe shape, the separation material film pattern is exposed between the separation material film patterns. A semiconductor device comprising the steps of: forming another thin isolation material film on the semiconductor layer portion at the bottom of the groove; and leaving a conductive material in the second groove between the isolation material film patterns. Production method. 2. When forming the first groove, simultaneously form a narrow groove in another part of the semiconductor layer, and further form a first separation material film in the first groove, and at the same time, form a narrow groove in another part of the semiconductor layer. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first separating material remains in the semiconductor device. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive material is impurity-doped polycrystalline silicon, impurity-doped amorphous silicon, or metal silicide.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS495283A (en) * 1972-04-28 1974-01-17
JPS5531616A (en) * 1978-08-26 1980-03-06 Iseki & Co Ltd Caterpillar
JPS56137653A (en) * 1980-03-29 1981-10-27 Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Semiconductor integrated circuit

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