JPH01744A - Element isolation method in semiconductor devices - Google Patents
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、半導体装置における素子分離方法に関する
ものであり、特に、素子分離用の酸化膜の形成に改良が
加えられた、半導体装置における素子分離方法に関する
ものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an element isolation method in a semiconductor device, and in particular, to an element isolation method in a semiconductor device in which an improvement has been made to the formation of an oxide film for element isolation. This relates to a separation method.
[従来の技術]
半導体集積回路のシリコン結晶内は、素子分離用の酸化
膜によって、色々の領域に分けられている。[Prior Art] The inside of a silicon crystal of a semiconductor integrated circuit is divided into various regions by oxide films for element isolation.
図を用いて、従来の半導体装置における素子分離方法を
説明する。A conventional element isolation method in a semiconductor device will be explained with reference to the drawings.
第3A図および第3B図は、従来の半導体装置における
素子分離方法の工程を断面図で示したものである。FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views showing the steps of a conventional element isolation method in a semiconductor device.
シリコン基板1上に下地の酸化薄膜であるシリコン酸化
膜2を形成し、その上に窒化膜であるシリコン窒化膜3
を形成する。次いで、素子領域部分4をフォトレジスト
でマスクし、素子分離領域部分5のシリコン窒化膜3を
エツチング除去する。A silicon oxide film 2, which is a base oxide thin film, is formed on a silicon substrate 1, and a silicon nitride film 3, which is a nitride film, is formed on it.
form. Next, the element region portion 4 is masked with a photoresist, and the silicon nitride film 3 in the element isolation region portion 5 is removed by etching.
次いで、シリコン窒化膜3が除去された素子分離領域部
分5に素子間寄生チャネル防止用のイオン6を注入する
。素子間寄生チャネル防止用のイオン6には、たとえば
ボロンを用いる。これは、半導体素子同士が電気的につ
ながるのを防止するためのものである。Next, ions 6 for preventing inter-element parasitic channels are implanted into the element isolation region portion 5 from which the silicon nitride film 3 has been removed. For example, boron is used as the ions 6 for preventing parasitic channels between elements. This is to prevent the semiconductor elements from being electrically connected to each other.
その後、フォトレジストを除去し、素子領域部分4に残
っているシリコン窒化膜3をマスクとし、素子分離領域
部分らの下地シリコン酸化薄膜2をさらに酸化して素子
分離用のシリコン酸化膜7を形成する。Thereafter, the photoresist is removed, and using the silicon nitride film 3 remaining in the element region 4 as a mask, the underlying silicon oxide thin film 2 in the element isolation region is further oxidized to form a silicon oxide film 7 for element isolation. do.
次いで、シリコン窒化膜3を熱リン酸等でウェット処理
し除去した後、素子領域部分4の下地酸化薄膜をたとえ
ば10%フッ化水素水溶液を用いてエツチング除去する
。すると、素子領域部分4のシリコン基板1が露出する
。こうして素子分離か達成される。Next, after the silicon nitride film 3 is removed by wet treatment with hot phosphoric acid or the like, the base oxide thin film in the element region portion 4 is removed by etching using, for example, a 10% hydrogen fluoride aqueous solution. Then, the silicon substrate 1 in the element region portion 4 is exposed. In this way, element isolation is achieved.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、素子分離方法においては、前述のごとく
、素子分離領域部分5の下地シリコン酸化薄膜2をさら
に酸化して、素子分離用シリコン酸化膜7を形成する。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the element isolation method, as described above, the underlying silicon oxide thin film 2 in the element isolation region portion 5 is further oxidized to form the element isolation silicon oxide film 7.
このとき酸化反応は等方的に進むので、酸化がシリコン
窒化膜3の下にも潜り込んで起こる。そのため、シリコ
ン酸化膜7が、第3B図に示すように、鳥の嘴状(Bi
rdsb e a k)に形成される。その結果、マス
ク寸法と出来上がり寸法との間に大きな差が生じる。こ
のような状態で、たとえばトランジスタを形成した場合
、トランジスタの幅が制限されてしまい問題であった。At this time, since the oxidation reaction proceeds isotropically, the oxidation also sneaks under the silicon nitride film 3. Therefore, the silicon oxide film 7 has a bird's beak shape (Bi
rdsb e a k). As a result, a large difference occurs between the mask dimensions and the finished dimensions. For example, when a transistor is formed in such a state, the width of the transistor is limited, which is a problem.
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、素子領域部分にまで酸化が及ぶのを抑えるこ
とのできる“半導体装置における素子分離方法”を提供
することを目的とする。The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a "device isolation method in a semiconductor device" that can prevent oxidation from reaching the device region.
[課題を解決するための手段]
この発明は、半導体基板上に下地の酸化薄膜を形成し、
その上に窒化膜を形成した後、素子領域をフォトレジス
トでマスクし、素子分離領域部分の前記窒化膜をエツチ
ング除去し、次いで、前記窒化膜が除去された前記素子
分離領域部分に素子間寄生チャネル防止用のイオンを注
入し、
その後、前記フォトレジストを除去し、前記素子領域部
分に残っている前記窒化膜をマスクとし、前記素子分離
領域部分の下地酸化薄膜をさらに酸化して素子分離用の
酸化膜を形成し、
次いで、前記窒化膜を除去した後、前記素子領域部分の
前記下地酸化薄膜をエツチング除去することにより、素
子領域部分のシリコン基板を露出させる、半導体装置に
おける素子分離方法に係るものである。そして、前記問
題点を解決するために、前記素子分離用の酸化膜の形成
に先立ち、少なくとも前記素子分離領域部分の下地酸化
薄膜中に酸化促進用添加物を注入することを特徴とする
。[Means for Solving the Problems] This invention forms a base oxide thin film on a semiconductor substrate,
After forming a nitride film thereon, the device region is masked with a photoresist, and the nitride film in the device isolation region portion is removed by etching, and then inter-device parasitics are generated in the device isolation region portion from which the nitride film has been removed. Ions are implanted for channel prevention, and then the photoresist is removed, and using the nitride film remaining in the element region as a mask, the base oxide thin film in the element isolation region is further oxidized for element isolation. an oxide film is formed, and then, after removing the nitride film, the base oxide thin film in the element region portion is etched away to expose the silicon substrate in the element region portion. This is related. In order to solve the above problem, an oxidation promoting additive is injected into the base oxide thin film at least in the element isolation region prior to forming the element isolation oxide film.
[作用]
素子分離用の酸化膜の形成に先立ち、少なくともド地酸
化薄膜中に酸化促進用添加物を注入するので、酸化時に
素子分離領域の酸化速度が速まり、素子領域部分にまで
酸化反応が及ぶ前に酸化が終了する。[Function] Prior to the formation of the oxide film for element isolation, an oxidation promoting additive is injected into at least the base oxide thin film, so the oxidation rate of the element isolation region is accelerated during oxidation, and the oxidation reaction extends to the element region. Oxidation ends before
[実施例] 以下、この発明の実施例を図について説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1A図、第1B図および第1C図はこの発明の一実施
例を示した図である。FIG. 1A, FIG. 1B, and FIG. 1C are diagrams showing one embodiment of the present invention.
シリコン基板1上に下地の酸化薄膜であるシリコン酸化
薄膜2を形成し、その上に窒化膜であるシリコン窒化膜
3を形成する。A silicon oxide thin film 2, which is a base oxide thin film, is formed on a silicon substrate 1, and a silicon nitride film 3, which is a nitride film, is formed thereon.
次いで、素子領域部分4をフォトレジストでマスクしく
図示せず)、素子分離領域部分5の窒化膜3をエツチン
グ除去する(第1A図)。Next, the element region portion 4 is masked with a photoresist (not shown), and the nitride film 3 in the element isolation region portion 5 is removed by etching (FIG. 1A).
次いで、シリコン窒化膜3が除去された素子分離領域部
分5に素子間寄生チャネル防止用のイオン6を注入する
(第1A図)。Next, ions 6 for preventing inter-element parasitic channels are implanted into the element isolation region portion 5 from which the silicon nitride film 3 has been removed (FIG. 1A).
その後、フォトレジストを除去する(図示せず)。そし
て、この後、CVD法によりシリコン基板1全而をアル
ゴンガス8にさらす。すると、素子分Aff1頭域81
≦分5の下地シリコン酸化薄膜2巾にアルゴン8が注入
される(第1B図)。この場合、アルゴン8は、シリコ
ン窒化膜3てマスクされている素子領域部分4のシリコ
ン酸化膜2の部分にはまわり込まない。その結果、アル
ゴン8は、シリコン窒化膜3でマスクされていない素子
分離領域部分5にある、シリコン酸化膜2にのみ注入さ
れることになる。Thereafter, the photoresist is removed (not shown). Thereafter, the entire silicon substrate 1 is exposed to argon gas 8 using the CVD method. Then, the element Aff1 head area 81
Argon 8 is injected into two widths of the underlying silicon oxide thin film at a time of ≦5 (FIG. 1B). In this case, argon 8 does not go around to the silicon oxide film 2 in the element region portion 4 that is masked by the silicon nitride film 3. As a result, argon 8 is injected only into the silicon oxide film 2 in the element isolation region portion 5 that is not masked by the silicon nitride film 3.
一アルゴン8は酸化を促進させる作用かある。Argon 8 has the effect of promoting oxidation.
したかって、アルゴン8が注入された素子分離領域部分
5の酸化速度は十分に速くなり、シリコン窒化膜3下に
潜り込む前に、酸化が完了する(第1C図)。Therefore, the oxidation rate of the element isolation region portion 5 into which argon 8 has been implanted becomes sufficiently high, and the oxidation is completed before it gets under the silicon nitride film 3 (FIG. 1C).
したがって、従来例に見られたような、(′4の嘴状の
酸化膜の形成を抑制することが可能となる。Therefore, it is possible to suppress the formation of a beak-shaped oxide film ('4) as seen in the conventional example.
この酸化の後、シリコン窒化膜3を熱リン酸でウェット
処理し、除去し、下地のシリコン酸化薄膜2を約10%
のフッ化水素水溶液でエツチング除去すれば、素子領域
部分4のシリコン基板が露出する(図示せず)。こうし
て素子分離が達成される。After this oxidation, the silicon nitride film 3 is wet-treated with hot phosphoric acid and removed, leaving about 10% of the underlying silicon oxide thin film 2.
When removed by etching with a hydrogen fluoride aqueous solution, the silicon substrate in the element region portion 4 is exposed (not shown). In this way, element isolation is achieved.
第2A図、第2B図および第2C図はこの発明の他の実
施例を示したものである。第2A図、第2B図および第
2C図に示す実施例は、以下の点を除いて第1A図、第
1B図および第1C図に示す上述の実施例と同様であり
、を目当する部分には同一の参照番号を付し、その説明
を省略する。FIGS. 2A, 2B and 2C show other embodiments of the invention. The embodiment shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C is similar to the above-described embodiment shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, with the following exceptions: are given the same reference numerals and their explanations will be omitted.
上述の実施例と異なる点は、CVD法によりシリコン基
板1全面をアルゴンガス8にさらすときにおいて(第2
B図)照)、素子分離領域部分5の下地シリコン酸化薄
膜2中だけでなく、その直下のシリコン基板1にもアル
ゴン8を注入する点である。アルゴンガス8をさらすと
き、時間を調節すると、このようにすることが可能とな
る。このようにすることにより、酸化時に素子分離領域
5の酸化速度が一層速まり、シリコン窒化膜3下に潜り
込む前に、酸化が完了するという上記効果を一層高める
ことができる。The difference from the above embodiment is that when the entire surface of the silicon substrate 1 is exposed to argon gas 8 by the CVD method (the second
In Figure B), argon 8 is injected not only into the base silicon oxide thin film 2 of the element isolation region portion 5 but also into the silicon substrate 1 directly below it. This can be done by adjusting the time when exposing the argon gas 8. By doing so, the oxidation rate of the element isolation region 5 during oxidation is further increased, and the above-mentioned effect that the oxidation is completed before it gets under the silicon nitride film 3 can be further enhanced.
なお、上記実施例では、酸化促進用添加物にアルーfン
を用いた場合を示したが、この発明はこれに限られるも
のでなく、水素等の他の酸化促進用添加物を用いても実
施例と同様の効果を実現する。In addition, although the above-mentioned example showed the case where Alfon was used as the oxidation-promoting additive, the present invention is not limited to this, and it is also possible to use other oxidation-promoting additives such as hydrogen. The same effect as the embodiment is achieved.
また、上記実施例では、CVD法によりアルゴンを添加
したが、イオン注入を用いても同様の効果を実現する。Further, in the above embodiment, argon was added by the CVD method, but the same effect can be achieved by using ion implantation.
さらに、上記実施例では、酸化促進用添加物の注入をフ
ォトレジストマスク除去後に行なった場合を示したか、
フォトレジストマスク除去前に行なうと、シリコン窒化
膜3への侵入をより一層防止することができる。Furthermore, in the above example, the case where the oxidation promoting additive was implanted after the photoresist mask was removed,
If this is done before removing the photoresist mask, invasion into the silicon nitride film 3 can be further prevented.
したがって、本明細書に記載した好ましい実施例は例示
的なものであり、限定的なものでない。Accordingly, the preferred embodiments described herein are intended to be illustrative and not restrictive.
発明の範囲は特許請求の範囲によって示されており、そ
の特許請求の範囲の意味の中に入るすべての変形は本願
発明に含まれるものである。The scope of the invention is indicated by the claims, and all modifications that fall within the meaning of the claims are intended to be included in the present invention.
[発明の効果]
以上説明したように、この発明に係る半導体装置におけ
る素子分離方法によれば、素子分離用の酸化膜の形成に
先立ち、少なくとも素子分離領域部分の下地酸化薄j漠
中に酸化促進用添加物を注入して行なうので、素子分離
領域部分における酸化速度が速まり、素子領域部分にま
で酸化反応が及ぶ前に、酸化が終了する。その結果、マ
スク寸法と出来上がり寸法との差を縮小することができ
る。[Effects of the Invention] As explained above, according to the element isolation method in a semiconductor device according to the present invention, prior to forming an oxide film for element isolation, oxidation is applied to at least a thin base oxide layer in the element isolation region. Since the promoting additive is implanted, the oxidation rate in the device isolation region increases, and the oxidation is completed before the oxidation reaction reaches the device region. As a result, the difference between the mask dimensions and the finished dimensions can be reduced.
結果として、本発明によって製造された半導体装置は、
素子領域を十分に広く活用することができるという効果
を奏する。As a result, the semiconductor device manufactured according to the present invention has
This has the effect that the element area can be utilized sufficiently widely.
第1A図、第1B図、第1C図はこの発明の一実施例を
説明するための工程を断面図で示したものである。第2
A図、第2B図および第2C図は本発明の他の実施例の
工程を断面図で示したものである。第3A図および第3
B−は従来の半導体装置における素子分離方法の工程を
断面図で示したものである。
図において、1はシリコン基板、2はシリコン酸化膜、
3はシリコン窒化膜、4は素子領域部分、5は素子分離
領域部分、6は素子間寄生チャネル防11−用イオン、
7は素子分離用シリコン酸化膜、8はアルゴンである。
なお、各図中、同一符号は同一または10当部分を示す
。FIGS. 1A, 1B, and 1C are sectional views showing steps for explaining an embodiment of the present invention. Second
Figures A, 2B, and 2C are cross-sectional views showing the steps of another embodiment of the present invention. Figures 3A and 3
B- is a cross-sectional view showing steps of an element isolation method in a conventional semiconductor device. In the figure, 1 is a silicon substrate, 2 is a silicon oxide film,
3 is a silicon nitride film, 4 is an element region portion, 5 is an element isolation region portion, 6 is an ion for preventing parasitic channels between elements 11-,
7 is a silicon oxide film for element isolation, and 8 is argon. In addition, in each figure, the same code|symbol shows the same or the 10th part.
Claims (1)
に窒化膜を形成した後、 素子領域をフォトレジストでマスクし、素子分離領域部
分の前記窒化膜をエッチング除去し、次いで、前記窒化
膜が除去された前記素子分離領域部分に素子間寄生チャ
ネル防止用のイオンを注入し、 その後、前記フォトレジストを除去し、前記素子領域部
分に残っている前記窒化膜をマスクとし、前記素子分離
領域部分の下地酸化薄膜をさらに酸化して素子分離用の
酸化膜を形成し、 次いで、前記窒化膜を除去した後、前記素子領域部分の
前記下地酸化薄膜をエッチング除去することにより、前
記素子領域部分のシリコン基板を露出させる、半導体装
置における素子分離方法において、 前記素子分離用の酸化膜の形成に先立ち、少なくとも前
記素子分離領域部分の下地酸化薄膜中に酸化促進用添加
物を注入することを特徴とする、半導体装置における素
子分離方法。(1) After forming a base oxide thin film on a semiconductor substrate and forming a nitride film on it, masking the element region with a photoresist, etching away the nitride film in the element isolation region, and then removing the nitride film in the element isolation region. Ions for preventing inter-element parasitic channels are implanted into the element isolation region portion from which the nitride film has been removed, and then the photoresist is removed and the nitride film remaining in the element region portion is used as a mask to remove the element. The base oxide thin film in the isolation region portion is further oxidized to form an oxide film for element isolation, and then, after the nitride film is removed, the base oxide thin film in the element region portion is etched away. In an element isolation method in a semiconductor device in which a silicon substrate in a region portion is exposed, an oxidation promoting additive is injected into a base oxide thin film in at least the element isolation region portion prior to forming the element isolation oxide film. A method for isolating elements in a semiconductor device, characterized by:
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