JPH0289315A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0289315A JPH0289315A JP24181388A JP24181388A JPH0289315A JP H0289315 A JPH0289315 A JP H0289315A JP 24181388 A JP24181388 A JP 24181388A JP 24181388 A JP24181388 A JP 24181388A JP H0289315 A JPH0289315 A JP H0289315A
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- silicon
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
半導体装置の製造方法に係り、特にシリコン基板或いは
シリコン層にトレンチを形成する方法に関し。
シリコン層にトレンチを形成する方法に関し。
マスクパターンの形成に要する時間の短縮とトレンチの
形状を制御性よ（実現する方法を目的とし シリコン基板或いはシリコン層に酸化シリコン被膜を形
成し、該酸化シリコン被膜上に開孔を有するネガレジス
トパターンを形成する工程と、該開孔から該酸化シリコ
ン被膜をエツチングして該酸化シリコン被膜に開孔を形
成した後該ネガレジストパターンを除去する工程と、開
孔を有する酸化シリコン被膜をマスクとして、弗酸と硝
酸と酢酸と水の混合液で該シリコン基板或いは該シリコ
ン層をエツチングし該開孔の周辺部にトレンチを形成す
る工程とを含む半導体装置の製造方法により構成する。
形状を制御性よ（実現する方法を目的とし シリコン基板或いはシリコン層に酸化シリコン被膜を形
成し、該酸化シリコン被膜上に開孔を有するネガレジス
トパターンを形成する工程と、該開孔から該酸化シリコ
ン被膜をエツチングして該酸化シリコン被膜に開孔を形
成した後該ネガレジストパターンを除去する工程と、開
孔を有する酸化シリコン被膜をマスクとして、弗酸と硝
酸と酢酸と水の混合液で該シリコン基板或いは該シリコ
ン層をエツチングし該開孔の周辺部にトレンチを形成す
る工程とを含む半導体装置の製造方法により構成する。
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特にシリコン基
板或いはシリコン層にトレンチを形成する方法に関する
。
板或いはシリコン層にトレンチを形成する方法に関する
。
シリコン基板或いはシリコン層には素子形成領域の分離
やキャパシタの作製のためにトレンチを形成することが
多い。そのため、トレンチを制御性よく形成することが
要求され、さらに、コストと時間を節約することが要求
される。
やキャパシタの作製のためにトレンチを形成することが
多い。そのため、トレンチを制御性よく形成することが
要求され、さらに、コストと時間を節約することが要求
される。
従来、半導体基板にトレンチを形成する方法として反応
性イオンエツチング（ＲＩＢ）が−船釣に使用されてい
るが、基板が重金属や有機物等により汚染されて基板表
面やトレンチ内の洗浄工程が必要となる。汚染源は電極
金属やチャンバを構成する金属或いはエツチングガスに
含まれる不純物等であるが、トレンチ内の洗浄は煩雑で
ある。
性イオンエツチング（ＲＩＢ）が−船釣に使用されてい
るが、基板が重金属や有機物等により汚染されて基板表
面やトレンチ内の洗浄工程が必要となる。汚染源は電極
金属やチャンバを構成する金属或いはエツチングガスに
含まれる不純物等であるが、トレンチ内の洗浄は煩雑で
ある。
また１反応性イオンエソチング工程後のアニルによって
も低温では除ききれない放射損傷が生じ、また高温では
残存する重金属が原因で新たな欠陥が生成され、デバイ
ス特性の再現性を阻害し歩留り低下の原因となる。
も低温では除ききれない放射損傷が生じ、また高温では
残存する重金属が原因で新たな欠陥が生成され、デバイ
ス特性の再現性を阻害し歩留り低下の原因となる。
ウェットエツチングを用いれば上述の汚染や損傷の問題
を回避できる。本発明はウェットエツチングを用いてト
レンチを形成する方法に関するものである。
を回避できる。本発明はウェットエツチングを用いてト
レンチを形成する方法に関するものである。
トレンチを形成するに際し、それに対応するフォトレジ
ストマスクを形成する。所望の部分に露光を与える方法
として、フォトマスクを製作してそれをフォトレジスト
層の上部に配置して露光する方法と、電子ビーム等によ
り直接フォトレジスト層上に露光する方法とがある。フ
ォトマスクの製作には多くのコストと時間がかかるが、
同一パターンを大量に複製する場合は有利である。それ
に対してカスタムＬＳＩのような少量生産品では電子ビ
ーム直接露光の方が有利になる場合が多い。
ストマスクを形成する。所望の部分に露光を与える方法
として、フォトマスクを製作してそれをフォトレジスト
層の上部に配置して露光する方法と、電子ビーム等によ
り直接フォトレジスト層上に露光する方法とがある。フ
ォトマスクの製作には多くのコストと時間がかかるが、
同一パターンを大量に複製する場合は有利である。それ
に対してカスタムＬＳＩのような少量生産品では電子ビ
ーム直接露光の方が有利になる場合が多い。
電子ビーム直接露光によりフォトレジスト層にマスクパ
ターンを描画するための時間は描画領域が広しく場合は
長くなり、いかにして描写時間を短縮するか種々の工夫
がなされてきている。本発明の目的の一つは電子ビーム
直接露光によりフォトレジスト層にマスクパターンを描
画するための時間を短縮することにある。
ターンを描画するための時間は描画領域が広しく場合は
長くなり、いかにして描写時間を短縮するか種々の工夫
がなされてきている。本発明の目的の一つは電子ビーム
直接露光によりフォトレジスト層にマスクパターンを描
画するための時間を短縮することにある。
ネガレジストを用いてトレンチを形成するための露光の
従来例を第５図に示す。第５図においてトレンチ形成部
を未露光領域７２として残し、残りの露光領域６２．６
３に露光する。現像すれば未露光領域７２が除去され、
このネガレジストパターンをマスクにしてシリコンをエ
ツチングしトレンチを形成する。
従来例を第５図に示す。第５図においてトレンチ形成部
を未露光領域７２として残し、残りの露光領域６２．６
３に露光する。現像すれば未露光領域７２が除去され、
このネガレジストパターンをマスクにしてシリコンをエ
ツチングしトレンチを形成する。
ところで、電子ビーム直接露光は例えば矩形のシェイプ
トビームを用いたヘクトル走査方式により第５図の斜線
を施した露光領域６２．６３を露光するのであるが、そ
の面積が広いため長い描画時間を要する。
トビームを用いたヘクトル走査方式により第５図の斜線
を施した露光領域６２．６３を露光するのであるが、そ
の面積が広いため長い描画時間を要する。
［発明が解決しようとする課題］
本発明はその描画時間を大幅に短縮する方法を提供する
。さらに、シリコン基板やシリコン層の表面の汚染や内
部での欠陥生成を回避し、しかも形成されるトレンチの
形状をよく制御できる方法を目的とする。
。さらに、シリコン基板やシリコン層の表面の汚染や内
部での欠陥生成を回避し、しかも形成されるトレンチの
形状をよく制御できる方法を目的とする。
第１図は本発明の実施例１．第２図は実施例■である。
第１図及び第２図を参照しながら課題を解決するための
手段について説Ｉす目゛る。
手段について説Ｉす目゛る。
上記課題は、シリコン基板１或いは′シリ３フ層１２に
酸化シリコン被膜２を形成し、該酸化シリコン被膜２上
に開孔４１を有するネガレジストパターン３を形成する
工程と、該開孔４１から該酸化シリコン被膜２をエツチ
ングして該酸化シリコン被膜２に開孔４２を形成した後
該ネガレジストパターン３を除去する工程と、開孔４２
を有する酸化シリコン被膜をマスク２１として、弗酸と
硝酸と酢酸と水の混合液で該シリコン基板１或いは該シ
リコン層１２をエツチングし該開孔４２の周辺部にトレ
ンチ５を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法に
よって解決される。
酸化シリコン被膜２を形成し、該酸化シリコン被膜２上
に開孔４１を有するネガレジストパターン３を形成する
工程と、該開孔４１から該酸化シリコン被膜２をエツチ
ングして該酸化シリコン被膜２に開孔４２を形成した後
該ネガレジストパターン３を除去する工程と、開孔４２
を有する酸化シリコン被膜をマスク２１として、弗酸と
硝酸と酢酸と水の混合液で該シリコン基板１或いは該シ
リコン層１２をエツチングし該開孔４２の周辺部にトレ
ンチ５を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法に
よって解決される。
〔作用〕
本発明は、酸化シリコン被膜をマスクとしてシリコン基
板或いはシリコン層をウェットエツチングすれば、開孔
部全体が一様にエツチングされるのでなく開孔周辺部の
マスクの段差付近のシリコン基板或いはシリコン層のエ
ッチレートが大きくなり、トレンチが形成されるという
新しい実験事実に基づいている。
板或いはシリコン層をウェットエツチングすれば、開孔
部全体が一様にエツチングされるのでなく開孔周辺部の
マスクの段差付近のシリコン基板或いはシリコン層のエ
ッチレートが大きくなり、トレンチが形成されるという
新しい実験事実に基づいている。
第３図に本発明の露光を示す。本発明の方法によれば、
ネガレジストの露光領域６１と未露光領域７１の境界付
近のトレンチ形成部５１の下部のシリコン基板或いはシ
リコン層にトレンチが形成される。
ネガレジストの露光領域６１と未露光領域７１の境界付
近のトレンチ形成部５１の下部のシリコン基板或いはシ
リコン層にトレンチが形成される。
本発明の方法によれば、トレンチ形成部に囲まれた内部
を露光する必要がない。それゆえ、描画時間は大幅に短
縮される。
を露光する必要がない。それゆえ、描画時間は大幅に短
縮される。
本発明の方法により形成されたトレンチの断面の例を第
４図に示す。酸化シリコン被膜のマスク２１が段差をな
す開孔周辺部ではシリコン基板１が過度にエツチングさ
れてトレンチ５が形成される。トレンチ５に囲まれた素
子形成領域８もいくらかエツチングされるが、その程度
はトレンチ５のエツチングに比較してはるかに小さくな
るように制御することは可能である。
４図に示す。酸化シリコン被膜のマスク２１が段差をな
す開孔周辺部ではシリコン基板１が過度にエツチングさ
れてトレンチ５が形成される。トレンチ５に囲まれた素
子形成領域８もいくらかエツチングされるが、その程度
はトレンチ５のエツチングに比較してはるかに小さくな
るように制御することは可能である。
何故、開孔の周辺部と内部でこのような工・ノチングの
差が生じるかはまだ明らかではないが、酸化シリコン被
膜のマスクを用いることに深い関係があり１例えば窒化
シリコン被膜のマスクを用いた場合はかかる効果は生じ
ない。エッチャントにより酸化シリコン被膜のマスク２
も一部工・ノチングされ、そのことが段差付近のシリコ
ンのエッチレートを高めることに関係しているものと推
定される。
差が生じるかはまだ明らかではないが、酸化シリコン被
膜のマスクを用いることに深い関係があり１例えば窒化
シリコン被膜のマスクを用いた場合はかかる効果は生じ
ない。エッチャントにより酸化シリコン被膜のマスク２
も一部工・ノチングされ、そのことが段差付近のシリコ
ンのエッチレートを高めることに関係しているものと推
定される。
第１図（ａ）乃至（ｄ）は実施例Ｉで、シリコン基板に
トレンチにより素子形成領域を分離する工程を説明する
図である。以下これらの図を参照しながら説明する。
トレンチにより素子形成領域を分離する工程を説明する
図である。以下これらの図を参照しながら説明する。
第１図（ａ）参照
抵抗１０乃至２０Ωｃｆｆｌのｎ型（１００）シリコン
基板１上に熱酸化により厚さ０．６μｍの酸化シリコン
被膜２を形成する。
基板１上に熱酸化により厚さ０．６μｍの酸化シリコン
被膜２を形成する。
第１図（ｂ）参照
酸化シリコン被膜２上にネガレジストを被着して一辺が
１００μｍの正方形の開孔４１を有するネガレジストパ
ターン３を電子ビーム露光により形成する。
１００μｍの正方形の開孔４１を有するネガレジストパ
ターン３を電子ビーム露光により形成する。
第１図（ｃ）参照
開孔４１から希弗酸で酸化シリコン被膜２をエツチング
して開孔４２を形成した後、ネガレジストパターン３を
除去する。
して開孔４２を形成した後、ネガレジストパターン３を
除去する。
第１図（ｄ）参照
開孔４２を有する酸化シリコン被膜をマスク２１として
、窒素でバブリングしたエッチャント中でシリコン基板
ｌを３分程度エツチングする。
、窒素でバブリングしたエッチャント中でシリコン基板
ｌを３分程度エツチングする。
エッチャントの組成は次の如くである。
ＨＦ ５０％水溶液 １容積ＨＮＯ３６１％
水溶液 ３容積 ＣＩ！、 Ｃ００Ｉ＋ ９９．５％水溶液 ７容
積Ｈ２０□ ３１％水溶液 １容積 かくして１幅が約２０μｍ、深さが約３μｍのトレンチ
５が開孔４２の周辺部のシリコン基板１に形成された。
水溶液 ３容積 ＣＩ！、 Ｃ００Ｉ＋ ９９．５％水溶液 ７容
積Ｈ２０□ ３１％水溶液 １容積 かくして１幅が約２０μｍ、深さが約３μｍのトレンチ
５が開孔４２の周辺部のシリコン基板１に形成された。
トレンチに囲まれた素子形成領域は０．１ μｍ程度エ
ツチングされていた。
ツチングされていた。
第２図（ａ）乃至（ｅ）は実施例■で、貼り付けＳｏｌ
のシリコン層にトレンチにより分離した素子形成領域を
形成する工程を説明する図である。
のシリコン層にトレンチにより分離した素子形成領域を
形成する工程を説明する図である。
以下これらの図を参照しながら説明する。
第２図（ａ）参照
ＳｉＯ２の絶縁層１１膜の形成された（１００）シリコ
ン基板ｌを２枚、絶縁膜を合わせて貼り付は上側のシリ
コン基板を研磨して厚さ０．９μｍのシリコン層１２を
形成した貼り付けＳｏｌを準備する。
ン基板ｌを２枚、絶縁膜を合わせて貼り付は上側のシリ
コン基板を研磨して厚さ０．９μｍのシリコン層１２を
形成した貼り付けＳｏｌを準備する。
第２図（ｂ）参照
熱酸化によりシリコン層１２上に厚さ０．２μｍの酸化
シリコン被膜２を形成する。シリコン層１２の厚さは約
０．８ μｍとなる。
シリコン被膜２を形成する。シリコン層１２の厚さは約
０．８ μｍとなる。
第２図（Ｃ）参照
酸化シリコン被ｎ１２上にネガレジストを被着して一辺
が３０μｍの正方形の開孔４１を有するネガレジストパ
ターン３を電子ビーム露光により形成する。
が３０μｍの正方形の開孔４１を有するネガレジストパ
ターン３を電子ビーム露光により形成する。
第２図（ｄ）参照
開孔４１から希弗酸で酸化シリコン被膜２をエツチング
して酸化シリコン被膜に開孔４２を形成した後ネガレジ
ストパターン３を除去する。
して酸化シリコン被膜に開孔４２を形成した後ネガレジ
ストパターン３を除去する。
第十図（ｅ）参照
開孔４２を有する酸化シリコン被膜をマスク２１として
、窒素でバブリングしたエッチャント中でシリコン基板
１を１分程度エツチングする。
、窒素でバブリングしたエッチャント中でシリコン基板
１を１分程度エツチングする。
エッチャントの組成は次の如（である。
ＨＦ ５０％水溶液 １容積ＨＮＯ３６１％
水溶液 ３容積 Ｃ■３ＣＯＯＩ＋ ９９．５％水溶液 ７容積ト
１２０□ ３１％水溶液 １容積かくして２幅が約
２μｍ、深さは下部の絶縁層１目こ達するトレンチ５が
開孔４２の周辺部のシリコン１１１２に形成され、この
トレンチに囲まれた素子形成領域を周囲のシリコン層か
ら分離することができた。
水溶液 ３容積 Ｃ■３ＣＯＯＩ＋ ９９．５％水溶液 ７容積ト
１２０□ ３１％水溶液 １容積かくして２幅が約
２μｍ、深さは下部の絶縁層１目こ達するトレンチ５が
開孔４２の周辺部のシリコン１１１２に形成され、この
トレンチに囲まれた素子形成領域を周囲のシリコン層か
ら分離することができた。
トレンチに囲まれた素子形成領域は０．０４μｍ程度エ
ツチングされていた。
ツチングされていた。
酸化シリコン被膜２上に被着するレジストにはネガレジ
ストを用いる。ネガレジストは酸化シリコン被膜との密
着性がよい。ポジレジストを用いると酸化シリコン被１
１りとの密着性が悪く剥離しやすいので好ましくない。
ストを用いる。ネガレジストは酸化シリコン被膜との密
着性がよい。ポジレジストを用いると酸化シリコン被１
１りとの密着性が悪く剥離しやすいので好ましくない。
なお、実験結果によるとＨＮＯ３（６１％水溶液）のＨ
Ｆ（５０％水溶ｅ、）に対する混合比（容積比）が４以
上になるとシリコンのエソチレ−１−が増加してトレン
チ深さの制御性が悪くなる。即ち、トレンチの幅がトレ
ンチの深さの１０倍以上になり１分離領域が広くなって
トレンチに囲まれた素子形成領域を狭くシ、さらにその
素子形成領域のシリコン層がトレンチ深さの１／３以上
もエツチングされてマスク下のシリコン層との段差が大
きくなる。一方、混合比（容積比）が２以下になるとＳ
ｉＯ□のシリコンに対するエッチレートが１／３以上と
なり酸化シリコン被１漠のマスクを使用することが蕪し
くなる。
Ｆ（５０％水溶ｅ、）に対する混合比（容積比）が４以
上になるとシリコンのエソチレ−１−が増加してトレン
チ深さの制御性が悪くなる。即ち、トレンチの幅がトレ
ンチの深さの１０倍以上になり１分離領域が広くなって
トレンチに囲まれた素子形成領域を狭くシ、さらにその
素子形成領域のシリコン層がトレンチ深さの１／３以上
もエツチングされてマスク下のシリコン層との段差が大
きくなる。一方、混合比（容積比）が２以下になるとＳ
ｉＯ□のシリコンに対するエッチレートが１／３以上と
なり酸化シリコン被１漠のマスクを使用することが蕪し
くなる。
Ｃ１１３ＣＯＯＩ＋は希釈液でエッチレートを制御する
ために添加するものであるが、 ＣＩｌ、 Ｃ００Ｉ＋
（９９，５％水溶液）のＨＦ（５０％水溶液）に対す
る混合比（容積比）が１０を越えるとエツチングされた
表面に黒色の残渣を生じ均一にエツチングが進まなくな
る。一方、混合比（容積比）が５以下になると表面に波
状の０．２μｒｎ以上の凹凸を生して望ましくない。
ために添加するものであるが、 ＣＩｌ、 Ｃ００Ｉ＋
（９９，５％水溶液）のＨＦ（５０％水溶液）に対す
る混合比（容積比）が１０を越えるとエツチングされた
表面に黒色の残渣を生じ均一にエツチングが進まなくな
る。一方、混合比（容積比）が５以下になると表面に波
状の０．２μｒｎ以上の凹凸を生して望ましくない。
ｌ１２０□はエツチングが進むにつれてエッチャントの
組成が変化することによりエッチレートが変化するのを
緩和するために添加するもので、エツチング形状に変化
を与えるものではなく、必ずしも添加しなくてよい。
組成が変化することによりエッチレートが変化するのを
緩和するために添加するもので、エツチング形状に変化
を与えるものではなく、必ずしも添加しなくてよい。
以上説明した様に２本発明によればトレンチ形成用の電
子ビーム露光時間を大幅に短縮できてターンアラウンド
タイムを稼くことができる。
子ビーム露光時間を大幅に短縮できてターンアラウンド
タイムを稼くことができる。
また、シリコンとＳｉＯ２のエツチングの選択比が大き
くなるようにエッチャントの組成を選ぶことにより、シ
リコン基板或いはシリコン層に…傷や汚染を生じさせな
いでトレンチを形成し、その形状を制御することができ
る。
くなるようにエッチャントの組成を選ぶことにより、シ
リコン基板或いはシリコン層に…傷や汚染を生じさせな
いでトレンチを形成し、その形状を制御することができ
る。
第１図は実施例Ｉ
第２図は実施例■
第３図は本発明の露光。
第４図はトレンチ断面の例。
第５図は従来の露光
である。図において。
１はシリコン基板、
１１は絶縁層。
１２はシリコン層。
は酸化シリコン被膜。
１はマスク。
はネガレジストパターン。
ｌ、４２は開花。
はトレンチ。
ｌはトレンチ形成部。
１．６２．６３は露光領域。
１．７２は未露光領域。
は素子形成領域
（ｂ＞
（ｃ）
（ｅ）
実 施４ｙ’ｌ Ｌ
ｖ−２聞
（α）
実 施Ａダ１）１
牛 １ 父
ジＴミ 発 ヨｎ ρ〕濾３；オー
警 ３２
トレン÷の１面のδテ１］
半 １１ ■
多乏未の露光
各 ５ 力
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 シリコン基板（１）或いはシリコン層（１２）に酸化シ
リコン被膜（２）を形成し、該酸化シリコン被膜（２）
上に開孔（４１）を有するネガレジストパターン（３）
を形成する工程と、 該開孔（４１）から該酸化シリコン被膜（２）をエッチ
ングして該酸化シリコン被膜（２）に開孔（４２）を形
成した後該ネガレジストパターン（３）を除去する工程
と、 開孔（４２）を有する酸化シリコン被膜をマスク（２１
）として、弗酸と硝酸と酢酸と水の混合液で該シリコン
基板（１）或いは該シリコン層（１２）をエッチングし
該開孔（４２）の周辺部にトレンチ（５）を形成する工
程と を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24181388A JPH0289315A (ja) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24181388A JPH0289315A (ja) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0289315A true JPH0289315A (ja) | 1990-03-29 |
Family
ID=17079880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24181388A Pending JPH0289315A (ja) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0289315A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5843322A (en) * | 1996-12-23 | 1998-12-01 | Memc Electronic Materials, Inc. | Process for etching N, P, N+ and P+ type slugs and wafers |
-
1988
- 1988-09-27 JP JP24181388A patent/JPH0289315A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5843322A (en) * | 1996-12-23 | 1998-12-01 | Memc Electronic Materials, Inc. | Process for etching N, P, N+ and P+ type slugs and wafers |
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