JPS6252934A - 選択マスク形成法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体表面にその一部ケ露呈する選択マス
ク乞形成する方法に関し、特にＬＳＩ等の半導体装置の
製造にあたり做細な寸法のエツナングパターン、不純物
透過パターン等ケ得るのに好適なものであるう 〔発明の概要〕 この発明は、半導体表面に積層した２つの絶縁膜に階段
状断面ン有する開口部ン選択エツチングにより形成した
後、該開口部内の半導体表面部分にのみ選択的にタング
ステン等の高融点金属層ケ被着し、この高融点金属層及
び上層の絶縁膜をマスクとして下層の絶縁膜を異方性ド
ライエッチすることにより半導体表面の微少部分？露呈
させる選択マスクを形成するようにしたものである。こ
の発明によれば、微細パターンの選択マスクを営単に且
つ指度よく形成することができる。

〔従来の技術〕

従来、半導体基板の表面に微乳１なアイル−ンコン溝を
形成する方法としては、基板上に開口部を有する第１の
マスク膜を形成した後、開口部内及び第１のマスク膜上
にシリコンナイトライド膜を介してポリシリコン等の第
２のマスク膜を形成し、この第２のマスク膜及びシリコ
ンナイトライド膜を第１のマスク膜が露出するまで平坦
化すべく研削し、平坦化された第１及び第２のマスク膜
をマスクとしてシリコンナイトライド膜を選択的にエッ
チして基板表面の一部を露呈させ、この後残存するシリ
コンナイトライド膜又は第１のマスク膜と第２のマスク
膜とをマスクとして基板表面を選択エッチするようにし
たものが仰られている（例えば、特開昭５９−１８１６
３９号公報参照）。

この方法によれは、シリコンナイトライド膜の厚さに相
当する微細な寸法のアイソレーション溝を形成すること
ができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した従来法°によると、第２のマスクｆｉｌ及ヒシ
リコンナイトライドＭｗ第１のマスク膜が露出するまで
平坦化すべく研削する工程が非常に複雑である。また、
平坦化処理にいわゆるエッチ・々ツクプロセス乞用いる
とじても、エツチング制御が容易でなく、量産工程には
不向きである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の目的は、微細なアイソレーション溝等を形成
するのに好適な微細パターンの選択マスクビ簡単な工程
で形成することにある。

この発明による選択マスク形成法は、半導体表面に第１
及び第２の絶縁膜を順次に槓１−状に形成した後、選択
エツチングにより第１及び第２の絶縁膜に階段状断面を
有する開口部音形成し、この開口部内の半導体表面部分
にのみ選択的に高融点金属層を被着し、この高融点金属
層及び第２の絶縁膜をマスクとして第１の絶縁膜を異方
性ドライエッチして半導体表面の一部分を露呈させるよ
うにしたものである。

〔作用〕

この発明の方法によれば、階段状断面を有する開口部乞
形成する際に開口部内における第１及び第２の絶縁膜の
端縁部間の距離を例えば１μｍ以下に定めることにより
異方性ドライエツチングの際にはサブミクロンの微細パ
ターンで半導体表面部分？露呈させることができる。セ
して、このような微細パターンの選択マスクは、半導体
表面を選択的にエッチしたり、半導体表面に選択的に不
純物をドープしたりする際のマスクとして用いることが
できるう 〔実施例〕 第１図乃至第４図は、この発明の一実施例による選択エ
ツチング法ヲ示すもので、各々の図番に対応する工程（
１）〜（４）を順次に説明するう＋１＋例えばシリコン
からなる半導体基板１０の表面に、例えばシリコンオキ
サイドからなる第１の絶縁膜１２及び例えばシリコンナ
イトライドからなる第２の絶縁膜１４を順次に積層状に
形成する。この場合、シリコンオキサイド膜は、基板表
面を熱酸化して形成してもよく、あるいはＣＶＤ（ケミ
カル・イーバー・デポジション）法等に、より形成して
もよいつまた、シリコンナイトライド膜は、ＣＶＤ法等
により形成することができる。

次に、第１及び第２の絶縁膜１２及び１４には、階段状
断面？有する開口部１６４選択エツチングによ妙形成す
る。この場合、開口部１６内において、第１及び第２の
絶縁膜１２及び１４の端縁間の距離ｄけ、所望のパター
ン寸法に合わせて例えば１μｍ以下に設定することがで
きる。なお、開口部１６ン形成するための具体的な方法
については第５図乃至第１１図を参照して後述するつ （２）次に、選択ＣＶＤ法により開口部１６内の基板表
面部分にのみ選択的に高融点金属層１８を被着する。金
属層１８としては、例えばＷＦ６　　の水素還元により
タングステン層を形成する。この場合、タングステンは
シリコン基板表面にのみ堆積し、第１及び第２の絶縁膜
１２及び１４上には堆積しないようにすることができる
。

（３）次に、第２の絶縁膜１４及び高融点金属層１８を
マスクとする異方性ドライエツチングにより第１の絶縁
膜１２を選択的にエッチして開口部１６Ａｙｙ！：形成
する。上記のように第１及び第２の絶縁Ｍ１２及び１４
がそれぞれシリコンオキサイド及びシリコンナイトライ
ドからなっている場合、異方性ドライエツチングは、Ｃ
ＨＦ３　等のガス？用いて実施することができるうこの
よう々異方性ドライエツチングにより、前述の距離ｄに
対応した寸法馨有する開口部１６Ａが得られる。

上記した一連の工程によれば、基板上面にはその微少部
分を露呈させる開口部１６Ａを有する選択マスクが形成
される。

（４）次に、基板上の選択マスクを用いて基板表面乞選
択的に異方性ドライエッチしてアイソレーション用の溝
２０ヲ形成する。この場合、エツチングガスとしては、
ＣＣ１４＋　０２又はＳＦ６等を用いることができる。

この後、溝ｍ内には、シリコンオキサイド等の絶縁体？
埋設してアイル−ジョン（素子間分離）領域とすること
ができる。

なお、上記したと同様にして基板表面に溝を形成し、こ
の溝に絶縁膜を介してポリシリコン等を埋設してキャパ
シタを構成することもできる。

第５図及び第６図は、開口部１６乞形成するための第１
の方法を示すものであるつ 第５図の工程では、半導体基板１０上に第１及び第２の
絶縁膜１２及び１４を前述したような方法で順次に形成
した後、第２の絶縁膜１４上にホトレジストＹ塗布し、
これに所望の開ロバターンを露光により転写して現像す
ることにより開口部２２Ａｉ有するホトレジスト層２２
乞形成する。

次に、第６図の工程では、ホトレジスト１−ρケマスク
として第１及び第２の絶縁膜１２及び１４ケ連続的に異
方性ドライエッチして開口部１６’％’形成するつこの
とき、第１の絶縁膜１２に比べて第２の絶縁膜１４のエ
ッチレートが相当大きくなるようなエツチング条件暑選
定することによって１０Ｍ１６内において第２の絶縁膜
１４の端縁を第１の絶縁膜１２の端縁から所望ｆｄだけ
後退量せることかできろう第７図及び第８図は、開口部
１６ヲ形成するための第２の方法を示すものである。

第７図の工程では、第５図について前述したのと同様の
工程の後、ホトレジス）　ｉ４２２にマスクとして第１
及び第２の絶縁膜１２及び１４ヲ連続的に異方性ドライ
エッチする。このとき、第６図の場合とは異カリ、第２
の絶縁膜１４には殆どサイドエッチが入らないようなエ
ツチング条件ケ選定する。

次に、第８図の工程では、ウェットエツチング又はドラ
イエツチングにより第２の絶縁膜１４の側ｍＹ所望−ｉ
　ｄだけエッチして所望の開ロ部１６％得る。

このような方法は、エツチングが２段階となるが、第２
の絶縁膜１４のサイドエッチ量ｄの制御が容易である。

：Ａ９図乃至第１１図は、開口部１６を形成するための
第３の方ｉ馨示すものである。

第９図の工程では、第７図の工程と同様にしてホトレジ
スト層２２ヲマスクとして第１及び第２の絶縁膜１２及
び１４ケ選択的にエッチする。

次に、第１０図の工程では、０２　　プラズマエツチン
グ等によりホトレジスト層乙の露呈面を所望量ａだけエ
ッチする。

次に、第１１図の工程では、残存するホトレジスト層′
２２ヲマスクとじて第２の絶縁膜１４ケ異方性ドライエ
ツチして所望の開口部１６χ得るうこの場合、第２の絶
縁膜１４の後退ｉｄは、第１０図の工程におけるホトレ
ジスト層茨の後退量ａと第１１図の工程におけるホトレ
ジスト層ρの後退量（膜減り量）との和で決まる。

上記した第１乃至第３の方法において、第６図、第８図
及び第１】図の各工程の後は、０２　　プラズマエツチ
ング、硫酸と過酸化水素水、レジスト剥離溶剤等のいず
れかの手段によりホトレジスト層υン除去する。そして
、第２図の工程に移る。

上記実施例では、選択マスフタ用いて基板表面ケ異方性
ドライエッチするようにしたが、この発明は、基板上に
絶縁膜乞介して形成したポリシリコン等の多結晶半導体
ＦＯ！ｊ乞微細バターニングする際にも応用することが
できる。また、選択マスクは、エツチングマスクとして
使用できるたけでなく、導電型決定不純物の選択拡散も
しくは選択的イオン壮大の際に不純物マスクとしても使
用できるものである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれ汀、平坦化研削等の複雑
且つ制御性のよくない工程乞用いることなく、選択エツ
チング、選択ＣＶＤ等の簡単且つ制御性のよい工程を用
いて微細パターンの選択マスク？形成することができる
。また、この発明により得られる選択マスクは、第３図
に示したように開口部の側壁かはぼ垂直であるので、エ
ツチングマスクや不純物マスクとして用いると、高精度
のエツチングや不純物ドーピングが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、この発明の一実施例による選択エ
ツチング法を示す基板断面図、第５図及び第６図は、開
口部形成のための第１の方法ケ示す基板断面図、 第７図及び第８図は、開口部形成のための第２の方ｉＹ
示す基板断面図、 第９図乃至第１１図は、開口部形成のための第３の方法
を示す基板断面図である。 １０・・・半導体基板、１２・・・第１の絶縁膜、１４
・・・第２の絶縁膜、１６・・・開口部、１８・・・高
融点金属層。 出ゑ１１人　　　日本楽器久造株式会社代理人　　　弁
理士　伊　沢　敏　昭 第１図Ｃ開り即形成） 第２図（を状ＣｖＤ） 第３図（￥１昶縁脹Ｌ→）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）半導体表面に第１及び第２の絶縁膜を順次に積層
   状に形成する工程と、 （ｂ）選択エッチングにより前記第１及び第２の絶縁膜
   に階段状断面を有する開口部を形成する工程と、 （ｃ）前記開口部内の半導体表面部分にのみ選択的に高
   融点金属層を被着する工程と、 （ｄ）前記第２の絶縁膜及び前記高融点金属層をマスク
   とする異方性ドライエッチングにより前記第１の絶縁膜
   を選択的にエッチして前記半導体表面の一部分を露呈さ
   せる工程と を含む選択マスク形成法。