JPS6281728A - 素子分離領域の形成方法 - Google Patents

素子分離領域の形成方法

Info

Publication number
JPS6281728A
JPS6281728A JP22339485A JP22339485A JPS6281728A JP S6281728 A JPS6281728 A JP S6281728A JP 22339485 A JP22339485 A JP 22339485A JP 22339485 A JP22339485 A JP 22339485A JP S6281728 A JPS6281728 A JP S6281728A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
groove
element isolation
silicon
layer
deposited
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22339485A
Other languages
English (en)
Inventor
Takao Yonehara
隆夫 米原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP22339485A priority Critical patent/JPS6281728A/ja
Priority to GB8623956A priority patent/GB2183090B/en
Priority to DE19863634140 priority patent/DE3634140A1/de
Priority to FR868613927A priority patent/FR2588416B1/fr
Publication of JPS6281728A publication Critical patent/JPS6281728A/ja
Priority to US08/003,693 priority patent/US5393646A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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、半導体素子を電気的に分離する素子分離領域
の形成方法に関する。
[従来技術およびその問題点] 超LSIにみられるように、近年、素子の集積化が著し
く進展し、それに伴って各素子を電気的に分離する素子
分離領域の縮小化が強く必四とされている。
半導体素子を電気的に分箸する方法としては。
従来からPN接合を用いたもの、サファイヤ等の絶縁物
基板りに゛ト導体2に子を形成し、それらを島状に切り
離すもの、単結晶基板の異方性エツチングを利用してV
字型の溝を用いるもの、選択酸化法を用い酸化層で素子
を囲うもの等が知られている。
この中でよく使用されているのは選択酸化法(LOCO
9法)であるが、この方法では選択酸化時に酸化膜が横
方向にも進むために1.に子分敲領域の縮小化を困難と
している。
そこで、縮小化の可能な新しい分離方法として、溝素子
分離法が提案されている (玉置洋−1Semicon
ductor World、122.1384.8) 
、この分離法は、基板に溝を形成し、その側壁を絶縁層
で覆った後、溝内部を誘電体メは多結晶シリコンで埋込
み、エツチングによって表面を乎坦化することで素子分
離領域を形成するものである。
ただし、埋込み材料をSi02とした場合、シリコンノ
、(板との熱(彰・玉係数が異なるために、埋込み後の
熱処理により大きな応力が発生するという問題点を有し
でいる。
したがって、埋込み材料としては多結晶シリコンが適し
ていると考えられるが、この分離方法では多結晶シリコ
ンを溝に埋込んだ後、エツチングによって41坦化する
必要があるために、工程が複雑化するという問題点を有
している。また、素子の活性領域等になる゛ト導体層が
エッチ〉・グによって損傷を受けることもあり、素子の
特性を低下させる原因ともなる。
[問題点を解決するための手段] ト記従来の問題点を解決するために1本発明による素子
分離領域の形成方法は、 素子分離用の溝に半導体材料を埋込んで素子分離領域を
形成する方法において、 堆積面材料の種類による半導体堆積材料の核形成密度の
差を利用し、前記素子分離用の溝の少なくとも底面部に
核形成密度の高い方の材料を設けることで前記、)、子
分雌用の溝に前記゛ト導体材料を選択的に堆積させ埋込
むことを特徴とする。
[f’li II! ] これによって素子分離用の溝に自己整合的に半導体材料
が埋込まれるために、エツチングによる?州北を必要と
せず、工程の簡略化および素子特性の向−1−を達成で
きる・ [実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
第1図(A)〜(E)は、本発明による素子分離領域の
形成方法の第一実施例を示す素子分離領域形成工程図で
ある。
まず、同図(A)に示すように、シリコンの基板ILに
レジスト2を塗布し、素子分離領域の部分のレジストを
除去する。続いて、残留しているレジスト2をマスクと
して、反応性イオンエツチング(以下、RIEとする。
)により基板1に溝3を形成する。
次に、同図(B)に示すように、基板1の表面およこ)
溝3に熱酸化によって厚さ0.1〜0.5 μmのSi
02層4を形成する。
次に、同図(C)に示すように、パターニングにより溝
3以外の部分にレジスト5を設け、続いて、ECR(E
lectron Cyclotron Re5onan
ce)法又はGO(Glow Discharge)法
等により、レジスト耐用温度以上゛でレジスト5および
溝3の底面部にSi3 N4層6 (又は非晶質シリコ
ン層)をt<t vlする。ECR/、l、を用いると
、方向性のある堆積がiif能となり、レジスト5の壁
面および溝3の側面には堆積しない。
次に、同図(D)に示すように、レジスト5を剥離して
溝3底面部のSi3 N 4層6のみを残留させる。す
なわち、基板1の表面はSi02層4で覆われ、;に子
分離領域用の溝3の底面部はSi3 N 4層6で覆わ
れている。
この構造において、後述するように、ある堆積条件でシ
リコンを堆積させると、Si02層4Lには堆積せず、
Si3 N 4層6]二に非晶質ではないシリコンが選
択的に11ト積する。したがって、同図(E)に示すよ
うに、)143のみに非晶質でなり〜シリコン7が堆積
し、溝3が埋込まれる。
なお、Si02層4」−にシリコンが堆積しないという
具体例としては、高温(> 900℃)で5i02七に
シリコンを堆積させようとすると、シリコンとSiO2
とが反応してSiOという蒸気圧の高い物質が形成され
、これによって5i02がエツチングされて5i02h
にはシリコンが全く付着しないという報告がされている
(T、Yonehara、S、Yoshioka。
S、Miyazawa J、Appl、Phys、53
(10) 6839.1982)。
第2図(A)〜(E)は、本発明の第二実施例を示す素
子分離領域の形成工程図である。
同図(A)に示すように基板1にRIEにより溝3を形
成した後、同図(B)に示すように、Si02層4を熱
酸化により形成し、更にその上にLPCiVD法で厚さ
0.1〜0.2 JLmのSi3 N 4層8 (又は
多結晶シリコン)を形成する。
次に、同図(C)に示すように溝3にレジスト9を埋込
み、これをマスクとして表面のSi3 N 4層8をエ
ツチングし、同図CD)に示すようにレジスト9を除去
して、溝3の内壁にSi3 N 4層8を残留させる。
以下、同図(E)に示すように、第一実施例と同様にし
て溝3内に非晶質でないシリコン7を選択的に堆積させ
る。Si3 N 4層8でなく多結晶シリコン8であっ
ても、同様に非晶質でないシリコン7を選択的に堆積さ
せることができる。
なお、同図(B)に示す構造で、(C:F4+N2+0
2)を用いたRIEにより溝3の側壁のSi3 N 4
層8のみを残して他のSi3 N 4層8を除去し、非
晶質でないシリコン7を堆積させてもよい。この方法は
レジスト8の形成および除去の工程が不要であるために
、工程が更に簡略化される。
第3図(A)〜(C)は、本発明の第三実施例を示す素
子分離領域形成工程図である。
まず、同図(A)に示すように、溝3が形成された基板
1を熱酸化により5102層4を形成する。
次に、同図(B)に示すように、溝3の部分を除いてレ
ジスト10を形成し、レジストlOをマスクとしてシリ
コン又は窒素のイオンを注入する。これによって溝3の
底面部のSiO2層4が、シリコン又は窒素過剰な51
02変質層11となる。
次に、同図(C)に示すように、レジスト10を除去し
、堆積面として溝3の底面部に5102変質層11、基
板表面に5102層4を露出させる。そして、第一実施
例と同様にしてシリコンを堆積させると、シリコン又は
窒素過剰なSi02変質層11にだけにJ1品質でない
シリコン7が選択的に堆積し、溝3が埋込まれる。
次に、L記第−〜第三実施例で述べた非晶質でないシリ
コン7の堆積過程および堆積条件等について詳細に説明
する。
まず、−競に堆積膜形成過程は次のように占えられてい
る。
堆積面のノ、(板が飛来する原子と異なる種類の材料、
特に−11品質材料である場合、飛来する原子は基板表
面を自由に拡散し、又は再)入発する。そして原子同志
の衝突の末、核が形成され、その自由エネルギGの変化
ΔGが最大となるような核(安定核〕の大きさrC以上
になると、ΔGは減少し、核は安定にE次元的に成長を
続け、島状となる。
核を形成することによって生ずる自由エネルギGの変化
ΔGは、 ΔG = 4πf(θ)(σo r2+37IIIgv
・r3)f(0) =!4 (2−3casO+ co
s20)ただし、r:核の曲率半径 0:核の接触角 gマ 、?ji位堆積当りの自由エネルギσ0 :核と
真空間の表面エネルギ と表わされる。ΔGの変化の様子を第4図に示す。同図
において、ΔGが最大値であるときの安定核の曲率半径
がrCである。
このように核が成長して島状になり、更に成長して島同
志が接触して網目状に基板表面を覆い、最後に連続膜と
なって基板表面を完全に覆う。このような過程を経て基
板上に堆積膜が形成される。
上述したような堆積過程において、基板表面の中位面積
当りに形成される核の密度は、飛来原子と基板との相〃
作用に大きく依存し、また温度をはじめとするlイ「積
条件にも大きく影響される。
そこで堆積膜の材料と基板材料との種類を適当に選択し
、また温度、圧力、ガス種等の堆積条件を適当に設定す
ることで、核形成密度(あるいは核形成速度)を決める
ことができる。したがって、一種類の堆積材料を用い、
上記核形成密度が大きく異なるような多種類の基板材料
から成る堆積面に当該堆積材料を堆積させようとすると
、堆積膜は核形成γ度の高低によって選択的に形成され
る。
第5図は、Si02の堆積面とSi3 N 4の堆積面
との核形成密度の経時変化を示すグラフである。
同グラフが示すように、堆積開始後10秒はで、5i0
2 mでの核形し&、密度は102c「2以下で飽和し
、20分後でもその&iはほとんど変化しない。
それ1こ対してSi3 N 4−1)では、10秒程度
で〜4×105C「2で飽和し、それから10分はど変
化しないが、それ以降は急激に増大する。この現象は、
Si3 N 4上で島が合体し、完全にSi3 N 4
の堆積面カシリコンで覆われ、その七に更にシリコンの
核が形成されたために起こると考えられる。
この場合、Si02上での核形成はほとんど問題となら
ないが、反応カス中にHGIガスを添加することで、5
i02上での核形成を更に抑制することができる。また
、塩8!絆了後に、HClが高温で流すことで、5i0
2上の核を除去してもよい。
このように堆積面の材料として8102およびSi3 
N 4を選択し、堆積材料としてシリコンを選択すれば
、同グラフに示すように上方に大きな核形成密度差を得
ることができる。核形成密度の差は、同グラフで示すよ
うに安定核の密度で103倍以上であれば、堆積膜の十
分な選択形成を行うことができる。
なお、核密度の測定は、光学顕微鏡、電f顕微鏡による
観察によって行われる。
また、Si3 N 4上の核形成密度は、次に示すよう
にSiとNとの組成比にも依存する。
第6図は、SiNの組成比と、その上での核形成密度と
の関係を示すグラフである。このように組成比を変える
ことで核形成密度を31整することができ1,11品質
でないシリコン7の厚さを決定することが(I(能であ
る。
[発IIの効果] 以1−詳細に説明したように、本発明による素子分離領
域の形成方法は、末子分離用の溝の少なくとも底面部に
核形成密度の高い方の材料を設けることで前記素子分離
用の溝に前記半導体材料を選択的に埋込むことを特徴と
する。
これによって素子分離用のt+Wに自己整合的に半導体
材料が埋込まれるために、エツチングによるモ坦化を必
要とせず、微小な素子分離領域を容易に形成でき、素子
特性の向上を達成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(E)は、本発明による素子分離領域の
形成方法の第一実施例を示す素子分離領域形成工程図、 第2図(A)〜(E)は、本発明の第二実施例を示す素
子分離領域の形成工程図、 第3図(A)〜(G)は、本発明の第三実施例を示す素
子分離領域形成工程図、 第4図は、自由エネルキGの変化ΔGと核の曲率水径と
の関係を示すグラフ、 第5図は、5i02の堆積面とSi3 N 4の堆積面
との核形成密度の経時変化を示すグラフ、第6図は、S
iNの組成比と、その上での核形成密度との関係を示す
グラフである。 l・・・基板 3・・・溝 4 拳 ・ 拳 Si0 2  層 6−・・Si3 N 4層 7・・・非晶質でないシリコン 8・・・Si3 N 4層又は多結晶シリコン層11舎
・eシリコン又は窒素過剰の5i02層代理人  弁理
士 山 ド 穣 f 第1図 第1図 第2図 (C) (D) (E) 第3図 (B) 1゜ (C) 第6 図 SiXN1−x

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)素子分離用の溝に半導体材料を埋込んで素子分離
    領域を形成する方法において、 堆積面材料の種類による半導体堆積材料の核形成密度の
    差を利用し、前記素子分離用の溝の少なくとも底面部に
    核形成密度の高い方の材料を設けることで前記素子分離
    用の溝に前記半導体材料を選択的に堆積させ埋込むこと
    を特徴とする素子分離領域の形成方法。
JP22339485A 1985-10-07 1985-10-07 素子分離領域の形成方法 Pending JPS6281728A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22339485A JPS6281728A (ja) 1985-10-07 1985-10-07 素子分離領域の形成方法
GB8623956A GB2183090B (en) 1985-10-07 1986-10-06 Method for selective formation of deposited film
DE19863634140 DE3634140A1 (de) 1985-10-07 1986-10-07 Verfahren zur selektiven bildung einer abgeschiedenen schicht
FR868613927A FR2588416B1 (fr) 1985-10-07 1986-10-07 Procede de formation selective d'un film depose
US08/003,693 US5393646A (en) 1985-10-07 1993-01-19 Method for selective formation of a deposited film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22339485A JPS6281728A (ja) 1985-10-07 1985-10-07 素子分離領域の形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6281728A true JPS6281728A (ja) 1987-04-15

Family

ID=16797455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22339485A Pending JPS6281728A (ja) 1985-10-07 1985-10-07 素子分離領域の形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6281728A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6415535A (en) * 1987-12-31 1989-01-19 Isuzu Motors Ltd Clutch controller
JP2007110125A (ja) * 2005-10-12 2007-04-26 Qimonda Ag マイクロ電子デバイス及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6415535A (en) * 1987-12-31 1989-01-19 Isuzu Motors Ltd Clutch controller
JP2007110125A (ja) * 2005-10-12 2007-04-26 Qimonda Ag マイクロ電子デバイス及びその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7915173B2 (en) Shallow trench isolation structure having reduced dislocation density
US5321298A (en) Soi wafer fabrication by selective epitaxial growth
JPH08330305A (ja) 半導体装置の絶縁膜形成方法
JPH0650759B2 (ja) 高度に平面化された集積回路構造を作るための方法
JPH02214140A (ja) トレンチ分離構造を形成するためにシリコン基板に丸形底部を有するトレンチを形成する方法
JP2004103855A (ja) 基板及びその製造方法
JP2900503B2 (ja) 半導体基板内にトレンチ絶縁構造を製造する方法
JP2001267413A (ja) 実質的に平坦なトレンチ分離領域を有する半導体デバイス及びその製造方法
JP3363420B2 (ja) 自己整合トレンチを有するパターン付きシリコン・オン・インシュレータ基板の製造方法
US6475875B1 (en) Shallow trench isolation elevation uniformity via insertion of a polysilicon etch layer
US6228741B1 (en) Method for trench isolation of semiconductor devices
US6436791B1 (en) Method of manufacturing a very deep STI (shallow trench isolation)
US6165869A (en) Method to avoid dishing in forming trenches for shallow trench isolation
US6548345B2 (en) Method of fabricating trench for SOI merged logic DRAM
KR20020036298A (ko) 트렌치 소자분리막 및 그 제조방법
KR100353174B1 (ko) 절연체 상 실리콘 기판 제조 방법
US20040014291A1 (en) Shallow trench isolation structure and method
US6103581A (en) Method for producing shallow trench isolation structure
JPS6281728A (ja) 素子分離領域の形成方法
JPH05849B2 (ja)
JP3773785B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0488658A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2812013B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH04245662A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6257232A (ja) アイソレ−シヨンデバイス及びその製法