NL8200782A - Planarising the surface of semiconductor bodies with grooves - by applying thin 1st layer, thicker 2nd layer which fills grooves and 3rd layer in liq. form, and non selective etching - Google Patents
Planarising the surface of semiconductor bodies with grooves - by applying thin 1st layer, thicker 2nd layer which fills grooves and 3rd layer in liq. form, and non selective etching Download PDFInfo
- Publication number
- NL8200782A NL8200782A NL8200782A NL8200782A NL8200782A NL 8200782 A NL8200782 A NL 8200782A NL 8200782 A NL8200782 A NL 8200782A NL 8200782 A NL8200782 A NL 8200782A NL 8200782 A NL8200782 A NL 8200782A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- layer
- grooves
- practically
- semiconductor body
- silicon
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H10P50/268—
-
- H10W10/041—
-
- H10W10/40—
Landscapes
- Element Separation (AREA)
Abstract
Description
** 4** 4
VV
PHN 10284 Γ N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.PHN 10284 Γ N.V. Philips' Incandescent light factories in Eindhoven.
"Werkwijze ter vervaardiging van een halfgeleiderinrichting en halfgelei-derinrichting vervaardigd door toepassing van deze werkwijze"."A method of manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device manufactured by using this method".
De uitvinding heeft betrekking qp een werkwijze ter vervaardiging van een halfgeleiderinrichting onder gebruikmaking van een procédé _ voor het planariseren van een van groeven voorzien oppervlak van een halfgeleiderlichaam waarbij een laag van een materiaal in vloeibare toe-5 stand op het halfgeleiderlichaam. wordt gevormd waardoor een configuratie met een praktisch vlak oppervlak wordt verkregen waarna door middel van een niet-selectieve etsbehandeling deze laag samen met een deel van het onderliggende materiaal wordt verwijderd.The invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device using a process for planarizing a grooved surface of a semiconductor body in which a layer of a material is in a liquid state on the semiconductor body. is formed to obtain a configuration with a practically flat surface, after which this layer is removed together with a part of the underlying material by means of a non-selective etching treatment.
De uitvinding .betreft bovendien een halfgeleiderinrichting ver-10 vaardigd door toepassing van een dergelijke werkwijze.The invention furthermore relates to a semiconductor device manufactured by using such a method.
Het genoemde procédé voor het vormen van een vlak oppervlak is onder meer bekend uit het artikel "Plasma Planarization" van A.C. Mams, gepubliceerd in "Solid State Technology van April 1981, pg. 178/181. In dit artikel wordt een proces beschreven waarbij een laag P-gedoopt glas 15 wordt neergeslagen qp een substraat waarvan het oppervlak oneffen is tengevolge van de aanwezigheid van een polykristallijne siliciumstrook. De oneffenheid zet zich voort in de genoemde glaslaag zodat deze een stapvormig bovenvlak vertoont. Cm het oppervlak te egaliseren wordt op de glaslaag een photolaklaag in vloeibare vorm aangebracht van een zodanige 20 samenstelling dat de photolaklaag en de P-glaslaag niet-selectief etsbaar zijn t.o.v. elkaar, d.w.z. in een en dezelfde etsbehandeling met ongeveer gelijke snelheid af geëtst kunnen worden. Door de photolaklaag in vloeibare toestand aan te brengen kan een configuratie met een praktisch vlak bovenvlak verkregen worden. Door vervolgens door middel van een niet-25 selectieve etsbehandeling de photolaklaag geheel, te verwijderen, wordt ter plaatse van de s tapvormige verhoging waar de laklaag dunner is ook het P-glas aangetast. Wanneer de photolaklaag geheel is verwijderd is de stapvormige verhoging in de glaslaag ook geheel of praktisch geheel ver-' wijderd, zodat een nagenoeg vlak oppervlak is verkregen.The aforementioned flat surface forming process is known, inter alia, from AC Mams's article "Plasma Planarization", published in "Solid State Technology, April 1981, pp. 178/181. This article describes a process in which a layer P-doped glass 15 is deposited on a substrate whose surface is uneven due to the presence of a polycrystalline silicon strip The unevenness continues in said glass layer so that it has a step-shaped top surface. a photoresist layer in liquid form applied in such a composition that the photoresist layer and the P-glass layer are non-selectively etchable with respect to each other, ie can be etched off at the same speed in one and the same etching treatment. a configuration with a practically flat top surface can be obtained by subsequently using an ni et-25 selective etching treatment to completely remove the photoresist layer, the P-glass is also attacked at the location of the tap-shaped elevation where the lacquer layer is thinner. When the photoresist layer has been completely removed, the step-shaped elevation in the glass layer is also wholly or practically completely removed, so that a substantially flat surface is obtained.
30 Bij het vervaardigen van geïntegreerde schakelingen is het meest al gewenst dat het oppervlak van het halfgeleiderlichaam zo vlak mogelijk is. Cm een grote pakkingsdichtheid te bereiken is het van belang, het be-dradingspatroon dat de schakelingselementen onderling verbindt, zo fijn 8200782 ί i FHN 10284 2 ---mogelijk en met zo laag mogelijke toleranties te vervaardigen. Een niet— vlak oppervlak stelt in het algemeen beperkingen aan minimale toleranties. Vaak is het oppervlak juist niet vlak,, tengevolge van, voor speciale doeleinden, aangebrachte groeven die zich vanaf het oppervlak in het si-5 liciumlichaam uitstrekken. In bipolaire, schakelingen kunnen bijvoorbeeld groeven aangebracht zijn cm in een epitaxiale laag elektrisch geïsoleerde eilanden te vormen.. In de eilanden worden schakelingselementen aangebracht die onderling worden verbonden door, op het oppervlak gevormde geleidersporen die, aangezien de groeven de eilanden geheel omringen, de 10 groeven kruisen.Most preferably, when manufacturing integrated circuits, the surface of the semiconductor body is as flat as possible. In order to achieve a high packing density, it is important to manufacture the wire pattern connecting the circuit elements as finely as possible and with the lowest tolerances possible. A non-flat surface generally limits minimum tolerances. Often the surface is just not flat, due to grooves provided for special purposes extending from the surface into the silicon body. In bipolar circuits, for example, grooves may be provided to form electrically insulated islands in an epitaxial layer. In the islands, circuit elements are arranged which are interconnected by conductor tracks formed on the surface which, as the grooves completely surround the islands, cross grooves.
De uitvinding heeft ten doel een werkwijze ter vervaardiging van een halfgeleider inrichting aan te geven waarbij het oppervlak van een van groeven voorzien halfgeleiderlichaam praktisch geheel geëgaliseerd wordt.The object of the invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which the surface of a grooved semiconductor body is practically completely leveled.
15 Een werkwijze volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt, dat eerst het niet-vlakke oppervlak van het halfgeleiderlichaam wordt bedekt met een relatief dunne eerste laag die een eerste materiaal omvat en de groeven slechts gedeeltelijk vult, en dat op de eerste laag een relatief dikke tweede laag wordt gevormd die een tweede, van het eerste verschil-20 lend, materiaal bevat en de groeven geheel vult, en dat op de tweede laag de genoemde laag in vloeibare toestand als derde laag wordt aangebracht, en dat na het uitharden van de derde laag, de genoemde etsbehandeling wordt uitgevoerd die zolang wordt voortgezet dat de derde laag is verwijderd, van de tweede laag nog delen in de groeven achterblijven, en 25 dat de eerste, de onderste, laag althans praktisch nog niet is aangetast.A method according to the invention is characterized in that first the non-planar surface of the semiconductor body is covered with a relatively thin first layer comprising a first material and only partially filling the grooves, and that on the first layer a relatively thick second layer is formed which contains a second material, different from the first, and which fills the grooves completely, and that said layer is applied as a third layer in the liquid state in the liquid state, and that after the third layer has hardened said etching treatment is carried out, which is continued as long as the third layer has been removed, parts of the second layer still remain in the grooves, and that the first, the bottom, layer is at least practically unaffected.
De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en de bijgaande schematische tekening waarinThe invention will be further elucidated on the basis of an exemplary embodiment and the accompanying schematic drawing in which
Fig. 1 een bovenaanzicht toont van een deel van een geïntegreerde schakeling vervaardigd door toepassing van een werkwijze volgens de 30 uitvinding;Fig. 1 shows a top view of part of an integrated circuit manufactured by applying a method according to the invention;
Fig. 2 een doorsnede van de inrichting langs de lijn II-II toont;Fig. 2 shows a section of the device along the line II-II;
Fig. 3-10 dezelfde doorsneden langs de lijn II-II in verschillende stadia van de inrichting tonen;Fig. 3-10 show the same sections along the line II-II at different stages of the device;
Opgemerkt wordt dat de figuren schematisch zijn en niet op 35 schaal getekend.It is noted that the figures are schematic and not drawn to scale.
Hoewel de uitvinding niet alleen toepasbaar is in bipolaire schakelingen maar ook in andere typen van half geleider inrichtingen, be-- treft het hierna volgende uitvoer ingsvoorbeeld een geïntegreerde bipolaire 8200782 c & PHN 10284 3 ---schakeling vanwege het bijzondere belang van de uitvinding voor dit type - halfgeleiderinrichtingen.Although the invention is applicable not only in bipolar circuits but also in other types of semiconductor devices, the following exemplary embodiment concerns an integrated bipolar circuit 8200782 c & PHN 10284 3 --- because of the particular importance of the invention for this type - semiconductor devices.
ii
De inrichting volgens Fig. 1 en 2 omvat een halfgeleiderlichaam van een conventionele samenstelling, met een p-type siliciumsubstraat 2 5 en een hierop aangegroeide, aan het oppervlak 1 grenzende n-type epita-xiale siliciumlaag 3. Aan het grensvlak tussen de epitaxiale laag 3 en het substraat 2 bevinden zich kanaalbegrenzende zones 5 van hetzelfde geleidingstype als het substraat maar met een hogere doteringsconcentra-tie, en laagohmige n-type begraven zones 4. In de epitaxiale laag 3 zijn 10 eilanden 6 gevormd die door het eilandisolatiepatroon 7 van elkaar zijn gescheiden. In de tekening is alleen het in het centrum van Fig. 1 gelegen eiland, geheel weergegeven, terwijl van de aangrenzende eilanden slechts delen zichtbaar zijn. In de eilanden zijn schakelingselementen aangebracht van de geïntegreerde schakeling, zoals trans is tor en, dioden, 15 weerstanden, en andere, op zichzelf bekende en voor een specifieke schakeling vereiste elementen. Bij wijze van voorbeeld is 'in het centraal getekende eiland 6 een bipolaire transistor aangebracht met een n-type emitter 8, een p-type basis 9, en een n-type collector omvattende het 4- + eiland 6, de n - begraven laag 4 en een n -type collectorcontactzone 10.The device of FIG. 1 and 2 comprises a semiconductor body of a conventional composition, having a p-type silicon substrate 2 and an n-type epitaxial silicon layer 3 adjoining the surface 1 adjacent to the interface between the epitaxial layer 3 and the substrate 2 channel-bounding zones 5 are of the same conductivity type as the substrate but with a higher doping concentration, and low-impedance n-type buried zones 4. In the epitaxial layer 3, 10 islands 6 are formed which are separated from each other by the island insulation pattern 7. In the drawing, only the one in the center of Fig. 1 located island, shown in full, while only parts of the adjacent islands are visible. Circuit elements of the integrated circuit such as transistor and diodes, resistors, and other elements known per se and required for a specific circuit are arranged in the islands. For example, in the centrally drawn island 6, a bipolar transistor is provided with an n-type emitter 8, a p-type base 9, and an n-type collector comprising the 4 + island 6, the n-buried layer 4 and an n-type collector contact zone 10.
20 Via contactvensters, in Fig. 1 met onderbroken lijnen weergege ven, zijn de emitter 8 en basis 9, en de collectors 4,10 verbonden met resp. een emitteraanslui'ting 11, een basisaansluiting 12, en een collec-toraansluiting 13 die de transistor met andere schakelingselementen c.q. contactvlakken voor uitwendige aansluitgeleiders verbinden.20 Via contact windows, in Fig. 1 shown in broken lines, the emitter 8 and base 9, and the collectors 4,10 are connected to resp. an emitter terminal 11, a base terminal 12, and a collector terminal 13 connecting the transistor to other circuit elements or contact surfaces for external terminal conductors.
25 Het eilandisolatiepatroon vormt een diëlèktrische isolatie waar bij de opstaande randen van de eilanden 5 grenzen aan een diëlektrisch materiaal. Deze vorm van eilandisolatie heeft belangrijke voordelen ten opzichte van de meer gebruikelijke pn-isolatie, waarbij de eilanden onderling elektrisch zijn geïsoleerd door tussenliggende, in de sperrich-30 ting voorgespannen pn-overgangen. Bij deze laatste vorm van eilandisola-tie dient de basis 8 op relatief grote afstand van de eilandisolatie te zijn gelegen. Bij diëlèktrische isolatie daarentegen kan, zoals in Fig. 1 en 2 is weergegeven, de basis direct naast of vlakbij de eilandenisolatie worden aangebracht, waardoor, een belangrijke ruimtebesparing kan worden 35 verkregen.The island insulation pattern forms a dielectric insulation where the upright edges of the islands 5 are adjacent to a dielectric material. This form of island insulation has important advantages over the more common pn insulation, in which the islands are electrically insulated from each other by intermediate pn junctions biased in the reverse direction. In the latter form of island insulation, the base 8 must be located at a relatively great distance from the island insulation. With dielectric insulation, on the other hand, as shown in Fig. 1 and 2, the base can be arranged directly next to or near the island insulation, whereby an important saving of space can be obtained.
De eilandisolatie 7 wordt gevormd door een patroon van groeven i die zich vanaf het oppervlak 1 in de epitaxiale laag 3 uitstrekken. De wanden van de groef zijn bedekt met isolerend materiaal (14,15,16) dat 8200782 PHN 10284 4 9 + -------eenvoudig enkel een laag van siliciumoxyde kan omvatten maar dat in het- onderhavige uitvoeringsvoorbeeld twee lagen 14 en 16, van siliciumoxyde en een tussenliggende laag van siliciumnitride bevat, maar dat ook uit andere materialen kan bestaan, 5 De groeven zijn in het onderhavige uitvoer ings voorbeeld slechts ten dele met isolerend materiaal.,voor dé rest met polykristallijn silicium 17 gevuld zodat een praktisch vlak bovenvlak wordt verkregen. Hierdoor kunnen de geleidersporen 11, 12 en 13 die de eilandisolatie kruisen in fijne patronen met kleine toleranties worden vervaardigd waardoor de 10 pakkingsdichtheid van de schakeling verder verhoogd kan worden.The island insulation 7 is formed by a pattern of grooves i extending from the surface 1 into the epitaxial layer 3. The walls of the groove are covered with insulating material (14,15,16) which can be 8200782 PHN 10284 4 9 + ------- simply a layer of silicon oxide only, but in the present embodiment two layers 14 and 16, which contains silicon oxide and an intermediate layer of silicon nitride, but which may also consist of other materials. flat top surface is obtained. This allows the conductor tracks 11, 12 and 13 crossing the island insulation to be produced in fine patterns with small tolerances, which can further increase the packing density of the circuit.
Aan de. hand van de Fig. 3-10 wordt een werkwijze volgens de uitvinding ter vervaardiging van de schakeling volgens Fig. 1 en 2 beschreven.To the. hand of fig. 3-10, a method according to the invention for manufacturing the circuit according to FIG. 1 and 2.
Uitgegaan wordt van een p-type substraat 2, met een soortelijke 15 weerstand tussen 2 en 5 ohm. cm. en <1,1.1 > kristalorïentatie. Op de gebruikelijke wij ze worden aan het oppervlak van het substraat Sb gedoteerde n Tzones gevormd op de plaatsen van de begraven collectorzones 4 in de voltooide inrichting. Vervolgens kan, door middel van een masker-loze doteerstap de p-type dotering aan het oppervlak van het substraat 20 verhoogd worden ter verkrijging van de kanaalonderbrekende zones 5. De , · concentratie van deze doteerstap is zo laag dat de hiervoor aangetrachte n-zones 4 niet worden overgedoteerd.A p-type substrate 2 is assumed, with a resistivity between 2 and 5 ohms. cm. and <1.1.1> crystal orientation. In the usual manner, n Tzones doped on the surface of the substrate Sb are formed at the locations of the buried collector zones 4 in the finished device. Then, by means of a maskless doping step, the p-type doping on the surface of the substrate 20 can be increased to obtain the channel-interrupting zones 5. The concentration of this doping step is so low that the n-zones applied for this purpose 4 are not overdosed.
Vervolgens wordt, op het substraat door middel van epitaxie de laag 3 aangebracht. De dikte en de soortelijke weerstand van de laag 3 25 bedragen bij wijze van voorbeeld, 5^um resp. 1.0 ohm.on. Door middel van gemaskeerde diffusie van phosphor,, wordt eerst de n-type contactzone 10 gevormd. Tegelijkertijd diffundeert het Sb voor een deel in de epitaxiale laag zodat aan het grensvlak tussen de epitaxiale laag 3 en het substraat 2, de begraven collectorzone 4 die met de n-type contactzone 10 is ver-30 bonden is verkregen. Het oxydemasker dat voor deze diffusie is gebruikt, kan dan worden verwijderd waarna, door middel van thermische oxydatie op het oppervlak 1 van de epitaxiale laag 3 een ongeveer 0.6^/um dikke oxydelaag 18 wordt aangegroeid. Op de plaatsen waar de basis c.g. het collectorcontactvenster in een later stadium zullen worden gevormd, wor-35 den vensters in de oxydelaag 18 aangebracht die weer worden gedicht door de veel dunnere oxydelagen 19. De situatie zoals in Fig. 3 is weergegeven is dan gekregen. De dikte van de oxydelaag 19 bedraagt bijvoorbeeld 0.1^unuThe layer 3 is then applied to the substrate by means of epitaxy. The thickness and the specific resistance of the layer 3 are, for example, 5 µm and respectively. 1.0 ohm.on. The n-type contact zone 10 is first formed by means of masked diffusion of phosphor. At the same time, the Sb partly diffuses into the epitaxial layer so that at the interface between the epitaxial layer 3 and the substrate 2, the buried collector zone 4 connected to the n-type contact zone 10 is obtained. The oxide mask used for this diffusion can then be removed, after which an approximately 0.6 µm thick oxide layer 18 is grown by thermal oxidation on the surface 1 of the epitaxial layer 3. In places where the base c.g. the collector contact window will be formed at a later stage, windows are provided in the oxide layer 18 which are again closed by the much thinner oxide layers 19. The situation as in FIG. 3 is then received. The thickness of the oxide layer 19 is, for example, 0.1 µ unu
Achtereenvolgens worden dan een ongeveer 0.15^um dikke silicium- 8200782 PHN 10284 5 * -nitridelaag 20 (Fig.4) en bijvoorbeeld een ongeveer 1.5^um dikke laag 21 van Al aangebracht. In plaats hiervan kan ook een andere laag, bijvoorbeeld Si02, worden aangebracht. Op de Al-laag 21 wordt een photcmasker 21 van bijvoorbeeld een photolaklaag gevormd dat de plaats van eilandiso-5 latie 7 definieert. Door middel van anodische oxydatie, bijvoorbeeld in een oxaalzuuroplossing wordt dan het niet door de photolak 22 af gedékte deel van de Al-laag 21 omgezet in A^O^.Then, an approximately 0.15 µm thick silicon 8200782 PHN 10284 5 * nitride layer 20 (Fig. 4) and, for example, an approximately 1.5 µm thick layer 21 of Al are applied. Another layer, for example SiO2, can also be applied instead. On the Al layer 21, a photocask 21 of, for example, a photoresist layer is formed, which defines the location of island isolation 7. By means of anodic oxidation, for example in an oxalic acid solution, the part of the Al layer 21 not covered by the photoresist 22 is then converted into A 2 O 2.
Na de oxydatie kan het photomasker 22 weer worden verwijderd. Daarna kan, maskerloos,. in een plasma-ets van bijvoorbeeld CCl^, het niet-10 omgezette Al van de laag 21 en de siliciumnitride laag 17 worden verwijderd, en bijvoorbeeld door gebruikelijk nat-etsen, de onderliggende delen van de oxydelaag 10. Nu is een masker verkregen dat de plaats van het isolatiepatroon 7 in de epitaxiale laag 3 definieert.After the oxidation, the photomask 22 can be removed again. After that, maskless, can. in a plasma etching of, for example, CCl, the unreacted Al of the layer 21 and the silicon nitride layer 17 are removed, and, for example, by conventional wet etching, the underlying parts of the oxide layer 10. Now a mask has been obtained which defines the location of the insulation pattern 7 in the epitaxial layer 3.
In de epitaxiale laag 3 wordt dan, bijvoorbeeld door middel van 15 etsen met een CCl^-plasma, een groef 23 gevormd ter plaatse van het isolatiepatroon 7. De groef 20 strekt zich uit. tot in de kanaalstopperzone 5 (Fig. 5) tot een diepte van bijvoorbeeld ongeveer 6^um. In het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld is de groef 23 U-vormig met praktisch rechtopstaande wanden. In de in Fig. 1 getekende configuratie vormen de groe- "l.A groove 23 is then formed in the epitaxial layer 3, for example by means of etching with a CCl 2 plasma, at the location of the insulation pattern 7. The groove 20 extends. into the channel stopper zone 5 (Fig. 5) to a depth of, for example, about 6 µm. In the present exemplary embodiment, the groove 23 is U-shaped with practically upright walls. In the example shown in FIG. 1 drawn configuration form the group.
20 ven 23 sloten, die een rechthoekig eiland definiëren, en elkaar, bij de hoeken van de eilanden kruisen. De breedte van de groeveir 23 langs-de_____ zijden van de rechthoeken bedraagt bijvoorbeeld ongeveer 5^um (groef 23a in Fig. 5). De diameter van de kruispunten in de sloten, bij de hoeken van de eilanden (groef 23b in Fig. 5) bedraagt, bij die breedte ongeveer 25 9 è. lO^um.20 and 23 ditches, which define a rectangular island, and intersect at the corners of the islands. For example, the width of the groove 23 along the _____ sides of the rectangles is about 5 µm (groove 23a in Fig. 5). The diameter of the intersections in the ditches at the corners of the islands (groove 23b in Fig. 5) is, at that width, approximately 25 è. 10 µm.
Er wordt opgemerkt dat in plaats van een U-vorm, de groeven ook een andere vorm, bijvoorbeeld een V-vorm mogen hebben. Vanwege de hogere pakkingsdichtheid zal echter vaak aan U-vormige groeven de voorkeur worden gegeven.It is noted that instead of a U shape, the grooves may also have a different shape, for example a V shape. However, because of the higher packing density, U-shaped grooves will often be preferred.
30 In een volgende stap kan de A^O^-laag 21 worden verwijderd bij voorbeeld door oplossen in een mengsel met phosphor zuur. Daarna worden de wanden en de bodem van de groeven 23a,23b, door middel van thermische oxydatie bedekt met de oxydelaag 14 (Fig. 6) met een dikte van ongeveer 0,5^um. Tijdens deze oxydatiestap (locos) wordt het siliciumlichaam 35 plaatselijk tegen oxydatie gemaskeerd door de nitridelaag 20. Het oxyde (14) op de wand is dus veel dikker dan het oxyde 19 op het bovenvlak.In a next step, the A 2 O 2 layer 21 can be removed, for example, by dissolving in a mixture with phosphoric acid. Thereafter, the walls and the bottom of the grooves 23a, 23b are covered by thermal oxidation with the oxide layer 14 (Fig. 6) having a thickness of about 0.5 µm. During this oxidation step (locos), the silicon body 35 is locally masked against oxidation by the nitride layer 20. Thus, the oxide (14) on the wall is much thicker than the oxide 19 on the top surface.
Mede hierdoor is het later mogelijk gaten naar het bovenvlak aan te brengen zonder het oxyde van de zijwand van de groef plaatselijk te verwijderen.Partly because of this, it is later possible to make holes to the top surface without locally removing the oxide from the side wall of the groove.
8200782 ·» * EHN 10284 6 -- In die gevallen, waarin het noodzakelijk of gewenst is, een -------- substraatcontact aan de bovenkant van het halfgeleiderlichaam aan te brengen, kan vervolgens, onder gebruikmaking van de gebruikelijke photo-masker ings technieken , de oxidelaag 14 plaatselijk althans langs de wand 5 van de groef 23 worden verwijderd. Deze stap is in de tekening niet weergegeven. Door plasma-etsen kan dan de. siliciumnitridelaag 20 worden verwijderd. Daarna wordt door een dip-ets het basisvenster geopend. Hierbij wordt tegelijk een laagje van de oxydelagen 18 en 14 verwijderd, maar dit vormt geen bezwaar omdat het oxyde 19 veel dunner is dan de lagen 14 10 en 18. Via de aldus verkregen vensters vindt vervolgens, een boriumdepo-sitie/diffusie plaats ter verkrijging van de p-type basis 9 (Fig.7).8200782 · »* EHN 10284 6 - In those cases where it is necessary or desired to apply a -------- substrate contact to the top of the semiconductor body, then using the usual photo- masking techniques, the oxide layer 14 is removed locally at least along the wall 5 of the groove 23. This step is not shown in the drawing. Plasma etching then allows the. silicon nitride layer 20 are removed. Then the basic window is opened by a dip-etch. At the same time, a layer of the oxide layers 18 and 14 is removed, but this is not a problem because the oxide 19 is much thinner than the layers 14, 10 and 18. Boron deposition / diffusion then takes place via the windows thus obtained to obtain of the p-type base 9 (Fig. 7).
Daar waar de oxydelaag 14 langs de wand van een groef 23 was verwijderd, kan een, in de tekening niet weergegeven p-type verbindingszone langs de wand van de groef, tussen de p-type gebieden 2,5 en het oppervlak 1 wor-15 den gevormd. Na of tijdens de boordepositie/diffusie wordt.het basisvenster weer gesloten door de oxydelaag 24 met een dikte van ongeveer O.lyum. Achtereenvolgens wordt dan de siliciumnitridelaag 15, met een dikte van ongeveer 0.15yUm, en, door middel van depositie, de oxydelaag 16 (TEOS) met een dikte van bijvoorbeeld Q..5yum aangebracht (Fig.7).Where the oxide layer 14 was removed along the wall of a groove 23, a p-type bonding zone (not shown in the drawing) along the wall of the groove may be formed between the p-type regions 2.5 and the surface 1. pine formed. After or during the drilling position / diffusion, the base window is closed again by the oxide layer 24 with a thickness of approximately 0.1. Then, the silicon nitride layer 15, with a thickness of about 0.15 µm, and, by means of deposition, the oxide layer 16 (TEOS) with a thickness of, for example, Q..5 µm, are then applied (Fig. 7).
20 Op de oxydelaag 16 wordt, zoals, in Fig.8 is weergegeven, de laag 25 aangebracht cm de groeven 23a,23b weer qp te vullen. De laag 25 bestaat hier uit polykristallijn silicium, maar het zal duidelijk zijn dat in plaats hiervan ook andere materialen kunnen worden toegepast. Het poly wordt bij voorkeur aangebracht door middel van de, op zichzelf, bekende 25 LPCMHnethode (low-pressure chemical vapor deposition), door bij lage druk ( 1 Torr) silaan of een ander geschikt uitgangsmateriaal te ontleden bij een temperatuur van ongeveer 70Q°C. Het poly groeit in alle richtingen evenveel op het oxyde, zodatik, bij een laagdikte van ongeveer 2yUm, de groef 23a praktisch al geheel gevuld is. De depositie wordt verder 30 voortgezet tot groef 23b gevuld is tot boven laag 16. Ter plaatse van de smalle groef 23a vertoont het poly een slechts geringe verdieping. Bij de hoeken van de eilanden daarentegen (23b) vertoont het poly Si een relatief grote put tengevolge van de ter plaatse grote breedte van de groef.As shown in Fig. 8, the oxide layer 16 is applied to fill the grooves 23a, 23b again. The layer 25 here consists of polycrystalline silicon, but it will be clear that other materials can also be used instead. The poly is preferably applied by the per se known LPCMH method (low-pressure chemical vapor deposition), by decomposing silane or other suitable starting material at a temperature of about 70 ° C at low pressure (1 Torr). . The poly grows equally on the oxide in all directions, so that at a layer thickness of about 2 µm, the groove 23a is practically completely filled. Deposition is continued until groove 23b is filled to above layer 16. At the location of narrow groove 23a, the poly has only a slight depression. At the corners of the islands, on the other hand (23b), the poly Si has a relatively large pit due to the large width of the groove in that area.
35 · Om uiteindelijk toch een vlak of althans praktisch vlak opper vlak te- verkrijgen wordt groef 23b gevuld tot boven laag 16. Op de laag vaanqebracht» 25 wordt dan een laag 26Yvan"ëen' materiaal in vloeibare toestand met een voldoende lage viscositeit, zodat een nagenoeg praktisch vlak bovenvlak 27 8200782 -------;--,-------^ BHN 10284 7 — wordt verkregen. Voor de laag 26 moet een materiaal worden genoten dat------ met een gelijke of althans praktisch gelijke etssnelheid tijdens eenzelfde etsbehandeling kan worden verwijderd als de onderliggende poly-siliciumlaag 25. In het hier besproken uitvoeringsvoorbeeld werd voor de 5 laag 26, een photolaklaag gebruikt die in de handel verkrijgbaar is onder de naam HPR 204. De dikte van de laag 26 is niet kritisch en ligt tussen 1.5 en 2^um.. Vervolgens wordt een. etsbehandeling uitgevoerd met behulp van bijvoorbeeld een CCl^-plasma, waarbij de photolaklaag 26 en de polysiliciumlaag 25- met ongeveer gelijke snelheid worden aangetast.To finally obtain a flat or at least practically flat surface, groove 23b is filled to the top of layer 16. A layer 26Y of "one" material in a liquid state with a sufficiently low viscosity is then applied to the layer of "25", so that an almost practical flat top surface 27 8200782 -------; -, ------- ^ BHN 10284 7 - is obtained For the layer 26, a material should be enjoyed which ------ with an equal or at least practically equal etch rate during the same etching treatment can be removed as the underlying poly-silicon layer 25. In the exemplary embodiment discussed here, a photoresist layer, commercially available under the name HPR 204, was used for the layer 26. The thickness of the layer 26 is not critical and is between 1.5 and 2 µm. An etching treatment is then carried out using, for example, a CCl 2 plasma, whereby the photoresist layer 26 and the polysilicon layer 25 are attacked at approximately the same speed.
10 Wanneer de photolaklaag 26 boven de eilanden en de groef 23a is verwijderd, wordt het polysilicium ter plaatse van de groef 23b nog gemaskeerd door een rest van de photolaklaag. Hierdoor zal het polysilicium op die plaatsen waar het oppervlak van de laag 25 op een lager niveau ligt, pas in een later stadium warden aangetast, dan op andere plaatsen.When the photoresist layer 26 has been removed above the islands and the groove 23a, the polysilicon at the location of the groove 23b is still masked by a remainder of the photoresist layer. As a result, the polysilicon will only be attacked at a later stage in those places where the surface of the layer 25 is at a lower level than in other places.
15 Fig. 9 toont de inrichting in het stadium dat het polysilicium boven de eilanden geheel is verwijderd, terwijl het achterblijvende polysilicium de groef 23a, 23b nog geheel of althans praktisch geheel qp-Vult en de polysilicium delen 17 vormt. Hierbij dient opgemerkt te worden dat het niveau van het poly in de groef 23b even of althans praktisch 20 even hoog is als in de groef 23a, zodat een nagenoeg vlak bovenvlak is verkregen.. Wanneer het~^Iysilicium'ZO-ver_is verwijderd, kant de sili-ciumoxydelaag 16 weer vrij te liggen, die zelf weer de onderliggende ni-tridelaag 15 tegen aantasting in het plasma beschermt. De hiermee gepaard gaande verandering van de reactieproducten in de plasma-reactor kan als 25 maatstaf worden gebruikt voor het tijdstip waarop het etsen kan worden gestept.FIG. 9 shows the device at the stage that the polysilicon above the islands has been completely removed, while the remaining polysilicon still fully or at least practically completely fills the groove 23a, 23b and forms the polysilicon parts 17. It should be noted here that the level of the poly in the groove 23b is just as, or at least practically, the same height as in the groove 23a, so that a substantially flat top surface is obtained. the silicon oxide layer 16 to be exposed again, which itself again protects the underlying nitride layer 15 against attack in the plasma. The attendant change of the reaction products in the plasma reactor can be used as a measure of when the etching can be stepped.
In een volgende stap wordt de siliciumoxydelaag 16, voor zover althans niet door de polysiliciumdelen 17 bedekt, verwijderd. Bij voorkeur wordt voor deze etsstap eerst een oxydatiestap uitgevoerd waarbij 30 op de polysiliciumdelen 17 een ongeveer 0.5^um dikke oxydelaag wordt gegroeid. Tijdens het etsen van de laag 16 wordt dit oxyde ook weer verwijderd, zodat het niveau van de polysiliciumdelen ongeveer 0.25^um is verlaagd en in een later stadium stapbedekkingsproblemen kunnen worden vermeden. Het poly kan daarna eventueel gedoteerd worden ter verkrijging 35 van een lage soortelijke weerstand. Tijdens het etsen van het oxyde 16 warden de oxydelagen 14 en 18 beschermd door denitridelaag 15.In a next step, the silicon oxide layer 16, as far as at least not covered by the polysilicon parts 17, is removed. Preferably, an oxidation step is carried out for this etching step, in which an approximately 0.5 µm thick oxide layer is grown on the polysilicon parts 17. During the etching of the layer 16, this oxide is also removed again, so that the level of the polysilicon parts is reduced by approximately 0.25 µm and step-coating problems can be avoided at a later stage. The poly can then optionally be doped to obtain a low resistivity. During the etching of the oxide 16, the oxide layers 14 and 18 were protected by the nitride layer 15.
In een volgende stap wordt door middel van photcroaskering en etsen de nitridelaag 15 in patroon gebracht (Fig.10), waarbij boven, het 8200782 ΡΗΝ 10284 8 ί» --------eiland 5, het emittervenster, het basiscontactvenster, en het collector— contactvenster worden gedefinieerd door de siliciumnitridedelen resp. 28, 29 en 30. Door middel van een locos-oxydatie wordt dan eerst op het niet door de nitridedelen gemaskeerde oppervlak relatief dik. oxyde 31 gegroeid. 5 Tegelijk groeit ook pp polysiliciumdelen 17 een oxydelaag.In a next step, the nitride layer 15 is patterned by means of photocask and etching (Fig. 10), with above, the island 5, the emitter window, the base contact window, and the collector contact window are defined by the silicon nitride parts, respectively. 28, 29 and 30. By means of a locos oxidation, the surface which is not masked by the nitride parts then becomes relatively thick. oxide 31 has grown. At the same time, pp polysilicon parts 17 also grow an oxide layer.
Vervolgens wordt door middel van een niet-kritisch photcmasker, dat het nitride 29 maskeert, de nitridelagen 28 en 30 verwijderd, waarna door middel van een niet-gemaskeerde dipets het dunne oxyde onder de nitridelagen 28 en 30 kan worden verwijderd. Via de aldus verkregen emit-10 ter- en collectorcontactvensters wordt een phosphor-diffusie gedaan, ter verkrijging van de emitter 8 en een collectorcontactzone. Daarna wordt door verwijdering van de nitridelaag 29 en het hierondergelegen dunne oxyde, het basiscontactvenster open. gemaakt.The nitride layers 28 and 30 are then removed by means of a non-critical photocask masking the nitride 29, after which the thin oxide can be removed under the nitride layers 28 and 30 by means of unmasked dipets. A phosphor diffusion is made via the emitter-10 ter and collector contact windows thus obtained, to obtain the emitter 8 and a collector contact zone. Then, by removing the nitride layer 29 and the thin oxide below, the base contact window is opened. made.
Indien nodig, kan plaatselijk. het oxyde boven het poly-silicium 15 open gemaakt worden voor het aanbrengen van een aansluiting op het poly-silicium. Een dergelijke aansluiting is in de tekening niet weergegeven. Indien dit poly-Si ook elektrisch contact maakt met het substraat kan men op deze wijze het substraat aan de bovenzijde van de halfgeleider inrichting contacteren. Ook is het mogelijk, het poly-Si een dusdanige elek-20 trische potentiaal te geven dat kanaalvorming in gebieden langs de groef (bijv. 5 en 9) wordt voorkomen.If necessary, locally. the oxide above the polysilicon 15 is opened to make a connection to the polysilicon. Such a connection is not shown in the drawing. If this poly-Si also makes electrical contact with the substrate, the substrate can in this way be contacted at the top of the semiconductor device. It is also possible to give the poly-Si such an electrical potential that channel formation in regions along the groove (e.g. 5 and 9) is prevented.
De emitteraansluiting 11, de basisaansluiting 12, en de collector aans lui ting 13 kunnen qp de gebruikelijke wijze door opdampen en in patroon etsen van bijvoorbeeld Al,, of een ander geschikt, materiaal wor-25 den aangebracht (Fig.2). Dankzij het. vrijwel vlakke oppervlak kunnen de verbindingen die het eilandisolatiepatroon kruisen met grote nauwkeurigheid als een fijn patroon worden aangebracht. En doordat de dimensies van de geleidersporen klein kunnen zijn, èn doordat ruimte bespaard wordt door toepassing, van diëlektrische eilandisolatie kan de schakeling 30 met een hoge pakkingsdichtheid worden uitgevoerd.The emitter connection 11, the base connection 12, and the collector connection 13 can be applied in the usual manner by evaporation and pattern etching of, for example, Al, or another suitable material (Fig. 2). Thanks to it. Almost flat surface, the joints crossing the island insulation pattern can be applied as a fine pattern with great precision. And because the dimensions of the conductor tracks can be small, and because space is saved by using dielectric island insulation, the circuit 30 can be designed with a high packing density.
Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot het hier beschreven uitvoeringsvoorbeeld, maar dat binnen het kader van de uitvinding nog veel variaties, voor de vakman mogelijk zijn. Zo kunnen voor het etsen van de photolaklaag 26 en de onderliggende polysilicium-35 laag 25, in plaats van CCl^ andere halogeen bevattende gasse, al of niet met toevoeging van een oxydant gebruikt worden, ook koolstof fluoride, onder toevoeging van 02 worden toegepast. In plaats van de photolaklaag - kunnen andere lagen met voldoende lage viscositeit, zoals bijvoorbeeld 8200782 ESN 10284 9 φ ____polimida lagen worden toegepast. Ook kunnen de groeven opgevuld worden-------- met bijvoorbeeld poly-imide,. in plaats van polykristallij n silicium 17.It will be clear that the invention is not limited to the exemplary embodiment described here, but that many variations are still possible for the skilled person within the scope of the invention. For instance, for the etching of the photoresist layer 26 and the underlying polysilicon layer 25, instead of CCl, other halogen-containing gases can be used, with or without the addition of an oxidant, also carbon fluoride, with the addition of O2. Instead of the photoresist layer - other layers with sufficiently low viscosity, such as 8200782 ESN 10284 9 φ ____polimida layers, can be used. The grooves can also be filled -------- with, for example, polyimide. instead of polycrystalline silicon 17.
De in dit geval toegepaste planarisatie-methode verschilt in zoverre van de beschreven methode dat, in plaats van de poly-siliciumlaag 25, een 5 poly-imidelaag wordt aangebracht. De oxydelaag 16 en/of de nitridelaag 15 kunnen in dat geval eventueel weggelaten worden als men, bij het afetsen van de poly-imidelaag met de bovenliggende planariserende laag (bijv.The planarization method used in this case differs from the described method in that instead of the poly-silicon layer 25, a polyimide layer is applied. In that case, the oxide layer 16 and / or the nitride layer 15 can optionally be omitted if, when the polyimide layer is etched with the planarising layer above (e.g.
HPR 204), een plasma, bijvoorbeeld een zuurstofplasma gebruikt dat geen andere lagen aanetst. Daarbij wordt het voordeel verkregen dat deze laag 10 in min of meer vloeibare toestand kan worden aangehecht (en. na het aanbrengen uitgehard kan warden, door verhitten), waardoor het oppervlak van de laag al aanzienlijk vlakker is dan dat van bijvoorbeeld de opgedampte laag 25. Opgemerkt moet worden dat, aangezien poly-imide niet bestand is tegen zeer hoge temperaturen, het aanbrengen van de poly-imidelaag en de 15 daaropvolgende planarisatie-methode. plaats dienen te vinden na alle thermische behandelingen, zoals oxydatiestappen en/of diffusiestappen. In plaats van een vloeibare photolaklaag 26 kan ook. een lage in vaste toestand worden gebruikt die, na het aanbrengen tijdelijk in vloeibare toestand wordt gebracht, en, nadat een vlak bovenvlak 27 is verkregen, weer in 20 vaste toestand kan worden gebracht.HPR 204), a plasma, for example using an oxygen plasma that does not attack other layers. The advantage is thereby obtained that this layer 10 can be adhered in a more or less liquid state (and can be cured after application, by heating), so that the surface of the layer is already considerably flatter than that of, for example, the vapor-deposited layer 25. It should be noted that since polyimide is not resistant to very high temperatures, the application of the polyimide layer and the subsequent planarization method. must take place after all thermal treatments, such as oxidation steps and / or diffusion steps. Instead of a liquid photoresist layer 26 is also possible. a low solid state can be used which, after application, is temporarily brought into liquid state, and, after a flat top surface 27 has been obtained, can be brought back into solid state.
25 30 1 820078225 30 1 8200782
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8200782A NL8200782A (en) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | Planarising the surface of semiconductor bodies with grooves - by applying thin 1st layer, thicker 2nd layer which fills grooves and 3rd layer in liq. form, and non selective etching |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8200782A NL8200782A (en) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | Planarising the surface of semiconductor bodies with grooves - by applying thin 1st layer, thicker 2nd layer which fills grooves and 3rd layer in liq. form, and non selective etching |
| NL8200782 | 1982-02-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8200782A true NL8200782A (en) | 1983-09-16 |
Family
ID=19839328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8200782A NL8200782A (en) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | Planarising the surface of semiconductor bodies with grooves - by applying thin 1st layer, thicker 2nd layer which fills grooves and 3rd layer in liq. form, and non selective etching |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL8200782A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4571819A (en) * | 1984-11-01 | 1986-02-25 | Ncr Corporation | Method for forming trench isolation structures |
| US4631803A (en) * | 1985-02-14 | 1986-12-30 | Texas Instruments Incorporated | Method of fabricating defect free trench isolation devices |
| CN111213249A (en) * | 2017-08-18 | 2020-05-29 | 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 | Production of semiconductor devices |
-
1982
- 1982-02-26 NL NL8200782A patent/NL8200782A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4571819A (en) * | 1984-11-01 | 1986-02-25 | Ncr Corporation | Method for forming trench isolation structures |
| US4631803A (en) * | 1985-02-14 | 1986-12-30 | Texas Instruments Incorporated | Method of fabricating defect free trench isolation devices |
| CN111213249A (en) * | 2017-08-18 | 2020-05-29 | 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 | Production of semiconductor devices |
| CN111213249B (en) * | 2017-08-18 | 2023-10-03 | 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 | Production of semiconductor devices |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4635090A (en) | Tapered groove IC isolation | |
| US4211582A (en) | Process for making large area isolation trenches utilizing a two-step selective etching technique | |
| US4746963A (en) | Isolation regions formed by locos followed with groove etch and refill | |
| US5496765A (en) | Method for manufacturing an insulating trench in a substrate for smart-power technologies | |
| US3970486A (en) | Methods of producing a semiconductor device and a semiconductor device produced by said method | |
| US3961999A (en) | Method for forming recessed dielectric isolation with a minimized "bird's beak" problem | |
| US3777364A (en) | Methods for forming metal/metal silicide semiconductor device interconnect system | |
| EP0143662B1 (en) | Soi type semiconductor device | |
| US3966514A (en) | Method for forming dielectric isolation combining dielectric deposition and thermal oxidation | |
| US4001465A (en) | Process for producing semiconductor devices | |
| EP0078501B1 (en) | Transistor-like semiconductor device and method of producing the same | |
| US4403392A (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
| US3911471A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing same | |
| NL8200782A (en) | Planarising the surface of semiconductor bodies with grooves - by applying thin 1st layer, thicker 2nd layer which fills grooves and 3rd layer in liq. form, and non selective etching | |
| KR100675962B1 (en) | Thermal oxide-filled shallow device isolation trench | |
| EP0140749B1 (en) | Method for producing a complementary semiconductor device with a dielectric isolation structure | |
| JPH0666311B2 (en) | Method of manufacturing separated semiconductor structure | |
| US4910575A (en) | Semiconductor integrated circuit and its manufacturing method | |
| JPS62232142A (en) | Manufacture of semi-oxide isolation device | |
| GB2190241A (en) | Method of making an isolation region in semiconductor device | |
| WO1987006060A1 (en) | Method for joining two or more wafers and the resulting structure | |
| JPH04151850A (en) | Manufacturing method of trench dielectric isolation type semiconductor integrated circuit | |
| JPS645463B2 (en) | ||
| US20040048437A1 (en) | Method of making oxide embedded transistor structures | |
| JP2661770B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1B | A search report has been drawn up | ||
| BV | The patent application has lapsed |