JPS5854649A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 本発−は、半導体装置より詳しく述べるならば、絶縁層
分離構造を有する半導体装置の製造方法に関するもので
ある、 半導体集積回路では、同一基板内に多くの能動素子およ
び受動素子を作り込んで回路機能を構成してお抄、これ
ら素子が相互に電気的な影響を受けないように分離（ア
イソレージ曹ン）する必要がある。分離方法には各種方
決があり、本発明はそのうちでＶ溝（又はＵ溝）内を絶
縁酸化膜および多結晶シリコンで埋め九絶縁層分離、い
わゆるＶＩＰ　（Ｖ−ｇｒｏｏｖｅ　ｌ５ｏｌａｔｉｏ
ｎ　Ｐｏ１ｙｃｒｙａｔａｌＢａｃｋｆｉｌｌ　）　＠
造を有する半導体装置１に関する。

・は次の１４１【も ＶＩＰ構造を有する半導体装置は次のようにして製造さ
れている（第１図ないし第５図）。

シリコン単結晶基板１　（第１図）の上にシリコンエピ
タキシャル層２を形成し、このエピタキシャル層２の上
に熱酸化法で酸化膜（ＳｔＯ，膜）３を形成し、そして
、ＣＶＤ　（Ｃｈｅｍｊｃｓ＋ｌ　Ｖａｐｏｕｒｉ）ｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ　）法で耐酸化膜（ＳｈＮ４ｍり　４
を形成する（第１図）。

通常のホトエツチング法によって耐酸化膜４および酸化
膜３の分離領域相当部分を選択エツチング除去し、残っ
ているこれら膜３および４をマスクとしてエピタキシャ
ル層２および基板１を異方性エツチングで第２図のよう
に除去してＶ溝を形成する。Ｖ溝の先端は基板ｌ内に達
している。また、■溝の代りにＵ溝を等方性エツチング
にて形成することもできる。

■溝表面を熱酸化して絶縁酸化膜（Ｓ　ｔＯ，膜）５を
形成する（第３図）。次に、多結晶シリコンをＣＶＤ法
によってＶ溝を完全に埋めるように全表面上に形成し、
この多結晶シリコン６を耐酸化１１４ｔでラッピング除
去してＶ溝内にのみＫａす（第４ＷＪ）。

多結晶シリコン６０表面を熱酸化して厚い酸化膜（８轟
０１１り７を形成しく第５図）、そして、耐酸化膜４を
エツチング除去し、得られ九ＶＩＰ構造によりてアイル
−シ璽ンされたエピタキシャル層部分８内Ｋｌｌ路素子
（Ｉｔ示せず）を公知方法で影威して半導体装置（ＩＣ
，ＬＳＩ等）を完成させる。

このようにして製造された半導体装置で社、■溝先端部
の絶縁酸化膜５に接する基板１０表面層部分に伝導型反
転のチャネルリーク９が発生し易くな）、発生してしま
うとともある。

本発明の目的は、絶縁層分離領でのチャネルリークの発
生を防止することである。

本発明の別の目的は、分離領域にチャネルリークの発生
しない半導体装置の製造方法を提案することである、 上述の目的が、従来の絶縁層分離構造を有する半導体装
置のＷ途方法において、エピタキシャル層を形成する前
に半導体基板Ｏ分離領域相当部分Ｏ表面上に＊−窒化膜
を形成し、溝彫威Ｏ１１に直接窒化膜を表出し、溝表面
を熱酸化すると同時に直接窒化膜を二酸化ケイ素１１に
変え、そして、仁の二酸化ケイ素膜をエツチングＷｋ＊
ｌ、、てかも溝を多結晶シリフンで埋めることを特徴と
する半導体装置ＯＩｌ造方法によって達成される。

以下、本発明に係る半導体装置ｏｓｇ造方法を添付図面
を参照して詳細に説明する。

シリコン単結晶基板１１を直接に熱窒化して窒化膜（８
１，Ｎ、膜）１２を形成し、ホトエツチング法にて分離
領域相当部分を残してそれ以外の部分の窒化膜を除去す
る（第６図）。熱窒化は、例えば、基板をアンモニアと
アルゴンの混合ガス中で１１００℃の温度にて１００分
間保持することにようて打力われ、厚さ〜ｒｏｏ、にの
窒化膜が得られる。

シリコンのエピタキシャル成長を行なって窒化シリコン
膜１２を含めた基板１１全体にエピタキシャル層１３（
例えば厚さｌ、　！Ｓ（ＩＩｍ刀を形成する（第７図）
。窒化シリコン膜１２上のエピタキシ十ル層部分は多結
晶シリコンとなる仁とが多いが、本明細書中ではエピタ
キシャル成長法で影威したということで多結晶でありて
もエピタキシャル層とする。エピタキシャル層１３０表
面を熱酸化して二酸化シリコン膜（ｇｔｏ、ｒｓ）ｔ４
を形成し、その上に耐酸化１！（例えばＣＶＤ法による
窒化シリコン（８ｊｌ）Ｊ４膜）１５を形成する（第７
図）、次に、ホトエツチング法によって耐酸化膜１５お
よび二酸化シリコン膜１４を選択的にエツチングして分
離領域相当箇所に開孔を形成する。とＯ開孔を通してエ
ピタキシャルｊｌｌ１３をエツチング除去して窒化膜１
２を表出する溝１６を形成する（第８図）。このエツチ
ングはドライエツチングあるいはウェトエッチングで行
なうことができる。

溝１６の表面を熱酸化して溝偶面に絶縁酸化膜（ｓｊｏ
ｍ膜）１７を形成し、同時に窒化シリコン膜１２が酸化
膜１８に羨わる（第９図）。熱酸化は、例えば、水蒸気
を含む酸素ガスで１０００℃に１２０分間保持すること
で行なわれ、絶縁酸化膜１７は厚さ０，５Ｊｋｎであり
、窒化ｌ［１２は厚さ約０．２μｍの酸化膜１８となる
。

溝底部の酸化膜１８をエツチング除去する（第１０図）
。とのとき絶縁酸化膜１７もエツチングされて薄くなる
が、まだ約０．３Ｂｍの厚さを有している。

多結晶シリコンをＣＶＤ法によりて溝１６が完全Ｋｌｌ
するように全面に形成する。この厚い多結晶シリコンを
耐酸化膜１５１でラッピングして溝内に多結晶シリコン
１９として残す（第１１ＷＪ）。

そして、多結晶シリコン１９０表面を熱醗化して二酸化
シリコン膜（Ｓｉｎ、膜）を形成する（館１２図）。こ
のようにして形成した絶縁層分離構造では溝内の多結晶
シリコン１９が基板１と接触しているので次の２つの理
由によりチャネルリークが発生しない。１つＫは、第９
図での酸′化膜１８が薄く基板中のＰ型不純物が酸化膜
中へ取り込まれる量が少ない点、１つＫは実効チャネル
が長くなシ一定量の汚染物質に対してチャネルでＯ誘導
電植密度が少カくなる点０２点である。また、多結晶シ
リコンを形成する際に基板と同じ導電型の不純物（例え
ば、ＰＩ［基板ならばポロン）をこの多結晶シリコンに
ドープしておくと、基板の接触部にチャネルストバーと
働くｌロン拡散領域が溶成される。したがって、チャネ
ルリークの発生がより確実に防止できる。

窒化シリコン膜１５をエツチング除去し、溶成した絶縁
層分離構造によってアイソレージロンされているエピタ
キシャル層部分（素子溶成領域）２１内に所定の能動素
子又は受動素子を公知方法で形成して半導体装置を完成
させる。

以上の説明および図面では通常形成される埋込層に言及
していないが、エピタキシャル層を形成する前に基板に
不純物をイオン打込法又社熱拡散で選択的に注入してお
くことによりて埋込層が形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は従来方法による半導体装置製造工
程を説明する半導体装置の部分断面図であり、第６図な
いし第１２図は本発明の製造方法による半導体装置製造
工程を説明する半導体装置Ｏ部分断面図である。 ｌ・−シリコン単結晶基板、２・・・エピタキシャル層
、３・−二酸化シリコン膜、　４−・耐酸化膜、５−・
絶縁酸化膜、　　　　　６・・・多結晶シ９″：１ｙ１
１１・・・シリコン単結晶基板、１２・・・電接窒化膜
、１Ｂ−・・エピタキシャル層、１５・・・耐酸化膜、
１６・・・溝、　　　　　　　　ｌフ・・・絶縁酸化膜
、１８・・・二酸化シリコン膜、１９−・・多結晶シリ
コン。 特許出願人 富士通株式金社 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　朗 弁理士西舘和之 弁理士内田幸男 弁理士　山　口　略　之

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記工程■〜に）： （支）−導電型半導体基板上に反対導電型エビタ今シャ
   ル“層を形成する工程； 印　選択エツチングにようて前記半導体基鈑に達する溝
   を前記エピタキシャル層に形成する工程； （ロ）前記溝の表面を熱酸化して酸化膜を形成する工程
   ； に）前記溝を多結晶シリコンで埋める工程；および、 ■　前記多結晶シリコンの表面を熱酸化して表′面酸化
   膜を形成する工程； を含んでなる絶縁層分離構造を有する半導体装置の製造
   方法においてζ前記エピタキシャル層形成工程■の前に
   前記半導体基板の分離領域相当部分の表面上に直接窒化
   膜を形成し、前記溝形成工程ビ）の際に前記ｍｃ＊窒化
   展を表出し、前記溝表面酸化展形成工ｌ！（ロ）におい
   て前記直接窒化膜を熱酸化によって二酸化ケイ素族に蜜
   え、この二酸化ケイ素膜をエツチング除去してから前記
   溝を多結晶シリコンで埋める工程を有することを特徴と
   する半導体装置の製造方法。