JPS60142535A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS60142535A
JPS60142535A JP25085283A JP25085283A JPS60142535A JP S60142535 A JPS60142535 A JP S60142535A JP 25085283 A JP25085283 A JP 25085283A JP 25085283 A JP25085283 A JP 25085283A JP S60142535 A JPS60142535 A JP S60142535A
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JP
Japan
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film
deep
isolation
shallow
groove
Prior art date
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Application number
JP25085283A
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English (en)
Inventor
Hideaki Shimoda
秀明 下田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60142535A publication Critical patent/JPS60142535A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (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】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置の製造方法の特に素子間分離技術に
関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来の素子間分離方法の一例を第1図(A)〜(E)に
示す。
まず半導体基板1上に熱酸化法等により第1の5i02
膜2を例えば3oO〜2ooO人、減圧CVD法等によ
り第1の513N4膜3を例えば500〜2o0〇八、
cvn法により第2(7)SiO膜4を例えば0.5〜
1.0711形成する。
その後フォトリソ技術を用いて、分離領域形成用のフォ
トレジストパターン(図示せず)を形成しこのフォトレ
ジストパターンをマスクとして、第1 (7) Si 
02膜2.第1 (7) Si3 N4膜3.第2 ノ
5iOz膜4をエツチングしたのち、第2の5i02膜
4をマスクとして、半導体基板1をエツチングし分離溝
5を例えば深さ1〜5/1mに形成する(第1図A)。
次に第2のSiO2膜4を除去したのち、第1のSi2
N43をマスクとして熱酸化法により分−溝6の内壁に
のみ第3の3102膜6を例えば1000〜3000人
形成する。その後第1のSi3N4膜3を除去し、次に
減圧CVD法等により、第2の513N4膜7を例えば
6oO〜2000人、 Po1y Si (多結晶シリ
コン)膜8を例えば0.6〜3ノ1771形成する(第
1図B)。
次にスピンコード法によりフォトレジスト膜9を塗布す
ると、平11」部の膜厚aに比べ分離溝5部の膜厚すは
厚く形成される(第1図C)。
次に異方性のドライエツチング法を用いフォトレジスト
膜9をエツチングし、分〜(# 1i)1’ s部にの
みフォトレジスト膜9′を残す。
このフォトレジスト膜すをマスクトシて、プラズマエツ
チング法等によりPo1y Si 膜8 ヲエソチング
し、分離溝5内にのみPo1y Si膜8′を残す(第
1図D)。
その後フォトレジスト膜9′を除去し、高圧酸化法等に
よりPo1ySi膜dを酸化することにより第4のSi
O2膜10全10して分離溝5を埋め込み分離領域を形
成する(第1図E)。
以上のような方法により分離領域を形成すると溝の深さ
を一定にしないと最終的に平担にすることは困難である
。実際にこの分離方法を用いて周辺C−M OSタイプ
で内部がnあるいはPチャネルのMO8型ICを考えた
場合、内部MO3領域は深さ0.5〜1.071部程度
で良いが、C−M OS領域は深さ3〜E5)1部程度
が必要であるため、同時に形成するためには深い方に合
わせる必要がある。しか、し分離溝の形成にドライエツ
チング法を用いることを考えると?iVtの深さが深く
なる程、エツチングした分離溝面に欠陥が発生しやすい
とともに、Po1ySiの酸化量が多くなる程欠陥によ
ると考えられるリークが多くなる傾向がある。そこで実
1際には浅い分離でよく欠陥を非常に問題とする領域は
浅く、深い分離が必要な所のみを深くすることが必要で
あるが、従来の方法では同時に二種類の深さの分離溝を
平担に形成することは困難であった。
発明の目的 本発明は同−J((板内に2種類の分離溝深さを有する
分離領域を容易かつほぼ乎(Uに形成する方法を提供す
るものである。
発明の構成 本発明は深い分離領域と浅い分離領域を形成する場合、
まず深い分離溝をPo1ySiの埋め込み方法等を用い
ある程度埋めたのちに、絶縁膜により深い分離1+’l
iののこりと浅い分所A !+’lfを同11、テに埋
め込む方法である。
実施例の説明 本発明の素子間分離方法の第1の実施例を第2図(A)
〜(H)に示す。
寸ず半導体基板1上に熱酸化法等にょシ第1の8102
膜2を例えば30o〜2oOo人、減圧CVD法等によ
り第1のSi3N4膜3を例えば500〜2000人、
cvn法等ニより第2ノ5102膜4を例えば0.5〜
1,0ノrtn形成する。
その後フ−P ト’Jソ技術を用いて分離領域形成用の
フォトレジストパターン(図示せず)を形成しこのフォ
トレジストパターンをマスクとして、第1のSiO2膜
2.第1のS:L3N4膜3.第2の5i02膜4を異
方性のドライエツチング法等を用いてエツチングしたの
ち、第2の5102膜をマスクとして、半導体基板1を
異方性のドライエツチング法等を用いエツチングし深い
分離領域が必要な部分16に第1の分離溝5を例えば深
さ1〜5μmに形成する(第2図A)。
次に第2の5in2膜4を除去したのち、第1のSi3
N4膜3をマスクとして熱酸化法により第1の分離hす
; 5の内壁にのみ第3の5i02膜6を例えば100
0〜3000人形成する。
その後第1のSi3N4膜3を除去し、次に減圧CVD
法等により第2 (7) Si3 N4膜7を例えば5
00〜2000人、Po1ySi膜8を例えば0.5〜
3.071部形成する(第2図B)。
次にスピンコード法により第1のフォトレジスト膜9を
塗布すると、平担部の膜厚aに比べ第1の分離溝5部の
膜厚すは厚く形成される(第2図C)。
次に異方性のドライエツチング法を用い第1のフォトレ
ジスト膜9をエツチングし、分離溝5部にのみ第1のフ
第1・レジスト膜9′を残す。この第1のフォトレジス
ト膜ヴをマスクとして、プラズマエツチング法等により
Po1ySi膜8をエツチングし第1の分離γ11,5
内にのみPo1ySi膜dを残す(第2図D)。
その後第1のフォトレジスト膜づを除去し、高圧酸化法
等によりPo1ySi膜8′を酸化することにより第4
のSi O3膜10を形成する。この時の酸化膜厚は第
1の分離溝5が完全に埋まるまでは行なわず途中となる
ように設定する(第2図E)。
次に第2の分離溝形成用のフォトレジストパターン11
を形成したのち、フ第1・レジストパターン11をマス
クとして第1のSiO□膜2.第1のSi3 N4膜3
.半導体基板1を異方性のドライエツチング法等を用い
てエツチングし浅い分離領域が必要な部分16に第2の
分離溝12を例えば0.3〜1/Lm深さに形成する(
第2図F)。
次にフォトレジストパターン11を除去し、熱酸化法等
を用い第2の分離溝12の内壁に第5の8102膜13
を例えば1000〜aOO○人形成したのち第2のSi
3N4膜7を除去する。
その後CVD法等により第6の5i02膜14を形成し
、全面にスピンコード法によりフォトレジスト膜を塗布
したのち、異方性のドライエツチング法を用いてフォト
レジスト膜をエツチングして、第1の分離溝5.第2の
分離溝12の部分にのみ第2のフォトレジスト膜15を
残す(第2図G)。
次に第2のフオ)・レジスト膜15と第6の5i02膜
14の選択比が約1の条件のドライエツチング法を用い
てエツチングを行ない第1の分離溝6゜第2の分離溝1
2内へ第6の5lO2膜14′を埋め込み分離領域を形
成する(第2図H)。
本発明の素子間分離方法の第2の実施例を第3図(A)
〜(F)に示す。
まず半導体基板1上に熱酸化法等により第1の5IO2
膜2を例えば300〜2Q00人、減圧CvD法等によ
シ第1のSi3N4膜3を例えば6QO〜200゜人、
cvn法等により第2の5i02膜4を例えば()、5
〜1.0 /”−形成する。
その後フォトリソ技術を用いて分離領域形成用のフォト
レジストパターン(図示せず)を形成しこのフォトレジ
ストパターンをマスクとして第1の5i02膜2.第1
のSi3N4膜3.第2のSiO□膜4を異方性のドラ
イエツチング法等を用いエツチングする。
次に浅い方の分離領域をプオ′トレジスト等で保dΦし
たのち、異方性のドライエツチング法を用いてエツチン
グを行ない深い分離領域が必要な部分1了に第1の分離
溝5を例えば1〜5pm深さに形成する。つづいて保護
膜を除去したのち異方性のドライエツチング法を用いて
浅い分離領域の必要な部分18に第2の分離γi’11
’ 12を例えば深さo、3〜1.○ノlフ?乙に形成
する(第3図A)。
2種類の深さの分離11す、を形成する方法としては、
深い方の第1の分離ii”i 5の深さを、浅い第2の
分離溝12を形成したのちに所定の深さとなるように最
初のエツチング量を調整する方法、まず浅い分離溝12
と深い分離溝6を同時に、浅い分離溝12の深さ分だけ
エツチングしたのち、浅い分離溝12−ヒに保護膜を形
成し深い分離溝6を所定の深さまでエツチングする方法
、または、浅い分離’mt 12と深い分面f溝5を一
方をエツチングする場合には他方には保護膜を形成し別
々にエツチングする方法等が考えられ、どの方法を用い
ても良いが1.完全に別々に行なう方法では保護膜の形
成下1が1回増える欠点がある。
次に第2の5i02膜4を除去したのち、第1のSi3
N4膜3をマスクとして熱酸化法により第1の分離?+
’) ” +第2の分離7(11’ 12の内壁に第3
のSiO□膜6を例えば1000〜3000人形成する
その後第1のSi3N4膜3を除去し、次に減圧cvn
法等により第2のSi3 N4膜7を例えば5oO−〜
2000八、 Po1y Si膜8を例えば0.5〜3
.’O)L m形成する(第3図B)。
次にスピンコード法によりフォトレジスト膜を塗布し、
フォトリン技術により第2の分離溝12部のフォトレジ
スト膜を除去すると第1の分離溝5の部分に第1のフォ
トレジスト膜9を形成できる。この時の第1のフォトレ
ジスト膜9は平担部の膜厚aに比べ第1の分離溝5部の
膜厚すが厚く形成される(第3図C)。
次に異方性のドライエツチング法を用い第1のフォトレ
ジスト膜9をエツチングし、第1の分離tilt 5部
にのみ第1のフォトレジスト膜9′を残す。
この第1のフォトレジスト膜9′をマスクとして、プラ
ズマエツチング法等によりPo1y Si膜8をエツチ
ングし、第1の分離#+t 5内にのみPo1y S上
膜8′をのこす(第3図D)。
その後第1のフォトレジスト膜dを除去し、高圧酸化法
等によりPo1y S上膜8′を酸化することにより第
4のSiO□膜10全10する。この時の酸化膜厚は第
1の分離溝5が完全に埋まるまでは行なわず途中となる
ように設定する。
次に第2のS 13 N 4膜7を除去し、CVD法等
により第6の3102膜14を形成したのち全面にスピ
ンコード法によりフォトレジスト膜を除去する。
このフォトレジスト膜を異方性のドライエツチング法に
よりエツチングし、第1の分離溝5.第2の分離溝12
の部分にのみ第2のフォトレジスト膜15を残す(第3
図E)。 ′ 次に第2のフォトレジスト膜15と第6の5i02膜1
4の選択比が約1の条件のドライエツチング法を用いて
エツチングを行ない第1の分離溝6゜第2の分離溝12
内へ第6の5i02膜14′を埋め込み分離領域を形成
する(第3図F)。
本実施例は分離領域の形成についてのみのべたがそれに
限定されるものではない。さらに本実施例は深い分離溝
を埋める方法として、分離溝内へPo1y Si膜を残
し酸化する方法についてのみのべたが、特にこの方法に
限定されるものではなく他の分離方法(例えば直接絶縁
膜を埋め込む方法等)についても同様に使用できる。
また深い分離溝内へPo1y Siを残す方法、浅い分
離溝と深い分離溝を最終的に埋め込む方法としては、フ
ォトレジストの膜厚差を利用する方法についてのみ述べ
たが、特にフォトレジストでなくても凸部と凹部で凹部
の方が膜厚が厚くなる膜あるいは形成方法を用いても同
様である。
浅い分離溝を埋める方法として絶縁膜を埋め込む方法に
ついて述べているが他の方法(例えばPo1y Siを
残したのち酸化する方法、導体と絶縁膜の二層膜を埋め
込む方法等)でも良いが絶縁膜を使用すると特に浅い分
離溝部の容量の低減化を計ることはできる。
また深さのちがう分離γllhの形成方法として、別々
に形成する方法についてのみのべているが、浅い分Nm
 fM部にエツチング速度の遅い膜を形成しておいて、
一度に深さのちがう分離溝を形成するという方法を用い
ても良い。
なお第2の実施例では、深い分離溝部と浅い分離i1ツ
を部を同一マスクで形成することが可能であり、2種類
の分離f?Q間の合わせズレをなくすことができる。
丑だ深い分離領域の形成に本実施例の方法を用いた場合
、基板表面に513N4膜が露出せず、後工程として5
102膜のエツチング速度等が入っても分離形状の変化
を均一にすることができるとともにPo1ySiの酸化
量を調節することにより容易に浅い分離深さとほぼ同じ
程度の溝深さを残すことができる。
発明の効果 以上述べたように本発明の方法を用いることにより、同
一基板内に必要に応じ深い分離領域と浅い分離領域を使
いわけることができるとともに、分離領域形成後深い分
離、浅い分離ともにほぼ平担に形成することができ工業
的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(IC)は従来の素子間分離方法の一例
を示す工程断面図、第2図(A3−(H)は本発明の素
子間分離方法の第1の実施例の工程断面図、第3図体)
〜(短は本発明の素子間分離方法の第2の実施例の工程
断面図である。 1・・・・・・半導体基板、5・・・・・深い溝、8・
・・・・・多結晶シリコン膜、10j14’・・・・・
・Si 02膜、12・・・・・・浅い溝。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第 
1 図 d 第 1 図 品1図 鳩2図 第2図 品 2 図 6 ρ・ 6 第2図 8′76 第 3 因 lγ 第3図 第 3 囚

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)半導体基板の主面に深さの異なる2種類の深い溝
    と浅い溝を形成する工程と、前記深い溝を所定の量だけ
    埋め込む工程と、前記浅い溝と深い溝を同時に埋め込む
    工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法
    。 (2)深い溝と浅い溝の少なくとも1方を素子間の分離
    に使用することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の半導体装置の製造方法。 (3)深いiNtを所定量だけ埋め込む方法として、多
    結晶シリコン膜を埋め込んだのち酸化する方法を用いる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装
    置の製造方法。 (4)浅い溝と深いtNJを埋め込む際、埋め込む膜と
    して絶縁膜を用いることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の半導体装置の製造方法。 (6)深い?111と浅い11−1との形成を同時に行
    なうことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
    体装置の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4876217A (en) * 1988-03-24 1989-10-24 Motorola Inc. Method of forming semiconductor structure isolation regions
US5017506A (en) * 1989-07-25 1991-05-21 Texas Instruments Incorporated Method for fabricating a trench DRAM
US5661073A (en) * 1995-08-11 1997-08-26 Micron Technology, Inc. Method for forming field oxide having uniform thickness
CN103681235A (zh) * 2012-09-17 2014-03-26 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种有效填充深沟槽的解决方法

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