JPS63228731A - 半導体装置の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置特に高速・高密度で簡便な製造方法
によるトレンチ分離に関するものである。

従来の技術 近年、半導体装置はますます高密度・高速化の方向に進
み、トレンチ分離による半導体装置の研究が活発に行な
われている。例えば、その１つの方法としてＡ＠Ｈａｙ
ａｓａｋａ　ｅｔ　ａｌ″Ｕ−ｇｒｏｏｖｅＩｓｏｌａ
ｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈ　５
ｐｅｅｄＢｉｐｏｌａｒ　ＶＬＳＩ’ｓ”、　ＩＥＤＭ
　Ｔｅｃｈ、Ｄｉｇ、　（アイイーチーエム　チクルカ
ル　ダイジェスト）１９８２ＰＰ、６２〜６６に示され
ているようなトレンチ分離技術がある。

第２図に通常のトレンチ分離技術を用いたバイポーラト
ランジスタ（以下Ｔｒと理す）の要部断面構造図を示す
。２１は例えばｐ型半導体基板、２２は高濃度ｎ＋埋込
み層、２３はｎ型エピタキシャル層、２４は開口部表面
を熱酸化して形成した酸化膜、２６は開口部の中に充て
んしたｐｏｌｙＳｉ　、２６はｐｏｌｙ　Ｓｔ　表面を
熱酸化した酸化膜であり、酸化膜２４，２６とｐｏｌｙ
ｓｉ　　２５で素子間分離をしている。２７はコレクタ
・ウオールで高濃度ｎ＋埋込み層２２とつながっている
。２８はベース層、２９はエミッタ、３０はコンタクト
開口用の酸化膜３１はＡＩ電極配線である。

発明が解決しようとする問題点 トレンチ分離法では素子間分離領域の幅を狭く、かつ深
く形成して素子の高密度・高速化を図っている。しかし
ながら、従来のトレンチ分離法は素子間分離領域のみを
深く形成してＴｒのコレクタ基板間容量を小さくしてい
る。バイポーラＴｒをさらに高速・高密度にするために
はベース領域とコレクタ・コンタクトの間をｎ＋埋込み
層に達するまで絶縁物で分離しておくことが必要である
。

このようにすれば、ベース・コレクタ間の容量を低くし
、またコレクタ・ベース間の耐圧モ高りスることができ
る。

また、トレンチ開口部に充てんする物質としてはｐｏｌ
ｙ　Ｓｉ　　が通常用いられるが、ｐｏｌｙ　Ｓｔ　　
を開口部に充てんした後必ず熱酸化によりｐｏｌｙ　Ｓ
ｉ表面を酸化する必要がある。この熱酸化により、半導
体基板上に結晶欠陥を誘起して素子の特性を劣化させる
という問題点も有している。

本発明はこのような問題点を解決するもので、バイポー
ラＴｒにおいてトレンチ分離領域は深く、ベーストコレ
クタ・コンタクト間は浅く、非常に簡便な方法で絶縁物
を充てんすることを１丁能とし、素子の高速・高密度化
を図った半導体装置の製造方法を提供するものである。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために、本発明は半導体基板」二
に深い開口部および浅い開口部を形成する工程と、少な
くとも深い開口部および浅い開口部内表面を酸化して絶
縁膜を形成する工程と、浅い開口部より厚く全面に溶融
性の絶縁膜を形成し、熱処理により表面を平坦化する工
程と、溶融性の絶縁膜をエツチングして深い開口部およ
び浅い開口部内に溶融性の絶縁膜を充てんする工程とを
備えたもので、非常に簡便な方法で素子の高速・高密度
化を図ったものである。

作　　用 この構成により、たとえばバイポーラＴｒ　において、
素子間分離領域は深い開口部を有し、ベース領域とコレ
クタ・コンタクト間は浅い開口部を有している。この深
い開口部と浅い開口部内に浅い開口部より厚く溶融性の
絶縁膜を形成して熱処理することにより表面を平坦化す
ることができる。

それ故、従来のように７オトレジスト膜を所ったエッチ
バック法を用いる必要がなく、１回のエツチングにより
非常に簡便な方法で深い開口部と浅い開口部を同時に絶
縁膜で埋めることができる。

しかも、絶縁膜の充てんにより素子間分離が形成できる
ので、　ｐｏｌｙ　Ｓｔ　　を充てんする場合のように
表面を熱酸化する必要がなく結晶欠陥の発生も防ぐこと
ができる。

したがって、本発明は非常に簡便な方法で高速で高密度
、しかも結晶欠陥の発生の少ない非常に優れたバイポー
ラＴｒ　　を容易に実現することが可能となる。

実施例 以下、第１図ａ−ｆとともに本発明の一実施例にかかる
バイポーラＴｒ　の製造方法を示す。

第１図ａにおいて、１は例えばｐ型半導体基板、２は高
濃度ｎ＋　埋込み層、３はｎ型エピタキシャル層で１μ
ｍ形成している。４は熱酸化による酸化膜で６００人形
成している。この酸化膜は窒化ケイ素膜で形成しても特
に構わない。５はＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏ
ｒ　Ｄｅｐｏｔｉｏｎ）法で形成したＳ　１０２膜で１
ｐｒｎ形成している。そして、フォトリソ法を用いてト
レンチ分離領域のパターニング’ｒＬ、ＣＶ　Ｄ　Ｓ　
１０２膜Ｅ５　、　酸化膜４ヲＲＩ　Ｅ（Ｒｅａｃｔｉ
ｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｆｎｇ　）　　法でドライエツ
チングする。次に、ＣＶ　Ｄ　Ｓ　１０２膜５をマスク
としてｎ型エピタキシャル層３．ｐ型半導体基板１を高
濃度ｎ＋埋込肋２より深（ＲＩＥ法でエツチングして深
い開口部ｅを形成する。この開口部６は幅１．２μｍ、
深さ３μｍである。その後、再びフォトリン法を用いて
、バイポーラＴｒのベース領域とコレクタ・コンタクト
の間となるＣ　Ｖ　Ｄ　Ｓ　１０２膜６．酸化膜４をド
ライエツチングする。そして、ＣＶ　Ｄ　ｂ　ｔ　０２
膜６を再びマスクとしてｎ型エピタキシャル層３を１膜
１ｍエツチングして浅い開口部子を形成する。開口部子
は高濃度ｎ＋　埋込み層２２が露出するまでエツチング
されている（第１図ｂ）。

第１図Ｃにおいては、ＣＶ　Ｄ　Ｓ　ｉＯ２膜６．酸化
ｌ拠４を除去し、全面に１６００人の酸化膜８ヲＪ１そ
・・Ｘ」二；し 成している。ここでは深い開口部６．浅い開ロ部了、ｎ
型エピタキシャル層３上すべてに酸化膜８を形成してい
るが、少なくとも深い開口部６および浅い開口部７０表
面上に形成しておけばよい。

そして、本発明の特徴である溶融性の絶縁膜９例えばＢ
ＰＳＧ（Ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ　ｇ
ｌａｓｓ　）あるいはＡｓ　５Ｇ（Ａｓ　　５ｉｌｉｃ
ａｔｅ　　ｇｌａｓｓ）を１．４〜２．０μｍ形成する
。この溶融性の絶縁膜９は形成した直後は深い開ロ部ｅ
、浅い開口部Ｔ上に急峻な溝１０を有している。この溶
融性絶縁膜９は少なくとも浅い開口部子より厚く形成し
ておくことが必要である。溶融性の絶縁膜９は常圧。

減圧ＣｔＪＤ法どちらで形成してもよいがステップカバ
レージを少しでもよくするためには減圧ＣＶＤ法で形成
するほうが望ましい。その後、Ｎ２雰囲気中で９５０〜
１０００℃の温度で３０〜６０分熱処理を行なうと溶融
性の絶縁膜９は流動しｎ型エピタキシャル３．深い開口
部６および浅い開口部７上すべて平坦になる。この熱処
理は非酸化性。

酸化性雰囲気どちらで行なっても特に構わない。

また、高圧中で熱処理すればもつと低温で平坦化するこ
ともできる。よって、溶融性の絶縁膜９を熱処理するこ
とによって深い開口部および浅い開１］：；ＩＳを含む
表面全体を平坦にすることがでさ、深い開口部、浅い開
口部内共に空間は発生しない（第１図ｄ）。

第１図ｅにおいては、溶融性の絶縁膜９をエツチングす
ることによって深い開口部および浅い開口部にのみ溶融
性の絶縁膜９ａ、９ｂを残すことができる。本発明では
溶融性の絶縁膜９を熱処理により平坦にしているので、
従来のようにフォトレジスト膜を用いることもなく、１
回のエツチングで制御性よく深い開口部および浅い開口
部に溶融性の絶縁膜を光てんすることができる。したが
って、非常に簡便な方法で同時に深い開口部および浅い
開口部内に絶縁膜を形成することが可能となる。

しかも、１回のエツチングで深い開口部と浅い開口部を
絶縁膜で同時に形成することができ、素子間分離が完成
する。よって、従来のｐｏｌｙ　Ｓｔを埋める方法のよ
うにｐｏｌｙ　Ｓｔ　　、１而を熱酸化する必要がなく
、熱酸化による結晶欠陥の発生を防止することができ、
素子の歩留を向」ニすることが可能となる。また、熱酸
化することがないので高濃度ｎ＋埋込み層の持ち上がり
もなくコレクタ・エミッタ間の耐圧も高くすることがで
きる。

第１図ｆにおいては通常の方法でＴｒを形成している。

１１はコレクタ・ウオール、１２はベース層、１３はエ
ミッタ、１４はコンタクト開口用の酸化膜、１６はＡｌ
電極配線である。

発明の効果 以上のように本発明によると半導体装置特にバイポーラ
半導体装置において、素子間分離領域となる深い開口部
およびベース領域とコレクタ・コンタクトの間の浅い開
口部に溶融性の絶縁膜を堆積し、熱処理により表面全体
を平坦にすることができる。それ故、平坦になった溶融
性の絶縁膜を１回エツチングすることによって、深い開
口部と浅い開口部を同時に絶縁膜で充てんすることがで
きる。したがって、従来のフォトレジストＩＩを用いた
エッチバック法に比べ、非常に簡便で制御性よく絶縁膜
を深い開口部および浅い開口部に埋めることが可能とな
る。

筐た、絶縁膜をエノチグにより深い開口部および浅い開
口部内に同時に埋めて素子間分離を完成することができ
る。それ故、熱酸化による結晶欠陥の発生もなく、素子
の歩留も向上する。

よって、バイポーラＴｒにおいて、コレクタ基板間容量
コレクタ・ペース間容量、ベース・コレクタ間容量をす
べて小さくすることができ、素子の高速・高密度化を図
ることができる。

以上のように本発明は深い開口部と浅い開口部を簡便な
方法で同時に絶縁膜で充てんすることができ、高速で高
密度、しかも歩留向上を図った半導体装置の製造方法に
大きく寄与し、また工業的にも非常に価値の高いもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ　＝　ｆは本発明の一実施例にかかる半導体装
置の製造工程断面図、第２図は従来のトレンチ分離法に
よるバイポーラＴｒの要部断面構造図である。 １・・・・・・ｐ型半導体基板、２・・・・・・高濃度
ｎ＋埋込み層、３・・・・・・ｎ型エピタキシャル層、
５・・・・・・ＣＶＤ５ｉ０２膜、６・・・・・・深い
開口部、７・・・・・・浅い開口部、８・・・・・・酸
化膜、９・・・・・・溶融性の絶縁膜、１ｏ・・・・・
・溝。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名歌７
ｂ−−−濃卵Ｍ麺の絶鼾 ／１−−−コレ２ダ・ウォー】し ｌ？−−−ペース層 第　１　　ｒＭ／３−−−ｘミー、り ｌ＋−一一狼化表 ｌ５−−−Ｍ電槽１υ東 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板上に深い開口部および浅い開口部を形成する
   工程と、少なくとも前記深い開口部および浅い開口部内
   表面を酸化して絶縁膜を形成する工程と、前記浅い開口
   部より厚く全面に溶融性の絶縁膜を形成し、熱処理によ
   り表面を平坦化する工程と、前記溶融性の絶縁膜をエッ
   チングして、前記深い開口部および浅い開口部内に前記
   溶融性の絶縁膜を充てんする工程とを備えたことを特徴
   とする半導体装置の製造方法。