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JPS63178542A - Isolation method of dielectric for semiconductor device - Google Patents

Isolation method of dielectric for semiconductor device

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Publication number
JPS63178542A
JPS63178542A JP1106487A JP1106487A JPS63178542A JP S63178542 A JPS63178542 A JP S63178542A JP 1106487 A JP1106487 A JP 1106487A JP 1106487 A JP1106487 A JP 1106487A JP S63178542 A JPS63178542 A JP S63178542A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
isolation
substrate
isolation trench
dielectric
groove
Prior art date
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Pending
Application number
JP1106487A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noritoshi Yamamoto
山本 典俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP1106487A priority Critical patent/JPS63178542A/en
Publication of JPS63178542A publication Critical patent/JPS63178542A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Element Separation (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the labor hour required for a dielectric isolation work and cost by continuously executing a removal process by the paper etching treatment of a damage layer formed in an isolation trench in an Si substrate and an insulating-layer forming process in the same furnace. CONSTITUTION:Reactive ion etching treatment is executed to the surface of an Si substrate to shape an isolation trench 31. A damage layer 35 is formed onto the inner surface of the isolation trench 31 at that time. The substrate 30 is inserted into a diffusion furnace, paper etching treatment is carried out in the diffusion furnace, and the layer 35 on the inner surface of the isolation trench 31 is removed. The substrate 30 is oxidized and treated in the diffusion furnace left as the substrate 30 is inserted. An insulating layer 32 is shaped onto the inner surface of the isolation trench 31 through the oxidation treatment. The inside of the isolation trench 31 in the substrate 30 is filled with poly Si, and each element region is isolated electrically. According to the method, the trench 31 is not contaminated by an etchant and an impurity, etc., thus reducing the labor hour required for dielectric isolation work and cost.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、シリコン基板に異方性エツチング処理による
分離溝を形成し、この分離溝によって各素子領域を電気
的に分離する半導体デバイスの誘電体分離方法に関する
Detailed Description of the Invention <Industrial Application Field> The present invention is directed to the dielectric of a semiconductor device, in which isolation grooves are formed in a silicon substrate by anisotropic etching, and each element region is electrically isolated by the isolation grooves. Concerning body separation method.

〈従来の技術〉 従来から、半導体デバイスの製造においては、シリコン
基板の表面に形成された各素子領域を電気的に分離する
ことによって隣接した素子同土間に不都合な関係が生じ
ることを防止し、かつ素子の集積度を高めることが行わ
れている。
<Prior Art> Conventionally, in the manufacture of semiconductor devices, each element region formed on the surface of a silicon substrate is electrically isolated to prevent an undesirable relationship between adjacent elements. At the same time, efforts are being made to increase the degree of integration of devices.

このような各素子領域の分離方法の一つとして、第2図
の工程説明図に示すような各工程からなる誘電体分離も
しくはトレンチ分離といわれる方法が知られている。そ
して、半導体デバイスは、この誘電体分離方法における
各工程ごとに、第3図に示すような状態に順次加工され
ている。
As one of such methods for separating each element region, a method called dielectric isolation or trench isolation is known, which consists of various steps as shown in the process diagram of FIG. The semiconductor device is sequentially processed into the state shown in FIG. 3 in each step of this dielectric isolation method.

まず、シリコン基板30表面には、分離溝形成工程にお
けるエツチング処理によって第3図(a)に示すような
分離溝31が形成される。つぎに、絶縁層形成工程にお
ける酸化処理によって、この分離溝31の内面には第3
図(c)に示すような絶縁層32が形成される。さらに
、ポリシリコン充填工程において、この分離溝31の内
部には第3図(d)に示すようなポリシリコン33が充
填され、各素子領域は電気的に分離される。なお、第3
図(a)における符号34は、シリコン基板30上に予
め形成された酸化膜である。
First, isolation grooves 31 as shown in FIG. 3(a) are formed on the surface of the silicon substrate 30 by etching in the isolation groove forming step. Next, by oxidation treatment in the insulating layer forming step, a third layer is formed on the inner surface of this isolation trench 31.
An insulating layer 32 as shown in Figure (c) is formed. Further, in a polysilicon filling step, the inside of this isolation trench 31 is filled with polysilicon 33 as shown in FIG. 3(d), and each element region is electrically isolated. In addition, the third
Reference numeral 34 in FIG. 3A indicates an oxide film formed on the silicon substrate 30 in advance.

ところで、このような分離溝31の形状としては異方性
の加工形状(第3図(a)参照)が要求されることから
、エツチング処理としては反応性イオンエツチング(R
IE)法を用いて分離溝31を形成しなければならない
。しかし、このRIE法によって分離溝31を形成する
場合には、分離溝31の内面が加速イオンによって損傷
を被り、その内面にダメージ層35が形成されてしまう
By the way, since the shape of such separation groove 31 requires an anisotropic processing shape (see FIG. 3(a)), reactive ion etching (R) is used as the etching process.
The separation groove 31 must be formed using the IE) method. However, when forming the separation trench 31 by this RIE method, the inner surface of the separation trench 31 is damaged by accelerated ions, and a damaged layer 35 is formed on the inner surface.

そのため、従来がら、RIE法による分離溝形成工程の
後工程として、分離溝31のダメージ層35除去のため
のダメージ層除去工程が設定されている。このダメージ
層除去工程においては、シリコン基板30をウェットエ
ツチング処理、もしくは、犠牲酸化処理後にウェットエ
ツチング処理することによって分離溝31内面のダメー
ジ層35を除去し、そののち、このシリコン基板30を
洗浄し、乾燥するようにしている。第3図(b)は、ダ
メージ層35を除去した状態の分離溝31を示す説明図
である。
Therefore, conventionally, a damaged layer removal process for removing the damaged layer 35 of the isolation groove 31 is set as a subsequent process of the isolation groove forming process using the RIE method. In this damaged layer removal step, the damaged layer 35 on the inner surface of the isolation groove 31 is removed by wet etching the silicon substrate 30 or by performing a wet etching treatment after a sacrificial oxidation treatment, and then the silicon substrate 30 is cleaned. , keep it dry. FIG. 3(b) is an explanatory diagram showing the separation groove 31 with the damaged layer 35 removed.

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、前記の誘電体分離方法においては、つぎのよ
うな問題点があった。すなわち、ダメージ層除去工程に
おいては、ウェットエツチング処理などによってダメー
ジ層34を除去しているため、ダメージ層除去工程と次
工程である絶縁層形成工程とを連続して実施することは
できず、両工程を別々の工程としてそれぞれ実施しなけ
ればならなかった。したがって、このような誘電体分離
方法による半導体デバイスの分離作業は、手間およびコ
ストのかかるものとなっていた。
<Problems to be Solved by the Invention> By the way, the above dielectric separation method has the following problems. That is, in the damaged layer removal step, the damaged layer 34 is removed by wet etching or the like, so the damaged layer removal step and the next step, the insulating layer formation step, cannot be performed consecutively; Each step had to be performed as a separate step. Therefore, separating semiconductor devices using such a dielectric separation method is laborious and costly.

また、このようなウェットエツチング処理などによるダ
メージ層除去工程そのものにおいても、つぎのような不
都合があった。すなわち、分離溝31が微細な寸法であ
ることから、エツチング溶液や洗浄液が分離溝31の内
部へまわりこみにくく、しかも、一旦、この分離溝31
内部にまわりこんだエツチング溶液などは乾燥しにくい
、そして、分離溝31の内部にエツチング溶液などが残
留している場合には、このエツチング溶液にゴミなどの
不純物が吸収されやすくなって分離溝3工の内部が汚染
されやすい。
Furthermore, the process of removing the damaged layer by wet etching or the like itself has the following disadvantages. That is, since the separation groove 31 has minute dimensions, it is difficult for the etching solution or cleaning liquid to enter the inside of the separation groove 31.
It is difficult for the etching solution etc. that has spread inside the separation groove 31 to dry, and if the etching solution etc. remains inside the separation groove 31, impurities such as dust are easily absorbed by this etching solution and the separation groove 3 The inside of the plant is likely to become contaminated.

本発明はかかる従来のダメージ層除去工程における分離
溝汚染などの不都合を解消し、かつこのダメージ層除去
工程と絶縁層形成工程とを連続して実施することによっ
て作業の手間およびコストの低減を図ることができる半
導体デバイスの誘電体分離方法の提供を目的としている
The present invention eliminates inconveniences such as isolation groove contamination in the conventional damaged layer removal process, and also aims to reduce work effort and cost by performing the damaged layer removal process and the insulating layer formation process in succession. The purpose of the present invention is to provide a dielectric isolation method for semiconductor devices that can be used to perform dielectric separation of semiconductor devices.

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、このような目的を達成するために、シリコン
基板に異方性エツチング処理による分離溝を形成し、か
つ該分離溝によって各素子領域を電気的に分離する半導
体デバイスの誘電体分離方法において、前記異方性エツ
チング処理によって前記分離溝の内面に生じたダメージ
層をペーパーエツチング処理により除去する工程と、酸
化処理により当該分離溝の内面に絶縁層を形成する工程
とを同一の炉内で連続して行うことを特徴とするもので
ある。
Means for Solving Problems> In order to achieve the above object, the present invention forms isolation grooves in a silicon substrate by anisotropic etching, and electrically connects each element region with the isolation grooves. In the dielectric isolation method for semiconductor devices, the method includes a step of removing a damaged layer formed on the inner surface of the isolation groove by the anisotropic etching treatment using a paper etching treatment, and forming an insulating layer on the inner surface of the isolation groove using an oxidation treatment. This method is characterized in that the steps of forming the .

〈作用〉 上記方法によると、分離溝内面のダメージ層をペーパー
エツチング処理により除去するので、分離溝がエツチン
グ溶液や不純物によって汚染されることがない。しかも
、このようなダメージ層除去工程に引き続いて分離溝の
内面に絶縁層を形成する酸化処理を同一の炉内で連続的
に行うので、従来例に比べて作業に要する手間およびコ
ストの低減を図ることができる。
<Operation> According to the above method, the damaged layer on the inner surface of the separation groove is removed by paper etching, so that the separation groove is not contaminated by etching solution or impurities. Moreover, since the oxidation treatment to form an insulating layer on the inner surface of the separation groove is performed continuously in the same furnace following the damaged layer removal process, the labor and cost required for the work are reduced compared to conventional methods. can be achieved.

〈実施例〉 以下、本発明の誘電体分離方法を、第1図の工程説明図
に示す実施例に基づき詳細に説明する。
<Example> Hereinafter, the dielectric separation method of the present invention will be explained in detail based on the example shown in the process diagram of FIG.

まず、本発明方法の分離溝形成工程においては、シリコ
ン基板300表面に対して反応性イオンエツチング処理
を施すことによって第3図(a)に示すような分離溝3
1が形成される。このとき、この反応性イオンエツチン
グ処理によって分離溝31の内面が損傷を被ってしまい
、この内面にはダメージ層35が形成される。
First, in the isolation groove forming step of the method of the present invention, reactive ion etching is performed on the surface of the silicon substrate 300 to form isolation grooves 3 as shown in FIG. 3(a).
1 is formed. At this time, the inner surface of the separation groove 31 is damaged by this reactive ion etching process, and a damaged layer 35 is formed on this inner surface.

このようなシリコン基板30は次工程であるダメ−ジ層
除去工程において拡散炉に挿入され、この拡散炉内でベ
ーパーエツチング処理が施される。
Such a silicon substrate 30 is inserted into a diffusion furnace in the next step, which is a damage layer removal step, and is subjected to a vapor etching process in this diffusion furnace.

このベーパーエツチング処理は約1100℃に加熱され
た拡散炉の内部に塩化水素などの塩素系ガスが供給され
ることによって行われ、この塩素系ガスとシリコンとの
間で生じる化学反応によって分離溝31内面のダメージ
層35が除去される。
This vapor etching process is performed by supplying a chlorine-based gas such as hydrogen chloride into the interior of a diffusion furnace heated to approximately 1100°C. The damaged layer 35 on the inner surface is removed.

つぎに、シリコン基板30が挿入されたままの拡散炉内
には、塩素系ガスに代わって酸素や水蒸気などの酸素系
ガスが供給され、シリコン基板30に対しては酸素系ガ
スによる酸化処理が施される。
Next, an oxygen-based gas such as oxygen or water vapor is supplied instead of the chlorine-based gas into the diffusion furnace in which the silicon substrate 30 is still inserted, and the silicon substrate 30 is subjected to oxidation treatment using the oxygen-based gas. administered.

そして、この酸化処理によって、分離溝31の内面には
、第3図(c)に示すような絶縁層32が形成されるこ
とになる。
By this oxidation treatment, an insulating layer 32 as shown in FIG. 3(c) is formed on the inner surface of the isolation trench 31.

そして、拡散炉から引き出されてポリシリコン充填工程
へ送られたシリコン基板30の分離溝31内部にはポリ
シリコンが充填され、シリコン基板30上に形成された
各素子領域は電気的に分離される。
Polysilicon is then filled into the isolation groove 31 of the silicon substrate 30 which is taken out of the diffusion furnace and sent to a polysilicon filling process, and each element region formed on the silicon substrate 30 is electrically isolated. .

ところで、従来の誘電体分離方法におけるプラズマエツ
チング装置においては、1回に10枚程度のシリコン基
板しか処理できず、また、洗浄装置においても同様であ
った。しかし、以上説明した本発明方法のダメージ層除
去工程、すなわち、ベーパーエツチング処理においては
、拡散炉の内部に100枚程程度シリコン基板を挿入す
ることができるので、その処理能率が大幅に向上するこ
とになる。
By the way, plasma etching equipment used in conventional dielectric separation methods can only process about 10 silicon substrates at a time, and the same applies to cleaning equipment. However, in the damaged layer removal step of the method of the present invention described above, that is, the vapor etching treatment, about 100 silicon substrates can be inserted into the diffusion furnace, so the processing efficiency can be greatly improved. become.

〈発明の効果〉 以上のように本発明方法によれば、シリコン基板の分離
溝に形成されたダメージ層をベーパーエツチング処理に
よるダメージ層除去工程で除去するので、このダメージ
層除去工程に引き続いて次工程である絶縁層形成工程を
同一の炉内で連続的に行うことができる。しかも、ベー
パーエツチング処理によれば、分離溝がエツチング溶液
や不純物などによって汚染されることがない。そのため
、半導体デバイスの誘電体分離作業に要する手間および
コストの低減を図ることができるという効果がある。
<Effects of the Invention> As described above, according to the method of the present invention, the damaged layer formed in the isolation groove of the silicon substrate is removed in the damaged layer removal step using vapor etching treatment, so that the next step is performed following this damaged layer removal step. The insulating layer forming step can be performed continuously in the same furnace. Moreover, the vapor etching process prevents the separation groove from being contaminated by etching solution or impurities. Therefore, there is an effect that the effort and cost required for dielectric separation work of semiconductor devices can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1回は本発明方法の実施例を示す工程説明図であり、
第2図は従来例を示す工程説明図である。 また、第3図(a)〜(d)はそれぞれ各工程における
分′R溝の状態を示す説明図である。 30・・・シリコン基板、 31・・・分離溝、 32・・・絶縁層、 35・・・ダメージ層。
The first part is a process explanatory diagram showing an example of the method of the present invention,
FIG. 2 is a process explanatory diagram showing a conventional example. Moreover, FIGS. 3(a) to 3(d) are explanatory diagrams showing the state of the minute R grooves in each step, respectively. 30...Silicon substrate, 31...Isolation groove, 32...Insulating layer, 35...Damaged layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)シリコン基板に異方性エッチング処理による分離
溝を形成し、かつ該分離溝によって各素子領域を電気的
に分離する半導体デバイスの誘電体分離方法において、 前記異方性エッチング処理によって前記分離溝の内面に
生じたダメージ層をベーパーエッチング処理により除去
する工程と、酸化処理により当該分離溝の内面に絶縁層
を形成する工程とを同一の炉内で連続して行うことを特
徴とする半導体デバイスの誘電体分離方法。
(1) In a dielectric isolation method for a semiconductor device, in which a separation groove is formed in a silicon substrate by an anisotropic etching process, and each element region is electrically isolated by the separation groove, the separation is performed by the anisotropic etching process. A semiconductor characterized in that a step of removing a damaged layer formed on the inner surface of a groove by vapor etching treatment and a step of forming an insulating layer on the inner surface of the isolation groove by oxidation treatment are performed consecutively in the same furnace. Dielectric isolation method for devices.
JP1106487A 1987-01-19 1987-01-19 Isolation method of dielectric for semiconductor device Pending JPS63178542A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006150045A (en) * 2004-11-02 2006-06-15 Kongo Co Ltd Base isolating device
JP2007037990A (en) * 2005-07-01 2007-02-15 Ayano Seisakusho:Kk Furniture with quake absorbing function

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