JP3074156B2 - 半導体素子のフィールド酸化膜形成方法 - Google Patents
半導体素子のフィールド酸化膜形成方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
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- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/76202—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using a local oxidation of silicon, e.g. LOCOS, SWAMI, SILO
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、半導体素子のフィ
ールド酸化膜製造方法に関し、特に半導体基板を一定深
さにリセスしフィールド酸化膜を形成する方法におい
て、フィールド酸化膜成長のための酸化工程の初期と後
期に湿式及び乾式酸化処理をそれぞれ別途に実施するこ
とによりフィールド酸化膜が成長しない現象を防ぐとと
もに、フィールド酸化膜の傾斜度が正の傾斜度を有する
ようにすることにより、すなわち、フィールド酸化膜の
基板内の境界面が表面から内部に向かうに従って内側に
入り込むようにすることによりゲート酸化膜形成の際、
その信頼性を向上させることができる半導体素子のフィ
ールド酸化膜形成方法に関する。
ールド酸化膜製造方法に関し、特に半導体基板を一定深
さにリセスしフィールド酸化膜を形成する方法におい
て、フィールド酸化膜成長のための酸化工程の初期と後
期に湿式及び乾式酸化処理をそれぞれ別途に実施するこ
とによりフィールド酸化膜が成長しない現象を防ぐとと
もに、フィールド酸化膜の傾斜度が正の傾斜度を有する
ようにすることにより、すなわち、フィールド酸化膜の
基板内の境界面が表面から内部に向かうに従って内側に
入り込むようにすることによりゲート酸化膜形成の際、
その信頼性を向上させることができる半導体素子のフィ
ールド酸化膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術に基づくフィールド酸化膜形
成方法に対し、添付の図１乃至図５を参照して考察して
見れば、以下の通りである。
成方法に対し、添付の図１乃至図５を参照して考察して
見れば、以下の通りである。
【０００３】図１乃至図５は、従来技術に基づくフィー
ルド酸化膜形成工程段階であり、窒化膜スペーサーを形
成した後、半導体基板をリセスしてフィールド酸化膜を
形成するフィールド酸化膜形成方法の一例を示した図で
ある。
ルド酸化膜形成工程段階であり、窒化膜スペーサーを形
成した後、半導体基板をリセスしてフィールド酸化膜を
形成するフィールド酸化膜形成方法の一例を示した図で
ある。
【０００４】図１を参照すれば、半導体基板１上部にパ
ッド酸化膜２を形成した後、全体構造上部に所定厚さの
第１窒化膜３を蒸着する。
ッド酸化膜２を形成した後、全体構造上部に所定厚さの
第１窒化膜３を蒸着する。
【０００５】次に、マスクを利用して予定されたフィー
ルド領域の前記第１窒化膜３をエッチングする。この
際、前記第１窒化膜３エッチングの際、オーバーエッチ
ング（Ｏｖｅｒｅｔｃｈｉｎｇ）を行い半導体基板１１
も所定深さ、例えば５０〜１００オングストローム程度
リセスされるようにする。
ルド領域の前記第１窒化膜３をエッチングする。この
際、前記第１窒化膜３エッチングの際、オーバーエッチ
ング（Ｏｖｅｒｅｔｃｈｉｎｇ）を行い半導体基板１１
も所定深さ、例えば５０〜１００オングストローム程度
リセスされるようにする。
【０００６】図２を参照すれば、全体構造上部にさらに
所定厚さの第２窒化膜４を蒸着する。
所定厚さの第２窒化膜４を蒸着する。
【０００７】図３を参照すれば、マスクを用いることな
く全面乾式エッチングで前記第２窒化膜４をエッチング
して窒化膜スペーサー４′を形成する。
く全面乾式エッチングで前記第２窒化膜４をエッチング
して窒化膜スペーサー４′を形成する。
【０００８】図４を参照すれば、さらに露出した半導体
基板１を乾式エッチングでリセスして半導体基板１上に
所定深さの溝を形成する。この際、前記リセスエッチン
グ工程でシリコン対窒化膜の選択比が無限大ではないた
め、フィールド領域の半導体基板１のみならず活性領域
の窒化膜３も一部エッチングされ、窒化膜性残滓（Ｒ）
が形成されて溝に溜まる。
基板１を乾式エッチングでリセスして半導体基板１上に
所定深さの溝を形成する。この際、前記リセスエッチン
グ工程でシリコン対窒化膜の選択比が無限大ではないた
め、フィールド領域の半導体基板１のみならず活性領域
の窒化膜３も一部エッチングされ、窒化膜性残滓（Ｒ）
が形成されて溝に溜まる。
【０００９】特に、メモリ素子のセル領域のように活性
領域のフィールド領域に対する面積比が比較的小さい所
では窒化膜性残滓の発生が少ないが、フィールド領域に
比べ活性領域の面積が非常に大きい周辺回路地域では窒
化膜性残滓の発生が多い。
領域のフィールド領域に対する面積比が比較的小さい所
では窒化膜性残滓の発生が少ないが、フィールド領域に
比べ活性領域の面積が非常に大きい周辺回路地域では窒
化膜性残滓の発生が多い。
【００１０】シリコン リセス エッチング工程で発生
する窒化膜性残滓（Ｒ）は、外部に放出されるか峡谷状
のフィールド領域に再蒸着（ｒｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）されるかして、周辺回路地域のフィールド領域には
残滓の発生量が多いため残滓の一部がフィールド領域の
溝底に残ることになる。
する窒化膜性残滓（Ｒ）は、外部に放出されるか峡谷状
のフィールド領域に再蒸着（ｒｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）されるかして、周辺回路地域のフィールド領域には
残滓の発生量が多いため残滓の一部がフィールド領域の
溝底に残ることになる。
【００１１】前記窒化膜性残滓（Ｒ）を除去するために
は、図５に示すように、再び乾式窒化膜エッチングでさ
らに１回追加エッチングを行う。しかし、追加エッチン
グ工程においても、窒化膜性残滓（Ｒ）の厚さが薄くな
るなどするが、完全には除去されず一部は残ることにな
る。
は、図５に示すように、再び乾式窒化膜エッチングでさ
らに１回追加エッチングを行う。しかし、追加エッチン
グ工程においても、窒化膜性残滓（Ｒ）の厚さが薄くな
るなどするが、完全には除去されず一部は残ることにな
る。
【００１２】この状態でフィールド酸化工程を行えば酸
化方法に応じて次のような特徴を有する。ここでは乾式
酸化の場合、酸化時間が非常に長いためフィールド酸化
は湿式方法だけで行っている。
化方法に応じて次のような特徴を有する。ここでは乾式
酸化の場合、酸化時間が非常に長いためフィールド酸化
は湿式方法だけで行っている。
【００１３】初めに、前記窒化膜性残滓（Ｒ）が一部残
っている場合、水素と酸素を利用した湿式フィールド酸
化（ｗｅｔ ｆｉｅｌｄ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）をすれ
ば、図６でのようにフィールド酸化膜５が正常的に成長
することになる。これは、湿式酸化の場合、窒化性分を
酸化させる能力が優れているためである。
っている場合、水素と酸素を利用した湿式フィールド酸
化（ｗｅｔ ｆｉｅｌｄ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）をすれ
ば、図６でのようにフィールド酸化膜５が正常的に成長
することになる。これは、湿式酸化の場合、窒化性分を
酸化させる能力が優れているためである。
【００１４】二番目に、フィールド酸化を水素なしに酸
化のみを利用して乾式フィールド酸化（ｄｒｙ ｆｉｅ
ｌｄ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）を行えば、図６に示すよう
に、フィールド領域中央部位のフィールド酸化膜５が成
長しない現象が発生することになる。これは、溝底に窒
化膜性残滓（Ｒ）が少しでも残っている時、乾式酸化の
場合は湿式酸化の場合に比べ窒化膜性残滓（Ｒ）を酸化
させる能力が著しく低下するために発生する現象であ
る。
化のみを利用して乾式フィールド酸化（ｄｒｙ ｆｉｅ
ｌｄ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）を行えば、図６に示すよう
に、フィールド領域中央部位のフィールド酸化膜５が成
長しない現象が発生することになる。これは、溝底に窒
化膜性残滓（Ｒ）が少しでも残っている時、乾式酸化の
場合は湿式酸化の場合に比べ窒化膜性残滓（Ｒ）を酸化
させる能力が著しく低下するために発生する現象であ
る。
【００１５】一方、活性領域のフィールド領域に対する
面積比が小さい地域では窒化膜性残滓（Ｒ）が残ってい
ないため、乾式フィールド酸化を行っても図８に示すよ
うなフィールド酸化膜５が正常的に成長する。
面積比が小さい地域では窒化膜性残滓（Ｒ）が残ってい
ないため、乾式フィールド酸化を行っても図８に示すよ
うなフィールド酸化膜５が正常的に成長する。
【００１６】図９乃至図１１は、前記図１〜５に適用さ
れた工程でフィールド酸化膜５を湿式方法または乾式方
法で成長させた場合のフィールド酸化膜現象の相違点を
説明するための工程図であり、図９は９５０℃の湿式方
法でフィールド酸化を行った状態の図、図１０は、１１
００℃の湿式方法でフィールド酸化を行った状態の図、
図１１は、１１００℃の乾式方法でフィールド酸化を行
った状態の図である。
れた工程でフィールド酸化膜５を湿式方法または乾式方
法で成長させた場合のフィールド酸化膜現象の相違点を
説明するための工程図であり、図９は９５０℃の湿式方
法でフィールド酸化を行った状態の図、図１０は、１１
００℃の湿式方法でフィールド酸化を行った状態の図、
図１１は、１１００℃の乾式方法でフィールド酸化を行
った状態の図である。
【００１７】前記図を参照すれば、湿式フィールド酸化
方法で前記図９のように９５０℃のような比較的低温で
フィールド酸化を行えば、窒化膜スペーサー下部のフィ
ールド酸化膜５が負（−）の傾斜度を有することにな
る。すなわち、フィールド酸化膜５の基板１との境界面
が内部に向かうに従って外方に広がることになる。
方法で前記図９のように９５０℃のような比較的低温で
フィールド酸化を行えば、窒化膜スペーサー下部のフィ
ールド酸化膜５が負（−）の傾斜度を有することにな
る。すなわち、フィールド酸化膜５の基板１との境界面
が内部に向かうに従って外方に広がることになる。
【００１８】さらに、前記図１０に示すように１１００
℃のような比較的高温でフィールド酸化を行ってもフィ
ールド酸化膜５傾斜度が零（垂直）に近くなるが、正の
傾斜度を有するまでには至らない。
℃のような比較的高温でフィールド酸化を行ってもフィ
ールド酸化膜５傾斜度が零（垂直）に近くなるが、正の
傾斜度を有するまでには至らない。
【００１９】このように、フィールド酸化膜５の傾斜度
が負や垂直に形成されると、窒化膜３、４′を除去した
後、犠牲酸化工程を経てゲート酸化膜を形成したがとき
に、フィールド酸化膜５とゲート酸化膜が接触する境界
部位で電界が集中しゲート酸化膜の信頼性が低下する。
が負や垂直に形成されると、窒化膜３、４′を除去した
後、犠牲酸化工程を経てゲート酸化膜を形成したがとき
に、フィールド酸化膜５とゲート酸化膜が接触する境界
部位で電界が集中しゲート酸化膜の信頼性が低下する。
【００２０】図１２は、従来の技術によりフィールド酸
化を湿式方法で行った場合、ゲート酸化膜の信頼性が低
下することを示す図である。これは、前記で説明したよ
うに湿式フィールド酸化によりフィールド酸化膜の傾斜
度が０又は負（−）を表わすためである。
化を湿式方法で行った場合、ゲート酸化膜の信頼性が低
下することを示す図である。これは、前記で説明したよ
うに湿式フィールド酸化によりフィールド酸化膜の傾斜
度が０又は負（−）を表わすためである。
【００２１】一方、乾式フィールド酸化方法で１１００
℃のフィールド酸化を行えば、前記図１１に示すように
窒化膜スペーサー下部のフィールド酸化膜５が正（＋）
の傾斜度を有することが分かり、この場合、フィールド
酸化膜とゲート酸化膜が接触する境界部位で電界の集中
を防ぐことができる。
℃のフィールド酸化を行えば、前記図１１に示すように
窒化膜スペーサー下部のフィールド酸化膜５が正（＋）
の傾斜度を有することが分かり、この場合、フィールド
酸化膜とゲート酸化膜が接触する境界部位で電界の集中
を防ぐことができる。
【００２２】従って、前記で考察したように従来の技術
に基づくフィールド酸化膜形成の際、フィールド領域に
比べ活性領域の面積が非常に大きい周辺回路領域から多
く発生する窒化膜性残滓（Ｒ）が存在する状態で乾式フ
ィールド酸化を行うことになれば、フィールド領域の中
央部位フィールド酸化膜が正常に成長しなくなる問題が
あり、さらに、フィールド酸化を従来の方法のように湿
式フィールド酸化を行う場合、形成されるフィールド酸
化膜の活性領域との境界部での傾斜度が負の傾斜度に変
化し、ゲート酸化膜形成の際その特性が低下する問題点
を有する。
に基づくフィールド酸化膜形成の際、フィールド領域に
比べ活性領域の面積が非常に大きい周辺回路領域から多
く発生する窒化膜性残滓（Ｒ）が存在する状態で乾式フ
ィールド酸化を行うことになれば、フィールド領域の中
央部位フィールド酸化膜が正常に成長しなくなる問題が
あり、さらに、フィールド酸化を従来の方法のように湿
式フィールド酸化を行う場合、形成されるフィールド酸
化膜の活性領域との境界部での傾斜度が負の傾斜度に変
化し、ゲート酸化膜形成の際その特性が低下する問題点
を有する。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明は、
前記の問題点を解決するためフィールド酸化工程の初期
には湿式方法を用いて半導体基板の全ての部位でフィー
ルド酸化膜が成長しなくなる現象を除去し、残余フィー
ルド酸化工程の後期には乾式方法でフィールド酸化を行
い、フィールド酸化膜の傾斜度を正の状態にしてゲート
酸化膜形成がその特性を低下させないようにし、半導体
素子の製造収率及び信頼性を向上させることができる半
導体素子のフィールド酸化膜製造方法を提供することに
その目的を有する。
前記の問題点を解決するためフィールド酸化工程の初期
には湿式方法を用いて半導体基板の全ての部位でフィー
ルド酸化膜が成長しなくなる現象を除去し、残余フィー
ルド酸化工程の後期には乾式方法でフィールド酸化を行
い、フィールド酸化膜の傾斜度を正の状態にしてゲート
酸化膜形成がその特性を低下させないようにし、半導体
素子の製造収率及び信頼性を向上させることができる半
導体素子のフィールド酸化膜製造方法を提供することに
その目的を有する。
【００２４】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明のフィールド酸化膜形成方法によれば、
半導体基板上部にパッド酸化膜、第１窒化膜を順次形成
する工程と、マスク工程を介し予定されたフィールド酸
化膜領域の第１窒化膜をエッチングするとともに、半導
体基板が所定深さにリセスされるようにする工程と、半
導体基板上部全面に第２窒化膜を形成する工程と、第２
窒化膜をエッチングし露出した半導体基板上部と、第１
窒化膜側壁に亘る窒化膜スペーサーを形成する工程と、
窒化膜スペーサーをエッチング障壁として露出した半導
体基板を乾式エッチングして一定深さにリセスする工程
と、露出した半導体基板を湿式酸化と乾式酸化を混合し
てフィールド酸化膜を形成する工程で構成されることを
特徴とする。
るための本発明のフィールド酸化膜形成方法によれば、
半導体基板上部にパッド酸化膜、第１窒化膜を順次形成
する工程と、マスク工程を介し予定されたフィールド酸
化膜領域の第１窒化膜をエッチングするとともに、半導
体基板が所定深さにリセスされるようにする工程と、半
導体基板上部全面に第２窒化膜を形成する工程と、第２
窒化膜をエッチングし露出した半導体基板上部と、第１
窒化膜側壁に亘る窒化膜スペーサーを形成する工程と、
窒化膜スペーサーをエッチング障壁として露出した半導
体基板を乾式エッチングして一定深さにリセスする工程
と、露出した半導体基板を湿式酸化と乾式酸化を混合し
てフィールド酸化膜を形成する工程で構成されることを
特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、添付の図を参照して本発明
の適切な実施の形態に対する詳細な説明をすることにす
る。
の適切な実施の形態に対する詳細な説明をすることにす
る。
【００２６】図１３乃至１９は、本発明の技術に基づく
フィールド酸化膜製造工程段階を示す断面図である。図
１３を参照すれば、半導体基板１を酸化させパッド酸化
膜２を形成してその上部に第１窒化膜３を形成する。そ
の後、フォト／エッチング工程を介してフィールド領域
に予定された第１窒化膜３をエッチングする。この際、
オーバーエッチングを行い半導体基板１が所定深さ、例
えば５０〜１００オングストロームにリセスされるよう
にする。
フィールド酸化膜製造工程段階を示す断面図である。図
１３を参照すれば、半導体基板１を酸化させパッド酸化
膜２を形成してその上部に第１窒化膜３を形成する。そ
の後、フォト／エッチング工程を介してフィールド領域
に予定された第１窒化膜３をエッチングする。この際、
オーバーエッチングを行い半導体基板１が所定深さ、例
えば５０〜１００オングストロームにリセスされるよう
にする。
【００２７】図１４を参照すれば、全体構造上部に第２
窒化膜４を蒸着する。図１５を参照すれば、マスクを用
いることなく全面エッチングで乾式エッチングし前記露
出した半導体基板１と第１窒化膜３側壁に窒化膜スペー
サー４′を形成する。
窒化膜４を蒸着する。図１５を参照すれば、マスクを用
いることなく全面エッチングで乾式エッチングし前記露
出した半導体基板１と第１窒化膜３側壁に窒化膜スペー
サー４′を形成する。
【００２８】図１６を参照すれば、前記窒化膜スペーサ
ー４′をエッチング障壁として露出した半導体基板１を
乾式エッチングし一定深さにリセスする。この際、リセ
スした半導体基板１の溝にはエッチングの時に活性領域
の第１窒化膜３が一部エッチングされたことによる窒化
膜性残滓（Ｒ）が形成される。
ー４′をエッチング障壁として露出した半導体基板１を
乾式エッチングし一定深さにリセスする。この際、リセ
スした半導体基板１の溝にはエッチングの時に活性領域
の第１窒化膜３が一部エッチングされたことによる窒化
膜性残滓（Ｒ）が形成される。
【００２９】図１７を参照すれば、乾式エッチングで窒
化膜エッチングをさらに一回行う。この際、窒化膜エッ
チング時に窒化膜スペーサー４′の損失が最少化される
とともに、窒化膜残滓（Ｒ）を最大限除去するためエッ
チング深さを約１００〜３００オングストロームを目標
としてそのエッチング時間を調整する。
化膜エッチングをさらに一回行う。この際、窒化膜エッ
チング時に窒化膜スペーサー４′の損失が最少化される
とともに、窒化膜残滓（Ｒ）を最大限除去するためエッ
チング深さを約１００〜３００オングストロームを目標
としてそのエッチング時間を調整する。
【００３０】図１８を参照すれば、湿式方法と乾式方法
を併行したフィールド酸化を行いフィールド酸化膜５を
形成する。図１９は、図１８でのフィールド酸化膜５の
傾斜度が正（＋）の値を有することを示す図である。こ
の際、湿式方法と乾式方法を併行したフィールド酸化の
場合、その条件をいろいろと行うことができるが、図２
０にその一例を示している。
を併行したフィールド酸化を行いフィールド酸化膜５を
形成する。図１９は、図１８でのフィールド酸化膜５の
傾斜度が正（＋）の値を有することを示す図である。こ
の際、湿式方法と乾式方法を併行したフィールド酸化の
場合、その条件をいろいろと行うことができるが、図２
０にその一例を示している。
【００３１】図２０を参照すれば、目的温度１１００℃
で３０００オングストロームのフィールド酸化膜を得る
ため初期約２分間は水素と酸素を利用した湿式方法で１
０００オングストロームのフィールド酸化を行う。湿式
酸化が進められる間、フィールド領域に比べ活性領域の
面積が非常に大きい周辺回路地域のフィールド領域に窒
化膜性残滓（Ｒ）が残っていても湿式酸化により完全に
酸化されてしまう。
で３０００オングストロームのフィールド酸化膜を得る
ため初期約２分間は水素と酸素を利用した湿式方法で１
０００オングストロームのフィールド酸化を行う。湿式
酸化が進められる間、フィールド領域に比べ活性領域の
面積が非常に大きい周辺回路地域のフィールド領域に窒
化膜性残滓（Ｒ）が残っていても湿式酸化により完全に
酸化されてしまう。
【００３２】しかし、湿式酸化であるためフィールド酸
化膜の傾斜度は０又は負（−）（９５０℃でフィールド
酸化をする場合）の傾斜度を保持する。以後フィールド
酸化膜の傾斜度を正（＋）にするため残りの２０００オ
ングストロームの厚さは水素を除去し酸素だけを利用し
て乾式酸化方法で同一温度から一定時間、例えば約２８
０分の間フィールド酸化をさらに行い全体が望む厚さ３
０００オングストロームを成長させる。
化膜の傾斜度は０又は負（−）（９５０℃でフィールド
酸化をする場合）の傾斜度を保持する。以後フィールド
酸化膜の傾斜度を正（＋）にするため残りの２０００オ
ングストロームの厚さは水素を除去し酸素だけを利用し
て乾式酸化方法で同一温度から一定時間、例えば約２８
０分の間フィールド酸化をさらに行い全体が望む厚さ３
０００オングストロームを成長させる。
【００３３】ここで全体フィールド酸化膜中で湿式酸化
膜と乾式酸化膜の厚さの比は図２０で例示した通り１：
２程度が適するが、場合によっては適切な比率、例えば
１：２〜２：１のように任意に調整することができる。
さらに、湿式フィールド酸化を乾式フィールド酸化より
後に行えば、前記にて言及した効果は発生しない。尚、
湿式又は乾式フィールド酸化膜を成長させる温度はそれ
ぞれ異なるようにすることもできる。例えば、湿式は９
５０℃で、乾式は１１００℃でフィールド酸化をなすこ
とができる。
膜と乾式酸化膜の厚さの比は図２０で例示した通り１：
２程度が適するが、場合によっては適切な比率、例えば
１：２〜２：１のように任意に調整することができる。
さらに、湿式フィールド酸化を乾式フィールド酸化より
後に行えば、前記にて言及した効果は発生しない。尚、
湿式又は乾式フィールド酸化膜を成長させる温度はそれ
ぞれ異なるようにすることもできる。例えば、湿式は９
５０℃で、乾式は１１００℃でフィールド酸化をなすこ
とができる。
【００３４】さらに一つの湿式酸化レシピーで一部分の
湿式フィールド酸化を進めた後、さらに他の乾式酸化レ
シピーで残りの乾式フィールド酸化膜を形成し、その
後、ウェーハを大気中に露出させてから再び所定温度よ
り乾式方法で追加フィールド酸化を行うこともできる。
湿式フィールド酸化を進めた後、さらに他の乾式酸化レ
シピーで残りの乾式フィールド酸化膜を形成し、その
後、ウェーハを大気中に露出させてから再び所定温度よ
り乾式方法で追加フィールド酸化を行うこともできる。
【００３５】図２１は、フィールド酸化のさらに他の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【００３６】前記図示されたフィールド酸化の方法は、
前記で言及した長所を得るとともにフィールド酸化膜シ
ンニング（ｆｉｅｌｄ ｏｘｉｄｅ ｔｈｉｎｎｉｎ
ｇ：広い領域に比べ狭いフィールド領域でフィールド酸
化膜の厚さが薄く成長する現象）現象を改良するための
ものである。この際、前記フィールド酸化膜シンニング
現象はフィールド酸化膜内に集積されている応力（ｓｔ
ｒｅｓｓ）が主な原因であることが判明されつつある。
従って、フィールド酸化膜のシンニング現象を改良する
ためにはフィールド酸化膜内の応力を解消（ｒｅｌｉｅ
ｆ）させなければならない。
前記で言及した長所を得るとともにフィールド酸化膜シ
ンニング（ｆｉｅｌｄ ｏｘｉｄｅ ｔｈｉｎｎｉｎ
ｇ：広い領域に比べ狭いフィールド領域でフィールド酸
化膜の厚さが薄く成長する現象）現象を改良するための
ものである。この際、前記フィールド酸化膜シンニング
現象はフィールド酸化膜内に集積されている応力（ｓｔ
ｒｅｓｓ）が主な原因であることが判明されつつある。
従って、フィールド酸化膜のシンニング現象を改良する
ためにはフィールド酸化膜内の応力を解消（ｒｅｌｉｅ
ｆ）させなければならない。
【００３７】前記図２１に示された例でのフィールド酸
化方法は、１１００℃の湿式方法で１０００オングスト
ローム酸化膜を成長させた後、乾式酸化を進める前に窒
素雰囲気で約３０分の間アニール（ａｎｎｅａｌ）を行
い１０００オングストロームのフィールド酸化膜内に集
積されている応力を解消させる。その結果、残りの乾式
フィールド酸化を進める間に狭い領域においてもさらに
厚いフィールド酸化膜が成長してフィールドシンニング
現象が改良される。
化方法は、１１００℃の湿式方法で１０００オングスト
ローム酸化膜を成長させた後、乾式酸化を進める前に窒
素雰囲気で約３０分の間アニール（ａｎｎｅａｌ）を行
い１０００オングストロームのフィールド酸化膜内に集
積されている応力を解消させる。その結果、残りの乾式
フィールド酸化を進める間に狭い領域においてもさらに
厚いフィールド酸化膜が成長してフィールドシンニング
現象が改良される。
【００３８】前記図２１のような方法においても、全体
フィールド酸化膜中で湿式酸化膜と乾式酸化膜の厚さの
比は前記図２０に例示したように１：２程度が適する
が、場合によってはその比率を任意に調節することがで
きる。さらに、湿式又は乾式フィールド酸化膜を成長さ
せる温度は、それぞれ異なるようにすることもできる。
例えば、湿式を９５０℃で、乾式は１１００℃でフィー
ルド酸化することもできる。
フィールド酸化膜中で湿式酸化膜と乾式酸化膜の厚さの
比は前記図２０に例示したように１：２程度が適する
が、場合によってはその比率を任意に調節することがで
きる。さらに、湿式又は乾式フィールド酸化膜を成長さ
せる温度は、それぞれ異なるようにすることもできる。
例えば、湿式を９５０℃で、乾式は１１００℃でフィー
ルド酸化することもできる。
【００３９】図２２は、本発明によりフィールド酸化を
行った場合に、ゲート酸化膜の信頼性が向上したことを
示すデータである。本発明によりフィールド酸化膜の傾
斜度を正（＋）とすることにより約９５％以上のダイ
（半導体チップ）で優れた破壊電圧を表わしている。
行った場合に、ゲート酸化膜の信頼性が向上したことを
示すデータである。本発明によりフィールド酸化膜の傾
斜度を正（＋）とすることにより約９５％以上のダイ
（半導体チップ）で優れた破壊電圧を表わしている。
【００４０】図２３は、従来技術と本発明の技術におい
てフィールド酸化膜シンニング現象を比較した図であ
り、本発明の場合が５乃至１０％シンニング現象が改良
されたのを見せている。
てフィールド酸化膜シンニング現象を比較した図であ
り、本発明の場合が５乃至１０％シンニング現象が改良
されたのを見せている。
【００４１】さらに本発明は、前記図１乃至図５で説明
したような従来の方法にのみ限定されない。即ち、半導
体基板１を熱的に酸化させフィールド酸化膜を形成する
各種素子分離膜形成方法で、本発明のフィールド酸化工
程を適用することができる。特に、半導体基板１を所定
深さにリセスした後フィールド酸化を行う場合にはその
効果が極大化される。
したような従来の方法にのみ限定されない。即ち、半導
体基板１を熱的に酸化させフィールド酸化膜を形成する
各種素子分離膜形成方法で、本発明のフィールド酸化工
程を適用することができる。特に、半導体基板１を所定
深さにリセスした後フィールド酸化を行う場合にはその
効果が極大化される。
【００４２】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明の方
法に従うフィールド酸化膜形成の際、フィールド酸化工
程の初期には湿式方法を用いて周辺回路領域においても
フィルード酸化膜の成長が正常的になされるようにし、
フィールド酸化の後期には乾式方法でフィールド酸化を
行い、フィールド酸化膜の傾斜度を正となし窒化膜除去
後、犠牲酸化工程を経てゲート酸化膜を形成すれば、フ
ィールド酸化膜とゲート酸化膜が接触する境界部位で電
界の集中を防止することによりゲート酸化膜特性を向上
させることができる。
法に従うフィールド酸化膜形成の際、フィールド酸化工
程の初期には湿式方法を用いて周辺回路領域においても
フィルード酸化膜の成長が正常的になされるようにし、
フィールド酸化の後期には乾式方法でフィールド酸化を
行い、フィールド酸化膜の傾斜度を正となし窒化膜除去
後、犠牲酸化工程を経てゲート酸化膜を形成すれば、フ
ィールド酸化膜とゲート酸化膜が接触する境界部位で電
界の集中を防止することによりゲート酸化膜特性を向上
させることができる。
【図１】従来技術に基づく半導体素子のフィルード酸化
膜製造工程図。
膜製造工程図。
【図２】従来技術に基づく半導体素子のフィルード酸化
膜製造工程図。
膜製造工程図。
【図３】従来技術に基づく半導体素子のフィルード酸化
膜製造工程図。
膜製造工程図。
【図４】従来技術に基づく半導体素子のフィルード酸化
膜製造工程図。
膜製造工程図。
【図５】従来技術に基づく半導体素子のフィルード酸化
膜製造工程図。
膜製造工程図。
【図６】従来技術に基づくフィールド酸化膜製造工程に
おいて湿式方法でフィールド酸化を行った場合の周辺回
路地域のフィールド酸化膜形状を示す図。
おいて湿式方法でフィールド酸化を行った場合の周辺回
路地域のフィールド酸化膜形状を示す図。
【図７】従来技術に基づくフィールド酸化膜製造工程に
おいて乾式方法でフィールド酸化を行った場合の周辺回
路地域のフィールド酸化膜形成を示す図。
おいて乾式方法でフィールド酸化を行った場合の周辺回
路地域のフィールド酸化膜形成を示す図。
【図８】従来技術に基づくフィールド酸化膜製造工程に
おいて乾式方法でフィールド酸化を行った場合のセル地
域のフィールド酸化膜形状を示す図。
おいて乾式方法でフィールド酸化を行った場合のセル地
域のフィールド酸化膜形状を示す図。
【図９】一定温度（９５０℃）において湿式方法でフィ
ールド酸化を行った後のフィールド酸化膜形成を示す
図。
ールド酸化を行った後のフィールド酸化膜形成を示す
図。
【図１０】一定温度（１１００℃）において湿式方法で
フィールド酸化を行った後のフィールド酸化膜形状を示
す図。
フィールド酸化を行った後のフィールド酸化膜形状を示
す図。
【図１１】一定温度（１１００℃）において乾式方法で
フィールド酸化を行った後のフィールド酸化膜形状を示
す図。
フィールド酸化を行った後のフィールド酸化膜形状を示
す図。
【図１２】従来技術に基づくフィールド酸化膜製造工程
において湿式方法でフィールド酸化を行った場合、ゲー
ト酸化膜の劣化を示す図。
において湿式方法でフィールド酸化を行った場合、ゲー
ト酸化膜の劣化を示す図。
【図１３】本発明の技術に基づく半導体素子のフィール
ド酸化膜製造工程図。
ド酸化膜製造工程図。
【図１４】本発明の技術に基づく半導体素子のフィール
ド酸化膜製造工程図。
ド酸化膜製造工程図。
【図１５】本発明の技術に基づく半導体素子のフィール
ド酸化膜製造工程図。
ド酸化膜製造工程図。
【図１６】本発明の技術に基づく半導体素子のフィール
ド酸化膜製造工程図。
ド酸化膜製造工程図。
【図１７】本発明の技術に基づく半導体素子のフィール
ド酸化膜製造工程図。
ド酸化膜製造工程図。
【図１８】本発明の技術に基づく半導体素子のフィール
ド酸化膜製造工程図。
ド酸化膜製造工程図。
【図１９】本発明の技術に基づく半導体素子のフィール
ド酸化膜製造工程図。
ド酸化膜製造工程図。
【図２０】本発明の技術に基づき一定温度（１１００
℃）で所定厚さ（３０００オングストローム）のフィー
ルド酸化膜を成長するためのレシピー（ｒｅｃｉｐｅ）
の一例を示す図。
℃）で所定厚さ（３０００オングストローム）のフィー
ルド酸化膜を成長するためのレシピー（ｒｅｃｉｐｅ）
の一例を示す図。
【図２１】本発明の技術に基づき一定温度（１１００
℃）で所定厚さ（３０００オングストローム）のフィー
ルド酸化膜を成長させるためのレシピー（ｒｅｃｉｐ
ｅ）のさらに他の一例を示す図。
℃）で所定厚さ（３０００オングストローム）のフィー
ルド酸化膜を成長させるためのレシピー（ｒｅｃｉｐ
ｅ）のさらに他の一例を示す図。
【図２２】本発明の技術に基づきフィールド酸化を行っ
た場合に、ゲート酸化膜の信頼性が向上されたことを示
す図。
た場合に、ゲート酸化膜の信頼性が向上されたことを示
す図。
【図２３】従来技術と本発明の技術においてのフィール
ド酸化膜製造工程でシンニング（ｔｈｉｎｎｉｎｇ）現
像を示す図。
ド酸化膜製造工程でシンニング（ｔｈｉｎｎｉｎｇ）現
像を示す図。
１・・・半導体基板 ２・・・パッド酸化膜 ３・・・第１窒化膜 ４・・・第２窒化膜 ５・・・フィールド酸化膜 Ａ・・・フィールド領域 Ｂ・・・活性領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 趙 炳 珍 大韓民国京畿道利川市夫鉢邑牙美里山 136−１ 現代電子産業株式会社内 (72)発明者 金 鐘 哲 大韓民国京畿道利川市夫鉢邑牙美里山 136−１ 現代電子産業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/316
Claims (9)
- 【請求項１】半導体素子のフィールド酸化膜形成方法に
おいて、 半導体基板上部にパッド酸化膜、第１窒化膜を順次形成
する工程と、 マスクエ程を介し予定されたフィールド酸化膜領域の前
記第１窒化膜をエッチングするとともに、前記半導体基
板が所定深さに１次リセスされるようにする工程と、 半導体基板上部全面に第２窒化膜を形成する工程と、 前記第２窒化膜をエッチングし露出した半導体基板上部
と、前記第１窒化膜側壁に亘る窒化膜スペーサーを形成
する工程と、 前記窒化膜スペーサーをエッチング障壁とし、露出した
半導体基板を乾式エッチングして一定深さに２次リセス
する工程と、 前記露出した半導体基板を、湿式酸化工程を行い、次い
で乾式酸化工程を行ってフィールド酸化膜を形成する工
程で構成されることを特徴とする半導体素子のフィール
ド酸化膜形成方法。 - 【請求項２】前記１次リセスの深さは50〜100オングス
トロームであることを特徴とする請求項１記載の半導体
素子のフィールド酸化膜形成方法。 - 【請求項３】前記フィールド酸化膜形成時に湿式、及び
乾式酸化温度を等しくすることを特徴とする請求項１記
載の半導体素子のフィールド酸化膜形成方法。 - 【請求項４】前記フィールド酸化膜形成時に湿式、及び
乾式酸化をそれぞれ異なる温度で行うことを特徴とする
請求項１記載の半導体素子のフィールド酸化膜形成方
法。 - 【請求項５】前記湿式及び乾式酸化時の温度は、900乃
至1200℃であることを特徴とする請求項3又は4記載の半
導体素子のフィールド酸化膜形成方法。 - 【請求項６】前記フィールド酸化膜を形成した後、前記
半導体基板を大気中に露出させ、その後再び乾式方法で
追加のフィールド酸化膜を形成する請求項１記載のフィ
ールド酸化膜形成方法。 - 【請求項７】前記湿式酸化工程以後に、アニーリング工
程を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体素子の
フィールド酸化膜形成方法。 - 【請求項８】前記アニーリング工程は、窒素雰囲気下10
00乃至1200℃温度で行うことを特徴とする請求項7記載
の半導体素子のフィールド酸化膜形成方法。 - 【請求項９】前記形成される全体フィールド酸化膜中、
湿式酸化膜と乾式酸化膜の厚さ比はほぼ１:２〜２:１に
することを特徴とする請求項１記載の半導体素子のフィ
ールド酸化膜形成方法。
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|---|---|---|---|
| KR1019960049395A KR100211547B1 (ko) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | 반도체 소자의 필드 산화막 형성방법 |
| KR96-49395 | 1996-10-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Country | Link |
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| KR100232899B1 (ko) * | 1997-06-02 | 1999-12-01 | 김영환 | 반도체소자의 소자분리막 제조방법 |
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| JP3484410B2 (ja) * | 2000-12-14 | 2004-01-06 | 沖電気工業株式会社 | 半導体装置における素子分離領域の形成方法 |
| TW200614373A (en) * | 2004-10-28 | 2006-05-01 | Mosel Vitelic Inc | Method for forming field oxide |
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| US4965221A (en) * | 1989-03-15 | 1990-10-23 | Micron Technology, Inc. | Spacer isolation method for minimizing parasitic sidewall capacitance and creating fully recessed field oxide regions |
| US5057463A (en) * | 1990-02-28 | 1991-10-15 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Thin oxide structure and method |
| US5024962A (en) * | 1990-04-20 | 1991-06-18 | Teledyne Industries, Inc. | Method for preventing auto-doping in the fabrication of metal gate CMOS devices |
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| US5316981A (en) * | 1992-10-09 | 1994-05-31 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method for achieving a high quality thin oxide using a sacrificial oxide anneal |
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