JPS5931215B2 - 絶縁層の形成方法 - Google Patents

絶縁層の形成方法

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JPS5931215B2
JPS5931215B2 JP6479080A JP6479080A JPS5931215B2 JP S5931215 B2 JPS5931215 B2 JP S5931215B2 JP 6479080 A JP6479080 A JP 6479080A JP 6479080 A JP6479080 A JP 6479080A JP S5931215 B2 JPS5931215 B2 JP S5931215B2
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insulating film
film
forming
recesses
semiconductor substrate
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JP6479080A
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清司 大仲
孝生 梶原
龍典 中島
数利 長野
耕介 安野
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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
    • H01L21/76202Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using a local oxidation of silicon, e.g. LOCOS, SWAMI, SILO
    • H01L21/76205Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using a local oxidation of silicon, e.g. LOCOS, SWAMI, SILO in a region being recessed from the surface, e.g. in a recess, groove, tub or trench region
    • H01L21/76208Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using a local oxidation of silicon, e.g. LOCOS, SWAMI, SILO in a region being recessed from the surface, e.g. in a recess, groove, tub or trench region using auxiliary pillars in the recessed region, e.g. to form LOCOS over extended areas

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁層の形成方法とくに絶縁膜を堆積して部分
的に厚く形成する方法に関する。
シリコン基板上に5102膜を部分的に形成する方法と
しては、Si3N4膜を酸化のマスクとして用いる選択
酸化法(LOCOゝ去)やシリコン基板の凹部に化学的
気相成長(CVD)により5102膜を埋め込む方法が
よく知られている。
ここで、従来のシリコン基板の凹部にCVDSiO2膜
を埋め込む方法について簡単に説明しておく。
第1図aに示すようにシリコン基板1の表面にたとえば
幅2μm1深さ2μmの細い溝2を形成し、その上にC
VDSiO2膜3をたとえば1.5μmの厚さで堆積す
ると凹部2は完全にCVDSiO2膜で埋まりCVDS
iO2膜3の表面は凹部2の上でもほぼ平坦に形成され
る。次に、堆積したCVDSlO2膜3を緻密化するた
め、たとえば900℃のN2雰囲気中で30分間熱処理
を施す。次にたとえばHF:H2O=2:10の混合液
で液温30℃として、シリコン基板1の表面が撥水する
まで約3分間SiO2膜3をエツチングすると凹部2に
SiO2膜4を埋込形成することができる。ところで上
記の従来のCVDSiO2膜の埋込形成法において、C
VDSiO2膜がシリコン基板1の凹部2に埋込まれる
ようにするためには、凹部2の両側面から堆積成長して
きたCVDSiO2膜が凹部2の中央部でつながる必要
があるから、凹部2の幅の半分以上の厚さのCVDSi
O2膜を堆積しなければならない。
CVDSiO2膜の膜厚は、現状の技術レベルにおいて
は2μ似上になると均一性が悪くなつたりSiO2膜に
クラツクが入つたりするので2μm以上にすることはで
きない。したがつて、凹部2の幅にも限界があり、凹部
2の幅を4μm以上にすることができない。一方、シリ
コン基板に部分的に厚いSiO2膜を形成する方法の素
子への応用を考えると、たとえばICの分離領域の配線
の容量を低減するためにアルミ配線の下に大面積でしか
も厚いSiO2膜が必要となる。
本発明は上述のような従来のCVDSiO2膜の埋込形
成法におけを問題点を解決するためになされたもので、
シリコン基板の大凹部に該大凹部の深さと略同一高さの
SiO2の突起を設け、この上にCVDSiO2を堆積
することにより大面積の埋込SiO2膜を形成する方法
を提供するものである。
以下本発明の実施例に従つて本発明を詳細に説明する。
実施例 1 第2図aに示すように、シリコン基板11の表面に、周
知の方法たとえばシリコン表面にフオトレジストのパタ
ーンを形成したのち、0.1T0rrのCF2Cl2ガ
ス中で高周波出力300Wで16分間の反応性スパツタ
エツチングを行なう方法により、幅2μm1深さ2μm
の小凹部12を2μm間隔で設ける。
この小凹部12の幅および間隔はできる限り小さいほう
が好ましい。次に、この小凹部12が埋まるようにCV
DSiO2膜13を堆積すると第2図aに示すようにな
る。
CVDSiO2の堆積方法は、たとえばN2=31/分
、Sll−[4−31/分、02=300cc/分、N
2ベースの5%SiH4=680CC/分の常圧雰囲気
中でシリコン基板11の温度を450℃にしてSlH4
と02との反応により生成されるSiO2をシリコン基
板11の表面に45分間堆積することにより厚さが1.
5μMO)CVDSiO2膜13が形成され、小凹部1
2はCVDSiO2膜13で完全に埋められる。小凹部
12がCVDSiO2膜13で埋められるようにするに
は、小凹部12の幅の半分以上の厚さのCVDSlO2
膜13を堆積する必要がある。ここでCVDSiO2膜
13の緻密化のためにたとえば900℃のN2雰囲気中
で30分間熱処理を行なう。
この緻密化の工程は本発明の主旨とするところではなく
、後の工程でのCVDSiO2膜のエツチングの制御性
を良くするために行なうものである。次に、このシリコ
ン基板11をたとえばHF:H2O−2:10の溶液中
に浸漬してシリコン基板11の表面が撥水するまで約3
分間SiO2膜13をエツチングすると第2図bに示す
ように、小凹部12にSlO2膜14を埋込形成するこ
とができる。
次に第2図cに示すようにたとえばフオトレジスト15
をシリコン基板11の表面に被着して小凹部12を形成
した領域のフオトレジスト15を取り除いて開孔したの
ち、たとえば0.1T0rr(7)CF2Cl2ガス中
で高周波出力300Wで16分間の反応性バツタエツチ
ングを行なうことにより、小凹部12の間のシリコンを
エツチングするとシリコン基板11上の大凹部16の内
部に大凹部16の深さと略同一高さのSiO2の突起1
4を形成することができる。次にフオトレジスト15を
除去したのち、シリコン基板11の表面にCVDSiO
2膜17を1.5μmの厚さに堆積すると、第2図dに
示すように大凹部16をCVDSlO2膜17で完全に
埋め、しかもCVDSiO!膜17の表面は大凹部16
の上でもほぼ平坦になるように形成することができる。
なお図中の点線はSiO2の突起14を示す。ここでC
VDSiO2膜17の緻密化のために、たとえば900
℃のN2雰囲気中で30分間熱処理を行なつ0次に、た
とえばHF:H2O=2:10の混合液でシリコン基板
11の表面が溌水するまで約3分間SiO2膜17のエ
ツチングすると、第2図eに示すように大凹部16にS
lO2膜18を埋込形成することができる。
このSiO2膜18は半導体素子間の分離あるいはフイ
ールド酸化膜となるものである。なお、上記本発明の実
施例1においては、第2図dに示すようにCVDSiO
2膜17を堆積したのち、このCVDSiO2膜17を
エツチングして、第2図eに示すように埋込SIO2膜
18を形成したが、第2図dののち、周知の種々の方法
によりパターンを形成して素子を製造することができる
ことはもちろんである。
また、上記実施例では基板にシリコンを用いたが、たと
えばGaAs,Geなどの基板を用いても大面積で厚い
埋込SiO2膜が形成できることはもちろんである。
またSiO2の代りにSi3N4等他の絶縁膜でもよい
ことはもちろんである。
実施例 2 次にシリコン基板の大凹部にSiO2の突起を設けるた
めの他の実施例を示す。
第3図aに示すように、シリコン基板21の表面に小凹
部を形成する。たとえば100nmf)SiO3N4膜
22を形成し、さらにその上にフオトレジスト23を部
分的に形成したのち、たとえば、0.1T0rr(7)
CF4と0.01T0rr002ガスの混合雰囲気中で
、高周波出力200Wのプラズマエツチングを行なうと
、6分でレジスト開孔部のSi3N4膜22が除去され
、さらに10分間エツチングを行なうと、シリコン基板
21が2μmエツチングされるので、例えば幅3μm1
間隔3μm1深さ2μmの小凹部,24を形成すること
ができる。次に、レジスト23を除去したのち、たとえ
ぱ1100℃の水蒸気雰囲気中で60分間酸化すると、
第3図bに示すように小凹部24の内側に600nmの
SiO225が形成される。次にSi3N4膜22をた
とえぱ160℃H3PO4の液中で、 20分間エツチ
ングすることにより除去し、第3図cに示すように、た
とえばフオトレジスト26をシリコン基板21の表面に
被着して小凹部24を形成した領域のフオトレジスト2
6を選択的に除去して開孔したのち、たとえば0.1T
0rrf)CF4と0.01T0rrの02ガスとの混
合雰囲気中で高周波出力200Wのプラズマエツチング
を10分間行なうことにより、小凹部24の間のシリコ
ンをエツチングすると、シリコン基板21上の大凹部2
7の内部に大凹部27の深さと略同一高さのSiO2の
突起25を形成することができる。
次に実施例1と同様にフオトレジスト26を除去したの
ち、シリコン基板11の表面にCVDSiO2膜28を
1.5μmの厚さに堆積すると第3図dに示すように大
凹部27をCVDSiO2膜28で完全に埋め、しかも
CVDSiO2膜28の表面は大凹部27の上でもほぼ
平坦になるように形成することができる。
なお図中の点線はSiO2の突起25を示す。ここでC
VDSlO2膜28の緻密化のために、たとえば900
℃のN2雰囲気中で30分間熱処理を朽なう。次に、た
とえばHF:H2O=2:10の混合液でシリコン基板
21の表面が撥水するまで約3分間SiO2膜28をエ
ツチングすると、第3図eに示すように大凹部27にS
iO2膜を埋込形成することができる。なお上記本発明
の実施例2においては、第3図bののち、Si3N4膜
22をすべて除去したが、凹部24の間のSi3N4膜
22を除去してたとえばHF:HNO3=30:lの混
合液中でl分間シリコンをエツチングして第3図cに示
すようなSiO2の突起25を形成したのち、残りのS
i3N4膜22を除去してもよい。
なおこの場合は、第3図cにおいてフオトレジスト26
は形成されない。以上の2つの実施例において、凹部あ
るいはSiO2の突起の間にSlO2を埋め込む工程で
、CVDSiO2を堆積したが、CVDSiO2の代わ
りにたとえばアルコールなどの溶剤にSiO2を溶かし
た溶液を塗布しても同様に凹部あるいはSiO2の突起
の間にSiO2を埋め込むことができることはもちろん
である。
以上説明してきたように、本発明は半導体基板の大凹部
に該大凹部の深さと略同一高さの絶縁膜の突起を設け、
この上にさらに絶縁膜を形成することにより、従来に比
べ大面積の埋込絶縁膜が形成できるすぐれた効果を発揮
するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図A,bは従来のSiO2の埋込形成方法の工程図
、第2図a−eおよび第3図a−eはそれぞれ本発明の
実施例にかかるSiO2の埋込形成方法の工程図である
。 11,21・・・・・・シリコン基板、12,24・・
・・・・小凹部、16,27・・・・・・大凹部、13
,14,17,18,28,29・・・・・・CVDS
lO2膜、25・・・・・・シリコン熱酸化膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基板に複数の凹部を形成する工程と、上記凹
    部に第1の絶縁膜を形成する工程と、上記凹部に形成し
    た第1の絶縁膜をマスクにして上記凹部間の上記半導体
    基板をエッチングし第1の絶縁膜からなる突起を形成す
    る工程と、上記突起の間に第2の絶縁膜を埋め上記第1
    、第2の絶縁膜からなる絶縁層を形成する工程とを備え
    たことを特徴とする絶縁層の形成方法。 2 半導体基板の凹部に第1の絶縁膜を形成する工程が
    、化学的気相成長法により表面が平坦になるように第1
    の絶縁膜を形成し、この第1の絶縁膜を上記凹部の間の
    半導体基板の表面が露出するまでエッチングする工程よ
    りなることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
    絶縁層の形成方法。 3 第1の絶縁膜がシリコン酸化膜であつて半導体基板
    の凹部に第1の絶縁膜を形成する工程が、溶剤に溶かし
    たシリコン酸化物を塗布し、これを熱処理して溶剤を蒸
    発させ、上記半導体基板上に残るシリコン酸化膜を上記
    凹部の間の半導体基板の表面が露出するまでエッチング
    する工程よりなることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載の絶縁層の形成方法。 4 半導体基板がシリコンで、第1の絶縁膜がシリコン
    酸化膜であつて第1の絶縁膜を形成する工程が、凹部間
    の半導体基板上に形成されたシリコン窒素膜をマスクと
    して選択酸化する工程よりなることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の絶縁層の形成方法。 5 第1の絶縁膜の突起間に第2の絶縁膜を埋める工程
    が、化学的気相成長法により表面が平坦になるように第
    2の絶縁膜を堆積する工程よりなることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載の絶縁層の形成方法。 6 第2の絶縁膜がシリコン酸化膜であつて、第1の絶
    縁膜の突起間に第2の絶縁膜を埋める工程が、溶剤に溶
    かしたシリコン酸化物を塗布し、これを熱処理して溶剤
    を蒸発させる工程よりなることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項に記載の絶縁層の形成方法。
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