JPH06291178A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH06291178A
JPH06291178A JP7382293A JP7382293A JPH06291178A JP H06291178 A JPH06291178 A JP H06291178A JP 7382293 A JP7382293 A JP 7382293A JP 7382293 A JP7382293 A JP 7382293A JP H06291178 A JPH06291178 A JP H06291178A
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JP
Japan
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region
semiconductor device
dielectric
manufacturing
trench
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JP7382293A
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Japanese (ja)
Inventor
Genzo Kadoma
玄三 門間
Yuzo Kataoka
有三 片岡
Seiji Kamei
誠司 亀井
Yasushi Kawakado
保志 川角
Yukihiro Hayakawa
幸宏 早川
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PURPOSE:To form isolation areas by a simple process and improve the integration and yield of a semiconductor device by simultaneously forming a deep trench and a shallow trench by etching process and filling the trenches by deposition process at the same time. CONSTITUTION:An insulating film 13 is formed on the surface of a semiconductor base 10, a plurality of openings with different widths are formed on the insulating film and a plurality of grooves 18 and 19, which have different depths in response to each width of the opening, are formed by etching the semiconductor base 10. Then, dielectric 15 is embedded in the grooves and an insulating isolation areas are formed.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に素子間分離領域の形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming an element isolation region.

【0002】[0002]

【従来の技術】単一の半導体チップに複数の半導体素子
を形成する場合、各素子形成領域を相互に絶縁する必要
がある。半導体集積回路における素子分離には、大別し
てPN接合によるジャンクション・アイソレーション
と、絶縁物を介在させるダィエレクトリック・アイソレ
ーション(誘電体分離)とがあり、後者には、LOCO
S法とトレンチ(溝)を用いたアイソレーションとがあ
る。半導体装置の高集積化につれて、誘電体分離が多く
利用されるようになってきた。これまで、半導体表面の
一部を選択的に酸化して分離領域を形成するLOCOS
法が一般的に行なわれてきたが、LOCOS法では分離
領域端にバーズビークが生じ、また深い素子分離を形成
できないという欠点があり、素子の微細化,高速化を制
限していた。そこでこれらの問題を解決するために近年
トレンチアイソレーション(溝分離)が注目されるよう
になった。
2. Description of the Related Art When forming a plurality of semiconductor elements on a single semiconductor chip, it is necessary to insulate each element forming region from each other. Element isolation in a semiconductor integrated circuit is roughly classified into a junction isolation by a PN junction and a dielectric isolation (dielectric isolation) with an insulator interposed.
There are S method and isolation using a trench. With the high integration of semiconductor devices, dielectric isolation has come to be used more often. Until now, LOCOS has been used to selectively oxidize a part of the semiconductor surface to form an isolation region.
However, the LOCOS method has a drawback that bird's beaks are generated at the edge of the isolation region and deep element isolation cannot be formed, which limits the miniaturization and speeding up of elements. Therefore, in order to solve these problems, attention has recently been paid to trench isolation.

【0003】図13にトレンチアイソレーションを用い
たバイポーラトランジスタの断面図を示す。図示のバイ
ポーラトランジスタは通常以下の工程により作製され
る。すなわち、P型基板10にN+ 埋込み層11を形成
した後、N- エピタキシャル層12を形成する。その後
コレクタ周辺にP型基板まで達する深いトレンチアイソ
レーション22を形成する。そしてコレクタ抵抗を下げ
るためのN+ 不純物層38を形成する。その後ベースと
コレクタを分離するためLOCOS法によって選択酸化
領域を形成し、さらにベース26,エミッタ層36を形
成してバイポーラトランジスタを形成する。図13のト
ランジスタはコレクタ周辺の他の素子と分離する領域に
トレンチアイソレーションを設けることにより隣接する
素子との距離を短かくできるので、微細化が可能とな
る。またN+ 埋込み層より深くトレンチアイソレーショ
ンを設けることにより、寄生素子の発生を抑えることが
でき、トランジスタの高速化が可能となる。
FIG. 13 shows a sectional view of a bipolar transistor using trench isolation. The illustrated bipolar transistor is usually manufactured by the following steps. That is, after the N + buried layer 11 is formed on the P-type substrate 10, the N epitaxial layer 12 is formed. After that, a deep trench isolation 22 reaching the P-type substrate is formed around the collector. Then, an N + impurity layer 38 for reducing the collector resistance is formed. After that, a selective oxidation region is formed by the LOCOS method to separate the base and the collector, and the base 26 and the emitter layer 36 are further formed to form a bipolar transistor. The transistor in FIG. 13 can be miniaturized because the distance between adjacent transistors can be shortened by providing trench isolation in a region around the collector, which is isolated from other devices. Further, by providing the trench isolation deeper than the N + buried layer, the generation of parasitic elements can be suppressed and the speed of the transistor can be increased.

【0004】バイポーラトランジスタにおいては隣接素
子との分離距離を短かくしかつ寄生素子の発生を抑える
ため、P型基板まで届く深いアイソレーションと、ベー
スとコレクタ間を分離しかつエピタキシャル層が連続す
る浅いアイソレーションが必要である。
In a bipolar transistor, in order to shorten the separation distance from adjacent elements and suppress the generation of parasitic elements, deep isolation reaching the P-type substrate and shallow isolation isolating the base and collector and having a continuous epitaxial layer. Ration is necessary.

【0005】しかしながら上記従来例では、ベース,コ
レクタ間の素子分離をLOCOS分離法による酸化膜3
1で行なっている。そのため、LOCOS分離法に伴う
前述したバーズビークの発生のために、コレクタとベー
ス間の分離幅は1.5〜2.0μm程度が限度であり、
単体素子の微細化を制限していた。またLOCOS分離
法はバーズビーク下で結晶欠陥が発生するという欠点が
あった。
However, in the above-mentioned conventional example, the element isolation between the base and the collector is performed by the LOCOS isolation method.
It is done in 1. Therefore, the separation width between the collector and the base is limited to about 1.5 to 2.0 μm because of the above-described bird's beak generated by the LOCOS separation method.
Limiting miniaturization of a single element. Further, the LOCOS separation method has a defect that crystal defects are generated under the bird's beak.

【0006】このような、トレンチアイソレーションと
LOCOS法との併用に伴う欠点を解決するために、例
えば、米国特許4,236,294号、3,745,6
47号、3,975,818号および3,978,51
5号等に示されている通り、NPNトランジスタの素子
分離領域をトレンチで形成し、かつ、ベース・コレクタ
間に、新たにサブトレンチ領域を形成する方法が提案さ
れている。
In order to solve the above drawbacks associated with the combined use of the trench isolation and the LOCOS method, for example, US Pat. Nos. 4,236,294, 3,745,6.
47, 3,975,818 and 3,978,51
As shown in No. 5 and the like, a method of forming an element isolation region of an NPN transistor with a trench and forming a new sub-trench region between a base and a collector has been proposed.

【0007】図14はその一例を示すものである。P-
基板10にN+ 埋込層11,Nエピタキシャル層12お
よび熱酸化膜層13を順次形成し、図14(a)に示す
ように、ベース・コレクタ間分離のための、N+ 埋込層
に達する浅いサブトレンチ18をエッチングによって形
成する。次にサブトレンチ18をCVDSiO2 24で
埋込み、図14(b)に示すように、素子分離のための
- 基板10に達する深いトレンチ19をエッチングに
よって形成する。ついで、図14(c)に示すように、
ベース領域となるP層26、それぞれエミッタ領域およ
びコレクタ領域となるN+ 層36,38を形成し、さら
にCVDSiO2 24によってそれらの表面を覆うと同
時にトレンチ19を埋込む。最後に図14(d)に示す
ように、ベース,エミッタおよびコレクタのそれぞれに
電極39を形成して、浅いトレンチ分離領域20および
深いトレンチ分離領域22を有するNPNトランジスタ
が作製される。
FIG. 14 shows an example thereof. P -
Substrate 10 an N + buried layer 11, N epitaxial layer 12 and the thermal oxide film layer 13 are sequentially formed, as shown in FIG. 14 (a), for the separation between the base and the collector, the N + buried layer The shallow sub-trench 18 that reaches is formed by etching. Next, the sub-trench 18 is filled with CVD SiO 2 24, and as shown in FIG. 14B, a deep trench 19 reaching the P substrate 10 for element isolation is formed by etching. Then, as shown in FIG.
A P layer 26 serving as a base region and N + layers 36 and 38 serving as an emitter region and a collector region, respectively, are formed, and further, their surfaces are covered with CVDSiO 2 24 and at the same time the trench 19 is buried. Finally, as shown in FIG. 14D, an electrode 39 is formed on each of the base, the emitter and the collector to produce an NPN transistor having a shallow trench isolation region 20 and a deep trench isolation region 22.

【0008】しかしながら、上記従来例では、トレンチ
を形成するために2回のパターニングおよびエッチング
を行なわなければならず、次のような欠点があった。
However, in the above-described conventional example, patterning and etching must be performed twice to form the trench, which has the following drawbacks.

【0009】(1)同じトレンチのパターニング・エッ
チングを行なうのに、マスクが2枚必要であり、製造コ
ストが上昇する。
(1) Two masks are required for patterning and etching the same trench, which increases the manufacturing cost.

【0010】(2)2回のパターニングを行なうため、
アライメントのずれにより、コレクタ,ベース容量Cbc
が、変動する。
(2) Since patterning is performed twice,
Due to misalignment, collector / base capacitance C bc
But it fluctuates.

【0011】(3)素子分離用のトレンチおよび、サブ
トレンチ形成後、それぞれ、そのトレンチの埋め込み工
程が必要となり製造コストが上昇する。
(3) After forming the trench for element isolation and the sub-trench, a step of burying the trench is required respectively, which increases the manufacturing cost.

【0012】さらに、トレンチ・アイソレーションには
以下に述べるような問題が生ずることがある。すなわ
ち、トレンチ・アイソレーション上面の絶縁膜に生ずる
凹みおよび狭いトレンチ内に生ずる“す”の問題であ
る。
Further, the trench isolation may have the following problems. That is, there is a problem of a depression that occurs in the insulating film on the upper surface of the trench isolation and a "dot" that occurs in a narrow trench.

【0013】図15は素子間の分離のためのトレンチ・
アイソレーション22の例を示す。トレンチ内面および
Nエピタキシャル層12の表面に絶縁膜(熱酸化膜)2
1を形成し、トレンチ内に誘電体24を埋込んだ後、エ
ッチバック法等でトレンチ内に埋込んだ部分以外の誘電
体を除去し、その後さらに絶縁膜25を堆積させて素子
分離領域を形成したものである。この時トレンチ22内
に埋込まれた誘電体24の段差により、絶縁膜25上に
凹部27が形成される。
FIG. 15 shows a trench for isolation between devices.
An example of the isolation 22 will be shown. An insulating film (thermal oxide film) 2 is formed on the inner surface of the trench and the surface of the N epitaxial layer 12.
1 is formed and the dielectric 24 is buried in the trench, the dielectric other than the part buried in the trench is removed by an etch back method or the like, and then an insulating film 25 is further deposited to form the element isolation region. It was formed. At this time, due to the step of the dielectric 24 embedded in the trench 22, a recess 27 is formed on the insulating film 25.

【0014】凹部27は激しい段差を生じさせ、特に多
層配線を形成する際に、半導体装置の歩留りを低下させ
る原因となる。
The recess 27 causes a sharp step, which causes a reduction in the yield of the semiconductor device especially when forming a multi-layer wiring.

【0015】また、図16に示すようにトレンチ内に埋
込まれた誘電体24の上部に熱酸化法により熱酸化膜2
9を形成しても、段差は残り、配線を形成する際に歩留
りを低下させてしまう。
Further, as shown in FIG. 16, a thermal oxide film 2 is formed on the dielectric 24 buried in the trench by a thermal oxidation method.
Even if 9 is formed, the step remains, and the yield is reduced when forming the wiring.

【0016】さらに上述した凹部を平坦化しようとする
場合は、SOG等の有機絶縁物を塗布したり、埋込み用
誘電体を非常に厚く堆積させるといった手法が用いら
れ、後工程も含めて素子分離領域の形成方法が非常に複
雑になるという欠点があった。
Further, in order to flatten the above-mentioned concave portion, a technique of applying an organic insulating material such as SOG or depositing a buried dielectric very thickly is used. There is a drawback that the method of forming the regions becomes very complicated.

【0017】また、特に幅の狭いトレンチ・アイソレー
ションでは“す”の発生の問題があった。
In addition, there is a problem of generation of "sun" in the trench isolation having a narrow width.

【0018】図17(a)は、図14に示した浅いトレ
ンチ18および深いトレンチ19の内面に厚さ約100
0Åの熱酸化膜21を形成し、さらに、減圧CVD法に
よってポリシリコン33を約10,000〜15,00
0Å堆積してトレンチ内を埋めこんだ状態を示す。
FIG. 17A shows that the inner surface of the shallow trench 18 and the deep trench 19 shown in FIG. 14 has a thickness of about 100.
A thermal oxide film 21 of 0 Å is formed, and the polysilicon 33 is further deposited by a low pressure CVD method to about 10,000 to 15,000.
It shows the state that 0 Å is deposited and the trench is filled.

【0019】その後、反応性イオンエッチングにより埋
込み部分以外のポリシリコン33をエッチングし、常法
を用いて、ベース領域26,エミッタ領域36,および
コレクタ領域38を形成し、酸化膜37を設けて、図1
7(b)に示すようなトレンチによる素子分離を用いた
バイポーラ型トランジスタが得られる。
After that, the polysilicon 33 other than the buried portion is etched by reactive ion etching, the base region 26, the emitter region 36, and the collector region 38 are formed by an ordinary method, and the oxide film 37 is provided. Figure 1
A bipolar transistor using the element isolation by the trench as shown in FIG. 7B is obtained.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、図16に示すように幅が狭く、浅いトレンチ
を、通常の減圧CVDによるポリシリコン膜で埋込もう
とするとき、トレンチ内部に「す」35ができることが
多く、でき上がった半導体装置の信頼性を落としてしま
う。
However, in the above-mentioned conventional example, when a shallow trench having a narrow width as shown in FIG. 16 is to be filled with a polysilicon film formed by the usual low pressure CVD, " In many cases, the reliability of the finished semiconductor device is reduced.

【0021】さらに、P−N接合分離では、N型エピタ
キシャル層内のP型領域(NPNトランジスタのベース
あるいはPNPトランジスタのエミッタ,コレクタ)と
P型分離領域との間での寄生素子(P−N−Pトランジ
スタ)が動作する可能性があるために、パターン設計時
に十分な間隔を必要とする。これは半導体装置の微細化
にとって大きな障害となる。
Further, in the P-N junction isolation, a parasitic element (P-N) between the P-type isolation region (base of the NPN transistor or emitter / collector of the PNP transistor) and P-type isolation region in the N-type epitaxial layer. -P-transistor) may operate, so a sufficient space is required at the time of pattern design. This is a major obstacle to miniaturization of semiconductor devices.

【0022】またトレンチ分離では、分離領域のトレン
チ内に酸化膜あるいは多結晶Siを埋め込む工程がある
が、トレンチの断面形状の制御が難かしいこと、また、
トレンチ内を均一に埋めきれずに空洞が残ることがある
ために、ウェハーに他の工程で応力がかかった場合に反
りを発生させることがある。
In the trench isolation, there is a step of embedding an oxide film or polycrystalline Si in the trench in the isolation region, but it is difficult to control the sectional shape of the trench.
Since the inside of the trench may not be uniformly filled and a cavity may remain, a warp may occur when the wafer is stressed in another process.

【0023】本発明は上述した技術課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は高集積化に対応可能な素子分離
領域をより簡単に形成し、歩留りを向上させることにあ
る。
The present invention has been made in view of the above-mentioned technical problems, and an object thereof is to more easily form an element isolation region that can cope with high integration and improve the yield.

【0024】また、本発明の目的は、1回のエッチング
工程で深いトレンチと浅いトレンチを同時に形成し、1
回の堆積工程でそれらのトレンチを同時に埋込むことの
できる方法を提供することにある。
Further, an object of the present invention is to form a deep trench and a shallow trench at the same time in one etching process.
It is an object of the present invention to provide a method capable of simultaneously filling those trenches in a single deposition process.

【0025】さらに本発明の他の目的はトレンチ分離領
域の表面を平坦に形成する方法を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a method for forming a flat surface of a trench isolation region.

【0026】本発明のさらに他の目的はトレンチ分離領
域内を完全に埋めこみ、「す」を発生させない方法を提
供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a method of completely filling the trench isolation region and preventing generation of "su".

【0027】本発明のさらに他の目的は、トレンチ分離
領域において応力の発生のないトレンチ分離方法を提供
することを目的とする。
Still another object of the present invention is to provide a trench isolation method in which stress is not generated in the trench isolation region.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による半導体装置の製造方法は半導体基体の
表面に絶縁膜を形成する工程、該絶縁膜にそれぞれ幅の
異なる複数の開口部を設ける工程、前記半導体基体をエ
ッチングして前記開口部の幅に応じてそれぞれ異なる深
さを有する複数の溝を形成する工程、および該複数の溝
に誘電体を埋込んで絶縁分離領域を形成する工程を有す
ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming an insulating film on the surface of a semiconductor substrate, and a plurality of openings having different widths in the insulating film. A step of forming a plurality of grooves having different depths according to the width of the opening by etching the semiconductor substrate, and filling the plurality of grooves with a dielectric to form an insulating isolation region. It is characterized by having a step of

【0029】さらに、本発明による方法は半導体基体の
表面の第1の領域に該半導体基体と化合物を形成する物
質を導入する工程、該第1の領域および該第1の領域以
外の第2の領域の半導体基体表面を露出し、その他の基
体表面をマスク材で覆う工程、前記半導体基体をエッチ
ングして前記第1の領域に浅い溝、前記第2の領域に深
い溝を形成する工程、および前記浅い溝および深い溝に
誘電体を埋込んで絶縁分離領域を形成する工程を有する
ことを特徴とする。
Furthermore, the method according to the invention comprises the step of introducing into the first region of the surface of the semiconductor substrate a substance which forms a compound with said semiconductor substrate, said first region and a second region other than said first region. Exposing the surface of the semiconductor substrate in the region and covering the surface of the other substrate with a mask material; etching the semiconductor substrate to form a shallow groove in the first region and a deep groove in the second region; It is characterized by including a step of burying a dielectric material in the shallow groove and the deep groove to form an insulating isolation region.

【0030】本発明による方法は半導体基体の表面に形
成した絶縁膜に開口部を設ける工程と、前記開口部内に
絶縁膜を形成する工程、前記開口部に誘電体を埋込む工
程、前記誘電体上に不純物層を形成する工程、前記開口
部に埋込まれた以外の前記誘電体を除去する工程、およ
び前記半導体基体を熱酸化し、前記誘電体上部に熱酸化
膜を選択的に形成する工程を有することを特徴とする。
The method according to the present invention comprises the steps of providing an opening in an insulating film formed on the surface of a semiconductor substrate, forming an insulating film in the opening, embedding a dielectric in the opening, and dielectric. Forming an impurity layer thereon, removing the dielectric other than buried in the opening, and thermally oxidizing the semiconductor substrate to selectively form a thermal oxide film on the dielectric. It is characterized by having a process.

【0031】本発明による方法は半導体基体にそれぞれ
幅の異なる複数の溝を形成する工程、前記半導体基体表
面に熱酸化膜を形成して幅の狭い前記溝は前記熱酸化膜
で充填し、幅の広い前記溝には未充填部分を残す工程、
および前記未充填部分に誘電体を埋込む工程を有するこ
とを特徴とする。
The method according to the present invention comprises a step of forming a plurality of grooves having different widths on a semiconductor substrate, a thermal oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate, and the narrow groove is filled with the thermal oxide film. Leaving the unfilled part in the wide groove,
And a step of burying a dielectric material in the unfilled portion.

【0032】本発明による方法は第一導電型の半導体基
体に第二導電型の埋め込み領域と、第一導電型の埋め込
み領域を形成し、前記半導体基体上に第二導電型のエピ
タキシャル半導体層を形成する工程、前記エピタキシャ
ル層表面から前記第一導電型の埋め込み領域に達する第
一導電型の拡散領域を選択的に形成する工程、前記第一
導電型の拡散領域および前記第一導電型の埋め込み領域
を陽極化成して多孔質化する工程、および前記多孔質領
域を酸化することにより誘電体化して前記第二導電型の
単結晶層側面を誘電体で分離する工程を有することを特
徴とする。
According to the method of the present invention, a second conductivity type buried region and a first conductivity type buried region are formed in a first conductivity type semiconductor substrate, and a second conductivity type epitaxial semiconductor layer is formed on the semiconductor substrate. Forming step, selectively forming a first-conductivity-type diffusion region reaching the first-conductivity-type buried region from the epitaxial layer surface, the first-conductivity-type diffusion region, and the first-conductivity-type embedding And a step of anodizing the region to make it porous, and a step of oxidizing the porous region to make it a dielectric and separating the side surface of the second conductivity type single crystal layer with a dielectric. .

【0033】[0033]

【作用】本発明によれば、トレンチ形成に際し、トレン
チの幅によって形成されるトレンチの深さが異なること
を利用して、素子分離用のトレンチと、サブトレンチを
1回のパターニング,エッチング工程で形成し、かつそ
のトレンチの埋め込みを1回のCVDで行なうため、製
造コストの低減を実現し、かつ、トランジスタの特性安
定性を図ることができる。
According to the present invention, in forming a trench, the depth of the trench formed is different depending on the width of the trench, so that the trench for element isolation and the sub-trench can be formed by a single patterning and etching process. Since the trenches are formed and the trenches are buried by one-time CVD, the manufacturing cost can be reduced and the transistor characteristics can be stabilized.

【0034】さらに、本発明によれば、半導体基板内部
に選択的に主半導体形成物質との化合物を形成し、その
後トレンチ形成の基板エッチングを行なう際、主半導体
形成物質と、主半導体形成物質との化合物のエッチング
速度の差を利用することにより1度のエッチング工程で
深さの異なる分離用トレンチを形成することができる。
Further, according to the present invention, when the compound with the main semiconductor forming substance is selectively formed inside the semiconductor substrate and then the substrate is etched to form the trench, the main semiconductor forming substance and the main semiconductor forming substance are removed. By utilizing the difference in the etching rate of the compound (1), the isolation trenches having different depths can be formed by one etching process.

【0035】本発明によれば、トレンチ内に埋めこまれ
た誘電体層の表面に不純物を導入し、その不純物による
増速酸化を利用して、トレンチアイソレーション領域の
表面を平坦にできる。
According to the present invention, the surface of the trench isolation region can be flattened by introducing impurities into the surface of the dielectric layer buried in the trench and utilizing the accelerated oxidation by the impurities.

【0036】さらに、本発明によれば、狭いトレンチを
全て熱酸化によるシリコン酸化膜で埋込むことにより、
トレンチ内部に生じる「す」のような欠陥を無くすこと
ができる。
Further, according to the present invention, by filling the narrow trench with a silicon oxide film formed by thermal oxidation,
It is possible to eliminate a defect such as “spot” that occurs inside the trench.

【0037】また、本発明によればN型エピタキシャル
層に上下両方向からP型不純物を拡散させてP型の分離
領域を形成し、このP型分離領域を表面から陽極化成す
ることによって多孔質化し、多孔質層を酸化することに
よりN型エピタキシャル層の側面を誘電体で分離するこ
とによって、良好な分離領域の形成が可能であり、ま
た、分離領域に応力が発生しない。
According to the present invention, a P-type isolation region is formed by diffusing P-type impurities into the N-type epitaxial layer from both upper and lower directions, and the P-type isolation region is anodized from the surface to make it porous. By separating the side surface of the N-type epitaxial layer with a dielectric by oxidizing the porous layer, a good isolation region can be formed, and no stress is generated in the isolation region.

【0038】[0038]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0039】図1を用いて、本発明の第1の実施例を説
明する。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0040】P型Si基板10に、N+ 埋込み領域11
を形成し、その上に、N- エピタキシャル層12を形成
する。このとき、N+ 埋込み層11の形成条件は、N型
拡散源としてSbを使用し、80〜100KeVの加速
電圧でSbイオンを注入し、濃度1〜2×1015/cm
3 のN+ 埋込み層を形成した。さらに、1100〜12
00℃で3〜4hr加熱し、活性化した。次に基板を熱
酸化し、厚さ5000〜8000Åの酸化膜13を形成
した。次に、浅い溝であるサブトレンチ18と素子分離
用トレンチ19用のパターンが形成されているマスクを
使用し、レジストパターンを形成する。このとき、サブ
トレンチと素子分離用トレンチのパターンサイズは、サ
ブトレンチ幅<素子分離用トレンチ幅でなければならな
い。その理由は、図2に示すように、トレンチ幅によ
り、同一エッチング時間でエッチングしたトレンチ深さ
が変わるからである。これは、一般に記述されるエッチ
ングにおけるマイクロローディング効果によるためであ
る。本実施例では、サブトレンチ幅=0.3μm,素子
分離用トレンチ幅=1.0μmとした。上記マスクを使
用し、図1(a)に示すように、レジストをマスクとし
て、1回のエッチングによって、サブトレンチ18と素
子分離用トレンチ19を同時に形成することが可能とな
った。このときのトレンチの深さは、サブトレンチ18
が、3.5μm、素子分離用トレンチ19の深さは、
6.5μmであった。エッチングは、ECRタイプのエ
ッチング装置を用いて行なった。次に、サブトレンチお
よび素子分離用トレンチの内部に厚さ200〜1000
Åの熱酸化膜21を形成した。次に、図1(b)に示す
ように、ポリシリコン膜17を、LP−CVDにより堆
積させた。このときのポリシリコン膜の厚さは、1.0
〜2.0μmである。次に図1(c)に示すように、ポ
リシリコン膜17上にレベリング剤が含まれるレジスト
をコートし、ベークしたのち、エッチバックした。エッ
チバックの終点が酸化膜13に達する直前となるように
エッチバック条件を設定した。次に図1(c)に示す通
り、熱酸化により、基板表面のポリシリコン膜17を酸
化し、基板表面がすべてSiO2 膜15でおおわれるよ
うにした。次に、図3に示すようにトランジスタのベー
ス領域26,エミッタ領域36,コレクタ領域38を形
成し、さらに、図3に示すように、各領域にコンタクト
をとるための窓あけを行ない、さらに配線39を形成し
た。
The N + buried region 11 is formed on the P-type Si substrate 10.
Is formed, and the N epitaxial layer 12 is formed thereon. At this time, the conditions for forming the N + buried layer 11 are as follows: Sb is used as the N-type diffusion source, Sb ions are implanted at an acceleration voltage of 80 to 100 KeV, and the concentration is 1 to 2 × 10 15 / cm 2.
3 N + buried layers were formed. Furthermore, 1100-12
It was activated by heating at 00 ° C. for 3 to 4 hours. Next, the substrate was thermally oxidized to form an oxide film 13 having a thickness of 5000 to 8000Å. Next, a resist pattern is formed using a mask in which patterns for the sub-trench 18 which is a shallow groove and the element isolation trench 19 are formed. At this time, the pattern size of the sub-trench and the element isolation trench must be sub-trench width <element isolation trench width. The reason is that, as shown in FIG. 2, the depth of the trench etched in the same etching time changes depending on the trench width. This is due to the microloading effect in the commonly described etching. In this embodiment, the sub-trench width = 0.3 μm and the element isolation trench width = 1.0 μm. Using the above mask, as shown in FIG. 1A, the resist can be used as a mask to form the sub-trench 18 and the element isolation trench 19 simultaneously by one-time etching. The depth of the trench at this time is determined by the sub-trench 18
However, the depth of the element isolation trench 19 is 3.5 μm.
It was 6.5 μm. The etching was performed using an ECR type etching device. Next, a thickness of 200 to 1000 is formed inside the sub-trench and the element isolation trench.
A thermal oxide film 21 of Å was formed. Next, as shown in FIG. 1B, a polysilicon film 17 was deposited by LP-CVD. At this time, the thickness of the polysilicon film is 1.0
Is about 2.0 μm. Next, as shown in FIG. 1C, a resist containing a leveling agent was coated on the polysilicon film 17, baked, and then etched back. The etch back conditions were set so that the end point of the etch back was just before reaching the oxide film 13. Next, as shown in FIG. 1C, the polysilicon film 17 on the substrate surface was oxidized by thermal oxidation so that the entire substrate surface was covered with the SiO 2 film 15. Next, as shown in FIG. 3, a base region 26, an emitter region 36, and a collector region 38 of the transistor are formed. Further, as shown in FIG. 3, a window is opened for making contact with each region, and further wiring is performed. 39 was formed.

【0041】このように、本実施例に示した通り、サブ
トレンチ18と素子分離用トレンチ19を同一マスクで
形成し、さらに、両トレンチを同時に埋め込むことが可
能となった。
As described above, as shown in this embodiment, the sub-trench 18 and the element isolation trench 19 can be formed with the same mask, and both trenches can be filled simultaneously.

【0042】次に本発明の第2の実施例について図4を
参照して説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0043】図4(a)ないし(h)は本発明による半
導体装置製造方法の第2の実施例を工程順に示す断面図
である。
FIGS. 4A to 4H are sectional views showing a second embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention in the order of steps.

【0044】まず、半導体基板40の表面にレジスト4
1を2〜4μmの厚さで塗布する(図4(a))。半導
体基板40は、例えば図1に示したN+ 埋込み層11,
Nエピタキシャル層12を含むものである。レジスト厚
は後工程でのイオン注入において基板に対するマスク効
果が期待できる厚さが必要である。
First, the resist 4 is formed on the surface of the semiconductor substrate 40.
1 is applied in a thickness of 2 to 4 μm (FIG. 4 (a)). The semiconductor substrate 40 includes, for example, the N + buried layer 11 shown in FIG.
The N epitaxial layer 12 is included. The resist thickness must be such that a mask effect on the substrate can be expected in ion implantation in the subsequent process.

【0045】次に、浅いトレンチを形成する領域に対応
する部分のレジストを選択的に除去して開口部42を形
成する。その後浅いトレンチ形成箇所の基板内にイオン
注入により不純物を注入する(図4(b))。導入不純
物は次工程の熱処理でSiと反応してシリコン化合物を
形成する不純物、例えば酸素,窒素等である。例えば酸
素をイオン注入し次工程の熱処理で6000Åのシリコ
ン酸化物を基板内に設ける場合、O+ イオン注入の全ド
ーズ量は2.76×1018/cm2 である。実際にイオ
ン注入を行なう際、酸化膜形成後の周辺のSiの結晶欠
陥を防止するため、複数回に分けてイオン注入を行なう
ことが望ましい。今回の実験では、イオン注入を3回に
分け、各々の条件はドーズ量/加速電圧=9.2×10
17/220KeV,9.2×1017/170KeV,
9.2×1017/130KeVで行なった。
Next, the resist in the portion corresponding to the region where the shallow trench is formed is selectively removed to form the opening 42. After that, impurities are implanted by ion implantation into the substrate at the shallow trench formation location (FIG. 4B). The introduced impurities are impurities that react with Si in the heat treatment of the next step to form a silicon compound, such as oxygen and nitrogen. For example, when oxygen is ion-implanted and 6000 Å of silicon oxide is provided in the substrate by the heat treatment of the next step, the total dose of O + ion-implantation is 2.76 × 10 18 / cm 2 . When actually performing the ion implantation, it is desirable to perform the ion implantation plural times in order to prevent crystal defects of Si around the oxide film after the oxide film is formed. In this experiment, ion implantation was divided into three times, and each condition was a dose amount / accelerating voltage = 9.2 × 10.
17 /220KeV,9.2×10 17 / 170KeV,
It was carried out in 9.2 × 10 17 / 130KeV.

【0046】次に、イオン注入を行なった不純物を活性
化するために、レジストを全面除去した後に不活性ガス
雰囲気において熱処理を行なう。例えば前述した酸素イ
オン注入の際、N2 雰囲気で1150〜1350℃,6
〜10hours熱処理して酸素の活性化を行ない、半
導体基板内部にSiO2 層43を選択的に形成する(図
4(c))。
Next, in order to activate the ion-implanted impurities, heat treatment is performed in an inert gas atmosphere after the resist is entirely removed. For example, at the time of the oxygen ion implantation described above, the temperature is 1150 to 1350 ° C. and 6 at N 2 atmosphere.
The heat treatment is performed for 10 hours to activate oxygen to selectively form the SiO 2 layer 43 inside the semiconductor substrate (FIG. 4C).

【0047】その後、再び基板表面にレジスト44を全
面に塗布して浅いトレンチ,深いトレンチ各々の形成領
域のレジストを選択的に除去して開口部42,45を形
成する(図4(d))。
After that, the resist 44 is again applied to the entire surface of the substrate and the resist in the formation regions of the shallow trench and the deep trench is selectively removed to form openings 42 and 45 (FIG. 4D). .

【0048】残留したレジスト44をマスク材として異
方性エッチングによってトレンチ46,47を形成する
(図4(e))。例えば埋め込み物質43が酸化物の場
合、ECRプラズマによりCl2 ,SF6 ,CH22
のガスを用いてエッチングした場合、Siのエッチング
速度は約1μm/minであるのに対しSiO2 のエッ
チング速度はSiのそれより約1/7遅く0.14μm
/minである。このエッチング速度の差によって、同
一のエッチングにおいて、SiO2 43が0.6μmエ
ッチングされる間にSiは4.2μmエッチングされ、
深いトレンチ47が形成される。
Trenches 46 and 47 are formed by anisotropic etching using the remaining resist 44 as a mask material (FIG. 4E). For example, when the filling material 43 is an oxide, Cl 2 , SF 6 , CH 2 F 2 are generated by ECR plasma.
When etching is performed using this gas, the etching rate of Si is about 1 μm / min, whereas the etching rate of SiO 2 is about 1/7 slower than that of Si and is 0.14 μm.
/ Min. Due to this difference in etching rate, in the same etching, Si is etched by 4.2 μm while SiO 2 43 is etched by 0.6 μm.
A deep trench 47 is formed.

【0049】これにより1回のエッチングにより深さの
異なる2種類のトレンチを同時に形成できる。トレンチ
のエッチングは酸化物43の底面で停止させる必要はな
く、それより深くても浅くてもよい。実施例において
は、酸化物43下のイオン注入による残留Si結晶欠陥
を防止するため、酸化物43の底面よりさらに0.4μ
mエッチングし、浅いトレンチ46の深さを1μm,深
いトレンチ47の深さを4.6μmとした。
As a result, two types of trenches having different depths can be simultaneously formed by one etching. The trench etch need not stop at the bottom of the oxide 43 and can be deeper or shallower. In the example, in order to prevent residual Si crystal defects due to ion implantation under the oxide 43, 0.4 μm further than the bottom surface of the oxide 43.
The depth of the shallow trench 46 is set to 1 μm, and the depth of the deep trench 47 is set to 4.6 μm.

【0050】残留レジストを全面除去し、熱酸化により
Si表面に厚さ約1000Åの酸化膜48を形成する
(図4(f))。
The residual resist is entirely removed, and an oxide film 48 having a thickness of about 1000Å is formed on the Si surface by thermal oxidation (FIG. 4 (f)).

【0051】LPCVD法により、誘電体例えばポリシ
リコン49を堆積し、トレンチ内部を誘電体物質で埋め
込む(図4(g))。
A dielectric such as polysilicon 49 is deposited by the LPCVD method, and the inside of the trench is filled with a dielectric material (FIG. 4G).

【0052】最後に、エッチバックして基体表面の誘電
体物質を除去することにより、表面が平坦でかつ深さの
異なるトレンチアイソレーションを形成できた(図4
(h))。
Finally, by etching back to remove the dielectric substance on the surface of the substrate, trench isolation having a flat surface and different depths can be formed (FIG. 4).
(H)).

【0053】次にトレンチ内に埋込んだ誘電体上部を平
坦化する方法の実施例を示す。
Next, an embodiment of a method for planarizing the upper portion of the dielectric embedded in the trench will be described.

【0054】図5はこの実施例の工程を示す断面図で、
同図において50は半導体基体(Si基板)、51は絶
縁膜、52は感光剤で、53は開口部、54は絶縁膜、
55は埋込み用誘電体、56は不純物、57は誘電体表
面に拡散した不純物、58は熱酸化膜である。半導体基
体50は、図1に示したN+ 埋込み層およびNエピタキ
シャル層を含んでもよい。
FIG. 5 is a sectional view showing the steps of this embodiment.
In the figure, 50 is a semiconductor substrate (Si substrate), 51 is an insulating film, 52 is a photosensitizer, 53 is an opening, 54 is an insulating film,
Reference numeral 55 is a buried dielectric, 56 is an impurity, 57 is an impurity diffused on the surface of the dielectric, and 58 is a thermal oxide film. The semiconductor substrate 50 may include the N + buried layer and the N epitaxial layer shown in FIG. 1.

【0055】図5の工程について説明する。同図(a)
において半導体基体50上に絶縁膜51を形成する。
The process of FIG. 5 will be described. The same figure (a)
At, an insulating film 51 is formed on the semiconductor substrate 50.

【0056】この絶縁膜の種類としては熱酸化法やCV
D法によるSiO2 ,SiN,PSG,BPSG膜が挙
げられ、その膜厚は1000〜10000Åである。望
ましくは熱酸化法によるSiO2 膜を8000Å形成さ
せるのが良い。次にフォトリソグラフィ工程にてパター
ニングを行い、感光剤52をマスクとして、半導体基体
50内に溝53をRIE法にて形成する。この溝53の
幅は0.5〜2μm,深さは2〜10μmで、本実施例
では幅が1.5μm,深さは6μmである(同図
(b))。続いてマスクとして用いた絶縁膜51および
感光剤52を除去する(同図(c))。その後再び半導
体基体50および溝53全体を覆うように絶縁膜54を
形成する。ここで用いる絶縁膜としては熱酸化法やCV
D法によるSiO2 ,SiN等が挙げられ、その膜厚は
500〜3000Åであるが、本実施例では熱酸化法に
よるSiO2 膜を1000Å形成している(同図
(d))。
As the type of the insulating film, a thermal oxidation method or a CV method is used.
The SiO 2 , SiN, PSG and BPSG films formed by the D method are mentioned, and the film thickness thereof is 1000 to 10000Å. It is desirable to form a SiO 2 film of 8000 Å by the thermal oxidation method. Next, patterning is performed in a photolithography process, and a groove 53 is formed in the semiconductor substrate 50 by the RIE method using the photosensitive agent 52 as a mask. The groove 53 has a width of 0.5 to 2 μm and a depth of 2 to 10 μm. In this embodiment, the width is 1.5 μm and the depth is 6 μm (FIG. 2B). Subsequently, the insulating film 51 and the photosensitizer 52 used as the mask are removed (FIG. 7C). After that, the insulating film 54 is formed again so as to cover the entire semiconductor substrate 50 and the groove 53. The insulating film used here is a thermal oxidation method or CV
Examples of SiO 2 and SiN produced by the D method have a film thickness of 500 to 3000 Å, but in this embodiment, a SiO 2 film of 1000 Å is formed by the thermal oxidation method (FIG. 3D).

【0057】次に溝53を空隙が無いように誘電体55
で埋込む。この誘電体は熱酸化法やCVD法によるSi
2 ,PSG,BPSG,多結晶Si等が挙げられ、そ
の膜厚は0.3〜1.5μmであり、本実施例ではCV
D法による多結晶Siを8800Å堆積させている(同
図(e))。次に半導体基体50上に堆積させた誘電体
55上に不純物56を導入する(同図(f))。ここで
導入する不純物はAs,B,P等が用いられ、本実施例
においてはAsをイオン注入法により、注入量が1×1
16cm-2、加速エネルギーを40KeVの条件を用い
た。引続いて誘電体55の表面に導入した不純物56を
ある程度の深さまで拡散させ、所望の抵抗値を得るため
に熱処理を加える。この熱処理により拡散した不純物が
同図(g)の57である。ここで用いる熱処理はN2
囲気で、電気炉の場合950℃〜1050℃,処理時間
は5〜60minとなり、RTA等の装置の場合は温度
1000℃〜1100℃,処理時間は5〜60secと
なる。本実施例においては電気炉を用いて温度1000
℃,処理時間を20minとし、誘電体55表面近傍全
体に不純物57を拡散させている。次にフォトリソグラ
フィ工程においてエッチバック法等によって溝53内に
埋込まれた不純物層57を表面近傍に持つ誘電体55だ
けを残し、絶縁膜54を含む半導体50上にある誘電体
55を除去する(同図(h))。次に熱酸化法により半
導体基体50全体に熱酸化膜を形成する。この熱酸化に
より溝53内に埋込まれた誘電体55の表面近傍の不純
物層57のみが選択的に増速酸化され、熱酸化膜109
を形成する(同図(i))。ここで用いる熱酸化の条件
としては、950℃〜1050℃,パイロジェニック法
による酸化時間は10〜60minで、本実施例では1
000℃,20′の熱酸化処理を行っている。
Next, the dielectric 53 is formed in the groove 53 so that there is no void.
Embed with. This dielectric is made of Si by thermal oxidation or CVD.
O 2 , PSG, BPSG, polycrystalline Si, and the like are included, and the film thickness thereof is 0.3 to 1.5 μm.
8800 Å of polycrystalline Si is deposited by the D method (FIG. 7E). Next, the impurities 56 are introduced onto the dielectric 55 deposited on the semiconductor substrate 50 (FIG. 6F). As impurities to be introduced here, As, B, P, etc. are used. In this embodiment, As is ion-implanted and the implantation amount is 1 × 1.
The condition was 0 16 cm -2 and the acceleration energy was 40 KeV. Subsequently, the impurities 56 introduced into the surface of the dielectric 55 are diffused to a certain depth, and heat treatment is applied to obtain a desired resistance value. The impurity diffused by this heat treatment is 57 in FIG. The heat treatment used here is N 2 atmosphere, 950 ° C. to 1050 ° C. in the case of an electric furnace, the treatment time is 5 to 60 min, and temperature is 1000 ° C. to 1100 ° C. and the treatment time is 5 to 60 sec in the case of an apparatus such as RTA. . In this embodiment, an electric furnace is used to obtain a temperature of 1000.
C., the processing time is 20 min, and the impurities 57 are diffused in the entire vicinity of the surface of the dielectric 55. Next, in the photolithography process, only the dielectric 55 having the impurity layer 57 buried in the groove 53 in the vicinity of the surface is left by the etch back method or the like, and the dielectric 55 on the semiconductor 50 including the insulating film 54 is removed. ((H) of the same figure). Next, a thermal oxide film is formed on the entire semiconductor substrate 50 by the thermal oxidation method. By this thermal oxidation, only the impurity layer 57 in the vicinity of the surface of the dielectric 55 buried in the groove 53 is selectively accelerated and oxidized, and the thermal oxide film 109 is formed.
Are formed ((i) in the figure). The thermal oxidation conditions used here are 950 ° C. to 1050 ° C., and the oxidation time by the pyrogenic method is 10 to 60 min.
A thermal oxidation treatment at 000 ° C and 20 'is performed.

【0058】図6に増速酸化量を示す。この図は、H2
およびO2 をそれぞれ6lおよび4l/secで流しな
がら1000℃で酸化させたときの多結晶シリコン層の
酸化膜を示したもので、As量が多いと厚い酸化膜が形
成されることがわかる。
FIG. 6 shows the amount of accelerated oxidation. This figure shows H 2
2 shows the oxide film of the polycrystalline silicon layer when it was oxidized at 1000 ° C. while flowing O 2 and O 2 at 6 l and 4 l / sec, respectively, and it can be seen that a thick oxide film is formed when the As amount is large.

【0059】以上の工程により溝53内に埋込まれた誘
電体55の表面のみを選択的に熱酸化することで誘電体
55の上部にできる凹部を熱酸化膜58で埋込むことが
でき、平坦化が可能となり、後に金属配線を形成する際
に段差による断線を防ぐと同時に、素子間の電気的な分
離においても優れた特性を得ることができる。
By the above steps, only the surface of the dielectric 55 buried in the groove 53 is selectively thermally oxidized, so that the recess formed in the upper portion of the dielectric 55 can be filled with the thermal oxide film 58. It becomes possible to flatten, and it is possible to prevent disconnection due to a step when forming a metal wiring later, and at the same time, obtain excellent characteristics in electrical isolation between elements.

【0060】本発明による別の実施例としては半導体基
体上に広い面積を持つ電気的な絶縁領域と、深い溝を形
成し、前記溝内に誘電体を埋込んだ電気的絶縁領域を組
合わせて使用する場合、前記溝内に埋込んだ前記誘電体
の上部のみを選択的に熱酸化膜を形成し、前記誘電体上
部を平坦化するものである。
As another embodiment according to the present invention, an electrically insulating region having a large area and a deep groove are formed on a semiconductor substrate, and an electrically insulating region having a dielectric material embedded in the groove is combined. When used as above, a thermal oxide film is selectively formed only on the upper portion of the dielectric embedded in the groove to flatten the upper portion of the dielectric.

【0061】図7は本発明による別の実施例の工程を示
す図で、59はフィールド酸化膜と呼ばれる絶縁膜であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a process of another embodiment according to the present invention, and 59 is an insulating film called a field oxide film.

【0062】図7(a)において半導体基体50上に絶
縁膜59を選択的に形成する。形成方法は通常のLOC
OS酸化法にて形成し、酸化膜厚は3000〜1000
0Åであり、本実施例では8000Åの熱酸化膜を形成
した。次にフォトリソグラフィ工程にてレジスト等の感
光剤52を塗布してパターニングを行い、感光剤52を
マスクとして絶縁膜59をエッチングし、溝53Aを形
成する(同図(b))。引続いてRIE法等にて半導体
基体50を、感光剤52および絶縁膜59をマスクとし
て用いながらエッチングを行い、溝53Bを形成する。
この時絶縁膜59の上部を1000〜3000Å程度エ
ッチングする(同図(c))。この溝53Bの幅は0.
8〜2μm,深さが3〜9μmで、本実施例では幅1μ
m,深さを6μmとしている。次に半導体基体50上お
よび溝53Bの全面を覆うように絶縁膜54を形成す
る。この絶縁膜54の形成方法としては熱酸化法やCV
D法によるSiO2 ,SiN,NSG等が挙げられ、膜
厚は500〜3000Åの範囲を持つ。本実施例では熱
酸化法によるSiO2 を1000Å形成している(同図
(d))。
In FIG. 7A, the insulating film 59 is selectively formed on the semiconductor substrate 50. The formation method is normal LOC
It is formed by the OS oxidation method, and the oxide film thickness is 3000 to 1000.
The thermal oxide film has a thickness of 0Å, and a thermal oxide film of 8000Å is formed in this embodiment. Next, a photoresist 52 such as a resist is applied and patterned in a photolithography process, and the insulating film 59 is etched by using the photoresist 52 as a mask to form a groove 53A (FIG. 5B). Subsequently, the semiconductor substrate 50 is etched by RIE or the like while using the photosensitizer 52 and the insulating film 59 as a mask to form a groove 53B.
At this time, the upper portion of the insulating film 59 is etched by about 1000 to 3000 Å (FIG. 7C). The width of this groove 53B is 0.
8 to 2 μm, depth 3 to 9 μm, width 1 μ in this embodiment.
m and the depth is 6 μm. Next, the insulating film 54 is formed so as to cover the semiconductor substrate 50 and the entire surface of the groove 53B. As a method of forming this insulating film 54, a thermal oxidation method or a CV method is used.
SiO 2 , SiN, NSG, etc. by the D method are mentioned, and the film thickness has a range of 500 to 3000 Å. In this embodiment, 1000 Å of SiO 2 is formed by the thermal oxidation method (Fig. 4 (d)).

【0063】次に溝部53Bを空隙の無いように誘電体
55を埋込む。この誘電体は熱酸化法やCVD法による
SiO2 ,PSG,BPSG,多結晶Si等が挙げら
れ、その膜厚は0.3〜1.5μmであり、本実施例で
はCVD法による多結晶Siを8000Å堆積させてい
る(同図(e))。次に半導体基体50上に堆積させた
誘電体55上に不純物56を導入する(同図(f))。
ここで導入する不純物はAs,B,P等が用いられ、本
実施例においてはAsをイオン注入法により、注入量が
1×1016cm-2,加速エネルギーを40KeVの条件
を用いた。引続き誘電体55上に導入した不純物56を
ある程度の深さまで拡散させ、所望の抵抗値を得るため
に熱処理を加える。この熱処理により拡散した不純物層
が同図(g)の57である。ここで用いる熱処理はN2
雰囲気で、電気炉の場合950℃〜1050℃、処理時
間は5〜60minとなり、RTA等の装置の場合は温
度1000℃〜1100℃、処理時間は5〜60sec
となる。本実施例においては電気炉を用いて温度100
0℃で処理時間を20secとし、誘電体55の表面近
傍全体に不純物57を拡散させている。次にフォトリソ
グラフィ工程にてエッチバック法等にて溝部53B内に
埋込まれた不純物層57を表面近傍に持つ誘電体55だ
けを残し、他の部分の誘電体55を除去する(同図
(h))。次に熱酸化法により半導体基体50全体に熱
酸化膜を形成する。この熱酸化により溝53B内に埋込
まれた誘電体55の表面近傍の不純物層57のみが選択
的に増速酸化され、熱酸化膜58を形成する(同図
(i))。ここで用いる熱酸化の条件としては950℃
〜1050℃、パイロジェニック法による酸化時間は1
0〜60minで、本実施例では1000℃,20mi
nの熱酸化処理を行っている。
Next, the dielectric 55 is embedded in the groove 53B so that there is no void. Examples of this dielectric material include SiO 2 , PSG, BPSG, and polycrystalline Si produced by the thermal oxidation method or the CVD method, and the film thickness thereof is 0.3 to 1.5 μm. 8000Å are deposited ((e) in the same figure). Next, the impurities 56 are introduced onto the dielectric 55 deposited on the semiconductor substrate 50 (FIG. 6F).
As impurities to be introduced here, As, B, P, etc. are used. In this embodiment, As is ion-implanted, and the implantation amount is 1 × 10 16 cm −2 and the acceleration energy is 40 KeV. Subsequently, the impurities 56 introduced on the dielectric 55 are diffused to a certain depth, and heat treatment is applied to obtain a desired resistance value. The impurity layer diffused by this heat treatment is 57 in FIG. The heat treatment used here is N 2
In an atmosphere, the electric furnace is 950 ° C. to 1050 ° C., the treatment time is 5 to 60 min, and the apparatus such as RTA has a temperature of 1000 ° C. to 1100 ° C. and the treatment time is 5 to 60 sec.
Becomes In this embodiment, an electric furnace is used to obtain a temperature of 100.
The treatment time is set to 20 sec at 0 ° C., and the impurities 57 are diffused throughout the vicinity of the surface of the dielectric 55. Next, in the photolithography process, only the dielectric 55 having the impurity layer 57 buried in the groove 53B in the vicinity of the surface is left by the etch back method or the like, and the other dielectric 55 is removed (see FIG. h)). Next, a thermal oxide film is formed on the entire semiconductor substrate 50 by the thermal oxidation method. By this thermal oxidation, only the impurity layer 57 in the vicinity of the surface of the dielectric 55 buried in the groove 53B is selectively accelerated and oxidized to form a thermal oxide film 58 (FIG. 9 (i)). The thermal oxidation conditions used here are 950 ° C.
Oxidation time by pyrogenic method is 1 to 1050 ℃
0 to 60 min, in this embodiment, 1000 ° C., 20 mi
n thermal oxidation treatment is performed.

【0064】以上の工程開口部53B内に埋込まれた誘
電体55の表面のみを選択的に熱酸化することで誘電体
55の上部にできる凹部を熱酸化膜58で埋込むことが
でき、かつ絶縁膜51の上部をエッチングすることによ
り平坦化が可能となり、後に金属配線を形成する際段差
による断線を防ぐと同時に、広い面積を必要とする素子
間の電気的な分離においても優れた特性を得ることがで
きる。
By selectively thermally oxidizing only the surface of the dielectric 55 buried in the above process opening 53B, the recess formed in the upper portion of the dielectric 55 can be filled with the thermal oxide film 58, In addition, the upper part of the insulating film 51 can be flattened by etching, so that disconnection due to a step can be prevented when a metal wiring is formed later, and at the same time, excellent characteristics can be obtained in electrical isolation between elements which require a large area. Can be obtained.

【0065】図8(a)〜(e)は本発明の第3の実施
例の工程を説明するための断面図である。
8A to 8E are sectional views for explaining the steps of the third embodiment of the present invention.

【0066】まず、図8(a)に示すように、シリコン
基板60上に、熱酸化膜61を形成する。基体60は、
例えば図1に示したようにN+ 埋込み層,Nエピタキシ
ャル層を含んでもよい。このとき熱酸化膜61の膜厚
は、約300Åである。更にその上部に、減圧CVD法
を用いて厚さ約1300Åのシリコン窒化膜62を堆積
する。
First, as shown in FIG. 8A, a thermal oxide film 61 is formed on a silicon substrate 60. The base 60 is
For example, as shown in FIG. 1, an N + buried layer and an N epitaxial layer may be included. At this time, the film thickness of the thermal oxide film 61 is about 300Å. Further, a silicon nitride film 62 having a thickness of about 1300Å is deposited on the upper portion thereof by using the low pressure CVD method.

【0067】次に、被着し、かつパターニングしたレジ
スト膜(図示せず)をマスク材として、開口幅の違う窓
を形成する。このとき、例えば幅の狭い窓は幅が約0.
5μm、幅の広い窓はその幅が約1.5μmである。
Next, using the resist film (not shown) that has been deposited and patterned, as a mask material, windows having different opening widths are formed. At this time, for example, a narrow window has a width of about 0.
A wide window of 5 μm has a width of about 1.5 μm.

【0068】上述したマスク材を用いて、異方性エッチ
ングを行い図8(b)に示すように、シリコン基板60
に、幅約0.5μmのトレンチ63と、幅約1.5μm
のトレンチ64が形成される。
Anisotropic etching is performed using the above-mentioned mask material, and as shown in FIG.
And a trench 63 with a width of about 0.5 μm and a width of about 1.5 μm
Trench 64 is formed.

【0069】このとき、トレンチ64の深さを4μmに
する条件でエッチングを行うと、トレンチ63は、その
間口が狭いため、エッチングによる生成物の放出が速や
かに行われず、エッチャントの侵入も妨害され、その深
さが、トレンチ64と比較して浅くなり、約2μmにな
る。
At this time, if etching is performed under the condition that the depth of the trench 64 is set to 4 μm, the trench 63 has a narrow opening, so that the products are not released promptly by the etching and the intrusion of the etchant is disturbed. The depth becomes shallower than that of the trench 64 and becomes about 2 μm.

【0070】次に、図8(c)に示すように、シリコン
窒化膜62を耐酸化マスクとして用い溝の内壁のシリコ
ン基板が露出した部分を熱酸化して熱酸化膜65を形成
する。
Next, as shown in FIG. 8C, a portion of the inner wall of the groove where the silicon substrate is exposed is thermally oxidized to form a thermal oxide film 65, using the silicon nitride film 62 as an oxidation resistant mask.

【0071】熱酸化はウェット酸化,ドライ酸化のいず
れでもよいが、酸化の開始から途中まではウェット酸
化、以後ドライ酸化すると良い。
The thermal oxidization may be either wet oxidization or dry oxidization, but it is good to carry out wet oxidization from the start to the middle of the oxidization and then dry oxidization.

【0072】このとき、厚さ約5500Åの酸化膜を形
成することにより、図に示すとおり、トレンチ63は、
熱酸化膜によって完全に埋め込まれることになり、一
方、トレンチ64は、溝の内壁がシリコンの熱酸化膜に
覆われた溝66を有する構造になる。
At this time, by forming an oxide film having a thickness of about 5500Å, the trench 63 is formed as shown in the figure.
The trench 64 has a structure in which the trench 64 has a groove 66 whose inner wall is covered with a thermal oxide film of silicon.

【0073】続いて、シリコン窒化膜62を熱リン酸を
用いて剥離した後、溝66を埋め込むために、減圧CV
D法により、図8(d)に示すように、多結晶シリコン
膜67を約8,000Å〜12,000Å堆積する。さ
らに、反応性イオンエッチングによって異方性エッチン
グを施すことにより、図8(e)に示すように表面の多
結晶シリコン67を除去する。この段階では、深さと幅
の各々異なった2種類のトレンチが完全に埋め込まれ、
深さの異なる2種類の素子分離構造68および69が形
成される。
Subsequently, the silicon nitride film 62 is peeled off using hot phosphoric acid, and then a reduced pressure CV is applied to fill the groove 66.
By method D, as shown in FIG. 8D, a polycrystalline silicon film 67 is deposited by about 8,000 Å to 12,000 Å. Further, anisotropic etching is performed by reactive ion etching to remove the polycrystalline silicon 67 on the surface as shown in FIG. 8 (e). At this stage, two kinds of trenches with different depth and width are completely filled,
Two types of element isolation structures 68 and 69 having different depths are formed.

【0074】図9(a)〜(d)は、本発明の他の実施
例の工程を説明するための断面図であり、以下、これら
の図を参照しながら説明する。
FIGS. 9A to 9D are sectional views for explaining the steps of another embodiment of the present invention, which will be described below with reference to these figures.

【0075】図9(a)に示すように、P型シリコン基
板70に、イオン注入法によりN+埋込み領域71を設
ける。その後N型のエピタキシャル層72を減圧CVD
法によって堆積し、表層に薄いシリコン熱酸化膜73を
約300Åの膜厚に形成する。その後減圧CVD法によ
ってシリコン窒化膜74を、約1300Åの厚さに堆積
する。
As shown in FIG. 9A, a P type silicon substrate 70 is provided with an N + buried region 71 by an ion implantation method. Thereafter, the N type epitaxial layer 72 is subjected to low pressure CVD.
Then, a thin silicon thermal oxide film 73 is formed on the surface to a thickness of about 300Å. After that, a silicon nitride film 74 is deposited to a thickness of about 1300Å by the low pressure CVD method.

【0076】ここで、シリコン熱酸化膜73は、シリコ
ン窒化膜による応力を緩和し、後に行う選択酸化におけ
る形状不良を改善するものであり、シリコン窒化膜74
は、選択酸化の際の耐酸化マスク材である。
Here, the silicon thermal oxide film 73 relaxes the stress due to the silicon nitride film and improves the shape defect in the selective oxidation which will be performed later.
Is an anti-oxidation mask material for selective oxidation.

【0077】次に被着したレジスト膜(図示せず)をマ
スク材として、その所定の位置に窓を設置し、SF6
CH22 ,Cl2 等のガスを用いた反応性イオンエッ
チングにより、素子分離がなされるトレンチ75および
76を形成する。
Next, using the deposited resist film (not shown) as a mask material, a window is set at a predetermined position, SF 6 ,
Trenches 75 and 76 for element isolation are formed by reactive ion etching using a gas such as CH 2 F 2 or Cl 2 .

【0078】このときトレンチ75の幅は、約1.5μ
mであり、トレンチ76の幅は約0.5μmである。ト
レンチ75の深さが4μmになるエッチング時間では、
同時にエッチングを行っても間口の狭いトレンチ76の
深さは、約2μmとトレンチ75よりも浅くなる。
At this time, the width of the trench 75 is about 1.5 μm.
m, and the width of the trench 76 is about 0.5 μm. At the etching time when the depth of the trench 75 is 4 μm,
Even if etching is performed at the same time, the depth of the trench 76 having a narrow frontage is about 2 μm, which is shallower than that of the trench 75.

【0079】その後、トレンチ分離溝75の分離機能を
より確実なものにするため、トレンチ分離溝底部にイオ
ン注入法等の技法でP+ アイソレーション領域となるP
型拡散領域77を形成する。
Thereafter, in order to make the isolation function of the trench isolation trench 75 more reliable, a P + isolation region is formed at the bottom of the trench isolation trench by a technique such as ion implantation.
A mold diffusion region 77 is formed.

【0080】続いて図9(b)に示すように、トレンチ
75および76の内部のシリコンの露出した部分の選択
酸化を行う。この場合、その酸化膜78の厚さが約60
00Åであれば図に示すようにトレンチ75は内壁が酸
化膜で覆われ、トレンチ76は熱酸化膜によって完全に
埋込まれる。
Subsequently, as shown in FIG. 9B, the exposed portions of silicon inside the trenches 75 and 76 are selectively oxidized. In this case, the thickness of the oxide film 78 is about 60.
If it is 00Å, the inner wall of the trench 75 is covered with an oxide film as shown in the figure, and the trench 76 is completely filled with a thermal oxide film.

【0081】次に、図9(c)に示すように、後工程等
での熱処理による歪みを抑えるため残っている溝79を
減圧CVD法によるポリシリコン67等で埋込む。この
場合、溝79は、開口部の幅が約0.8μmであり、減
圧CVD法によって不良無く十分に埋込むことが可能で
ある。
Next, as shown in FIG. 9C, the remaining trenches 79 are filled with polysilicon 67 or the like by the low pressure CVD method in order to suppress the distortion due to the heat treatment in the subsequent process. In this case, the groove 79 has an opening width of about 0.8 μm and can be sufficiently filled by the low pressure CVD method without any defect.

【0082】その後、反応性イオンエッチングにより、
ポリシリコン69の異方性エッチングを行うことによ
り、トレンチ分離部の上層を図8(e)に示したように
平坦にする。
Then, by reactive ion etching,
By anisotropically etching the polysilicon 69, the upper layer of the trench isolation portion is flattened as shown in FIG.

【0083】しかる後に、コレクタのコンタクトのため
のN+ 領域38、および真性ベース領域26,エミッタ
領域36をイオン注入法を用いた常法で形成することに
よって、トレンチおよび変形LOCOSによって素子分
離がなされた、図9(d)に示すバイポーラ型トランジ
スタが得られる。
Thereafter, the N + region 38 for the contact of the collector, the intrinsic base region 26, and the emitter region 36 are formed by a conventional method using the ion implantation method, and element isolation is performed by the trench and the modified LOCOS. Moreover, the bipolar transistor shown in FIG. 9D is obtained.

【0084】図10〜12を参照して、本発明のさらに
他の実施例について説明する。
Still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0085】図10(a)に示すように0.5〜20Ω
cmの比抵抗、望ましくは10〜20Ωcmの単結晶シ
リコン基板80にN型の不純物(例えばAs,Sb,
P)を1×1018〜1×1020cm-3ドープしたN+
の埋め込み領域81と、P型の不純物(例えばB)を5
×1016〜5×1019cm-3ドープしたP型の埋め込み
領域82を形成する。
As shown in FIG. 10A, 0.5 to 20Ω
cm specific resistance, preferably 10 to 20 Ωcm of the single crystal silicon substrate 80 with N-type impurities (such as As, Sb,
P) with an N + -type buried region 81 doped with 1 × 10 18 to 1 × 10 20 cm −3 and a P-type impurity (for example, B) of 5
A p-type buried region 82 doped with x10 16 to 5x10 19 cm -3 is formed.

【0086】次にSi基板80上にSiH2 Cl2 とP
3 を用いて比抵抗0.1〜20ΩcmのN型のエピタ
キシャル層83を厚さ1μm〜10μmに成膜する。
Next, SiH 2 Cl 2 and P are deposited on the Si substrate 80.
An N-type epitaxial layer 83 having a specific resistance of 0.1 to 20 Ωcm is formed to a thickness of 1 μm to 10 μm using H 3 .

【0087】次にエピタキシャル層83上にシリコン窒
化膜84を500〜3000Åの厚さで成膜し、公知の
ホトリソグラフィ技術を用いて、シリコン窒化膜のう
ち、素子分離領域となる位置に開口部85,86を形成
して、エピタキシャル層83を露出させる。
Next, a silicon nitride film 84 having a thickness of 500 to 3000 Å is formed on the epitaxial layer 83, and a well-known photolithography technique is used to form an opening at a position to be an element isolation region in the silicon nitride film. 85 and 86 are formed to expose the epitaxial layer 83.

【0088】次に、図10(b)に示すように、Bをイ
オン注入あるいは拡散法を用いて開口部85,86から
エピタキシャル層83にドープし、活性化することによ
り、P型の不純物領域87を埋め込み領域82に達する
ように形成する。この時の領域87の不純物濃度は1×
1016〜1×1019cm-3である。
Then, as shown in FIG. 10B, B is doped into the epitaxial layer 83 through the openings 85 and 86 by ion implantation or diffusion to activate the P-type impurity region. 87 is formed so as to reach the buried region 82. At this time, the impurity concentration of the region 87 is 1 ×
It is 10 16 to 1 × 10 19 cm −3 .

【0089】次に、図10(c)に示すように、シリコ
ン窒化膜の開口部85,86を通して、P型不純物領域
87およびP型埋め込み領域82を陽極化成により、多
孔質Si88に化成する。陽極化成は図11に示すよう
に、前述した処理が施されたSiウエハ91を陽極、P
t電極92を陰極としてH2 O:C25 COOH:H
F=1:1:0.3〜3の溶液93に侵し、陽−陰極間
に電流を流すことにより実現できる。この陽極化成では
化成電流による電圧降下をP−N接合のbuilt−i
n potentialを越えないように化成電流を制
御することによりP型領域87およびP型埋込領域82
を選択的に多孔質Siに化成することが出来る。具体的
には化成電流を20mA/cm2 以下で行なう。
Next, as shown in FIG. 10C, the P-type impurity region 87 and the P-type buried region 82 are anodized to form porous Si 88 through the openings 85 and 86 of the silicon nitride film. As shown in FIG. 11, the anodization is performed by using the Si wafer 91, which has been subjected to the above-described treatment, as an anode and a P
H 2 O: C 2 H 5 COOH: H with the t electrode 92 as a cathode
It can be realized by immersing in a solution 93 of F = 1: 1: 0.3 to 3 and passing an electric current between the positive electrode and the negative electrode. In this anodization, the voltage drop due to the formation current is caused by the built-in pn junction.
The P-type region 87 and the P-type buried region 82 are controlled by controlling the formation current so as not to exceed n potential.
Can be selectively formed into porous Si. Specifically, the formation current is 20 mA / cm 2 or less.

【0090】次にSi基板80を酸化処理することによ
り多孔質領域88を全てSiO2 にして、図12に示す
ように、分離領域89を形成する。この時の多孔質領域
の酸化速度は単結晶Siの約100倍程度と非常に高
い。またSi+O2 →SiO2の反応による体積の膨張
率は多孔質領域の密度に依存しているため、P領域の不
純物濃度を前述した濃度に制御することにより多孔質S
iの密度を0.9〜1.6g/cm3 にして体積膨張率
を0.85〜1.5にすることが出来る。また酸化処理
の条件と陽極化成の溶液のHF濃度により、SiO2
のエッチングレートをコントロールできるが、1000
〜1100℃による酸化を行なうことにより、熱酸化膜
の1〜2倍程度に抑えることができる。
Then, the Si substrate 80 is subjected to an oxidation treatment so that the porous region 88 is entirely made of SiO 2 to form a separation region 89 as shown in FIG. At this time, the oxidation rate of the porous region is about 100 times that of single crystal Si, which is extremely high. Further, since the expansion coefficient of the volume due to the reaction of Si + O 2 → SiO 2 depends on the density of the porous region, it is possible to control the porous S by controlling the impurity concentration of the P region to the above-mentioned concentration.
The density of i can be 0.9 to 1.6 g / cm 3 and the volume expansion coefficient can be 0.85 to 1.5. Also, depending on the conditions of the oxidation treatment and the HF concentration of the anodizing solution, SiO 2 8
Can control the etching rate of
By performing the oxidation at ˜1100 ° C., it can be suppressed to about 1 to 2 times that of the thermal oxide film.

【0091】次にSiN膜を熱リン酸により、除去した
後に200〜1000Åの熱酸化膜90を成膜し、以降
N型エピタキシャル層82にベース26,エミッタ3
6,コレクタ38,抵抗および容量などを作成するプロ
セスを行なうことにより、P型のSi基板上にN型の埋
め込み領域を有するN型のエピタキシャル層と、表面か
らP型Si基板にとどくSiO2 素子分離領域を有する
半導体装置を作成することが出来る。
Next, the SiN film is removed by hot phosphoric acid, and then a thermal oxide film 90 of 200 to 1000 Å is formed. Thereafter, the base 26 and the emitter 3 are formed on the N type epitaxial layer 82.
6, an N-type epitaxial layer having an N-type buried region on a P-type Si substrate and a SiO 2 element reaching from the surface to the P-type Si substrate A semiconductor device having an isolation region can be manufactured.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、サ
ブトレンチと素子分離用トレンチを、同一マスクで形成
することにより、以下の効果がある。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained by forming the sub-trench and the element isolation trench with the same mask.

【0093】(1)同一マスクで行なうため、サブトレ
ンチと素子分離用トレンチとの距離が一定となり、それ
によりコレクタベース容量Cbcのトランジスタごとのば
らつきが小さくなる。
(1) Since the same mask is used, the distance between the sub-trench and the element isolation trench becomes constant, which reduces the variation in collector-base capacitance C bc between transistors.

【0094】(2)サブトレンチ,素子分離用トレンチ
を同一マスクを用いて形成し、かつ1工程で埋め込める
ため、製造コストを低下できる。
(2) Since the sub-trench and the element isolation trench are formed by using the same mask and are buried in one step, the manufacturing cost can be reduced.

【0095】(3)深さの異なるトレンチアイソレーシ
ョンを形成することにより、素子の微細化が実現でき、
ICの高集積化ができる効果がある。
(3) By forming trench isolations having different depths, miniaturization of the device can be realized,
There is an effect that the IC can be highly integrated.

【0096】さらに、本発明によれば、半導体基体の開
口部に誘電体を埋込み、誘電体表面近傍に不純物層を形
成し、熱酸化処理を行うことにより、開口部に埋込まれ
た誘電体表面近傍の不純物層が増速酸化され、誘電体の
凹部のみが選択的に熱酸化される。従って、 (4)誘電体の凹部の不純物層により、自己整合的に熱
酸化膜を用いた平坦化が可能となる。
Further, according to the present invention, a dielectric material is buried in the opening of the semiconductor substrate, an impurity layer is formed near the surface of the dielectric material, and thermal oxidation treatment is performed. The impurity layer near the surface is acceleratedly oxidized, and only the concave portion of the dielectric is selectively thermally oxidized. Therefore, (4) the impurity layer in the concave portion of the dielectric enables the planarization using the thermal oxide film in a self-aligned manner.

【0097】(5)後に金属配線を形成する際において
も下地の優れた平坦性により、段差による金属配線の断
線を防ぎ、信頼性の高い金属配線を形成出来る。
(5) Even when the metal wiring is formed later, the excellent flatness of the base prevents the metal wiring from being broken due to the step, and the metal wiring having high reliability can be formed.

【0098】(6)素子間の電気的な分離においても優
れた特性を備え、集積度の高い半導体装置の製造が可能
となる。
(6) It is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device having excellent characteristics in electrical isolation between elements.

【0099】という効果がある。さらに、本発明によれ
ば、幅が狭く、深さが浅い溝と、幅が広く、深さが深い
2種類の溝を1度のエッチングで形成したものの埋込み
を行う際、幅の狭い溝はシリコン熱酸化膜により埋込
み、その後幅の広い溝の埋込まれずに残った部分を減圧
CVD法によるポリシリコンによって埋込むことによ
り、 (7)幅の狭い溝が完全に埋込まれ「す」などの欠陥が
生じない。
The effect is as follows. Further, according to the present invention, when a groove having a narrow width and a shallow depth and two kinds of grooves having a wide width and a deep depth are formed by one-time etching, a narrow groove is formed. (7) The narrow groove is completely filled by filling it with a silicon thermal oxide film, and then filling the remaining portion without filling the wide groove with polysilicon by the low pressure CVD method. Does not cause defects.

【0100】(8)幅の狭い溝を埋め込むための熱酸化
であるため酸化膜厚が高々5500Åであり、溝上部の
バーズビーク等の欠陥が通常のLOCOS法と比較して
小さいため、半導体装置の微細化ができる。
(8) Since it is thermal oxidation for filling a narrow groove, the oxide film thickness is at most 5500Å, and defects such as bird's beaks at the upper part of the groove are smaller than those in the normal LOCOS method. Can be miniaturized.

【0101】(9)溝を掘った部分の酸化であるため、
酸化後の半導体装置表面が、通常のLOCOSによる分
離と比較して平坦化がなされ、後工程での不良減少が成
される。
(9) Since this is the oxidation of the grooved portion,
The surface of the semiconductor device after the oxidation is flattened as compared with the usual separation by LOCOS, and the defects in the post-process are reduced.

【0102】(10)通常の基板エッチングを2回に分
けて行う2種類の深さのトレンチアイソレーションによ
るバイポーラ型トランジスタの製造工程と比較してエッ
チングの点と、埋込みの点と2点で工程が簡略化され
る。
(10) Compared with the manufacturing process of a bipolar transistor by two types of depth trench isolation in which ordinary substrate etching is performed in two steps, the etching point, the embedding point and the two points are used. Is simplified.

【0103】(11)バイポーラ型トランジスタの素子
間の分離方法が深いトレンチによる誘電体分離であるの
でリークの無い確実な素子分離がなされる。
(11) Since the isolation method between the elements of the bipolar type transistor is the dielectric isolation by the deep trench, the element isolation can be surely performed without leakage.

【0104】という効果がある。The effect is as follows.

【0105】さらにまた、本発明によればP型基板上に
P型の埋め込み領域を作成し、その上にN型のエピタキ
シャル層を成膜し、エピタキシャル層表面からP型埋込
み領域にとどくP型領域を作成し、これを陽極化成によ
り、多孔質化し、さらに酸化して作成した酸化膜による
素子分離領域を形成するので、従来の素子分離法による
ものに比べて (12)酸化膜の体積膨張率が小さいために基板に生じ
る応力を最小限に抑えることができる。
Furthermore, according to the present invention, a P-type buried region is formed on a P-type substrate, an N-type epitaxial layer is formed thereon, and the P-type buried region is reached from the epitaxial layer surface to the P-type buried region. A region is created, and this is anodized to make it porous, and further oxidized to form an element isolation region by an oxide film. Therefore, compared with the conventional device isolation method, (12) Volume expansion of the oxide film The low modulus minimizes stresses on the substrate.

【0106】(13)酸化による表面の盛り上りも抑え
ることが出来る。
(13) Swelling of the surface due to oxidation can be suppressed.

【0107】(14)P−N接合に比べて、寄生素子の
動作を防ぐためのパターンマージンが不要なため、素子
を微細化することが出来る。
(14) Since the pattern margin for preventing the operation of the parasitic element is unnecessary as compared with the P-N junction, the element can be miniaturized.

【0108】という効果がある。The effect is as follows.

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

【図1】本発明の実施例の工程を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a process of an example of the present invention.

【図2】エッチング深さとトレンチ幅の関係を示す線図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between etching depth and trench width.

【図3】本発明によって作製された半導体装置の一例の
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of a semiconductor device manufactured according to the present invention.

【図4】本発明の実施例の工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a process of an example of the present invention.

【図5】本発明の実施例の工程を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a process of an example of the present invention.

【図6】誘電体に不純物層を設け、熱酸化を行った場合
の増速酸化量を示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing the amount of accelerated oxidation when an impurity layer is provided on a dielectric and thermal oxidation is performed.

【図7】本発明の実施例の工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a process of an example of the present invention.

【図8】本発明の実施例の工程を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a process of an example of the present invention.

【図9】本発明の実施例の工程を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a process of an example of the present invention.

【図10】本発明の実施例の工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a process of an example of the present invention.

【図11】陽極化成処理を行う装置の模式図である。FIG. 11 is a schematic view of an apparatus for performing anodizing treatment.

【図12】本発明によって作製された半導体装置の一例
の断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of an example of a semiconductor device manufactured according to the present invention.

【図13】従来技術によって作製された半導体装置の一
例の断面図である。
FIG. 13 is a sectional view of an example of a semiconductor device manufactured by a conventional technique.

【図14】従来技術を説明する断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a conventional technique.

【図15】従来技術を説明する断面図である。FIG. 15 is a sectional view illustrating a conventional technique.

【図16】従来技術を説明する断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a conventional technique.

【図17】従来技術を説明する断面図である。FIG. 17 is a sectional view illustrating a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 P型基板 11 N+ 埋込み層 12 Nエピタキシャル層 13 熱酸化膜 18 サブトレンチ 19 トレンチ 20,22 トレンチ分離領域 21 熱酸化膜 24 誘電体 25 絶縁膜 27 凹部 29 熱酸化膜 33 ポリシリコン 36 エミッタ層 38 コレクタ層 39 電極 40 Si基板 41,44 レジスト 43 SiO2 層 46,47 トレンチ 48 酸化膜 49 ポリシリコン 50 Si基体 51 絶縁膜 52 感光剤 53,53A,53B 開口部 54 絶縁膜 55 誘電体 56 不純物 57 不純物層 58 熱酸化膜 59 フィールド酸化膜 60 Si基板 61,65 熱酸化膜 62 シリコン窒化膜 63,64 トレンチ 67 多結晶シリコン 68,69 素子分離構造 70 P型Si基板 71 N+ 型埋込み領域 72 N型エピタキシャル層 73 シリコン熱酸化膜 74 シリコン窒化膜 75,76 トレンチ 77 P型拡散領域 78 シリコン熱酸化膜 80 Si基板 81 N+ 型埋込み領域 82 P型埋込み領域 83 N型エピタキシャル層 84 シリコン窒化膜 85,86 開口部 87 P型不純物領域 88 多孔質Si 89 分離領域 90 熱酸化膜 91 Siウエハ 92 Pt電極 93 電解液10 P-type substrate 11 N + buried layer 12 N epitaxial layer 13 thermal oxide film 18 sub-trench 19 trench 20, 22 trench isolation region 21 thermal oxide film 24 dielectric 25 insulating film 27 recess 29 thermal oxide film 33 polysilicon 36 emitter layer 38 collector layer 39 electrode 40 Si substrate 41, 44 resist 43 SiO 2 layer 46, 47 trench 48 oxide film 49 polysilicon 50 Si substrate 51 insulating film 52 photosensitizer 53, 53A, 53B opening 54 insulating film 55 dielectric 56 impurity 57 Impurity Layer 58 Thermal Oxide Film 59 Field Oxide Film 60 Si Substrate 61,65 Thermal Oxide Film 62 Silicon Nitride Film 63,64 Trench 67 Polycrystalline Silicon 68,69 Element Isolation Structure 70 P-type Si Substrate 71 N + Type Buried Region 72 N type epitaxial layer 73 Con thermal oxide film 74 a silicon nitride film 75, 76 a trench 77 P-type diffusion region 78 silicon thermal oxide film 80 Si substrate 81 N + -type buried region 82 P type buried region 83 N-type epitaxial layer 84 of silicon nitride film 85 and 86 opening 87 P-type impurity region 88 Porous Si 89 Separation region 90 Thermal oxide film 91 Si wafer 92 Pt electrode 93 Electrolyte

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川角 保志 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 早川 幸宏 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Yasushi Kawasaku 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Yukihiro Hayakawa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Within the corporation

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基体の表面に絶縁膜を形成する工
程、該絶縁膜にそれぞれ幅の異なる複数の開口部を設け
る工程、前記半導体基体をエッチングして前記開口部の
幅に応じてそれぞれ異なる深さを有する複数の溝を形成
する工程、および該複数の溝に誘電体を埋込んで絶縁分
離領域を形成する工程を有することを特徴とする半導体
装置の製造方法。
1. A step of forming an insulating film on the surface of a semiconductor substrate, a step of providing a plurality of openings having different widths in the insulating film, and a step of etching the semiconductor substrate so as to be different according to the width of the opening. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a plurality of grooves having a depth; and a step of burying a dielectric material in the plurality of grooves to form an insulating isolation region.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
において、前記半導体装置がNPNトランジスタである
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is an NPN transistor.
【請求項3】 半導体基体の表面の第1の領域に該半導
体基体と化合物を形成する物質を導入する工程、該第1
の領域および該第1の領域以外の第2の領域の半導体基
体表面を露出し、その他の基体表面をマスク材で覆う工
程、前記半導体基体をエッチングして前記第1の領域に
浅い溝、前記第2の領域に深い溝を形成する工程、およ
び前記浅い溝および深い溝に誘電体を埋込んで絶縁分離
領域を形成する工程を有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
3. A step of introducing a substance forming a compound with the semiconductor substrate into the first region of the surface of the semiconductor substrate, the first region
And exposing the surface of the semiconductor substrate in the second region other than the first region and covering the surface of the other substrate with a mask material, etching the semiconductor substrate to form a shallow groove in the first region, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a deep groove in the second region; and a step of burying a dielectric in the shallow groove and the deep groove to form an insulating isolation region.
【請求項4】 半導体基体の表面に形成した絶縁膜に開
口部を設ける工程と、前記開口部内に絶縁膜を形成する
工程、前記開口部に誘電体を埋込む工程、前記誘電体上
に不純物層を形成する工程、前記開口部に埋込まれた以
外の前記誘電体を除去する工程、および前記半導体基体
を熱酸化し、前記誘電体上部に熱酸化膜を選択的に形成
する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
4. A step of forming an opening in an insulating film formed on a surface of a semiconductor substrate, a step of forming an insulating film in the opening, a step of embedding a dielectric in the opening, and an impurity on the dielectric. A step of forming a layer, a step of removing the dielectric other than the one buried in the opening, and a step of thermally oxidizing the semiconductor substrate to selectively form a thermal oxide film on the dielectric. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項5】 請求項4に記載の半導体装置の製造方法
において、前記開口部内に埋込まれた前記誘電体が多結
晶Siであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the dielectric embedded in the opening is polycrystalline Si.
【請求項6】 請求項4に記載の半導体装置の製造方法
において、前記誘電体表面に形成する前記不純物層に用
いる不純物がヒ素であることを特徴とする半導体装置の
製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the impurity used in the impurity layer formed on the surface of the dielectric is arsenic.
【請求項7】 請求項4に記載の半導体装置の製造方法
において、前記誘電体表面のみに形成される熱酸化膜が
前記不純物層により増速酸化されていることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the thermal oxide film formed only on the surface of the dielectric is accelerated-oxidized by the impurity layer. Method.
【請求項8】 半導体基体にそれぞれ幅の異なる複数の
溝を形成する工程、前記半導体基体表面に熱酸化膜を形
成して幅の狭い前記溝は前記熱酸化膜で充填し、幅の広
い前記溝には未充填部分を残す工程、および前記未充填
部分に誘電体を埋込む工程を有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
8. A step of forming a plurality of grooves having different widths on a semiconductor substrate, wherein a thermal oxide film is formed on a surface of the semiconductor substrate and the narrow groove is filled with the thermal oxide film, and the wide groove is formed. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of leaving an unfilled portion in the groove; and a step of burying a dielectric material in the unfilled portion.
【請求項9】 請求項8に記載の半導体材料の製造方法
において、前記半導体基体がシリコン基体であり、前記
熱酸化膜がシリコン熱酸化膜であることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the semiconductor substrate is a silicon substrate, and the thermal oxide film is a silicon thermal oxide film.
【請求項10】 請求項8に記載の半導体装置の製造方
法において、前記誘電体が減圧CVD法によるポリシリ
コンであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the dielectric is polysilicon by a low pressure CVD method.
【請求項11】 請求項8に記載の半導体装置の製造方
法において、前記熱酸化膜を減圧での乾式酸化によって
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the thermal oxide film is formed by dry oxidation under reduced pressure.
【請求項12】 請求項8に記載の半導体装置の製造方
法において、前記熱酸化膜を酸化開始から途中までは湿
式酸化で行い途中から減圧下での乾式酸化で行うことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the thermal oxide film is wet-oxidized from the start to the middle of the oxidation, and is dry-oxidized under reduced pressure from the middle. Manufacturing method.
【請求項13】 請求項8に記載の半導体装置の製造方
法において、前記幅の狭い溝が幅0.3〜0.5μm、
深さが1.5〜3μmであり、前記幅の広い溝が幅1μ
m〜2μmであり、熱酸化の膜厚が狭い溝の幅の1〜
1.5倍であることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the narrow groove has a width of 0.3 to 0.5 μm,
The depth is 1.5 to 3 μm, and the wide groove has a width of 1 μm.
m to 2 μm, and the width of the groove is 1 to 1
A method for manufacturing a semiconductor device, which is 1.5 times.
【請求項14】 第一導電型の半導体基体に第二導電型
の埋め込み領域と、第一導電型の埋め込み領域を形成
し、前記半導体基体上に第二導電型のエピタキシャル半
導体層を形成する工程、前記エピタキシャル層表面から
前記第一導電型の埋め込み領域に達する第一導電型の拡
散領域を選択的に形成する工程、前記第一導電型の拡散
領域および前記第一導電型の埋め込み領域を陽極化成し
て多孔質化する工程、および前記多孔質領域を酸化する
ことにより誘電体化して前記第二導電型の単結晶層側面
を誘電体で分離する工程を有することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
14. A step of forming a second-conductivity-type buried region and a first-conductivity-type buried region in a first-conductivity-type semiconductor substrate, and forming a second-conductivity-type epitaxial semiconductor layer on the semiconductor substrate. Selectively forming a diffusion region of a first conductivity type reaching the buried region of the first conductivity type from the surface of the epitaxial layer, the diffusion region of the first conductivity type and the buried region of the first conductivity type being an anode A semiconductor device comprising: a step of chemical conversion to make it porous; and a step of oxidizing the porous region to make it a dielectric and separating the side surface of the second conductivity type single crystal layer with a dielectric. Production method.
【請求項15】 請求項14に記載の半導体装置の製造
方法において、前記多孔質領域が多孔質Siからなるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the porous region is made of porous Si.
【請求項16】 請求項14に記載の半導体装置の製造
方法において、前記多孔質領域の密度を0.9〜1.6
g/cm3 とすることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the density of the porous region is 0.9 to 1.6.
A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that g / cm 3 is set.
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