JPS5943545A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS5943545A
JPS5943545A JP57153910A JP15391082A JPS5943545A JP S5943545 A JPS5943545 A JP S5943545A JP 57153910 A JP57153910 A JP 57153910A JP 15391082 A JP15391082 A JP 15391082A JP S5943545 A JPS5943545 A JP S5943545A
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Akihisa Uchida
明久 内田
Daisuke Okada
大介 岡田
Toshihiko Takakura
俊彦 高倉
Katsumi Ogiue
荻上　勝己
Yoichi Tamaoki
玉置　洋一
Masao Kawamura
川村　雅雄
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    • Y10S438/981—Utilizing varying dielectric thickness

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】 この麓明け、篩集檀化した半導体！Ｊ＞　ｆｉ’ｉ回路
装置位（以−ト、工Ｏと１７）う。）および−ｔのＩＪ
φ遣方ｆＥ、に関する。
高ｊ、１４禎化Ｖこ遺した１［しい素子分Ｐ；ｒＧ技ヤ
ドＪが多く開発ｇ７ｔつつめる。七の多くのものは、サ
イド豐エンチングのｔヱとんどｌい反に６ｏイオン・エ
ンチンクｒオリ用したものである（１ヨ経エレクトロニ
クス、１９８２年３月２９日号、ｐ９０〜１０１参照）
。
このようなＡ予分離技術目体ｔユ、バイポーラＩＣのみ
ならずＭＯ８ＩＯ［も適用できるが、より深い分離和戦
が必茨なバイポーラＩＣにおいて管にその長ノツｒ全生
７））丁ことができる。したがって以下においでに、バ
イポーラ丁ｃ′ｆｃ中心にして説明を進める。
この種の素子分１棗技術の一つとして、素子分離領域と
なるべき部分ケ削って溝を形成した後・その溝葡多結晶
シリコン又はＳｉｎ、などの絶縁制料妙 奮埋込み拐オ・ｆとして埋ちる方法がある。溝ハＢ分を
埋込み材料で埋めるについてに、溝を形成した半導体基
板の表面全体に用１込み材料金隼ｌ＾尽せた後、表面全
体をエツチングすることに、よって過卿］な埋込み材料
？除去する。
ところで、ＩＣにおいてハ、トランジスタ等の各素子の
レイアウト上、特ｐこグーラフ゛の周辺部などチップの
選択された部分に、配線部全形成するための広す分離領
域をとらざるをえず、−ｔ−ｉｔに起因してその部分の
表面平坦化が問題となる。丁なわち、深さに比べて幅の
狭い分離領域部分についてはそれＩユどｊむ１題はない
が、深さに比べて幅の広い部分（Ｃついてに、表面にど
うしても大きなくぼみが生じでし筐うのである。このよ
うな表面平坦化のための７０セスはかなシ複雑であり、
−七のためデバイス全体としてのプロ七スも複雑となり
、）す清面での大きな難点となる。
そこで、そのような難点を解決する手段として、前記溝
の幅２　＋７ソグラフイの解像力等との関連でたとえば
１．０〜２．５μｍ程度の範四でほぼ一定の細溝を設定
する方法が考えられる。こｆｌ、は、埋込み材料奮堆梢
するためのＯＶＤ法では、溝の１１＋ｌＩ侑１からも埋
込み材料が積もって行くので、狭い溝に充填さ７１やす
いからである。
ところが一方、１ｎ２気的分離のための溝幅全−足にし
た場合にｅユ、配線部ケ半導体基板の非能動領域（半導
体素子を形成しない領域）上に形成しなくてはならず、
そのよう配線構造でｔま、配線と基板との間の配線客用
が大きくな９、素子特性上、１Ｎ報処即時間が遅くなる
という問題が発生するＣとが１１＋明した。
この発明は以上の点を考慮してなａ　ｒｔ　ｅものであ
り、その目的ｅ」、前、Ｉ！トした素子分ｐｉｌｌ技＜
’ｉｉ％ｊＭ用するに当たり　ｌｉＵ　、’？＊面での
稚魚のみならず、素子特性上の間シ１１をも解決１−る
ごとにある。
以下Ｘ添伺図１ｉｒｉを′参照しなから、この発１＋、
、ｌの内容を明ら力１に二する。
第１図にこの発明ｔバイポーラＩＯＩ／（：適用した一
実施１４１１を示す１ＩＪ１曲図でるる。、このバイポ
ーラｒＣＫおける各（１′す成歎素については、後述す
る製造方法に関する説明によって明らかにするので、こ
こでは、この発ＦＩＩＪ紮不）イ略的に説明する。
シリコン生導体母体Ｊ、　００は、Ｐ型のｆ４体基板２
の上に、Ｎ′−型の埋込みｆ？’ｔ　５と、さらにＮ−
型のエビタＡシャル層９とＹＭしている。素子が形成さ
ｉするべき能＃４ｂ領域１にｔユノ（イボーラトランジ
スタが形ａさ１．ている。この能Φｌ〔（域は、ｐ２（
νのベース領域１％１、Ｎ　　型のエミッタｌｒｔ域２
１゜およびＮ″−型のコ１／クタ・コンタクト領域１８
ケ含ンテいる。ベース領域１９にはアルミニウムの電極
３０かオーミックコンタクトさｔＬ１同様に、エミッタ
９自１或２１にア刀・ミニウ”　？ｔｔイ傘３１、コレ
クターコンタクト領域１８にアルミニウム電歇３２が、
−’ｆ：１１．ぞノ１．オーミックコンタクトさ才して
いる。
シ゛シて後１ボ［ル、シう（コ、Ｖｌ：能１１＋１１　
ｆｉＲ域６　＆’Ｕ　；ｔｒ　イテ、〕Ｉｌいシリコン
酸化ｊ１賭７２上にアルミニウムの配線へ１３：（，３
４が形成されてｂる。
この光ＩＪ！ｌに従って、牛導体イ＋）体１００の一面
に、牛専ｆ本ｆ汗１本１（）Ｏの全体にわ窺つで七の謂
＾がほぼ一定にに市電さｎた深い傳３孕形）戊し、その
溝３内に多粕晶シリコン、又は８１０２などの絶縁ｔ、
Ｊイ［の埋込み材料４を充填するＣとによつで、素子間
の＠；　ｐｔ的外分１１湊な丁。この分離領域は抜数の
素子ノヒ底領域ケ区画している１、深い溝３の深芒６−
１１バイポーラＩＣの場合ＵＣＩｔユ少なくとも埋込み
層５ＬｔＴ〈ことか必罰であり、一般に、その〜さσ寸
茫は−七〇輻寸法よりも太きい。しかし、ＭＯ８工Ｏの
場合４ｔＶユ、素子１ｉ−４１のＩＫ、　２Ｅｉ的分離
ができる範囲でＦ、階のｆｆ！芒？浅くするＯとができ
る。し１こがつで、保い汀ダ３における「ＣＰい」の怠
昧に、素子間のｔ（１，気的分心〒−３゛るのに充分な
深さ？もっているというこまたこの発明で１５　　）・
ランジスタ等の半導体素子ケ形ｂＹ　ｌ、ない−１１，
８能１ＩＩＩｌ領域６の♂（面ＦＭＬ分（で、＋ｉｆＪ
　ｉｉ＋：半導体ｆａｌｌ　ｆ奉１０００表面自体の選
択１βＩＬＱてよる１ψい酸化膜７Ｌ　　７２ｊｆ：形
成する。このＩＩλい酸化ルへ７１．７２＆；ｔ、その
」：＋／ｃ形ｈ’ｔ　ａ　ｔするアルミニウムの配線３
３．３４の浮遊容１．全低減するためのものであり、し
〕℃がす′〔、配置の浮遊ｂ−絹？低減するに足る）＋
４゛σ？もた艮ることが少なくとも必要でアル。Ｃノｊ
’？１ｔ’、　ｒ１′：！　７１．７２のＪ’ｊ　ａ　
ｆ−ゴｔ、（白ｎｎｌからｎ／７ｍの１ｌｉ１．＋、囲
（こ、ｊ！υく８創る。。
々オや、　　１−ｆｉｌ　’、　”Ｊ！：　ｔイ５し１
１にふいＣ１１７仁４ｒＭ　ｉＢ＆て形Ｉ戊さ旧〕ζ７
．りいシリコン酸化膀、７０はコレクタ・コンタクト朔
ｌ或１８て分１’ｌｌｌするｌこめの卿いシリコン酸化
ｊ換で、曲の片いシリコン酸化什１１Ｑ７１．７２と回
部に形成さ才しる。
ところで、このようなＪすいｌｉ％□１１；ＩＩ＋、！
　７１．７２はｉｉＪ　６已痒い溝３”；ａ：ｊ’ｅ）
＋’；７６累子間の分子間１輸θ域８に１彎９合わせに
なるの−Ｕ１ノνいｌ修化膜７１．７２γｕミい溝３奮
形ノ戒する際のマスクとしてオリ用する０とができる。
この点からすると、１ず選択酸化によＺ）　でＪｒｌ　
イア７９化脱７０，７１．７２に形１戊（〜、その後Ｒ
ルｈａ　３　′？ｒ：形成するようにするのが好葦しい
。
つぎに、第１図に示すバイポーラＩＣ′ｆｃ（ηるのに
好適な製造方法にっｂて説明する。
１ず、面方位（１００）のＰ型８１基板２のずぐ而ＫＬ
’ｌさ１〜２μｍのＮ＋型埋め込みｔｉ５に設け、その
上にトランジスタの能動部分となる８１エビタキシーヤ
ル／１ｉ１（＋甲さ１〜２μｍ）９ｉ形底する。
こ１１によって半導体母体１００をイ得る。ついで、ｇ
１エピタキシャルｒ＠９の衣面全熱酸化してＪ’１８５
００〜９００ズ稈度の［１ｉＯ１ｊｌ見（シリコン酸化
ｊｑ）１０？ｒ形成し、その上に通常のＯＶＤ法によッ
テ５Ｌ３Ｎ４１ＱＬ　Ｌ　ざらに低圧でのＯＶＤ法によ
って５ｉ０２（あるいはリンψシリヶー）−ガラス）膜
１２を１１１′１次堆イパした後、；ｊｌｌ　′ｉＫの
ホト・エツチング、ニョリ５ｉ（ｈｌＢ！！１２　８１
３Ｎ４　ｊＭｌ　１　′にパターニングして素子間の分
離領域８および１ｔ・能動１１［（域（’、ＡｌＦひに
コレクタ・コンタクト分離部１３０府１！Ｉ］け７行な
う←第２Ａ図）。
次に、窓明しＪしまた素子間の分＾１４領域８のＥ４１
１分をＢ　Ｈｇ　Ｎ　Ｈ膜（シリコンナイトライド膜）
　１４によって選択的に覆い、ｇｉＩＮ４　膜１４およ
び窓明けしたＳＬｇＮ４１１’４１１ケマスクとして日
１基板２の表面に選択酸イし一１゛ることによって、コ
レクターコンタクト分離部１３および非能動領域６の各
部分にＲ芒１ｐｍ稈度の埋い酸化膜７０．７１．７２？
ｒ形成する（７２Ｂ図）。ここ１での」−桿で用いるマ
スクパターンの要部の−［ｆｉｌ　’に第３図に示すが
、Ｓ１０！膜１２−　ＳＬ、Ｎ、膜１１の窓明は用のマ
スクパターン１５と、５Ｌ３Ｎ、　膜１４のエツチング
用のマスクパターン１Ｇとの位置合わせについては、マ
スクパターン１Ｇの内周辺１６ａ　２マスクパターン１
５の±にのせるように配置〜−ず゛）１は良く、その位
置合わせは容易である。
こうして選択ｌ′ｐ化金終えたら、選１７”ｉｌ染化の
マスクとして用いたＳｉ８Ｎ４１１’Ａ１４の除去、お
よび下層の５ｉｌｌ膜１０の部分的除去７行なう。Ｓｉ
３Ｎ４膜１４についてに、ドライ争エツチングあるいは
熱リン＃［よるウェットＱエツチングのいスフ１−に用
いても良すが、下層のＳ　ｊ、　Ｏ、膜１０の方につい
て汀、ドライ争エツチングｒ用するのが良い。
Ｓ　ｌ、　Ｎ、月／１１４お裏び５１０２ル、１１０の
ｂず１ｔのエツチングにあっても、伺ら新たなマスク？
ｌ−要するものでにないか、Ｓｉｎ、膜１０のエツチン
グ時には、ｊ９い酸化膜７０．７Ｌ　　７２ｆｆｉマス
クとして利用するので、それらが過剰に除去されるの金
避けるべきだからでろる。この一連のエツチング処理に
よって、Ｓｉ母体１００の素子間の分離領域８部分の６
１が露出さｆＬることになる（第２Ｃ図）。
そこで次は、深い溝３の形成である（第２Ｄ図）。深い
溝３μ、埋め込み層５ヶ突き抜けるｔｌどの深８ＶＣ’
１−ることが必要である。し１こかって、この深いｆＩ
３の形成ＶＣはサイド・エツチングがほとんどない反応
性イオンφエツチンク紮用いる。この反応性イオン令エ
ツチングに対してのマスク性ｔｉ、Ｓｌ、ＳＬ、Ｎ、、
Ｓ１０！　の１１０でトもくなｐ１Ｓ’ｌＮ４１．１Ｓ
Ｌの１０倍桿ハ［、ＳｉＯ，１ｊＳｉの２０倍種度とす
ることができる。し１ζがって、七〇ようなマスク性の
もがい金利用し７、ｎｉｌ　ｉｌｔ：深い溝３欠形成す
ることがＴ′きる。筐１ζ、このような深い溝３の形成
時、反応性イオン・エツチングの前にヒドラジン、ＫＯ
Ｈ等の゛アルカリ性エツチング液紮用いるＭ方（４エツ
チングによって十１４１−に糸（めのエラタング面葡形
成したり、あるいは反応性イオン・エツチングの後で露
出面ケ幣面−Ｔる意味〃・ら弗硝酸によるエツチング忙
付加するのが良い。深い溝３のエツチング冗ｒ時点では
、マスクとしての５ＬｌＮ４　側１．ＩＪユはとんど光
子になく丁ことができる。もちろん、イオン・エツチン
グの角択比、５１１Ｎ、膜の膜１！ｉ／、エツチング溝
の深１によって、５ＬｓＮ４ＪＩＩ４ｉ　１　ｋｓｌｆ
　ｒ−トモテ＠　ル。
これに続すて、露出しまた深い溝３の内面に熱酸化によ
って埋さ２５０〜４０００　ＡのシリコンＡ！化ＩＮ（
ＳＬＯｘＭ）１７に形成シタ後、０ｖＤｉ［ｆつで多結
晶シリコンあるいに、ｓｈｏ、４どの絶縁拐料の埋込み
材料４　’ｊｒ−Ｓ　Ｌ　、！、￥仮２の表面金環に堆
積する（絹２Ｅ図）。この准植雇ｅユ、少なくとも溝３
の深場ｒ越える／とけに必要でわる。
次に、ｊ９＋積した埋込み拐料４ヶプラズマ会エツチン
グ等の等方性エツチングＯこよって除去（、、Ｓｔ（＜
ｊ体１００の表面ｒ平坦化すること（こぶってアイソｌ
／−シヨン工程葡終える。この場合、ｒ■い溝３の幅ケ
Ｓ１母体１００の全面Ｑこわたって一可にしてｂるので
、堆積し／ζ埋込み＋」科４の真面μ堆梢後においてほ
ぼ平坦であり、十の表面平均、化処哩は大幅に簡略化さ
ｒＬる。なお場合によってｅユ、堆積し窺埋込み１」料
４の上Ｖこレジストめるｔｎｉｘｓ。
Ｇ（スピン・オン参グラス）鞘塗布してＮ１ら、削れ己
等方性エンチングによって表面の平坦化ｒな丁のが良い
。−ｔう丁れば、入面の平坦化ケより有効に行なうこと
ができる（第２　ｂ’図）。
１イソレーシヨン上桿佐ｔよ、第２Ｆ図に示すように、
公知の方法（心よってエピタキシャル層９にＮ１型のコ
レクタ中コンタクト部分１８およびＰ型のベース耐酸１
９奮メ杉Ｊ戊し１こ後、表面をこシリコン醸□化膜など
のパッシベーション膜２０を形成し、さらにＮ＋型のエ
ミッタｉ＆１域２１を形成する。しかる後、第１図に示
すように、アルミニウムの各成極３０．３１．３２およ
び配線３３．３４ケ設けて、パイボージＩＯｉ完底する
。
このように、以上説明したバイポーラＩＣで汀、コレク
ターコンタクト部分１８とベース領域１９との境目部分
に、コレクタ・コンタクト分離部１３を設けているので
、耐圧ケ充分に向上させることができる。この場合、１
ツ１示向でｒＪｌ　コレクタ書コンタクト分離部１３１
．５ｔＪｕ本１（）００表表面体の選択酸化しこよる酸
化膜７０によって構Ｉ戊しているので、酸化膜７０自体
は、配特若Ｍ低減のための１すい酸化膜７１．７２と同
時に形成することができる。
しかし、コレクタ拳コンタクト分離部１３については、
素子間の分ｌ？Ｉｆ餉域８と同様、溝の中に埋込みｕ　
ｆ＋　ｋ埋め込むｒＪｌ成にすることもできる。
また、この発明を１パイボ一ラエ０１吋にＦＲＯＭやＲ
ＡＭ７１どのバイポーラメモリに適用することによって
大きな効果？得ることができるが、ＭＯ８工Ｃ等にも適
用することかでさる。ＭＯ８Ｉ０４ＣＪ用する場合はＰ
型又はＮ型の半導体母体會［Ｊ’ｉＪしてＭＯ８ＦＥＴ
全形底することができる。
以上のようＱて、この発明ＶＣ心って１よ、素子間の分
Ｍｔ領域８における深’Ｉ’ＩＰ１３の１１守寸法ヶ半
導体母体１００の全体にわたってほば一定しているので
、埋込み相料喀の表面平坦化のプロセスを大１１−＾に
簡略化することができ、しかもｌた、牛導体素子ケ形成
しない非ロヒ動領域６の表面Ｒ１−分に、半導体母体１
Ｏ（）の表面自体の選択酸化による厚い酸化膜７ケ形成
しでいるので、非能＃ＪＪ領域６の上￥、走る配線と基
板２との間の配線容量ｒ／Ｊ−さくすることができると
し）う優れた効来電得ることができる。
また、選択酸化技術によって）１い吊゛化膜７０．７Ｌ
　　７２？ｒ−”！ず形成し、その後、この１９い酸化
１１４７０．７１．７２會マスクの一部として、前記深
す溝３ヶ形成するという製造方法にあっては、マスク合
わせ等の製造面で大きな効果紮得ることができる。
図面のｆｆ１）単な脱明 第１図ｅよこの発明の一実施向〒示すパイボーラ工０の
醇ｒ面図、 第２　Ａ　−ｙ（ｒ、　２　Ｆ図に第１図に示す）（イ
ボーラｒＣの！１ＩｉＩ造方法ｒ示す工程図、 第３　ｔｙ＜＋　ｒ−１ｉ　子１１９　造に用いるマス
クノシターンの一トリ奮示す１ヌ１である。
１００・・・半導体母体、２・・半導体基板、３・・・
深い溝、４・・弓口り体材料、６・・非能動領６々、７
０．７１．７２・・・Ｉ’７い酸化膜、８・・・素子間
の分離領域、１３・・・コミ／フタ・コンタクト分１Ｉ
ｉＬＵ　ｒ’ａ＋　ｃ。
第　　３　　図 ｙ、ｆ　　　　　　八） 第１頁の続き ＋７２・発　明　者　玉置洋− 国分寿市東恋ケ窪１［１４２８０番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 ・７２・発　明　者　用村雅雄 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８０番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 １１

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、半導体母体の一面に、その幅がほぼ一定ＶＣ設定Ａ
    れた深い溝が形成さｔＬ、、　７５）つその溝内に埋込
    み材料が充填された分離領域Ｃ・こ工っで素子形成領域
    が区画ネｎ５ておｐ、該素子形成領域に半導体重子が形
    １ｊ’ｉをｔＬ、さらに半導体素子音形成しない領域の
    表面部分に、Ｗｊ記半導体母体の選択酸化によるｊすい
    酸化膜が形成さｉしていることを特徴とする牙”導体里
    梢回路装醸、、。 ２、　　ｉ’＋ｉＪ　Ｉｉ［２素子形成飴城に形成１１
    たＮｉｌ半ｉ、４休素ｒ−はコレクターコンタクト分離
    （１・￥竜の〕ぐイボーラトラ〉′ジスタであり、前記
    素子形成領域にはコレクタ・コンタクト部分とベース領
    域との境目＋ｒＩＩ分に、コレクタ・コンタクト部分１
    ４１を領域が設けられている竹πｒ留求の範囲第１項記
    載の半導体集積回路装置＾、０ ３、前金【ルコレクタ争コンタクト分離匍城は、６１１
    配半導体母体フ壜１＜　（ｉ５゛化ｒ（、よる酌（１膜
    によって構）戎さ肛ている荷訂晴求の１ｔｉｉｌ囲第２
    １１記載の半導体集積回路装置。 ４、前記ｊψい重化１１り！は、配ＩＮ　’ｌ＋　：ｂ
    ｉを低減しうるだけのｊすさ全もっているｌ侍ｔｔＴ梢
    求の範囲第１項記載の半導体１トイｊｉ　ｌ１ｊＪ路装
    置。 ５、　半導体基板の一面上、半導体素子を形Ｉ戎しない
    ｎｌ；ｆｉヒｇＩＩｌ領域の表面部分に、選択ｍ′化技
    術によってＪソＩ／−１１！Ｉタ化脱ケ形Ｘ　ｔ、、そ
    の後、このＲｖｎｖ化膜をマスクの一２’ｌＢとして、
    目’Ｊ　ｕＬ：ず導体ν、ｔ８板の一面に幅がほぼ一可
    の深いｄりを形成し、ついで−ｔの深い溝内に埋込みｔ
    ！料紮光Ａ丁乙ことによって素子間の屯気的分１ｆｌＡ
    　：ｌ：なし、さらにその？（電気的分離がなさｔまた
    素子形ＪＪｕｊＩ域ＩＩζ１を導体素子を形成すること
    を特徴と一ノーる半導体集積回路装置の製造方法。 ６−　　前Ｎｔ２　半すス体素子ｋＸｊ′コＬ／クタ・
    コンタクト分離構造のバ・ｆボー　ジトランジスタであ
    り、コレクタ・コンタクト部分とベース領域とのｊＪｌ
    目部分に、コレクターコンタクト分ＰＡｆ、仙Ｊ＄、が
    設けら）１でいるｌｉｔ　ＩｔＴ　ｍｉｔ！求のｌｌ・
    １４間’Ｑ％　５　ｇ４　ｈ中成の−゛Ｖ導体集棺回Ｗ
    ａｓ　６＜＝　ＩＭ：の製Ｊ告方ｆＪで。 ７ｔｒ１１ｉｌ己コレクタ！コンタクト分離省白域は、
    Ｎｉ１ｒ＋＋；　’４″導体ｆひ体の選択酸化による酸
    化ｊｌｌｃよって構成を石ている１１な＃ｆ　＃ｉＩｉ
    求の１ト［シ囲第６項ｄＬシ載の１′導体集枳回路４・
    “拝（の製造力１人。 ８．１如１　ｉｆｅコレクタ・コンタクト９街１（領域
    ｒ構成するｊ１′÷化１１Ｍに、顔ｊ記埋い酸化ｎ＋＋
    紮形戟形成ための選ゼく酸比上杵時に、七のｊ９い酸化
    膜と同〜に形成さｉＬる％ａ目＾求の範囲第７墳記叔の
    半導体集積回路装態の製造方法、、
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