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JPS58213444A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPS58213444A
JPS58213444A JP9640182A JP9640182A JPS58213444A JP S58213444 A JPS58213444 A JP S58213444A JP 9640182 A JP9640182 A JP 9640182A JP 9640182 A JP9640182 A JP 9640182A JP S58213444 A JPS58213444 A JP S58213444A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
groove
semiconductor
etching
semiconductor device
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
JP9640182A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuya Kikuchi
和也 菊地
Tadanaka Yoneda
米田 忠央
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP9640182A priority Critical patent/JPS58213444A/ja
Publication of JPS58213444A publication Critical patent/JPS58213444A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/763Polycrystalline semiconductor regions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/3213Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32134Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by liquid etching only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Element Separation (AREA)

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】 本発明は半導体装置の製造方法に関し、そのうち特に、
半導体装置の素子分離領域の形成方法に関するものであ
る。
従来、半導体装置の製造における素子分離領域の形成方
法として、素子分離領域となるべき部分をエツチングし
て溝を形成した後、溝内に多結晶/リコンを埋め込み分
離領域を形成するという方法がある。その従来技術の一
例を第1図により説明する。
シリコン酸化膜(Si02膜)2及びシリコン窒化膜(
SisN4膜)3が形成されたP形半導体基板(Si基
板)1上にホトリソ技術により所望の分離ハターン巾ヲ
有−t−るホトレジスI・パターン4を形成する。この
ホトレジストパターン4をエツチングマスクにしてSi
3N4膜3及び5i02膜2を工・ツチングした後、異
方性ドライエツチングによりSi基板1を目標の深さだ
けエツチングして溝6を形成する。そして、チャネルス
トッパ用のポロンイオン注入を行ないイオン注入領域6
を形成する(第1図a)。
次に、ホトレジストパターン4を除去し、加熱酸化法に
より溝6部に5i02膜7を形成する。そして、CVD
法、蒸着法、スパッタ法等によりPo1ySi膜βを形
成する(第1図b)。
次に、ドライエツチングあるいはウェットエツチング法
等により、5isN4膜3上のPo1ySi膜8を除去
することによって溝5内にPo1ySi膜8′を残す(
第1図C)。
次に、900〜b 加圧水蒸気中でPo1ySi膜8′を酸化し、SiO2
膜9を形成する。その後、Si 3N a膜3及びSi
O2膜2を除去することによって、第1図dの如く、溝
6の大部分がPo1ySi膜8′で埋まっている構造を
有する素子分離領域を形成することができる。
しかし、上記方法においては、St、N4膜3上のPo
1ySi膜8をエツチング除去した際、溝6の領域上に
形成されたPo1ySi膜8も同じエツチングレートで
エツチングされてしまう。そのだめ、溝6内に残存する
Po1ySi膜8′には、凹部状のi差が生じ、A/配
線の断線の原因になるという問題がある。さらに、溝6
のパターン巾がいろいろと異なっている半導体装置の場
合には、上記方法を使用することが困難である。なぜな
らば、比較的微細な溝で、しかも、溝巾が一定ならば5
i3Na膜上と溝上のPo1ySi膜の厚さの差によっ
て溝内にPo1ySi膜を残存させることができる。し
かし、溝巾が広いとSi 5N 4膜上と溝上のPo1
ySi膜の厚さが同じ程度になるため5L3N4膜3上
のPo1ySi膜8をエツチングした際、溝5内のPo
1ySi膜8も同様にエツチングされてしまうため、溝
6内にPo1ySi膜が残存しないという問題がある。
そこで、本発明の目的は、多結晶シリコンあるいは無定
形シリコン等の半導体膜のパターンがエツチングマスク
を用いることなく選択的に形成できる半導体装置の製造
方法を提供することである。
そして、本発明の他の目的は、素子分離領域となる溝内
に、溝巾に依存することなく選択的に半導体膜を残存さ
せることによって半導体基板表面とほぼ同じ高さを有す
る素子分離領域を精度良く形成できる半導体装置の製造
方法を提供することである。
すなわち、本発明は、拡散した領域の半導体膜のエツチ
ングレートが拡散していない領域の半導体膜のエツチン
グレートに比べて速いことをセルファライン的に用いる
ことによって、素子間分離領域となる溝内に半導体膜を
選択的に残存させ、素子間分離領域を形成することを特
徴とする半導体装置の製造方法である。
以下、本発明について実施例を用いて詳細に説明する。
第2図は、Po1ySi膜を埋め込み素子間分離領域を
形成する本発明の第1の実施例を示す。
P形Si基板1o上に厚さ0.06μmのSiO2膜1
1、約0.1 μmのSi3N4膜12及び約0.2.
czmの厚さを有する不純物を含んだ堆積被膜例えばP
SG膜13を形成する。そして、ホトリソ技術により分
離領域以外の領域上にホトレジストパターン14を形成
し、溝巾lを例えば1.6μmとする(第2図a)。
次に、ホトレジストパターン14をマスクニジてスパッ
タエツチングする。例えば、04FBガスを導入し、約
0.07 Torr、  200Wでプラスマスバッタ
エツチングを行なう。そうすると、PSG膜13、Si
、5N4膜12、SiO2膜11が除去される。さらに
、例えばCF4 、00ta 、 CF2C72等のガ
スを導入し、約0.05 Torr、 aoowでプラ
ズマスパノタエソチすることによりSi基板10の表面
から約1.6μmの深さまでのSiをエツチングし、凹
部状の溝16を形成する(第2図b)。
次に、HNOs 、 HFの混合液で溝15の底面およ
び側面を0.1μmエツチングし、プラズマスパッタエ
ツチング時に生じた結晶歪、汚染領域を除去する。そし
て、60KeV、約3×101510nS/caのボロ
ンをイオン注入し、溝16の底部にチャネルストッパー
となるイオン注入領域16を形成する(第2図g)。
次に、ホトレジストパターン14を除去し、加熱酸化法
により溝16部に絶縁性の薄膜例えば厚さ約0.1μm
のSiO2膜17を形成する。そして、CVD法、蒸着
法、スパッタ法等により、厚さ約0.6μmのPo1y
Si膜18を形成する(第2図d)。
次に、1000℃、60分の熱処理を施す。このとき、
 −P S G膜13上ノPo1ySi膜1B’はps
G膜1膜上3リンが拡散され、溝16内のPo1ySi
膜18は拡散されない。また、5isN<膜12が拡散
防止膜となり、8i基板1oには拡散されない(第2図
0)。
次に、HNO3,HF 、 CHs(300Hの混合液
でPo1ySi膜18′をエツチング除去する。この場
合、PSG膜13によりリンが拡散されているPo1y
Si膜18′は、溝16内の拡散されていないPo1y
Si膜18に比べて10〜20倍程度エツチングレート
が速い。したがって、溝16内のPo1ySi膜18を
ほとんどエツチングすることなく、PSG膜1膜上3上
o1ySi膜18′をエツチングすることができ、溝1
6内にPo1ySi膜18が残存する(第2図f)。
次に、HF 、 H2Oの混合液あるいはHF、NHd
Fの混合液でPSG膜13をエツチングする。その後、
900〜1000℃、 −6〜10 TCf/、i、の
加圧水蒸気中で酸化する。この場合、Po1y Si膜
18を酸化すると消費されたSiの厚さの約2倍のSi
O2厚さになる。そこで、Po1ySi膜18間の距離
Xが0,6μmの場合、厚さ0.6μmのSiO2膜を
形成する。そうすると、Po1ySi膜18が0.25
 pm消費され、0.26μm盛り上ってSiO2膜1
9で溝が埋まる(第2図g)。
次に、Si3N 4膜12 、5iOz膜11及ヒ5i
o2膜19の表面層をエツチングすることによって、第
2図りの如(Si基板1oの表面とほぼ平坦な5i02
膜19表面を有する素子間分離領域を形成することがで
きる。
以上、第2図の方法によれば、溝16内に選択的に、し
かも、容易にPo1ySi膜18を残存させることがで
き、はぼ完全に溝16内をSiO2膜19で埋めること
ができる。
次に、溝内の大部分をPo1ySi膜で埋める本発明の
他の実施例を第3図に従って説明する。P形S1基板2
o上K SiO2模21.5j−sea膜22、PSG
膜23を形成した後、ホトリソ技術により溝巾m(例え
ば3μm)+n(例えば1,5μm)を有するホトレジ
ストパターン24を形成する。そして、ホトレジストパ
ターン24をマスクニジて、P S G膜23 、5i
3Na膜22,5i02膜21及びSi基板20の表面
から約1.6μmの深さまでSi・をスパッタエツチン
グし、溝26.26を形成する。その後、HNO3,H
Fの混合液で溝16の底面及び側面をエツチングを0.
1μmエツチングする。そして、60 KeV 、約’
3 X 1 o13ions/caのボロンをイオン注
入し、溝25.26の底部にチャネルストッパーとなる
イオン注入領域27゜28を形成する(第3図a)。
次に、ホトレジストパターン24を除去し、加熱酸化法
により溝25.26部に厚さ約0.1μmノ5i02膜
29.30を形成する。そして、cvD法、蒸着法、ス
パッタ法等により、溝26.26の深さに相当する厚さ
約1゜6μmのPo1ySi膜31を形成する(第3図
b)。
次に、1000’C,60分の熱処理を施す。このとき
、Po1ySi膜31′はPSG膜23によりリンが拡
散され、溝25.26内のPo1y8i膜31は拡散さ
れない(第3図g)。
次ニ、HNOs 、 HF 、 CaHs Cool 
ノ混合液でPo1ySi膜31′をエツチング除去する
。この場倫PSG膜23によりリンが拡散されているP
o1ySi膜31′は、溝25.26内の拡散されてい
ないPO17Si膜31に比べて10〜20倍程度エッ
チングレートが速い。したがって溝25.26内のPo
1ySi膜31はほとんどエツチングすることなく、P
o1ySi膜31′をエツチングすることができ、溝2
5.26内にPo1ySj、膜31が残存する(第3図
d)。
次に、HF 、 H2Oの混合液あるいは、HF。
NH4Fの混合液でPSG膜23をエツチングする。
その後、9oO〜10oO℃、θ〜10KF / cA
の加圧水蒸気中で酸化し、厚さ0.3 tl mの5i
02膜32.33を形成する(第3図e)。
次に、Si 3N a膜22 、 SiO2膜21及び
SiO2膜32の表面層をエツチングするととによって
、第3図fの如< Si基板20の表面とほぼ平坦なS
iO2膜32.33表面を有する素子間分離領域を形成
することができる。
以上、第3図の方法によれば、溝rjJの異なる溝25
.26内に選択的に、シかも、容易にPo1ySi膜3
1を残存させることができ、溝25.26の大部分をP
o ly Si膜31で埋めることができる。
、  上記第2図及び第3図においては、F3i、sN
a膜のパターン巾とPSG膜のパターン巾を同一に形成
しているが、第4図に示す如く、5i5N4膜42のパ
ターン+1−J YよりもPSG膜のパターン巾Zを広
く形成しても良い。すなわち、81基板40−」−にS
iO2膜41 、5isN+膜42.PSG膜43を形
成した後、ホトリソ技術によりパターン巾Yを有するホ
トレジストパタ、−744を形成する。そして、ホトレ
ジストパターン44をマスクにし7てPSG膜43 、
513N4膜42 、5i02膜41及びSi基板40
を所望の深さだけスパッタエツチングし溝46を形成す
る。その後、HFとH2Oの混合液でエツチングすれば
、PSO膜43のエツチングレートが速いだめ、ザイド
エソチングさJ1パターン中が広がりZとなる。このよ
うに、PSG膜43のバター/巾ZをSi、sN4膜の
パターン巾Yよりも広く形成しておけば、PSG膜43
によってPo1ySi膜へリン整拡散した際、溝46内
に形成されているPo1ySi膜への拡散を少なくする
ことができる。
以上のように、本発明によれば、除去したい領域のPo
1ySi膜に選択的に不純物の拡散ができ、l−かも、
不純物の拡散されている領域のPo1ySj、膜と不純
物の拡散きれていない領域のPo1ySi膜のエツチン
グレートの差によって選択的に不純物の拡散されている
領域をエツチング除去することができる。このことによ
り、素子間分離領域となる溝に容易にしかも、素子分離
領域のパターン巾に依存することな(Po1ySi膜を
残存させることができる。したがって、本発明は、素子
間分離領域のパターン巾が溝巾によって決まるため、溝
巾以上に素子間分離領域が広がることがなく、しかも、
凸部の少ない素子間分離領域が形成でき、高密度な半導
体装置の製造に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図a % dは従来の素子間分離領域の製造工程図
、第2図a −hは本発明の一実施例にかかる素子間分
離領域の製造工程図、第3図h −fは本発明の他の実
施例にかかる素子間分離領域の製造工程図、第4図は本
発明における他の製造途中における工程図である。 10 、20 、30 、4()−’−,・Si基板、
12゜22.42・・・・・・Si3N4膜、13,2
3.43・・・・・・PSG膜、18.31・・・・・
・Po1ySi膜、11,17゜21.29,30.4
1・・・・・・SiO2膜、15 、26 。 26.45・・・・・・溝、16,27.28・・・・
・・不純物層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 (3’/ 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11半導体基板の一主面上に拡散防止膜を形成する工
    程と、前記拡散防止膜上に不純物を含む堆積被膜を形成
    する工程と、所定の領域の前記堆積被膜及び前記拡散防
    止膜をエツチングし、さらに前記半導体基板を所望の深
    さまでエツチングし凹部を形成する工程と、前記半導体
    基板上に半導体膜を形成する工程と、熱処理を施して前
    記半導体膜に前記堆積被膜から不純物を拡散し、拡散領
    域を形成する工程と、前記拡散領域の半導体膜を選択的
    にエツチングし、前記凹部内に半導体膜を残存させる工
    程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 (2)ホトレジストパターンをマスクとして凹部を形成
    した後、前記凹部底面に半導体基板の導電形と同導電形
    を有するイオン注入領域を形成する工程を備えているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体装
    置の製造方法。 (3)堆積被膜にPSG膜を用いていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の製造方法
    。 (4)半導体膜に多結晶シリコン膜を用いていることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の
    製造方法。 (6)拡散領域の半導体膜の選択エツチング液として、
    弗化水素酸と硝酸と酢酸の混合液を用いていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の製
    造方法。 (6)拡散防止膜にシリコン窒化膜を用いていることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の
    製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63299361A (ja) * 1987-05-29 1988-12-06 Sony Corp 半導体装置の製造方法
JPH01276641A (ja) * 1988-03-24 1989-11-07 Motorola Inc 半導体デバイスの製造方法
CN105514020A (zh) * 2014-10-14 2016-04-20 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 沟槽隔离结构的制作方法及半导体器件

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