JPS6231139A - 絶縁分離溝の埋込方法 - Google Patents

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】 〔概要〕 半導体集積回路の各素子間を電気的に分離する方法の一
つとしてＵ溝絶縁分離法が用いられているが、Ｕ字型溝
をポリシリコンで埋込むに当たりシリコンの選択成長方
法を用い、工程の簡易化を図った。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、Ｕ字型絶縁分離溝の埋込み方法の改良方法に
関する。

半導体集積回路の製造に当たり、基板上に形成される各
素子を分難する方法として、ＰＮ接合分離法、絶縁層分
離法等が用いられている。

これらの中で分離特性が良好で、集積度の高い集積回路
の製造にＵ字型絶縁分離法が多く用いられているが、Ｕ
字型溝をポリシリコンで埋込むに当たり基板全面を機械
的にウェット法で研磨することが必要であり、作業性が
悪く改善が要望されている。

〔従来の技術〕

従来の技術によるＵ字型絶縁分離法の工程を図面により
概要を説明する。

シリコン基板１　（エピタキシアル成長層等を含む）に
絶縁膜２が積層されＲＩＥ法により０字型溝３を形成す
る。絶縁膜はＳｉＯ□膜が１層の場合もあるがＳｉＯ□
膜とＳ　ｉ　３　Ｎ　ｍ膜の２層として積層される場合
もある。

熱酸化によりＵ字型溝の内面にも酸化膜４を成長させる
。これを第２図（ａ）に示す。

この状態の基板に気相成長法でシリコンを成長させる。

この場合絶縁膜の上ではポリシリコンが成長するので、
全面にポリシリコン層５が成長しＵ字型溝を埋込む。こ
れを第２図（ｂ）に示す。

次いで、Ｕ字型溝内のポリシリコン以外の不要なるポリ
シリコン層を研磨除去し、更に熱酸化工程を経てＵ字型
絶縁分離溝が完成する。これを第２図（Ｃ）に示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記に述べた、従来の技術による方法では絶縁膜上に堆
積せるポリシリコン層を機械的な研磨法により平坦化さ
れることである。

研磨に際してはシリコンのエツチング液を使用するので
ウェット・プロセスとなり、工数がかさむのみならず汚
染等の恐れもあり、ウェハー歩留りの低下を来す。

またシリコンの気相成長の条件によっては、Ｕ字型溝領
域に凹部を生じて研磨後の面が平坦化しない場合も見ら
れる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、Ｕ字型溝を形成せる基板を酸化膜で被覆
し、Ｕ字型溝を開口せるレジスト膜を積層した後、Ｕ字
型溝の底部の酸化膜の表面にシリコン・リッチなる表面
層を形成し、次いで、該表面層上にシリコンの選択成長
を行ってＵ字型溝を埋込むことよりなる本発明の方法に
よって解決される。

上記シリコン・リッチなる表面層の形成法として、Ｕ字
型溝の底の酸化膜にシリコンのイオン打込みを行うこと
によって可能であり、また別の方法としてアルゴンのス
パッタ・エッチングを行うことによっても形成すること
が出来る。

〔作用〕

シリコンの気相成長はソースガスと被成長面の表面状態
により著しく影響を受ける。

上記のＵ字型溝の底部の絶縁膜をシリコン・リッチとす
ることにより、この領域でのシリコンの成長は他の絶縁
膜上に比して著しく促進されてＵ字型溝を埋め込むもの
で、それ以外の絶縁膜上にはポリシリコンは成長するこ
とはない。従って研磨の工程を省略することが出来る。

〔実施例〕

本発明は絶縁膜上でのシリコンを選択気相成長法の技術
をＵ字型溝絶縁分離法に適用するものであり、シリコン
の選択気相成長方法については本発明者の一員である三
重野により別途出願されている。

本発明の一実施例を第１図ｆ８）〜（Ｃ１により詳細説
明する。Ｕ字型溝を形成し酸化膜を形成するまでの工程
は特に変わらないので、従来の技術の項において用いた
符号と同一のものは説明を省略する。

上記基板を用いてＵ字型溝の開口部のみを除いてレジス
ト膜６積層する。これを第１図（ａ）に示す。

次いで、イオン打込み法によりシリコン・イオンを０字
型溝３の底部に照射する。イオン打込みは約３０ＫｅＶ
、　ドーズ量は５×１０１６７ＣＩＩ＋２とする。

これによりシリコン・リッチなる表面層７が酸化股上に
形成される。これを第１図（ｂ）に示す。

次いで、レジスト膜６を除去した姦、トリクロール・シ
ランを用い、水素還元法でシリコンの気相成長を行う。

成長は減圧条件で、温度８００℃で行われる。

Ｓ　ｉ　ＨＣ１３＋　Ｈｚ→Ｓｉ↓＋ＨＣＩ　　↑これ
により第１図（Ｃ）に示すごとく、０字型溝３はポリシ
リコン８で埋込まれ、その他の基板面にはシリコンは成
長することはない。

シリコン・リッチなる表面層の形成には、上記に述べた
シリコンのイオン打込み性基外にもアルゴンによるスパ
ッタ・エッチング法も適用可能である。

これはアルゴンのイオンをＵ字型溝の底部に衝突させて
、酸化膜の表面の酸素原子をはじき出して（スパッタリ
ング）シリコン・リッチなる表面層を形成するものであ
る。

第１図（Ｃ）以降の工程は、従来の方法と変わることは
ない。

〔発明の効果〕

以上に説明せるごとく本発明の方法を適用することによ
り従来の機械的な研磨工程を省略することが可能となり
、コストの削減とウェハーの歩留り向上に寄与すること
が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ〜（ｅ）は本発明にかかわるＵ字型絶縁分
離溝の埋込方法を説明する工程順断面図、第２図（ａ）
〜［０）は従来の技術によるＵ字型絶縁分離溝の埋込方
法を説明する工程順断面図、を示す。 図面において、 １はシリコン基板、 ２は絶縁膜、 ３はＵ字型溝、 ４は酸化膜、 ５．８はポリシリコン層、 ６はレジスト膜、 ７はシリコン・リッチ表面層、 をそれぞれ示す。 ＠　１　図 第２ｍ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）溝（３）を形成せる基板を酸化膜（４）で被覆し
   、該溝を開口せるレジスト膜（６）を積層した後、溝の
   底部の酸化膜の表面にシリコン・リッチなる表面層（７
   ）を形成し、 次いで、該表面層上にシリコンの選択成長を行う工程を
   含むことを特徴とする絶縁分離溝の埋込方法。
2. （２）前記シリコン・リッチなる表面層の形成法として
   、シリコンのイオン打込みを行うことを特徴とする特許
   請求範囲第（１）項記載の絶縁分離溝の埋込方法。
3. （３）前記シリコン・リッチなる表面層の形成法として
   、アルゴンのスパッタ・エッチングを行うことを特徴と
   する特許請求範囲第（１）項記載の絶縁分離溝の埋込方
   法。