(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料が充填された溝より成るフィールド絶縁領域を有する半導体本体を具える半導体装置を製造するに当り、前記の半導体本体の表面上に設けた補助層上に形成したエッチングマスクを用いて前記の溝を半導体中にエッチング形成し、前記の補助層を前記のエッチングマスクに隣接して位置する表面の一部分から且つ前記のエッチングマスクの下側に位置する表面の縁部から除去し、絶縁材料の層を半導体本体上に堆積し、この絶縁材料により前記の溝を充填するとともに前記のエッチングマスクの下側に位置する前記の表面の縁部を被覆し、その後半導体本体を処理してこの処理により材料を前記の補助層に至るまで前記の表面に平行に除去し、次に補助層の残存部分を除去する半導体装置の製造方法において、
前記の溝を半導体本体中にエッチング形成する前に、前記のエッチングマスクに隣接して位置する前記の表面の一部分から前記の補助層を除去し、前記の溝を半導体本体中にエッチング形成した後に、前記のエッチングマスクの下側に位置する表面の縁部から前記の補助層をエッチング液の等方性エッチングにより除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記の補助層を前記のエッチングマスクに隣接して位置する前記の表面の一部分から異方性エッチングにより除去し、次に前記の溝を異方性エッチングにより半導体本体中に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記の補助層を前記のエッチングマスクに隣接して位置する前記の表面の一部分から異方性エッチングにより除去し、次に前記の溝を等方性エッチングにより半導体本体中に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、前記の絶縁材料の層を堆積した後前記の半導体本体に化学−機械的研摩処理を行ない、この処理により前記の絶縁材料とその下側のエッチングマスクとを前記の補助層に至るまで前記の表面に平行に除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、前記のエッチングマスクを、シリコンより成る半導体本体上に設けた窒化シリコンの補助層上に堆積した酸化シリコンの層で形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、絶縁材料が充填された溝より成るフィールド絶縁領域を有する半導体本体を具える半導体装置を製造するに当り、前記の半導体本体の表面上に設けた補助層上に形成したエッチングマスクを用いて前記の溝を半導体中にエッチング形成し、前記の補助層を前記のエッチングマスクに隣接して位置する表面の一部分から且つ前記のエッチングマスクの下側に位置する表面の縁部から除去し、絶縁材料の層を半導体本体上に堆積し、この絶縁材料により前記の溝を充填するとともに前記のエッチングマスクの下側に位置する前記の表面の縁部を被覆し、その後半導体本体を処理してこの処理により材料を前記の補助層に至るまで前記の表面に平行に除去し、次に補助層の残存部分を除去する半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
半導体本体の表面と平行に行なわれる材料の除去は補助層に到達する瞬時に停止される為、エッチングマスクの下側に位置する表面の縁部上に堆積された絶縁材料は除去されない。したがって、形成されるフィールド絶縁領域は当該フィールド絶縁領域により囲まれる半導体本体の能動領域の縁部上に延在する。これらのフィールド絶縁領域は、６５０℃よりも高い温度での処理を必要としない処理により設けることができる。従って、半導体本体中に既に存在するドーピング分布はフィールド絶縁領域（フィールド酸化物領域）を設けるこの方法により影響を受けない。
【０００３】
次に、フィールド絶縁領域により囲まれた半導体本体の能動領域中に、ドーピングされた表面領域を形成しうる。この場合、例えば、ドーピングされた半導体材料の層を半導体本体上に堆積し、その後半導体本体を熱処理し、これによりドーパントをこの半導体材料の層から半導体本体中に拡散させる。この際能動領域の縁部は絶縁材料のストリップにより被覆されている為、この熱処理中ドーパントが能動領域の縁部中に不所望な深さまで侵入するのが防止される。これにより、能動領域中に既に存在するｐｎ接合が互いに連続しないようにする。
【０００４】
【従来の技術】
特開昭６３−１８５０４３号公報には、産業上の利用分野の欄の冒頭に記載した種類の方法が開示されており、この場合、溝を半導体本体中にエッチング形成する前に半導体本体に等方性エッチング処理を行ない、その処理を、エッチングマスクに隣接して位置する表面の一部分とエッチングマスクの下側に位置する表面の縁部との双方から補助層が除去されるまで継続している。次に、半導体本体に異方性エッチング処理を行なって半導体本体中に溝を形成している。
【０００５】
このようにして形成されフィールド絶縁領域により囲まれた能動領域上には導電体のパターンを被着しうる。この場合、半導体本体に導電材料の層が被覆され、次にこの層に、形成すべきパターンに対応するホトレジストマスクが設けられ、その後導電材料の層にパターンがエッチング形成される。形成された導電体は特にドーピングされた表面領域を相互接続する。しかし、このようにして設けられた導電体のパターンには導電体相互の短絡が生じるおそれがあるということを実際に確かめた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特に、絶縁材料で充填された溝より成るフィールド絶縁領域を有する半導体本体を具え、これらの溝をフィールド絶縁領域により囲まれた半導体本体の能動領域の縁部上に延在させ、導電体のパターンの形成に際し前述したような導電体相互の短絡が生じるのを防止するようにした半導体装置の製造方法を提供せんとするにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁材料が充填された溝より成るフィールド絶縁領域を有する半導体本体を具える半導体装置を製造するに当り、前記の半導体本体の表面上に設けた補助層上に形成したエッチングマスクを用いて前記の溝を半導体中にエッチング形成し、前記の補助層を前記のエッチングマスクに隣接して位置する表面の一部分から且つ前記のエッチングマスクの下側に位置する表面の縁部から除去し、絶縁材料の層を半導体本体上に堆積し、この絶縁材料により前記の溝を充填するとともに前記のエッチングマスクの下側に位置する前記の表面の縁部を被覆し、その後半導体本体を処理してこの処理により材料を前記の補助層に至るまで前記の表面に平行に除去し、次に補助層の残存部分を除去する半導体装置の製造方法において、
前記の溝を半導体本体中にエッチング形成する前に、前記のエッチングマスクに隣接して位置する前記の表面の一部分から前記の補助層を除去し、前記の溝を半導体本体中にエッチング形成した後に、前記のエッチングマスクの下側に位置する表面の縁部から前記の補助層を除去することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、フィールド絶縁領域及び能動領域上に延在する導電体のパターンにおける前述した導電体相互の短絡の発生を確実に防止しうる。
【０００９】
本発明は以下の認識を基に成したものである。既知の方法では、エッチングマスクに隣接して位置する半導体本体の表面の一部分と、エッチングマスクの下側に位置する半導体本体の表面の縁部との双方から補助層が除去されるまでこの補助層を異方性エッチングしている。エッチング液又はエッチングプラズマのいずれかで達成しうるこのエッチング処理中、補助層はその上側からエッチングされる。従って、このエッチング処理中、補助層はエッチングマスクの下側で半導体本体の表面と鋭角を成す形状となる。能動領域の縁部上に堆積されるフィールド絶縁領域のストリップは溝を充填した後に補助層に対接して位置する。従って、このストリップは補助層の残存部分を除去した後に能動領域上方の張出し縁部を形成する。従って、前述したように導電体のパターンを形成すると、導電体の細条がこの張出し縁部の下側に形成され、これにより前述した導電体相互の短絡を生ぜしめるおそれがある。本発明の方法では、補助層の形状はエッチングマスクの下側で半導体本体の表面と鋭角を成さない形状となる。これにより、前述した短絡を生ぜしめるような導電体の細条の形成が確実に防止される。
【００１０】
本発明による方法の好適例では、前記の補助層を前記のエッチングマスクに隣接して位置する前記の表面の一部分から異方性エッチングにより除去し、次に前記の溝を異方性エッチングにより半導体本体中に形成し、その後前記の補助層を前記のエッチングマスクの下側に位置する前記の表面の縁部から等方性エッチングにより除去する。補助層を等方性エッチングする際、この補助層はこの瞬時に露出しているこの補助層の平坦な側面からエッチングされる為、その結果得られるこの補助層の側面の形状は半導体本体の表面に対し垂直に向いた形状となる。従って、能動領域の縁部上に堆積されるフィールド絶縁領域のストリップは補助層の残部を除去した後に能動領域上でほぼまっすぐな側面の縁部となる。これにより、前述した短絡を生ぜしめるような導電体の細条の形成が確実に防止される。更に、能動領域の寸法は本例の方法のエッチングマスクの寸法と実質的に同じとなる。
【００１１】
本発明による方法の他の好適例では、前記の補助層を前記のエッチングマスクに隣接して位置する前記の表面の一部分から異方性エッチングにより除去し、次に前記の溝を等方性エッチングにより半導体本体中に形成し、その後前記の補助層を前記のエッチングマスクの下側に位置する前記の表面の縁部から等方性エッチングにより除去する。このようにしてエッチングした溝は補助層の下側まで延在する。この場合、半導体本体に等方性エッチング処理を行ない、これにより補助層のストリップをエッチングマスクの下側に位置する半導体本体の表面の縁部から除去すると、補助層はエッチング形成された溝側からで補助層の下側からエッチング除去される。この場合実際には、補助層は、能動領域をマスクとして用いてエッチングマスク側からもエッチング除去される。従って、補助層の形状は半導体本体の表面と鋭角を成す形状となり、フィールド絶縁領域は能動領域上に位置し半導体本体の表面と鋭角を成す形状のストリップを有するようになる。その結果、前述した短絡を生ぜしめる導電体の細条の形成が実際上防止される。本例では、能動領域の寸法はエッチングマスクの寸法よりも小さくなる。従って、このことを、本例の方法により製造する半導体装置の設計に当って考慮する必要がある。
【００１２】
絶縁材料の層をほぼ平坦な表面を有する厚さまで設け、その後エッチング処理を行なうことにより、エッチング形成された溝に絶縁材料を充填することができる。この場合、絶縁材料の層は装置の表面に対し実際上平行に延在する表面を有し、装置の表面に平行に進行する材料の減少（除去）はエッチング処理により得られる。より薄肉な絶縁材料の層を設ける場合には、この層の表面はエッチング形成された溝の形状をほぼ追従する。この場合、ホトレジスト層を絶縁材料の層上に、実質的に平坦な表面を呈する厚さまで設けることができる。次にエッチング処理を行ない、これによりホトレジストと絶縁材料とを実質上同じ速度でエッチングすると、この場合も半導体本体の表面に平行に進行する材料減少が得られる。好ましくは、絶縁材料の層の堆積後に半導体本体に化学−機械的研摩処理を行ない、これにより絶縁材料とその下側のエッチングマスクとを前記の補助層に至るまで半導体本体の表面に平行に除去する。化学−機械的研摩処理を用いる場合、絶縁材料の層自体が比較的平坦な表面を有しているか否かは問題でない。絶縁材料の層はあまり厚い厚さに設ける必要はなく、ホトレジスト層も不必要である。
【００１３】
【実施例】
図１〜８は、溝１０に絶縁材料１３を充填することにより形成したフィールド絶縁領域１４を有する半導体本体１を具える半導体装置を製造する種々の工程を示す線図的断面図である。本例の半導体本体１は、１０20原子／cm3 のドーピング濃度でｎ導電型のドーピングが行なわれたシリコンより成る基板２と、その上に１０17原子／cm3 でｎ導電型にエピタキシアル成長された約0.3 μｍの厚さのｎ型層３とを有している。半導体本体１では、この層３に、３・１０18原子／cm3 のドーピング濃度で約0.1 μｍの厚さとしたｐ導電型の表面領域４が通常のようにして設けられている。この表面領域４の代わりに、例えばｐ導電型のＳｉ1-x Ｇｅx （0.1 ＜ｘ＜0.5 ）の層を層３上にエピタキシアル成長させることもできる。半導体本体１の表面５上には、約0.15μｍの厚さの窒化シリコン補助層６と、約0.2 μｍの厚さの酸化シリコンマスク層７とを堆積する。補助層６の下側には約２０ｎｍの厚さの酸化シリコン層（図示せず）を設けることができる。マスク層７上には通常のようにしてホトレジストマスク８を設け、このマスク８によりマスク層７にエッチングマスク９をエッチング形成する。半導体本体１の表面５上に設けた補助層６上に形成したエッチングマスク９を用いて半導体本体１内に溝１０をエッチング形成する。
【００１４】
ホトレジストマスク８を除去した後、エッチングマスク８に隣接して位置する表面５の一部分１１から且つエッチングマスク８の下側に位置する表面５の縁部１２から補助層６を除去する。次に、溝１０を充填すべき絶縁材料の層１３を半導体本体１上に堆積する。これにより溝１０が充填され、エッチングマスク９の下側に位置する表面５の縁部１２が被覆される。次に、図５及び６に示すように、半導体本体１を処理し、この処理により前記の補助層６に至るまで表面５に平行に材料を除去し、次に補助層６の残存部分を除去する。
【００１５】
半導体本体１の表面に対し平行に進行する材料除去（減少）は補助層６に達した瞬時に停止される為、エッチングマスク９の下側に位置する表面５の縁部１２に堆積されている絶縁材料は除去されない。従って、フィールド絶縁領域１４により囲まれた半導体本体１の能動領域１５の縁部１２上に延在する当該フィールド絶縁領域１４が形成される。これらのフィールド絶縁領域１４は、６５０℃よりも高い温度での処理を必要としない処理により通常のようにして設けることができる。従って、フィールド絶縁領域（フィールド酸化物領域）の形成により、半導体本体１中に既に存在するエピタキシアル成長層３及び表面領域４のドーピング分布に影響を及ぼさない。
【００１６】
次に、フィールド絶縁領域１４により囲まれた半導体本体の能動領域１５内に、ドーピングされた表面領域１６を形成する。すなわち、半導体本体１上に、１０21原子／cm3 のドーピング濃度でｎ導電型のドーピングが行なわれた多結晶シリコン層１７を堆積し、その後半導体本体１を熱処理してドーパントをこの多結晶シリコン層１７から半導体本体中に拡散させる。この熱処理中能動領域１５の縁部１２が絶縁材料のストリップ１８により被覆されている為、この熱処理中ドーパントが能動領域１５の縁部１２中に不所望な深さまで侵入することがない。従って、表面領域１６とエピタキシアル成長層３とが能動領域１５中で相互接続されることがなく、層１６，４及び３間のいかなるｐｎ接合も互いに連続することがない。
【００１７】
このように形成され、フィールド絶縁領域１４で囲まれた能動領域１５上に導電体のパターンを設けることがきる。この場合は、ｎ導電型のドーピングを行なった多結晶シリコン層１７を導電体とする。しかし、この層１７を除去した後半導体本体１を他の導電材料の層で被覆することもできる。この層１７には形成すべきパターンに対応するホトレジストマスク（図示せず）を設け、その後この多結晶シリコン層１７をエッチングして導電体１９を形成する。形成されたこれらの導電体１９は特にフィールド絶縁領域１４をまたがって、ドーピングされている表面領域１６を相互接続する。
【００１８】
本発明よれば、図３，４及び５や図１２に示すように、溝１０を半導体本体中にエッチング形成する前に、エッチングマスク９に隣接して位置する表面５の一部分１１から補助層６を除去し、溝１０を半導体本体１内にエッチング形成した後に、エッチングマスク９の下側に位置する表面１５の縁部１２から除去する。これにより、フィールド絶縁領域１４及び能動領域１５上に延在する導電体１９のパターンにおける導電体相互の短絡の発生は確実に防止される。
【００１９】
溝１０をエッチング形成する前に、エッチングマスク９に隣接して位置する表面５の一部分１１と、エッチングマスク９の下側に位置する表面５の縁部１２との双方から補助層６をエッチング除去したとすると、この補助層６のエッチング処理中この補助層６はその上側からエッチングされてしまい、この状態はエッチング液を用いた場合でもエッチングプラズマを用いた場合でも同様になる。従って、図１０に線図的に示すように、補助層６の形状はエッチングマスク９の下側で半導体本体１の表面５と鋭角２０を成す形状となってしまう。従って、補助層６の残存部分を除去した後、絶縁材料のストリップ１８は能動領域１５の上方の張出し縁部２１を有するようになる（図１１）。この場合、前述したように導電体のパターンを形成すると、導電体１９が張出し縁部２１の下側に形成され（この下側に形成された導電体を導電体の細条と称する）、これにより種々の導電体間を短絡せしめるおそれがある。その理由は、この導電体の細条が能動領域の周囲にわたって残り、この導電体の細条が、能動領域上に形成される複数の導電体を接続するためである。本発明による方法では、図５及び１３に線図的に示すように、補助層６はエッチングマスク９の下側で半導体本体１の表面５と鋭角を成さない形状となる。これにより、上述した短絡を生ぜしめるような導電体の細条の形成が回避される。
【００２０】
図１〜９に示す方法の実施例で、本発明によれば、補助層６がエッチングマスク９に隣接して位置する表面５の一部分１１から異方性エッチングにより除去され、その後溝１０が半導体本体１中に異方性エッチングにより形成され、補助層６がエッチングマスク９の下側に位置する表面５の縁部１２から等方性エッチングにより除去される。補助層６の等方性エッチング中、この補助層は露出されているその平坦側面からエッチング除去され、これにより得られる補助層の側面は半導体本体１の表面５に対し垂直に向いたものとなる。従って、能動領域１５の縁部１２上に堆積されたフィールド絶縁領域１４のストリップ１８は、補助層６の除去後能動領域１５上で実質的にまっすぐな縁部２３を有するようになる。これにより、前述した短絡を生ぜしめるような導電体の細条の形成は確実に回避される。更に、本発明の方法の実施例では、能動領域１５はエッチングマスク９の横方向寸法にほぼ等しい横方向寸法を有するようになる。
【００２１】
本発明による方法の他の実施例を図１〜３及び図１２〜１５に示す。本例において、本発明によれば、前の実施例におけるように補助層６をエッチングマスク９に隣接して位置する表面５の一部分１１から異方性エッチングにより除去し、これを図３に示す。次に、溝２４を等方性エッチングにより半導体本体１に形成する。その後、補助層６をエッチングマスク９の下側に位置する表面５の縁部１２から等方性エッチングにより除去する。上述したようにエッチング形成された溝２４は補助層６の下側まで延在する。半導体本体１に等方性エッチング処理を行ない、これにより補助層６をエッチングマスク９の下側に位置する表面５の縁部１２から除去すると、補助層６はエッチングされた溝２４の側からで補助層の下側からエッチング除去される。この場合実際には、補助層は能動領域１５がマスクとして作用してエッチングマスク９側からもエッチング除去される。従って、補助層６は、半導体本体１の表面５と鋭角２５を成す形状となる。従って、フィールド絶縁領域１４は表面５と鋭角２６を成す形状で能動領域１５上に位置するストリップ１８を有する。その結果、前述した短絡を生ぜしめるような導電体の細条の形成は不可能となる。本例では、能動領域１５の横方向寸法はエッチングマクス９の横方向寸法よりも小さくなる。このことは、本例の方法を用いる半導体装置の設計に当って計算に含める必要がある。
【００２２】
絶縁材料１３の層を堆積した後、半導体本体１に化学−機械的研摩処理を行ない、これにより絶縁材料１３及びその下側のエッチングマスク９を補助層６に至るまで表面５に平行に除去することにより、エッチング形成された溝１０，２４に絶縁材料を充填する。化学−機械的研摩処理の場合には、絶縁材料１３の層自体が比較的平坦な表面を有するか否かは重要でない。絶縁材料１３の層は必ずしも比較的厚肉に被着する必要はなく、ホトレジスト層も不必要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の第１実施例により製造する半導体装置の順次の製造工程の一工程を示す線図的断面図である。
【図２】同じくその他の一製造工程を示す線図的断面図である。
【図３】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断面図である。
【図４】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断面図である。
【図５】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断面図である。
【図６】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断面図である。
【図７】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断面図である。
【図８】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断面図である。
【図９】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断面図である。
【図１０】本発明による方法を用いないで製造する半導体装置の一製造工程を示す線図的断面図である。
【図１１】同じくその他の一製造工程を示す線図的断面図である。
【図１２】本発明の方法の第２実施例により製造する半導体装置の順次の製造工程の一工程を示す線図的断面図である。
【図１３】同じくその他の一製造工程を示す線図的断面図である。
【図１４】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断面図である。
【図１５】同じくその更に他の一製造工程を示す線図的断面図である。
【符号の説明】
１  半導体本体
２  基板
３  ｎ型層（エピタキシアル成長層）
４  表面領域
５  １の表面
６  補助層
７  マスク層
８  ホトレジストマスク
９  エッチングマスク
10，24  溝
11  ５の一部分
12  縁部
13  絶縁材料
14  フィールド絶縁領域
15  能動領域
16  表面領域
17  多結晶シリコン層
18  絶縁材料のストリップ
19  導電体
21  張出し縁部
22  平坦側面
23  縁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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