JPH0917852A - 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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JPH0917852A
JPH0917852A JP16163795A JP16163795A JPH0917852A JP H0917852 A JPH0917852 A JP H0917852A JP 16163795 A JP16163795 A JP 16163795A JP 16163795 A JP16163795 A JP 16163795A JP H0917852 A JPH0917852 A JP H0917852A
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JP
Japan
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film
trench
insulating film
oxide film
substrate
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JP16163795A
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English (en)
Inventor
Tsunehiro Kita
恒博 北
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体基板に形成する素子分離用の絶縁膜表
面上に凹凸等を生じさせずにその表面を平坦化し、配線
層を形成するための導電膜を、素子分離用の絶縁膜の溝
部等に残留させずに完全に除去し、よって隣接する配線
層同士で電気的ショートを防ぐことを目的とする。 【構成】 基板11に形成される素子分離用のトレンチ
21内に、その側面にのみ多結晶シリコン膜32を形成
し、これを酸化させ熱酸化膜51を形成することによ
り、トレンチ内を絶縁膜で埋め込み、素子分離用の絶縁
膜に空洞や凹凸が形成されることを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法、
特にトレンチに絶縁膜を埋め込むトレンチ素子分離領域
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のトレンチ素子分離領域の形成方法
について、以下図面を参照して説明する。図2(a)に
示すように、シリコン半導体基板111(以下、単に基
板と称する。)表面上に、熱酸化により膜厚30nm程
度のバッファ酸化膜112を形成する。次にこの表面上
に、ポリッシュストッパーとしてCVD(Chemical Vop
urDeposition )法により、膜厚200nm程度の窒化
膜113を形成する。次にこの表面上に、耐シリコンエ
ッチング膜としてCVD法により膜厚300nm程度の
シリコン酸化膜114を形成する。次にこの表面上にレ
ジストを塗布し、形成するトレンチの幅に対応したレジ
ストパターン115を形成する。
【0003】続いて図2(b)に示すように、基板をエ
ッチングする際のマスクを形成するために、レジストパ
ターン115をマスクとしてシリコン酸化膜114及び
窒化膜113をエッチングする。次に、シリコン酸化膜
114及び窒化膜113をマスクとして、基板111と
この表面上に形成されているバッファ酸化膜112を異
方性エッチングし、基板表面からの深さが1μm程度の
トレンチ121を形成する。
【0004】続いて図2(c)に示すように、CVD法
によりトレンチ121内に埋め込み材として酸化膜13
1を形成する。この際、埋め込み酸化膜131はトレン
チ121内の側面より堆積して形成されるために、その
堆積する速度が一定でない場合には、その接合部である
トレンチ121の中央部において空洞132が生じてし
まう場合がある。この埋め込み酸化膜131は酸化膜1
14表面上にまで形成する。
【0005】続いて図2(d)に示すように、CMP
(Chemical Mecanical Polish )法により埋め込み酸化
膜131及びシリコン酸化膜114を除去する。この
際、多結晶シリコン膜113は、ポリッシュのストッパ
ーとしての役割を果たす。
【0006】続いて図2(e)に示すように、ウエット
エッチングにより窒化膜113、及びバッファ酸化膜1
12を除去し、基板111表面を露出させる。この際、
基板111との境界面や、空洞132付近の埋め込み酸
化膜131にもエッチング液が進入し、エッチングされ
てしまい、埋め込み材として形成されたトレンチ121
内の酸化膜131の表面上には凹凸が生じる。
【0007】続いて図2(f)に示すように、熱酸化に
より露出した基板111表面上に膜厚9nm程度のゲー
ト酸化膜161を形成する。次にCVD法によりこのゲ
ート酸化膜161表面上に、多結晶シリコン膜等の導電
膜162を形成する。次に図示はしないが、酸化膜16
1表面上に形成された多結晶シリコン膜162をパター
ニングし、配線層やゲート電極等を形成する。
【0008】以上の工程により基板内にトレンチ素子分
離領域が形成される。上記に示した製造工程によれば、
次に示すような問題点が生じる。すなわち、トレンチ内
には素子分離用の絶縁膜として、LPCVD(Low Pres
sure CVD)法を用いて絶縁膜を形成しているが、ト
レンチの側面より堆積する絶縁膜の堆積速度が、各部に
おいて完全に一致させることが困難なため、素子分離用
絶縁膜のトレンチ内の中央部において空洞が生じる。こ
の空洞が生じた絶縁膜を平坦化しても、空洞内を絶縁膜
で埋め込まない限りは、その表面を完全に平坦にするこ
とは困難である。
【0009】平坦化の工程が終了した後、この素子分離
用の絶縁膜表面上を含む基板の全面には、配線層やゲー
ト電極を形成するための導電膜が形成される。その後こ
の導電膜は、基板上でパターニングされ、所定の形状の
配線層やゲート電極が形成される。
【0010】このパターニング工程において導電膜が形
成される下地上に凹凸があると、導電膜はこの凹凸によ
って形成される溝部に残留する可能性があり、完全に除
去されない場合がある。
【0011】図3の上面図(図2(f)は、図3のA−
A部における断面図である。)に示すように、配線層等
の導電膜162を素子分離領域上及び基板111上に形
成する場合には、素子分離領域上に凹凸が形成されてい
ると、導電膜のパターニングにおいて、導電膜が素子分
離領域の溝部163では完全に除去されずに残留し、隣
接し合う配線層164間で、溝部163に残留した導電
膜165によって電気的なショートを生じる場合があ
る。この電気的ショートは、半導体装置にとっては致命
的な不良をもたらすため、深刻な問題となっている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の素
子分離領域の形成方法においては、トレンチ内に素子分
離用の絶縁膜として、LPCVD法を用いて絶縁膜を形
成しているが、トレンチの側面より堆積する絶縁膜の堆
積速度が、各部において完全に一致させることが困難な
ため、素子分離用絶縁膜のトレンチ内の中央部において
空洞が生じる。この空洞が生じた絶縁膜を平坦化して
も、空洞内を絶縁膜で埋め込まない限りは、その表面を
完全に平坦にすることは困難である。
【0013】このため素子分離用絶縁膜表面上に凹凸が
生じ、配線層やゲート電極を形成するための導電膜が凹
凸によって形成される溝部に残留する可能性があり、完
全に除去されない場合がある。
【0014】この溝部に導電膜が残留すると、本来絶縁
されるべき隣接し合う配線間で電気的ショートを生じて
しまう。この電気的ショートは、半導体装置にとっては
致命的な不良をもたらすため、深刻な問題となってい
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するために、半導体基板表面上に第一絶縁膜を形成
する工程と、前記第一絶縁膜をパターニングする工程
と、パターニングされた前記第一絶縁膜をマスクとし
て、前記半導体基板に溝を形成する工程と、前記溝の表
面上に第二絶縁膜を形成する工程と、前記第二絶縁膜表
面上に多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記多結晶
シリコン膜を酸化し、前記溝の内部を酸化膜で埋め込む
工程とを具備する半導体装置の製造方法を提供する。
【0016】
【作用】本発明によれば、基板内部に形成されるトレン
チ内部には、絶縁膜を完全に埋め込むことができる。こ
のためトレンチに埋め込まれた絶縁膜の平坦化工程にお
いても、絶縁膜表面上には凹凸等が生じることはなく、
完全に平坦化することができる。従って、絶縁膜表面上
に形成される導電膜も溝部等の不用な箇所には残留する
ことはなく、隣接する配線層間等で電気的ショートが問
題となることなく、不良率が低下させることができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図1(a)に示すように、シリコン半導
体基板11(以下、単に基板と称する。)表面上に、熱
酸化により膜厚30nmのバッファ酸化膜12を形成す
る。次にこの表面上に、ポリッシュストッパー及び耐熱
酸化として、LPCVD法により膜厚200nmの窒化
膜13を形成する。次にこの表面上に、耐シリコンエッ
チング膜として、LPCVD法により膜厚300nmの
シリコン酸化膜14を形成する。次にこの表面上にレジ
ストを塗布し、形成するトレンチの幅に対応したレジス
トパターン15を形成する。尚、本実施例においてはこ
の幅は0.5μm程度とする。
【0018】続いて図1(b)に示すように、基板のエ
ッチングの際のマスクを形成するために、レジストパタ
ーン15をマスクとしてシリコン酸化膜14及び窒化膜
13をエッチングする。次に、シリコン酸化膜14及び
窒化膜13をマスクとして、基板11とこの表面上に形
成されているバッファ酸化膜12を、異方性エッチング
し、深さ1μm程度のトレンチ21を形成する。
【0019】続いて図1(c)に示すように、LPCV
D法によりトレンチ21の表面上に埋め込み材として膜
厚100nmの酸化膜31を形成する。従来はトレンチ
内をLPCVD法により酸化膜で埋め込んでいたため、
トレンチ内に空洞が生じていたが、本発明の実施例で
は、トレンチの表面上のみ酸化膜を成長させるので、こ
の工程においてトレンチ内に空洞が生じることはない。
次にLPCVD法により酸化膜31表面上に、膜厚10
0nmの多結晶シリコン膜32を形成する。
【0020】続いて図1(d)に示すように、異方性エ
ッチングにより多結晶シリコン膜32をパターニング
し、トレンチ21の側面にのみ多結晶シリコン膜32を
残留させる。
【0021】続いて図1(e)に示すように、摂氏10
00度程度の熱処理を行い、トレンチ21側面の多結晶
シリコン膜32を熱酸化し、トレンチの埋め込み材とし
て、熱酸化膜51を形成する。この工程によりトレンチ
21内部は酸化膜により完全に埋め込まれる。
【0022】続いて図1(f)に示すように、トレンチ
21上にまで形成された熱酸化膜31及び基板11上に
形成された酸化膜31をポリッシュにより除去する。こ
の際窒化膜13はポリッシュのストッパーとしての役割
を果たす。
【0023】続いて図1(g)に示すように、熱酸化膜
31を熱酸化膜12と同じ高さまでエッチングする。次
に窒化膜13をエッチングし、さらに酸化膜12を除去
する。これらのエッチングにより、基板11表面は露出
される。
【0024】続いて図1(h)に示すように、熱酸化に
より基板11表面に膜厚9nmのゲート酸化膜81を形
成する。次にLPCVD法により、ゲート絶縁膜81表
面上に膜厚100nmの多結晶シリコン膜等の導電膜8
2を形成する。この導電膜を所定の形状にパターニング
することにより、配線層やゲート電極等が基板11表面
上に形成される。
【0025】本発明によれば、基板11内部に形成され
るトレンチ内部には、絶縁膜を完全に埋め込むことがで
きる。このためトレンチに埋め込まれた絶縁膜の平坦化
工程においても、絶縁膜表面上には凹凸等が生じること
はなく、完全に平坦化することができる。従って、絶縁
膜表面上に形成される導電膜も溝部等の不用な箇所には
残留することはなく、隣接する配線層間等で電気的ショ
ートが問題となることはない。
【0026】以上、本発明の実施例について説明したが
本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々態様を
変えて実施することができる。例えば形成する各種の膜
厚や形成方法、トレンチの形状等は上記に示したものに
限定されることはない。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、基板に形成されるトレ
ンチ内部には、絶縁膜を完全に埋め込むことができる。
このためトレンチに埋め込まれた絶縁膜の平坦化工程に
おいても、絶縁膜表面上には凹凸等が生じることはな
く、完全に平坦化することができる。従って、絶縁膜表
面上に形成される導電膜も溝部等の不用な箇所には残留
することはなく、隣接する配線層間等で電気的ショート
が問題となることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明する断面図。
【図2】従来の製造工程の一例を説明する断面図。
【図3】従来の問題点を説明する上面図。
【符号の説明】
11、111 基板 12、14、31、112、114、131 酸化膜 13、113 窒化膜 15、115 レジストパターン 21、121 トレンチ 32 多結晶シリコン膜 81、161 ゲート絶縁膜 82、162 導電膜 132 空洞 163 溝部 164 配線層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板表面上に第一絶縁膜を形成す
    る工程と、 前記第一絶縁膜をパターニングする工程と、 パターニングされた前記第一絶縁膜をマスクとして、前
    記半導体基板に溝を形成する工程と、 前記溝の表面上に第二絶縁膜を形成する工程と、 前記第二絶縁膜表面上に多結晶シリコン膜を形成する工
    程と、 前記多結晶シリコン膜を酸化し、前記溝の内部を酸化膜
    で埋め込む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。
  2. 【請求項2】 前記多結晶シリコン膜は、前記溝の側面
    に形成された第二絶縁膜表面上にのみ形成されることを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記多結晶シリコン膜を酸化する工程
    は、熱酸化法により行われることを特徴とする請求項1
    または2記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 半導体基板に所定の深さの溝を形成する
    工程と、前記溝の内部に絶縁膜を埋め込む工程とを有す
    る半導体装置の製造方法において、 前記溝の表面上に第一絶縁膜を形成する工程と、前記第
    一絶縁膜表面上に多結晶シリコン膜を形成する工程と、
    熱酸化法により前記多結晶シリコン膜を酸化させ前記溝
    の内部を埋め込む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。
JP16163795A 1995-06-28 1995-06-28 半導体装置の製造方法 Pending JPH0917852A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100294776B1 (ko) * 1998-03-24 2001-07-12 마찌다 가쯔히꼬 소자분리영역의 형성 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100294776B1 (ko) * 1998-03-24 2001-07-12 마찌다 가쯔히꼬 소자분리영역의 형성 방법

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