JPS5965447A - 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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JPS5965447A
JPS5965447A JP57175725A JP17572582A JPS5965447A JP S5965447 A JPS5965447 A JP S5965447A JP 57175725 A JP57175725 A JP 57175725A JP 17572582 A JP17572582 A JP 17572582A JP S5965447 A JPS5965447 A JP S5965447A
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JP
Japan
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film
semiconductor
etching
recess
manufacturing
Prior art date
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Application number
JP57175725A
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English (en)
Inventor
Kazuya Kikuchi
菊池 和也
Tadanaka Yoneda
米田 忠央
Hideaki Shimoda
秀明 下田
Haruhide Fuse
玄秀 布施
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W10/00Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
    • H10W10/01Manufacture or treatment
    • H10W10/041Manufacture or treatment of isolation regions comprising polycrystalline semiconductor materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W10/00Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
    • H10W10/40Isolation regions comprising polycrystalline semiconductor materials

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  • 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】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置の製造方法、特に半導体装置の素子
分離領域の形成方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来、半導体装置の製造における素子分離領域の形成方
法として、素子分離領域となるべき部分をエツチングし
て凹部を形成した後、凹部内に多結晶シリコンを埋め込
み素子分離領域を形成するという方法がある。その従来
技術の一例を第1図により説明する。
シリコン酸化膜(SiOβ)2及びシリコン窒化膜(8
13N4膜)3が形成されたP形半導体基板(St 基
板)1上にホトリソ技術により所望の分離パターン巾を
有するホトレジストパターン4を形成する。このホトレ
ジストパターン4をエツチングマスクにしてSi3N4
膜3及び5lo2膜2をエツチングした後、異方性ドラ
イエツチングにより81基板1を目標の深さだけエツチ
ングして凹部5を形成する。そして、チャネルストッパ
ー用のボロンイオン注入を行ない凹部5底面にイオン注
入領域6を形成する(第1図a)。
次にホトレジストパターン4を除去し、加熱酸化法によ
り凹部5表面にSt○2膜7を形成する。
その後、Po l yS i膜8を形成する(第1図b
)。
次に、ドライエツチングあるいはウェットエツチング法
等により5i3N=膜3上のPo1ySi膜8を除去す
ることによって四部5内にPo1ySi膜8aを残す(
第1図C)。
次に、Po 1 yS i膜8aを酸化し、5IO2膜
9を形成する。その後、Si3N4膜3及びS 102
膜2を除去することによって、第1図dの如く、四部6
0犬部分がPo1ySi膜8aで埋−まっている構造を
有する素子分離領域を形成することができる。
しかし、上記方法におもては、5i3h4膜3上のPo
1ySi膜8をエツチング除去した際、凹部5の領域上
に形成されたPo l yS i膜8も同じエツチング
レートでエツチングされてし1う゛。そのため、凹部5
内に残存するPo1ySi膜8aには、段差が生じ、A
IV 配線の断線の原因になるという問題がある。さら
に、凹部5のパターン巾がいろいろと異なっている半導
体装置の場合には、上記の方法を使用することが困難で
ある。なぜならば、比較的微細なパターン巾を有する凹
部で、しかも、パターン巾が一定ならばSi3N4膜3
上と凹部6上のPo1ySi膜の厚さの差によって凹部
6内にPo1ySi膜8aを残存させることができる。
しかし、凹部5のパターン巾が広いと513N4膜上と
凹部上のPo l yS i膜の厚さが同じ程度になる
ため、513N4膜上のPo1ySi膜をエツチングし
た際、凹部5内のPo l yS i膜も同様に工1.
チングされてしまうだめ、細部内にPo1ySiが残存
しないという問題点がある。
また、特開昭50−107877号公報には、凹部にホ
トレジストを残存させ、ホトレジストをマスクにして埋
込物質をエツチングし、溝中にのみ埋込物質を残存させ
るという提案がされている。
しかしながら上記の例でも、四部の巾が広いとホトレジ
ストが残存しないので、エツチングマスクの役目を果さ
ず、溝中に埋込物質を残存させることができないという
問題点がある。
ところで、本発明者らの検削によれば、拡散領域の半導
体膜のエツチングレートが拡散していない領域の半導体
膜のエツチングレートに比べて10〜20倍程度速いこ
とを見い出し、その結果、所望領域以外の半導体膜に選
択拡散をした後、選択エッチすれば拡散されていない所
望領域の半導体膜のみが残存することが判明しだ0 発明の目的 本発明はこのような従来の問題に鑑み、半導体膜のパタ
ーンの形成においてエツチングマスクを用いることなく
選択的に形成できる半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。そして、本発明の他の目的は、素子分
離領域となる凹部内に凹部のパターン巾に依存すること
なく、選択的に半導体膜を残存させることによって半導
体基板表面とほぼ同じ高さを有する素子分離領域を精度
良く形成できる半導体装置の製造方法を提供することで
ある。
発明の構成 本発明は、半導体基板上に不純物を含んだ堆積被膜(例
えばPSG膜、As  ドープl’ S 102膜)の
パターンを形成した後、堆積被膜の表面層をエツチング
し、半導体膜(例えばPoLySi膜、アモルファスS
t 膜)を形成し熱処理により堆積被膜パターンから選
択的に半導体膜中へ不純物を拡散して不純物拡散領域を
形成する。その後エツチングレートの差によって選択的
にエツチングレートの速い不純物拡散領域の半導体膜は
除去し、エツチングレートの遅い不純物の拡散されてい
ない領域の半導体膜は残存させるという独特の方法を用
いていることを特徴とするものである。すなわち、素子
分離領域形成において、素子分離領域となる凹部領域以
外の半導体基板表面に不純物を含む堆積被膜を形成し、
その表面層をエツチングしておく。そうすれば、半導体
膜形成後、熱処理により凹部内以外の半導体膜に選択的
に不純物を拡散することができる。選択拡散後、エツチ
ングレートの差によって選択エッチすれば、凹部内の不
純物の拡散されていない半導体膜のみが残存するという
ものである。
実施例の説明 第2図は半導体膜を埋込み、素子分離領域を形成する本
発明の第1の実施例を示す。
P形Si 基板1o上に厚さo 、 os μmのS 
i02膜11、約0.1μmのSi3N4膜12及び約
o、21IrQの厚さを有する不純物を含んだ堆積被膜
例え°ばPSG膜13を形成する。S ’、3N4膜1
2は膜化2散防止膜となる。そして、ホトリソ技術によ
り分離領域以外の領域上にホトレジストノくターフ14
を形成する(第2図a)。
次に、ホトレジストパターン14をマスクにしてPSG
膜13.Si3N4膜12.Si○2膜11及びSi 
基板1oを所望の深さまでエツチングする。
例えば、PSG膜13,5i3N412,5i02膜1
1のエツチングは、反応性スノくツタエツチング法でエ
ツチングガスとしてC2F6.C3F8.C4F8゜C
F4(Si3N4膜エッチの場合)のいずれかを用いて
行なう。−1:た、Si 基板1oのエツチングは、反
応性スパンタエッチング法あるいは反応性イオンビーム
エツチング法等のドライエツチング技術で工、)チング
ガスとしてCF4.CCl4.CF2Cl2゜SF6の
いずれかを用いてSi 基板1oの表面から所望の深さ
までSL をエツチングし、凹部15を形成する。その
後、Si基板10の導電形と同じ導電形を有する例えば
ボロ/をイオン注入し、凹部15の底部にチャネルスト
ッパーとなるイオン注入領域16を形成する(第2図b
)。
次に、ホトレジストパターン14を除去した後、加熱酸
化法により凹部16表面に絶縁性の薄膜例えば厚さ約0
.1μmの8102膜17を形成する。
このとき、加熱酸化によりPSG膜130表面層13a
のリン濃度が下がる(第2図C)。
次にリン濃度の下がっだPSG膜130表面層 713
a例えば0.06μm程度をエツチング除去し、リン濃
度の高いPSG膜13の表面を露出する(第2図d)。
次ニ、半導体基板上Id Po l yS i膜18を
CVD法、蒸着法、スハノタ法等のいずれかの方法によ
り形成する。その後、熱処理を例えば1000°Cで@
0分間施す。この時、PSG膜1膜上3上’olysi
膜18aはPSG膜1膜上3リンが拡散され、凹部15
内のPo l yS i膜18には拡散されない(第2
図e)。
次に、Po1ySi膜18aを兎ノチングする。エツチ
ング液としては、例えば硝酸と弗化水素酸と酢酸か、ら
なる四合液を用いて行なう。この・易合、PSG膜1膜
上3りリンが拡散されているPo l yS i膜18
aは、凹部15内の拡散されていないPo l yS 
i膜18に比べて10〜2Q倍程度エツチングレートが
速い。したがって、凹部15内のPo l yS i膜
18をほとんどエツチングすることなく、PS(4膜1
3上のPo l yS i膜18aを1ノチングするこ
とができ、凹部15内にはPo l yS i膜18が
残存する(第2図f)。
次に、PSG膜1膜上3ツチング除去する。エツチング
液としては、例えば弗化水素酸と水の混合液あるいは弗
化水素酸と弗化アンモニウムの混合液を用いて行なう。
その後、Si3N4膜12を酸化防止マスクにしてPo
1ySi膜18を例えば900〜1060 ”C、、6
−10Ail / crlの加圧水蒸気中で酸化し、b
 z 02膜19を形成する(第2図q)。
次に、S i3””4膜12 + 5102 膜11 
、 及ヒ5102膜19の表面層をエツチングすること
によって、第2図りの如< Sl基板1oの表面とほぼ
平担なSi○2膜19膜面9表面る素子分離領域を形成
することができる。
以上、第1の実施例によれば、5io2膜17を形成後
、加熱酸化にょシリン濃度の下がったPSG膜1膜上3
面層13aをエツチング除去し、リン濃度の高いPSC
i膜13の表面を露出しておくことにより、Po1yS
i膜18aへのリンの拡散が容易になった。それによっ
て、リンを拡散したPo l yS i膜18aと拡散
していないPo l yS i膜18とのエツチングレ
ートの差が大きくなり、四部15内に選択的に、しかも
容易にPo l yS i膜18を残存させることがで
きる。
次に、本発明の第2の実施例について第3図を用いて説
明する。
本発明の第1の実施例である第2図aかち第2図dの工
程と同様な方法により、第2図dと同様な構造を有する
第3図aの構造を得る。第3図aにオイテ、1oはSi
 基板、11はS 102膜、12はSi3N4膜、1
3はPSG膜、15は凹部、16はイオン注入領域、1
7はS i02膜である。
次に、半導体膜例えばPo1ySi膜18をCVD法、
蒸着法、スパッタ法等のいずれかの方法により形成する
。その後、Po1ySi膜18上に外方拡散防止膜とな
る保護膜例えばSiO2膜20全20D法、加熱酸化法
等のいずれかの方法により形成する(第3図b)。
次に、熱処理を例えば1000°Cで30分間施す(第
3図C)。このとき、PSG膜1膜上3上o l yS
 i膜18aはPSG膜1膜上3リンが拡散され、凹部
16内のPo1ySi膜18には拡散されない。しかも
、Po l yS i膜18a表面が5i02膜2oに
より保護されているため、PSG膜1膜上3Po1yS
i膜18a中に拡散されたリンがPo1ySi膜18a
の表面から外方拡散せず、Po1ySi膜18aの表面
濃度が低下しない。
次に、SiO2膜20全20した後、第1の実施例であ
る第2図fからhの工程と同様な方法によって、第2図
りと同様な構造を有する素子分離領域を形成することが
できる。
以上、第2の実施例によれば、Po l yS i膜1
8上にS IQ2膜2oを形成しているため、熱処理の
際、Po l yS i膜18−8表面からリンが外方
拡散しないので、Po1ySi膜18aの表面濃度が低
下しない。しだがって、Po1ySi膜1B&を選択エ
ツチングした際、Po1ySi膜18a表面のリン濃度
低下によるエツチングレートの低下がなく、拡散してい
ないPo l yS i膜18とのエツチングレート−
の差が大きくなり、凹部15内に選択的に、しかも容易
にPo1ySi膜18を残存させることができる0 なお、第1及び第2の実施例において不純物を  。
含んだ堆積被膜13としてPSG膜を用いて説明したが
、AS  ドープドS 102膜でもよい。
また、第1及び第2の実施例において半導体膜1Bとし
てPo l yS i膜を用いて説明したが、アモルフ
ァスSi 膜でもよいことは言う捷でもない。
さらに、第2の実施例において保護膜2oとしてS 1
02膜を用いて説明したが、i:113N 4膜あるい
はプラズマSi3N4膜でもよい。
発明の効果 以上のように、本発明によれば、除去したい領域の半導
体膜に半導体膜下に形成した不純物を含む堆積被膜から
、選択的に不純物の拡散ができ、しかも、不純物の拡散
されている領域の半導体膜のエツチングレートの差によ
って選択的に不純物の拡散されている領域をエツチング
除去することができる。このことにより、素子分離領域
となる凹部内に容易に、しかも、素子分離領域のパター
ン巾に依存することなく半導体膜を残存させることがで
きる。しだがって、本発明は、素子間分離領域のパター
ン巾が凹部中によって決するため、凹部中以上に素子間
分離領域が広がることがなく、しかも、凸部の少ない素
子間分離領域が形成でき、高密IWな半導体装置の製造
に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図a−dは従来の素子間分離領域の製造工程断面図
、第2図a−hは本発明の一実施例にかかる素子間分離
領域の製造工程断面図、第3図a〜Cは本発明の他の実
施例にかかる素子間分離領域の製造途中工程断面図であ
る。 10・・・・・・St 基板、11,17,19,20
・・・・・・5IO2膜、12・・・・・・Si3N4
膜、13・・・・・・PSG膜、15・・・・・・凹部
、18・・・・・・Po1ySi膜、16・・・・・・
イオン注入領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第2
図 G17 第2図 f6     /7

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板の一主面上に酸化拡散防止膜を形成す
    る工程と、前記酸化拡散防止膜上に不純物を含む堆積被
    膜を形成する工程と、前記堆積被膜及び前記酸化拡散防
    止膜の所定の領域をエツチングし、さらに前記半導体基
    板を所望の深さまでエツチングし凹部を形成する工程と
    、前記凹部表面に薄膜を形成する工程と、前記堆積被膜
    の表面層をエツチングする工程と、前記半導体基板上に
    半導体膜を形成する工程と、熱処理により1′4q記堆
    積被膜から前記半導体膜に不純物を拡散し、不純物拡散
    領域を形成する工程と、前記半導体膜を選択的にエツチ
    ングし、エツチングレートの速い前記不純物拡散領域の
    半導体膜は除去し、エツチングレートの遅い不純物の拡
    散されていない凹部内の半導体膜を残存させる工程とを
    有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)堆積被膜にPSG膜を用いていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の製造方法
  3. (3)半導体膜にPo1ySi膜を用いていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の製
    造方法。
  4. (4)半導体膜の選択エツチングにおいて、弗化水素酸
    と硝酸と酢酸の混合液を用いることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. (5)半導体基板の一主面上に酸化拡散防止膜を形成す
    る工程と、前記酸化拡散防止膜上に不純物を含む堆積被
    膜を形成する工程と、前記堆積被膜及び前記酸化拡散防
    止膜の所定の領域をエツチングし、さらに前記半導体基
    板を所望の深さまでエツチングし凹部を形成する工程と
    、前記凹部表面に薄膜を形成する工程と、前記堆積被膜
    の表面層をエツチングする工程と、前記半導体基板上に
    半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜上に保護膜を
    形成する工程と、熱処理により前記堆積被膜がら前記半
    導体膜に不純物を拡散し、不純物拡散領域を形成する工
    程と、前記保護膜をエツチングする工程と、前記半導体
    膜を選択的にエツチングし、半導体膜は除去し、エツチ
    ングレートの遅い不純物の拡散されていない凹部内の半
    導体膜を残存させる工程とを有することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  6. (6)堆積被膜にPSG膜を用いていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第5項に記載の仝1〈導体装置の製造
    方法。
  7. (7)半導体膜にPo l yS i膜を用いているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の半導体装
    置の製造方法。
  8. (8)半導体膜の選択エツチングにおいて、弗化水素酸
    と硝酸と酢酸の混合液を用いることを特徴とする特許請
    求の範囲第6項に記載の半導体装置の製造方法。
  9. (9)保護膜に3102膜を用いていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第5項に記載の半導体装置の製造方法
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4554728A (en) * 1984-06-27 1985-11-26 International Business Machines Corporation Simplified planarization process for polysilicon filled trenches
US4767722A (en) * 1986-03-24 1988-08-30 Siliconix Incorporated Method for making planar vertical channel DMOS structures

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