JPS61287233A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPS61287233A
JPS61287233A JP60129654A JP12965485A JPS61287233A JP S61287233 A JPS61287233 A JP S61287233A JP 60129654 A JP60129654 A JP 60129654A JP 12965485 A JP12965485 A JP 12965485A JP S61287233 A JPS61287233 A JP S61287233A
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JP
Japan
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film
polysilicon
etching
etched
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP60129654A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidemi Ishiuchi
秀美 石内
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To form an ultrafine groove with good reproducibility by allowing a burying material (polysilicon) on the side wall of a pattern by an etching-back technique to remain, and then etching the material and an Si substrate disposed under the material. CONSTITUTION:An Si3N4 film 22 and an SiO2 film 23 having an ultrafine window are superposed on an Si substrate 21, and coated with a polysilicon 24. A polysilicon 25 is retained on the wide wall of the window by RIE. Then, an SiO2 film 26 is superposed, etched back, an SiO2 film 27 is retained at the center of the window to expose the polysilicon 25. With the films 27, 23 as masks the polysilicon 25 and the film 22 directly under the polysilicon 25 are etched. Subsequently, the substrate 21 is subjected to an RIE to form a groove 28. Thereafter, the insulating films 22, 23, 27 are etched to form a gate oxide film 29 and a gate electrode 30. Then, an ultrafine capacitor is obtained. This structure may be used widely for an element separation.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に半導体基板
に溝を形成するものに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method for forming a groove in a semiconductor substrate.

〔発明の技術釣行m〕[Technical fishing of invention m]

ダイナミックメモリのギャパシタを作製するために、シ
リコン基板内に溝を形成する方法はよく知られている。
It is well known to form trenches in a silicon substrate to create gap capacitors for dynamic memories.

溝の形状やその形成方法はすでに種々の提案がなされて
いるが、本発明に最も近(、s従来技術として例えば、
1984年のコンファランス オン ソリッドステイl
〜デバイシイズ アントマテリアルズ(Confere
nce on 5olidState Devices
 and Haterials )において発表された
ウルトラ シャープ トレンチ キャパシターズ フォ
ームド バイ ペリフェラルエツチング(Ultra 
5harp Trench Capaciters F
ormed byPeripheral Etchin
g)をあげることができる。以下この技術を添付図面の
第3図を参照して説明する。
Various proposals have already been made regarding the shape of the groove and its formation method, but the one closest to the present invention (for example, as a prior art,
1984 Conference on Solid Stay
~Device Ant Materials (Confere)
nce on 5solidState Devices
Ultra Sharp Trench Capacitors Formed by Peripheral Etching (Ultra Sharp Trench Capacitors Formed by Peripheral Etching)
5harp Trench Capacitors F
ormed by Peripheral Etchin
g). This technique will be explained below with reference to FIG. 3 of the accompanying drawings.

第3図(a)〜(d)は従来技術による溝形成方法を説
明するための工程別断面図である。第3図(a)に承り
ように、シリコン基板11上に酸化膜12およびモリブ
デンシリサイド膜(MoSi2)13を形成する。そし
てその表面に、フォトレジスト14を所定の形状、例え
ば1μmx1μm程度の矩形で形成する。
FIGS. 3(a) to 3(d) are cross-sectional views of each step for explaining a groove forming method according to the prior art. As shown in FIG. 3(a), an oxide film 12 and a molybdenum silicide film (MoSi2) 13 are formed on a silicon substrate 11. Then, a photoresist 14 is formed on the surface in a predetermined shape, for example, a rectangle of about 1 μm×1 μm.

次いで、この基板11を02とCCl4の混合ガスを用
いてRI E (Reactive Ion [tch
ing)法によりエツチングする。このとき、02とC
Cl4のa度をうまく設定すれば、レジスト14の周辺
部15のMoSi2膜13のみをエツチングすることが
でき、第3図(b)に示すような構造を得ることができ
る。これは、MoSi2のエツチングレートは02が増
すと減少するが、レジスト14の近くでは02はレジス
ト自体を酸化するために消費されることを利用するもの
である。ずなわち、レジスト近傍でのo2淵度は低いま
まとなり、従ってこの領域ではMoSi2のエツチング
レートは速くなる。その結果、MO8!2膜13はレジ
ストパターン14の外周に沿ってエツチングされること
になる。エツチング幅は0.5μm程度であ、る。
Next, this substrate 11 is subjected to RI E (Reactive Ion [tch
ing) method. At this time, 02 and C
If the a degree of Cl4 is properly set, only the MoSi2 film 13 in the peripheral area 15 of the resist 14 can be etched, and a structure as shown in FIG. 3(b) can be obtained. This utilizes the fact that the etching rate of MoSi2 decreases as 02 increases, but in the vicinity of the resist 14, 02 is consumed to oxidize the resist itself. That is, the O2 depth near the resist remains low, and therefore the etching rate of MoSi2 becomes faster in this region. As a result, the MO8!2 film 13 is etched along the outer periphery of the resist pattern 14. The etching width is approximately 0.5 μm.

次に、MoSi2膜13のパターンをマスクにして酸化
膜12およびシリコン基板11をエツチングし、第3図
(C)に示すような深い満16を形成する。そして、第
3図(d)に示すように酸化If!J12を除去した後
、表面に簿い酸化膜17を形成し、さらに電極となるポ
リシリコン膜18を形成してキャパシタを作る。
Next, using the pattern of the MoSi2 film 13 as a mask, the oxide film 12 and the silicon substrate 11 are etched to form a deep groove 16 as shown in FIG. 3(C). Then, as shown in FIG. 3(d), oxidation If! After removing J12, a thin oxide film 17 is formed on the surface, and a polysilicon film 18 which becomes an electrode is further formed to form a capacitor.

〔背m技術の問題点〕[Problems with back m technology]

このような従来の技術では、エツチングレートがガス系
のMi分圧にJ:って大きく変わるため、エツチングの
制御性が良くない。すなわら、酸素分圧が低すぎるどレ
ジス1一部以外のMoSi2は全てエツチングされてし
まう。逆に酸素分圧が高づ゛ぎると全くエツチングが進
まず、逆にレジストの方がエツチングされて無くなって
しまう。
In such conventional techniques, the etching rate varies greatly depending on the partial pressure of Mi in the gas system, so that the etching controllability is not good. In other words, if the oxygen partial pressure is too low, all of the MoSi2 except a part of the resist 1 will be etched. On the other hand, if the oxygen partial pressure is too high, etching will not proceed at all, and the resist will be etched away.

このJ:うに酸素分圧のコントロールが非常に難しいの
で、第3図に示した方法では再現性が悪い。
Since it is very difficult to control the oxygen partial pressure in J: sea urchin, the method shown in FIG. 3 has poor reproducibility.

一般に、レジスト周囲のみをエツチングする技術は未だ
未熟な段階にあり、実際の工程に応用することが難しい
Generally, the technology for etching only the area around the resist is still at an immature stage, and it is difficult to apply it to actual processes.

(発明の目的〕 本発明は前述した従来技術の欠点を解決するためになさ
れたもので、溝構造を半導体基板で再現性よく実現する
ことのできる半導体装置の製造方法を提供することを目
的とする。
(Object of the Invention) The present invention was made in order to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can realize a groove structure on a semiconductor substrate with good reproducibility. do.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上記の目的を達成するため本発明は、半導体基板の表面
に第1の膜(例えば窒化シリコン膜+酸化シリコン膜)
を形成する第1の工程と、この第1の膜をパターニング
して所望のパターンを形成する第2の工程と、パターン
の側壁部に埋込み材〈例えば多結晶シリコン)を被着、
残存させる第3の工程と、この第3の工程で得られた構
造の表面に第2の膜(例えば酸化シリコン膜)を形成す
る第4の工程と、第2の膜を表面からエツチングして埋
込み材の頂部を露出さぼる第5の工程と、第1および第
2の膜をマスクにして埋込み材および半導体基板をエツ
チングする第6の工程とを備える半導体装置の製造方法
を提供するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a first film (for example, silicon nitride film + silicon oxide film) on the surface of a semiconductor substrate.
a second step of patterning this first film to form a desired pattern; depositing a filling material (for example, polycrystalline silicon) on the sidewalls of the pattern;
a third step of leaving the structure, a fourth step of forming a second film (for example, a silicon oxide film) on the surface of the structure obtained in the third step, and etching the second film from the surface. Provided is a method for manufacturing a semiconductor device, comprising a fifth step of exposing the top of the embedding material, and a sixth step of etching the embedding material and the semiconductor substrate using the first and second films as masks. .

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、添付図面の第1図および第2図を参照して本発明
の実施例を説明する。第1図(a)〜(Fl)は一実施
例を示す製造工程別の断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 of the accompanying drawings. FIGS. 1(a) to 1(Fl) are cross-sectional views showing one embodiment of the manufacturing process.

まずシリコン基板21上に窒化wA等の下側絶縁膜22
を形成し、その上に酸化膜等の上側絶縁膜23を重ねて
形成する。そして、上側絶縁膜23のみをパターニング
して第1図(a)に示すような形状を得る。なお、この
絶縁g!122および23の厚さは、おのおの例えば1
,000人と4.000人にしてB <のが望ましい。
First, a lower insulating film 22 such as nitride wA is placed on a silicon substrate 21.
is formed, and an upper insulating film 23 such as an oxide film is formed thereon. Then, only the upper insulating film 23 is patterned to obtain a shape as shown in FIG. 1(a). Furthermore, this insulation g! The thickness of 122 and 23 is, for example, 1
,000 people and 4,000 people and B < is desirable.

また、絶縁膜23のパターニングに際しては、そのパタ
ーン形状は1μmxlμ7rLの穴としておくのが望ま
しい。
Further, when patterning the insulating film 23, it is preferable that the pattern shape is a hole of 1 μm×lμ7rL.

次いで第1図(b)に示すように、埋め込み材としての
多結晶シリコン24を約40001を積する。そしてR
IEによりエツチングしくこれをエッヂバックと称する
)、第1図(C)のように上側絶縁膜23の内側壁のみ
に多結晶シリコン25として残存させる。この時、残存
する多結晶シリコン25の幅は約3000人となる。
Next, as shown in FIG. 1(b), about 40,001 layers of polycrystalline silicon 24 as a filling material is deposited. and R
The polycrystalline silicon 25 is etched by IE (this process is called edgeback) and remains only on the inner wall of the upper insulating film 23 as shown in FIG. 1(C). At this time, the width of the remaining polycrystalline silicon 25 is about 3000.

次いで酸化膜等の絶縁膜26をio、ooo入Xt v
iする。このj「積した絶縁II0 (酸化膜)26は
厚いため、酸化膜26の表面は第1図(d)に示す如く
なだらかな形状となる。
Next, an insulating film 26 such as an oxide film is formed using io, ooo.
i do Since the accumulated insulation II0 (oxide film) 26 is thick, the surface of the oxide film 26 has a gentle shape as shown in FIG. 1(d).

次に酸化膜26をRIEによってエッチバックすると、
第1図(e)に示すように穴の中央部に酸化膜27が残
り、多結晶シリコン25の表面が露出する。そして、酸
化膜27および上側絶縁膜23をマスクとして頂部が露
出した多結晶シリコン25とその直下の下側絶縁F12
2をエツチングし、第1図(f)に示す構造を1!′7
る。
Next, when the oxide film 26 is etched back by RIE,
As shown in FIG. 1(e), the oxide film 27 remains in the center of the hole, and the surface of the polycrystalline silicon 25 is exposed. Then, using the oxide film 27 and the upper insulating film 23 as a mask, the polycrystalline silicon 25 whose top is exposed and the lower insulating film F12 immediately below it are removed.
2, and the structure shown in FIG. 1(f) is made into 1! '7
Ru.

引き続いてシリコン基板21をRIEにより3μmの深
さにエツチングし、第3図(C+)のように溝28を形
成した構造を得る。この世酸化膜や窒化膜等の絶縁膜2
2.23.27を適当なエツチング剤を用いて除去し、
ゲー1− M化膜29およびゲート電極30を形成し第
1図([))に示すような構造を得る。
Subsequently, the silicon substrate 21 is etched to a depth of 3 μm by RIE to obtain a structure in which grooves 28 are formed as shown in FIG. 3 (C+). Insulating film 2 such as oxide film or nitride film
2.23.27 was removed using a suitable etching agent,
A gate 1-M film 29 and a gate electrode 30 are formed to obtain a structure as shown in FIG.

これによりダイブミックメモリ用のキャパシタが得られ
る。第2図は第1図(g)に示す構造を立体的に示した
斜視図である。
This provides a capacitor for dynamic memory. FIG. 2 is a three-dimensional perspective view of the structure shown in FIG. 1(g).

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形が可能である。例えば上記実施例では、半導体基板
21上に窒化IFJ22を形成しその上に酸化膜23を
設けるようにしているが、窒化膜22を設けずに一層構
造とし、パターニングを半導体基板21に達するまで行
なってもよい。また、上記実施例ではパターンの側壁部
に残す埋込み材をポリシリコンとしたが、モリブデンや
タングステン等の高融点金属を用いることもできる。ま
た、絶縁膜はシリコン酸化膜やシリコン窒化膜に限られ
るものではなく、エツチングを選択的に行えるものであ
ればいかなるものでもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, the nitride IFJ 22 is formed on the semiconductor substrate 21 and the oxide film 23 is provided thereon. It's okay. Further, in the above embodiment, polysilicon was used as the filling material left on the side wall of the pattern, but a high melting point metal such as molybdenum or tungsten may also be used. Further, the insulating film is not limited to a silicon oxide film or a silicon nitride film, but may be any film as long as it can be selectively etched.

さらに上記実施例では、絶縁膜26として酸化膜を用い
たが、例えばリンをドープした酸化膜をイ1積させて9
00℃以上の熱処理を行ない、この膜を溶融1゛ること
により、更に平坦な膜としてもJ:い。このような膜を
使うと、後続の工程におけるパターン形成が容易となる
Further, in the above embodiment, an oxide film is used as the insulating film 26, but for example, an oxide film doped with phosphorus may be stacked to form a 9
By performing heat treatment at 00° C. or higher and melting this film, it is possible to obtain an even flatter film. Use of such a film facilitates pattern formation in subsequent steps.

本発明はダイナミックメモリのキVバシタ構造だけでな
く、半導体基板上での素子分離(アイソレーション)等
にも広く応用できる。
The present invention can be widely applied not only to the quadrupole structure of a dynamic memory but also to element isolation on a semiconductor substrate.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の通り本発明では、すでに確立され、でいるエッチ
バック技術を用いてパターンの側壁部に埋込み材(例え
ばポリシリコン)を残存させ、その後埋込み材およびそ
の下の基板をエツチングするようにしたので、従来と同
様の構造を再現性よく実現することがでさる半導体装首
の製造方法が得られる。
As described above, in the present invention, the embedding material (for example, polysilicon) remains on the sidewall of the pattern using the already established etchback technique, and then the embedding material and the substrate underneath are etched. Thus, a method for manufacturing a semiconductor neck can be obtained that can realize a structure similar to the conventional one with good reproducibility.

また、マスクステップ数は従来例と同じく1回のみで済
むという利点がある。さらに従来の技術ではレジストパ
ターンの外側に溝を形成しているが、本発明の場合には
最初のレジストパターンの内側に溝を形成することがで
きるため、レジストパターン寸法が同じであれば本発明
の方が溝の大きさを微細化できるという利点がある。
Further, there is an advantage that the number of mask steps is only one, as in the conventional example. Furthermore, in the conventional technology, grooves are formed on the outside of the resist pattern, but in the case of the present invention, the grooves can be formed on the inside of the first resist pattern. This has the advantage that the size of the groove can be made finer.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す製造工程別の断面図、
第2図は第1図(q)に示す構造を立体的に示した斜視
図、第3図は従来の製造方法を示す工程別の断面図であ
る。 21・・・シリコン基板、22・・・下側絶縁膜(窒素
膜)、23・・・上側絶縁TI!A(FF化膜)、24
・・・多結晶シリコン、25・・・残存する多結晶シリ
コン、26・・・絶縁膜(酸化!J)、27・・・残存
する絶縁膜、28・・・溝。 出願人代理人  猪  股    清 b I 圀 も2 図
FIG. 1 is a cross-sectional view of each manufacturing process showing an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a three-dimensional perspective view of the structure shown in FIG. 1(q), and FIG. 3 is a sectional view of each step showing a conventional manufacturing method. 21...Silicon substrate, 22...Lower insulating film (nitrogen film), 23...Upper insulating TI! A (FF film), 24
...Polycrystalline silicon, 25...Remaining polycrystalline silicon, 26...Insulating film (oxidized!J), 27...Remaining insulating film, 28...Trench. Applicant's agent Kiyoshi Inomata b I Kunimo 2 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板の表面に第1の膜を形成する第1の工程
と、この第1の膜をパターニングして所望のパターンを
形成する第2の工程と、前記パターンの側壁部に埋込み
材を被着、残存させる第3の工程と、この第3の工程で
得られた構造の表面に第2の膜を形成する第4の工程と
、前記第2の膜を表面からエッチングして前記埋込み材
の頂部を露出させる第5の工程と、前記第1および第2
の膜をマスクにして前記埋込み材および半導体基板をエ
ッチングする第6の工程とを備える半導体装置の製造方
法。 2、前記第1の工程は、前記半導体基板の表面に下側膜
を形成する工程と、この下側膜上に上側膜を形成する工
程とを含み、前記第2の工程は前記上側膜をパターニン
グして所望のパターンを形成する工程からなる特許請求
の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。 3、前記下側膜は窒化シリコン膜であり、前記上側膜は
酸化シリコン膜である特許請求の範囲第2項記載の半導
体装置の製造方法。 4、前記埋込み材は多結晶シリコンである特許請求の範
囲第1項乃至第3項のいずれかに記載の半導体装置の製
造方法。 5、前記第2の膜は酸化シリコン膜である特許請求の範
囲第1項乃至第4項のいずれかに記載の半導体装置の製
造方法。
[Claims] 1. A first step of forming a first film on the surface of a semiconductor substrate; a second step of patterning this first film to form a desired pattern; a third step of depositing and leaving the embedding material on the side wall; a fourth step of forming a second film on the surface of the structure obtained in this third step; a fifth step of etching away the top of the embedding material, and etching the top of the first and second embedding materials;
a sixth step of etching the embedding material and the semiconductor substrate using the film as a mask. 2. The first step includes forming a lower film on the surface of the semiconductor substrate, and forming an upper film on the lower film, and the second step includes forming the upper film on the surface of the semiconductor substrate. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising the step of patterning to form a desired pattern. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the lower film is a silicon nitride film, and the upper film is a silicon oxide film. 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the embedding material is polycrystalline silicon. 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second film is a silicon oxide film.
JP60129654A 1985-06-14 1985-06-14 Manufacture of semiconductor device Pending JPS61287233A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4839305A (en) * 1988-06-28 1989-06-13 Texas Instruments Incorporated Method of making single polysilicon self-aligned transistor
US7049206B2 (en) 1998-05-14 2006-05-23 Micron Technology, Inc. Device isolation for semiconductor devices

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