JPS61501668A - 集積回路構成要素の電気的絶縁領域製造方法 - Google Patents

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】 発明の名称 集積回路構成要素の電気的絶縁領域製造方法技術分野 本発明は、集積回路構成要素の電気的絶縁領域製造方法に関するものである。こ の方法は導電性支持体上に形成された構成要素（トランジスタ、ダイオード等） を互いに電気的に隔離ま几は絶縁する必要がおるマイクロエレクト７二りスの分 野に使用されることができるｏ　Ｌｘがって１本発明はとくにバイポーラま几は ＭＯ８集積回路のごとき、基板としてシリコンを使用する集積回路に適用される 。

背景技術 このような集積回路において高集積度を得る要望は種々の構成要素間において特 殊な誘電絶縁方法の使用を必要ならしめる。

現在、誘電体を使用する絶縁方法の３つの主要グループが知られている。

第１のグループにおいて、構成要素間の絶縁は絶縁材料、一般には酸化ケイ素を 蒸着することにより得られる絶縁領域を作ることによって集積回路の表面におい て行なわれる。この方法は蒸着され几酸化物の品質に鑑みて並の絶縁性能を有す る０さらに、この方法は絶縁領域の配置において集積回路板上に高い段部の形成 に至り、それは高集積度を得るのに有害である。

さらに、ま友、絶縁領域の下方での寄生導体チャンネルの形成を阻止する几めに 、対応下方区域を局部的にドープすることが必要である。しかしながら、この絶 縁方法によって、ドーピングは自動的に位置決めされる方法でないように絶縁領 域を画成するのに使用されるマスクと同一マスクに工り行なわれることができな い。したがって、ドーピングは基板としてシリコンを使用する集積回路の製造に 関連して事実上断念される。

ＩＥ２のグループにおいて、構成要素間の絶縁はマスクを介してシリコン基板の 局部酸化によって形成される酸化ケイ素によって得られる０基板の酸化の前に、 このマスクはま九ドーピングが酸化された区域の下方に寄生チャンネルを形成す る可能性を除去するために行なわれる基板の領域を画成するのに使用されるｏシ ’ｆＦ−がって、これは事実上自動的に位置決めされる方法である。

術語ＬＯＣＯ８（局部酸化）にエリ知られるこの方法または技術は現在基板とし てシリコンを使用する集積回路における標準絶縁方法である。しかしながら、こ の技術は４〜７μｍの幅を有する絶縁領域の形成を必要とし、これは集積度をが なり制限する０さらに、この絶縁方法の最近の変形において、１μｍの深さを越 える絶縁を実施することのみが可能である０加えて、欠点を受ける高温熱酸化を 行なうことによりそのような深さを越える絶縁を得ることのみが可能であるＯ 第３のグループにおいて、構成要素間の絶縁は基板内に次いて絶縁材料で充填さ れるトレンチを切り開くことにより得られる。この充填はトレンチの外側に蒸着 され次過剰材料を除去することにより結果として生じた集積回路の全面にわ次っ で絶縁剤を蒸着することによって行なわれる。過剰絶縁材料は化学的またはプラ ズマエツチングによるかま７？：は切り離しによって除去されることができる。

この絶縁方法はとくぼディープ拳トレンチ・アイソレーテッド・ＣＭＯＢデバイ ス」と題した、１９８２年のＩｇＤＭ論文の第２３７ないし２４０頁に記載され ている。

トレンチを使用する方法は、幅が１ミクロンを越えず、数ｉクロンのかなりの絶 縁深さの達成を可能くし九〇シかしながら、この方法は絶縁領の下方にかつトレ ンチの縁部に寄生チャンネルを形成するという主九る問題を解決しない。

発明の開示 本発明は上述し友欠点の回避を可能にする集積回路構成要素の電気的絶縁領域製 造方法に関する。トレンチおよび局部酸化の形成に基礎を置いたこの方法は、対 応する方法の主要な利点を維持しながら、絶縁領域の下方およびトレンチの縁部 上の寄生チャンネルの形成の阻止を可能にする。

評言すれば、本発明は、製造されるべき絶縁領域の位置を画成するために基板上 にマスクを形成し、マスクされてない基板区域をドーピングし、前記基板区域を 熱酸化し、基板の酸化され九区域にかつ前記醸化された区域の下に位置決めされ た基板区域にトレンチを形成し、該トレンチの縁部を熱酸化し、そしてマスクの 除去時前記トレンチを絶縁誘電体で充填する工程からなる、シリコン基板上に形 成され友集積回路の構成要素間の電気的絶縁の達成を可能にする絶縁領域の製造 方法に関する。

この方法において、絶縁剤で充填されるトレンチは深い絶縁の達成を可能にする が、マスクされてない基板区域の局部熱酸化は、従来のＬＯＣＯａ法におけるよ ５にシリコン基板の表面上の絶縁の達成を可能にする。該表面上のその絶縁は局 部酸化の自動位置決め（同一マスク）および基板のマスクされてない区域のドー ピングによる。

絶縁材料がトレンチの外部に置かれる場合には、本発明によれば、これはとくに エツチングに二って除去されねばならない。

本発明による方法の好適な実施例によれば、マスクされていない区域のドーピン グはイオン注入によって行なわれる。

本発明による方法の他の好適な実施例によれば、トレンチは１例えば化学的気相 蒸着法を使用する蒸着によって充填される。

好都合には、絶縁誘電体は酸化ケイ素または多結晶シリコンである。

図面の簡単な説明 本発明は限定されない実施例お工び添付図面に関連して以下に詳細に説明される 。

第１図ないし第５図に本発明による方法の種々の工程を縦断面図で略示する。

発明を実施する次めの最良の形態 図面を簡単化するために、１つの絶縁領域のみが示されてｂる。

第１図を参照すると、本発明による方法の第１の工程は２例えば配向１００およ び２０〜４０Ω・はの閣の導電率のＰ型多結晶シリコン基板２上に、２０００　 Ａの厚さのチツ化ケイ素（８１，Ｎ、）からなるマスク４を製造することからな る。このマスク４は形成されるべき絶縁領域の位置の画成を可能にする。すなわ ち、マスク４ｉ；ｔ、絶縁領域が配置される位置を除いて、基板の全表面のマス クを可能にする。

本方法の次の工程は絶縁領域が設けられる点におけるマスク４を介しての基板２ のドーピングを生ずることからなる。基板２のドーピングし九区域には符号６が 付しである。ドーピングは例えば５ｏｘｅｖのエネルギおよび１０　原子／ｒ４ の用量でホウ素イオンを使用する矢印で示されるようなイオン注入によって行な われることができる。このドーピングは製造されるべき絶縁領域と同じに形成す る寄生チャンネルの可能性の除去を可能とする。

このドーピングに続いて、基板の局部熱酸化、すなわちマスク４を介してドーピ ングされ九基板区域６の酸化が行なわれる。この酸化は１時間１０００℃でかつ ５０００Ａの厚さを越えて行なわれることができる。第２図に示すごとく、それ は符号８のごとく酸化ケイ素から形成され几絶縁区域の形成、ならびにこれら絶 縁区域８の下方のドーピングの再分布を許容する。ドーピングの再分布は集積回 路構成要素の表面絶縁の保証を可能にする０本方法の次の工程は、第３図に示さ れる方法において基板の酸化され九区域８に、ならびにこの酸化された区域の下 に位置決めされた基板区域にトレンチ１０を形成することからなる。約１ミクロ ンの厚さお工び深さを有するこれらのトレンチ１０は、例えばプラズマによって マスク４を介して酸化され九区域８および下方にある基板をエツチングすること によって得られることができる。

このエツチングはとくに四塩化炭素（ＣＣＺ、）および酸素の混合物により行な われることができる。

エツチングに続いて、トレンチ１０の縁部に、例えば１時間９５０℃の温度にお いて熱的に酸化される。

この酸化は、第４図に示されるように、厚さ１０００人を有する酸化膜１２の達 成を可能にする。これに、例えばドープされてない多結晶シリコンま之は酸化ケ イ素のごとき絶縁誘電体１４によるトレンチ１０の充填が続く。

このトレンチの充填は蒸着によってかつとくに約６００℃の温度において化学的 気相蒸着によって行なわれることができる。絶縁材料で充填されたトレンチ１０ ｒｉ集積回路の種々の構成要素間の良好な深さ方向および横方向の絶縁の達成を 可能にする０ 次いで、第５図（示すごとく、トレンチの外側の過剰絶縁材料は、例えばいわゆ る平面化（プレーナリゼーション）法によって除去される。

この方法は、フォトリソグラフィにおいて使用されると同様な樹脂層を絶縁材料 １４上に蒸着しかつ例えば励起電力１００Ｗで三フッ化炭素（ＣＨＦ３）と１０ 容量チの酸素の混合物を使用する反応エツチングに工り絶縁材料および樹脂をエ ツチングすることからなる。チツ化ケイ素を友は酸化ケイ素マスク４は次いで例 えば化学エツチングにより除去される。マスクが８１３Ｎ、から作られるとき該 マスクはとくにリン酸（Ｈ３ＰＯ，）によって熱間でエツチングされることがで きる。

本方法の種々の酸化およびドーピング工程を実施する几めの同一マスク４の使用 は絶縁領域１８の自動位置決めおよび基板のドープされた区域６を許容する。こ の自動位置決めに絶縁領域の寸法の制限を可能にし、これは高集積度を有する集 積回路の場合に非常に重要である。

集積回路の種々の構成要素の電気的絶縁を可能にする絶縁領域１８ｒｉ、）レン チ１００縁部に形成され次薄い酸化膜１２お工び前記トレンチを充填する絶縁材 料１４をエツチング後、基板の酸化され九区域８の残部によって構成される。

本発明による方法に１ミクロンを越えない横方向寸法を有するが数ミクロンの深 さを有する絶縁領域１８の達成を可能にする。

国際調査餠失 Ａｔ’ＪＮＥＸ　Ｔｏフ’ｉ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＦ！　 ＲＥＰＯＲＴ　ＯＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．シリコン基板上に形成される集積回路の構成要素間の電気的絶縁の達成を可 能にする絶縁領域製造方法において、製造さ九るべき絶縁領域の位置を画成する ために基板上にマスクを形成し、マスクされてない基板区域をドーピングし、前 記基板区域を熱酸化し、前記基板の酸化された区域にかつ前記酸化された区域の 下に位置決めされた基板区域にトレンチを形成し、該トレンチの縁部を熱酸化し 、そしてマスクの除去時前記トレンチを絶縁誘電体で充填する工程からなること を特徴とする集積回路構成要素の電気絶縁領域製造方法。 ２前記トレンチの下の過剰絶縁材料は除去されることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の集積回路構成要素の電気絶縁領域製造方法。 ３．前記ドーピングはイオン注入によつて行なわれることを特徴とする請求の範 囲第１項および第２項のいずれか１項に記載の集積回路構成要素の電気的絶縁製 造方法。 ４．前記トレンチは蒸着によつて充填されることを特徴とする請求の範囲第１項 ないし第３項のいずれか１項に記載の集積回路構成要素の電気的絶縁製造方法。 ５．前記絶縁誘電体は酸化ケイ素または多結晶シリコンであることを特徴とする 請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の集積回路構成要素の電気 的絶縁製造方法。 ６．前記トレンチはエツチングにより製造される請求の範囲第１項ないし第５項 のいずれか１項に記載の集積回路構成要素の電気的絶縁製造方法。 ７．前記過剰絶縁誘電体はエツチングにより除去されることを特徴とする請求の 範囲第２項に記載の集積回路構成要素の電気的絶縁製造方法。