JPH04137624A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH04137624A
JPH04137624A JP2257474A JP25747490A JPH04137624A JP H04137624 A JPH04137624 A JP H04137624A JP 2257474 A JP2257474 A JP 2257474A JP 25747490 A JP25747490 A JP 25747490A JP H04137624 A JPH04137624 A JP H04137624A
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JP
Japan
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film
silicon
oxide film
trench
polycrystalline silicon
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Pending
Application number
JP2257474A
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English (en)
Inventor
Yukio Takeuchi
幸雄 竹内
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、トレンチ構造を備えた半導体装置の製造方法
に係り、とくに、半導体基板トレンチ溝の効果的な形成
方法に関するものである。
(従来の技術) IC,LSIなどの半導体装置が高密度化。
高集積化するにつれて半導体装置内の素子の微細化も進
んできている。このため、たとえば、DRAMのような
メモリ等のセル面積も縮少し、その結果、キャパシタ容
量が小さくなるという不都合も生じてきた。そこで、こ
のキャパシタ容量の減少を防ぐために、キャパシタ領域
にトレンチ溝を形成し、この溝に酸化膜を形成する技術
が用いられるようになった。この酸化膜は、溝内部に形
成されるので表面積が大きく、シたがって、キャパシタ
容量形成用誘導体として利用すれば容量の増大に役立つ
ものであり、今後の半導体装置の開発に重要である。
第2図(a)〜(d)は、従来の技術によるトレンチ型
キャパシタを有するダイナミックメモリのトレンチ溝の
製造工程断面図である。比抵抗5〜500Ωl程度のP
型シリコン半導体基板1上に選択的に素子分離のための
素子分離用のSio2からなるフィールド酸化膜2を例
えば熱酸化法により形成する(第2図(a))。つぎに
、このシリコン酸化膜1の上に500人程0シリコン熱
酸化膜3を形成する。つぎに、500人程人程シリコン
窒化膜4をこの熱酸化膜3上に、CVD法などで堆積す
る。つぎに、多結晶シリコン膜5を1000人程度人程
シリコン窒化膜4上にCVD法などで堆積する。さらに
、この多結晶シリコン膜5上にCVDシリコン酸化膜6
を約6000人堆積する。この状態でレジストパターン
7をCVD酸化膜6上にフォトエツチングにより形成す
る(第2図(b))。このレジストパターン7をマスク
として、まず、CVD酸化膜6をRIE法などの異方性
エツチングなどでエツチングし、さらに、その下の多結
晶シリコン膜5も同様にエツチングして開孔し、シリコ
ン窒化膜4を一部露出する。このエツチングが終了して
からレジスト膜7を、硫酸系の混合エツチング液で、除
去する(第2図(c))、この開孔したCVD酸化膜6
をマスクとして、シリコン窒化膜4およびシリコン酸化
膜3を異方性エツチングで順次除去し、最後に、シリコ
ン基板1をエツチングして約3IIM程度の深さのトレ
ンチ溝11を形成する(第2図(d))。このあと、シ
リコン基板の表面はフィールド酸化膜を除き、他のマス
クとして使用したシリコン膜、酸化膜、窒化膜等はエツ
チング除去する。
その後、このトレンチ溝に必要な処理を施し、キャパシ
タ、トランジスタ、素子分離領域等を形成する。シリコ
ン膜はマスクをエツチングする際のオーバーエツチング
を防止するものである。
また、従来から半導体装置の素子間分離を行うために、
シリコン窒化膜をマスクとして用いる選択酸化法が広く
使われていたが、前述のように、半導体装置の高集積化
、微細化が進み、この素子間分離領域の幅が、たとえば
、1−以下のように狭くなると、i4子間分離能力が低
下し、この方法では役に立たなくなる。そのため新しい
素子間分離技術の開発明が進められているが、このトレ
ンチ溝を利用することがその一つの方法である。即ち、
シリコンなどの半導体基板表面の素子間分離領域に、反
応性イオンエツチング(RIE)によりトレンチ溝を形
成したあとこの溝内に化学反応蒸着(CVD)法によっ
てシリコン酸化物などの絶縁物を埋め込むものである。
溝内に10101Ga’以上の濃度で不純物をドープし
た単結晶半導体を堆積して素子分離領域とすることもあ
る。
(発明が解決しようとする課題) このフォトエツチングを利用した従来のトレンチ溝の形
成方法では、溝の直径が1−程度になるが、最近のより
高度な集積化の要求によりキャパシタ領域の溝の直径は
0.5−以下にまで減小しなければならなくなった。と
ころが現在主流であるステッパーを用いてフォトエツチ
ングを適用してトレンチ溝を形成するにしてもステッパ
ーの分解能は現状では0.5−には達せず微細化の限界
になっていた。この問題は、トランジスタ、素子分離領
域など他のトレンチ構造を有するものの形成にも言える
ことである。
本発明は、上記事情によってなされたものであり、微細
なトレンチ溝の加工が可能な半導体装置の製造方法を提
供することを目的としている。
〔発明の構成〕
(課運を解決するための手段) 本発明は、トレンチ構造を備えた半導体装置の製造方法
に関するものであり、半導体基板上に。
少なくとも1層以上の絶縁層を有する第1の絶縁膜およ
び少なくとも1層以上の絶縁層を有する第2の絶縁膜を
順次形成する工程と、前記第2の絶縁膜を選択的にエツ
チングしてトレンチ形成領域を形成する工程と、多結晶
シリコン膜を前記第2の絶縁膜と前記トレンチ形成領域
上に形成する工程と、前記多結晶シリコン膜をエツチン
グバックして前記トレンチ形成領域内の第2の絶縁膜側
壁にのみ多結晶シリコン膜を残す工程と、前記側壁に残
っている多結晶シリコン膜を全部シリコン酸化膜に変え
る工程と、この多結晶シリコン膜を変えて形成したシリ
コン酸化膜をマスクとして、トレンチ形成領域にある前
記第1の絶縁膜およびその下の半導体基板を順次エツチ
ングして前記半導体基板内にトレンチ溝を形成すること
を特徴としている。第2の絶縁膜の中に導電層を設けて
オーバーエツチングを防止することも可能である。
(作用) 本発明によれば、開孔したシリコン酸化膜及び多結晶シ
リコン膜を開孔部の側壁部上の多結晶シリコン膜を酸化
することにより、トレンチ溝の直径を小さくすることが
できる。多結晶シリコン層の厚さは、その酸化によって
ほぼ倍に増加し、マスク層の開孔部口径が減少する。こ
の口径は、したがって、多結晶シリコン層の堆積量をコ
ントロールすることによって正確に決定することができ
る。
(実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
第1図(a)〜(g)は1本発明の実施例のトレンチ型
キャパシタを有するダイナミックメモIJ(7)II造
工程断面図である。ここでは、半導体基板としてP型シ
リコン基板1を用いているが、これに限定されるもので
はなく、n型半導体にも適用でき、また、シリコン以外
の半導体、例えば、Geのような単体、G a A s
のような化合物半導体等にも勿論適用が可能である。こ
のシリコン基板1には、フィールド酸化膜(SiO□)
2が形成されている(第1図(a))。
シリコン基板上に500人の熱酸化膜3を形成する。次
にこの熱酸化膜上に500人〜1000人程度のシリコ
ン窒化[4を堆積し、更に多結晶シリコン膜5を約10
00人〜1500人堆積する。そして、多結晶シリコン
ll1S上にCVD法によるシリコン酸化膜6を500
0人〜6000人程度堆積する。この状態で写真蝕刻法
(フォトエツチング)によりレジストパターン7を形成
する((b)図)、このレジストパターンをマスクにし
て、まずCVD酸化膜6をRIEのような異方性ドライ
エツチング法によりはシリコン窒化膜があるため、オー
バーエツチングが防止される。このエツチングが終了後
レジスト膜の除去を硫酸系の混合液で行う((C)図)
ついで、およそ2000人の膜厚の第2の多結晶シリコ
ン膜8を、CVD酸化膜6上および前記開孔内表面に、
たとえば、CVD法により形成する(第1図(d))。
ついで、たとえばRIE法など異方性ドライエツチング
を用いて多結晶シリコン膜8のうち、多結晶シリコン膜
5とCVD酸化膜6の開孔側壁部分は残して、他は、エ
ツチングバックして取り除く。この残った部分は、多結
晶シリコン膜9となる(第1図(e))、ついで、たと
えば約1000℃の温度でwet酸化を4時間程度行っ
て、多結晶シリコン膜9をシリコン酸化膜10に変える
。このとき、シリコン酸化されることによって体積膨張
が起こり、シリコン酸化膜10は、横方向にふくらむ。
したがって開孔の径は縮少する。
ついで、前記シリコン酸化膜10をマスクにしてシリコ
ン窒化膜4tシリコン酸化膜3を、たとえば。
RIEなどの異方性ドライエツチング等で順次エツチン
グする(第1図(f))。最後に、シリコン基板1の開
孔内で露出した部分を、たとえば、RIE法でエツチン
グして基板1内にトレンチ溝となる開孔11を形成しく
第1図(g)) +さらに、フィールド酸化膜2を除い
て他のマスクとなる各層をエツチング除去する。このあ
とは、通常の手段で、トレンチ型キャパシタ部に、不純
物の導入、ゲート酸化膜の形成、トレンチ開孔部の埋め
込み工程等を行って本発明の製造方法を適用したダイナ
ミックメモリが形成される1本発明は、前記ダイナミッ
クメモリにのみ適用されるものではなく。
たとえば、トレンチ型MO5FETを組み込んだ論理回
路やトレンチ構造の素子分離領域を備えたバイポーラI
Cなどの他の半導体装置に適用することができる。
〔発明の効果〕
以上のように1本発明の方法によれば半導体装置のトレ
ンチ溝の形成に関し、従来達成できなかった、より微細
な径の溝を得ることが可能になり、集積度の高い半導体
装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(g)は本発明の実施例の半導体装置の
製造工程を示す説明図、第2図(a)〜(d)は従来の
半導体装置のトレンチ溝の製造工程を示す説明図である
。 1・・・シリコン基板(P型)。 2・・・フィールド酸化膜(SiO□)。 3・・・第1のシリコン酸化膜、 4・・・シリコン窒化膜(SI3N4)、5・・・第1
の多結晶シリコン膜。 6・・・第2のシリコン酸化膜、 7・・・フォトレジスト膜。 8・・・第2の多結晶シリコン膜。 9・・・側壁に残存した多結晶シリコン膜、lO・・・
酸化された多結晶シリコン膜。 11・・・トレンチ溝。 代理人 弁理士 猪股祥晃(ほか1名)(bン (C) (d) 第 ! 図 (e) (f) 第1 図 (e)) (C) (d) 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. トレンチ構造を備えた半導体装置の製造方法において、
    半導体基板上に、少なくとも1層以上の絶縁層を有する
    第1の絶縁膜および導電層を含むことも可能な少なくと
    も1層以上の絶縁層を有する第2の絶縁膜を順次形成す
    る工程と、前記第2の絶縁膜を選択的にエッチングして
    トレンチ形成領域を形成する工程と、多結晶シリコン膜
    を前記第2の絶縁膜と前記トレンチ形成領域上に形成す
    る工程と、前記多結晶シリコン膜をエッチングバックし
    て前記トレンチ形成領域内の第2の絶縁膜側壁にのみ多
    結晶シリコン膜を残す工程と、前記側壁に残っている多
    結晶シリコン膜を全部シリコン酸化膜に変える工程と、
    この多結晶シリコン膜を変えて形成したシリコン酸化膜
    をマスクとして、トレンチ形成領域にある前記第1の絶
    縁膜およびその下の半導体基板を順次エッチングして前
    記半導体基板内にトレンチ溝を形成することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
JP2257474A 1990-09-28 1990-09-28 半導体装置の製造方法 Pending JPH04137624A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220136034A (ko) * 2021-03-30 2022-10-07 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 층 확장 공정을 통한 확장 가능한 패턴화 및 결과 구조물

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220136034A (ko) * 2021-03-30 2022-10-07 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 층 확장 공정을 통한 확장 가능한 패턴화 및 결과 구조물
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