JPS58223346A - 素子分離領域の形成方法 - Google Patents

素子分離領域の形成方法

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JPS58223346A
JPS58223346A JP10614582A JP10614582A JPS58223346A JP S58223346 A JPS58223346 A JP S58223346A JP 10614582 A JP10614582 A JP 10614582A JP 10614582 A JP10614582 A JP 10614582A JP S58223346 A JPS58223346 A JP S58223346A
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JP
Japan
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layer
substrate
resin layer
resin
plasma
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JP10614582A
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English (en)
Inventor
Shiro Takeda
武田 志郎
Tateo Kitamura
健郎 北村
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76224Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
    • H01L21/76229Concurrent filling of a plurality of trenches having a different trench shape or dimension, e.g. rectangular and V-shaped trenches, wide and narrow trenches, shallow and deep trenches

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (1)発明の技術分野 本発明は半導体装置の凹凸基板を平坦化する方法に関す
るものであシ、特に半導体装置の素子間又は配線層間を
P縁分離するために凹凸基板な平坦化する方法に関する
ものである。
(2)技術の背景 半導体装置において、素子と素子との間、又は配線と配
線の間で電気的に影響を受けないようにする必要がある
。その方法としては基本的にはPN接合分離、絶縁層分
離、及び空気層分離、その他これらの組合せによる分離
方法がある。
(3)従来技術の問題点 前述の絶縁層による分離を用いて凹凸基板を平坦化する
方法としてフェノール系又はアクリル糸等のレジス) 
4S1別又はポリイミド、ポリシルセスキオキサン等の
耐熱樹脂を基板上の例えtJ′二酸化シリコン上に塗布
せしめ、150〜450℃程度に加熱して硬化させ、次
に該樹脂層が被着、硬化された凹凸基板表面を順次エツ
チングしてゆく方法がある。この方法では樹脂液を二酸
化シリコン層に塗布する場合スピンコード法によって回
転塗布する。この塗布方法では大気中のゴミ、その他不
純物得が樹脂層に混入し、素子分離領域である二酸化シ
リコン層ヲ汚損する欠点がある。
更に又、」二連のレジスト材料、及び耐熱樹脂はスピン
コード法によって凹凸部に塗布された場合、幅が5μm
以下の溝であれば樹脂層表面θはぼ水平に保持される。
しかj77層が5μmを超えた場合1%r(10μm以
上の場合は該レノスト材料及び耐熱樹脂は流動性が少カ
いため樹脂層表面は水平にならず溝幅が犬きく々るeこ
つれて樹脂層表面は低下する。従ってこの方法では溝幅
が10μm以上の素子分前領域tit 5μm Jqj
下の溝幅の素子分離領域と同一の70ロセスでは形成す
ることが出来なかった。
(4)発明の目的 以上の欠点を鑑み本発明の第1の目的は高純度な樹脂層
を形成して、平坦化された良好な素子分離領域全形成す
る方法を提供することである。
本発明の第2の目的は10μm以上の幅を有する素子分
離領域であっても同一プローヒスでその素子分離領域を
形成することが可能な、平坦化した素子力Mト領域を形
成する方法乏・提供するととである。
(5)発明の構成 本発明の目的は凹凸形状の二酸化シリコン層を表面に有
する基板上に回転塗布法によって樹脂層を形成し、次に
該樹脂層を加熱せしめて硬化し7、次いで全面全エツチ
ングすることによっで平坦化した素子分離領域全基板に
形成する方法(・ζおいて;前記樹脂層全プラズマ重合
によって形成し、次に加熱処理又は加熱下で該樹脂を溶
解しうる有機溶剤蒸気に接触させることによって該4層
1脂層な・流動平坦化せしめ更に高温で加熱硬化せしめ
次に全面エツチングすることを特徴とする平坦化した素
子分離領域を基板に形成する方法によって達成される。
(6)発明の実施例 以下本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
第1図から第5図迄に本発明に係る方法を説明するため
の概略工程図を示す。
第1図には溝幅がa、c+m、bμm及びC11m(但
1. cは10以上の数)であシ1つ溝深さがd、/1
mである凹凸部を有する例えばシリコン基板1上に厚さ
が6μm以上でおる二酸化シリコン層(以下5in2層
という)2全形成したものである。
(3) この8102層は公知の気相成長法で形成される。
次VCMS r 02層を形成した基板を内部電極方式
ノフラズマ重合装置に装入し、スチレンモノマー又f:
jl−リエチルシランジメチルフェニルシラン等を化ツ
マー圧10〜60Paで装置内に導入し、印加電圧5〜
30W周波数13゜56 Ml(zの条件下で3〜18
0分間放電させ第2図に示すような厚さ約2μmODポ
リスチレン層又fdポリシロキサン層の樹脂Jt16が
得られる。
このように樹脂層が形成された基板金該樹脂層に流動性
を持たせ平坦化させるため100℃〜300℃で30〜
60分間熱処理會し、次に10−5〜10−2クーロン
/c1n2の電子ビーム又はイオンビーム照射、又は加
熱硬化、等で硬化する。
次に第3図のようにプラズマライトエツチングによって
樹脂表層のみを除去し、基板突起部を露出させ、次いで
第4図に示すように該樹脂のエツチング速度よシ基板の
エツチング速度の方が大きい条件でプラズマエツチング
し突起部Aである5in2層2のみ除去する。
(4) 次に第5図に示すよう(〆こ樹脂層のみプラズマエツチ
ングして平坦な素子分離領域が基板に形成される。
本発明によれば樹脂層の形成がプラズマ重合によって行
なわれるので従来のスピンコード法、スプレー法と異な
シ純度が高く、ゴミ、不純物等の句着もない。また、プ
ラズマ重合によって得られる樹脂はエツチングによって
除去される際、残渣を生ぜず前述の効果と相俟って良質
の8102層を得ることが出来る。更に又、プラズマ重
合によって得られた樹脂1、ioo〜300℃の加熱処
理又は50〜200℃の加熱下で該樹脂を溶解しうる例
えばキシレン、トルエン等の有機溶剤蒸気v′C接触さ
せる。このような処理によって樹脂に粘性を与え幅の広
い溝部に生じ易い樹脂の凹みを平坦化させることが可能
となシ、従って凹凸基板が10μm以上の溝幅を有する
ものが含まれていても1回のゾロ七スで平坦化素子分離
領域を形成することが可能でちる。
以下本発明の実施例を示す。
実施例1 素子間分離全想定して、シリコン基板に08μmの深さ
を:治し、且つ溝幅が1.2,5.10そしで50μm
の溝を形成し、その上に厚さ09μmの8102層を気
相成長法によって形成した。このようにSiO2層を形
成したシリコン基板を内部電極方式のプラズマ重合装置
に装入し、次にスチレンモノマー全モノマー圧力40P
aで該装置内に導入し7、印加電力101周波数13.
56■hの条件下で20分間放電し、プラズマ重合させ
約2μmの厚さを廟する粘着性のあるポリスチレン層全
生成させた。この基&を恒温槽に入れて100℃、60
分の熱処理を行ない該ポリスチレン層を流動平坦化させ
た後、5x10−4ク一ロン/cm2の電子ビー・ノ、
を基板上のポリスチレン層に照射し硬化させた。次に0
2プラズマアッシャ−によシポリスチレンを約1.5μ
Inの厚さだけエツチング除去し、突出部の5102層
表面を露出させ、史にC6F8を用いてUsto□層の
みをプラズマエツチングし、最後に再度0゜プラズマエ
ツチングを行なって残されたポリスチレンを除去せしめ
た。前述の1,2゜5.10そして50μmの溝幅全有
するシリコン基板の溝には平坦化されたS iO2層が
埋め込まれ−Cいた。この8102層表面にfisq 
+、1スブL/ンの残油もなく又、良質の5102層素
子分離領域を得ることが出来た。
実施例2 実施例1と同様に、SlO□層を形成17人:シリコン
基板をプラズマ重合装置に装入した。次にトリエチルシ
ランをモーマー圧力120 Pa で該装置内に導入し
、印加電圧15W1周波数13.56Ml1zの条件下
で約90分間放電し、プラズマ重合させ、約2μmの厚
さを有する粘着性のあるポリシロキサン層を生成させた
。次に該−リシロキザン層を生成させた基板を300℃
、30分の加熱処理を行なって該ポリシロキサン層を流
動平坦化させた後、1×10 クーロン/anの電子ビ
ーノ・全基板21−の7JPリシロキザン層表面に照射
し、該ポリシロキザン層金(吠化させた。次にCTIF
、102(5%)混合Jfス會用いプラズマ全面ライト
エツチングを行ない(7) 樹脂層及び突起部の8i02 Jf4を除去し溝部のみ
に5io2が埋め込まれた素子分離領域を得て、全体と
して平坦々シリコン基板を得ることが出来た。
又8102 もゴミその他不純物のない良質のものであ
った。
実施例3 実施例1と同様に81021M’に形成したシリコン基
板をプラズマ重合装置に装入した。次にスチレンモノマ
ーをモノマー圧力30Paで該装置内に導入し、印加電
圧15W、周波数13.56 MHzの条件下で15分
間放電させた。その結果約1.8 itmの厚さを有す
る粘着性のあるプリスチレン膜を生成させた。次に該ポ
リスチレン膜な生成させた基板を20ccのキシレン金
入れたメートクレープ中にキシし/ンには触れないよう
に装入し100℃、60分間の熱処理を行ない該ポリス
チレン膜金流動平坦化させた。次に1×10 クーロン
、石のエレクトロンビーム全該、19リスチレン膜全面
に照射し、硬化させた。次に実施例1とほぼ同様に02
プラズマ、CFプラズマ、02プラズマ処理を行(8) なって50μn1の溝部も5102層で埋め込せれた3
1′坦基板をイqるととが出来た。寿」・・本実施例と
11.較のためにオートクレーブにキシレンを入れスV
C同様のプロセスを行なったところ50μmのnギ部全
てにはSiO2層が埋め込青れてい々かった。
実施例4 実施例1と同様に810□層が形成されたシリコン基板
をプラズマ重合装置に入れトリメチルメトキシシランと
トリエチルシランと’tl’80PaのHF力で該装置
内に導入し、印加電圧15WX周波数13、56 MH
zの条件で約120分間放電し、プラズマ重合させた。
その結果常温では固体であ見40℃で粘着恰を示すIリ
シロキザン層をイ!+f?:、。
次にこの基板をシクロヘキサンを50σ入れたスートク
レープ中で80℃3時間熱処理をして核、jvリシロキ
サン層を流動平用化させた。オートクレ−ブから該基板
を取シ出した後、100℃で30分M 乾燥り、、I 
X I Q−3り一ロ7/lJの1(子ビームを全面照
射し硬化させたV、CHF、、102(5%)の反応ガ
スを用いて全面エツチングをした。その結果全ての溝が
5IO2で平坦に埋め込まれたシリコン基板がイ!Iら
れた。
なお比較のためにオートン1ノーブによる溶剤(シクロ
ヘキザン)蒸気処理を行なわ外かった場合には幅10μ
m、50μmの婢は平坦に埋め込むことは出来なかった
(7)発明の効果 以上の説明から本発明に係る方法によれば高純度か樹脂
層形成して平坦化された良好な素子分離領域が形成され
る。更に又、凹凸基板の溝の幅が10ムm以上のもので
も同一のグロセスで#素子分離領域が形hν1される。
【図面の簡単な説明】 第1図から紀5図+j本発明に俤る方法を説明するだめ
の概略断面図である。 1・・・シリコン基板、2.2’・・・二酸化シリコン
層、3 、4 、5−・・溝幅そわそれa + 1) 
+ CIIm(’c≧10)である荷、6,7・・・樹
脂層。 第1図 (11)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、凹凸形状の二酸化シリコン層會表面に有する基板上
    に回転塗布法によって樹脂層を形成し、次に該樹脂層全
    加熱せしめて硬化し、次いで全面をエツチングすること
    によって平坦化した素子分離領域を基板に形成する方法
    において;前記樹脂層をプラズマ重合によって形成し、
    次に加熱処理又は加熱下で該樹脂を溶解しうる有機溶剤
    蒸気に接触させることによって該樹脂層を流動、平坦化
    せしめ、更に高温で加熱硬化せしめ、次に全面エツチン
    グすることを41にとする平坦化した素子分離領域を基
    板に形成する方法。
JP10614582A 1982-06-22 1982-06-22 素子分離領域の形成方法 Pending JPS58223346A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01290236A (ja) * 1988-05-03 1989-11-22 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 幅の広いトレンチを平坦化する方法
US5294562A (en) * 1993-09-27 1994-03-15 United Microelectronics Corporation Trench isolation with global planarization using flood exposure
US5387539A (en) * 1992-06-18 1995-02-07 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Method of manufacturing trench isolation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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