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JPS5821841A - 絶縁物分離形半導体集積回路装置 - Google Patents

絶縁物分離形半導体集積回路装置

Info

Publication number
JPS5821841A
JPS5821841A JP12064081A JP12064081A JPS5821841A JP S5821841 A JPS5821841 A JP S5821841A JP 12064081 A JP12064081 A JP 12064081A JP 12064081 A JP12064081 A JP 12064081A JP S5821841 A JPS5821841 A JP S5821841A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
width
region
insulator
integrated circuit
island
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
JP12064081A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuya Takayashiki
高屋敷 哲也
Hisashi Mizuide
水出 久
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.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry 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 Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP12064081A priority Critical patent/JPS5821841A/ja
Publication of JPS5821841A publication Critical patent/JPS5821841A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/7624Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
    • H01L21/76264SOI together with lateral isolation, e.g. using local oxidation of silicon, or dielectric or polycristalline material refilled trench or air gap isolation regions, e.g. completely isolated semiconductor islands
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L21/76264SOI together with lateral isolation, e.g. using local oxidation of silicon, or dielectric or polycristalline material refilled trench or air gap isolation regions, e.g. completely isolated semiconductor islands
    • H01L21/76283Lateral isolation by refilling of trenches with dielectric material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Weting (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】 この発明は、1つのシリコンチップ上に複数の角形の単
結晶シリコン島領域を互いに絶縁物分離層で絶縁分離し
て形成した絶縁物分離形半導体集積回路装置に関するも
のである。
一般に、半4体集積回路装置においては、各々の構成素
子を1枚の単結晶シリコン基板上に形成するため、これ
ら構成素子を、互いに電気的絶縁を保つ領域−アイソレ
ーション領域−を介して配置することが必要である。
このアイソレーション領域は、回路動作に直接寄与しな
い領域であるため、高密度化の点から極力減らすように
工夫するのが通例である。
しかし一方では、シリコンチップ全体としての高集積化
を図るために、構成素子1ケ1ケの面積をできるだけ小
さく設計することが行われているから、各構成素子の形
状が必ずしも規則的にならず、したがって、これら構成
素子を四角形のシリコンチップに収容する場合、不必要
に広い幅を有するアイソレーション領域が形成されるこ
とがある。
第1図はその一例を示し、10,11.12は各素子が
形成される角形の単結晶シリコン島領域である。一方、
これら島領域10,11.12の相互間が絶縁層からな
るアイソレーション領域であるが、いま、a−a線に沿
ってみた場合、島領域10.11間のアイソレーション
領域の幅が題なのに対して、島領域11.12間のアイ
ソレーション領域幅はW2と広い。
しかるに、このようなアイソレーション領域構造を有す
る半導体集積回路装置においては、以下に詳述するよう
な製造上の種々の問題があった。
第2図ないし第5図は第1図で示したような半導体集積
回路装置の製造方法を示す図であり、(ト)は(至)の
a−a線(第2図[有]にのみ示す)に沼って断面した
図、但)は平面図である。これらの図において、1は単
結晶シリコン基板である。
このシリコン基板1を用いて第1図のような半導体集積
回路装置を形成する場合は、まず、(100)面を有す
るシリコン基板1上にマスク材を被着したのちフォトリ
ソ全行い、単結晶シリコン島領域全形成する領域には第
2図に示すようにマスク材2.21.22’r残し、ア
イソレーション領域となるところには、マスク材を除去
して開口部を形成する。この開口部は、第2図(5)に
おいては符号3.4全付して示しであるが、第2図[F
])のa −a線における左右一対のアイソレーション
領域となる部分の幅がVV、/ 、 i+と異なるため
、対応して開口部3,4の幅も罵<w;(ただし、WI
は開口部30幅、1号は開口部4の幅)と異なる。
次に、KOHなどのアルカリ系エツチング液を生体とし
た異方性エツチング液により、マスク材2.21.22
をマスクとして第3図に示すようにシリコン基板1のエ
ツチングを行う。このエツチングを行うと、(111)
面に対しては遅<’ 、(100)面に対しては速いと
いう性質からよく知られているように(111)面に沿
う形で(100)面のエツチングが進行するので、開口
部3に対してはある一定の時間をすぎた後はエツチング
が進行せず、7字溝5が形成される。ここで、通常のエ
ツチングでは、溝の深さdと開口部Wの間にはd = 
0.7 Wの関係がはtデ成立し、溝の角度は73°で
ある。ところが、開口部4では、呵> W1′ のため
、まだ7字溝が形成されるに至らず、(100)面を有
する底面を有した逆台形状溝6が形成される。
このような異方性エツチングにおいては、第6図に拡大
図を示すように、しばしば7字溝5の底部にピラミッド
状のシリコン突起領域7が発生するっそこで、これを完
全に除去するために、前記一定時間後、さらにエツチン
グを追加するが、すると、逆台形状#6の深さd2が深
ぐな9、dlはしばしば10〜30μ而もV字t#5の
深さdlより深くなる。
次に、マスク材2,21.22’に除去した後、@5,
6を含むシリコン基板1の全表面に第4図に示すように
絶縁物8を被着する。さらに、その上に、同図に示すよ
うにポリシリコン層9全気相成長させる。このポリシリ
コン層9を形成した場合、逆台形状溝6上の一部におい
ては空洞Vが発生する。その理由は、ポリシリコン層の
成長方向と溝底部へのガスの流れの違いなどによるもの
である。これらの違いは、溝の深さが50μrrL以上
の深いものになるほど顕著であり、したがって、浅いV
字溝5上には空洞は発生しないが、これより深い逆台形
状#6上には発生しやすい。しかも、空洞は、S i 
H2C4などを用いて比較的高速でポリシリコン成長を
行う場合によく発生する。
次に、天地を逆にして、第5図に示すように単結晶側(
シリコン基板1側)より研磨全行(八、絶縁物8が表面
に現われるようにする。これにより、絶縁物8およびポ
リシリコン層9(アイソレーション領域)によって互い
に絶縁分離された単結晶シリコン島領域10,11.1
2を形成する。
このようにして製造された半導体集積回路装置において
は、ポリシリコン層9上の一部に空洞Vが残る。そして
、この空洞Vはたとえは気体や薬品その他の溜ジ場とな
るもので、L[がって、後続の熱処理によるガス膨張で
のシリコン基板1の破損や汚染の原因となるものであっ
た。勿論、第5図に示すように多結晶側(ポリシリコン
層9側)も数+μm〜百μm百度m程度除去担な面にす
ることもあるが、空洞Vが非常に深いため、研磨によっ
ても空洞Vはすべて消滅することはない。しfCがって
、ポリシリコン層9の研磨加工を行っても前述の欠点が
生じるものである。
このように、不必要に幅の広いアイソレーション領域を
有する場合は、マスク材に形成する開口部の幅が広くな
り、シリコン基板に深い溝が形成され、ポリシリコン層
に空洞が発生し、この空洞の存在によりシリコン基板に
破損や汚染が生じるという問題があった。
そこで、この発明は、絶縁物分離された各単結晶シリコ
ン島領域間の絶縁物分離層(アイソレーション領域)の
幅が最低必要な幅全基準としてほぼ一定になるようにし
た絶縁物分離形半導体集積回路装置を提供する。それに
よシ、従来の欠点を解決することを目的とする。
第7図はこの発明の第1の実施例である。この図におい
て、41,42,43.44は角形の単結晶シリコン島
領域である。一方、これら島領域41.42,43.4
4の相互間がアイソレーション領域(絶縁物分離層)で
あるが、いま、島領域43が力い場合を考えると、島領
域42.44間の領域は、島領域41.42間の一定領
域幅希に対して、これと同様の狭い所(Wsの幅を有す
る)の外に、広いPJ′T(Wllの幅を有する)が存
在する。
そこで、この発明の第1の実施例では、前He Wsの
幅を有する領域に、あえて単結晶シリコン島領域43を
形成するもので、これにより、Wsの幅を有した領域に
おけるアイソレーション領域幅を、耐圧によって決まる
最低必要な幅を基準としてその他とほぼ同じ幅とする。
この狭くなったアイソレーション領域幅k Wa 、 
W7 、 Wsで第7図に示す。
第8図ないし嬉11図は第1の実施例の絶縁物分離形半
導体集積回路装置の製造方法を示す図であり、第8図、
第9図および第11図において、(5)は(ハ)のa−
a線(第8図■にのみ示す)に沿って断面した図、(B
)は平面図である。これらの図において、31は単結晶
シリコン基板である。
このシリコン基板31を用いて第7図の絶縁物分離形半
導体集積回路装置を形成する場合は、シリコン基板31
上にマスク材を被着したのちフォトリソを行い、単結晶
シリコン島領域を形成する領域には第8図に示すように
マスク材32.33゜35.34’e残し、アイソレー
ション領域となるところには、マスク材を除去して開口
部を形成する。この開口部は、@8図い)においては符
号46゜47.48’に付して示しであるが、この場合
は、第8図の)のa −a線における各アイソレーショ
ン領域となる部分の@舅、罵、呵が最低必要な幅を基準
としてほぼ一定になるため、対応して開口部46 、.
17 、48の幅罵、W≦、呵も最低必要な幅を基準と
してt丘は一定となる。
次に、マスク材32,33,35.34をマスクとして
シリコン基板31の異方性エツチングを行い、第9図に
示すように7字溝36.37.38を形成する。この実
施例によれば、前述のように、マスク材開口部46,4
7.48の幅が、最低必要な幅を基準としてほぼ一定と
なっている。したがって、異方性エツチングを行うと、
最低必要な深さを基準としてほぼ一定の深さに前記7字
溝36.37.38が形成される。このV字#436゜
37.38の深さをd3 +d4 +d5で第9図に示
す。
次に、マスク拐32,33,35.34を除去した後、
溝36,37.38を含むシリコン基板31の全表面に
第10図に示すように絶縁物39を被着する。さらに、
その上に、同図に示すようにポリシリコン層40を堆積
する。この場合、前述したように溝36,37.38の
深さが最低必要な深さ全基準としてはは一定であるため
、溝深さが異なる場合に生じたような空洞が発生するこ
とがなく、均一にポリシリコン層40を堆積することが
可能である。
次に、天地を逆にして、第11図に示すように単結晶側
(シリコン基板31側)よシ研Mを行い、絶縁物39が
表面に現われるようにする。これにより、絶縁物39お
よびポリシリコン層40(アイソレーション領域)によ
って互いに絶縁分離された単結晶シリコン島領域41 
、42.43.44を形成する。また、多結晶側(ポリ
シリコン層40側)からも研磨を行い、ポリシリコン層
400表面全平担にする。
以後、図示しないが単結晶シリコン島領域41゜42.
43.44に抵抗、トランジスタなどを形成する。
以上のように、アイソレーション領域の幅を最低必要な
幅を基準としてほぼ一定とすれば、マスク材開口部46
.47.48の幅が最低必要な幅を基準としてほぼ一定
となって、シリコン基板31に形成される溝36,37
.38が最低必要な深さ全基準としてはは一定となり、
ゆえに、たとえは成長速度の速い気相成長法を用いてポ
リシリコン層40′ff:形成しても、このポリシリコ
ン層40に空洞が発生せず、この空洞の存在によるシリ
コン基板31の破損や汚染を防止できるので、絶縁物分
離形半導体集積回路装置の製造歩留シが向上する。また
、溝36,37.38の深さがほぼ一定となれば、シリ
コン基板31の加工精度、さらには前記集積回路装置の
粒度が向上することはいうまでもない。
さて、この発明の第1の実施例では、基板表面に現われ
るアイソレーション領域の幅を最低必要な幅を基準とし
てほぼ一定とするために、回路動作に本質的に寄与しな
い付加的な単結晶シリコン島領域2117次に設けたが
、この発明の第2の実施例では、新たに単結晶シリコン
島領域を設けずに、回路動作に寄与する単結晶シリコン
島領域や半導体集積回路装置製造上必要な単結晶シリコ
ン島領域の面積を広くすることによって、アイソレーシ
ョン領域の幅を最低必要な幅を基準としてほぼ一定とす
る。
たとえば、第12図において、単結晶シリコン島領域5
1,52.53は前記のように回路動作に寄与する、ま
たは半導体集積回路装置製造上どうしても必要な島領域
であるが、これらが最小面積の場合、単結晶シリコン島
領域52.53間には、不必要に広い幅< Wtoで示
す)を有すアイソレーション領域か存在する。そこで、
′この場合は、島領域53の一部を延長して、第13図
中の斜線部54をつけ加えて、新たなひとつの単結晶シ
リコン島領域55とすることによジ、単結晶シリコン高
額M54.55間のアイツレ−ジョン領域幅を、最低必
要な幅全基準として単結晶シリコン島i[51,52間
のアイソレーション領域幅W9トはt菖同じ幅W1. 
 とする。
このような第2の実施例および先の第1の実施例によれ
は、単結晶シリコン島領域間のアイソレーション領域幅
をチップ内のどの位置でも等しくする仁とかできるが全
く同一にする必要はない。
第14図および第15図にその実験例を示す。
第14図はシリコン基板60に異なるマスク材開口部幅
100μfW、150μm、250μm を有する7字
溝を形成して、絶縁物(Sing ) 61 k全面に
被着した後、ポリシリコン層62を堆積した場合に、各
溝底部よりのポリシリコン厚みがそれぞれ異なる様子を
示す。これをグラフに示したものが第15図である。
これよりいえることは、マスク材開口部幅(基板表面に
現われるポリシリコン領域幅と比例する)の違いが同一
チップ内で2倍以上になってくると急激にポリシリコン
層の均一な堆積が困難になるということである。したが
って、耐圧によって異なる最低必要な溝幅が決定した場
合、この溝幅を基準として、同一チップ内にある最大の
溝幅と最小の溝幅の差を全ての領域にわたって、上述実
施例の方法などにより2倍以下に抑えるようにする。
以上詳述したように、この発明は、絶縁物分離された各
結晶シリコン島領域間の絶縁物分離層の幅が最低必要な
幅を基準としてはげ一定であるようにしたので、絶縁物
分離形半導体集積回路装置の製造歩留りおよび精度を向
上させることができるものであシ、特に高耐圧素子金円
Rする絶縁物分離形半導体集積回路装置に利用して多大
な効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は一部に不必要に広い幅のアイソレーション領域
を有する半導体集積回路装置の一例を示す平面図、第2
図ないし第5図は第1図の装置の製造方法を工程順に示
す図、第6図は7字溝の底部にシリコン突起領域が発生
した状態を示す断面図、第7図はこの発明の絶縁物分離
形半導体集積回路装置の第1の実施Nを示す平面図、第
8図ないし第11図はこの発明の第1の実施例の装置の
製造方法全工程順に示す図、第12図はこの発明の第2
の実施例を説明するための図、第13図はこの発明の第
2の実施例を示す平面図、第14図はマスク材開口部幅
によりポリシリコン厚みがそれぞれ異なる様子を示す断
面図、第15図は第14図の様子をグラフにした図であ
る。 41〜44.51〜55・・・単結晶シリコン島領域、
Ws 、 W4 、 We〜Wg 、 W9 e Wl
l・・・アイソレーション領域幅。 第6図 第7図 177−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 絶縁物分離された各単結晶シリコン島領域間の絶縁物分
    離層の幅が最低必要な幅を基準としてtIは一定である
    ことを特徴とする絶縁物分離形半導体集積回路装置。
JP12064081A 1981-08-03 1981-08-03 絶縁物分離形半導体集積回路装置 Pending JPS5821841A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12064081A JPS5821841A (ja) 1981-08-03 1981-08-03 絶縁物分離形半導体集積回路装置

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JP12064081A JPS5821841A (ja) 1981-08-03 1981-08-03 絶縁物分離形半導体集積回路装置

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JPS5821841A true JPS5821841A (ja) 1983-02-08

Family

ID=14791217

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12064081A Pending JPS5821841A (ja) 1981-08-03 1981-08-03 絶縁物分離形半導体集積回路装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6074636A (ja) * 1983-09-30 1985-04-26 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 半導体装置の製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53146571A (en) * 1977-05-27 1978-12-20 Hitachi Ltd Semiconductor device

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