JPS62106644A - 半導体構造形成方法 - Google Patents

半導体構造形成方法

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JPS62106644A
JPS62106644A JP61219917A JP21991786A JPS62106644A JP S62106644 A JPS62106644 A JP S62106644A JP 61219917 A JP61219917 A JP 61219917A JP 21991786 A JP21991786 A JP 21991786A JP S62106644 A JPS62106644 A JP S62106644A
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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】 A、産業上の利用分野 本発明は集積半導体構造を作成する方法に関するもので
あり、特に充填された溝ないしトレンチを有するプレー
ナ半導体構造を作成する方法に関するものである。
B、従来技術 集積半導体回路における、デバイスたとえばトランジス
タを互いに分離するための、二酸化シリコンやポリイミ
ドの満た言ねた溝ないしトレンチが、PN接合を用いた
技術などの従来の他の分離技術よりも、デバイスないし
トランジスタの密度を顕著に改善することが判明してい
る。
IBMテクニカル・ディスクロージャ・プルテンVo1
.17、A10,1975年5月、pp、2893−2
89・1(オづ゛1イミドの満たされたV字状溝を、同
Vo1.24.41 ’l A、1982年4月、pp
、5458−545Qは絶縁物質で満たされたトレンチ
の側壁に当1妾し5、だトランジスタを、同Vo1.2
3、扁11.1981年4月、pp、4917−491
9は二酸化シIJ Uンおよびチツ化ンリコンで満たさ
れ、チツ化シリコンの一部が反応性イオン・エツチング
(RTE)で除去されているトレンチを、′!また同V
o1.25、A11B。
1986年4月、pp、6129−6130はトレンチ
を二酸化シリコンで満72こし、トレンチの形成される
基板の表面に関し、て二酸化シリコンを平坦化する方法
を開示している。
米国特許第4396460号は化学エツチングおよび2
種類の異なる物質からなる2層フィルムを用いて、半導
体基板の溝の表面を平坦とする方法を開示している。
弊社の米国特許第4519128号は側壁と底部に二酸
化シリコンとチソ化シリコンの薄い層が形成をれており
、他の部分にポリイミドが満たされている、半導体基板
のトレンチを開示している。
過剰なポリイミドは従来のエッチ・バック技術によって
熱硬化されたのち、除去される。
C発明が解決しようとする問題点 トレンチ内の充填材料をエッチ・バックする場合、充填
材料の過剰なエツチングまたは不十分なエツチングのい
ずれかにより、およびトレンチにおける充填材料の起伏
によって、基板の表面と充填材料の頂面との間に、望ま
しくない段が形成されることがfAJ明している。この
ような段は、その後基板上に形成される導線ないし配線
に不連続性をもたらすものであって、集積回路の信頼性
を低下させる。
本発明の目的は、たとえば幅が2ミクロン未満で、特に
有機物、たとえばポリイミドで満たされた狭いトレンチ
が内部に形成された半導体基板用の、改良された単純な
平坦化法を提供することである。
D1問題点を解決するための手段 本発明が教示する。!:ζろによれば、半導体基板のあ
る領域を隣接領域から電気的に分離するだめに使用され
る材料で満たされた溝ないしトレンチが内部に形成され
た半導体基板上に平坦な表面を作成する方法が提供され
る。この方法は、半導体基板中にその表面を通って溝な
いしトレンチを形成し、トレンチ内、および基板の表面
上に有機物などの充填材料を付着し、有機物上のトレン
チに材料のブロックを形成して、基板の表面の所定の距
離に渡って延びろようにし、有機物およびブロックを所
定のエツチング剤でエツチングして、基板の表面上に置
かれたブロックおよび有機物を除去し、半導体基板の表
面上に材料の層を形成して、有機物の残余部分を覆うよ
うにし、前記材料層と前記有機物が所定のエツチング剤
に対して同様なエツチング速度を有1ノでおり、前記材
料層がすべて除去されるまで、前記材料層と有機物層を
エツチングする工程を包含している。
本発明の好ましい実施例において、有機物はポリイミド
であり、エツチング工程の各々が乾式エツチング法で実
施され、エツチング剤は100チ酸素であり、材料のブ
ロックはフォトレジストであシ、材料の5層もフォトレ
ジストである。
E、実施例 図面を詳細に参照すると、第1図に断面図で示す構造は
、シリコンからなることが好ましいP型溝電性を有する
半導体基板10と、表面14を有し 公知技術洸より基
板10上に成長したN型導電性のエピタキシアル層12
と、基板10とエピタキシアル層12の接合部に形成さ
れたN+サブコレクタ拡拡散職域16を包含している。
適切なパターンを設けたフォトレジスト・マスクを、た
とえば図示していない三フッ化チッ素、および周知の反
応性イオン・エツチング(RIE)技術と共に用いて、
たとえば幅2ミクロンのトレンチ18?工ピタキシヤル
層12とN”サフコレフタ領域16を介して、基板10
内へ、エピタキシアル層12の表面14の下約5ミクロ
ンのところまで形成し、エピタキシアル層12に分離し
た部分12Aおよび12Bを形成する。次いで、トレン
チ18をポリイミドで満たすが、好ましいのはデュポ7
(Dupont )2560の約3.5ミクロンの第一
層をエピタキシアル層12の表面に付着し、ポリイミド
をスピンニング操作中にトレンチ中に流入させ、第一ポ
リイミド層を80℃で13分間硬化させ、次いでデュポ
ン2560ポリイミドの約3.5ミクロンの第二層を第
一ポリイミド層上に付着し、第二ポリイミド層を400
℃で25分間硬化させることである。エツチング剤とし
て酸素を用いた反応性イオン・エツチング(RIE)技
術を使用して、エピタキシアル層120表面14上の図
示していない硬化したポリイミドを、トレンチ18に残
っているポリイミド20と共に、エピタキシアル層12
の表面14より゛若干低いレベルまで除去する。次いで
、第1図に示すように、厚さ約1.3ミクロンの硬化し
たポリイミドの層22がエピタキシアル層12の表面1
4上に形成されるまで、トレンチ18をデュポン256
oポリイミドで完全に満たす。25分間4.00 ℃に
置くことによって行うことのできる、ボイリミド層22
の硬化ののち、凹窩ないし溝24がトレンチ18上の硬
rヒしだポリイミド層22中に形成されることが知られ
ている。ポリイミドの硬化後、エピタキシアル層120
表面14上のポリイミド層22の厚さにばらつきが生じ
ることも、注目されている。硬化したポリイミド層2o
に対して1.3ミクロンという目標の厚さを設定するこ
とにより、凹窩ないし溝24の最も低い点がエピタキシ
アル層12の表面1.4上にあることが判明した。
厚さ約24ミクロンのフォトレジストの層ヲ、ポリイミ
ド層22の上に付着し1適切なパターンを設けたマスク
により、トレンチ18上にフォトレジスト・セグメント
ないしブロック26を形成するが、このブロック26の
延長部はトレンチ18に隣接したエピタキシアル層12
の表面14に重畳している。フォトレジスト・ブロック
26にはほぼ垂直な側壁が設けられていることが好まし
い。再度、酸素をエツチング剤として用いた反応性イオ
/・エツチング(RZE)技術を使用して、ポリイミド
層22をエピタキシアル層120表面14から除去する
が、ただし第2図に示すように、厚さ約1.3ミクロン
のポリイミド・セグメント28がトレンチ18上と、ト
レンチ1Bに隣接するエピタキシアル層12の表面14
上に形成されている、フォトレジスト・ブロック26の
下のトレンチ18の近傍のポリイミドは除去しない。
ポリイミド・セグメント28を次いで、第3図に示すよ
うに、フォトレジストの層6oで覆うが、この層はフォ
トレジスト・ブロック26と同一タイプのものでかまわ
ず、厚さが約1.4ミクロンで、ポリイミド・ブロック
26と同様なエツチング速度を有するものである。フォ
トレジスト層3oおよびポリイミド・セグメント28を
ここで、酸素をエツチング剤として用いた反応性−イオ
ン・エツチング(RIE)技術によって除去し、表面を
平坦化するが、この場合、第4図に示すように、トレン
チ18内のポリイミド20の上面32が常に、エピタキ
シアル層12の表面14から上方へ0.5ミクロン未満
のところにあるか、またはエビタキアル層12の表面1
4から下方へ06ミクロン未満のところにあることが判
明した。それ故、導線ないし電気配線がエピタキシアル
層120分離した部分12Aおよび12Bの間のトレン
チ18上を延びている場合、トレンチ18の表面で導線
ないしワイヤの切断が生じることは、はとんど、あるい
は全くない。
理解しておかなければならないのは、溝ないしトレンチ
18を満たすのに好ましいポリイミドが、約8000グ
ラム/グラム−モル超の分子−計を有するものだという
ことである。この種のポリイミドが望ましいのは、分子
量の低いポリイミドの機械的特性が砕けやすく、トレン
チの充填後に積層剥離や現場破砕などの材料欠陥を生じ
るからである。これらの高分子量のポリイミドは固形物
の含量が比較的低いこと、ホロー・よび粘性によって平
坦でない表面をもだらしやすいものであるが、本発明の
教示するところを使用することにより、約8000より
も大きな分子量を有するポリイミドを使用しても、極め
て平坦な表面を繰り返し製造できる方法が与えられる。
本発明の好ましい実施例において、ポリイミドをトレン
チ充填材料として使用したが、ポリイミド以外の材料、
たとえばガラスを使用して本発明を実施し、適切な反応
性イオン・エツチング条件とエツチング剤を使用して、
第3図に示すように、反応性イオン・エツチングを行っ
た場合に、フォトレジストとガラスの間に同様なエッチ
;/グ速度を与えることもできる。
また、留意しなければならないのは、本発明方法を使用
して、バイポーラ・トランジスタを領域12Aおよび1
2Bに作成する場合、または電界効果トランジスタを作
成する場合のいずれかにおいて、ある半導体領域を他の
半導体領域から分離するのを有利て行えることである。
F9発明の効果 本発明はひとつまたはそれ以上のトレンチを半導体構造
に形成する場合に、極めて平坦な構造をもたらし、高密
度の半導体回路の信頼性を改善し、歩留りを高める極め
て単純な方法を与える。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図および第4図は、本発明の教示
するところにしたがって作成される構造の製造中の連続
した段階で取られた、トレンチが半導体基板内に形成さ
れている構造の断面図である。 10・・・・半導体基板、12・・・エピタキシアル層
、16・・・サブコレクタ拡散領域、18・・・・トレ
ンチ、20・・・ポリイミド、22 ・・・硬化したポ
リイミドの層、24・・・・日高ないし溝、26・・・
・フォトレジスト・セグメント、RIE・・・・反応性
イオン・エツチング、28・・・・ポリイミド・セグメ
ント、′50・・・・フォトレジストの層。 N                (IJ(’U tJ                 UH)−1 LL                 Ln廿 U )−I                     H
L LL

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)固体中にその表面を通つて溝を形成し、前記溝内
    、および前記表面上に第一材料を付着し、 前記溝上に材料のブロックを形成して、前記表面の所定
    の距離に渡つて延びるようにし、 前記第一材料をエッチングして、前記ブロックの下に前
    記第一材料のセグメントを残し、 前記固体の表面上に、前記第一材料と近似したエッチン
    グ速度を有する第二材料の層を形成して、前記第一材料
    のセグメントを覆うようにし、前記固体の表面が露出す
    るまで、第二材料の前記層と第一材料を同時にエッチン
    グする 工程を包含している半導体構造を形成する方法。
  2. (2)前記第一材料がポリイミドである、特許請求の範
    囲第(1)項記載の方法。
  3. (3)前記エッチング工程のそれぞれが乾式エッチング
    法である、特許請求の範囲第(1)項記載の方法。
  4. (4)前記ブロックがフォトレジスト材料である、特許
    請求の範囲第(1)項記載の方法。
  5. (5)第二材料の前記層がフォトレジスト材料である、
    特許請求の範囲第(1)項記載の方法。
JP61219917A 1985-10-31 1986-09-19 半導体構造形成方法 Granted JPS62106644A (ja)

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US793400 1985-10-31
US06/793,400 US4654120A (en) 1985-10-31 1985-10-31 Method of making a planar trench semiconductor structure

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JPS62106644A true JPS62106644A (ja) 1987-05-18
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