JPH0786389A

JPH0786389A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0786389A
Application number: JP22852293A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Matsuda; 聡松田; Chihiro Yoshino; 千博吉野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-09-14
Filing date: 1993-09-14
Publication date: 1995-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】埋め込み材の残存がなく、寄生容量の増加を防
止し得るトレンチ素子分離法を提供すること。【構成】シリコン基板４１の表面に浅いトレンチ溝と深
いトレンチ溝を形成する工程と、シリコン基板４１の表
面に酸化膜４３を形成した後、シリコン基板４１上に多
結晶シリコン膜４４を堆積し、上記二つのトレンチ溝を
多結晶シリコン膜４４により充填する工程と、素子形成
領域４２及びその周辺上の多結晶シリコン膜４４を選択
的に除去し、多結晶シリコン膜４４の平坦化する工程
と、多結晶シリコン膜４４をエッチバックし、深いトレ
ンチ溝内に多結晶シリコン膜４４を選択的に残置する工
程と、シリコン基板４１上に酸化膜４６を堆積し、浅い
トレンチ溝を酸化膜４６により充填する工程と、酸化膜
４６をエッチバックし、浅いトレンチ溝内に酸化膜４６
を選択的に残置する工程とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トレンチ素子分離工程
を有する半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュ−タ−や通信機器の重要
部分には、多数のトランジスタや抵抗等を電気回路を達
成するようにむすびつけ、１チップ上に集積化して形成
した大規模集積回路（ＬＳＩ）が多用されている。

【０００３】ＬＳＩを構成するためには、互いの素子間
を電気的に絶縁する素子分離技術が必要である。素子分
離技術としては、従来より、熱酸化によって選択的に素
子形成領域の周りに酸化膜を形成するという方法が用い
られている。

【０００４】しかし、この方法では、酸化膜を深く形成
することが困難であるという問題の他に、横方向に成長
する厚い酸化膜によってバーズビークが発生し、これに
よって素子分離領域の面積が増大し、言い換えれば、素
子形成領域の面積が減少し、高集積化が妨げられるとい
う問題もある。

【０００５】このような問題を解決するために、近年、
トレンチ素子分離法が多用されている。これはシリコン
基板の表面にトレンチ溝を形成し、このトレンチ溝の全
部または一部を酸化物の絶縁体で埋め込んで、素子間を
電気的に分離するという方法である。

【０００６】トレンチ素子分離法の一つとして、素子形
成領域の周辺には細くて深いトレンチ溝を形成し、この
深いトレンチ溝の内部に酸化物と多結晶シリコンとを埋
め込むとともに、それ以外の領域には浅いトレンチ溝を
形成し、この浅いトレンチ溝の内部に酸化物を埋め込む
という方法が提案されている。この方法を図１０の工程
断面図を用いて説明する。

【０００７】まず、図１０（ａ）に示すように、シリコ
ン基板１の表面に第１の酸化膜２を形成した後、この第
１の酸化膜２上に第１のフォトレジストパターン３を形
成する。

【０００８】次に図１０（ｂ）に示すように、フォトレ
ジストパターン３をマスクに用いて、第１の酸化膜２を
異方性エッチングした後、フォトレジストパターン３を
剥離する。この後、第１の酸化膜２をマスクにシリコン
基板１を異方性エッチングし、浅いトレンチを形成す
る。

【０００９】次に図１０（ｃ）に示すように、第１の酸
化膜２を除去した後、全面に第２の酸化膜４を形成し、
この第２の酸化膜４上に第２のフォトレジストパターン
５を形成する。

【００１０】次に図１０（ｄ）に示すように、第２のフ
ォトレジストパターン５をマスクに用いて、第２の酸化
膜４を異方性エッチングした後、フォトレジストパター
ン５を剥離する。この後、第２の酸化膜４をマスクにシ
リコン基板１を異方性エッチングし、深いトレンチを形
成する。

【００１１】次に図１０（ｅ）に示すように、第２の酸
化膜４を除去した後、シリコン基板１の表面に第３の酸
化膜６を形成する。次いでＬＰＣＶＤ法を用いて、深い
トレンチ溝が完全に埋め込まれる程度の厚さに多結晶シ
リコン膜７を全面に堆積する。

【００１２】次に図１０（ｆ）に示すように、等方性エ
ッチングによって、多結晶シリコン膜７を浅いトレンチ
溝の底とほぼ同じの高さまでエッチバックし、深いトレ
ンチ溝中のみに多結晶シリコン膜７を残置させる。

【００１３】最後に、図１０（ｇ）に示すように、浅い
トレンチ溝を埋め込むために、全面に第４の酸化膜８を
堆積し、この第４の酸化膜８を周知の技術により平坦化
した後、全面をエッチバックして素子形成領域の表面を
露出させて終了する。

【００１４】しかしながら、この種のトレンチ素子分離
法には以下のような問題があった。すなわち、図１０
（ｅ）の工程から図１０（ｆ）の工程に移る際における
多結晶シリコン膜７のエッチングにおいて、素子形成領
域周辺に存在する大きな段差によって、図１０（ｈ）に
示すように、多結晶シリコン膜７ａが残存してしまう。
このような状態で、浅い溝を埋め込むための第４の酸化
膜８を形成すると、残存した多結晶シリコン７ａによっ
て寄生容量が増大するという問題が生じる。

【００１５】そこで、このような問題を解決するため
に、以下のような他のトレンチ素子分離法が提案され
た。これを図１１の工程断面図に従い説明すると、ま
ず、図１１（ａ）に示すように、シリコン基板１１の表
面に第１の酸化膜１２を形成した後、この第１の酸化膜
１２上に第１のフォトレジストパターン１３を形成す
る。

【００１６】次に図１１（ｂ）に示すように、フォトレ
ジストパターン１３をマスクに用いて、第１の酸化膜１
２を異方性エッチングし、フォトレジストパターン１３
を剥離する。この後、第１の酸化膜１２をマスクにシリ
コン基板１１を異方性エッチングし、浅いトレンチ溝を
形成する。

【００１７】次に図１１（ｃ）に示すように、第１の酸
化膜１２を除去した後、全面に第２の酸化膜１４を形成
した後、この第２の酸化膜１４上に第２のフォトレジス
トパターン１５を形成する。

【００１８】次に図１１（ｄ）に示すように、第２のフ
ォトレジストパターン１５をマスクに用いて、第２の酸
化膜１４を異方性エッチングした後、フォトレジストパ
ターン１５を剥離する。この後、第２の酸化膜４をマス
クにシリコン基板１１を異方性エッチングし、深いトレ
ンチ溝を形成する。

【００１９】ここまでのトレンチ溝の形成方法は、先の
方法と基本的に同じである。次に図１１（ｅ）に示すよ
うに、先の方法のように第２の酸化膜１４を除去する代
わりに、第２の酸化膜１４上に第３の絶縁膜１６を形成
する。

【００２０】次に図１１（ｆ）に示すように、ＬＰＣＶ
Ｄ法を用いて、深いトレンチ溝が完全に埋め込まれる程
度の厚さに多結晶シリコン膜１７を全面に堆積する。次
に図１１（ｇ）に示すように、等方性エッチングによっ
て、多結晶シリコン膜１７が第３の酸化膜１６とほぼ同
じ高さになるまでエッチバックし、引き続き、オーバー
エッチングにより、浅いトレンチ溝の底とほぼ同じの高
さまで多結晶シリコン膜１７を後退させる。このオーバ
ーエッチングによって、段差部の多結晶シリコン膜１７
が除去されるので、先の方法のように多結晶シリコン膜
１７が残存することはない。

【００２１】最後に、図１１（ｈ）に示すように、浅い
トレンチ溝を埋め込むために、全面第４の酸化膜１８を
厚く堆積し、周知の技術により第４の酸化膜１８を平坦
化した後、全面をエッチバックして素子形成領域の表面
を露出させる。

【００２２】しかしながら、このような方法には以下の
ような問題があった。すなわち、図１１（ｇ）の工程
で、多結晶シリコン膜１７を浅いトレンチ溝の底とほぼ
同じ高さまでオーバーエッチングする際、多結晶シリコ
ン膜１７のエッチング量の制御が困難であるという問題
があった。

【００２３】また、図１１（ｇ）に示すように、深いト
レンチ溝上に第２の酸化膜１４により大きな段差部が形
成されているため、図１１（ｈ）の工程で、第４の酸化
膜１８を良好な形状で埋め込んだり、第４の酸化膜１８
を平坦化するのが困難であるという問題があった。

【００２４】図１２は、トレンチ素子分離法により絶縁
分離されたバイポーラトランジスタの断面図とトレンチ
溝の平面図を示している。図中、２０はシリコン基板を
示しており、このシリコン基板２０の表面には、酸化物
が充填された深いトレンチ溝２１が形成されており、こ
れにより他の素子と分離されている。深いトレンチ溝２
１で囲まれたシリコン基板２０の表面にはｎ⁺ 型埋め込
み層２２，ｎ型コレクタエピタキシャル層２３が形成さ
れ、このｎ型コレクタエピタキシャル層２３は多結晶シ
リコンからなるコレクタ引き出し電極２４を介してコレ
クタ電極２５に接続されている。

【００２５】また、シリコン基板２０の表面には酸化物
が充填された浅いトレンチ溝２６も形成されており、こ
れにより上記ｎ型コレクタエピタキシャル層２３は、ベ
ース拡散層２７およびエミッタ拡散層３０とから分離さ
れている。

【００２６】上記ベース拡散層２７はベース引き出し電
極２８を介してベース電極２９に接続しており、同様
に、エミッタ拡散層３０はエミッタ引き出し電極３１を
介してエミッ電極３２に接続している。

【００２７】深いトレンチ溝２１，浅いトレンチ溝２６
の形成方法を図１３の工程断面図に従い説明する。ま
ず、図１３（ａ）に示すように、シリコン基板２０上に
浅いトレンチ溝用の酸化マスクパターン３３を形成す
る。

【００２８】次に図１３（ｂ）に示すように、フォトレ
ジストパターン３３をマスクとして、シリコン基板２０
をＲＩＥ（Reactive ion etching）により異方性エッチ
ングし、深さ１μｍ程度の浅いトレンチ溝２６を形成し
た後、酸化マスクパターン３３を除去する。

【００２９】次に図１３（ｃ）に示すように、深いトレ
ンチ溝用のマスクパターン３４となる絶縁膜を全面に厚
めに堆積した後、この絶縁膜をフォトリソグラフィを用
いてパターニングし、深いトレンチ溝用のマスクパター
ン３４を形成する。

【００３０】最後に、次に図１３（ｄ）に示すように、
マスクパターン３４をマスクとして、シリコン基板２０
をＲＩＥより異方性エッチングし、深さ４〜５μｍ程度
の深いトレンチ溝２１を形成する。

【００３１】この種のトレンチ素子分離により、バイポ
ーラトランジスタの高速化を図るには、深いトレンチ溝
２１をできるだけ浅いトレンチ溝２６に近付け、ｎ⁺ 型
埋め込み層２２とシリコン基板２０との間の接合面積を
小さくすることで、寄生容量を少なくすることが重要で
ある。

【００３２】しかしながら、図１３に示した従来のトレ
ンチ溝の形成方法により、上記目的を達成するには以下
のような問題があるので困難であった。まず、第１に、
図１４（ａ）に示すように、深いトレンチ溝用のマスク
パターン３４となる絶縁膜３４上にフォトレジストパタ
ーン３５を形成し、絶縁膜３４をエッチングする際に、
フォトレジストパターン３５がずれて形成されてしまう
ことがある。

【００３３】このため、図１４（ｂ）に示すように、浅
いトレンチ溝２６の端部に深いトレンチ溝の開口部３７
ａがぶつかったり、深いトレンチ溝の開口部３７ｂが浅
いトレンチ溝２６から離れ、深いトレンチ溝を浅いトレ
ンチ溝２６に近付けることができなくなる。そして、こ
のずれたマスクパターン３４をマスクとしてＲＩＥによ
りシリコン基板２０をエッチングすると、素子形成領域
が狭くなったり、良好な形状のトレンチ溝が形成できな
くなるという問題が生じる。

【００３４】第２に、図１４（ｃ）に示すように、フォ
トレジストパターン３５がたとえずれずに形成されて
も、深いトレンチ溝の開口部３７ａ，３７ｂにおける絶
縁膜３４の高さは一様でないため、大きな段差部が残る
ことになる。

【００３５】このため、図１４（ｄ）に示すように、マ
スクパターン３４の形成工程で、素子形成領域の周辺部
（開口部３７ａ，３７ｂの内部）に絶縁膜３４ａが残存
し、深いトレンチ溝が細くなったり、開口しなかったり
する恐れがある。

【００３６】また、上記開口部３７ａ，３７ｂにおける
絶縁膜３４により形成された段差部は、露光用光源から
の光が反射するところであるため、フォトレジストパタ
ーン３５がずれて形成される原因となる。

【００３７】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のト
レンチ溝の埋め込み方法にあっては、素子形成領域周辺
に存在する大きな段差部が原因して多結晶シリコンが残
存し、寄生容量が増大したり、深いトレンチ溝上に存在
する大きな段差部が原因して酸化膜を良好な形状で埋め
込んだり、平坦化するのが困難であるという問題があっ
た。

【００３８】また、従来のトレンチ溝の形成方法にあっ
ては、深いトレンチ溝用のマスクパターンとなる絶縁膜
上に形成するフォトレジストパターンがずれたり、上記
マスクパターンの開口部内に上記絶縁膜が残存するた
め、良好な形状の深いトレンチ溝を形成できないという
問題があった。

【００３９】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その第１の目的とするところは、埋め込み材の残
存をなくし、寄生容量の増加を防止し得る半導体装置の
製造方法を提供することにある。また、第２の目的は、
良好な形状のトレンチ溝を形成できる半導体装置の製造
方法を提供することにある。

【００４０】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するために、本発明の半導体装置の製造方法（請求項
１）は、半導体基板の表面に、第１の素子分離用溝と、
これよりも深い第２の素子分離用溝とを形成する工程
と、前記半導体基板の表面に第１の絶縁膜を形成する工
程と、前記半導体基板の全面に充填膜を堆積し、前記第
１および前記第２の素子分離用溝を前記充填膜により充
填する工程と、前記充填膜のうち、素子形成領域および
その周辺上の凸状の充填膜を選択的にエッチングする工
程と、前記充填膜の全面をエッチングし、前記第２の素
子分離用溝の内部だけに前記充填膜を選択的に残置する
工程と、前記半導体基板の全面に第２の絶縁膜を堆積
し、前記第１の素子分離用溝を前記第２の絶縁膜により
充填する工程と、前記第２の絶縁膜の全面をエッチング
し、前記第１の素子分離用溝の内部に前記第２の絶縁膜
を選択的に残置する工程とを備えたことを特徴とする。

【００４１】上記の第２の目的を達成するために、本発
明の半導体装置の製造方法（請求項２）は、半導体基板
上に第１のマスクパターンを形成し、この第１のマスク
パターンをマスクとして、前記半導体基板をエッチング
し、第１の溝を形成する工程と、第２のマスクパターン
となるマスク膜を全面に堆積する工程と、前記マスク膜
に前記半導体基板の表面に達する開口部を第２の溝とな
る領域に形成する工程と、前記第２のマスクパターンを
マスクとして、前記半導体基板をエッチングし、前記第
１の溝よりも深い第２の溝と、この第２の溝に接する素
子形成領域とを自己整合的に形成する工程と、前記第１
および前記第２の溝の内部に埋め込み材を充填する工程
とを備えたことを特徴とする。

【００４２】

【作用】本発明の半導体装置の製造方法（請求項１）に
よれば、充填膜の全面エッチングに先立って、素子形成
領域およびその周辺上の充填膜をエッチングしているの
で、直接、充填膜の全面エッチングを行なう場合に比べ
て、素子形成領域の周辺の第１の溝内に充填膜が残存し
難くなる。したがって、素子形成領域の周辺に充填膜が
残り、寄生容量が増大するのを防止できる。

【００４３】本発明の半導体装置の製造方法（請求項
２）によれば、従来のように素子形成領域と第２の溝と
が別々の工程で形成されるのではなく、第２のマスクパ
ターンをマスクとした半導体基板のエッチングにより、
第２の溝と、この第２の溝に接する素子形成領域とが自
己整合的に形成される。したがって、第２のマスクパタ
ーンの位置ずれに起因する第２の溝の形状劣化を防止で
きる。

【００４４】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１は、本発明の第１の実施例に係るトレンチ素子
分離法を示す工程断面図である。

【００４５】まず、図１（ａ）に示すように、シリコン
基板４１の表面に素子形成領域４２を残して浅いトレン
チ溝を形成し、引き続き、深いトレンチ溝を形成する。
これらトレンチ溝の形成方法は、図１０で説明した形成
方法と同じである。

【００４６】次に図１（ｂ）に示すように、シリコン基
板４１の表面に第１の酸化膜４３を形成した後、ＬＰＣ
ＶＤ法を用いて、深いトレンチ溝が完全に埋め込まれる
程度の厚さに多結晶シリコン膜４４を全面に堆積する。

【００４７】次に図１（ｃ）に示すように、素子形成領
域４２の周辺の凸部以外の領域を覆うフォトレジストパ
ターン４５を形成する。次に図１（ｄ）に示すように、
フォトレジストパターン４５をマスクとして、多結晶シ
リコン膜４４をＲＩＥ等により異方性エッチングし、素
子形成領域４２上の第１の酸化膜４３を露出させる。

【００４８】次に図１（ｅ）に示すように、フォトレジ
ストパターン４５を除去する。このとき、図１（ｄ）の
エッチング工程で、素子形成領域４２上とその周辺の多
結晶シリコン膜４４がエッチングされるので、従来に比
べて、表面の多結晶シリコン膜４４の平坦性は優れたも
のとなる。

【００４９】次に図１（ｆ）に示すように、多結晶シリ
コン膜４４を等方性エッチングによってエッチバック
し、多結晶シリコン膜４４を深いトレンチ溝の中だけに
残置する。

【００５０】最後に、図１（ｇ）に示すように、全面に
第２の酸化膜４６を形成し、周知の技術によりその表面
を平坦化した後、第２の酸化膜４６をエッチバックし
て、浅いトレンチ溝を第２の酸化膜４６で埋め込むとと
もに、素子形成領域４２の表面を露出させて終了する。

【００５１】本実施例によれば、図１（ｄ）の工程で多
結晶シリコン膜４４の表面の平坦性が改善されているの
で、図１（ｆ）の工程で素子形成領域４２の周囲に多結
晶シリコン膜４４が残存することはない。

【００５２】したがって、多結晶シリコン膜４４が残存
することに起因する寄生容量の増加などの問題は生じな
い。図２は、本発明の第２の実施例に係るトレンチ素子
分離法を示す工程断面図である。

【００５３】先ず、図２（ａ）に示すように、シリコン
基板５１の表面に、素子形成領域５２を残して、浅いト
レンチ溝，深いトレンチ溝を形成する。この深いトレン
チ溝は、先の実施例とは異なり、素子形成領域５２に接
して形成されている。

【００５４】次に図２（ｂ）に示すように、シリコン基
板５１の表面に第１の酸化膜５３を形成した後、ＬＰＣ
ＶＤ法を用いて、深いトレンチ溝が完全に埋め込まれる
程度の厚さに第１の多結晶シリコン膜５４を全面に堆積
する。

【００５５】次に図２（ｃ）に示すように、素子形成領
域５２の周辺の凸部以外の領域を覆うフォトレジストパ
ターン５５を形成する。次に図２（ｄ）に示すように、
フォトレジストパターン５５をマスクとして、多結晶シ
リコン膜５４をＲＩＥ等により異方性エッチングし、素
子形成領域５２上の第１の酸化膜５３を露出させる。

【００５６】次に図２（ｅ）に示すように、フォトレジ
ストパターン５５を除去した後、全面に第２の多結晶シ
リコン膜５６を堆積する。このとき、図２（ｄ）のエッ
チング工程で、素子形成領域５２上とその周辺の多結晶
シリコン膜５４がエッチングされるので、多結晶シリコ
ン膜５６の表面の高さは略一様になっている。

【００５７】次に図２（ｆ）に示すように、多結晶シリ
コン膜５６を等方性エッチングによってエッチバック
し、多結晶シリコン膜５４を深いトレンチ溝の中だけに
残置する。

【００５８】最後に、図２（ｇ）に示すように、全面に
第２の酸化膜５７を形成し、周知の技術によりその表面
を平坦化した後、第２の酸化膜５７をエッチバックし
て、浅いトレンチ溝を第２の酸化膜５７で埋め込むとと
もに、素子形成領域５２の表面を露出させて終了する。

【００５９】本実施例によれば、図２（ｆ）の工程で、
従来法のように、深いトレンチ溝の近傍には大きな段差
部が存在しないので、図２（ｇ）の工程で、第２の酸化
膜５７を良好な形状で埋め込むことができ、更に、第２
の酸化膜５７の平坦化も容易になる。また、先の実施例
と同様に、多結晶シリコン膜５４が残存することに起因
する寄生容量の増加も防止できる。

【００６０】図３は、本発明の第３の実施例に係るバイ
ポーラトランジスタの断面図とトレンチ溝の平面図を示
している。図中、６０はシリコン基板を示しており、こ
のシリコン基板６０の表面には、酸化物が充填された深
いトレンチ溝６１が形成されており、これにより他の素
子と分離されている。深いトレンチ溝６１で囲まれたシ
リコン基板６０の表面にはｎ⁺ 型埋め込み層６２，ｎ型
コレクタエピタキシャル層６３が形成され、このｎ型コ
レクタエピタキシャル層６３は多結晶シリコンからなる
コレクタ引き出し電極６４を介してコレクタ電極６５に
接続されている。

【００６１】また、シリコン基板６０の表面には酸化物
が充填された浅いトレンチ溝６６も形成されており、こ
れにより上記ｎ型コレクタエピタキシャル層６３は、ベ
ース拡散層６７およびエミッタ拡散層７０とから分離さ
れている。

【００６２】上記ベース拡散層６７はベース引き出し電
極６８を介してベース電極６９に接続しており、同様
に、エミッタ拡散層７０はエミッタ引き出し電極７１を
介してエミッタ電極７２に接続している。

【００６３】図４は、浅いトレンチ溝６６と浅いトレン
チ溝６６の作成に用いるフォトレジストパターン７３
（点で示された領域）との位置関係を示し、図５は深い
トレンチ溝６１と深いトレンチ溝６１の作成に用いるフ
ォトレジストパターン７４との位置関係を示している。

【００６４】以下、上記の如きフォトレジストパターン
７３，７４を用いたトレンチ素子分離法を図６〜図９の
工程断面図を用いて説明する。図６，図７は、図３のＡ
−Ａ´断面方向に対応する工程断面図で、図８，図９
は、図３のＢ−Ｂ´断面方向に対応する工程断面図であ
る。

【００６５】まず、図６（ａ），図８（ｂ）に示すよう
に、シリコン基板６０上に浅いトレンチ用のマスクパタ
ーン７８となる絶縁膜を形成した後、この絶縁膜上に浅
いトレンチ溝用のフォトレジストパターン７３を形成
し、このフォトレジストパターン７３をマスクとして、
上記絶縁膜をエッチングしてマスクパターン７８を形成
する。上記絶縁膜としては、例えば、厚さ３００ｎｍの
酸化膜を用いる。

【００６６】次に図６（ｂ），図８（ｂ）に示すよう
に、マスクパターン７８をマスクとして、素子形成領域
と深いトレンチ溝領域とを残して、シリコン基板６０を
約０．７μｍの深さまでエッチングした後、マスクパタ
ーン７８を除去する。

【００６７】ここで、図６（ｂ）に示すように、Ａ−Ａ
´方向においては、エッチングされずに残ったシリコン
基板６０の凸部分（素子形成領域，深いトレンチ溝領
域）６９の寸法Ｌａは、深いトレンチ溝領域の分だけ従
来のそれに比べて大きいものとなる。

【００６８】次に図６（ｃ），図８（ｃ）に示すよう
に、全面に深いトレンチ溝用のマスクパターンとなる絶
縁膜７５を堆積する。絶縁膜７５としては、例えば、厚
さ５００ｎｍの酸化膜を用いる。

【００６９】次に図６（ｄ），図８（ｄ）に示すよう
に、絶縁膜７５上にフォトレジストパターン７４を形成
する。ここで、Ａ−Ａ´方向においては、、従来よりも
寸法Ｌａが大きいので、フォトレジストパターン７４の
形成位置がずれても、図１４（ｂ）のように、フォトレ
ジストパターン７４の端部が凸部分６９からはみだすこ
とはない。また、Ｂ−Ｂ´方向においては、寸法Ｌｃが
寸法Ｌｂより大きいので、フォトレジストパターン７４
の形成位置がずれても、フォトレジストパターン７４の
端部が素子形成領域上に位置することはない。

【００７０】次に図７（ａ），図９（ａ）に示すよう
に、フォトレジストパターン７４をマスクとして、凸部
分６９の表面が露出するまで、絶縁膜７５をＲＩＥによ
り異方性エッチングして、深いトレンチ溝用のマスクパ
ターン７５を形成する。

【００７１】このとき、図６（ｄ）に示すように、フォ
トレジストパターン７４の開口部７６内の絶縁膜７５
は、ほぼ同じ高さになっているので、絶縁膜７５は一様
にエッチングされ、図１４（ｄ）に示すような絶縁膜の
残存は生じない。

【００７２】次に図７（ｂ），図９（ｂ）に示すよう
に、マスクパターン７５をマスクとして、シリコン基板
６０をＲＩＥにより異方性エッチングし、深いトレンチ
溝を形成する。

【００７３】最後に、図７（ｃ），図９（ｃ）に示すよ
うに、マスクパターン７５を除去した後、周知の技術或
いは第２の実施例のトレンチ素子分離法を用いて、深い
トレンチ溝および浅いトレンチ溝を絶縁物７７で充填す
る。

【００７４】本実施例によれば、図６（ａ）の工程で、
素子形成領域と深いトレンチ溝形成領域となる領域を残
して、浅いトレンチ溝を形成している。このため、上述
したように、図６（ｄ）の工程で、フォトレジストパタ
ーン７４の端部が本来の素子形成領域６０ａからずれて
も、トレンチ形成領域からずれなければ、フォトレジス
トパターン７４の端部は凸部分６９上に位置することに
なるので、フォトレジストパターン７４の開口部７６に
は、図１４（ｂ）に示したような段差部は形成されな
い。

【００７５】また、上述したように、開口部７６内の絶
縁膜７５の高さはほぼ一様なので、図１４（ｄ）のよう
に、絶縁膜７５は残存しない。すなわち、本実施例によ
れば、素子形成領域と、この素子形成領域と接し、形状
が良好な深いトレンチ溝とを自己整合的に形成できるの
で、深いトレンチ溝をできるだけ浅いトレンチ溝に近付
け、ｎ⁺ 型埋め込み層６２とシリコン基板６０との間の
接合面積を小さくすることによって、寄生容量を少なく
するという手法が可能となり、高速動作のバイポーラト
ランジスタを実現できる。

【００７６】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、上記実施例では、トレンチ溝
の埋め込み材料として多結晶シリコンを用いたが、他の
埋め込み材料、例えば、ＢＰＳＧ，酸化膜，窒化膜，半
導体膜等を用いても良い。その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施できる。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明（請求項１）
によれば、充填膜の全面エッチングに先立って、素子形
成領域およびその周辺上の充填膜をエッチングしている
ので、素子形成領域の周辺の第１の溝内に充填膜が残存
するのを防止でき、寄生容量の低減化を図れる。

【００７８】また、本発明（請求項２）によれば、第２
のマスクパターンをマスクとした半導体基板のエッチン
グにより、第２の溝と、この第２の溝に接する素子形成
領域とを自己整合的に形成しているので、第２のマスク
パターンの位置ずれに起因する第２の溝の形状劣化を防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るトレンチ素子分離
法を示す工程断面図

【図２】本発明の第２の実施例に係るトレンチ素子分離
法を示す工程断面図

【図３】本発明の第３の実施例に係るバイポーラトラン
ジスタの断面図とトレンチ溝の平面図

【図４】浅いトレンチ溝と浅いトレンチ溝の作成に用い
るフォトレジストパターンとの位置関係を示す図

【図５】深いトレンチ溝と深いトレンチ溝の作成に用い
るフォトレジストパターンとの位置関係を示す図

【図６】本発明の第４の実施例に係るトレンチ素子分離
法を示す前半のＡ−Ａ´方向の工程断面図

【図７】本発明の第４の実施例に係るトレンチ素子分離
法を示す後半のＡ−Ａ´方向の工程断面図

【図８】本発明の第４の実施例に係るトレンチ素子分離
法を示す前半のＢ−Ｂ´方向の工程断面図

【図９】本発明の第４の実施例に係るトレンチ素子分離
法を示す後半のＢ−Ｂ´方向の工程断面図

【図１０】従来のトレンチ素子分離法を示す工程断面図

【図１１】従来の他のトレンチ素子分離法を示す工程断
面図

【図１２】トレンチ分離法により絶縁分離されたバイポ
ーラトランジスタの断面図とトレンチ溝の平面図

【図１３】従来の他のトレンチ素子分離法を示す工程断
面図

【図１４】従来のトレンチ素子分離法の問題点を説明す
るための図

【符号の説明】

４１…シリコン基板４２…素子形成領域４３…第１の酸化膜（第１の絶縁膜）４４…多結晶シリコン膜（充填膜）４５…フォトレジストパターン４６…第２の酸化膜（第２の絶縁膜）５１…シリコン基板５２…素子形成領域５３…第１の酸化膜（第１の絶縁膜）５４…第１の多結晶シリコン膜（充填膜）５５…フォトレジストパターン５６…第２の多結晶シリコン膜５７…第２の酸化膜（第２の絶縁膜）６０…シリコン基板６１…深いトレンチ溝（第２の溝）６２…ｎ⁺ 型埋め込み層６３…ｎ型コレクタエピタキシャル層６４…コレクタ引き出し電極６５…コレクタ電極６６…浅いトレンチ溝（第１の溝）６７…ベース拡散層６８…ベース引き出し電極６９…ベース電極７０…エミッタ拡散層７１…エミッタ引き出し電極７２…エミッタ電極７３…浅いトレンチ溝用のフォトレジストパターン７４…深いトレンチ溝用のフォトレジストパターン７５…深いトレンチ溝用のマスクパターン（第２のマス
クパターン）７６…フォトレジストパターンの開口部７７…絶縁物（埋め込み材）７８…浅いトレンチ用のマスクパターン（第１のマスク
パターン）７９…凸部分（素子形成領域，深いトレンチ溝領域）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板の表面に、第１の素子分離用溝
と、これよりも深い第２の素子分離用溝とを形成する工
程と、前記半導体基板の表面に第１の絶縁膜を形成する工程
と、前記半導体基板の全面に充填膜を堆積し、前記第１およ
び前記第２の素子分離用溝を前記充填膜により充填する
工程と、前記充填膜のうち、素子形成領域およびその周辺上の凸
状の充填膜を選択的にエッチングする工程と、前記充填膜の全面をエッチングし、前記第２の素子分離
用溝の内部だけに前記充填膜を選択的に残置する工程
と、前記半導体基板の全面に第２の絶縁膜を堆積し、前記第
１の素子分離用溝を前記第２の絶縁膜により充填する工
程と、前記第２の絶縁膜の全面をエッチングし、前記第１の素
子分離用溝の内部に前記第２の絶縁膜を選択的に残置す
る工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
【請求項２】半導体基板上に第１のマスクパターンを形
成し、この第１のマスクパターンをマスクとして、前記
半導体基板をエッチングし、第１の溝を形成する工程
と、第２のマスクパターンとなるマスク膜を全面に堆積する
工程と、前記マスク膜に前記半導体基板の表面に達する開口部を
第２の溝となる領域に形成する工程と、前記第２のマスクパターンをマスクとして、前記半導体
基板をエッチングし、前記第１の溝よりも深い第２の溝
と、この第２の溝に接する素子形成領域とを自己整合的
に形成する工程と、前記第１および前記第２の溝の内部に埋め込み材を充填
する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。