JPS61158158A - 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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JPS61158158A
JPS61158158A JP27984684A JP27984684A JPS61158158A JP S61158158 A JPS61158158 A JP S61158158A JP 27984684 A JP27984684 A JP 27984684A JP 27984684 A JP27984684 A JP 27984684A JP S61158158 A JPS61158158 A JP S61158158A
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JP
Japan
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polysilicon
oxide film
oxidation
groove
substrate
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Pending
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JP27984684A
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English (en)
Inventor
Junichi Sato
淳一 佐藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPS61158158A publication Critical patent/JPS61158158A/ja
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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)
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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (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に関する。この方法は
半導体集積回路等の製造に適用することができ、例えば
、素子間分離溝をポリシリコンで埋め友際に、後工程の
ために平坦化を図る技術として、適用することができる
〔従来の技術〕
シリコン基板に素子間分離溝を形成する場合には、通常
、反応性イオンエツチングを用いて基板St単結晶中に
深い溝を形成し、更に溝の内外に絶縁膜として酸化シリ
コン漢を必要な膜厚だけ形成し、その後この溝内にポリ
シリコンを堆積する。 。
即ち、第7図に示す如きシリコン基板1′について述べ
れば、絶縁膜11′を形成した溝2/ Jtcポリシリ
コン3′を堆積して、フィールド部に堆積した余分のポ
リシリコンを除去し、溝内にだけポリシリコンを残し、
そのポリシリコンを酸化してフタをする方法が採用され
ている。
溝2′を完全に埋めるには、最低でも第7図に示す溝幅
W1の半分の厚さ、つまりW1/2の膜厚だけポリシリ
コンを堆積することが必要である。堆積の速度は溝2′
内でもそれ以外の絶縁膜11’上の面でもほぼ同じであ
るから、ポリシリコンが図の町/2だけと堆積するよう
Kすれば、溝2′内においても、溝2′の側壁からW!
/2の分だけはポリシリコンが堆積して、丁度溝2′全
体を埋め込むととKなるからである。
しかるKこの場合、ポリシリコン成膜時のデポジション
特性により、v1/2程度の膜厚で堆積する際には、シ
リコン基板の溝形状が反映されて、溝2′の中央部にお
いて、上層の埋設に用いたポリシリコンにも、第7図に
示す如き深さdのV字形の溝4′が生じる。本発明者の
実験によれば、幅2.2μ、深さ3μの溝2′に1.2
μのポリシリコンを堆積した時、このV字形の溝4′の
深さdは約1.0μであった。従って何らかの方法でこ
のdを小さくするか、あるいは溝2′以外の余分なポリ
シリコンのみを選択的に除去しなければならない。
dを小さくするには、堆積厚を犬にする方法がある。し
かしこれは余分なatつけるものであるから、これを除
去する後工程を要し、工程がより複雑になる。かつ、ポ
リシリコンは通常いわゆるホットウォール型の減圧OV
Dで堆積するが、これは速度が小さいので厚くつけるの
は不利であり、また余り厚くつけるとウェハがこれを支
持しているサセプタに付いてしまうという現象もみられ
、好ましくない。従って一般に、下記囚の)のような方
法がとられる。
囚 ポリシリコンをw1/2はどデポジションし、第8
図に示すようにレジスト7′で平坦化し、レジストとポ
リシリコン3′のエッチレートが1:1になるような条
件で全面エッチバ、りする方−法。
(B)  第9図に示すようにポリシリコン3′を厚く
(vl/2以上、w1位)デポジションし、更に810
!やSi、N4などで上層マスク層8′を形成し、更に
逆転マスク9′により、第10図の如くしてこれと等方
性エツチングとの組合せにより、第11図の破線の如く
ポリシリコンを工、チングして平坦化を図る方法。
しかし上記(ト)(6)いずれも工程が複雑である。か
つ、囚はエッチ量が多く、(ロ)はポリシリコンを厚く
つけなければならないという問題がある。
〔発明の目的〕
本発明は、上記した問題点を解決すべく創案され友もの
で、その目的は、簡明な工程にエリ、かつ特別な上部層
やマスク等を用いることなく、凹部の埋め込み部分を容
易に平坦化できる半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
〔発明の構成及び作用〕
本発明は、基板に形成した凹部に半導体物質を充填する
工程を有する半導体装置の製造方法であって、上記半導
体物質を上記基板表面に形成して上記凹部をほぼ埋める
工程と、上記半導体物質の表面を酸化した後、該酸化膜
を除去する工程とを備えることを特徴とするものである
この構成に工り、いかなる作用で上記目的が達成される
かを、第1図の模式図を用いて説明すると、次の通りで
ある。
基板1の凹部2に半導体物質3を充填すると、前記説明
したように第1図(&)の如き7字形溝4ができる。し
かしその後半導体物質3を酸化すると、溝4のV字形の
狭くなった先端部分41と、その他の平坦部分42では
、酸化される度合いが異なり、第1図(1) K破線で
示す如く酸化膜が生ずる。即ち、第1図(b) Kも示
すように先端部分41は他の部分42工り深くは酸化さ
れない。よって7字形溝4の深さは酸化膜5の下面につ
いて見れば)緩和されたことになる。その後、酸化膜5
を除去すれば、7字形溝4の深さdが小さくなった、平
坦な埋め込み構造が得られも必要な−らば上記操作を繰
返して、更に平坦化を進めればよい。
その後、半導体物質の表面を酸化するなどの工程を経る
ことができる。
本発明の半導体装置の製造方法は、素子間分離領域形成
のための素子間分離溝について適用できるが、その場合
、前記し友酸化膜5の除去工程に続けて、少なくとも素
子間分離領域以外の基板表面の半導体物質を除去する工
程を加え九態様を採用することができる。凹部は酸化に
より平坦にしであるので、半導体物質が不要な凹部以外
についてこれを除去すればよい。
また本発明の半導体装置の製造方法は、凹部に半導体物
質を充填して、これを抵抗体や配線として用い、配線パ
ターンを形成する態様で実施することができる。
また、第1図(b)の状態から酸化膜5を除去した後、
更にこの上に半導体物質31(ポリシリコンなど)を堆
積する態様も採用することができる。
こうすると第1図(、)に示すように、平坦度を一層高
めることができる。更にこの第1図(c)の状態から酸
化及び酸化膜除去の工程を加えれば一層平坦度は高くな
るが、この酸化はしてもしなくてもよい。(酸化した場
合は、図の破線より上の部分が酸化膜となる)。このよ
うに更に半導体物質をつけた後にRIBを用いて工、チ
ングして、平坦な表面が得られる。この態様であると、
RIBのエツチング量を小さくシ、かつ平坦度を上げる
ことができる。
凹部を充填する半導体物質としては、基板と同系の物質
を好ましく採用できる。
7字形溝4の先端部分とその他の部分との酸化の度合い
の差は、その形状に由来するとともに、温度条件にも依
存する。従って、適宜条件の良い温度範囲を選定して、
実施することができる。即ち、本発明は7字形溝4のコ
ーナ一部(先端部分41)と平坦部42での酸化速度の
違いを利用するものであるが、このように酸化速度が異
なるのは酸化剤の供給速度の違いによると考えられ、か
かる酸化速度の差は、低温の方が相対的に大きい。
これは酸化膜の粘性が低温における方が小さいため、応
力が逃げず、酸化膜の成長が抑えられるためと考えられ
る。従って、所期の結果を得る九めに温度をそれぞれ設
定するのがよい。
また、酸化剤の供給速度の他に、先端部分で生じた歪に
よる応力で、酸化膜の成長が抑えられていることも、上
記作用をもたらす原因と考えられる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例について説明する。この実施例
は本発明を半導体の素子間分離工程に適用したもので、
具体的には、シリコン基板に形成した凹部を素子間分離
溝とし、この凹所に半導体物質としてポリシリコンを充
填する工程に本発明を適用したものである。
第2図は本実施例において、シリコン基板1に形成した
凹部2(絶縁膜1またるStO,がこの凹部2内外に形
成されている)K半導体物質であるポリシリコン3を充
填する工程が終った状態を示す図である。凹部2t−充
填する九め半導体物質は基板1の表面に形成するので、
基板1の凹部2以外の個所にもポリシリコン3が堆積し
ている。この状態から、そのまま酸化を行い、ポリシリ
コン3の表面を酸化する。すると第1図(a) を用い
て前記説明した如く、7字形溝4の先端部分41とその
他の平坦部分42とでは酸化の速度が異なり、その結果
平坦部分42では酸化膜5の成長膜厚が大きく、先端部
分41では小さい。そのため、第3図のようになる。即
ち、ポリシリコン3の上面は、第2図の状態よりも平坦
化される。この後、ポリシリコン酸化膜5fHF系水溶
液等でエッチオフし、その後RIEで全面エッチバック
する。
これにエフ第4図の如く、ポリシリコン3によって凹部
2がほぼ平坦に埋め込まれた構造が得られる。更に第4
図のポリシリコン3の表面を酸化すると、ポリシリコン
の酸化膜5(sto、)が生成し、第5図の状態になる
。第4゛図の段階では、7字形溝4があった部分がわず
かに凹入して残る場合があるが、この表面酸化により、
はとんど問題のない平坦構造が得られる。
本実施例では、7字形溝4が生じたポリシリコン3の表
面を酸化する工程、つまり第3図の状態にする工程につ
いて、次の各温度条件を用い友。
温度条件(1)・・・・・・1000℃で酸化。
温度条件(2)・・・・・・950℃程度(やや950
℃以下)で酸化。
温度条件(3)・・・・・・900℃で酸化。
この結果、いずれも平坦度について充分良好な結果が得
られ、なお温度条件(1)では、試料にストレスが入り
に<<、良好であった。これは高温のため粘弾性をもつ
からと思われる。一方、温度条件が低いは−ど酸化速度
の差がとれ、温度条件(3)ではこれが充分であり、こ
の工程のみで問題のない平坦度が得られた。
本実施例の工程を採用すれば、従来例について説明した
V字形溝の深さdの値が大きく、例えば第6図のような
場合でも、7字形溝4の先端部分41と平坦部分42と
に多少差があっても、上記工程により、問題なく平坦な
充填構造を得ることができる。平坦化が充分でなければ
、工程をくり返えせばよい。例えば表面上にもう一度ポ
リシリコン膜をデポジションし、前記dの値を小ざくす
る。これに工9全面工、チバックに耐えるような平坦度
を得ることができる。最終的には問題のない平坦度が得
られる。
このように、ポリシリコン3などの半導体物質を溝幅v
lの半分位の膜厚で埋めた場合にはV字形溝がどうして
も生じていたのである(第7図参照)が、本発明の方法
によりV字形溝の各部分の酸化速度が異なることを利用
すれば、特別な上部層やマスク等を用いることなく、次
の工程のポリシリコン3等の全面RIBによる工、チバ
ックに耐え得る平坦化を充分に達成することができる。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明に係る半導体装置の製造方法は、簡
明な工程により、かつ特別な上層部やマスク等を用いる
ことなく、基板に形成した凹部の埋め込み部分を容易に
平坦化できるという効果がある。なお、当然のことでは
あるが、本発明は上記説明し次実施例にのみ限定される
ものではない。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) (b) (c)は、本発明の詳細な説明
するための略示図である。第2図乃至第5図は本発明の
一実施例を、工程屓に断面図にエフ示すものである。 第6図は本発明の別の適用例を示す断面図である。 第7図乃至第11図は各々従来例を説明する図である。 1・・・基板、  2・・・凹部、 3・・・半導体物
質(ポリシリコン)、 4・・・V字形溝、 5・・・
(半導体物質の)酸化膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、基板に形成した凹部に半導体物質を充填する工程を
    有する半導体装置の製造方法において、上記半導体物質
    を上記基板表面に形成して上記凹部をほぼ埋める工程と
    、上記半導体物質の表面を酸化した後、該酸化膜を除去
    する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
JP27984684A 1984-12-28 1984-12-28 半導体装置の製造方法 Pending JPS61158158A (ja)

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JP27984684A JPS61158158A (ja) 1984-12-28 1984-12-28 半導体装置の製造方法

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JP (1) JPS61158158A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4833098A (en) * 1981-06-25 1989-05-23 Sieko Epson Corporation Polycrystalline semiconductor deposition in groove for device insolation
JP2001326273A (ja) * 2000-05-16 2001-11-22 Denso Corp 半導体装置の製造方法
JP2015133516A (ja) * 2015-03-18 2015-07-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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