JP2685401B2 - 酸化ケイ素単離領域の形成方法 - Google Patents
酸化ケイ素単離領域の形成方法Info
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Description
し、特に詳しくは集積回路内の酸化ケイ素単離領域の形
成に関する。
イス構造は典型的に、酸化されることが望ましくない領
域を保護するために酸化マスクを用いながら、ケイ素ウ
ェファーを酸化性雰囲気に暴露させることによって典型
的に形成されるフィールド酸化物単離領域によって、分
離され、電気的に単離される。この酸化マスクとして例
えば酸化物パッド、非ドープト多結晶シリコン、窒化ケ
イ素等のような、種々な遮蔽層が用いられており、これ
らは熱酸化中のバッファーとして役立つために活性領域
の上部に典型的に付着される。その後に、この保護層は
適当なエッチング方法によって除去される。
ー LOCOS(局部的酸化)方法では、ポリシリコン
のエッチング中に、酸化物パッドのエッジの周囲にピッ
トが形成され、これがシリコン基板の損傷を招くことが
できる。
リコン層と窒化ケイ素層プロセスを用いてフィールド酸
化物(field oxide)層7を形成した後の酸
化物パッド層5が示される。フィールド酸化物7の形成
中に、形成されるフィールド酸化物の付近のポリシリコ
ンは応力のために弱化される傾向がある。その後の、こ
れらの保護層のエッチングによる除去中に、酸化物パッ
ド中に“ピット”8が形成され、図1に示すようにケイ
素基板に損傷を与える。
熟知している。“ピット”問題の解決法はL.B.Fr
itzinger等によって米国特許第5,002,8
98号において特許請求されている。この新規な解決法
はポリシリコンバッファー層と窒化ケイ素層との間に保
護酸化物層を加えることを含むものであった。湿式エッ
チングによる窒化ケイ素の除去は保護酸化物によって与
えられる保護のためにポリシリコン層に影響を与えなか
った。この保護層とポリシリコン層とは次に、基板に損
傷を与えることなく除去されることができた。
トの形成とその後のシリコン基板への損傷とを防止する
フィールド酸化物の形成方法を提供することが、本発明
の第1目的である。
を除去する方法を提供して、集積回路の形成の完成に要
する処理を減じ、先行技術プロセスのピット形成問題を
克服することが、本発明の他の目的である。
ァー上の酸化ケイ素薄層と、不純物ドープトポリシリコ
ン層と、窒化ケイ素層とから成る酸化ケイ素単離領域を
ケイ素ウェファー上に形成することによって達成され
る。酸化マスクは窒化ケイ素層とドープトポリシリコン
層の少なくとも一部とをパターン化することによって形
成される。酸化ケイ素フィールド単離領域はこの構造体
を熱酸化環境にさらすことによって形成される。酸化マ
スクは、窒化ケイ素層とドープトポリシリコン層とを実
質的に同じ速度でエッチングするリン酸を用いて、単離
領域の形成を完成させる1連続エッチング工程によって
除去される。
発明のフィールド酸化物の製造方法の1実施態様を示
す。工程の第1系列はシリコン基板10上の酸化物パッ
ド層11の形成を含む。裸のシリコン基板10の表面を
800〜900℃の温度において乾燥酸素又は湿潤酸素
に、50〜300Åの所望の厚さを形成するために充分
な時間、暴露させることによって熱酸化させて、所望の
酸化物パッド層11を形成する。或いは、この層を化学
的蒸着方法によって付着させることもできる。
学蒸着)方法によってブランケット付着される。決定的
(critically)ドープトポリシリコン層12
を製造するこの方法は、620〜700℃の範囲内の温
度においてドープト層を現場形成することによって、又
は非ドープトポリシリコン層を形成し、次にこの層を熱
拡散もしくはイオン注入によってドープすることによっ
て実施されることができる。この方法の決定的な要素
は、ポリシリコンに例えばリン又はヒ素のようなドーパ
ントの1x10 19 原子/cm3を越える高用量の均一な
ドーピングを保証することである。ポリシリコン層12
の好ましい厚さは1200〜4000Åである。非ドー
プトポリシリコン層12にリン、ヒ素又はホウ素イオン
を5x10 14 〜5x10 16 原子/cm3の用量の条件下
で30〜80Kev.のエネルギーによってイオン注入
した後に、不活性雰囲気中で850℃より高温において
25分間を越える時間アニールする、又は850℃より
高温においてオキシ塩化リンを熱ドープする。
〜3500Åの好ましい範囲内の厚さを生ずるような条
件とを用いて、窒化ケイ素層13をLPCVDによって
ブランケット付着させる。
ングとを用いてパターン化して、フィールド酸化物形成
中に酸化マスクによって保護すべき領域を画定した後の
窒化ケイ素層13を示す。リトグラフィーとエッチング
は通常の方法である。好ましいエッチング方法は技術上
公知のクロロフルオロカーボン物質を含む適当なプラズ
マ中での異方性エッチングである。窒化ケイ素層13の
エッチング工程が、受容される、好ましいドープトポリ
シリコン層12の一部をもエッチングすることが図3に
示される。
す。これは次にスチーム雰囲気中で900℃を越える温
度において通常の好ましい酸化ケイ素フィールド層20
を形成するために充分な時間熱酸化されて、酸化ケイ素
フィールド20を成長させる。
して、酸化ケイ素パッド層11を残す重要で決定的な工
程後の図4の構造を示す。好ましい実施態様では、リン
酸(H3PO4)を用いて150〜180℃、好ましくは
155〜165℃の操作温度範囲において層12と13
を同時にエッチングする。水中リン酸の操作濃度は98
±0.5%H3PO4と2±0.5%H2Oである。亜リ
ン酸溶液は酸化ケイ素を侵食しないので、このエッチン
グプロセスは酸化ケイ素層11界面で終わる。
を意図するものであり、本発明を限定するものではな
い。
おいて上述したCVD方法によって非ドープトポリシリ
コン層を3500Åの厚さに付着させた。この層に拡散
炉(diffusion furnace)中でPOC
l3を用いて、950℃の温度において8分間ドープし
た。サンプルを室温に冷却した。次に、ウェファーサン
プルを160℃の温度のH3PO4浴中に90分間浸漬さ
せた。表1に報告するエッチング結果はウェファー上の
異なる5位置において採取したサンプルからの平均結果
である。
シリコンウェファーを覆う酸化ケイ素層上に675℃に
おいて1500Åの厚さに付着させた。サンプルを室温
に冷却した。次に、ウェファーサンプルを160℃の温
度のH3PO4浴中に100分間浸漬させた。表1に報告
するエッチング結果はウェファー上の異なる5位置にお
いて採取したサンプルからの平均結果である。
おいて、非ドープトポリシリコン層を3500Åの厚さ
に付着させた。サンプルを室温に冷却した。次に、ウェ
ファーサンプルを160℃の温度のH3PO4浴中に10
0分間浸漬させた。表1に報告するエッチング結果はウ
ェファー上の異なる5位置において採取したサンプルか
らの平均結果である。
おいて、非ドープトポリシリコン層を4500Åの厚さ
に付着させた。サンプルを室温に冷却した。次に、ウェ
ファーサンプルを160℃の温度のH3PO4浴中に10
0分間浸漬させた。表1に報告するエッチング結果はウ
ェファー上の異なる5位置において採取したサンプルか
らの平均結果である。
トポリシリコンとリン現場ドープトポリシリコンとを非
常に効果的にエッチングすることを示す。しかし、非ド
ープトポリシリコンはリン酸によって充分にエッチング
されない。窒化ケイ素はリン酸によって充分にエッチン
グ可能であることが技術上公知である。約160℃のリ
ン酸が重度にリンドープされたポリシリコンをエッチン
グすることができるということが、我々の結論である。
エッチング速度は約600〜800Å/分である。
供給源による均一の高用量ドーピングのために、同様な
実験を実施した。160℃の亜リン酸溶液を用いる1x
10 19 原子/cm2より大きいドーピングレベルによる
結果は、上記リンドーピングポリシリコン実施例と同じ
エッチング速度を生じた。これらの実施例5〜12の条
件と結果を下記表:インプランテッドポリシリコンのリ
ン酸エッチング速度に示す。
一に重度にドープされたポリシリコン層との両方を除去
するための高温のリン酸の使用が、酸化ケイ素フィール
ド領域20に隣接した、ピットの無い単結晶シリコン面
を生ずることを実証した。
トの形成とその後のシリコン基板への損傷とを防止する
フィールド酸化物の形成を可能とする。
ド酸化物領域の形成方法の結果の概略横断面図。
層の除去とのための新規方法の概略横断面図。
層の除去とのための新規方法の概略横断面図。
層の除去とのための新規方法の概略横断面図。
層の除去とのための新規方法の概略横断面図。
Claims (15)
- 【請求項1】 シリコンウェファー表面上の酸化ケイ素
単離領域の形成方法において、次の工程: 前記ウェファー上に酸化ケイ素の薄層を形成する工程
と; 前記酸化ケイ素層上に不純物ドープトポリシリコン層を
形成する工程と; 前記ポリシリコン層上に窒化ケイ素層を形成する工程
と; 前記窒化ケイ素層をパターン化する工程と; 熱酸化によって前記酸化ケイ素単離領域を形成する工程
と;活性エッチング成分としてリン酸を用いる 1連続エッチ
ング工程で前記窒化ケイ素層とポリシリコン層とを除去
して、前記ウェファーの表面上の前記単離領域の形成を
完成させる工程とを含む方法。 - 【請求項2】 前記エッチング工程を150℃を越える
温度において実施する請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記リン酸が水とリン酸との溶液から成
る請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 窒化ケイ素とドープトポリシリコンとを
同時にエッチングする方法において、次の工程: 前記窒化ケイ素体と前記ドープトポリシリコン体とを形
成する工程;及び 前記窒化ケイ素体と前記ドープトポリシリコン体とをリ
ン酸溶液によって同時にエッチングして、前記各体の所
望の部分を除去する工程を含む方法。 - 【請求項5】 前記ポリシリコンを1x10 19 イオン/
ccより大きい不純物でドープする請求項4記載の方
法。 - 【請求項6】 前記ドープトポリシリコンがリン不純物
をドープされたものである請求項4記載の方法。 - 【請求項7】 前記ドープトポリシリコンがヒ素不純物
をドープされたものであり、このヒ素不純物が非ドープ
トポリシリコン中にイオンインプラントされた後に、高
温に加熱されてポリシリコン層中に均一に分配されてい
る請求項4記載の方法。 - 【請求項8】 前記ドープトポリシリコンがホウ素不純
物をドープされたものであり、このホウ素不純物が非ド
ープトポリシリコン中にイオンインプラントされた後
に、高温に加熱されてポリシリコン層中に均一に分配さ
れている請求項4記載の方法。 - 【請求項9】 前記ポリシリコンがリンを現場ドープさ
れる請求項4記載の方法。 - 【請求項10】 非常に大規模な集積回路装置の製造方
法において、次の工程: 酸化ケイ素層上に、前記酸化ケイ素を覆うドープトポリ
シリコン層と前記ポリシリコン層を覆う窒化ケイ素層と
から成り、他の表面領域から単離される予定である表面
領域を被覆する酸化マスク構造を形成する工程と; シリコン平板表面の一部の酸化によって前記単離領域を
形成する工程と; 窒化ケイ素とドープトポリシリコンとを実質的に同じ速
度で選択的にエッチングするリン酸によって前記酸化マ
スク構造を除去する工程とを含むシリコン平板表面の一
部に単離領域を形成する方法。 - 【請求項11】 前記エッチング工程が150℃を越え
る温度において実施される請求項10記載の方法。 - 【請求項12】 前記リン酸が水とリン酸との溶液から
成る請求項10記載の方法。 - 【請求項13】 前記ポリシリコンが1x10 19 イオン
/ccより大きいリン不純物をドープされたものであ
り、このリン不純物が非ドープトポリシリコン中にイオ
ン注入された後に、高温に加熱されてポリシリコン層中
に均一に分配されている請求項10記載の方法。 - 【請求項14】 前記ポリシリコンが1x10 19 イオン
/ccより大きいヒ素不純物をドープされたものであ
り、このヒ素不純物が非ドープトポリシリコン中にイオ
ン注入された後に、高温に加熱されてポリシリコン層中
に均一に分配されている請求項10記載の方法。 - 【請求項15】 前記ポリシリコンが1x10 19 イオン
/ccより大きいホウ素不純物をドープされたものであ
り、このホウ素不純物が非ドープトポリシリコン中にイ
オン注入された後に、高温に加熱されてポリシリコン層
中に均一に分散されている請求項10記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5145076A JP2685401B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | 酸化ケイ素単離領域の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5145076A JP2685401B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | 酸化ケイ素単離領域の形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0722407A JPH0722407A (ja) | 1995-01-24 |
JP2685401B2 true JP2685401B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=15376831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5145076A Expired - Fee Related JP2685401B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | 酸化ケイ素単離領域の形成方法 |
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JP (1) | JP2685401B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5192707A (en) * | 1991-07-31 | 1993-03-09 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Method of forming isolated regions of oxide |
US5215930A (en) * | 1991-10-23 | 1993-06-01 | At&T Bell Laboratories | Integrated circuit etching of silicon nitride and polysilicon using phosphoric acid |
-
1993
- 1993-06-16 JP JP5145076A patent/JP2685401B2/ja not_active Expired - Fee Related
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