JPH0766280A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH0766280A
JPH0766280A JP21413293A JP21413293A JPH0766280A JP H0766280 A JPH0766280 A JP H0766280A JP 21413293 A JP21413293 A JP 21413293A JP 21413293 A JP21413293 A JP 21413293A JP H0766280 A JPH0766280 A JP H0766280A
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JP
Japan
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oxide film
resist
positive resist
taper
field oxide
Prior art date
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Pending
Application number
JP21413293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chiharu Kato
千晴 加藤
Masanori Fuda
正則 附田
Katsuyuki Ogawa
勝之 小川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP21413293A priority Critical patent/JPH0766280A/en
Publication of JPH0766280A publication Critical patent/JPH0766280A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a thick field oxide film can be easily tapered at an optional angle and enhanced in processability of tapering angle. CONSTITUTION:A thick positive resist film 3 having a thickness of 2mum or above and high in transmission to light rays used for exposure is applied onto a field oxide film 1 deposited on a semiconductor substrate 2. The positive resist film 3 is subjected to a light exposure/development process to form a required opening 4. The substrate 2 is subjected to a thermal treatment at a temperature nearly equal to the softening point of the positive resist film 3, whereby a slope 3a tapered at a required angle is formed at the end of the opening 4. Gas high in depositing properties and another gas promoting positive resist in etching rate are optionally added to main reactive gas which is used for etching the field oxide film 1 for the formation of the mixed gas, and the field oxide film 1 is etched with the mixed gas through a reactive ion etching method, whereby the slope 3a tapered at an optional average angle of 5 to 85 deg. can be 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、厚いフィールド酸化膜
を有する半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a thick field oxide film.

【0002】[0002]

【従来の技術】厚いフィールド酸化膜を有する絶縁ゲー
ト型等の半導体装置においては、そのフィールド酸化膜
の加工形状が悪いと、ゲート電極や主電流を流すAl等の
主配線に、フィールド酸化膜の肩口で配線細りが生じた
り、極端な場合配線の段切れが発生して、電極配線の信
頼性が著しく損われてしまう。この傾向は、電極配線幅
が細くなれば細くなるほど、またフィールド酸化膜の段
差が大きいほど、さらにはチップ面積が大きければ大き
いほど顕著になり、ウェハ単位当りの素子の良品率は低
下してしまう。特に、パワー素子等の大電流を扱う素子
の場合には、dV/dt耐性の劣化等にも直接影響する
可能性が大で、フィールド酸化膜の加工形状に十分に注
意することが肝要になる。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device such as an insulated gate type having a thick field oxide film, if the processed shape of the field oxide film is bad, the field oxide film is not formed on the gate electrode or the main wiring such as Al through which the main current flows. The wiring becomes thin at the shoulders or, in an extreme case, wiring breakage occurs, and the reliability of the electrode wiring is significantly impaired. This tendency becomes more remarkable as the electrode wiring width becomes narrower, the step difference of the field oxide film becomes larger, and the chip area becomes larger, and the yield rate of devices per wafer unit decreases. . In particular, in the case of an element that handles a large current, such as a power element, there is a great possibility that it will directly affect the deterioration of dV / dt resistance, and it is important to pay sufficient attention to the processed shape of the field oxide film. .

【0003】上述したような問題を低減するためには、
当然ながら厚いフィールド酸化膜に大きなテーパーを形
成することが重要になる。従来、このテーパーを形成す
るための技術としては、LOCOS構造でフィールド酸
化膜を形成したり、リン等を高濃度に含むCVD膜を堆
積し、下地高温酸化膜とのエッチングレートの差を利用
して、希HFやNH4 F 等の液でエッチングする手法が一般
的に用いられてきた。LOCOSによるフィールドテー
パー形成は、薄い高温酸化膜上に窒化膜を被着した後、
所定の部分の窒化膜を写真食刻法により取り去り、その
後酸化により窒化膜のない領域に厚い酸化膜を形成する
手法である。しかし、このプロセスを用いた場合、テー
パー形成工程が長く複雑になると共に、それによりでき
たテーパー形状は一律に決まってしまい、任意の角度に
テーパーを制御することは困難であった。また、CVD
膜等を利用してウェットエッチングでテーパーを形成す
る手法は、エッチングする際に利用するレジストと下地
CVD膜との密着性の不安定性があると共に、適当な濃
度を持つCVD膜の堆積工程が必然的に必要になり、や
はり工程が複雑になる点等が指摘されていた。
In order to reduce the above problems,
Of course, it is important to form a large taper on the thick field oxide film. Conventionally, as a technique for forming this taper, a field oxide film is formed with a LOCOS structure, or a CVD film containing a high concentration of phosphorus or the like is deposited, and the difference in etching rate from the underlying high temperature oxide film is used. Therefore, a method of etching with a liquid such as dilute HF or NH 4 F has been generally used. Field taper formation by LOCOS is performed by depositing a nitride film on a thin high temperature oxide film,
This is a method in which a predetermined portion of the nitride film is removed by photo-etching, and then a thick oxide film is formed in a region where there is no nitride film by oxidation. However, when this process is used, the taper forming process becomes long and complicated, and the resulting taper shape is uniformly determined, which makes it difficult to control the taper to an arbitrary angle. Also, CVD
The method of forming a taper by wet etching using a film or the like involves instability of adhesion between the resist used during etching and the underlying CVD film, and inevitably requires a CVD film deposition process with an appropriate concentration. It has been pointed out that the process becomes complicated and the process becomes complicated.

【0004】また、その他の手法として、あまり厚くな
いフィールド酸化膜の場合には、反応性イオンエッチン
グを用いて、レジストの選択比が悪い条件で酸化膜テー
パーを形成する手法や、堆積性のガスを用いて、 0℃以
下の低温かつ10-3Torr程度の低圧で開口部の側壁に堆積
物を形成しながらテーパーを形成する手法等が提案され
ている。
As another method, in the case of a field oxide film which is not so thick, a method of forming an oxide film taper under the condition that the resist selectivity is poor by using reactive ion etching, or a deposition gas. There has been proposed a method of forming a taper while forming a deposit on the side wall of the opening at a low temperature of 0 ° C. or lower and a low pressure of about 10 −3 Torr.

【0005】しかし、前者の手法は、適用しているレジ
ストの厚さが薄く、またレジスト材料面での工夫を特に
していないために、レジストに適当なテーパーを十分に
形成できないことから、例えば 1.0μm 以上というよう
な厚い酸化膜のテーパー加工は実現していないのが現状
である。また、この手法だけでは、45°以下のテーパー
を再現性よく形成することがほぼ不可能であり、プロセ
ス的に使用上の限界が生じている。また、後者の手法
は、開口寸法が 1〜 2μm 程度の場合には極めて有効で
あるが、テーパー角度的に70°程度までが限界で、大き
な開口部に45°以下のテーパーを形成するのは困難であ
った。
However, in the former method, since the applied resist is thin and no special consideration is given to the resist material surface, a proper taper cannot be formed in the resist. At present, taper processing of thick oxide film of 1.0 μm or more has not been realized. In addition, it is almost impossible to form a taper of 45 ° or less with good reproducibility only by this method, and there is a limit in use in terms of process. The latter method is extremely effective when the opening size is about 1 to 2 μm, but the taper angle is limited to about 70 °, and it is not possible to form a taper of 45 ° or less on a large opening. It was difficult.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のフィールド酸化膜に対するテーパー形成方法では、1.
0μm 以上というような厚い酸化膜に対して任意の角度
でテーパーを形成することができない、テーパー形成工
程が複雑になる、等という問題があった。
As described above, according to the conventional taper forming method for the field oxide film, 1.
There are problems that a taper cannot be formed at an arbitrary angle for a thick oxide film having a thickness of 0 μm or more, the taper forming process becomes complicated, and the like.

【0007】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、例えば 1.0μm以上というような厚
いフィールド酸化膜に対して、任意の角度のテーパーを
容易に形成することを可能にすると共に、テーパー角度
の加工制御性を高めた絶縁ゲート型等の半導体装置の製
造方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made to address such a problem, and makes it possible to easily form a taper having an arbitrary angle on a thick field oxide film having a thickness of 1.0 μm or more, for example. At the same time, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device such as an insulated gate type in which the taper angle processing controllability is improved.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段および作用】本発明の半導
体装置の製造方法は、半導体基板上に、厚いフィールド
酸化膜を有する半導体装置を製造するにあたり、前記フ
ィールド酸化膜上に、用いる露光波長に対して高透過性
を有する膜厚 2μm 以上の厚膜ポジレジストを塗布する
工程と、前記ポジレジストに露光、現像処理を施し、所
望の開口部を形成する工程と、前記ポジレジストの熱軟
化温度付近の温度で熱処理を施し、前記ポジレジストの
開口端部に所望角度のテーパーを形成する工程と、前記
フィールド酸化膜をエッチングする主反応性ガスに、堆
積性を有するガスや前記ポジレジストのエッチングレー
トを促進するガスを適宜添加した混合ガスを用いて、前
記フィールド酸化膜を反応性イオンエッチングし、前記
フィールド酸化膜の端部に平均角度が5〜85°の範囲の
任意のテーパーを形成する工程とを具備することを特徴
としている。
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, when manufacturing a semiconductor device having a thick field oxide film on a semiconductor substrate, the exposure wavelength used on the field oxide film is On the other hand, a step of applying a thick film positive resist having a high transmittance of 2 μm or more, a step of exposing and developing the positive resist to form a desired opening, and a heat softening temperature of the positive resist. A step of performing a heat treatment at a temperature near to form a taper at a desired angle at the opening end portion of the positive resist, and a gas having a deposition property or etching of the positive resist as a main reactive gas for etching the field oxide film. Of the field oxide film by reactive ion etching of the field oxide film using a mixed gas to which a gas for promoting the rate is appropriately added. Average angle is characterized by comprising the step of forming any taper in the range of 5 to 85 ° to the section.

【0009】本発明の半導体装置の製造方法において
は、まず図1(a)に示すように、フィールド酸化膜1
を有する半導体基板2上に、用いる露光波長に対して高
い透過性を有する厚膜ポジレジスト3を塗布し、メイン
素子のセル領域以外の部分(テーパー形成部を含むフィ
ールド酸化膜領域)を、一般的に用いられている写真食
刻法により露光・現像し、所望の開口部4を形成する。
ポジレジストの膜厚は 2μm 以上、さらには 2μm 〜 6
μm 程度とすることが好ましい。ポジレジストの膜厚が
2μm 未満であると、ポジレジストに対するテーパー形
成を良好に行うことができない。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, first, as shown in FIG.
A thick film positive resist 3 having high transparency to an exposure wavelength to be used is coated on the semiconductor substrate 2 having the above, and a portion other than the cell region of the main element (field oxide film region including a taper forming portion) is generally formed. The desired opening 4 is formed by exposing and developing by a commonly used photographic etching method.
The thickness of the positive resist is 2 μm or more, and even 2 μm ~ 6
It is preferably about μm. The film thickness of the positive resist
If it is less than 2 μm, the taper formation on the positive resist cannot be satisfactorily performed.

【0010】このように、ポジレジストを厚く半導体基
板上に塗布することは、高粘度のレジストを用いれば特
に難しい技術ではない。ただし、レジストを上記程度に
厚く塗布すると、厚くなるほど露光光の透過性が低下す
るため、レジスト下部で現像レートが低下し、スソ引き
や液残り等の現像不良が発生しやすくなる。そこで、本
発明においては、露光波長に対して高い透過性を有する
厚膜ポジレジスト(後述するレジスト物性を示すA、
B、Cパラメータと関連)を用いるものとする。次に、
本発明においては、図1(b)に示すように、用いたポ
ジレジストの熱軟化温度近くで熱処理し、厚膜ポジレジ
スト3の開口端部に適当な角度のテーパー3aを形成す
る。この際、レジストの熱軟化の程度をうまく制御し
て、レジストを流動させる必要があり、一般的にいっ
て、レジスト膜厚が厚いほど、またレジストのライン/
スペースの寸法が大きいほど、レジストは熱流動しやす
く、テーパー3aはつきやすい。このことから、半導体
基板に被着するレジスト膜厚を厚くするほど、レジスト
のテーパー制御は容易になり、レジスト端から横方向に
かなり長いレジストテーパー(テーパー角度:小)を、
レジスト膜厚をある程度厚くしたまま形成することがで
きる。
As described above, it is not particularly difficult to apply a thick positive resist on a semiconductor substrate if a highly viscous resist is used. However, when the resist is applied thickly as above, the thicker the thickness, the lower the transmittance of the exposure light, and the lower the development rate at the lower part of the resist, so that defective development such as soot pulling and liquid residue is likely to occur. Therefore, in the present invention, a thick film positive resist (A having the resist physical properties described below,
(Related to B and C parameters). next,
In the present invention, as shown in FIG. 1B, heat treatment is performed near the thermal softening temperature of the used positive resist to form a taper 3a having an appropriate angle at the opening end portion of the thick film positive resist 3. At this time, it is necessary to control the degree of thermal softening of the resist well to make the resist flow. Generally speaking, the thicker the resist film thickness, the more the resist line /
As the size of the space is larger, the resist is more likely to thermally flow and the taper 3a is more likely to be attached. From this, it is easier to control the taper of the resist as the film thickness of the resist deposited on the semiconductor substrate is increased, and a resist taper (taper angle: small) which is considerably long in the lateral direction from the resist end is obtained.
The resist film can be formed with a certain thickness.

【0011】また、厚膜ポジレジストを用いて、レジス
トテーパーをさらに効果的に形成するためには、ポジレ
ジスト中に含まれる感光材であるセンシタイザーを極力
少なくすることが好ましい。センシタイザーの含有量が
少なくなると、コンプレックスの濃度(レジスト中の感
光材とベースレジンであるノボラック樹脂は室温状態で
コンプレックスを形成している)が低くなり、レジスト
の熱による流動が起きやすくなると推定される。これを
実証するために、レジストの材料物性を示すA、B、C
パラメーターの内、A値に注目してレジストの熱による
流動性を確認した(A、B、CパラメーターはDill等に
よって提案されている(IEEE.Trans.E.D22 no.7 p69,3,1
984) )。A値は、簡単に述べるとポジレジストのセン
シタイザーの性質を示すもので、A値が大きいと露光前
の透過性が低く、吸光度は高くなる傾向を示し、コンプ
レックスの濃度が高くなる。このA値とポジレジストの
熱による流動性の結果を図2に示す。図2から、A値が
小さいほど低い温度でレジストの熱変形がはじまる傾向
を示し、A値が 0.6以下(at 436nm)になると、この傾向
が顕著になることが分かる。
Further, in order to more effectively form the resist taper by using the thick film positive resist, it is preferable to minimize the sensitizer which is a photosensitive material contained in the positive resist. It is presumed that when the sensitizer content decreases, the concentration of the complex (the photosensitive material in the resist and the novolak resin that is the base resin forms a complex at room temperature), and it becomes easier for the resist to flow due to heat. To be done. In order to verify this, A, B, C showing the material properties of the resist
Among the parameters, attention was paid to the A value to confirm the fluidity of the resist due to heat (A, B and C parameters have been proposed by Dill et al. (IEEE.Trans.E.D22 no.7 p69,3,1
984)). Briefly, the A value shows the property of a positive resist sensitizer. When the A value is large, the transmittance before exposure is low, the absorbance tends to be high, and the concentration of the complex is high. The results of this A value and the fluidity of the positive resist due to heat are shown in FIG. It can be seen from FIG. 2 that the smaller the A value is, the more the thermal deformation of the resist starts to occur at a lower temperature, and that the tendency becomes remarkable when the A value is 0.6 or less (at 436 nm).

【0012】また、現像後に全面露光すると、レジスト
の熱流動が容易になり、レジストをより平坦化しやすく
なる。これも未露光部のレジスト中のセンシタイザーが
分解して、相対的にコンプレックスの濃度が減少するた
めである。以上の検討結果から、本発明に用いる厚膜ポ
ジレジストとしては、A値がなるべく小さいものが好ま
しく、 0.6以下(at 436nm)のものが好適である。またA
値が小さいと、未露光部の現像時の膜べりが大きく、肩
口が丸くなったレジストプロファイルが相対的に達成し
やすくなるため、後の熱処理によるレジストの流動性を
滑らかにする効果を与えやすい。さらに、前述したよう
に、A値が小さい方が厚膜ポジレジストの現像不良を改
善しやすいため、写真食刻プロセス的にも安定度を高め
ることができる。
Further, if the entire surface is exposed after the development, the heat flow of the resist is facilitated and the resist is more easily flattened. This is also because the sensitizer in the resist in the unexposed area is decomposed and the concentration of the complex is relatively reduced. From the above-mentioned examination results, it is preferable that the thick film positive resist used in the present invention has an A value as small as possible, and one having a value of 0.6 or less (at 436 nm) is preferable. Also A
When the value is small, the film roughness during development in the unexposed area is large, and the resist profile with rounded shoulders is relatively easy to achieve, so that it is easy to give the effect of smoothing the resist fluidity by the subsequent heat treatment. . Further, as described above, the smaller the A value is, the easier the development failure of the thick film positive resist is to be improved, so that the stability can be enhanced also in the photo-etching process.

【0013】このようにして、厚膜ポジレジスト3に対
して任意の角度でテーパー3aを形成することができ
る。この厚膜ポジレジスト3のテーパー3aの角度は、
その後のエッチング工程におけるエッチングガスの種類
や組成にもよるが、目的とするフィールド酸化膜1のテ
ーパー角度に応じて決定するものとする。
In this way, the taper 3a can be formed at an arbitrary angle with respect to the thick film positive resist 3. The angle of the taper 3a of the thick film positive resist 3 is
Although it depends on the type and composition of the etching gas in the subsequent etching process, it is determined according to the taper angle of the target field oxide film 1.

【0014】本発明の半導体装置の製造方法において
は、上述した工程により厚膜ポジレジスト3にテーパー
3aを形成した後、図1(c)に示すように、例えば
1.0μm以上の厚いフィールド酸化膜1の反応性イオンエ
ッチング(RIE)を実施し、フィールド酸化膜1に所
望角度のテーパー1aを形成する。この際、主反応性ガ
スとして、フッ素ラジカル/イオン濃度が高いSF6 やCF
4 等を用い、これに堆積性のガスとして、フッ素/炭素
の相対的比率が小さいガス、例えば C2 F 6 、 C3 F
8 、 C4 F 8 等、水素を発生するガス、例えば H2
CHF3 等、またポジレジストのエッチングレートを促進
するガス、例えば酸素等を、適宜適当な比率で混合した
混合ガスを使用するものとする。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, after the taper 3a is formed on the thick film positive resist 3 by the above-mentioned steps, as shown in FIG.
Reactive ion etching (RIE) is performed on the field oxide film 1 having a thickness of 1.0 μm or more to form a taper 1a having a desired angle on the field oxide film 1. At this time, the main reactive gas is SF 6 or CF with high fluorine radical / ion concentration.
4 or the like is used as a gas having a small relative ratio of fluorine / carbon, such as C 2 F 6 or C 3 F
8 , C 4 F 8, etc., a gas that generates hydrogen, such as H 2 ,
A mixed gas in which CHF 3 or the like, or a gas that promotes the etching rate of the positive resist, such as oxygen, is mixed in an appropriate ratio is used.

【0015】さらに詳述すると、反応性イオンエッチン
グの第1のステップでは、図3(a)に示すように、厚
膜ポジレジスト3のエッチングレートが酸化膜1のエッ
チングレートに対して少なくとも 1/4以下になるような
エッチング条件で、ある程度の厚さまで酸化膜1をエッ
チングする。次いで、図3(b)に示すように、逆に厚
膜ポジレジスト3のエッチングレートが酸化膜1のエッ
チングレートより速くなる条件で、所定厚さの酸化膜1
がエッチオフされる少し直前までエッチングする。この
条件は、フッ素/炭素の相対的比率が大きくなるガス条
件で達成しやすく、またレジストのエッチングを促進す
るために酸素を適量まぜるとよい。この後、酸化膜1の
エッチングレートに対して半導体基板2(Si)のエッチン
グレートが1/10程度になる高選択比の条件で、完全に所
定の酸化膜1をエッチオフする。上記した第1のステッ
プは、フッ素プラズマによりレジスト表面を改質しなが
ら、ある程度の深さまで比較的垂直な酸化膜形状(1
b)を作るためであり、次の第2のステップのエッチン
グに対して、均一なレジスト表面を提供するものであ
る。第2のステップは、本発明の主たる加工工程であ
り、テーパー3aが形成されている厚膜ポジレジスト3
の端部をエッチングし、レジスト3を徐々に後退させな
がら酸化膜1にテーパー1aを形成するものである。こ
の際、形成されるフィールドテーパー1aは、前工程で
形成した厚膜ポジレジスト3のテーパー3aの程度、お
よび第1のステップと第2のステップのエッチング時間
比によって、 5〜85°の範囲で任意の角度に形成するこ
とができる。なお、極端な場合には、第1のステップを
省略することも可能である。
More specifically, in the first step of reactive ion etching, as shown in FIG. 3A, the etching rate of the thick film positive resist 3 is at least 1 / the etching rate of the oxide film 1. The oxide film 1 is etched to a certain thickness under the etching condition of 4 or less. Next, as shown in FIG. 3B, on the contrary, under the condition that the etching rate of the thick film positive resist 3 is faster than the etching rate of the oxide film 1, the oxide film 1 having a predetermined thickness is formed.
Etching until just before is etched off. This condition is easily achieved under a gas condition in which the relative ratio of fluorine / carbon is large, and it is advisable to mix an appropriate amount of oxygen in order to accelerate the etching of the resist. After that, the predetermined oxide film 1 is completely etched off under the condition of the high selection ratio that the etching rate of the semiconductor substrate 2 (Si) is about 1/10 of the etching rate of the oxide film 1. In the first step described above, the surface of the oxide film (1) which is relatively vertical to a certain depth is formed while modifying the resist surface with fluorine plasma.
b), which provides a uniform resist surface for the next second step of etching. The second step is the main processing step of the present invention, in which the thick film positive resist 3 having the taper 3a is formed.
The edge portion of 1 is etched, and the taper 1a is formed on the oxide film 1 while gradually retracting the resist 3. At this time, the formed field taper 1a is in the range of 5 to 85 ° depending on the taper 3a of the thick film positive resist 3 formed in the previous step and the etching time ratio of the first step and the second step. It can be formed at any angle. In extreme cases, the first step can be omitted.

【0016】一例として、主反応性ガスとしてSF6 に、
堆積性のガスとして CHF3 およびレジストのエッチング
レートを促進させるガスとして酸素を加えた混合ガスの
酸化膜とレジストのエッチングレートの違いを表1に示
す。
As an example, SF 6 is used as the main reactive gas,
Table 1 shows the difference in the etching rate between the oxide film and the resist of the mixed gas containing CHF 3 as the deposition gas and oxygen as the gas that promotes the etching rate of the resist.

【0017】[0017]

【表1】 表1から明らかなように、ガス比率を大きく変えても、
酸化膜のエッチングレートはあまり変化しないが、レジ
ストのエッチングレートは大幅に変化することが分か
る。レジストのエッチングレートが大きいところでは、
860nm/min程度もあり、この条件を使用するためには、
レジストの厚さをかなり厚くする必要があり、厚膜ポジ
レジストのテーパー制御が重要となることが分かる。
[Table 1] As is clear from Table 1, even if the gas ratio is changed greatly,
It can be seen that the etching rate of the oxide film does not change much, but the etching rate of the resist changes significantly. Where the resist etching rate is high,
There is about 860 nm / min, so to use this condition,
It can be seen that it is necessary to make the thickness of the resist considerably thick, and the taper control of the thick film positive resist is important.

【0018】上述したように、厚膜ポジレジストのテー
パーを任意の角度に制御すると共に、選択性を持たせた
反応性ガスを用いることにより、フィールド酸化膜に平
均角度が 5〜85°の範囲の任意のテーパーを制御性よく
形成することができる。本発明は、パワー素子を含めた
個別半導体素子の作製に特に効果的である。
As described above, by controlling the taper of the thick film positive resist to an arbitrary angle and using the reactive gas having the selectivity, the field oxide film has an average angle in the range of 5 to 85 °. The desired taper can be formed with good controllability. The present invention is particularly effective for manufacturing individual semiconductor devices including power devices.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0020】実施例1 図4は、この実施例で作製した縦型MOSFETの概略
構造を示す図である。図4を参照して、この実施例にお
ける縦型MOSFETの製造工程について述べる。
Example 1 FIG. 4 is a diagram showing a schematic structure of a vertical MOSFET manufactured in this example. The manufacturing process of the vertical MOSFET in this embodiment will be described with reference to FIG.

【0021】まず、 n型シリコン基板11の一方の面
に、選択的に p型ベース層12を形成し、他方の面に n
+ 型ドレイン層13を形成した後、シリコン基板11に
水素燃焼酸化を施して、厚さ 1.6μm 程度のフィールド
酸化膜14を形成した。次に、g線(436nm) の露光波長
に対して、A値が 0.6を示す粘度 180cpのポジレジスト
(図示せず)を 5μm の厚さに被着させた後、 g線縮小
露光装置で所定の開口部を露光・現像した。次いで、シ
リコン基板11を 140℃で 2分間熱処理して、上記厚膜
ポジレジストの所定のテーパー形成部(開口端部)に、
20°程度のテーパーを形成した。
First, the p-type base layer 12 is selectively formed on one surface of the n-type silicon substrate 11, and n is formed on the other surface.
After forming the + type drain layer 13, the silicon substrate 11 was subjected to hydrogen combustion oxidation to form a field oxide film 14 having a thickness of about 1.6 μm. Next, after a positive resist (not shown) having a viscosity of 180 cp showing an A value of 0.6 for the exposure wavelength of g-line (436 nm) is applied to a thickness of 5 μm, it is predetermined by a g-line reduction exposure device. Was exposed and developed. Then, the silicon substrate 11 is heat-treated at 140 ° C. for 2 minutes to form a predetermined taper forming portion (opening end portion) of the thick film positive resist.
A taper of about 20 ° was formed.

【0022】次に、まずSF6 /CHF3 =1/15 のガス比率
(酸化膜に対するレジストの選択比:0.22程度)のエッ
チングガスを用いて、酸化膜の反応性スパッタエッチン
グにより、上記フィールド酸化膜14を 0.5μm 程度の
深さまでエッチング(第1のステップ)した。連続し
て、表1に示した条件3の混合ガスを用いて、フィール
ド酸化膜14を 1.0μm 程度の深さまで、テーパー14
aを形成しつつエッチング(第2のステップ)した。こ
の後、Siに対して高選択比がとれるガス条件として、例
えばSF6 /CHF3 =1/15 のガスに切り替えて、完全に上記
したフィールド酸化膜14をエッチオフした。加工後の
フィールド酸化膜14の形状を観察した結果、平均テー
パー角度として約20°程度の傾斜が形成されていること
を確認した。以上の工程を実施した後、その加工面に対
して表面処理を施し、ゲート酸化膜15、ゲート電極と
なる多結晶シリコン電極16を形成した。次いで、多結
晶シリコン電極16の表面を 200nm程度酸化(16a)
し、その多結晶シリコン電極16のエッジをマスクとし
て、 n+ 型のソース層17を形成した。その後、ソース
電極18、ドレイン電極19を形成して、素子を完成さ
せた。
Next, the above field oxidation is performed by reactive sputter etching of the oxide film using an etching gas having a gas ratio of SF 6 / CHF 3 = 1/15 (selection ratio of resist to oxide film: about 0.22). The film 14 was etched to a depth of about 0.5 μm (first step). Continuously, using the mixed gas of Condition 3 shown in Table 1, the field oxide film 14 was tapered to a depth of about 1.0 μm.
Etching was performed while forming a (second step). After that, as a gas condition for obtaining a high selection ratio with respect to Si, for example, SF 6 / CHF 3 = 1/15 gas was switched to, and the field oxide film 14 was completely etched off. As a result of observing the shape of the field oxide film 14 after processing, it was confirmed that an inclination of about 20 ° was formed as an average taper angle. After performing the above steps, the processed surface was subjected to surface treatment to form a gate oxide film 15 and a polycrystalline silicon electrode 16 to be a gate electrode. Next, the surface of the polycrystalline silicon electrode 16 is oxidized to about 200 nm (16a)
Then, using the edge of the polycrystalline silicon electrode 16 as a mask, the n + type source layer 17 was formed. Then, the source electrode 18 and the drain electrode 19 were formed to complete the device.

【0023】このような縦型MOSFETの製造工程に
おいて、作製した素子のフィールド酸化膜14の端部で
のゲート電極引き出し配線(Poly配線)とソース電極引
き出し配線(Al配線)の配線細り等の有無を観察したと
ころ、フィールド酸化膜14のテーパー14aが十分に
ついているために、特に配線のクビレ等は観察されず、
上記引き出し配線が均一の幅で良好に形成されており、
電気的素子特性のチェックにおいても特に問題のないこ
とが確認された。また、Poly配線幅依存性も同時にチェ
ックしたが、従来、10μm 幅のPoly配線で見られていた
配線のクビレも、この実施例の製造工程によれば、配線
幅 2μm 程度までは特に問題がなく、本発明は微細配線
に対しても大きな効果を示すことを確認した。
In the manufacturing process of such a vertical MOSFET, presence or absence of wiring thinning of the gate electrode lead-out wiring (Poly wiring) and the source electrode lead-out wiring (Al wiring) at the end portion of the field oxide film 14 of the manufactured device. As a result of observation, since the taper 14a of the field oxide film 14 is sufficiently attached, no scratches in the wiring are observed.
The lead-out wiring is well formed with a uniform width,
It was confirmed that there was no particular problem in checking the electrical element characteristics. We also checked the Poly wiring width dependency at the same time, but the wiring cracks that were previously seen with Poly wiring with a width of 10 μm were not particularly problematic up to a wiring width of about 2 μm according to the manufacturing process of this example. It was confirmed that the present invention has a great effect on fine wiring.

【0024】実施例2 上記実施例1に示した縦型MOSFETと同等の構造に
おいて、フィールド酸化膜のテーパー加工工程を、以下
の 4つの条件下でそれぞれ行った場合のフィールド酸化
膜のテーパー形状をそれぞれ確認した。
Example 2 In the structure equivalent to that of the vertical MOSFET shown in Example 1 above, the taper shape of the field oxide film when the taper process of the field oxide film was carried out under the following four conditions respectively. I confirmed each.

【0025】まず、実施例1と同様の手段により厚膜ポ
ジレジストにテーパーを形成した後、反応性スパッタエ
ッチングにおける実施例1の第1のステップを省略し、
第2のステップで表1に示した条件2の混合ガスを用い
てエッチングした(第1の条件)。同様にレジストの現
像後の熱処理を 120℃で 2分間行い、レジストに60°程
度のテーパーを形成した後、第1のステップを省略し
て、表1に示した条件3の混合ガスでエッチングした
(第2の条件)。また、実施例1の第2のステップを、
表1に示した条件1の混合ガスを用いてエッチングし
た。さらに、実施例1の第1のステップのエッチング時
間を実施例1の 1/3程度にし、第2のステップで表1に
示した条件3の混合ガスのエッチング時間を相対的に長
くした。
First, after forming a taper on the thick film positive resist by the same means as in Example 1, the first step of Example 1 in the reactive sputter etching is omitted,
In the second step, etching was performed using the mixed gas of condition 2 shown in Table 1 (first condition). Similarly, heat treatment after development of the resist was performed at 120 ° C. for 2 minutes to form a taper of about 60 ° on the resist, and then the first step was omitted and etching was performed with a mixed gas of condition 3 shown in Table 1. (Second condition). In addition, the second step of the first embodiment,
Etching was performed using the mixed gas of Condition 1 shown in Table 1. Further, the etching time of the first step of Example 1 was set to about 1/3 of that of Example 1, and the etching time of the mixed gas of condition 3 shown in Table 1 in the second step was made relatively long.

【0026】その結果、第1の条件では 6〜9 °、第2
の条件では45〜50°、第3の条件では80〜85°、第4の
条件では12〜16°程度のフィールドテーパーが均一に形
成できることを確認した。
As a result, the first condition is 6 to 9 °, the second condition is
It was confirmed that the field taper of 45 to 50 ° under the condition of (3), 80 to 85 ° under the third condition, and 12 to 16 ° under the fourth condition could be formed uniformly.

【0027】このように、本発明の製造方法を用いれ
ば、反応性イオンエッチング前の厚膜ポジレジストのテ
ーパー形状および反応性イオンエッチングのガス条件を
任意に変えることによって、 1.0μm 以上の厚さのフィ
ールド酸化膜のテーパーを任意に制御できることが明確
になった。また、従来の方法では、レジスト膜厚が薄い
ために、反応性イオンエッチング条件が使用できず、か
つ従来のレジストは物性パラメーターであるA値が大き
いために、レジストテーパーの再現性のよい制御、およ
び安定なレジストのパターニングがなかなか得られず、
上記のように任意の角度でフィールド酸化膜のテーパー
を均一に形成することはできなかった。
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, the taper shape of the thick film positive resist before the reactive ion etching and the gas condition of the reactive ion etching are arbitrarily changed to obtain the thickness of 1.0 μm or more. It was clarified that the taper of the field oxide film can be controlled arbitrarily. Further, in the conventional method, since the resist film thickness is thin, the reactive ion etching conditions cannot be used, and since the conventional resist has a large A value which is a physical property parameter, it is possible to control the resist taper with good reproducibility. And stable resist patterning is difficult to obtain,
As described above, it was not possible to uniformly form the taper of the field oxide film at an arbitrary angle.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、例えば 1.0μm 以上の厚さのフ
ィールド酸化膜に任意の角度のテーパーを再現性よく形
成することができる。その結果として、微細電極配線幅
になっても、配線の細りやクビレ等が少ない信頼性の高
い電極配線を、厚いフィールド酸化膜を有する半導体装
置に対して安定に形成することが可能になる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a taper having an arbitrary angle can be formed with good reproducibility on a field oxide film having a thickness of 1.0 μm or more, for example. As a result, it is possible to stably form a highly reliable electrode wiring with a small wiring width and a small crack even if the width of the fine electrode wiring is small, in a semiconductor device having a thick field oxide film.

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

【図1】 本発明の半導体装置の製造工程を模式的に示
す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of a semiconductor device of the present invention.

【図2】 ポジレジストの物性パラメーターであるA値
と熱処理温度によるレジストの熱軟化の程度を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing an A value which is a physical property parameter of a positive resist and a degree of thermal softening of the resist depending on a heat treatment temperature.

【図3】 本発明の半導体装置の製造方法におけるエッ
チング工程をより詳細に説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the etching step in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention in more detail.

【図4】 本発明の一実施例で作製した縦型MOSFE
Tの構成を模式的に示す断面図である。
FIG. 4 is a vertical type MOSFE manufactured according to an embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the structure of T typically.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、14………フィールド酸化膜 1a、14a……フィールドテーパー 2………半導体基板 3………厚膜ポジレジスト 3a……レジストテーパー 4………開口部 11…… n型シリコン基板 12…… p型ベース層 13…… n+ 型ドレイン層 15……ゲート酸化膜、 16……多結晶シリコン電極 17…… n+ 型ソース層 18……ソース電極 19……ドレイン電極1, 14 ... Field oxide film 1a, 14a ... Field taper 2 ... Semiconductor substrate 3 ... Thick film positive resist 3a ... Resist taper 4 ... Opening 11 ... N-type silicon substrate 12 ... ... p-type base layer 13 ... n + -type drain layer 15 ... gate oxide film, 16 ... polycrystalline silicon electrode 17 ... n + -type source layer 18 ... source electrode 19 ... drain electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9055−4M H01L 29/78 321 R ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location 9055-4M H01L 29/78 321 R

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体装置における厚い酸化膜を加工す
るにあたり、 前記酸化膜上に、用いる露光波長に対して高透過性を有
する膜厚 2μm 以上の厚膜ポジレジストを塗布する工程
と、 前記ポジレジストに露光、現像処理を施し、所望の開口
部を形成する工程と、 前記ポジレジストの熱軟化温度付近の温度で熱処理を施
し、前記ポジレジストの開口端部に所望角度のテーパー
を形成する工程と、 前記酸化膜をエッチングする主反応性ガスに、堆積性を
有するガスおよび前記ポジレジストのエッチングレート
を促進するガスを適宜添加した混合ガスを用いて、前記
酸化膜を反応性イオンエッチングし、前記酸化膜の端部
に任意の角度のテーパーを形成する工程とを具備するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. When processing a thick oxide film in a semiconductor device, a step of applying a thick film positive resist having a film thickness of 2 μm or more and having a high transmittance for an exposure wavelength to be used on the oxide film, A step of exposing and developing the resist to form a desired opening, and a step of heat-treating at a temperature near the thermal softening temperature of the positive resist to form a taper at a desired angle at the opening end of the positive resist. And a main reactive gas that etches the oxide film, using a mixed gas in which a gas having a depositability and a gas that promotes the etching rate of the positive resist are appropriately added, and reactive ion etching the oxide film, A step of forming a taper at an arbitrary angle on an end portion of the oxide film.
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