JPS5871638A - Etching method - Google Patents

Etching method

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JPS5871638A
JPS5871638A JP17002781A JP17002781A JPS5871638A JP S5871638 A JPS5871638 A JP S5871638A JP 17002781 A JP17002781 A JP 17002781A JP 17002781 A JP17002781 A JP 17002781A JP S5871638 A JPS5871638 A JP S5871638A
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久礼 得男
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玉置 洋一
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    • H01L21/76Making of isolation regions between components
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Abstract

PURPOSE:To enable isolation by using a minute quantity of insulating material with a flattened surface by a method wherein only the contour (periphery) of an insular active region to be electrically isolated from other regions is selectively etched. CONSTITUTION:A mask pattern 12 composed of SiO2 film is formed on an Si substrate 11, to be followed by the formation on the entire surface of an Si3N4 film 13. By means of the reactive sputter etching method wherein Freon works as the reactive gas, said Si3N4 film 13 is etched. By this, the Si3N4 film 13 is removed, except the part, Si3N4 film 14, positioned on the side of the SiO2 film 12. The surface of the substrate 11 is then lightly oxidated, for the formation of an SiO2 film 15. The exposed surface 16 of the substrate 11 is etched by the well-known selective etching method.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエツチング方法に関し詳しくは、マスタターパ
ターンの輪郭を微細にエッチすることのできるエツチン
グ方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an etching method, and more particularly to an etching method capable of finely etching the outline of a master pattern.

各種半導体装置の製造において、独立した島状領域を形
成する際には、従来は、島状領域以外の部分を、すべて
エツチングによって除去していた。
In the manufacture of various semiconductor devices, when forming independent island regions, conventionally, all portions other than the island regions have been removed by etching.

このようにして島状領域を形成すると、残った島状領域
のみが高くなシ、他の部分との間に段差が形成されるの
で、以後の工程に支障が生ずる。
If the island-like regions are formed in this way, only the remaining island-like regions will be high and a step will be formed between them and other parts, which will cause problems in subsequent steps.

したがって、このよう表障害の発生を防止するため、島
状領域以外の領域は、島状領域を電気的に分離(アイソ
レート)シた状態で1表面が平坦になるように埋込まね
ばならない。
Therefore, in order to prevent the occurrence of such surface defects, regions other than the island-like regions must be buried so that one surface is flat, with the island-like regions electrically isolated.

第1図は、従来の絶縁分離法の一例を示し、まず、第1
図(1)に示すように、シリコン基板1上にマスク2を
形成し、島領域3.4を残して孔5を形成する。
FIG. 1 shows an example of a conventional insulation isolation method.
As shown in FIG. 1, a mask 2 is formed on a silicon substrate 1, and a hole 5 is formed leaving an island region 3.4.

つぎに、第1図(2)に示すように、上記孔5の表面に
酸化膜6を形成した後、酸化シリコンや多結晶シリコン
など7を周知のCVD法などによって孔5内へ充填する
Next, as shown in FIG. 1(2), an oxide film 6 is formed on the surface of the hole 5, and then silicon oxide, polycrystalline silicon, or the like 7 is filled into the hole 5 by a well-known CVD method or the like.

このようにして形成された孔の上部を平坦化するには、
エツチングによって孔以外の部分に存在する酸化シリコ
ンなどを除去する方法や、多結晶シリコンを孔内に選択
的に成長させる方法などが提案されているが、工程が複
雑であ例−面の平坦性があまり良くない、などの問題が
あシ、解決が要望されていた。
To flatten the upper part of the hole thus formed,
Methods have been proposed, such as removing silicon oxide existing in areas other than the holes by etching, and selectively growing polycrystalline silicon inside the holes, but the process is complicated and, for example, the flatness of the surface cannot be improved. There were some problems, such as not being very good, and solutions were requested.

本発明は上記従来の問題を解決するために行なわれたも
ので、他の領域から一気的に分離すべき島状の活性領域
の輪郭部(周縁部)のみで選択的にエッチすることによ
)1表面を平坦化し、微細な絶縁物分離を可能とするも
のである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and is performed by selectively etching only the contour (periphery) of the island-shaped active region that should be separated from other regions at once. )1 The surface is flattened and fine isolation of insulators is possible.

以下、実施例を参照に本発明の詳細な説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.

実施例1 第2図は本発明の一実施例を示す工程図である。Example 1 FIG. 2 is a process diagram showing an embodiment of the present invention.

まず、第2図(1)に示すように、シリコン基板11上
に、周知のホトエツチング法によ#)。
First, as shown in FIG. 2(1), a well-known photoetching method is applied onto the silicon substrate 11.

5101mからなるマスクパターン12を形成した後1
周知のCVD (化学蒸看法)によシ。
1 After forming the mask pattern 12 consisting of 5101 m
Using the well-known CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

84、N4 膜13を全面に形成した。84, N4 film 13 was formed on the entire surface.

フレオンガスを反応性ガスとして用いる反応性スパッタ
エツチング法によって、上記si、N、膜をエッチする
と、このエツチング方法はサイドエッチがほとんどない
ため、第2図(2)に示したように、54へ膜12の側
部上に被着されたSi、N4膜14のみを残し、他の部
分上に被着されである8i、N、膜を除去することがで
きる。基板110表面を軽く酸化して、8i0.膜15
を形成する。
When the above Si, N, and N films are etched by a reactive sputter etching method using Freon gas as a reactive gas, since this etching method causes almost no side etching, the film is not etched to 54 as shown in FIG. 2(2). It is possible to leave only the Si, N4 film 14 deposited on the sides of 12 and remove the 8i, N, film deposited on the other parts. The surface of the substrate 110 is lightly oxidized to give 8i0. membrane 15
form.

リン酸をエッチ液に用いたエツチングによって、残った
8i、N、膜14を除去し、基板11の表面16を露出
させる。この際、露出されるのは、第2図(2)から明
らかなように、sio、膜12の周縁の極めて幅の狭い
部分のみである。
The remaining 8i, N, and film 14 are removed by etching using phosphoric acid as an etchant, and the surface 16 of the substrate 11 is exposed. At this time, as is clear from FIG. 2(2), only a very narrow portion of the periphery of the membrane 12 is exposed.

つぎに1周知の選択エツチング法を用いて、上記露出さ
れ次基板の表面16をエツチングする。
The exposed surface 16 of the substrate is then etched using a well-known selective etching method.

この際、上記選択エツチング法として、CCZ4と0、
の混合ガスを用い良度応性スパッタエッチを用いれば、
上記のように、はとんどサイドエッチなしに垂直にエッ
チすることができるから、第2図(3)に示したように
、StO,パターン12の周縁に、幅の狭い溝17が形
成される。このエツチング法はs8’とStO,のエツ
チング速度比が、はt!20以上であるため、StO,
膜12.15をほとんどエッチすることなしに、溝17
を形成することができる。
At this time, as the selective etching method mentioned above, CCZ4 and 0,
If you use a good quality sputter etch using a mixed gas of
As mentioned above, since the StO pattern can be etched vertically without side etching, a narrow groove 17 is formed at the periphery of the StO pattern 12, as shown in FIG. 2(3). Ru. In this etching method, the etching speed ratio of s8' and StO is t! Since it is 20 or more, StO,
Groove 17 without etching much of membrane 12.15.
can be formed.

溝17の幅は、stowパターン12の側面上に被着さ
れた81aNm 膜14の膜厚によって定まシ。
The width of the groove 17 is determined by the thickness of the 81aNm film 14 deposited on the side surface of the stow pattern 12.

たとえば幅0.1μm程度の溝を容易に形成することが
でき1通常のCVDに千って、0.01μm程度の誤差
で溝の幅を制御することが可能である。
For example, it is possible to easily form a groove with a width of about 0.1 μm, and to control the width of the groove with an error of about 0.01 μm, which is different from normal CVD.

5ift膜15をフッ酸溶液によってエッチして除去し
fc後、基板11と溝170表面を連続して覆う8i0
.膜18を1周知の熱酸化法によって形成した後、 s
z、N、  19を全面に堆積し、第2図(4)に示し
たように溝17を充填する。
After removing the 5ift film 15 by etching with a hydrofluoric acid solution, an 8i0 film that continuously covers the substrate 11 and the groove 170 surface is removed.
.. After forming the film 18 by a well-known thermal oxidation method, s
z, N, 19 is deposited on the entire surface to fill the groove 17 as shown in FIG. 2(4).

上記のように1本発明によれば、溝の幅を極めて狭くで
きるので、極めて薄い絶縁膜によって溝を充填すること
ができ1表面に生ずる凹凸も少なく、平坦度は極めてす
ぐれている。
As described above, according to the present invention, the width of the groove can be made extremely narrow, so that the groove can be filled with an extremely thin insulating film, and there are few irregularities on the surface, resulting in extremely high flatness.

なお1本実施例においては、溝内をSM、N4によって
充填したが、溝幅が極めて狭いので、熱酸化による体積
増加を利用しても、容易に溝内を充填できる。
In this embodiment, the inside of the groove was filled with SM and N4, but since the width of the groove is extremely narrow, the inside of the groove can be easily filled even if the increase in volume due to thermal oxidation is utilized.

第2図(4)は、このようにして形成された溝によって
、活性幀域20を絶縁分離した例を示したが、従来の絶
縁分離法では不活性領域とされていた領域21.22を
活性領域として用いることもできる。
FIG. 2(4) shows an example in which the active region 20 is insulated and isolated by the grooves formed in this way. It can also be used as an active region.

たとえば、第3図(1)に示したようにマスクパターン
23を配置し、上記工程にしたがって処理を行なえば、
第3図(2)に示した平面形状を有する溝24が形成さ
れ通常は不活性となるべき領域25を活性領域として用
いることができる。
For example, if the mask pattern 23 is arranged as shown in FIG. 3(1) and the process is performed according to the above steps,
A region 25 in which a groove 24 having the planar shape shown in FIG. 3(2) is formed and should normally be inactive can be used as an active region.

この揚台における。不活性饋域は$24のみとなるから
、所要直噴は著るしく減少し、集積度が同上する。
At this platform. Since the inactive area is only $24, the required direct injection is significantly reduced and the density is the same.

実施例2 第4図は本発明の他の実施例を示す工程図である。Example 2 FIG. 4 is a process diagram showing another embodiment of the present invention.

まず、第4図(1)に示したように、マスクパターンと
して用いたStO,膜26の側面上にSi、N4h12
7を被着する。この工程は、実施例1と同様にして1行
なうことができる。
First, as shown in FIG. 4(1), Si and N4h12 are placed on the sides of the StO film 26 used as a mask pattern.
7 is applied. This step can be performed once in the same manner as in Example 1.

上記8iQ、膜26以外の部分にホトレジストパターン
28を形成する。この際、ホトレジストパターン28の
端部が、Sho、膜26やSi、N4膜27と重なるの
を防止するため1位置合わせの誤差を考慮して、両者を
離間して形成した。
A photoresist pattern 28 is formed on the portion other than the film 26 of 8iQ. At this time, in order to prevent the ends of the photoresist pattern 28 from overlapping the Sho film 26 and the Si, N4 film 27, they were formed with a distance from each other, taking into account an error in alignment.

ホトレジスト膜29を全面に被着した後。After coating the entire surface with a photoresist film 29.

Sin、膜26の側面上に被着されであるSi、N4f
i27の上端部が露出するまで、上記ホトレジストを0
3プラズマによって灰化し、除去する。
Si, N4f deposited on the side surface of the film 26
Remove the above photoresist until the top of i27 is exposed.
3Ashed and removed by plasma.

このようにすると、第4図(2)に示したように。In this way, as shown in FIG. 4 (2).

上記si、N、膜27とホトレジストバター/28の間
の空隙が、ホトレジスト29によって充填され、かつh
 S ’ @ N4 a 27の上端部が露出され次構
造が得られる。
The void between the Si, N, film 27 and the photoresist butter/28 is filled with the photoresist 29, and h
The upper end of S'@N4 a 27 is exposed and the next structure is obtained.

し次がって、実施例1の場合と同様に、Sj、N。Then, as in the case of Example 1, Sj, N.

膜27を除去した後、露出されたBi基板11を。After removing the film 27, the exposed Bi substrate 11 is removed.

反応性スパッタエツチングやマイクロ波プラズマエツチ
ングなど、アンダーカットの極めて少ないエツチング方
法によってエッチすれば、第4図(3ンに示したように
、幅が極めて狭い溝30が形成される。
If etching is performed using an etching method with very little undercut, such as reactive sputter etching or microwave plasma etching, a groove 30 with a very narrow width will be formed as shown in FIG.

上記説明から明らかなように、本発明は、マスクパター
ンの側面喝に被着された膜を除去することによって、基
板の表面を露出させ、露出され次部分をエツチングして
溝を形成するものである。
As is clear from the above description, the present invention exposes the surface of the substrate by removing the film deposited on the side edges of the mask pattern, and etches the exposed portion to form a groove. be.

基板の露出された部分の幅は、除去された膜の膜厚によ
って定まり、との膜厚は1周知のCVD法によって極め
て薄くすることが可能である◎しかも1反応性スパッタ
エツチングやマイクロ波プラズマエツチングを用いれば
、アンダーカットをほとんど生ずることなしにほぼ垂直
にエッチできるから1幅の極めて狭い溝を形成すること
が可能でるり、従来の方法では不可能であつ九、所要面
積が極めて小さい絶縁分離を行なうこ七ができる。
The width of the exposed portion of the substrate is determined by the thickness of the removed film, which can be made extremely thin using the well-known CVD method. With etching, it is possible to etch almost vertically with almost no undercuts, making it possible to form extremely narrow grooves with a width of 1, which is impossible with conventional methods. There are seven steps to perform the separation.

なお、上記実施例では、マスクパターンとしてsio、
膜、マスクパターンの側面上に被着する膜として8i、
N、膜を、それぞれ用いた。
In addition, in the above embodiment, the mask pattern is sio,
8i as a film, a film deposited on the side surface of the mask pattern;
N and membrane were used, respectively.

しかし1本発明において使用できる膜は、StO。However, one membrane that can be used in the present invention is StO.

膜とsi、N4膜に限定されるものではなく、多くの材
料膜を使用できる。
The present invention is not limited to the Si film and the N4 film, and many material films can be used.

すなわち、マスクパターンを除去することなしに、側面
上に被着された膜を選択的に除去するのであるから、互
いにエツチング速続が著るしく異なる材料からなる膜を
適宜選択して使用できる。
That is, since the film deposited on the side surface is selectively removed without removing the mask pattern, films made of materials having significantly different etching speeds can be appropriately selected and used.

また、S形成の際に基板表面上に被着する膜は。Also, the film deposited on the substrate surface during S formation.

実施例1の場合のように、マスクパターンと同じ材料の
膜を用いてもよく、また、実施例2のように、異なる材
料の膜を用いてもよい。
As in the first embodiment, a film made of the same material as the mask pattern may be used, or as in the second embodiment, a film made of a different material may be used.

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

第1図は従来の絶縁分離法を示す工程図、第2図および
第4図は、それぞれ本発明の異なる実施例を示す工程図
、第3図は本発明によって形成された溝の平面形状の一
例を示す図である。 1.11・・・Si基板 2 T11マスク、3.4・
・・島状領域、5,17.30・・・孔、6,15.1
8・・・酸化膜、12,23.26・・・マスクパター
ン、13゜14.19・・・5isN< M@ 20,
25・・・活性領域。 21.22・・・不活性領域、28・・・ホトレジスト
パターン、29・・・ホトレジスト膜。 ¥I 1  図 χ Z 図 第 Z 図 7 fJ3  図
FIG. 1 is a process diagram showing a conventional insulation isolation method, FIGS. 2 and 4 are process diagrams showing different embodiments of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the planar shape of a trench formed according to the present invention. It is a figure showing an example. 1.11...Si substrate 2 T11 mask, 3.4.
... Island-like region, 5,17.30 ... Hole, 6,15.1
8...Oxide film, 12,23.26...Mask pattern, 13°14.19...5isN<M@20,
25...Active region. 21.22... Inactive region, 28... Photoresist pattern, 29... Photoresist film. ¥I 1 Figure χ Z Figure Z Figure 7 fJ3 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板の表面上に形成されたマスクパターンの
側面上に被着されである膜を除去して上記半導体基板の
表面を露出させた後、上記半導体基板の上記露出された
部分をエッチして上記半導体基板に溝を形成することを
特徴とするエツチング方法。 2、上記エッチは反応性スパッタエツチングもしくはマ
イクロ波プラズマエツチングによって行なわれる特許請
求の範囲第1項記載のエツチング方法。
[Claims] 1. After removing the film deposited on the side surface of the mask pattern formed on the surface of the semiconductor substrate to expose the surface of the semiconductor substrate, the exposing of the semiconductor substrate An etching method characterized in that a groove is formed in the semiconductor substrate by etching the etched portion. 2. The etching method according to claim 1, wherein the etching is performed by reactive sputter etching or microwave plasma etching.
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Cited By (4)

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