JPH0497542A - 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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JPH0497542A
JPH0497542A JP21554990A JP21554990A JPH0497542A JP H0497542 A JPH0497542 A JP H0497542A JP 21554990 A JP21554990 A JP 21554990A JP 21554990 A JP21554990 A JP 21554990A JP H0497542 A JPH0497542 A JP H0497542A
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JP
Japan
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film
sog
oxide film
groove
semiconductor substrate
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JP21554990A
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English (en)
Inventor
Takaaki Kuwata
孝明 桑田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に素子分離領
域の形成方法に関する。
〔従来の技術〕
半導体基板表面に溝を形成し、酸化膜系の物質として例
えばB P S G (boro−phospho s
ilicateglass )膜またはP S G (
phospho 5ilicate glass)膜を
埋め込んで平坦な素子分離領域を形成するにはつぎの2
つの方法がある。
はじめに第1の方法について、第6図(a)の平面図と
、そのA−B断面図である第4図<a)〜(d)とを参
照して説明する。
まず第4図(a)に示すように、半導体基板1の表面に
厚さ0.2〜0.5μmの第1の酸化膜2を形成し、0
.6〜0.8μmの幅で異方性エツチングして深さ1.
0μmの溝を形成する。
つぎに溝の底面および側面に第3の酸化膜10を形成し
たのち、溝の底面に半導体基板と同一導電型の不純物を
イオン注入してチャネルストッパ4を形成する。つづい
てCVD法により溝の深さの1.5〜2.0倍の膜厚の
BPSGWAIIを成長させる。
つぎに第4図(b)に示すように、熱処理によってBP
SG膜10膜堰0ローさせて、溝にBPSG膜10膜堰
0込む、このとき溝が多く形成されている領域ではより
多くのBPSG膜が溝に流れ込んで、半導体基板1表面
のBPSG膜の膜厚が薄くなる。これに対して溝が形成
されていない領域ではBPSG膜11膜製1は成長時と
変らない。
つぎに第4図(C)に示すように、平坦部のBPSG膜
11膜製1の酸化M2とをバッフアート弗酸を用いてエ
ツチングする。このときBPSG膜11膜製1濃度を高
くしておけば、第1の酸化膜2よりもエツチングレート
を遅くして、溝部のみにBPSG膜11膜製1ことがで
きる。しかし渭が多く形成されている領域ではBPSG
膜11膜製1でしまうのに対して、溝の密度が小さい領
域ではBPSG膜11膜製1した形になっている。
つぎに第4図(d)に示すように、半導体基板1表面に
ゲート酸化膜12を形成するにのとき突出したBPSG
膜11膜製1ローしても表面張力によって山形になるの
に対して、溝が密に形成された領域ではくぼみになる。
つぎに第2の方法について、第6図(a)の平面図と、
そのA−B断面図である第5図(a)〜(c)とを参照
して説明する。
はじめに第5図(a)に示すように、半導体基板1の表
面に厚さ0.2〜0.5μm、深さ1μmの第1の酸化
膜2を形成してから、厚さ1000人のポリシリコンM
3を成長させる。
つぎに素子分離予定領域の第1の酸化膜2、ポリシリコ
ン膜3、半導体基板1表面をエツチングして幅0.5〜
0.8μmの溝を形成する。
つぎに渭の側面と底面とに厚さ200〜500人の第3
の酸化膜10を形成する。
つぎに第5図(b)に示すように、溝の底面に半導体基
板1と同一導電型の不純物をイオン注入して、チャネル
ストッパ4を形成したのち、SOG膜を縁り返し塗布し
て溝を埋め込む、溝の幅が0.6〜0.7μmで、深さ
が1.0μmのとき、4〜6回SOG膜を塗布する必要
がある。ここでは4回塗布してSOG膜6,7,9.1
3を形成した。
つぎに第5図(C)に示すように、異方性エツチングに
よりポリシリコン3上のSOG膜13゜9.7.6を除
去して、溝中のみにSOG膜を残してから、ポリシリコ
ン膜3を選択エツチングする。
〔発明が解決しようとする課題〕
第1のCVD法によりBPSG膜を厚く成長させる方法
では、漠の密度が小さい領域では埋め込まれたBPSG
膜が山のように盛り上がるのに対し、溝の密度が大きい
領域ではくぼみとなる。
さらに第6図(b)に示すように溝が交差したところで
は限られた体積のBPSG膜6,7.9.13が溝に吸
い込まれて深いくぼみが形成され、後続工程で形成され
るべきゲート電極や配線のパターニングに支障をきたす
またBPSG膜をリフローし、溝を埋め込むためには9
50℃以上の熱処理が必要である。この熱履歴によって
BPSG膜中の燐または硼素が溝の側面に形成された第
3の酸化膜を突き抜けて半導体基板に達して、サイドウ
オールチャネルを形成する恐れがある。
一方、第2のSOG膜を繰り返し塗布する方法では、S
OG工程の回数だけ塗布および熱処理を行なう必要があ
り、工程数が増大して工期が長くなる。厚く塗布したS
OG@は熱処理により収縮して、応力によるクラックを
生じることがある。
また第6図(C)に示すように、溝が交差したところで
はSOG膜が薄くなってくぼんでしまう。
さらにSOG膜を熱処理するときに渭の側面の酸化膜に
5OGIIの燐または硼素が拡散して半導体基板中の渭
の側面にサイドウオールチャネルを形成する恐れがある
本発明の目的は厚い酸化CVD膜と薄いSOG膜とを組
み合わせることにより、平坦性および耐クラツク性を向
上させ、サイドウオールチャネル形成を防止することに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置の製造方法は、−導電型半導体基板
の一主面に第1の酸化膜とポリシリコン膜とを順次成長
し、素子分離予定領域の前記ポリシリコン膜、前記第1
の酸化膜、前記半導体基板表面を選択エツチングして溝
を形成する工程と、前記半導体基板の前記溝の底面に一
導電型の不純物をイオン注入する工程と、CVD法によ
り全面に第2の酸化膜を成長し、さらに第1のSOG膜
を塗布する工程と、異方性エツチングにより前記ポリシ
リコン膜上の前記第1のSOG膜と前記第2の酸化膜と
をエッチバックして、前記半導体基板表面の前記溝を前
記第1の酸化膜と前記第1のSOG膜とにより埋め込む
工程と、前記ポリシリコン膜を選択エツチングする工程
と、全面に第2のSOG膜を塗布して平坦化する工程と
からなる。
〔実施例〕
本発明の第1の実施例について、第3図(a)の平面図
と、そのA−B断面図である第1図(a)〜(d)とを
参照して説明する。
はじめに第1図(a)に示すように、半導体基板1の表
面に厚さ2000人の第1の酸化膜2を形成してから、
厚さ1000人のポリシリコン膜3を成長させる。素子
分離予定領域のポリシリコン膜3、第1の酸化[12、
半導体基板1を選択エツチングして幅0.5〜0.8μ
m、深さ1μmの清を形成する。
つぎに第1図(b)に示すように、渭の底面に半導体基
板と同一導電型の不純物をイオン注入してチャネルスト
ッパ4を形成したのち、CVD法〈例えば高温で成長さ
せる減圧CVD法)によって、溝の幅の約半分(0,3
〜0.4μm)の膜厚の第2の酸化膜5を成長させる。
つぎに第1のSOG膜6を塗布し、溝中に形成された第
2の酸化膜5の間に形成された隙間を埋める。このとき
溝中に形成された第2の酸化膜間の隙間は数百人と極め
て狭く、1回のSOGg塗布でほぼ完全に埋め込むこと
ができる。つぎに900℃以上の高温で熱処理を行なう
つぎに第1図(C)に示すように、ポリシリコン膜3上
の第1のSOG膜6と第2の酸化膜5とを異方性エツチ
ングにより、選択的に除去する。
ポリシリコン膜3はエツチングのストッパとして設けら
れている。
つぎに第1図(d)に示すように、ポリシリコン膜3を
選択エツチングし、段差を平坦化するための第2のSO
G膜7を塗布し、再び900℃以上の高温の熱処理を行
なう、−船釣に第1のSOG膜6の方が第2の酸化膜5
よりもエツチングレートが大きいため、第1のSOG膜
6がくぼんだ状態となっている。
このあとバッフアート弗酸(または異方性エツチングと
バッフアート弗酸との2段階エツチング)により、ゲー
ト酸化膜を形成すべき領域の第2のSOG膜7と第1の
酸化膜2とを選択エツチングしてから、ゲート酸化を行
なう。
つぎに本発明の第2の実施例について、第2図(a)〜
(c)を参照して説明する。
はじめに第2図(a)に示すように、半導体基板1の表
面に第1の酸化膜2を形成してからポリシリコン膜3を
成長させる。素子分離予定領域のポリシリコン膜3、第
1の酸化膜2、半導体基板1を選択エツチングして幅0
.5〜0.8μm、深さ1μmの溝を形成する。
つぎに溝の底面に半導体基板と同一導電型の不純物をイ
オン注入してチャネルストッパ4を形成したのち、CV
D法によって、渭の幅の約半分(0,3〜0.4μm)
の膜厚の第2の酸化膜5を成長させる。
つぎにフォトレジスト8を塗布し、溝中に形成された第
2の酸化膜5の間に形成された隙間を埋める。
つぎに第2図(b)に示すように、ポリシリコン膜3上
のフォトレジスト8と第2の酸化膜5とを異方性エツチ
ングにより、選択的に除去する。
つぎに溝中に残ったフォトレジスト8とエツチングのス
トッパとして設けられていたポリシリコンM3とを除去
する。
つぎに第2図(c)に示すように、段差を平坦化するた
めの第3のSOG膜9を塗布することにより溝中に形成
されている第2の酸化膜5の隙間に第3のSOG膜9が
埋め込まれる。
〔発明の効果〕
素子分離予定領域の溝中にCVD法による厚い酸化膜を
形成して溝の幅を狭め、SOG膜で埋め込み平坦化する
のに要するSOG膜の体積を小さくしている。
その結果SOG膜の平坦性と耐クラツク性とが著しく向
上しな、特に溝が交差したパターン領域での平坦性をよ
り向上させることができた。
また半導体基板中の溝の側面および底面に厚い酸化膜が
形成されているなめ、SOG膜の熱処理時および後続の
トランジスタ形成工程において、SOG膜中の隣町たは
硼素が側面の酸化膜を突き抜けて半導体基板に達し、サ
イドウオールチャネルを形成する恐れがなくなった。
さらに第1のSOG膜と第2の酸化膜とをエツチングす
る工程において、ポリシリコン膜がストッパとなるので
、オーバーエツチングに対しても十分なマージンがある
。第2の900mm布によって溝中の第2の酸化膜およ
び第1のSOG膜の上層に第2のSOG膜による平坦化
層が形成されるので、溝が密に形成されている領域にお
いても、溝がほとんど形成されていない領域においても
一様に平坦化されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(d)は本発明の第1の実施例を示す断
面図、第2図<a)〜(C)は本発明の第2の実施例を
示す断面図、第3図(a)は本発明の第1の実施例を示
す平面図、第3図(b)は第3図(a>のC=’D断面
図、第4図(a)〜(d)、第5図(a)〜(’c )
は従来技術による半導体装置の製造方法を示す断面図、
第6図(a)は従来技術による半導体装置の平面図、第
6図(b)、(C)は第6図(a)のC−D断面図であ
る。 1・・・半導体基板、2・・・第1の酸化膜、3・・・
ポリシリコン膜、4・・・チャネルストッパ、5・・・
第2の酸化膜、6・・・第1のSOGM、7・・・第2
のSOG農、8・・・フォトレジスト、9・・・第3の
SOG農、10・・・第3の酸化膜、1l−BPSG@
、12−・・ゲート酸化膜、13・・・第4のSOG農

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  一導電型半導体基板の一主面に第1の酸化膜とポリシ
    リコン膜とを順次成長し、素子分離予定領域の前記ポリ
    シリコン膜、前記第1の酸化膜、前記半導体基板表面を
    選択エッチングして溝を形成する工程と、前記半導体基
    板の前記溝の底面に一導電型の不純物をイオン注入する
    工程と、CVD法により全面に第2の酸化膜を成長し、
    さらに第1のSOG膜を塗布する工程と、異方性エッチ
    ングにより前記ポリシリコン膜上の前記第1のSOG膜
    と前記第2の酸化膜とをエッチバックして、前記半導体
    基板表面の前記溝を前記第1の酸化膜と前記第1のSO
    G膜とにより埋め込む工程と、前記ポリシリコン膜を選
    択エッチングする工程と、全面に第2のSOG膜を塗布
    して平坦化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。
JP21554990A 1990-08-15 1990-08-15 半導体装置の製造方法 Pending JPH0497542A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004079819A1 (ja) * 2003-03-05 2004-09-16 Az Electronic Materials (Japan) K.K. トレンチ・アイソレーション構造の形成方法

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