JPH07153832A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH07153832A
JPH07153832A JP6228151A JP22815194A JPH07153832A JP H07153832 A JPH07153832 A JP H07153832A JP 6228151 A JP6228151 A JP 6228151A JP 22815194 A JP22815194 A JP 22815194A JP H07153832 A JPH07153832 A JP H07153832A
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etching
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コステル ロナルド
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電体のパターンの形成により、導電体相互
の短絡が生じるのを防止する。 【構成】 絶縁材料13が充填された溝10,24より
成るフィールド絶縁領域14を有する半導体本体1を具
える半導体装置を製造するに当り、半導体本体1の表面
5上に設けた補助層6上に形成したエッチングマスク9
を用いて溝10,24を半導体本体内にエッチング形成
するものであり、補助層6は、溝を形成する前にエッチ
ングマスク9に隣接して位置する表面5の一部分11か
ら除去するとともに溝を形成した後にエッチングマスク
9の下側に位置する表面5の縁部12から除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁材料が充填された
溝より成るフィールド絶縁領域を有する半導体本体を具
える半導体装置を製造するに当り、前記の半導体本体の
表面上に設けた補助層上に形成したエッチングマスクを
用いて前記の溝を半導体中にエッチング形成し、前記の
補助層を前記のエッチングマスクに隣接して位置する表
面の一部分から且つ前記のエッチングマスクの下側に位
置する表面の縁部から除去し、絶縁材料の層を半導体本
体上に堆積し、この絶縁材料により前記の溝を充填する
とともに前記のエッチングマスクの下側に位置する前記
の表面の縁部を被覆し、その後半導体本体を処理してこ
の処理により材料を前記の補助層に至るまで前記の表面
に平行に除去し、次に補助層の残存部分を除去する半導
体装置の製造方法に関するものである。
【0002】半導体本体の表面と平行に行なわれる材料
の除去は補助層に到達する瞬時に停止される為、エッチ
ングマスクの下側に位置する表面の縁部上に堆積された
絶縁材料は除去されない。したがって、形成されるフィ
ールド絶縁領域は当該フィールド絶縁領域により囲まれ
る半導体本体の能動領域の縁部上に延在する。これらの
フィールド絶縁領域は、650℃よりも高い温度での処
理を必要としない処理により設けることができる。従っ
て、半導体本体中に既に存在するドーピング分布はフィ
ールド絶縁領域(フィールド酸化物領域)を設けるこの
方法により影響を受けない。
【0003】次に、フィールド絶縁領域により囲まれた
半導体本体の能動領域中に、ドーピングされた表面領域
を形成しうる。この場合、例えば、ドーピングされた半
導体材料の層を半導体本体上に堆積し、その後半導体本
体を熱処理し、これによりドーパントをこの半導体材料
の層から半導体本体中に拡散させる。この際能動領域の
縁部は絶縁材料のストリップにより被覆されている為、
この熱処理中ドーパントが能動領域の縁部中に不所望な
深さまで侵入するのが防止される。これにより、能動領
域中に既に存在するpn接合が互いに連続しないように
する。
【0004】
【従来の技術】特開昭63−185043号公報には、
産業上の利用分野の欄の冒頭に記載した種類の方法が開
示されており、この場合、溝を半導体本体中にエッチン
グ形成する前に半導体本体に等方性エッチング処理を行
ない、その処理を、エッチングマスクに隣接して位置す
る表面の一部分とエッチングマスクの下側に位置する表
面の縁部との双方から補助層が除去されるまで継続して
いる。次に、半導体本体に異方性エッチング処理を行な
って半導体本体中に溝を形成している。
【0005】このようにして形成されフィールド絶縁領
域により囲まれた能動領域上には導電体のパターンを被
着しうる。この場合、半導体本体に導電材料の層が被覆
され、次にこの層に、形成すべきパターンに対応するホ
トレジストマスクが設けられ、その後導電材料の層にパ
ターンがエッチング形成される。形成された導電体は特
にドーピングされた表面領域を相互接続する。しかし、
このようにして設けられた導電体のパターンには導電体
相互の短絡が生じるおそれがあるということを実際に確
かめた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特
に、絶縁材料で充填された溝より成るフィールド絶縁領
域を有する半導体本体を具え、これらの溝をフィールド
絶縁領域により囲まれた半導体本体の能動領域の縁部上
に延在させ、導電体のパターンの形成に際し前述したよ
うな導電体相互の短絡が生じるのを防止するようにした
半導体装置の製造方法を提供せんとするにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁材料が充
填された溝より成るフィールド絶縁領域を有する半導体
本体を具える半導体装置を製造するに当り、前記の半導
体本体の表面上に設けた補助層上に形成したエッチング
マスクを用いて前記の溝を半導体中にエッチング形成
し、前記の補助層を前記のエッチングマスクに隣接して
位置する表面の一部分から且つ前記のエッチングマスク
の下側に位置する表面の縁部から除去し、絶縁材料の層
を半導体本体上に堆積し、この絶縁材料により前記の溝
を充填するとともに前記のエッチングマスクの下側に位
置する前記の表面の縁部を被覆し、その後半導体本体を
処理してこの処理により材料を前記の補助層に至るまで
前記の表面に平行に除去し、次に補助層の残存部分を除
去する半導体装置の製造方法において、前記の溝を半導
体本体中にエッチング形成する前に、前記のエッチング
マスクに隣接して位置する前記の表面の一部分から前記
の補助層を除去し、前記の溝を半導体本体中にエッチン
グ形成した後に、前記のエッチングマスクの下側に位置
する表面の縁部から前記の補助層を除去することを特徴
とする。
【0008】本発明によれば、フィールド絶縁領域及び
能動領域上に延在する導電体のパターンにおける前述し
た導電体相互の短絡の発生を確実に防止しうる。
【0009】本発明は以下の認識を基に成したものであ
る。既知の方法では、エッチングマスクに隣接して位置
する半導体本体の表面の一部分と、エッチングマスクの
下側に位置する半導体本体の表面の縁部との双方から補
助層が除去されるまでこの補助層を異方性エッチングし
ている。エッチング液又はエッチングプラズマのいずれ
かで達成しうるこのエッチング処理中、補助層はその上
側からエッチングされる。従って、このエッチング処理
中、補助層はエッチングマスクの下側で半導体本体の表
面と鋭角を成す形状となる。能動領域の縁部上に堆積さ
れるフィールド絶縁領域のストリップは溝を充填した後
に補助層に対接して位置する。従って、このストリップ
は補助層の残存部分を除去した後に能動領域上方の張出
し縁部を形成する。従って、前述したように導電体のパ
ターンを形成すると、導電体の細条がこの張出し縁部の
下側に形成され、これにより前述した導電体相互の短絡
を生ぜしめるおそれがある。本発明の方法では、補助層
の形状はエッチングマスクの下側で半導体本体の表面と
鋭角を成さない形状となる。これにより、前述した短絡
を生ぜしめるような導電体の細条の形成が確実に防止さ
れる。
【0010】本発明による方法の好適例では、前記の補
助層を前記のエッチングマスクに隣接して位置する前記
の表面の一部分から異方性エッチングにより除去し、次
に前記の溝を異方性エッチングにより半導体本体中に形
成し、その後前記の補助層を前記のエッチングマスクの
下側に位置する前記の表面の縁部から等方性エッチング
により除去する。補助層を等方性エッチングする際、こ
の補助層はこの瞬時に露出しているこの補助層の平坦な
側面からエッチングされる為、その結果得られるこの補
助層の側面の形状は半導体本体の表面に対し垂直に向い
た形状となる。従って、能動領域の縁部上に堆積される
フィールド絶縁領域のストリップは補助層の残部を除去
した後に能動領域上でほぼまっすぐな側面の縁部とな
る。これにより、前述した短絡を生ぜしめるような導電
体の細条の形成が確実に防止される。更に、能動領域の
寸法は本例の方法のエッチングマスクの寸法と実質的に
同じとなる。
【0011】本発明による方法の他の好適例では、前記
の補助層を前記のエッチングマスクに隣接して位置する
前記の表面の一部分から異方性エッチングにより除去
し、次に前記の溝を等方性エッチングにより半導体本体
中に形成し、その後前記の補助層を前記のエッチングマ
スクの下側に位置する前記の表面の縁部から等方性エッ
チングにより除去する。このようにしてエッチングした
溝は補助層の下側まで延在する。この場合、半導体本体
に等方性エッチング処理を行ない、これにより補助層の
ストリップをエッチングマスクの下側に位置する半導体
本体の表面の縁部から除去すると、補助層はエッチング
形成された溝側からで補助層の下側からエッチング除去
される。この場合実際には、補助層は、能動領域をマス
クとして用いてエッチングマスク側からもエッチング除
去される。従って、補助層の形状は半導体本体の表面と
鋭角を成す形状となり、フィールド絶縁領域は能動領域
上に位置し半導体本体の表面と鋭角を成す形状のストリ
ップを有するようになる。その結果、前述した短絡を生
ぜしめる導電体の細条の形成が実際上防止される。本例
では、能動領域の寸法はエッチングマスクの寸法よりも
小さくなる。従って、このことを、本例の方法により製
造する半導体装置の設計に当って考慮する必要がある。
【0012】絶縁材料の層をほぼ平坦な表面を有する厚
さまで設け、その後エッチング処理を行なうことによ
り、エッチング形成された溝に絶縁材料を充填すること
ができる。この場合、絶縁材料の層は装置の表面に対し
実際上平行に延在する表面を有し、装置の表面に平行に
進行する材料の減少(除去)はエッチング処理により得
られる。より薄肉な絶縁材料の層を設ける場合には、こ
の層の表面はエッチング形成された溝の形状をほぼ追従
する。この場合、ホトレジスト層を絶縁材料の層上に、
実質的に平坦な表面を呈する厚さまで設けることができ
る。次にエッチング処理を行ない、これによりホトレジ
ストと絶縁材料とを実質上同じ速度でエッチングする
と、この場合も半導体本体の表面に平行に進行する材料
減少が得られる。好ましくは、絶縁材料の層の堆積後に
半導体本体に化学−機械的研摩処理を行ない、これによ
り絶縁材料とその下側のエッチングマスクとを前記の補
助層に至るまで半導体本体の表面に平行に除去する。化
学−機械的研摩処理を用いる場合、絶縁材料の層自体が
比較的平坦な表面を有しているか否かは問題でない。絶
縁材料の層はあまり厚い厚さに設ける必要はなく、ホト
レジスト層も不必要である。
【0013】
【実施例】図1〜8は、溝10に絶縁材料13を充填す
ることにより形成したフィールド絶縁領域14を有する
半導体本体1を具える半導体装置を製造する種々の工程
を示す線図的断面図である。本例の半導体本体1は、1
20原子/cm3 のドーピング濃度でn導電型のドーピン
グが行なわれたシリコンより成る基板2と、その上に1
17原子/cm3 でn導電型にエピタキシアル成長された
約0.3 μmの厚さのn型層3とを有している。半導体本
体1では、この層3に、3・1018原子/cm 3 のドーピ
ング濃度で約0.1 μmの厚さとしたp導電型の表面領域
4が通常のようにして設けられている。この表面領域4
の代わりに、例えばp導電型のSi1- x Gex (0.1 <
x<0.5 )の層を層3上にエピタキシアル成長させるこ
ともできる。半導体本体1の表面5上には、約0.15μm
の厚さの窒化シリコン補助層6と、約0.2 μmの厚さの
酸化シリコンマスク層7とを堆積する。補助層6の下側
には約20nmの厚さの酸化シリコン層(図示せず)を
設けることができる。マスク層7上には通常のようにし
てホトレジストマスク8を設け、このマスク8によりマ
スク層7にエッチングマスク9をエッチング形成する。
半導体本体1の表面5上に設けた補助層6上に形成した
エッチングマスク9を用いて半導体本体1内に溝10を
エッチング形成する。
【0014】ホトレジストマスク8を除去した後、エッ
チングマスク8に隣接して位置する表面5の一部分11
から且つエッチングマスク8の下側に位置する表面5の
縁部12から補助層6を除去する。次に、溝10を充填
すべき絶縁材料の層13を半導体本体1上に堆積する。
これにより溝10が充填され、エッチングマスク9の下
側に位置する表面5の縁部12が被覆される。次に、図
5及び6に示すように、半導体本体1を処理し、この処
理により前記の補助層6に至るまで表面5に平行に材料
を除去し、次に補助層6の残存部分を除去する。
【0015】半導体本体1の表面に対し平行に進行する
材料除去(減少)は補助層6に達した瞬時に停止される
為、エッチングマスク9の下側に位置する表面5の縁部
12に堆積されている絶縁材料は除去されない。従っ
て、フィールド絶縁領域14により囲まれた半導体本体
1の能動領域15の縁部12上に延在する当該フィール
ド絶縁領域14が形成される。これらのフィールド絶縁
領域14は、650℃よりも高い温度での処理を必要と
しない処理により通常のようにして設けることができ
る。従って、フィールド絶縁領域(フィールド酸化物領
域)の形成により、半導体本体1中に既に存在するエピ
タキシアル成長層3及び表面領域4のドーピング分布に
影響を及ぼさない。
【0016】次に、フィールド絶縁領域14により囲ま
れた半導体本体の能動領域15内に、ドーピングされた
表面領域16を形成する。すなわち、半導体本体1上
に、1021原子/cm3 のドーピング濃度でn導電型のド
ーピングが行なわれた多結晶シリコン層17を堆積し、
その後半導体本体1を熱処理してドーパントをこの多結
晶シリコン層17から半導体本体中に拡散させる。この
熱処理中能動領域15の縁部12が絶縁材料のストリッ
プ18により被覆されている為、この熱処理中ドーパン
トが能動領域15の縁部12中に不所望な深さまで侵入
することがない。従って、表面領域16とエピタキシア
ル成長層3とが能動領域15中で相互接続されることが
なく、層16,4及び3間のいかなるpn接合も互いに
連続することがない。
【0017】このように形成され、フィールド絶縁領域
14で囲まれた能動領域15上に導電体のパターンを設
けることがきる。この場合は、n導電型のドーピングを
行なった多結晶シリコン層17を導電体とする。しか
し、この層17を除去した後半導体本体1を他の導電材
料の層で被覆することもできる。この層17には形成す
べきパターンに対応するホトレジストマスク(図示せ
ず)を設け、その後この多結晶シリコン層17をエッチ
ングして導電体19を形成する。形成されたこれらの導
電体19は特にフィールド絶縁領域14をまたがって、
ドーピングされている表面領域16を相互接続する。
【0018】本発明よれば、図3,4及び5や図12に
示すように、溝10を半導体本体中にエッチング形成す
る前に、エッチングマスク9に隣接して位置する表面5
の一部分11から補助層6を除去し、溝10を半導体本
体1内にエッチング形成した後に、エッチングマスク9
の下側に位置する表面15の縁部12から除去する。こ
れにより、フィールド絶縁領域14及び能動領域15上
に延在する導電体19のパターンにおける導電体相互の
短絡の発生は確実に防止される。
【0019】溝10をエッチング形成する前に、エッチ
ングマスク9に隣接して位置する表面5の一部分11
と、エッチングマスク9の下側に位置する表面5の縁部
12との双方から補助層6をエッチング除去したとする
と、この補助層6のエッチング処理中この補助層6はそ
の上側からエッチングされてしまい、この状態はエッチ
ング液を用いた場合でもエッチングプラズマを用いた場
合でも同様になる。従って、図10に線図的に示すよう
に、補助層6の形状はエッチングマスク9の下側で半導
体本体1の表面5と鋭角20を成す形状となってしま
う。従って、補助層6の残存部分を除去した後、絶縁材
料のストリップ18は能動領域15の上方の張出し縁部
21を有するようになる(図11)。この場合、前述し
たように導電体のパターンを形成すると、導電体19が
張出し縁部21の下側に形成され(この下側に形成され
た導電体を導電体の細条と称する)、これにより種々の
導電体間を短絡せしめるおそれがある。その理由は、こ
の導電体の細条が能動領域の周囲にわたって残り、この
導電体の細条が、能動領域上に形成される複数の導電体
を接続するためである。本発明による方法では、図5及
び13に線図的に示すように、補助層6はエッチングマ
スク9の下側で半導体本体1の表面5と鋭角を成さない
形状となる。これにより、上述した短絡を生ぜしめるよ
うな導電体の細条の形成が回避される。
【0020】図1〜9に示す方法の実施例で、本発明に
よれば、補助層6がエッチングマスク9に隣接して位置
する表面5の一部分11から異方性エッチングにより除
去され、その後溝10が半導体本体1中に異方性エッチ
ングにより形成され、補助層6がエッチングマスク9の
下側に位置する表面5の縁部12から等方性エッチング
により除去される。補助層6の等方性エッチング中、こ
の補助層は露出されているその平坦側面からエッチング
除去され、これにより得られる補助層の側面は半導体本
体1の表面5に対し垂直に向いたものとなる。従って、
能動領域15の縁部12上に堆積されたフィールド絶縁
領域14のストリップ18は、補助層6の除去後能動領
域15上で実質的にまっすぐな縁部23を有するように
なる。これにより、前述した短絡を生ぜしめるような導
電体の細条の形成は確実に回避される。更に、本発明の
方法の実施例では、能動領域15はエッチングマスク9
の横方向寸法にほぼ等しい横方向寸法を有するようにな
る。
【0021】本発明による方法の他の実施例を図1〜3
及び図12〜15に示す。本例において、本発明によれ
ば、前の実施例におけるように補助層6をエッチングマ
スク9に隣接して位置する表面5の一部分11から異方
性エッチングにより除去し、これを図3に示す。次に、
溝24を等方性エッチングにより半導体本体1に形成す
る。その後、補助層6をエッチングマスク9の下側に位
置する表面5の縁部12から等方性エッチングにより除
去する。上述したようにエッチング形成された溝24は
補助層6の下側まで延在する。半導体本体1に等方性エ
ッチング処理を行ない、これにより補助層6をエッチン
グマスク9の下側に位置する表面5の縁部12から除去
すると、補助層6はエッチングされた溝24の側からで
補助層の下側からエッチング除去される。この場合実際
には、補助層は能動領域15がマスクとして作用してエ
ッチングマスク9側からもエッチング除去される。従っ
て、補助層6は、半導体本体1の表面5と鋭角25を成
す形状となる。従って、フィールド絶縁領域14は表面
5と鋭角26を成す形状で能動領域15上に位置するス
トリップ18を有する。その結果、前述した短絡を生ぜ
しめるような導電体の細条の形成は不可能となる。本例
では、能動領域15の横方向寸法はエッチングマクス9
の横方向寸法よりも小さくなる。このことは、本例の方
法を用いる半導体装置の設計に当って計算に含める必要
がある。
【0022】絶縁材料13の層を堆積した後、半導体本
体1に化学−機械的研摩処理を行ない、これにより絶縁
材料13及びその下側のエッチングマスク9を補助層6
に至るまで表面5に平行に除去することにより、エッチ
ング形成された溝10,24に絶縁材料を充填する。化
学−機械的研摩処理の場合には、絶縁材料13の層自体
が比較的平坦な表面を有するか否かは重要でない。絶縁
材料13の層は必ずしも比較的厚肉に被着する必要はな
く、ホトレジスト層も不必要である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法の第1実施例により製造する半導
体装置の順次の製造工程の一工程を示す線図的断面図で
ある。
【図2】同じくその他の一製造工程を示す線図的断面図
である。
【図3】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断
面図である。
【図4】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断
面図である。
【図5】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断
面図である。
【図6】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断
面図である。
【図7】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断
面図である。
【図8】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断
面図である。
【図9】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断
面図である。
【図10】本発明による方法を用いないで製造する半導
体装置の一製造工程を示す線図的断面図である。
【図11】同じくその他の一製造工程を示す線図的断面
図である。
【図12】本発明の方法の第2実施例により製造する半
導体装置の順次の製造工程の一工程を示す線図的断面図
である。
【図13】同じくその他の一製造工程を示す線図的断面
図である。
【図14】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的
断面図である。
【図15】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的
断面図である。
【符号の説明】
1 半導体本体 2 基板 3 n型層(エピタキシアル成長層) 4 表面領域 5 1の表面 6 補助層 7 マスク層 8 ホトレジストマスク 9 エッチングマスク 10,24 溝 11 5の一部分 12 縁部 13 絶縁材料 14 フィールド絶縁領域 15 能動領域 16 表面領域 17 多結晶シリコン層 18 絶縁材料のストリップ 19 導電体 21 張出し縁部 22 平坦側面 23 縁部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド コステル オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ1 (72)発明者 コルネリス ユースタティウス ティメリ ンク オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ1 (72)発明者 ロナルド デェッケル オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ1

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁材料が充填された溝より成るフィー
    ルド絶縁領域を有する半導体本体を具える半導体装置を
    製造するに当り、前記の半導体本体の表面上に設けた補
    助層上に形成したエッチングマスクを用いて前記の溝を
    半導体中にエッチング形成し、前記の補助層を前記のエ
    ッチングマスクに隣接して位置する表面の一部分から且
    つ前記のエッチングマスクの下側に位置する表面の縁部
    から除去し、絶縁材料の層を半導体本体上に堆積し、こ
    の絶縁材料により前記の溝を充填するとともに前記のエ
    ッチングマスクの下側に位置する前記の表面の縁部を被
    覆し、その後半導体本体を処理してこの処理により材料
    を前記の補助層に至るまで前記の表面に平行に除去し、
    次に補助層の残存部分を除去する半導体装置の製造方法
    において、 前記の溝を半導体本体中にエッチング形成する前に、前
    記のエッチングマスクに隣接して位置する前記の表面の
    一部分から前記の補助層を除去し、前記の溝を半導体本
    体中にエッチング形成した後に、前記のエッチングマス
    クの下側に位置する表面の縁部から前記の補助層を除去
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【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、前記の補助層を前記のエッチングマスクに隣
    接して位置する前記の表面の一部分から異方性エッチン
    グにより除去し、次に前記の溝を異方性エッチングによ
    り半導体本体中に形成し、その後前記の補助層を前記の
    エッチングマスクの下側に位置する前記の表面の縁部か
    ら等方性エッチングにより除去することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
    において、前記の補助層を前記のエッチングマスクに隣
    接して位置する前記の表面の一部分から異方性エッチン
    グにより除去し、次に前記の溝を等方性エッチングによ
    り半導体本体中に形成し、その後前記の補助層を前記の
    エッチングマスクの下側に位置する前記の表面の縁部か
    ら等方性エッチングにより除去することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項に記載の半
    導体装置の製造方法において、前記の絶縁材料の層を堆
    積した後前記の半導体本体に化学−機械的研摩処理を行
    ない、この処理により前記の絶縁材料とその下側のエッ
    チングマスクとを前記の補助層に至るまで前記の表面に
    平行に除去することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項に記載の半
    導体装置の製造方法において、前記のエッチングマスク
    を、シリコンより成る半導体本体上に設けた窒化シリコ
    ンの補助層上に堆積した酸化シリコンの層で形成するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
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