JPS6041242A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPS6041242A
JPS6041242A JP14903683A JP14903683A JPS6041242A JP S6041242 A JPS6041242 A JP S6041242A JP 14903683 A JP14903683 A JP 14903683A JP 14903683 A JP14903683 A JP 14903683A JP S6041242 A JPS6041242 A JP S6041242A
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江原 孝平
Susumu Muramoto
村本 進
Seitaro Matsuo
松尾 誠太郎
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    • 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
    • H01L21/7624Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
    • H01L21/76245Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using full isolation by porous oxide silicon, i.e. FIPOS techniques

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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、微細化に好適でかつ表面段差のない゛素子間
分離構造を有する半導体装置及びその製造1゛方法に関
するものである。
〔発明の背景〕
従来の素子間分離の製造方法としては、耐酸化。
膜のパターンを基板」二に形成し、これをマスクに。
してシリコン基板の表面を選択的に熱酸化する選1−□
択酸化法がよく知られている。しかし、この選択。
酸化法およびその方法によって製造された半導体装置に
は次のような欠点がある。
まず、第1の欠点は微細化の限界である。即ち;選択酸
化によって形成されるバーズビークの幅が2“選択酸化
膜の厚さと同程度であり、このバーズビ。
−りの領域が素子面積の有効な利用を妨げる。 。
第2の欠点は、長時間の熱酸化を必要とするこ。
とである。例えば、111mの膜厚の選択酸化膜を形。
成するのに1000℃のウェット酸化法で5〜7時間5
程度を必要とする。これは生産性の妨げとなるばかりで
なく、積層欠陥の発生、不純物拡散層の不。
都合な拡散を引き起こす原因となる。
第3の欠点は、必ずしも充分な表面平坦化が図。
れないことである。通常の選択酸化法では、酸化Ill
膜厚の約1乃が、シリコン中に埋置されるため、・表面
段差は酸化膜厚の約1/2となる。この表面段・差を減
少させるため、シリコン基板表面をあらか・しめ一部エ
ッチングした後9選択酸化膜を形成す。
ることにより、この選択進化膜をシリコン基板内1コに
全部埋め込むという方法が提案されている。し・かじ、
この方法を用いると1選択酸化膜の周辺部・に、バーズ
ビークの他にバーズヘッドとよばれる・突出部が形成さ
れてしまう。このため、この方法・によっても2表面平
坦化は、必ずしも充分には図、IC1れない。
〔発明の目的〕
本発明はこれらの欠点を除去し、バーズビーク。
がなく、酸化膜厚が厚く、かつ表面段差のない微。
細な素子間分離構造の半導体装置及びその製造力5法を
提供することにある。
〔発明の概要〕
すなわち9本発明は、方向性を有する膜堆積法゛を用い
て素子領域の周辺に微細な幅のパターンを。
形成し、方向性を有するためにサイドエツチング10の
ないドライエツチングと、陽極化成による基板・の多孔
質化およびその酸化とによって作製した素・子間分離構
造を有する半導体装置とその製造方法・である。
〔発明の実施例〕l) 以下9図面により本発明の詳細な説明する。・第1図t
a+〜fjlは本発明の半導体装置の製造方法の・実施
例を示す工程図である。まず、第1図falに示・す様
に、シリコン基板1の上に熱酸化膜すなわち゛5i02
膜2を形成し、その上に第1の耐酸化性材料″11とし
てCVD Si3N4膜3を、さらに第1の材料とし。
てレジストパターン4を形成する。5i02膜2の膜“
スト4の膜厚は1〜1.5μmとする。この上にECR
’形プラズマ堆積法、イオンビームスパッタ法、75グ
ネトロンスパツタ法等の方向性をもった膜堆積′法で第
2の材料すなわち5i02膜5を堆積して第1゜図fb
lの構造を得る。これらの膜堆積法はいずれも゛基板温
度を100℃以下に保持して良質の5i02膜が“形成
できるため、第1図tb+に示すようにレジスト1“1
4の上に堆積してもレジストパターンの変形の間・題は
生じない。又、方向性を有しているためレジ・スト4の
段差側壁には粗な膜質をもつ薄膜5′が堆・積し、この
膜はライトエツチングによって容易に・除去される。こ
の性質を利用してライトエラチン1)グを施すことによ
って第1図fclの構造を得る。し。
シスト4の側壁に溝aが生じその底の幅は0.1〜・0
.2μm程度に容易に制御して形成できる。5i02膜
・5が分離されてできた5i02膜6,7とレジスト4
・をマスクにしてRIEによってSi3N4膜3 、5
i02膜・112、基板シリコン1をエツチングして第
1 図tdlの゛構造を得る。シリコン基板1に形成し
た溝の深さ。
を3μmとする。エツチングガスとしては例えば CB
rF3を用いる。この時、溝すの」一端の幅は、 5i
02゜膜6,7とレジスト膜4がエツチングされるため
50.6μm程度に広がる。溝すの下端の幅は0.1〜
0.2μ育である。5102膜6と7を除去して第1図
(、e)の構造を得る。レジスト4をマスクとしてSi
3N4膜3と゛5i02膜2を除去して第1図中の構造
を得る。レジ。
スト4を除去した後、この−1−に第2の耐酸化性材1
1料としてCVD Si3N4膜8を0.3μmの膜厚
で堆積し。
て第3図181の構造を得る。RTEでエツチングして
・第1図ihlの構造を得る。陽極化成法によって第1
・図(1)に示す様にSi3N4膜3と8をマスクにし
て多・孔質シリコン膜9を形成する。多孔質シリコン膜
コ9の厚さはSi3N4膜8のシリコン基板1内に埋め
込まれた底よりも浅くなる様に形成する。
多孔質シリコン膜9の生成条件としては、陽極・化成液
に濃度が20〜50%の弗酸を用い、電流密度・30〜
100 mA/cm2の電流を通常使用する。多孔質シ
リコン膜9の酸化工程、その他の熱処理工程に伴。
って生ずるウェハの反りや基板内の欠陥の発生を。
防雨するため、プロセスによって最適な多孔質シ。
リコンの形成条件を選択する。これを熱酸化し 。
Si3N4膜3,5i02膜2を除去して第1図ijl
の構造5を得る。この時、既によく知られているように
多。
孔質シリコンの特性により、低温かつ短時間で厚゛い多
孔質シリコンの酸化膜10が得られる。絶縁層としての
Si3N4膜8が存在するためLOCO8法に゛みられ
るバーズ゛ビークやバーズヘッドは生じない毘勿論、酸
化膜10とSi基板1の表面が第1図(J)にお・いて
平坦となる様に、多孔質シリコン膜およびそ・の酸化条
件を設定することも容易である。又、レジスト4のかわ
りに5i02膜を用いることも勿論可・能である。 1
) 第2図fat〜te+は本発明の半導体装置の製造方法
・の他の実施例を示す工程図である。第2図talは、
・第1図fdlに示した試料をリフトオフしてレジスト
・4とその」〕の5i02膜6を除去し、 5i02膜
7をマス・りにして、 Si3N4膜3とその下の5i
02膜2を除去゛・:した構造である。第3図1b+は
5i02膜7を除去した。
後、 CVD Si3N4膜8を堆積した構造である。
第2゛図1cI〜te+は前述の実施例の工程(第1図
中)〜Ijl) ’と同様にして行う。
第3図181〜telおよび第4図fal 〜fclは
それぞれ、゛。
第1図fjl又は第2図telに於て、 5t3N4膜
ERニジIJ:l’ン基板1の界面特性がシリコン領域
面A又はBに。
製作した素子に隣接し、仮に悪影響を与えるよう゛な場
合に対する改良プロセスである。第1図fjlの“試料
のSi3N4膜8を熱リン酸でエツチングして除10去
し第3図181の構造を得る。Si3N4膜8を完全に
除・去したあとの溝がCである。これを洗浄して熱酸・
化し第3図1b+の構造を得る(第1図(jlの場合)
。・11は熱酸化膜である。これにCVD法によって例
・えばCVD 5i02膜又はCVDボIJ Si膜1
2を堆積し1.−・溝Cを埋め込む。」ユ方から基板表
面までエラチン。
グし第3図181の構造を得る。シリコン領域面りに。
素子を製作してもそれは熱酸化膜11に接するため・良
好な素子特性が得られる。
第4図181〜fclは、 Si3N4膜8の一部を」
ユ方から除・・1去し、まだ残りのSi3N4膜13を
溝の底に残す場合。
である。なお、その他は第3図fat〜fclと同様に
作。
製する。これは素子の接する深さが浅い場合に対。
する製造方法である。本実施例においては、シリコン基
板Eと多孔質シリコン酸化膜10との境界に1介在する
絶縁層8の表面に近い部分がCVD 5i02 ’膜又
はCVDボIJ Si膜12からなり、残りの部分が。
耐酸化性材料すなわちCVD Si3N4膜13からな
る。。
熱リン酸に対するSi3N4膜のエツチング速度は遅。
いため、この方法は工程時間の短縮につながる。1((
素子は熱酸化膜14に接するのみであるため良好な。
素子特性が得られる。」−記の熱酸化膜11.14の厚
・さは高々500Aで十分である。又、 Si3N4膜
のエツチングは熱リン酸を使用すれば、溝すに対して溝
・Cはほぼ同一とみなせる。 1) 上記具体例においては耐酸化性材料として 。
CVD Si3N4膜を取り」−げて説明したが、他の
耐酸。
化性材料例えばAt203等でも使用可能であること・
は言うまでもない。又、以−1ユ述べた具体例の中の・
各寸法や諸条件は一例であって9個々のデバイス・・・
に応じてそれぞれ種々の値をとれる様に設定可能。
なことは勿論である。又、シリコン基板もp型、。
n型どちらでもよい。ただし、n型の場合はよく”知ら
れている通り、陽極化成時にたとえば光照射。
をして正孔を発生させる必要がある。
〔発明の効果〕
以」ユ説明した様に9本発明によれば、バーズビーク、
バーズヘッドがなくかつ膜厚の厚い多孔質゛シリコン酸
化膜を有し、隣接するSi面と平坦な構。
造の半導体装置を提供でき、かつこのような半導体装置
を高密度に形成できる。したがって、LSI。
の素子間分離構造として好適である。又、多孔質。
シリコン酸化膜は低温かつ短時間で厚い酸化膜厚。
が形成できるため9本発明による素子間分離法は。
C−MOS LSIの高密度化に大きな効果をもつ。 
1)
【図面の簡単な説明】
第1図fal〜tj+は本発明の半導体装置の製造方法
。 の一実施例を示す工程図、第2図tal〜telは本発
明の半導体装置の製造方法の別の一実施例を示す工程図
、第3図+al 〜tc)および第4図fal 〜ic
lはそれぞ・1゜れ第1図fjlまたは第2図telの
工程の後に引き続い。 て行われる製造方法の一実施例を示す工程図であ゛る。 1・・・シリコン基板 2・・5i02膜3、訃・・C
VD Si3N4膜 4・・・レジスト(第1の材料5
5.6,7・・・Sio2膜(第2〕4」料)9・・・
多孔質シリコン膜 10・・・多孔質シリコンの熱酸化膜 H,1,4・・・熱酸化膜 12・・・CVD 5i02膜又はCVDポリSi膜 
1・)13・・・CVD Si3N4膜 A、B、C,D、E・・・シリコン領域a、 b、 c
・・・溝 特許出願人 日本電信電話公社 。 代理人弁理士 中村純之助 。 24 11 と 才3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 シリコン基板の表面のシリコン領域の周辺に、多
    孔質シリコン酸化膜がシリコン基板の表面“からシリコ
    ン基板の内部に向かって存在し、かつ゛該シリコン領域
    と該多孔質シリコン酸化膜領域との境界に絶縁層が介在
    する構造を有する半導体装置において、該絶縁層の少な
    (とも一部分が耐酸Ill化性材料からなることを特徴
    とする半導体装置。・2、特許請求の範囲第1項記載の
    半導体装置に・おいて、介在する前記絶縁層の表面に近
    い部分が・酸化シリコンからなり、残りの部分が耐酸化
    性材料からなることを特徴とする半導体装置。 l)3
    、第1の耐酸化性材料を表面に有するシリコ・ン基板上
    に、第1の材料を堆積した後パターン形・成し、この」
    二に方向性を有する膜堆積法によって・第2の材料を全
    面に堆積し、エツチングによって。 第1の材料のパターンの縁に付着した第2の材料2′1
    を除去することにより、第1の材料と第2の材料。 によって溝を形成し、この溝の底に露出した基板゛材料
    をエツチングして基板に溝を形成し2次に第゛2の材料
    を除去し、第1の利料をマスクにしてこ。 れに覆われていない領域の第1の耐酸化性材料を”除去
    し1次に基板に第2の耐酸化性材料を堆積す。 ることにより、基板の溝の「1川こ第2の耐酸化性材。 料を充填するとともに、パターン形成された第1゛の耐
    酸化性材料の−にも第2の耐酸化性材料で被覆”し5次
    に方向性エツチングを行うことにより、ハlllターン
    形成された第1の耐酸化性材料の側壁なら・びに溝の中
    に充填した第2の耐酸化性材料を残し・。 それ以外の領域に堆積された第2の耐酸化性材料゛をエ
    ツチングしてシリコン基板を露出し5次に第。 Jの耐酸化性材料で被覆していないシリコン基板11を
    陽極化成によって多孔質化し、熱酸化によって・この多
    孔質領域を熱酸化膜にする工程を含むことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。 4、特許請求範囲第3項記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、埋め込まれた前記熱酸化膜を形2゛″成後、素
    子領域とそれ以外の領域の境界の溝に充填された耐熱性
    材料の全部又は一部をエツチングによって除去し、しか
    る後、基板を熱酸化し、こ。 の溝の中に薄膜堆積法によって絶縁物又は半導体。 の材料を充填し9表面を平坦にすることを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5028559A (en) * 1989-03-23 1991-07-02 Motorola Inc. Fabrication of devices having laterally isolated semiconductor regions

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57111042A (en) * 1980-12-27 1982-07-10 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device

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