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JPS63258020A - Formation of element isolation pattern - Google Patents

Formation of element isolation pattern

Info

Publication number
JPS63258020A
JPS63258020A JP9102687A JP9102687A JPS63258020A JP S63258020 A JPS63258020 A JP S63258020A JP 9102687 A JP9102687 A JP 9102687A JP 9102687 A JP9102687 A JP 9102687A JP S63258020 A JPS63258020 A JP S63258020A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
mask
pattern
groove
element isolation
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
JP9102687A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kohei Eguchi
江口 公平
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP9102687A priority Critical patent/JPS63258020A/en
Publication of JPS63258020A publication Critical patent/JPS63258020A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a fine element isolation width without restriction by the resolution limit of a lithography by forming by etching a groove on a silicon substrate through a primary film with a second mask film formed as a pattern from a first mask film remaining only on the sidewall of a groove pattern film by anisotropically etching as a mask. CONSTITUTION:Base films 2, 3 are formed on a silicon substrate 1, and a groove pattern film 4 of a predetermined pattern is formed thereon. Then, a first mask film 5 is formed on the film 4, it remains only on the sidewall of the film 4 by anisotropically etching, and the film 4 is then removed. Thereafter, a second mask film 6 is formed on the remaining film 5, the film 6 is etching until the film 5 is exposed, and the film 5 is then removed. Subsequently, with the film 6 as a mask the films 2, 3 are selectively etched, with the films 2, 3 at least as masks the substrate 1 is etched to form a groove 7. For example, the film 5 is made of a silicon oxide film, and the film 6 is made of a photoresist film.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体デバイスにおける素子分離パターンの形
成方法に関し、特にリソグラフィの解像度以上の微細な
素子分離パターンを形成する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for forming an element isolation pattern in a semiconductor device, and particularly to a method for forming an element isolation pattern finer than the resolution of lithography.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

シリコンデバイスの素子分離技術として、近年誘電体分
離が盛んに行われている。最も一般的な方法は、シリコ
ン基板に溝を掘り込み、その溝の側面をシリコン酸化膜
で覆い、更に残った空間を多結晶シリコン等で埋め込み
、表面を平坦化するものである。
Dielectric isolation has been actively used as an element isolation technology for silicon devices in recent years. The most common method is to dig a trench in a silicon substrate, cover the sides of the trench with a silicon oxide film, and then fill the remaining space with polycrystalline silicon or the like to flatten the surface.

このような構造の素子分離パターンを形成するには、通
常シリコン基板表面に熱酸化でシリコン酸化膜を被覆し
、その上にフォトレジストパターンを形成し、このフォ
トレジストをマスクとしてシリコン酸化膜を選択的にエ
ツチングし、更にシリコン酸化膜をマスクとしてシリコ
ン基板を選択的にエツチングし、シリコンの溝を形成す
る方法が用いられている。
To form an element isolation pattern with such a structure, a silicon oxide film is usually coated on the surface of a silicon substrate by thermal oxidation, a photoresist pattern is formed on it, and the silicon oxide film is selected using this photoresist as a mask. A method is used in which silicon grooves are formed by selectively etching the silicon substrate using a silicon oxide film as a mask.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところで、近年における半導体デバイスの高集積比が進
むにつれて素子パターンの微細化への要求が厳しくなり
、同時に素子分離幅の縮小への要求゛も厳しくなってき
ている。
Incidentally, as the integration ratio of semiconductor devices has increased in recent years, the demand for miniaturization of element patterns has become stricter, and at the same time, the demand for reduction of element isolation width has also become stricter.

しかしながら、上述した従来の素子分離パターン形成方
法においては、素子分離幅はフォトレジストパターン幅
によって決定されており、現在量産ラインで主流となっ
ている光露光技術では、最小線幅0.8μmが解像限界
である。このため、従来の素子分離パターンの形成方法
では、この寸法以下の素子分離幅を得ることは難しく、
上記した素子分離幅の縮小への要求を充分溝たすまでに
は到っていない。
However, in the conventional device isolation pattern forming method described above, the device isolation width is determined by the photoresist pattern width, and with the light exposure technology currently mainstream on mass production lines, the minimum line width is 0.8 μm. This is the image limit. Therefore, with conventional methods of forming element isolation patterns, it is difficult to obtain element isolation widths smaller than this dimension.
It has not yet been possible to sufficiently satisfy the above-mentioned demand for reduction in element isolation width.

本発明はりソグラフィの解像限界による制約を受けるこ
とのない微細な素子分離幅が得られる素子分離パターン
の形成方法を提供することを目的としている。
It is an object of the present invention to provide a method for forming an element isolation pattern that allows a fine element isolation width to be obtained without being constrained by the resolution limit of lithography.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の素子分離パターンの形成方法は、シリコン基板
上に下地膜を形成する工程と、この上に所要パターンの
溝パターン膜を形成する工程と、この上に第1マスク膜
を形成しこれを異方性エツチングにより前記溝パターン
膜の側壁にのみ残す工程と、前記溝パターン膜を除去す
る工程と、残された前記第1マスク膜上に第2マスク膜
を形成しかつ第1マスク膜が露呈されるまで第2マスク
膜をエツチングする工程と、第1マスク膜を除去する工
程と、前記第2マスクをマスクとして前記下地膜を選択
エツチングする工程と、少なくとも前記下地膜をマスク
にしてシリコン基板をエツチングして溝を形成する工程
を含んでいる。
The method for forming an element isolation pattern of the present invention includes a step of forming a base film on a silicon substrate, a step of forming a groove pattern film of a desired pattern on this, and a step of forming a first mask film on this. a step of leaving only the sidewalls of the groove pattern film by anisotropic etching, a step of removing the groove pattern film, and a step of forming a second mask film on the remaining first mask film and removing the first mask film. a step of etching the second mask film until it is exposed; a step of removing the first mask film; a step of selectively etching the base film using the second mask as a mask; and a step of selectively etching the base film using at least the base film as a mask. It includes the step of etching the substrate to form a groove.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図(a)乃至(i)は本発明の一実施例を製造工程
順に示す縦断面図、第2図(a)、(b)はその製造工
程途中における一部の平面図である。
FIGS. 1(a) to 1(i) are longitudinal sectional views showing an embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps, and FIGS. 2(a) and 2(b) are plan views of a part in the middle of the manufacturing process.

先ず、第1図(a)のように、シリコン基板1上に熱酸
化法を用いて厚さ1.0μmの第1のシリコン酸化膜2
を形成し、次にCVD法により厚さ0.2μmのシリコ
ン窒化膜3を形成する。これらの膜2.3は下地膜とし
て構成される。更に、この上の素子領域となる部分に溝
パターン膜としての厚さ1.0μmの多結晶シリコンパ
ターン4を常法により選択的に形成する。この時の平面
状態を第2図(a)に示す。
First, as shown in FIG. 1(a), a first silicon oxide film 2 with a thickness of 1.0 μm is formed on a silicon substrate 1 using a thermal oxidation method.
Then, a silicon nitride film 3 with a thickness of 0.2 μm is formed by CVD. These films 2.3 are configured as base films. Furthermore, a polycrystalline silicon pattern 4 having a thickness of 1.0 μm as a groove pattern film is selectively formed on the portion that will become the element region by a conventional method. The planar state at this time is shown in FIG. 2(a).

次に、第1図(b)のように、第1マスク膜として厚さ
0.5μmの第2のシリコン酸化膜5をCVD法により
形成する。その後、CF、とH2ガスを用いたりアクテ
ィブイオンエツチング法により、前記第2のシリコン酸
化膜5の異方性エツチングを行い、第1図(c)のよう
に、多結晶シリコンパターン4の側壁部のみに第2のシ
リコン酸化膜5を残す。
Next, as shown in FIG. 1(b), a second silicon oxide film 5 having a thickness of 0.5 μm is formed as a first mask film by the CVD method. Thereafter, the second silicon oxide film 5 is anisotropically etched using CF and H2 gas or by active ion etching, and the sidewalls of the polycrystalline silicon pattern 4 are etched as shown in FIG. Only the second silicon oxide film 5 is left.

更に、弗酸、硝酸、沃素人氷酢酸の混合水溶液に浸漬す
ることにより、第1図(d)のよ゛うに、溝パターン膜
としての多結晶シリコン4のみを除去する。
Further, by immersing it in a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid, nitric acid, and iodine glacial acetic acid, only the polycrystalline silicon 4 as the groove pattern film is removed, as shown in FIG. 1(d).

続いて、第1図(e)のように、第2マスク膜としてフ
ォトレジスト(製品名、0FPR800:東京応化製)
6を回転塗布し、約1μmの厚さに形成する。その後、
0□プラズマを用いてフォトレジスト6の表面を0.3
μmの厚さだけ除去すると、第1図(f)のように、前
記第2のシリコン酸化膜5表面が露出する。
Subsequently, as shown in FIG. 1(e), a photoresist (product name, 0FPR800: manufactured by Tokyo Ohka) was applied as a second mask film.
6 is coated by spin coating to form a thickness of approximately 1 μm. after that,
0□ Using plasma, the surface of photoresist 6 is coated with 0.3
When a thickness of μm is removed, the surface of the second silicon oxide film 5 is exposed as shown in FIG. 1(f).

更に、弗酸溶液に浸漬することにより、第1図(g)の
ように、第1マスク膜としての第2のシリコン酸化膜5
だけを除去する。
Furthermore, by immersing it in a hydrofluoric acid solution, a second silicon oxide film 5 as a first mask film is formed as shown in FIG. 1(g).
Remove only.

残ったフォトレジスト6をマスクとして、CF4とH2
ガスを用いたりアクティブイオンエツチング法により、
第1図(h)のように、下地膜としての前記シリコン窒
化膜3及び第1のシリコン酸化膜2を選択的に異方性エ
ツチングする。
Using the remaining photoresist 6 as a mask, CF4 and H2
By using gas or active ion etching method,
As shown in FIG. 1(h), the silicon nitride film 3 and the first silicon oxide film 2 as the base film are selectively anisotropically etched.

しかる上で、残されたシリコン窒化膜3.第1のシリコ
ン酸化膜をマスクとして、CBrF、ガスを用いたりア
クティブイオンエツチング法によってシリコン基板1を
選択的に異方性エツチングし、第1図(i)のように深
さ2μmのシリコン溝7を形成する。このときの平面状
態を第2図(b)に示す。また、このとき、フォトレジ
スト6は除去してもしなくても良い。
After that, the remaining silicon nitride film 3. Using the first silicon oxide film as a mask, the silicon substrate 1 is selectively anisotropically etched using CBrF, gas, or active ion etching to form a silicon groove 7 with a depth of 2 μm as shown in FIG. 1(i). form. The planar state at this time is shown in FIG. 2(b). Further, at this time, the photoresist 6 may or may not be removed.

したがって、この方法によればシリコン溝7の幅寸法は
、第2のシリコン酸化膜5の膜厚に略等しい寸法となり
、量産ラインのりソグラフィ技術ではその解像限界によ
って実現が困難な0.5μm更にこれ以下の微細な素子
分離用としてのシリコン溝を形成できる。
Therefore, according to this method, the width of the silicon groove 7 is approximately equal to the thickness of the second silicon oxide film 5, and the width is 0.5 μm, which is difficult to achieve in mass production line lithography technology due to its resolution limit. It is possible to form silicon grooves for element isolation that are smaller than this.

なお、素子分離幅は、第1マスク膜としての第2のシリ
コン酸化膜厚を制御することでコントロールできること
はいうまでもなく、例えば0.3μmの素子分離幅を得
るためには第2のシリコン酸化膜5の膜厚を0.3μm
にすればよい。
It goes without saying that the element isolation width can be controlled by controlling the thickness of the second silicon oxide film as the first mask film. For example, in order to obtain an element isolation width of 0.3 μm, The thickness of the oxide film 5 is 0.3 μm.
Just do it.

第3図<21>及び(b)は本発明方法を実際に適用す
る場合の平面状態を示しており、第1図(a)の工程で
第3図(a)のように多結晶シリコン4のパターンを配
列形成することにより、第3図(b)に示す格子状のシ
リコン溝7を形成することができる。
3<21> and (b) show the planar state when the method of the present invention is actually applied. In the step of FIG. 1(a), as shown in FIG. By arranging and forming the patterns, it is possible to form the lattice-shaped silicon grooves 7 shown in FIG. 3(b).

ここで、下地膜、溝パターン膜、第1マスク膜。Here, a base film, a groove pattern film, and a first mask film.

第2マスク膜は夫々エツチング選択性を有していればよ
く、例えば次の組合わせとしてもよい。
It is sufficient that each of the second mask films has etching selectivity, and for example, the following combination may be used.

(1)下地膜(上層)−シリコン窒化膜溝パターン膜 
−シリコン酸化膜 第1マスク膜 −多結晶シリコン 第2マスク膜 −フォトレジスト (2)下地)模(上層)−多結晶シリコン溝パターン1
1タ  −シリコン窒化膜第1マスク膜 −シリコン酸
化膜 第2マスク膜 −フォトレジスト (3)下地膜(上層)−シリコン窒化膜溝パターン膜 
−アルミニウム膜 第1マスク膜 −シリコン酸化膜 第2マスク膜 −フォトレジスト (4)下地膜    −シリコン酸化膜単層溝パターン
膜 −シリコン窒化膜 第1マスク膜 −多結晶シリコン 第2マスク膜 −フォトレジスト また、フォトレジストに代えて、他の有機樹脂材を用い
てもよい。
(1) Base film (upper layer) - silicon nitride film groove pattern film
- Silicon oxide film first mask film - Polycrystalline silicon second mask film - Photoresist (2) base) pattern (upper layer) - Polycrystalline silicon groove pattern 1
1 - Silicon nitride film first mask film - Silicon oxide film second mask film - Photoresist (3) base film (upper layer) - Silicon nitride film trench pattern film
- Aluminum film first mask film - Silicon oxide film second mask film - Photoresist (4) base film - Silicon oxide film single layer groove pattern film - Silicon nitride film first mask film - Polycrystalline silicon second mask film - Photo Resist Also, other organic resin materials may be used instead of photoresist.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、下地膜上に形成した溝パ
ターン膜と第1マスク膜を利用して、第2マスク膜を所
要の溝パターンに形成し、この第2マスク膜をマスクと
して下地膜をエツチングし、かつこの下地膜をマスクに
してシリコン基板に溝をエツチング形成しているので、
素子分離パターンをリソグラフィの解像限界に制約され
ることがなく形成でき、その幅寸法を第1マスク膜の膜
厚でコントロールすることができるので、素子分離溝を
従来以上に微細化できる効果がある。
As explained above, the present invention utilizes a groove pattern film formed on a base film and a first mask film to form a second mask film in a desired groove pattern, and then uses the second mask film as a mask to form a second mask film. Since the base film is etched and the grooves are etched into the silicon substrate using this base film as a mask,
The element isolation pattern can be formed without being restricted by the resolution limit of lithography, and its width can be controlled by the thickness of the first mask film, so the element isolation groove can be made smaller than before. be.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)乃至第1図(i)は本発明の一実施例を製
造工程順に示す断面図、第2図(a)及び(b)は夫々
第1図(a)及び第1図(i)の工程における平面図、
第3図(a)及び(b)は本発明を適用した一例の広範
囲の平面図である。 1・・・シリコン基板、2・・・第1のシリコン酸化膜
(下地膜)、3・・・シリコン窒化膜(下地膜)、4・
・・多結晶シリコン膜(溝パターン膜)、5・・・第2
のシリコン酸化膜(第1マスク膜)、6・・・フォト第
2図
FIGS. 1(a) to 1(i) are cross-sectional views showing an embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps, and FIGS. 2(a) and (b) are FIGS. 1(a) and 1(i), respectively. A plan view in the step (i),
FIGS. 3(a) and 3(b) are wide plan views of an example to which the present invention is applied. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Silicon substrate, 2... First silicon oxide film (base film), 3... Silicon nitride film (base film), 4...
...Polycrystalline silicon film (groove pattern film), 5...Second
Silicon oxide film (first mask film), 6...Photograph 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)シリコン基板上に下地膜を形成する工程と、この
上に所要パターンの溝パターン膜を形成する工程と、こ
の上に第1マスク膜を形成しこれを異方性エッチングに
より前記溝パターン膜の側壁にのみ残す工程と、前記溝
パターン膜を除去する工程と、残された前記第1マスク
膜上に第2マスク膜を形成しかつ第1マスク膜が露呈さ
れるまで第2マスク膜をエッチングする工程と、第1マ
スク膜を除去する工程と、前記第2マスクをマスクとし
て前記下地膜を選択エッチングする工程と、少なくとも
前記下地膜をマスクにしてシリコン基板をエッチングし
て溝を形成する工程を含むことを特徴とする素子分離パ
ターンの形成方法。
(1) A step of forming a base film on a silicon substrate, a step of forming a groove pattern film of a desired pattern on this, and a step of forming a first mask film on this and anisotropically etching it to form the groove pattern film. a step of leaving only the groove pattern film on the side wall of the film; a step of removing the groove pattern film; and forming a second mask film on the remaining first mask film and removing the second mask film until the first mask film is exposed. a step of etching the first mask film, a step of selectively etching the base film using the second mask as a mask, and a step of etching the silicon substrate using at least the base film as a mask to form a groove. A method for forming an element isolation pattern, the method comprising the step of:
JP9102687A 1987-04-15 1987-04-15 Formation of element isolation pattern Pending JPS63258020A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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