JP3853916B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、LOCOS法による素子分離膜の形成を行う半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高集積化及び高機能化にともない、メモリセルのような微細な機能素子が高い集積度で配置される内部領域では、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)法によって形成される素子分離膜のバズビークを小さくして素子間の間隔を狭くする必要がある。ところが、電源素子のような高電圧が印加される周辺素子が配置される周辺領域では、上記素子分離膜のバーズビークをある程度の大きさに保つことで、バーズビークによる段差底部での電界の集中によるトランジスタ特性の劣化やゲート酸化膜質の劣化の発生を防止する必要がある。
【0003】
そこで、半導体装置の製造工程では、上記のように異なる形状が要求される内部領域の素子分離膜と周辺領域の素子分離膜とをそれぞれ別工程で形成している。ここで、上記LOCOS法による素子分離膜を形成する場合には、以下のような各工程が行われる。すなわち、半導体基板上にパッド酸化膜及び酸化防止膜を成膜する工程、リソグラフィーによって形成したレジストパターンをマスクにして上記酸化防止膜及びパッド酸化膜をエッチングして酸化窓を形成する工程、及び熱酸化法によって半導体基板の表面に素子分離膜となる酸化膜を成長させる工程である。このため、上述のように機能回路の高集積化が進んだ半導体装置の製造工程では、例えば上記手順で周辺領域の素子分離膜を形成した後に、上記酸化防止膜及びパッド酸化膜を除去する工程を行い、その後新たに上記手順を繰り返すことで内部領域の素子分離膜を形成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記半導体装置の形成方法では、上述のように内部領域の素子分離領域と周辺領域の素子分離領域とをそれぞれ完全に別工程で形成していることから、パッド酸化膜及び酸化防止膜の成膜工程や熱酸化の工程を2回ずつ行う必要があり、素子分離領域の形成工程数が多いと言う課題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の半導体装置の製造方法は、LOCOS法による素子分離領域の形成を行う半導体装置の製造方法である。そして、請求項1に係わる半導体装置の製造方法では、形状の異なる第1素子分離膜と第2素子分離膜とを形成する際に、先ず第1素子分離膜を形成するための第1酸化窓をパッド酸化膜及び酸化防止膜に形成して熱酸化をう。次に、第2素子分離膜を形成するための第2酸化窓を同一のパッド酸化膜及び酸化防止膜に形成した後、第1酸化窓及び第2酸化窓の底面に熱酸化を行うようにした。
【0006】
上記請求項1に係わる方法では、第1酸化窓の底面層に対してのみ複数回の熱酸化処理が施されることで、各酸化窓を同一のパッド酸化膜及び酸化防止膜に形成しても、それぞれの酸化窓の底面には異なる膜厚の素子分離膜が形成される。このため、形状の異なる第1素子分離膜と第2素子分離膜とを形成する際のパッド酸化膜及び酸化防止膜の成膜工程が1回に削減される。
【0007】
また、上記請求項1においては、第4工程と第5工程との間に、上記第2酸化窓底面の半導体基板の表面層のみをエッチングし、半導体基板の表面に溝を形成しても良い。このようにした場合には、溝が形成された半導体基板の表面層に第2素子分離膜が形成されることになり、この第2素子分離膜の表面段差が小さくなる。
【0008】
また、他の1つ目の半導体装置の製造方法では、形状の異なる第1素子分離膜と第2素子分離膜とを形成する際に、各酸化窓を同一のパッド酸化膜及び酸化防止膜に形成し、かつ一方の酸化窓底面の半導体基板の表面にのみ溝を形成した後に、両方の酸化窓の底面に熱酸化を行うようにした。
【0009】
上記他の1つ目の方法では、一方の酸化窓底面の半導体基板の表面にのみ溝を形成して熱酸化を行うことで、各酸化窓を同一のパッド酸化膜及び酸化防止膜に形成しても、それぞれの酸化窓にはバーズビークの異なる素子分離膜が形成される。このため、形状の異なる第1素子分離膜と第2素子分離膜とを形成する際のパッド酸化膜及び酸化防止膜の成膜工程が1回に削減される。
【0010】
さらに、他の2つ目の半導体装置の製造方法では、形状の異なる第1素子分離膜と第2素子分離膜とを形成する際に、先ず異なる膜厚のパッド酸化膜や酸化防止膜を同一の半導体基板上に形成する。その後、これらのパッド酸化膜や酸化防止膜に設けられる第1酸化窓と第2酸化窓との形成工程と、これらの酸化窓の底面に上記各素子分離膜を形成するための熱酸化の工程とを同一工程で行うようにした。
【0011】
上記他の2つ目の方法では、パッド酸化膜の膜厚や酸化防止膜の膜厚が異なることで、各膜厚部分に形成された各酸化窓の底面に対して同一の熱酸化を行っても、それぞれの酸化窓にはバーズビークの大きさが異なる素子分離膜が形成される。このため、形状の異なる第1素子分離膜と第2素子分離膜とを形成する際の各酸化窓の形成工程及び熱酸化の工程が1回に削減される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した各実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施の形態で共通する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0013】
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための断面工程図であり、以下にこの図を用いて第1実施形態の方法を説明する。先ず、第1工程では、図1(1)に示すように、例えば単結晶シリコンからなる半導体基板11を用意する。この半導体基板11は、その表面側に第1領域11aと第2領域12bとが設けられている。そして、このような半導体基板11上に、酸化シリコンからなるパッド酸化膜12を成膜し、このパッド酸化膜12上に窒化シリコンからなる酸化防止膜13を成膜する。
【0014】
次に、第2工程では、図1(2)に示すように、リソグラフィー技術によって酸化防止膜13上にレジストパターン14を形成する。このレジストパターン14は、第1領域11aの素子分離膜形成部分に対応する開口パターンを有するものである。次に、このレジストパターン14をマスク用いて酸化防止膜13及びパッド酸化膜12のエッチングを行い、これによって第1領域11aにおける酸化防止膜13及びパッド酸化膜12に、半導体基板11にまで達する第1酸化窓15aをパターン形成する。
【0015】
次いで、第3工程では、図1(3)に示すように、上記レジストパターン(14)を除去した後、熱酸化法によって第1酸化窓15aの底面に露出する半導体基板11の表面層部分を選択的に酸化させる。ここでは、酸化防止膜13をマスクにして900℃〜1100℃で熱酸化処理を行い、半導体基板11の表面層に400nm〜500nm程度の膜厚の酸化膜16を成長させる。
【0016】
その後、第4工程では、図1(4)に示すように、酸化防止膜13上に新たにレジストパターン17を形成する。このレジストパターン17は、上記第1酸化窓15a内を埋め込みかつ第2領域11bの素子分離膜形成部分に対応する開口パターンを有するものである。次に、このレジストパターン17をマスク用いて酸化防止膜13及びパッド酸化膜12のエッチングを行い、これによって第2領域11bにおける酸化防止膜13及びパッド酸化膜12に、半導体基板11にまで達する第2酸化窓15bをパターン形成する。
【0017】
次に、第5工程では、図1(5)に示すように、上記レジストパターン(17)を除去した後、900℃〜1100℃の温度で2回目の熱酸化処理を行う。これによって、第1酸化窓15a底面の酸化膜16を450nm〜600nm程度の膜厚にまでさらに成長させ、第1領域11aにさらに成長させた酸化膜16からなる第1素子分離膜16aを形成する。これと共に、第2酸化窓15bの底面に新たに250nm〜400nm程度の膜厚の酸化膜を成長させ、第2領域11bに新たに成長させた酸化膜からなる第2素子分離膜16bを形成する。
【0018】
以上の方法によれば、第1酸化窓15aの底面に対しては2回の酸化処理が行われるのに対して、第2酸化窓15bの底面に対しては1回の酸化処理のみが行われる。このため、第1領域11aに形成される第1素子分離膜16aは、第2領域11bに形成される第2素子分離膜16bよりも膜厚が厚く、これによって第2素子分離膜16bよりもバーズビークの大きいものになる。したがって、第1領域11aには、高電圧が印加される周辺素子の分離に適するバーズビークの大きい第1素子分離膜16aが形成されることになる。一方、第2領域11bには、微細化された機能素子の高集積化を妨げることのないバーズビークの小さい第2素子分離膜16bが形成されることになる。しかも、第1領域11aに配置される第1素子分離膜16aの膜厚は、第2素子分離膜16bの膜厚よりも厚いことから、この第1素子分離膜16aは高電圧が印加される周辺素子を確実に分離するものになる。
【0019】
上記第1実施形態の方法では、第1素子分離膜16aと第2素子分離膜16bとの形成に同一のパッド酸化膜12及び酸化防止膜13が用いられている。このため、異なる形状の第1素子分離膜16aと第2素子分離膜16bとを従来方法で形成する場合と比較して、パッド酸化膜12及び酸化防止膜13の除去工程とパッド酸化膜12及び酸化防止膜13の成膜工程とを減らすことが可能になる。
【0020】
(第2実施形態)
図2は、本発明を適用した第2実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための断面工程図であり、以下にこの図を用いて第2実施形態を説明する。ここでは、先ず上記第1実施形態と同様に図1(1)を用いて説明した第1工程から図1(4)を用いて説明した第4工程までを行い、半導体基板11の第2領域11bに第2酸化窓15bを形成する。その後、図2(1)に示すように、第2酸化窓15bの形成に用いたレジストパターン17をマスクにして、この第2酸化窓15b底面の半導体基板11の表面層をエッチングする。これによって、半導体基板11の表面に深さ100nm〜300nm程度の溝hを形成する。
【0021】
そして、次の第5工程では、図2(2)に示すように、上記レジストパターン(17)を除去した後、900℃〜1100℃の温度で2回目の熱酸化処理を行う。この第5工程は、上記第1実施形態で図1(5)を用いて説明したと同様に行うこととする。
【0022】
以上の方法によれば、溝hが形成された半導体基板11の表面層を酸化成長させて第2素子分離膜16bが形成されることから、第1実施形態と比較して第2素子分離膜16bの表面段差が小さくなり、これによって第2素子分離膜16bのバーズビークをさらに小さく抑えることができる。しかも、上記溝hの形成は、第2酸化窓15bを形成するためのエッチングと連続して行われるため、第1実施形態に対して製造工程が特別に増加することはない。
【0023】
(第3実施形態)
図3は、第3実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための断面工程図であり、以下にこの図を用いて第3実施形態を説明する。ここでは、先ず第1工程から第3工程までを、上記第1実施形態で図1(1)を用いて説明した第1工程から図1(3)を用いて説明した第3工程までと同様に行い、半導体基板11における第1領域11aに酸化膜16を形成する。ただし、酸化膜16の膜厚は、100nm〜300nm程度とする。
【0024】
その後、第4工程では、図3(1)に示すように、酸化防止膜13をマスクにして第1酸化窓15aの底面の酸化膜16をエッチング除去し、半導体基板11の表面に溝hを形成する。
【0025】
次の第5工程では、図3(2)に示すように、酸化防止膜13上に新たにレジストパターン31を形成する。このレジストパターン31は、上記第1酸化窓15a内を埋め込みかつ第2領域11bの素子分離膜形成部分に対応する開口パターンを有するものである。次に、このレジストパターン31をマスク用いて酸化防止膜13及びパッド酸化膜12のエッチングを行い、これによって第2領域11bにおける酸化防止膜13及びパッド酸化膜12に、半導体基板11にまで達する第2酸化窓15bをパターン形成する。
【0026】
その後、第6工程では、図3(3)に示すように、上記レジストパターン(31)を除去した後、900℃〜1100℃の温度で2回目の熱酸化処理を行う。これによって、第1酸化窓15a及び第2酸化窓15bの底面層を酸化させ、第1領域11aに酸化膜からなる第1素子分離膜16aを形成すると共に、第2領域11bに酸化膜からなる第2素子分離膜16bを形成する。これらの素子分離膜16a,16bの膜厚は、400nm〜600nm程度に成長させる。
【0027】
以上の方法によれば、溝hが形成された半導体基板11の表面層を酸化成長させて第1素子分離膜16aが形成されることから、第2素子分離膜16bよりも第1素子分離膜16aの表面段差が小さくなり、これによって第2素子分離膜16bよりもバーズビークが小さく抑えられた第1素子分離膜16aが得られる。このため、第1領域11aには、微細化された機能素子の高集積化を妨げることのないバーズビークの小さい第1素子分離膜16aが形成されることになる。一方、第2領域11bには、高電圧が印加される周辺素子の分離に適するバーズビークの大きい第2素子分離膜16bが形成されることになる。
【0028】
上記第3実施形態の方法では、上記第1実施形態と同様に、第1素子分離膜16aと第2素子分離膜16bとの形成に同一のパッド酸化膜12及び酸化防止膜13が用いられている。このため、異なる形状の第1素子分離膜16aと第2素子分離膜16bと従来方法で形成する場合と比較して、パッド酸化膜12及び酸化防止膜13の除去工程とパッド酸化膜12及び酸化防止膜13の成膜工程とを減らすことが可能になる。
【0029】
しかも、上記溝hの形成は、半導体基板11の表面層に成長させた酸化膜16のエッチング除去によって行われるため、第2実施形態と比較して溝hの深さの制御を酸化膜16の成膜膜厚によって高精度に行うことができる。さらに、溝hのエッジが滑らかになるため、第1素子分離膜16aのエッジが滑らかになり、この部分に生じる応力を小さく抑えることができる。また、第1素子分離膜16a及び第2素子分離膜16bともに1回の熱酸化で形成されることから、膜厚の制御が容易になる。
【0030】
(第4実施形態)
図4は、第4実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための断面工程図であり、以下にこの図を用いて第4実施形態を説明する。先ず、第1工程では、図4(1)に示すように、半導体基板11上にパッド酸化膜12及び酸化防止膜13を成膜する。この工程は、第1実施形態の第1工程と同様に行う。
【0031】
次に、第2工程では、図4(2)に示すように、リソグラフィー技術によって酸化防止膜13上にレジストパターン41を形成する。このレジストパターン41は、第1領域11a及び第2領域11bの素子分離膜形成部分に対応する開口パターンを有するものである。次いで、このレジストパターン41をマスク用いて酸化防止膜13及びパッド酸化膜12のエッチングを行い、これによって第1領域11aにおける酸化防止膜13及びパッド酸化膜12に半導体基板11にまで達する第1酸化窓15aを形成し、これと同時に第2領域11bにおける酸化防止膜13及びパッド酸化膜12に半導体基板11にまで達する第2酸化窓15bを形成する。
【0032】
その後、第3工程では、図4(3)に示すように、上記レジストパターン(41)を除去した後、900℃〜1100℃で熱酸化処理を行うことによって、第1酸化窓15a及び第2酸化窓15bの底面層に膜厚400nm〜500nmの酸化膜16を成長させる。
【0033】
次に、第4工程では、図4(4)に示すように、第1領域11a上を覆うレジストパターン42を半導体基板11上に形成する。そして、このレジストパターン42及び酸化防止膜13をマスクに用いて、第2領域11bの第2酸化窓15b底面における酸化膜16のみをエッチング除去する。これによって、第2酸化窓15b底面における半導体基板11表面に溝hを形成する。
【0034】
その後、第5工程では、図4(5)に示すように、上記レジストパターン(42)を除去した後、900℃〜1100℃の温度で2回目の熱酸化処理を行う。これによって、第1酸化窓15a底面の酸化膜16を450nm〜600nm程度の膜厚にまでさらに成長させ、第1領域11aにさらに成長させた酸化膜16からなる第1素子分離膜16aを形成する。これと共に、第2酸化窓15bの底面に新たに250nm〜400nm程度の膜厚の酸化膜を成長させ、第2領域11bに新たに成長させた酸化膜からなる第2素子分離膜16bを形成する。
【0035】
以上のようにして、第1領域11aには2回の熱酸化によって第1素子分離膜16aが形成され、第2領域11bには1回の熱酸化によって第1素子分離膜16aよりも薄い膜厚の第2素子分離膜16bが形成される。しかも、第2素子分離膜16bは、溝hが形成された半導体基板11の表面層を酸化成長させて形成したものであることから、この第2素子分離膜16bは、第1実施形態で形成した第2素子分離膜16bよりもさらにバーズビークの小さいものになる。このため、第1領域11aには、高電圧が印加される周辺素子の分離に適するバーズビークの大きい第1素子分離膜16aが形成され、第2領域11bには、微細化された機能素子の高集積化を妨げないようなバーズビークの小さい第2素子分離膜16bが形成されることになる。しかも、第1領域11aに配置される第1素子分離膜16aの膜厚は、第2素子分離膜16bの膜厚よりも厚いことから、この第1素子分離膜16aは高電圧が印加される周辺素子を確実に分離するものになる。
【0036】
上記第4実施形態の方法では、第1素子分離膜16aと第2素子分離膜16bとの形成に同一のパッド酸化膜12及び酸化防止膜13が用いられている。しかも、高い合わせ精度が要求される第1酸化窓15aの形成と第2酸化窓15bの形成とが同一工程で行われる。このため、異なる形状の第1素子分離膜16aと第2素子分離膜16bと従来方法で形成する場合と比較して、パッド酸化膜12及び酸化防止膜13の除去工程とパッド酸化膜12及び酸化防止膜13の成膜工程と酸化窓の形成工程とを削減することができる。
【0037】
さらに、上記溝hの形成は、半導体基板11の表面層に成長させた酸化膜16のエッチング除去によって行われるため、第3実施形態と同様に溝hの深さの制御が高精度になると共に、第2素子分離膜16bのエッジが滑らかになってこの部分に生じる応力を小さく抑えることができる。
【0038】
(第5実施形態)
図5は第5実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための断面工程図であり、以下にこの図を用いて第5実施形態を説明する。先ず、第1工程では、図5(1)に示すように、半導体基板11上にパッド酸化膜12を成膜する。その後、第1領域11aのパッド酸化膜12を覆う形状のレジストパターン(図示省略)を形成し、このレジストパターンをマスクに用いて第2領域11bのパッド酸化膜12を全面エッチング除去する。ここでは、エッチングによるダメージが第2領域11bにおける半導体基板11のアクティブ領域に加わることを防止するために、フッ化水素水をエッチング溶液に用いたウェットエッチングを行うこととする。
【0039】
次に、上記レジストパターンを除去した後、図5(2)に示すように、熱酸化処理を行うことによって、第1領域11aのパッド酸化膜12をさらに成長させて第1パッド酸化膜12aを形成すると共に、第2領域11bの半導体基板11の表面層に新たに酸化膜を成長させてこれを第2パッド酸化膜12bとする。以上によって、エッチングによる損傷を生じさせることなく、第1パッド酸化膜12aとこれよりも膜厚の薄い第2パッド酸化膜12bとを形成する。
【0040】
尚、各パッド酸化膜12a,12bにエッチングによる損傷が生じた場合には、以降の素子分離膜を形成する工程でこの損傷を通して酸化防止膜から半導体基板に窒素が侵入して窒化物が形成され、この窒化物が素子の劣化原因となる。しかし、これらの不具合を考慮する必要のない場合には、半導体基板11上に酸化シリコン膜を成膜し、第2領域11bにおける酸化シリコン膜部分のみを所定深さに全面エッチバックすることで、第1領域11aと第2領域11bとに膜厚の異なるパッド酸化膜を形成しても良い。
【0041】
その後、第2工程では、図5(3)に示すように、第1パッド酸化膜12a上及び第2パッド酸化膜12b上に酸化防止膜13を成膜する。
【0042】
次に、第3工程では、図5(4)に示すように、リソグラフィー技術によって酸化防止膜13上にレジストパターン51を形成する。このレジストパターン51は、第1領域11a及び第2領域11bの素子分離膜形成部分に対応する開口パターンを有するものである。その後、このレジストパターン51をマスク用いて酸化防止膜13、第1パッド酸化膜12a及び第2パッド酸化膜12bのエッチングを行う。これによって、第1領域11aにおける酸化防止膜13及び第1パッド酸化膜12aに半導体基板11にまで達する第1酸化窓15aを形成し、これと同時に第2領域11bにおける酸化防止膜13及び第2パッド酸化膜12bに半導体基板11にまで達する第2酸化窓15bを形成する。
【0043】
その後、第4工程では、図5(5)に示すように、上記レジストパターン(51)を除去した後、900℃〜1100℃で熱酸化処理を行うことによって、第1酸化窓15a及び第2酸化窓15bの底面層に膜厚400nm〜600nmの酸化膜を成長させ、第1領域11aに上記酸化膜からなる第1素子分離膜16aを形成し、第2領域11bに上記酸化膜からなる第2素子分離膜16bを形成する。
【0044】
上記第5実施形態の製造方法では、第1パッド酸化膜12aが形成された第1領域11aに第1素子分離膜16aが形成され、第1パッド酸化膜12aよりも膜厚の薄い第2パッド酸化膜12bが形成された第2領域11bに第2素子分離膜16bが形成される。このため、第1素子分離膜16aは、第2素子分離膜16bよりもバーズビークの大きいものになる。したがって、第1領域11aには、高電圧が印加される周辺素子の分離に適するバーズビークの大きい第1素子分離膜16aが形成され、一方、第2領域11bには、微細化された機能素子の高集積化を妨げることのないバーズビークの小さい第2素子分離膜16bが形成されることになる。
【0045】
上記第1素子分離膜16aと第2素子分離膜16bとは、同一の熱酸化処理によって形成されたものである。しかも、高い合わせ精度が要求される第1酸化窓15aの形成と第2酸化窓15bの形成とが同一工程で行われる。このことから、異なる形状の第1素子分離膜16aと第2素子分離膜16bとを従来方法で形成する場合と比較して、素子分離膜を形成するための熱酸化処理の工程と酸化窓の形成工程とを1回に削減することが可能になる。
【0046】
(第6実施形態)
図6は第6実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための断面工程図であり、以下にこの図を用いて第6実施形態を説明する。先ず、第1工程では、図6(1)に示すように、上記半導体基板11上にパッド酸化膜12を成膜する。
【0047】
次に、第2工程では、図6(2)に示すように、パッド酸化膜12上に第1窒化シリコン膜61を成膜する。その後、第2領域11bの第1窒化シリコン膜61を覆う形状のレジストパターン(図示省略)を形成し、このレジストパターンをマスクに用いて第1領域11aの第1窒化シリコン膜61を全面エッチング除去する。ここでは、エッチングによるダメージが第1領域11aのパッド酸化膜12に加わり、これによって第1領域11aに素子分離膜を形成する際に半導体基板11が窒化されることを防止するために、ウェットエッチングを行うこととする。この際、エッチング溶液として熱リン酸を用いることで、パッド酸化膜12に対して良好な選択比を保って第1窒化シリコン膜61のエッチングを行い、パッド酸化膜12の膜厚を保つ。
【0048】
その後、図6(3)に示すように、第1領域11aのパッド酸化膜12上及び第2領域11bの第1窒化シリコン膜61上に、第2窒化シリコン膜62を成膜する。これによって、第1領域11aには、第2窒化シリコン膜62からなる第1酸化防止膜13aを形成する。一方、第2領域11bには、第1窒化シリコン膜61と第2窒化シリコン膜62とからなる第2酸化防止膜13bを形成する。以上によって、エッチングによる損傷を生じさせることなく、かつ膜厚の制御性良く、第1酸化防止膜13aとこれよりも膜厚の厚い第2酸化防止膜13bとを形成する。
【0049】
尚、各酸化防止膜13a,13bにエッチングによる損傷が生じた場合には、以降の素子分離膜を形成する工程で上記酸化防止膜が部分的に耐酸化性のマスクにならない場合がある。しかし、このような不具合を考慮する必要のない場合には、パッド酸化膜12上に窒化シリコン膜を成膜し、第1領域11aにおける窒化シリコン膜部分のみを所定深さに全面エッチバックすることで、この窒化シリコン膜からなる第1酸化防止膜13a及び第2酸化防止膜13bを形成しても良い。
【0050】
次に、第3工程では、図6(4)に示すように、リソグラフィー技術によって第1酸化防止膜13a及び第2酸化防止膜13b上にレジストパターン63を形成する。このレジストパターン63は、第1領域11a及び第2領域11bの素子分離膜形成部分に対応する開口パターンを有するものである。その後、このレジストパターン63をマスク用いて第1酸化防止膜13a、第2酸化防止膜13b及びパッド酸化膜12のエッチングを行う。これによって、第1領域11aにおける第1酸化防止膜13a及びパッド酸化膜12に半導体基板11にまで達する第1酸化窓15aを形成し、これと同時に第2領域11bにおける第2酸化防止膜13b及びパッド酸化膜12に半導体基板11にまで達する第2酸化窓15bを形成する。
【0051】
その後、第4工程では、図6(5)に示すように、上記レジストパターン(63)を除去した後、900℃〜1100℃で熱酸化処理を行うことによって、第1酸化窓15a及び第2酸化窓15bの底面層に膜厚400nm〜600nmの酸化膜を成長させ、第1領域11aに上記酸化膜からなる第1素子分離膜16aを形成し、第2領域11bに上記酸化膜からなる第2素子分離膜16bを形成する。
【0052】
上記第6実施形態の製造方法では、第1酸化防止膜13aが形成された第1領域11aに第1素子分離膜16aが形成され、第1酸化防止膜13aよりも膜厚の厚い第2酸化防止膜13bが形成された第2領域11bに第2素子分離膜16bが形成される。このため、第1素子分離膜16aは、第2素子分離膜16bよりもバーズビークの大きいものになる。したがって、第1領域11aには、高電圧が印加される周辺素子の分離に適するバーズビークの大きい第1素子分離膜16aが形成され、一方、第2領域11bには、微細化された機能素子の高集積化を妨げることのないバーズビークの小さい第2素子分離膜16bが形成されることになる。
【0053】
ここでは、上記第5実施形態と同様に、第1素子分離膜16aと第2素子分離膜16bとは、同一の熱酸化処理によって形成され、しかも第1酸化窓15aの形成と第2酸化窓15bの形成とが同一工程で行われる。このことから、異なる形状の第1素子分離膜16aと第2素子分離膜16bとを従来方法で形成する場合と比較して、素子分離膜を形成するための熱酸化処理の工程と酸化窓の形成工程とを1回に削減することが可能になる。
【0054】
(第7実施形態)
図7は第7実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための断面工程図であり、以下にこの図を用いて第7実施形態を説明する。先ず、第1工程では、図7(1)に示すように、上記半導体基板11上に第1酸化シリコン膜71を成膜し、当該第1酸化シリコン膜71上に第1窒化シリコン膜72を成膜する。その後、第2領域11bの第1窒化シリコン膜72を覆う形状のレジストパターン(図示省略)を形成し、このレジストパターンをマスクに用いて第1領域11aの第1窒化シリコン膜72及び第1酸化シリコン膜71を全面エッチング除去する。ここでは、熱リン酸を用いて第1窒化シリコン膜72をウェットエッチングした後、フッ化水素水を用いて第1酸化シリコン膜71をウェットエッチングすることとする。これによって、第2領域11bにおける半導体基板11上に、第1酸化シリコン膜71からなる第2パッド酸化膜12bを形成する。
【0055】
次に、上記レジストパターンを除去した後、図7(2)に示すように、第1窒化シリコン膜72をマスクに用いた熱酸化処理を行うことによって、第1領域11aにおける半導体基板11の表面層を酸化成長させて第1パッド酸化膜12aを形成する。この第1パッド酸化膜12aは、第2パッド酸化膜12bよりも膜厚が厚くなるように成膜する。以上のようにして、それぞれ個別の工程で膜厚の制御性良く、第1パッド酸化膜12aと第2パッド酸化膜12bとを形成する。
【0056】
その後、第1領域11aにおける第1パッド酸化膜12a上及び第2領域11bにおける第1窒化シリコン膜72上に第2窒化シリコン膜73を成膜する。これによって、第1領域11aの第1パッド酸化膜12a上には、第2窒化シリコン膜73からなる第1酸化防止膜13aを形成する。一方、第2領域11bの第2パッド酸化膜12b上には、第1窒化シリコン膜72と第2窒化シリコン膜73とからなる第2酸化防止膜13bを形成する。この第2酸化防止膜13bは、第1酸化防止膜13aよりも膜厚の厚いものになる。
【0057】
次に、第2工程では、図7(3)に示すように、リソグラフィー技術によって第1酸化防止膜13a及び第2酸化防止膜13b上にレジストパターン74を形成する。このレジストパターン74は、第1領域11a及び第2領域11bの素子分離膜形成部分に対応する開口パターンを有するものである。その後、このレジストパターン74をマスク用いて第1酸化防止膜13a、第2酸化防止膜13b、第1パッド酸化膜12a及び第2パッド酸化膜12bのエッチングを行う。これによって、第1領域11aにおける第1酸化防止膜13a及び第1パッド酸化膜12aに半導体基板11にまで達する第1酸化窓15aを形成し、これと同時に第2領域11bにおける第2酸化防止膜13b及び第2パッド酸化膜12bに半導体基板11にまで達する第2酸化窓15bを形成する。
【0058】
その後、第3工程では、図7(4)に示すように、上記レジストパターン(74)を除去した後、900℃〜1100℃で熱酸化処理を行うことによって、第1酸化窓15a及び第2酸化窓15bの底面層に膜厚400nm〜600nmの酸化膜を成長させ、第1領域11aに上記酸化膜からなる第1素子分離膜16aを形成し、第2領域11bに上記酸化膜からなる第2素子分離膜16bを形成する。
【0059】
上記第7実施形態の製造方法では、第1パッド酸化膜12a及び第1酸化防止膜13aが形成された第1領域11aに第1素子分離膜16aが形成され、第1パッド酸化膜12aよりも膜厚の薄い第2パッド酸化膜12b及び第1酸化防止膜13aよりも膜厚の厚い第2酸化防止膜13bが形成された第2領域11bに第2素子分離膜16bが形成される。このため、第1素子分離膜16aは、第2素子分離膜16bよりもバーズビークの大きいものになる。したがって、第1領域11aには、高電圧が印加される周辺素子の分離に適するバーズビークの大きい第1素子分離膜16aが形成され、一方、第2領域11bには、微細化された機能素子の高集積化を妨げることのないバーズビークの小さい第2素子分離膜16bが形成されることになる。
【0060】
そして、上記第5実施形態及び第6実施形態と同様に、第1素子分離膜16aと第2素子分離膜16bとは、同一の熱酸化処理によって形成され、しかも第1酸化窓15aの形成と第2酸化窓15bの形成とが同一工程で行われる。このことから、異なる形状の第1素子分離膜16aと第2素子分離膜16bとを従来方法で形成する場合と比較して、素子分離膜を形成するための熱酸化処理の工程と酸化窓の形成工程とを1回に削減することが可能になる。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係わる本発明によれば、第1酸化窓に対してのみ複数回の熱酸化処理を施すことで、同一のパッド酸化膜及び酸化防止膜に形成した第1酸化窓と第2酸化窓との底面に異なる膜厚の素子分離膜が形成されるようにしたので、形状の異なる素子分離膜を形成する際のパッド酸化膜及び酸化防止膜の成膜工程を1回に削減することが可能になる。
【0062】
さらに、この請求項1で上記第2酸化窓の形成に続けてその底面の半導体基板の表面層に溝を形成した後に第2酸化窓に対して熱酸化処理を施すことで、製造工程を増やすことなく第2素子分離膜の表面段差を小さくすることが可能になる。
【0063】
また、第3実施形態および第4実施形態で説明した方法によれば、一方の酸化窓底面の半導体基板の表面にのみ溝を形成することで、同一のパッド酸化膜及び酸化防止膜に形成した第1酸化窓と第2酸化窓との底面に異なる形状の素子分離膜が形成されるようにしたので、形状の異なる素子分離膜を形成する際のパッド酸化膜及び酸化防止膜の成膜工程を1回に削減することが可能になる。
【0064】
さらに、第5実施形態〜第7実施形態で説明した方法によれば、パッド酸化膜及び酸化防止膜の膜厚が異なる部分に各酸化窓を設けるとで、同一の熱酸化を行っても各酸化窓にバーズビークの大きさが異なる素子分離膜が形成されようにしたことで、形状の異なる第1素子分離膜と第2素子分離膜とを形成する際の各酸化窓の形成工程及び熱酸化の工程を1回に削減することが可能になる。
【0065】
以上から、上述した各実施形態で説明した製造方法によれば、半導体装置の製造工程を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の半導体装置の製造方法を説明する断面工程図である。
【図2】第2実施形態の半導体装置の製造方法を説明する断面工程図である。
【図3】第3実施形態の半導体装置の製造方法を説明する断面工程図である。
【図4】第4実施形態の半導体装置の製造方法を説明する断面工程図である。
【図5】第5実施形態の半導体装置の製造方法を説明する断面工程図である。
【図6】第6実施形態の半導体装置の製造方法を説明する断面工程図である。
【図7】第7実施形態の半導体装置の製造方法を説明する断面工程図である。
【符号の説明】
11 半導体基板
11a 第1領域
11b 第2領域
12 パッド酸化膜
12a 第1パッド酸化膜
12b 第2パッド酸化膜
13 酸化防止膜
13a 第1酸化防止膜
13b 第2酸化防止膜
15a 第1酸化窓
15b 第2酸化窓
16 酸化膜
16a 第1素子分離膜
16b 第2素子分離膜
h 溝
Claims (1)
- 半導体基板の第1領域上と第2領域上とにパッド酸化膜及び酸化防止膜を下層から順に成膜する第1工程と、
前記第1領域における前記パッド酸化膜及び酸化防止膜に前記半導体基板にまで達する第1酸化窓をパターン形成する第2工程と、
熱酸化法によって、前記第1酸化窓の底面層に酸化膜を成長させる第3工程と、
前記第2領域における前記パッド酸化膜及び酸化防止膜に前記半導体基板にまで達する第2酸化窓をパターン形成する第4工程と、
熱酸化法によって、前記第1酸化窓底面の前記酸化膜を成長させて第1素子分離膜を形成すると共に、前記第2酸化窓底面に新たに成長させた酸化膜からなる第2素子分離膜を形成する第5工程とを行うとともに、
前記第4工程と前記第5工程との間に、前記第2酸化窓底面の半導体基板の表面層のみをエッチングし、当該半導体基板の表面に溝を形成する工程を行うこと、
を特徴とする半導体装置の製造方法。
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