JPH0586659B2 - - Google Patents

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JPH0586659B2
JPH0586659B2 JP57187387A JP18738782A JPH0586659B2 JP H0586659 B2 JPH0586659 B2 JP H0586659B2 JP 57187387 A JP57187387 A JP 57187387A JP 18738782 A JP18738782 A JP 18738782A JP H0586659 B2 JPH0586659 B2 JP H0586659B2
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film
substrate
etching
sio
manufacturing
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JP57187387A
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JPS5978542A (en
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Kohei Ebara
Susumu Muramoto
Seitaro Matsuo
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH0586659B2 publication Critical patent/JPH0586659B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76224Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、幅1μm以下の加工技術に関するもの
であり、さらにこの方法を用いた微細にして高密
度なLSIの製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a processing technology for a width of 1 μm or less, and further relates to a method for manufacturing a fine, high-density LSI using this method.

(従来技術) LSIの大規模化に対して、微細パタン形成技術
の効果は極めて大きい。その露光法についてみる
と、紫外、遠紫外、縮小投影、電子ビーム、イオ
ンビーム、X線等、種々の方法が開発されてい
る。これらの技術の進歩によつてサブミクロンパ
タンの形成が可能となつているが、これらの技術
においても、以下に述べる問題点が存在する。す
なわち紫外、遠紫外、縮小投影露光はいずれも現
有装置の進歩と実績を土台にして性能が向上して
いるが、解像度からみて、0.7〜1μmが限界と予
想される。この値以下のパタン形成は、電子ビー
ム、X線、イオンビームの各露光法によつて可能
となる。しかしながら、電子ビーム露光はスルー
プツトの低下、イオンビーム露光はデバイスの影
響などが未知であること、X線露光についてはX
線マスク基板の安定性、強度等の問題があり、そ
れぞれの露光法のもつ高い解像度がまだ生かされ
ていない状態である。以上述べたように従来のパ
タン形成法においては、サブミクロンパタンの形
成が可能でかつLSIのレベルに容易に適用できる
パタン形成技術は存在しなかつた。
(Prior art) The effect of fine pattern formation technology on increasing the scale of LSI is extremely large. Regarding exposure methods, various methods have been developed, such as ultraviolet, far ultraviolet, reduction projection, electron beam, ion beam, and X-ray. Advances in these techniques have made it possible to form submicron patterns, but these techniques also have the following problems. In other words, the performance of ultraviolet, far ultraviolet, and reduction projection exposure has all improved based on the progress and track record of existing equipment, but in terms of resolution, the limit is expected to be 0.7 to 1 μm. Pattern formation below this value is possible by electron beam, X-ray, and ion beam exposure methods. However, with electron beam exposure, there is a decrease in throughput, with ion beam exposure, the effects of devices are unknown, and with X-ray exposure,
There are problems with the stability and strength of the line mask substrate, and the high resolution of each exposure method is not yet fully utilized. As described above, in conventional pattern forming methods, there has been no pattern forming technique that can form submicron patterns and that can be easily applied to the LSI level.

サブミクロンパタン形成の他の方法として堆積
膜のサイドエツチングを利用する方法も、これま
で種々試みられているが、サイドエツチングの均
一性、制御性等に問題があり、これも同様にLSI
のレベルに容易に適用できる方法が存在しなかつ
た。
As another method for forming submicron patterns, various attempts have been made to utilize side etching of deposited films, but there are problems with side etching uniformity and controllability, and this also applies to LSI.
There was no method that could be easily applied to this level.

(発明の目的) 本発明はこれらの欠点を除去するため、方向性
を有する膜堆積法を微細パタンの形成法に適用し
たもので、その目的は、例えば0.1〜0.5μm程度の
幅の溝の加工を容易にし、もつてLSIの高密度
化、高速度化を図ることにある。
(Object of the invention) In order to eliminate these drawbacks, the present invention applies a directional film deposition method to a method for forming fine patterns. The aim is to make processing easier and thereby increase the density and speed of LSI.

(発明の構成) 前記の目的を達成するため、本発明は基板上に
第1の材料を堆積した後、これをパタン形成し、
その上に方向性を有するプラズマを使つた化学気
相成長法であるECR形プラズマCVD法によつて
化合物である第2の材料を全面に堆積し、エツチ
ングによつて第1の材料のパタンの縁周辺に付着
した第2の材料を除去することにより、前記基板
面上方より前記基板面に垂直方向に基板露出面が
見通せるように第1の材料と前記第2の材料とに
よつて溝を形成し、この溝の部分内の露出した基
板材料を前記パタン形成された第1の材料と前記
第2の材料をマスクとして方向性エツチングする
ことを特徴とする半導体装置の製造方法を発明の
要旨とするものである。
(Structure of the Invention) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention deposits a first material on a substrate and then forms a pattern thereon,
A second material, which is a compound, is deposited on the entire surface by ECR-type plasma CVD, which is a chemical vapor deposition method using directional plasma, and the pattern of the first material is formed by etching. By removing the second material attached around the edge, a groove is formed by the first material and the second material so that the exposed surface of the substrate can be seen from above the substrate surface in a direction perpendicular to the substrate surface. The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the exposed substrate material in the groove portion is subjected to directional etching using the patterned first material and the second material as a mask. That is.

次に本発明の実施例を添付図面について説明す
る。なお実施例は一つの例示であつて、本発明の
精神を逸脱しない範囲で、種々の変更あるいは改
良を行いうることは言うまでもない。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the embodiments are merely illustrative, and it goes without saying that various changes and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention.

第1図A,Bに方向性を有する膜堆積法、
ECR形プラズマ堆積法で、段差を有する下地の
上にSiO2を堆積し、それをエツチングした場合
の形状の変化を示す。第1図AはSi1上に予めパ
タニングしたSiO2等をマスクにしてRIE
(reactive ion etching反応性イオンエツチング)
でSiをエツチングし、Siに溝を形成した後その上
にECR形プラズマ堆積法でSiO2膜2を堆積した
試料断面構造である。RIEの条件はCBrF3をガス
として使用し、0.03Torr,200Wであり、Siの溝
の深さは1μmである。また、Siの溝の凹部凸部の
幅はともに1μmである。ECR形プラズマ堆積法
によるSiO2の堆積膜厚は0.5μmで、堆積条件は
SiH4(100%)10c.c./min,O210c.c./min,2×
10-4Torr,100Wである。これらをライトエツチ
ングするとSi溝の側壁に堆積したSiO2膜はエツ
チング速度が大きいため急速にエツチングされて
なくなり第1図Bに示す構造が得られる。3,4
は残つたSiO2膜を示す。電子サイクロトロン共
鳴を用いてプラズマを生成するECR形プラズマ
CVD法では、膜を堆積するガス圧が従来のプラ
ズマCVD法に比べて1から2桁低い圧力であり、
発散磁場によりプラズマ流を形成して基板にプラ
ズマを照射するようにして膜を形成しているた
め、方向性が強く、かつ、適度なエネルギーを持
つたイオンが膜面に照射され、また、プラズマの
イオン化率も従来のプラズマCVD法よりも1桁
程度大きいという特徴を持つている。また、形成
された膜の性質としても、基板加熱なしでECR
形プラズマCVD法で形成された膜は、緩衝弗酸
に対するエツチング速度が熱CVD法で形成した
ものと同様であるというように、通常のプラズマ
CVD法より遥かに優れた性質の膜を形成できる
という特徴を持つている。
Figure 1A and B show a directional film deposition method;
This figure shows the change in shape when SiO 2 is deposited on a base with steps using the ECR plasma deposition method and then etched. Figure 1A shows RIE using SiO 2 , etc. patterned in advance on Si1 as a mask.
(reactive ion etching)
This is the cross-sectional structure of a sample in which Si was etched to form a groove in the Si, and then a SiO 2 film 2 was deposited thereon by ECR-type plasma deposition. The RIE conditions were CBrF 3 used as gas, 0.03 Torr, 200 W, and the depth of the Si groove was 1 μm. Furthermore, the widths of the concave and convex portions of the Si groove are both 1 μm. The deposited film thickness of SiO 2 by ECR type plasma deposition method was 0.5 μm, and the deposition conditions were
SiH 4 (100%) 10c.c./min, O 2 10c.c./min, 2×
10 -4 Torr, 100W. When these are light-etched, the SiO 2 film deposited on the side walls of the Si groove is rapidly etched away due to the high etching rate, resulting in the structure shown in FIG. 1B. 3,4
indicates the remaining SiO 2 film. ECR type plasma that generates plasma using electron cyclotron resonance
In the CVD method, the gas pressure for depositing the film is one to two orders of magnitude lower than that in the conventional plasma CVD method.
The film is formed by forming a plasma flow using a diverging magnetic field and irradiating the plasma onto the substrate, so ions with strong directionality and moderate energy are irradiated onto the film surface. The ionization rate is also about an order of magnitude higher than that of conventional plasma CVD methods. In addition, the properties of the formed film are such that ECR is possible without substrate heating.
The etching rate of films formed by thermal CVD with buffered hydrofluoric acid is similar to that of films formed by thermal CVD.
It has the characteristic of being able to form films with far superior properties than the CVD method.

第2図にライトエツチングの時間と、第1図B
に示す各部分の寸法の関係を示す。エツチング液
はH2Oで希釈したHF液(50%HF60c.c.,H2
O1940c.c.)である。室温でエツチング時間が10分
で凹部でのSiO2膜とSi側壁の間隙αBは0.15μmで
ある。SiO2の堆積膜厚、ならびにHF液の組成を
種々かえることによつてこの間隙αBの大きさは
種々の値をとりうることは言うまでもない。
Figure 2 shows the light etching time and Figure 1B.
The relationship between the dimensions of each part shown in is shown below. The etching solution was a HF solution diluted with H 2 O (50% HF60c.c., H 2
O1940c.c.). When the etching time is 10 minutes at room temperature, the gap α B between the SiO 2 film and the Si side wall in the recess is 0.15 μm. It goes without saying that the size of this gap α B can take various values by varying the thickness of the deposited SiO 2 film and the composition of the HF liquid.

第3図にライトエツチングの時間と、第1図B
に示す角度αB,αTの関係を示す。エツチング時間
を大きくしてもαBは一定で約70°である。従つて
第1図Bに示す凹部の酸化膜4のテーパ角は一定
である。又、凸部の酸化膜3のテーパ角もほぼ
100°で一定となる。
Figure 3 shows the light etching time and Figure 1B.
The relationship between angles α B and α T shown in is shown below. Even if the etching time is increased, α B remains constant at approximately 70°. Therefore, the taper angle of the oxide film 4 in the recess shown in FIG. 1B is constant. Also, the taper angle of the oxide film 3 on the convex portion is approximately
It becomes constant at 100°.

ここでは具体例として下地の段差を有する基板
としてSiをあげたが、段差を有する表面であれば
Si以外の他の材料、例えばInP,GaAs等の半導
体材料、又はAl,Mo等の金属材料、Al2O3,Si3
N4等の絶縁物でも同様の傾向をなすことは言う
までもない。また堆積膜としてSiO2を示したが、
Si3N4膜あるいはSiXNYOZ膜等のECR形プラズマ
堆積法で可能な膜であれば、いずれも上記と同様
である。
Here, as a specific example, Si is used as a substrate with a step on the base, but if the surface has a step,
Materials other than Si, such as semiconductor materials such as InP and GaAs, or metal materials such as Al and Mo, Al 2 O 3 , Si 3
It goes without saying that the same tendency occurs with insulators such as N4 . Also, although SiO 2 was shown as the deposited film,
The same applies to any film that can be formed by ECR type plasma deposition, such as a Si 3 N 4 film or a Si X N Y O Z film.

第1図〜第3図を用いて説明した性質を用いれ
ば微細な溝の加工が可能となる。第4図A〜E、
第5図A〜Cにその実施例を述べる。
By using the properties explained using FIGS. 1 to 3, it becomes possible to process fine grooves. Figure 4 A-E,
Examples thereof will be described in FIGS. 5A to 5C.

第4図はシリコン基板1の上に酸化膜5を熱酸
化法又はCVD法で形成した後、この上にポリシ
リコン膜6を、さらにその上にレジスト膜7をパ
タン形成し、その上にSiO2膜8をECR形プラズ
マ堆積法で堆積した構造を示す。各々の膜厚はた
とえばポリシリコン膜6は0.5μm、レジスト膜7
は1μm,SiO2膜8は0.5μmとする。これをライト
エツチングして第4図Bに示す構造を得る。9,
10はエツチングにより残つたSiO2膜を示す。
第2図で説明した希釈HF液を用いて14分間エツ
チングした場合第4図Bに示した間隙aの大きさ
は0.2μm,SiO2膜9と10の膜厚はともに0.2μm
となる。これをたとえばCBrF3ガスを用いたRIE
でエツチングすれば、第4図Cの構造が得られ
る。このRIEによるSiとSiO2のエツチング速度比
は約8倍であるので上記SiO2膜10は十分マス
クとなりうる。第4図CのSiO2膜10の膜厚は
約0.14μmとなる。又、Siとレジストのエツチン
グ速度比は約3倍なのでレジスト膜7も十分マス
クとなりうる。第4図Cに示す溝bは、RIEのエ
ツチングによつてレジスト膜7とSiO2膜10が
ともにRIEによつてエツチングされるため第4図
Bの溝aよりも幅が広くなる。この時溝bの間隙
は0.35μm程度となる。11,12はSiO2膜を示
す。次にSiO2膜12を除去し、第4図Dを、さ
らに、レジスト膜7を除去して第4図Eを得る。
ただし、この場合ポリシリコンの下地5がSiO2
膜なので、マスクとして使用したSiO2膜12を
除去する時、SiO2膜5も間隙の部分で約0.15μm
エツチングされる。第4図Dにcとしてこれを示
す。なお上記の実施例においては、1としてシリ
コン基板を用いた例について説明したが、この外
に半導体その他の基板を用いることができる。又
シリコン酸化膜5の代わりに絶縁物、ポリシリコ
ン6の代わりにシリコン入りのAl,Mo−Si、又
SiO2膜8の代わりにSi3N4、レジスト7の代わり
にSi3N4を用いることもできる。
FIG. 4 shows that after forming an oxide film 5 on a silicon substrate 1 by thermal oxidation or CVD, a polysilicon film 6 is formed on this, a resist film 7 is further patterned on top of this, and then SiO 2 shows a structure in which two films 8 are deposited by ECR type plasma deposition method. For example, the thickness of each film is 0.5 μm for polysilicon film 6, and 0.5 μm for resist film 7.
is 1 μm, and the SiO 2 film 8 is 0.5 μm. This is light etched to obtain the structure shown in FIG. 4B. 9,
10 shows the SiO 2 film left after etching.
When etching was performed for 14 minutes using the diluted HF solution explained in FIG. 2, the size of the gap a shown in FIG. 4B was 0.2 μm, and the thickness of both SiO 2 films 9 and 10 was 0.2 μm.
becomes. For example, RIE using CBrF 3 gas
If etching is performed, the structure shown in FIG. 4C is obtained. Since the etching rate ratio of Si and SiO 2 by this RIE is about 8 times, the SiO 2 film 10 can sufficiently serve as a mask. The thickness of the SiO 2 film 10 in FIG. 4C is approximately 0.14 μm. Furthermore, since the etching rate ratio between Si and resist is approximately three times, the resist film 7 can also serve as a sufficient mask. The groove b shown in FIG. 4C is wider than the groove a in FIG. 4B because both the resist film 7 and the SiO 2 film 10 are etched by RIE. At this time, the gap between grooves b is approximately 0.35 μm. 11 and 12 indicate SiO 2 films. Next, the SiO 2 film 12 is removed to obtain the image shown in FIG. 4D, and the resist film 7 is further removed to obtain the image shown in FIG. 4E.
However, in this case, the polysilicon base 5 is SiO 2
Since it is a film, when removing the SiO 2 film 12 used as a mask, the SiO 2 film 5 also has a gap of about 0.15 μm.
Etched. This is shown as c in FIG. 4D. In the above embodiment, an example using a silicon substrate has been described as 1, but a semiconductor or other substrate can be used in addition to this. Also, instead of the silicon oxide film 5, an insulator is used, and instead of the polysilicon 6, silicon-containing Al, Mo-Si, or
Si 3 N 4 may be used instead of the SiO 2 film 8, and Si 3 N 4 may be used instead of the resist 7.

下地のSiO2膜のエツチングを防止する工程を
第5図A〜Cに示す。第4図Bの工程まで進めた
後、ポリシリコン6のエツチングを第5図Aに示
すように最後に抜けるところまでエツチングせず
に止める。しかる後、SiO2膜13と14、レジ
スト膜7を除去し、第5図Bを得る。これを、た
とえばRIEで全面エツチングして第5図Cを得
る。第4図、第5図の例は1μm以下の微細な間隙
で導体配線、又は絶縁物等の材料を切断する場合
に幅広く応用できる。
A process for preventing etching of the underlying SiO 2 film is shown in FIGS. 5A to 5C. After proceeding to the step shown in FIG. 4B, the etching of the polysilicon 6 is stopped without etching until it finally comes out as shown in FIG. 5A. Thereafter, the SiO 2 films 13 and 14 and the resist film 7 are removed to obtain the structure shown in FIG. 5B. The entire surface is etched using RIE, for example, to obtain the image shown in FIG. 5C. The examples shown in FIGS. 4 and 5 can be widely applied to cutting conductor wiring or materials such as insulators with minute gaps of 1 μm or less.

上記の実施例においてはエツチングにRIEを用
いたが、必要な場合にはウエツトエツチングを使
用することも当然可能である。
Although RIE was used for etching in the above embodiments, it is of course possible to use wet etching if necessary.

第6図A〜FはSi基板1に溝eを形成し、その
中にポリSi又はSiO2等の膜を充填する製造方法
を示す。これは微細な素子間分離構造を得るに適
した製造方法である。Si基板1の上に熱酸化膜1
5を形成し、レジストパタン16を形成後、全面
にECR形プラズマ堆積法の方向性をもつた膜堆
積法によつてSiO2膜17を堆積して第6図Aの
構造を得る。熱酸化膜15の膜厚は例えば500Å、
レジスト16の膜厚は1〜1.5μm、SiO2膜17の
厚さを1μmとする。第2図で説明した希釈HFを
用いて14分間エツチングし第6図Bの構造を得
る。dの間隔は0.2μmとなり、SiO2膜18と19
の膜厚は0.7μmとなる。SiO2膜18,19とレジ
スト16をマスクとしてSi基板1をCBrF3ガスを
用いたRIEでエツチングし第6図Cの構造を得
る。Siの溝eの深さを1.5μmとした時、溝eの上
端の幅はSiO2膜20,21とレジスト膜16が
エツチングされるため約0.4〜0.6μm程度に広が
る。溝eの下端は0.2〜0.3μmである。SiO2膜2
0,21、レジスト膜16を除去し、さらに
SiO2膜15を除去した後、Si基板1を洗浄して
熱酸化膜22を形成して第6図Dを得る。この上
にSiO2膜又はポリSi膜を堆積して第6図Eを得
る。この堆積膜23の膜厚は0.5〜1μm程度であ
る。これをRIEで再度エツチングするか、もしく
はレジストを塗布後RIEでエツチングすることに
よつて第6図Fの構造を得る。この構造におい
て、Si基板1に埋め込まれた22と23の薄膜の
幅は0.4〜0.6μm、深さは1.5μmであり、微細な素
子間分離構造として適している。勿論、以上述べ
た諸条件は一具体例であつて条件の変更によつて
種々の寸法構造をもつた素子間分離構造を製作で
きることは言うまでもない。又レジスト16の代
わりにパタン形成をしたSiO2膜でもよいことは
勿論である。
6A to 6F show a manufacturing method in which a groove e is formed in the Si substrate 1 and a film of poly-Si or SiO 2 is filled in the groove. This is a manufacturing method suitable for obtaining a fine isolation structure between elements. Thermal oxide film 1 on Si substrate 1
After forming a resist pattern 16, a SiO 2 film 17 is deposited on the entire surface by a directional film deposition method such as ECR type plasma deposition method to obtain the structure shown in FIG. 6A. The thickness of the thermal oxide film 15 is, for example, 500 Å,
The thickness of the resist 16 is 1 to 1.5 μm, and the thickness of the SiO 2 film 17 is 1 μm. Etching was performed for 14 minutes using the diluted HF described in FIG. 2 to obtain the structure shown in FIG. 6B. The interval d is 0.2 μm, and the SiO 2 films 18 and 19
The film thickness is 0.7μm. Using the SiO 2 films 18, 19 and the resist 16 as masks, the Si substrate 1 is etched by RIE using CBrF 3 gas to obtain the structure shown in FIG. 6C. When the depth of the Si groove e is 1.5 μm, the width of the upper end of the groove e increases to about 0.4 to 0.6 μm because the SiO 2 films 20 and 21 and the resist film 16 are etched. The lower end of the groove e is 0.2 to 0.3 μm. SiO 2 film 2
0, 21, remove the resist film 16, and then
After removing the SiO 2 film 15, the Si substrate 1 is cleaned and a thermal oxide film 22 is formed to obtain the structure shown in FIG. 6D. A SiO 2 film or a poly-Si film is deposited on this to obtain the structure shown in FIG. 6E. The thickness of this deposited film 23 is approximately 0.5 to 1 μm. The structure shown in FIG. 6F is obtained by etching this again by RIE, or by applying a resist and etching by RIE. In this structure, the width of the thin films 22 and 23 embedded in the Si substrate 1 is 0.4 to 0.6 μm and the depth is 1.5 μm, which is suitable as a fine element isolation structure. Of course, the conditions described above are just one specific example, and it goes without saying that by changing the conditions, element isolation structures having various dimensions can be manufactured. It goes without saying that the resist 16 may be replaced by a patterned SiO 2 film.

第7図A〜Iは本発明による微細な溝形成方法
を用いた素子間分離構造の他の製作例である。第
7図Aにおいて、Si基板1の上に熱酸化膜24を
形成しその上に耐熱化性CVDSi3N4膜25を、さ
らにレジストパタン26を形成する。24の膜厚
は500Å、25の膜厚は1000Å,26の膜厚は1
〜1.5μmとする。この上にECR形プラズマ堆積法
の方向性をもつた膜堆積法でSiO2膜27を堆積
して第7図Bを得る。これを第2図に示した希釈
HFを用いて14分間エツチングし、CBrF3を用い
た前述のRIEでSi3N4膜25,SiO2膜24,Si基
板1をエツチングして第7図Cを得る。溝fの深
さを約1μmとする。SiO2膜28と29を除去し
て第7図Dを得る。レジスト26をマスクにして
Si3N4膜25とSiO2膜24をエツチングし、さら
にSi基板1を1μm程度エツチングして第7図Eを
得る。この時溝gの幅は0.4〜0.6μmである。レジ
スト26を除去した後200〜300Åの膜厚の熱酸化
膜30を形成した後全面にCVDSi3N4膜31を
0.3μm堆積して第7図Fを得る。これをRIEでエ
ツチングして第7図Gを得る。Si3N4膜25と3
1をマスクとして選択酸化をして第7図Hを得
る。32は酸化膜を示す。Si3N4膜25、酸化膜
24を除去して第7図Iを得る。以上説明したよ
うにフイールド領域は素子領域に対してセルフア
ライメントに形成される。酸化膜32の厚さは
2μm,Si3N4膜31の幅は0.4〜0.6μm程度であり、
微細な素子間分離に適する。又、レジストパタン
26の代わりに、パタン形成をしたSiO2膜を用
いることができることは言うまでもない。
FIGS. 7A to 7I show other examples of manufacturing isolation structures using the method for forming fine grooves according to the present invention. In FIG. 7A, a thermal oxide film 24 is formed on the Si substrate 1, a heat-resistant CVDSi 3 N 4 film 25 is formed thereon, and a resist pattern 26 is further formed. The film thickness of 24 is 500 Å, the film thickness of 25 is 1000 Å, and the film thickness of 26 is 1
~1.5μm. A SiO 2 film 27 is deposited thereon by a directional film deposition method using the ECR type plasma deposition method to obtain the structure shown in FIG. 7B. This is diluted as shown in Figure 2.
Etching is performed using HF for 14 minutes, and the Si 3 N 4 film 25, SiO 2 film 24, and Si substrate 1 are etched by the aforementioned RIE using CBrF 3 to obtain the image shown in FIG. 7C. The depth of the groove f is approximately 1 μm. The SiO 2 films 28 and 29 are removed to obtain FIG. 7D. Using resist 26 as a mask
The Si 3 N 4 film 25 and the SiO 2 film 24 are etched, and the Si substrate 1 is further etched by about 1 μm to obtain the image shown in FIG. 7E. At this time, the width of the groove g is 0.4 to 0.6 μm. After removing the resist 26, a thermal oxide film 30 with a thickness of 200 to 300 Å is formed, and then a CVDSi 3 N 4 film 31 is formed on the entire surface.
After depositing 0.3 μm, the image shown in FIG. 7F is obtained. This is etched using RIE to obtain Figure 7G. Si 3 N 4 films 25 and 3
Selective oxidation is performed using No. 1 as a mask to obtain FIG. 7H. 32 indicates an oxide film. The Si 3 N 4 film 25 and the oxide film 24 are removed to obtain the structure shown in FIG. 7I. As explained above, the field region is formed in self-alignment with respect to the element region. The thickness of the oxide film 32 is
2 μm, the width of the Si 3 N 4 film 31 is about 0.4 to 0.6 μm,
Suitable for fine isolation between elements. Furthermore, it goes without saying that a patterned SiO 2 film can be used instead of the resist pattern 26.

第8図A〜Fは本発明による他の素子間分離構
造の製作例である。第7図Cの構造において、リ
フトオフによつてレジスト26とその上に堆積さ
れているSiO2膜28を除去して第8図Aを得る。
RIEエツチングによつてSi3N4膜25,SiO2膜2
4,Si基板1をエツチングして第8図Bを得る。
この上にCVDSi3N4膜34を膜厚0.3μmで堆積し
第8図Cを得る。RIEエツチングによつて第8図
Dを、熱酸化によつて第8図Eを、さらにSi3N4
膜25と熱酸化膜24の除去によつて第8図Fを
得る。以上説明したこの方法においてもフイール
ド領域は素子領域に対してセルフアライメントに
形成される。これも第7図Iと同様に微細な素子
間分離構造に適する。
FIGS. 8A to 8F are fabrication examples of other element isolation structures according to the present invention. In the structure shown in FIG. 7C, the resist 26 and the SiO 2 film 28 deposited thereon are removed by lift-off to obtain the structure shown in FIG. 8A.
Si 3 N 4 film 25, SiO 2 film 2 by RIE etching
4. Etch the Si substrate 1 to obtain the image shown in FIG. 8B.
A CVDSi 3 N 4 film 34 is deposited on this to a thickness of 0.3 μm to obtain the image shown in FIG. 8C. 8D by RIE etching, FIG. 8E by thermal oxidation, and Si 3 N 4
By removing the film 25 and the thermal oxide film 24, FIG. 8F is obtained. Also in this method described above, the field region is formed in self-alignment with respect to the element region. Like FIG. 7I, this is also suitable for a fine isolation structure between elements.

以上説明したように本発明によれば、方向性を
もつた膜堆積法、ECR形プラズマ堆積法を用い
ることによつて0.1〜0.5μm程度の微細なパタンを
形成できる。この形成法を用いてLSIにおいて微
細でかつ素子領域に対してセルフアライメントを
満足させる素子間分離構造を容易に製作すること
ができる。
As explained above, according to the present invention, a fine pattern of about 0.1 to 0.5 μm can be formed by using a directional film deposition method and an ECR type plasma deposition method. Using this formation method, it is possible to easily manufacture a fine device isolation structure in LSI that satisfies self-alignment with respect to the device region.

又、耐酸化性材料としてCVDSi3N4膜を上記の
実施例では使用しているが、Al2O3等他の耐酸化
性材料を使用することも勿論可能である。
Further, although CVDSi 3 N 4 film is used as the oxidation-resistant material in the above embodiment, it is of course possible to use other oxidation-resistant materials such as Al 2 O 3 .

(発明の効果) 叙上のように本発明によれば、基板上に第1の
材料を堆積した後、これをパタン形成し、その上
に方向性を有するプラズマを使つた化学気相成長
法によつて化合物である第2の材料を全面に堆積
し、エツチングによつて第1の材料のパタンの縁
周辺に付着した第2の材料を除去することによ
り、前記基板面上方より前記基板面に垂直方向に
基板露出面が見通せるように第1の材料と前記第
2の材料とによつて溝を形成し、この溝の部分内
の露出した基板材料を前記パタン形成された第1
の材料と前記第2の材料をマスクとして方向性エ
ツチングすることによつて (イ) エツチングによつて形成された溝幅の寸法精
度が良好であること、すなわち本発明によれば
0.1〜0.5μm程度の幅の溝が容易に加工できるた
めLSIにおいて、特に0.1〜0.5μm程度の間隙
で、導体配線又は絶縁膜等の材料の切断を必要
とする形状を製作しうること (ロ) 他の応用例として素子間分離に適用すれば微
細な素子間分離構造を製作できること (ハ) 工程が簡略化され、かつエツチング工程にお
いてマスク材付着による性能の低下がないこと 等の効果を有するものである。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, a first material is deposited on a substrate, a pattern is formed on the first material, and a chemical vapor deposition method using directional plasma is applied on the first material. By depositing a second material, which is a compound, on the entire surface by etching and removing the second material attached around the edge of the pattern of the first material by etching, the substrate surface is etched from above the substrate surface. A groove is formed by the first material and the second material so that the exposed surface of the substrate can be seen in the direction perpendicular to the patterned first material.
By performing directional etching using the material and the second material as a mask, (a) the dimensional accuracy of the groove width formed by etching is good, that is, according to the present invention;
Grooves with a width of about 0.1 to 0.5 μm can be easily machined, so in LSI, shapes that require cutting of materials such as conductor wiring or insulating films can be manufactured, especially with gaps of about 0.1 to 0.5 μm (ROW). ) Another application example is that if applied to element isolation, it is possible to fabricate a fine element isolation structure (c) The process is simplified and there is no deterioration in performance due to mask material adhesion during the etching process. It is something.

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

第1図A,Bは方向性をもつた膜堆積法による
薄膜をエツチングした時の形状変化、第2図及び
第3図は第1図に示した形状のエツチング時間依
存性、第4図A〜E、第5図A〜Cは第1図に示
した堆積膜を用いた微細な溝形成方法、第6図A
〜F、第7図A〜I、第8図A〜Fは第1図〜第
5図に示した微細な溝形成法を利用した微細な素
子間分離構造の製造方法を示す。 1……Si基板、2,3,4……方向性をもつ膜
堆積法によつて形成された薄膜、5……SiO2膜、
6……ポリSi膜、7……レジスト膜、8,9,1
0,11,12,13,14……方向性をもつ膜
堆積法によつて形成された薄膜、15,22,2
4,30,33……熱酸化膜、16,26……レ
ジスト膜又はSiO2膜、17,18,19,20,
21,27,28,29……方向性をもつ膜堆積
法によつて形成された薄膜、23……CVDSiO2
膜又はCVDポリSi膜、25,31,34……耐
酸化性材料の膜、32,35……熱酸化膜。
Figures 1A and B show changes in shape when etching a thin film using a directional film deposition method, Figures 2 and 3 show the etching time dependence of the shape shown in Figure 1, and Figure 4A. ~E, Figures 5A to C show a method for forming fine grooves using the deposited film shown in Figure 1, and Figure 6A
-F, FIGS. 7A-I, and 8A-F show a method of manufacturing a fine isolation structure using the fine groove forming method shown in FIGS. 1-5. 1... Si substrate, 2, 3, 4... Thin film formed by directional film deposition method, 5... SiO 2 film,
6... Poly-Si film, 7... Resist film, 8, 9, 1
0, 11, 12, 13, 14... Thin film formed by directional film deposition method, 15, 22, 2
4, 30, 33... thermal oxide film, 16, 26... resist film or SiO 2 film, 17, 18, 19, 20,
21, 27, 28, 29... Thin film formed by directional film deposition method, 23... CVDSiO 2
film or CVD poly-Si film, 25, 31, 34... film of oxidation-resistant material, 32, 35... thermal oxidation film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基板上に第1の材料を堆積した後、これをパ
タン形成し、その上に方向性を有するプラズマを
使つた化学気相成長法であるECR形プラズマ
CVD法により化合物である第2の材料を全面に
堆積し、エツチングによつて前記第1の材料のパ
タンの縁周辺に付着した前記第2の材料の脆弱な
膜質部分を除去し、平坦面に堆積した緻密な膜質
からなる前記第2の材料を残すことにより、前記
基板面上方より前記基板面に垂直方向に基板露出
面が見通せるように前記第1の材料と前記第2の
材料とによつて溝を形成し、 前記溝の部分内の露出した基板材料を前記パタ
ン形成された前記第1の材料と前記第2の材料を
マスクとして方向性エツチングすることにより深
溝を形成することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 2 特許請求範囲第1項記載の半導体装置の製造
方法において、前記深溝の中にCVD等による堆
積膜を充填することによつて、表面が平坦で、か
つ分離幅が1μm以下の素子間分離構造を製作する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 3 特許請求範囲第1項記載の半導体装置の製造
方法において、前記深溝の中に耐酸化性材料の堆
積膜を充填し、かつ素子領域も前記耐酸化性材料
の膜で被覆し、選択酸化後の基板表面が平坦にな
るように前記耐酸化性材料の膜で被覆していない
Si領域をエツチングして段差調整をした後、選択
酸化して表面の平坦な選択酸化膜を得ることを特
徴とする半導体装置の製造方法。
[Claims] 1. After depositing a first material on a substrate, a pattern is formed on the first material, and an ECR type plasma which is a chemical vapor deposition method using directional plasma is applied.
A second material, which is a compound, is deposited on the entire surface by the CVD method, and by etching, the fragile filmy parts of the second material attached around the edges of the pattern of the first material are removed, and the flat surface is By leaving the second material made of a deposited dense film, the first material and the second material are combined so that the exposed surface of the substrate can be seen from above the substrate surface in a direction perpendicular to the substrate surface. and forming a deep groove by directional etching the exposed substrate material in the groove portion using the patterned first material and the second material as a mask. A method for manufacturing a semiconductor device. 2. In the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, an element isolation structure having a flat surface and an isolation width of 1 μm or less is obtained by filling the deep groove with a film deposited by CVD or the like. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: manufacturing a semiconductor device. 3. In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, the deep groove is filled with a deposited film of an oxidation-resistant material, and the element region is also covered with the film of the oxidation-resistant material, and after selective oxidation, The substrate surface is not coated with the oxidation-resistant material film so that it is flat.
1. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises etching a Si region to adjust the height difference, and then performing selective oxidation to obtain a selective oxide film with a flat surface.
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