JPH01206645A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、素子間分離法として選択的酸化技術を用いた
半導体装置の製造方法の改良に関する。

（従来の技術） ＬＳＩ等の半導体装置の製造に際して用いられている素
子間分離方法として、　　ＬＯＣＯ５法が一般に広く用
いられている。しかしながら、　　ＬＯＣＯ３法では。

バーズ・ピークやバーズ・ヘッドが形成されるので、微
細化および平坦化に限界があった。特に。

バイポーラＬＳＩの製造に用いた場合には、非常に深い
分離領域を必要とするので、より大きなバーズ・ピーク
およびバーズ・ヘッドが形成される。

その結果２分離領域が大きくなったり、配線の被覆を確
実なものとしなければならないこと等の種々の問題が生
じていた。

そこで、バーズ・ピーク形成の原因となる分離用のフィ
ールド酸化膜のパターン溝の横方向への侵入を防止する
ために、エツチングされたシリコン基板のエツチング部
分のパターン溝に臨む側面にシリコン窒化膜を残留させ
て該シリコン窒化膜からなるサイドウオールを形成する
。　Ｃ０３ＭＯ３法あるいはＳＥＣ０Ｍ法等が提案され
ている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、　Ｃ（１５ＭＯ３法およびＳＥＣ０Ｍ法
のようなサイドウオールを形成する方法では、バーズ・
ピークの形成を抑えることこそ可能であるが、以下のよ
うな問題があった。

すなわち、第２図（ａ）および（ｂ）に略図的に示すよ
うに、　Ｃ０３ＭＯ３法およびＳＥＣ０Ｍ法では、サイ
ドウオール１が、シリコン基板２のエツチングにより形
成されたパターン溝の底に至るように形成される。

なお、３はシリコン酸化膜を示す。次に、フィールド酸
化を行ってフィールド酸化膜を形成すると。

その初期にサイドウオール１の先端がフィールド酸化膜
に埋まり、最終的には第２図（Ｃ）に示すように、フィ
ールド酸化膜４の表面側に溝５が形成される。従って、
バーズ・ピークを抑えることこそ可能であるが、半導体
装置の特に平坦化を達成することは困難であった。

よって１本発明の目的は、バーズ・ピークおよびバーズ
・ヘッドの形成を抑えることができ、かつ上記のような
フィールド部の表面側に溝が形成されるのを防止するこ
とが可能であり、微細化および平坦化の容易な半導体装
置の製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の半導体製造方法は、下記の各工程を包含するも
のであり、これにより上記目的が達成される。

シリコン基板上に第１のシリコン酸化膜、第１のシリン
コン窒化膜、第２のシリコン酸化膜およびエツチングマ
スク材パターンを順に形成する工程と、該エツチングマ
スク材パターンをマスクとり、−ｃ、ＢＫＫ２Ｏシリコ
ン酸化膜、第１のシリコン窒化膜および第１のシリコン
酸化膜を順次エツチングする工程と、該シリコン基板を
等方性エツチングしてパターン内にパターン溝を形成す
る工程と、該パターン溝に露出している部分に第３のシ
リコン酸化膜を形成する工程と、該第１のシリコンＭ化
１１１パターン、第１のシリコン窒化膜パターンおよび
第２のシリコン酸化膜パターンの該パターン溝側に露出
している側面に第２のシリコン窒化膜からなるサイドウ
オールを形成する工程と。

該第３のシリコン酸化膜の該サイドウオールで囲まれて
いる部分をエツチングする工程と、該記シリコン基板の
サイドウオールで囲まれたパターン溝部分をサイドウオ
ールの先端よりも更に深くエツチングする工程と、前記
第２のシリコン酸化膜を除去する工程と、前記シリコン
基板全面を酸化して前記シリコン基板のパターン溝にフ
ィールド酸化膜を選択的に形成する工程とを包含する。

（発明の作用） 本発明ではパターン溝を形成するための等方性エツチン
グ後にサイドウオールが形成される。フィールド酸化膜
の形成に先立って更に深いシリコン基板のエツチングを
行うことにより、フィールド酸化膜の形成される領域が
サイドウオール先端よりも深く形成され茗。それによっ
てフィールド酸化膜の形成される領域が限定すると七も
に、フィールド酸化初期にサイドウオールの先端がフィ
ールド酸化膜に埋まることが防止される。

従って、フィールド酸化膜は限定された領域に正確に形
成され、かつサイドウオールの先端がフィールド酸化膜
に埋まらないため、従来例の様な溝がフィールド部表面
に形成され難い。

（実施例） 以下に本発明の実施例について説明する。

第１Ａ図〜第１Ｈ図は２本発明の一実施例の各工程を説
明するための略図的断面図である。

まず、第１Ａ図に示すように、シリコン基板１１上に、
熱酸化法により厚み５００人の第１のシリコン酸化膜１
２を形成する。次に、その上にＣＶＤ法により厚み１０
００人の第１のシリコン窒化膜１３を堆積する。さらに
、第１のシリコン窒化膜１３上にＣＶＤ法により厚み２
０００人の第２のシリコン酸化膜１４を堆積する。該第
２のシリコン酸化膜１４上にフォトレジストを塗布した
後、フォトリソグラフィ技術により、素子分離領域を開
口するようにフォトレジストをパターニングして、エツ
チングマスク材パターンとしてのフォトレジストパター
ン１５ａを形成する。

次に、第１Ｂ図に示すように、フォトレジストパターン
１５ａをマスクとして、第２のシリコン酸化膜１４．第
１のシリコン窒化膜１３および第１のシリコン酸化膜１
２を順次異方性エツチングし、パターンを形成する。さ
らに、フォトレジストパターン１５ａをマスクとして、
シリコン基板１１を６０００人の厚みだけ等方性エツチ
ングして、パターン溝１１ｂを形成する。この時、第１
のシリコン窒化膜パターンＬ３ａは、第１のシリコン酸
化膜パターン１２ａおよび第２のシリコン酸化膜パター
ン１４ａに対して僅かに後退される（第１Ｂ図参照）。

次に、フォトレジストパターン１５ａを除去した後、パ
ターン溝１１ｂを形成したときにオーバーハング状とさ
れていた第１のシリコン酸化膜パターン１２ａを緩衝フ
ン酸によりエツチングする。しかる後、パターン溝１１
ｂの露出している部分に熱酸化により第３のシリコン酸
化膜１６を厚み５００人となるように形成する。さらに
、このシリコン基板の全面に、第２のシリコン窒化膜１
７をＣＶＤ法により厚み１０００人となるように堆積す
る。この状態を第１Ｃ図に示す。

次に、第１Ｃ図の状態から１反応性イオンエツチングに
より、第２のシリコン窒化膜１７をエツチングし、第１
Ｄ図に示すように、シリコン基板パターン１１ａ、第１
のシリコン酸化膜パターン１２ａ。

第１のシリコン窒化膜１３ａおよび第２のシリコン酸化
膜パターン１４ａのパターン溝１１ｂの側面に。

第２のシリコン窒化膜からなるサイドウオール１７ａを
形成し、第３のシリコン酸化膜１６ａをエツチングする
。さらに、シリコン基板のパターン溝部内においてサイ
ドウオール１７ａよりも深く９例えばパターン溝１１ｂ
の底面から２０００人の厚みだけシリコン基板を異方性
エツチングして第１Ｅ図に示すシリコン基板パターンＩ
ｌｃを形成する。最後に。

第２のシリコン酸化膜パターン１４ａを除去した後（第
１Ｆ図）、シリコン基板に対してフィールド酸化１．５
μｍを行うと、第１のシリコン窒化膜１３ａがマスクと
なり、上記シリコン基板パターン１１Ｃの溝部に選択的
にシリコン酸化膜よりなるフィールド酸化膜１８が形成
される（第１Ｇ図）。

この時、第２のシリコン窒化膜からなるサイドウオール
１７ａにより、シリコン基板パターンｌｌｃのパターン
溝例の側面からの酸化が抑制される。

よって、バーズ・ピークおよびバーズ・ヘッドの発生が
効果的に抑制され得る。

また、サイドウオール１７ａは異方性エツチングにより
形成された溝部の底に至るようには形成されていないの
で、フィールド酸化の初期にフィールド酸化膜に埋まる
ことがない。よって、第１Ｈ図に示すように、従来例の
ような表面側の溝は生じ難い。同様に、第１Ｈ図に明ら
かなように、形成されたサイドウオール１７ａの先端も
曲がり易くなるので、平坦化も容易であることがわかる
。

上記実施例は１本発明の一実施例を例示したものにずぎ
す、従って本発明は、上記実施例に例示した形状および
数値のものに限定されるものでないことを指摘しておく
。

（発明の効果） 以上のように２本発明によれば、パターン溝に露出して
いる堆積膜の側面にサイドウオールが形成された状態で
フィールド酸化が行われるので。

バーズ・ピークやバーズ・ヘッドの形成を効果的に抑制
することが可能となるとともに、サイドウオールを形成
した後に異方性エツチングによりシリコン基板をサイド
ウオール先端よりも深くエンチングした後にフィールド
酸化を行うものであるため、サイドウオールの先端がフ
ィールド酸化初期にフィールド酸化膜に埋まることがな
く、従って最終的に装置表面を平坦化することが容品と
なる。よって、半導体装置の微細化、高集積化および平
坦化を従来例に比べてより効果的に達成することが可能
となる。

４、　゛　　の　　　な゛日 第１Ａ図〜第１Ｈ図は、それぞれ１本発明の一実施例の
各工程を説明するための断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）
は、それぞれ、従来例の問題点を説明するための略図的
断面図である。

１１・・・シリコン基板、１１ｂ・・・パターン溝、１
２ａ・・・第１のシリコン酸化膜パターン、１３ａ・・
・第１のシリコン窒化膜パターン、１４ａ・・・第２の
シリコン酸化膜パターン、１５ａ・・・フォトレジスト
パターン。

１６ａ・・・第３のシリコン酸化膜パターン、１７ａ・
・・サイドウオール、１８・・・フィールド酸化膜。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリコン基板上に第１のシリコン酸化膜、第１のシ
   リンコン窒化膜、第２のシリコン酸化膜およびエッチン
   グマスク材パターンを順に形成する工程と、 該エッチングマスク材パターンをマスクとして、該第２
   のシリコン酸化膜、第１のシリコン窒化膜および第１の
   シリコン酸化膜を順次エッチングする工程と、 該シリコン基板を等方性エッチングしてパターン内にパ
   ターン溝を形成する工程と、 該パターン溝に露出している部分に第３のシリコン酸化
   膜を形成する工程と、 該第１のシリコン酸化膜パターン、第１のシリコン窒化
   膜パターンおよび第２のシリコン酸化膜パターンの該パ
   ターン溝側に露出している側面に第２のシリコン窒化膜
   からなるサイドウォールを形成する工程と、 該第３のシリコン酸化膜の該サイドウォールで囲まれて
   いる部分をエッチングする工程と、該記シリコン基板の
   サイドウォールで囲まれたパターン溝部分をサイドウォ
   ールの先端よりも更に深くエッチングする工程と、 前記第２のシリコン酸化膜を除去する工程と、前記シリ
   コン基板全面を酸化して前記シリコン基板のパターン溝
   にフィールド酸化膜を選択的に形成する工程とを包含す
   る半導体装置の製造方法。