JPH06334031A - 半導体装置の素子分離方法 - Google Patents

半導体装置の素子分離方法

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JPH06334031A
JPH06334031A JP5145587A JP14558793A JPH06334031A JP H06334031 A JPH06334031 A JP H06334031A JP 5145587 A JP5145587 A JP 5145587A JP 14558793 A JP14558793 A JP 14558793A JP H06334031 A JPH06334031 A JP H06334031A
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trench
polyimide
polysilicon
semiconductor device
forming
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Izumi Oosaga
泉 大佐賀
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体素子のトレンチ分離を行う場合に問題
となる大面積パターンの埋込みを簡単に行い、かつ埋込
み剤としてポリシリコンを用いた時に問題となる配線容
量の増加を防止する半導体装置の素子分離方法を提供す
ること。 【構成】 半導体基板(P-サブストレ−ト3)上に形成し
たトレンチ(溝)を埋込め戻す際、感光性のシリコン含有
ポリイミド(第1ポリイミド8、第2ポリイミド10)を用
いる(図1工程B、C参照)。 【効果】 感光性のシリコン含有ポリイミドを用いるこ
とにより、簡単に大面積のトレンチが埋込めるだけでな
く、LSIの高速化を妨害する配線容量の増加も防ぐこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、素子分離を必要とする
半導体装置の素子分離方法に関し、特にトレンチ分離を
用いた半導体装置の素子分離方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、一般的なトレンチ分離法に用いら
れる埋込み剤としては、図3、図4に示すように、ポリ
シリコンを用いることが多い。以下、図3、図4を参照
してその構成を説明する。
【0003】(従来例によるトレンチ分離の形成方法)
図3は、従来の最も一般的に用いられているトレンチ分
離の形成方法を説明する図であって、工程A〜Cよりな
る工程順断面図である。従来のトレンチ分離の形成方法
は、図3工程Aに示すように、まず、P-サブストレ−
ト3を1000℃程度で熱酸化し、酸化膜9を6000〜8000オ
ングストロ−ムの厚さで形成し、次に、公知のリソグラ
フィ−技術を用いてフォトレジスト1をパタ−ンニング
すると共に酸化膜9をエッチング除去し、後にトレンチ
(溝)を形成する領域上部に開孔部を設ける。
【0004】次に、フォトレジスト1を除去した後、酸
化膜9をマスクとしてRIEによりP-サブストレ−ト
3にトレンチ(溝)を形成し、熱酸化又はCVD法により
酸化膜9を500〜1000オングストロ−ム形成した後、減
圧CVD法を用いてポリシリコン11を2μm程度成長
させ、トレンチを完全に埋込む(図2工程B)。続いて、
公知のエッチング技術によりポリシリコン11をエッチ
バックし、表面を平坦化した後、熱酸化によりポリシリ
コン11の表面を酸化膜9に変換する(図2工程C)。
【0005】(先行技術によるトレンチ分離の形成方
法)図4は、特開平1−251637号公報に記載のトレンチ
分離の形成方法(以下“先行技術”という。)を説明する
図であって、工程A〜Dよりなる工程順断面図である。
【0006】先行技術によるトレンチ分離の形成方法
は、図4工程A(前述の従来例のトレンチ形成方法であ
る図3工程Aと同様であるので、その説明を省略す
る。)に続いて、フォトレジスト1を除去した後、酸化
膜9をマスクとしてRIEによりP-サブストレ−ト3
を異方性エッチングし、深さ2〜4μm程度のトレンチ
を形成する。その後、図4工程Aにおける酸化膜9を除
去し、減圧CVD法により酸化膜9を1000〜2000オング
ストロ−ム、シリコン窒化膜12を1000〜2000オングス
トロ−ム及びポリシリコン11を同様に1000〜2000オン
グストロ−ム連続的に成長させ(図4工程B)、さらにイ
オン注入法を用いてホウ素等の不純物をポリシリコン1
1へ導入する。
【0007】次に、図4工程Bに示すように、トレンチ
底部のポリシリコン11へ均一に不純物が拡散されるよ
うに、短時間の熱処理を行った後、水酸化カリウム等の
アルカリ溶液によって、不純物が導入されていないトレ
ンチ側壁のポリシリコンを選択的にエッチングし、トレ
ンチ底部及び基板素面のポリシリコン11を残存させた
後、フォトレジスト1を塗布し、全面を露光した後現像
処理を行う。この工程により、露光量が不充分となるト
レンチ底部を除いて、フォトレジスト1は除去される
(図4工程B参照)。
【0008】次に、フォトレジスト1をマスクとして、
表面部のポリシリコン11をエッチング除去した後、ト
レンチ底部のフォトレジスト1も除去する(図4工程
C)。その後、トレンチ底部に露出したポリシリコン1
1の表面に対して公知の選択CVD法を行い、トレンチ
部をポリシリコン11で埋め戻し、次に、この埋め戻し
たポリシリコン11の表面を熱酸化して酸化膜9を形成
する(図4工程D)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図5は、前記した従来
のトレンチ分離の形成方法により、小面積トレンチ埋込
み及び大面積トレンチ埋込みを実施した場合の断面図で
ある。
【0010】この図5に示すように、従来のトレンチ分
離の形成方法(前記図3工程A〜Cよりなる従来例)を適
用すると、幅1〜2μmのトレンチ13のパタ−ンで
は、ポリシリコン11の膜厚を厚くすることで埋込むこ
とができるが、幅5μm以上のトレンチ14では、“ポ
リシリコンが埋込めない領域15”が生じるという欠点
を有する。このため、幅5μm以上のトレンチ14で配
線を通す領域においては、ポリシリコン11の膜厚では
対応できず、別にPRを行い、酸化膜等を埋込む必要が
生ずる。
【0011】また、前記した先行技術によるトレンチ分
離の形成方法(前記図4工程A〜Dよりなる先行技術例)
では、ある程度幅の広いトレンチを埋込むことは可能で
あるが、製造工程が複雑であると共に、埋込み剤がポリ
シリコン(導体)であるため、図6(後に詳記する)に示す
1、C2の配線容量が大きく、高速LSIには不向きで
あるという問題点がある。
【0012】本発明は、前記従来例及び先行技術例によ
るトレンチ分離の形成方法での欠点、問題点に鑑み成さ
れたものであって、その目的は、大面積トレンチのパタ
−ンにおいても簡単に埋込むことができ、かつ埋込み剤
としてポリシリコンを用いた先行技術例の場合より配線
容量が小さく、高速LSIに有利である半導体装置の素
子分離方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の素
子分離方法は、(1) 半導体基板に溝(トレンチ)を形成す
る工程、(2) ウェ−ハ全面にシリコン含有ポリイミドを
塗布する工程、(3) 前記溝(トレンチ)部以外のシリコン
含有ポリイミドを除去する工程、(4) 前記シリコン含有
ポリイミドに溶剤除去のための熱処理を行う工程、とを
有する。
【0014】
【実施例】以下、本発明について図1及び図2に基づい
て説明する。図1は、本発明の一実施例の工程順断面図
(トレンチ形成領域)であり、図2は、同じく本発明の一
実施例の工程順断面図(素子形成領域)である。
【0015】(トレンチ形成例)図1は、本発明の一実
施例である工程A〜Dよりなる工程順断面図(トレンチ
形成領域)であり、この実施例では、P-サブストレ−ト
3上にN-エピタキシャル層2を形成したウエ−ハを用
いた。このウェ−ハ全面にフォトレジスト1を塗布し、
公知のリソグラフィ−技術を用いてパタ−ニングし、R
IEにてトレンチ形成領域をエッチングし、トレンチ
(溝)を形成する(図1工程A)。
【0016】次に、図1工程Bに示すように、減圧CV
Dにて酸化膜9を500オングストロ−ム程度形成し、ウ
ェ−ハ全面に第1ポリイミド8(感光性シリコン含有ポ
リイミド/粘度700〜800cp)を3〜4μmの厚さに塗
布し、ウェ−ハ全面を露光する。(図1工程B中、7は
ステッパ−による光を示す。)続いて現像処理を行い、
感光した部分の第1ポリイミド8を除去する。この時ト
レンチ底部には光が届かないため、第1ポリイミド8が
トレンチ底部に残存する。
【0017】さらにこの状態で300〜400℃1時間程度の
熱処理を行い、第1ポリイミド8中の溶剤を飛ばし、次
に、第2ポリイミド10(感光性シリコン含有ポリイミ
ド/100〜200cp)を1〜2μm塗布し、ウェ−ハ全面
を露光する(図1工程C)。次に、前記第1ポリイミド8
に対する場合と同様、現像処理、熱処理を行い、トレン
チを埋め戻す(図1工程D)。
【0018】(素子形成領域の形成例)図2の工程A〜
Dは、前記図1工程A〜Dに対応した素子形成領域の工
程順断面図であり、この工程順断面図は、バイポ−ラL
SI形成時の実施例を示す図である。
【0019】本実施例におけるLSIの製造法は、ま
ず、P-サブストレ−ト3上にN+埋込み拡散層6とN-
エピタキシャル層2とを形成したエピタキシャルウエ−
ハを用い、公知の技術でP型ベ−ス拡散層4、N+型コ
レクタ拡散層5を形成する。次に、ウェ−ハ全面にフォ
トレジスト1を塗布し、公知のリソグラフィ−技術を用
いてパタ−ニングし、RIEにて素子分離領域をエッチ
ングし、トレンチ(溝)を形成する(図2工程A)。
【0020】続いて、減圧CVDにて酸化膜9を500オ
ングストロ−ム程度形成し、ウェ−ハ全面に第1ポリイ
ミド8(感光性シリコン含有ポリイミド/粘度700〜800
cp)を3〜4μmの厚さに塗布し、ウェ−ハ全面を露
光する(図2工程B)。次に、現像処理を行い、感光した
部分の第1ポリイミド8を除去する。この時トレンチ底
部には光が届かないため、第1ポリイミド8がトレンチ
底部に残存する。
【0021】さらにこの状態で300〜400℃1時間程度の
熱処理を行い、第1ポリイミド中の溶剤を飛ばし、次
に、第2ポリイミド10(感光性シリコン含有ポリイミ
ド/100〜200cp)を1〜2μm塗布し、ウェ−ハ全面
を露光する(図2工程C)。次に、前記第1ポリイミド8
に対する場合と同様、現像処理、熱処理を行い、トレン
チを埋め戻す(図2工程D)。
【0022】その後、公知の技術を用いてP型ベ−ス拡
散層4中にイオン注入法によりN+エミッタ拡散層を形
成した後、BPSG等の層間膜を形成し、コンタクトを
開孔し、さらにアルミ電極を形成する。なお、このN+
エミッタ拡散層、層間膜の形成は、トレンチ形成前に行
っても全く支障はない。
【0023】図6は、前記した先行技術と本発明との配
線容量比較図であり、図6の破線左側は、前記先行技術
によるものであり(図工程D参照)、酸化膜9、シリコン
窒化膜12、ポリシリコン11で構成されている。これ
に対して、本発明によるものは、図6の破線右側に示す
ように、酸化膜9、第1ポリイミド8、第2ポリイミド
10で構成されている。(なお、図6中、3はP-サブ
ストレ−ト、16はアルミ配線、17はBPSG膜であ
る。)
【0024】先行技術によるものでは、図6の破線左側
に示すように、埋込み剤がポリシリコン(導体)11であ
るため、C1、C2の配線容量が大きく、高速LSIには
不向きであるのに対し、本発明によるものは、図6の破
線右側に示すように、第1ポリイミド8、第2ポリイミ
ド10で構成されるから、配線容量が小さく、高速LS
Iに有利である利点を有する。
【0025】
【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、感光性
のシリコン含有ポリイミドをトレンチの埋込み剤として
用いることを特徴とし、これにより大面積トレンチのパ
タ−ンも簡単に埋込むことができ、かつ埋込み剤として
ポリシリコンを用いた従来例の場合より配線容量が小さ
く、高速LSIに有利であるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明する図であって、工程
A〜Dよりなる工程順断面図(トレンチ形成領域)。
【図2】本発明の一実施例を説明する図であって、工程
A〜Dよりなる工程順断面図(素子形成領域)。
【図3】従来のトレンチ分離の形成方法を説明する図で
あって、工程A〜Cよりなる工程順断面図。
【図4】先行技術のトレンチ分離の形成方法を説明する
図であって、工程A〜Dよりなる工程順断面図。
【図5】従来方法により小面積トレンチ埋込み及び大面
積トレンチ埋込みを実施した場合の断面図。
【図6】先行技術と本発明との配線容量比較図。
【符号の説明】
1 フォトレジスト 2 N-エピタキシャル層 3 P-サブストレ−ト 4 P型ベ−ス拡散層 5 N+型コレクタ拡散層 6 N+型埋込み拡散層 7 ステッパ−による光 8 第1ポリイミド 9 酸化膜 10 第2ポリイミド 11 ポリシリコン 12 シリコン窒化膜 13 幅1〜2μmのトレンチ 14 幅5μm以上のトレンチ 15 ポリシリコンが埋込めない領域 16 アルミ配線 17 BPSG膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年6月1日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)半導体基板に溝(トレンチ)を形成
    する工程、 (2)ウェ−ハ全面にシリコン含有ポリイミドを塗布する
    工程、 (3)前記溝(トレンチ)部以外のシリコン含有ポリイミ
    ドを除去する工程、 (4)前記シリコン含有ポリイミドに熱処理を行い、溶剤
    を除去する工程、 とを有することを特徴とする半導体装置の素子分離方
    法。
JP5145587A 1993-05-25 1993-05-25 半導体装置の素子分離方法 Pending JPH06334031A (ja)

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