JP3273636B2 - 集積回路及びその製造方法 - Google Patents

集積回路及びその製造方法

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JP3273636B2 JP20470292A JP20470292A JP3273636B2 JP 3273636 B2 JP3273636 B2 JP 3273636B2 JP 20470292 A JP20470292 A JP 20470292A JP 20470292 A JP20470292 A JP 20470292A JP 3273636 B2 JP3273636 B2 JP 3273636B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大略、半導体集積回路
に関するものであって、更に詳細には、酸化物分離領域
を形成する方法及びその結果得られる構成体に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】サブミクロンの特徴寸法を達成するため
に半導体集積回路を小型化させるための継続した傾向及
び集積回路上に製造する装置数を増加させる傾向は、装
置間においての分離区域をより小さなものとすることを
必要としている。装置が構築される活性区域は、フィー
ルド酸化物として知られる酸化物層により分離されてい
る。シリコンの局所的酸化即ちＬＯＣＯＳとして知られ
る技術の導入により、装置間において絶縁性二酸化シリ
コンからなる領域が形成される。このＬＯＣＯＳプロセ
スは、分離領域に対して必要とさせる面積を減少させ且
つ幾つかの寄生容量を減少させる上で偉大な技術的改良
であった。
【０００３】ＬＯＣＯＳにおいて、応力緩和パッド酸化
物層上に窒化シリコンを付着形成し、且つパターン形成
する。この窒化シリコン層は、更なる酸化を所望としな
い区域上において維持される。従って、フィールド酸化
物を成長させるべき箇所において窒化シリコンをエッチ
ングしパッド酸化物の一部を露出させる。フィールド酸
化物領域を形成するために露出されたパッド酸化物を熱
酸化した後に、窒化シリコン層を除去する。
【０００４】しかしながら、ＬＯＣＯＳを使用する場合
に幾つかの問題が発生した。元のＬＯＣＯＳ形態におい
ては、ウエハ表面での非一様な熱酸化が常に横方向のエ
ンクローチメント（侵入）を発生し、即ち窒化シリコン
マスクの下側に成長する活性区域内部へのフィールド酸
化物のテーパ形状が形成される。このテーパ形状は、
「バードビーク」と呼ばれるものであり、それは活性区
域を犠牲にするものであって、１．５ミクロン未満の特
徴寸法の場合には顕著なものとなる。活性区域は、窒化
物層の初期的寸法よりもより小型のものとなる。例えば
一層厚い窒化物層を形成する等のバードビーク現象を抑
圧するための試みは、近くの基板内において応力に関係
した欠陥を発生させた。これらの応力に関係した欠陥を
回避する試みにおいて処理の複雑性が実質的に増加し
た。サブミクロンの幾何学的形状を達成するためには、
バードビーク現象の場合に発生するような活性区域の物
理的な損失が殆ど又は全く発生するものであってはなら
ない。
【０００５】バードビーク効果を減少させるために、窒
化物層とパッド酸化物層との間にポリシリコン層を使用
することが提案されており、この技術は１９８３年１０
月４日に発行された米国特許第４，４０７，６９６号
（Ｈａｍ ｅｔ ａｌ．）に記載されている。ポリバッ
ファ型ＬＯＣＯＳとして知られているこのＬＯＣＯＳプ
ロセスにおいてポリシリコン層を使用することは、シリ
コン基板と該基板の上側に存在する厚い窒化シリコン層
との間の異なった熱膨張係数により発生される応力から
発生する酸化物誘起型積層欠陥を減少するために使用さ
れる。
【０００６】従って、ポリバッファ型ＬＯＣＯＳを使用
して成長されたフィールド酸化物層は、シリコン基板か
ら派生された酸化物、パッド酸化物層の一部及びポリシ
リコン層から派生された酸化物を有している。その後
に、窒化物層、シリコン層及びパッド酸化物をフィール
ド酸化物の端部においてエッチングする。このポリバッ
ファ型ＬＯＣＯＳプロセスはスタンダードのＬＯＣＯＳ
と比較してバードビーク区域を減少しており、窒化物マ
スク下側の活性区域内へのフィールド酸化物のテーパ形
状部分のエンクローチメントすなわち侵入をより少ない
ものとしている。しかしながら、ポリシリコン層の酸化
に起因してバードビークの効果は未だに残存している。
更に、その結果得られる構成体を得るために処理の複雑
性が実質的に増加している。
【０００７】ポリ−バッファ型ＬＯＣＯＳを使用してバ
ードビーク区域を更に減少させるために、本発明では、
ポリシリコン層内への窒素の注入を使用しており、次い
で該ポリシリコン層を窒化シリコン内部にカプセル化即
ち閉込めるためのアニーリングステップを続いて行う。
スタンダードなポリ−バッファ型ＬＯＣＯＳの場合にお
ける如く、厚い窒化物層と薄いパッド酸化物及びシリコ
ン基板との間に発生される応力は、ポリシリコン層の付
加により減少される。更に、ポリシリコンを窒化シリコ
ン内部にカプセル化即ち閉込めることにより、バードビ
ーク区域が実質的に減少されている。該ポリシリコンの
酸化を減少又は除去する。従って、ポリシリコン層のど
の部分も熱成長されたフィールド酸化物の一部を形成す
るものではない。窒化物マスク下側におけるバードビー
ク区域は実質的に減少される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、分離酸化物領
域を形成することにより集積回路の製造方法に組込むこ
とが可能であり且つその際に形成される集積回路内に組
込むことが可能である。集積回路上にパッド酸化物層を
形成する。該パッド酸化物層上にポリシリコンバッファ
層を形成する。該ポリシリコンバッファ層内に窒素を注
入する。次いで、該ポリシリコンバッファ層上に窒化物
層を形成する。ホトレジスト層を該窒化物層上に付与し
且つパターン形成して、該窒化物層の一部を露出させる
開口を形成する。該窒化物層及びポリシリコンバッファ
層を、該開口を介してエッチングし、該パッド酸化物層
の一部を露出させる。次いで、ポリシリコンバッファ層
をアニールし、該ポリシリコン層を窒化シリコン内部に
カプセル化即ち閉込める。次いで、該開口内にフィール
ド酸化物領域を形成する。
【０００９】
【実施例】以下に説明する処理ステップ及び構成体は集
積回路を製造するための完全な処理の流れを構成するも
のではない。本発明は、当該技術分野において現在使用
されている集積回路製造技術に関連して実施することが
可能なものであり、従って本発明をより良く理解するの
に必要な範囲において実施すべき処理ステップについて
説明する。添付の図面は、製造過程中における集積回路
の一部の断面を示しているが、それは縮尺通りに描いた
ものではなく、本発明の重要な特徴を良く示すために適
宜拡縮して示してある。
【００１０】図１を参照すると、シリコン基板上に集積
回路を形成すべき状態を示している。基板上に応力緩和
パッド酸化物層１２が成長されている。パッド酸化物層
１２は典型的に、約１０乃至３００Åの間の厚さを有し
ている。ポリシリコンバッファ層１４をパッド酸化物層
１２の上に付着形成する。ポリシリコン層１４の厚さは
約５０乃至１０００Åの間である。
【００１１】次いで、約１０14乃至１０16イオン数／ｃ
ｍ2 の間のドーズで窒素をポリシリコン層１４に注入さ
せる。窒素を注入したポリシリコンバッファ層１４上に
窒化物層１６（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を付着形成する。窒化物層
１６の厚さは、約５００乃至３０００Åの間である。窒
化物層１６及びポリシリコンバッファ層１４をパターン
形成し、エッチングして、開口１８を形成し、パッド酸
化物層１２の一部を露出させる。パッド酸化物層１２
は、窒化物及びポリシリコンと共にエッチング除去する
ことが可能である。しかしながら、該パッド酸化物層を
維持することの利点は、それが、窒化物層１６及びポリ
シリコン層１４のエッチングに対してエッチストップと
して作用することである。この段階において、シリコン
基板１０内への注入を行ってチャンネルステップを形成
することが可能である。注入を行う場合には、イオンが
パッド酸化物層１２を浸透するのに充分なエネルギを有
するものであり、従って該注入は開口１８を介してのみ
行われる。
【００１２】ポリシリコンバッファ層１４をアニールし
てポリシリコンバッファ層１４を窒化シリコン内にカプ
セル化即ち閉込めた状態とする。このアニール処理は炉
内において行うことが可能である。炉内アニーリング
は、典型的に、例えばアルゴン又は窒素等の雰囲気中に
おいて１０００℃の温度において約１時間の間行う。こ
のアニール処理により、窒素がポリシリコン層と該ポリ
シリコン層に隣接する層との間の界面へ駆動される。窒
化シリコン状の化合物がこの処理により形成される。次
いで、開口１８内にフィールド酸化物領域２０が熱成長
される。フィールド酸化物層２０は、典型的に、約３０
００乃至８０００Åの間の厚さを有している。
【００１３】このアニール処理を介して窒化シリコン内
に窒素を注入したポリシリコン層１４をカプセル化即ち
閉込めることにより、フィールド酸化物領域２０を成長
させる期間中に、該ポリシリコンが酸化することを防止
している。ポリシリコン層１４は、一層厚い窒化物層１
６とシリコン基板１０との間の応力を緩和すべく作用す
る。該ポリシリコンは、そのポリシリコンの上側に存在
する一層厚い窒化物層がシリコン基板内に欠陥を誘発さ
せることを防止している。更に、窒化物マスク下側の成
長させた酸化物の侵入が減少される。フィールド酸化物
領域の成長過程中にポリシリコンが酸化することがない
ために、バードビークの区域は実質的に減少されてい
る。次いで、窒化物層１６及びポリシリコンバッファ層
１４を除去してその下側の活性区域を露出させることが
可能である。
【００１４】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づく半導体装置構成体を製造する
一段階における状態を示した概略断面図。
【図２】 本発明に基づく半導体装置構成体を製造する
一段階における状態を示した概略断面図。
【図３】 本発明に基づく半導体装置構成体を製造する
一段階における状態を示した概略断面図。
【符号の説明】
１０ シリコン基板 １２ 応力緩和パッド酸化物層 １４ ポリシリコンバッファ層 １６ 窒化物層 １８ 開口 ２０ フィールド酸化物領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランク アール． ブライアント アメリカ合衆国， テキサス 76201, デントン， クレストウッド 2125 (56)参考文献 特開 昭63−272047（ＪＰ，Ａ) 前田和夫「最新ＬＳＩプロセス技術」 工業調査会1988年４月20日４版発行ｐ. 131 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/316 H01L 21/76

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集積回路の製造方法において、基板上に
    パッド酸化物層を形成し、前記パッド酸化物層上にポリ
    シリコンバッファ層を形成し、前記ポリシリコンバッフ
    ァ層内に窒素を注入し、前記ポリシリコンバッファ層上
    に窒化物層を形成し、前記窒化物層上にホトレジスト層
    を付与し且つパターン形成して前記窒化物層の一部を露
    出させる開口を形成し、前記開口を介して前記窒化物層
    及び前記ポリシリコンバッファ層をエッチングして前記
    パッド酸化物層の一部を露出させ、前記ポリシリコンバ
    ッファ層をアニールして前記ポリシリコンバッファ層を
    窒化シリコン内に閉込め、前記開口内にフィールド酸化
    物領域を形成する、上記各ステップを有することを特徴
    とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記ポリシリコンバ
    ッファ層を炉アニールによってアニ−ルすることを特徴
    とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項２において、前記窒素を注入した
    ポリシリコンバッファ層を約１時間の間約１０００℃で
    アニ−ルすることを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項１において、前記ポリシリコンバ
    ッファ層をアルゴン雰囲気中でアニ−ルすることを特徴
    とする方法。
  5. 【請求項５】 請求項１において、前記ポリシリコンバ
    ッファ層を窒素雰囲気中でアニ−ルすることを特徴とす
    る方法。
  6. 【請求項６】 集積回路の製造方法において、基板 上にパッド酸化物層を形成し、 前記パッド酸化物層上に窒素をドープしたポリシリコン
    層を形成し、 前記窒素をドープしたポリシリコン層上に窒化物層を形
    成し、 前記窒素をドープしたポリシリコン層及び窒化物層内に
    開口を形成して前記パッド酸化物層の一部を露出させ、 前記窒素をドープしたポリシリコン層をアニールして前
    記窒素をドープしたポリシリコン層を窒化シリコン内部
    に閉込め、 前記開口内にフィールド酸化物領域を形成する、 上記各ステップを有することを特徴とする方法。
  7. 【請求項７】 請求項６において、前記窒素をドープし
    たポリシリコン層を形成するステップが、ポリシリコン
    層を形成し、且つ前記ポリシリコン層内に窒素を注入す
    る、上記各ステップを有することを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】 請求項６において、更に、前記フィール
    ド酸化物領域を形成するステップの前に前記パッド酸化
    物層の下側にチャンネルストップを形成するためにドー
    パントを注入するステップを有することを特徴とする方
    法。
  9. 【請求項９】 集積回路において、 前記集積回路の基板の一部の上に設けられたパッド酸化
    物層、 前記パッド酸化物層の上に設けられており且つ窒化シリ
    コン状化合物でカプセル化されている窒素をドープした
    ポリシリコン層、 前記ポリシリコン層の上に設けられている窒化物層、 を有していることを特徴とする集積回路。
  10. 【請求項１０】 請求項９において、前記ポリシリコン
    層はアニ−ル処理を施すことによって窒化シリコン状化
    合物でカプセル化されたものであることを特徴とする集
    積回路。
  11. 【請求項１１】 請求項９において、前記窒化シリコン
    状化合物は前記カプセル化されているポリシリコン層の
    酸化を防止することを特徴とする集積回路。
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