JPH0212822A - 完全にまたは部分的に埋められたフィールド酸化物層を有する半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
完全にまたは部分的に埋められたフィールド酸化物層を有する半導体デバイスの製造方法Info
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- JPH0212822A JPH0212822A JP1085860A JP8586089A JPH0212822A JP H0212822 A JPH0212822 A JP H0212822A JP 1085860 A JP1085860 A JP 1085860A JP 8586089 A JP8586089 A JP 8586089A JP H0212822 A JPH0212822 A JP H0212822A
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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。
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、基板の表面に延在する酸窒化珪素（ＳｉＯ＋
ｔＮｙ）の層とその上にある窒化珪素（Ｓｉ、Ｏ，）の
層にマスクを形成し、しかる後、このマスクを用いて、
先ず基板内にくぼみをつくり、次いでこのくぼみに酸化
によってフィールド酸化物領域をつくるようにした、基
板内に形成される半導体素子の相互絶縁のための完全に
または部分的に埋められたフィールド酸化物領域を有す
る珪素基板を有する半導体−〉″・くイスの製造方法に
関するものである３゜ （従来の技術） このような方法は、珪素基板に形成さるべき半導体やダ
イオ・−ドを含む半導体素子を接続及び相互接続するだ
めの配線トラックを略々平らな表面上に比較的簡単に設
けることができるような平らな形を有する半導体デバイ
スの製造に特に適している。
ｔＮｙ）の層とその上にある窒化珪素（Ｓｉ、Ｏ，）の
層にマスクを形成し、しかる後、このマスクを用いて、
先ず基板内にくぼみをつくり、次いでこのくぼみに酸化
によってフィールド酸化物領域をつくるようにした、基
板内に形成される半導体素子の相互絶縁のための完全に
または部分的に埋められたフィールド酸化物領域を有す
る珪素基板を有する半導体−〉″・くイスの製造方法に
関するものである３゜ （従来の技術） このような方法は、珪素基板に形成さるべき半導体やダ
イオ・−ドを含む半導体素子を接続及び相互接続するだ
めの配線トラックを略々平らな表面上に比較的簡単に設
けることができるような平らな形を有する半導体デバイ
スの製造に特に適している。
冒頭に記載したタイプの方法は欧州特許出願ＢＰ−Ａ
０．０？１．２０３号より知られており、この欧州特許
出願では、くぼみは二酸化クロムと弗化水素の溶液での
ウェットエツチングによりつくられる。
０．０？１．２０３号より知られており、この欧州特許
出願では、くぼみは二酸化クロムと弗化水素の溶液での
ウェットエツチングによりつくられる。
（発明が解決しようとする課題）
このような基板の等方性エツチング処理では、珪素は、
その目的のためにマスクの開口部で定められた基板の領
域内で、該基板の表面に直角な方向だけでなく更に側方
にすなわちマスクで被覆された基板の領域の開口部の縁
を越えてエツチングにより除かれる。したがって、かく
して形成されたくぼみは、マスクで被覆された、半導体
素子がつくられる基板の“活性”領域内にも延在する。
その目的のためにマスクの開口部で定められた基板の領
域内で、該基板の表面に直角な方向だけでなく更に側方
にすなわちマスクで被覆された基板の領域の開口部の縁
を越えてエツチングにより除かれる。したがって、かく
して形成されたくぼみは、マスクで被覆された、半導体
素子がつくられる基板の“活性”領域内にも延在する。
続いて行われる酸化の後、最終的に形成されたフィール
ド酸化物領域は、酸化珪素の側方成長の結果、望ましく
なく前記の活性領域内に延在する。
ド酸化物領域は、酸化珪素の側方成長の結果、望ましく
なく前記の活性領域内に延在する。
実例を挙げると、基板表面に直角方向に測って、サブミ
クロン半導体技術で通常用いられている寸法である略々
４００ｎｍの厚さを有する埋められたフィールド酸化物
領域のこの公知の形成方法に対して、先ず略々２００
ｎｍの深さのくぼみが基板内にエッチされ、次いで２、
埋められたフィールド酸化物領域が前記のくぼみ内に酸
化によって形成される。
クロン半導体技術で通常用いられている寸法である略々
４００ｎｍの厚さを有する埋められたフィールド酸化物
領域のこの公知の形成方法に対して、先ず略々２００
ｎｍの深さのくぼみが基板内にエッチされ、次いで２、
埋められたフィールド酸化物領域が前記のくぼみ内に酸
化によって形成される。
酸化珪素は、珪素とくらべると略々２倍の比体積を有す
るので、最終的に形成されたフィールド酸化物領域は、
そこに形成されたくぼみよりも略々２００ｎｍの距離だ
け基板内に深く延在する。
るので、最終的に形成されたフィールド酸化物領域は、
そこに形成されたくぼみよりも略々２００ｎｍの距離だ
け基板内に深く延在する。
けれども、等方性エツチングの結果、珪素は、形成され
たくぼみの深さに匹敵する距離だけマスクの開口部の縁
を越えても除かれる。酸化珪素の側方成長の結果、最終
的に形成されたフィールド酸化物領域は、マスクの開口
部の縁を越えて３００ｎｍ以上の距離にわたり基板の活
性領域内に延在する。この現象は贋々アンダーグロウス
（ｕｎｄｅｒｇｒｏｗｔ、ｈ）と呼ばれる。
たくぼみの深さに匹敵する距離だけマスクの開口部の縁
を越えても除かれる。酸化珪素の側方成長の結果、最終
的に形成されたフィールド酸化物領域は、マスクの開口
部の縁を越えて３００ｎｍ以上の距離にわたり基板の活
性領域内に延在する。この現象は贋々アンダーグロウス
（ｕｎｄｅｒｇｒｏｗｔ、ｈ）と呼ばれる。
この寸法のアンダーグロウスはサブミクロン半導体技術
に通常用いられる活性領域の寸法に近づき、このことは
、比較的強いアンダーグロウスに基づく領域の損失とい
う点から、公知の方法はそれ自体サブミクロン半導体技
術に使用するのに不適当であることを意味する。その上
ウェーハをその表面にわたってすべての場所で同じ深さ
にエッチすることは実際上非常に難しいので、マスクの
設計に当たっては基板の活性領域の寸法に関し望ましく
ない余裕を計算に入れねばならないであろう。就中この
結果半導体デバイスの集積密度が制限される。更に、エ
ツチングに使用されるクロムは、最終的な半導体デバイ
スの品質に好ましくない影響を有する。
に通常用いられる活性領域の寸法に近づき、このことは
、比較的強いアンダーグロウスに基づく領域の損失とい
う点から、公知の方法はそれ自体サブミクロン半導体技
術に使用するのに不適当であることを意味する。その上
ウェーハをその表面にわたってすべての場所で同じ深さ
にエッチすることは実際上非常に難しいので、マスクの
設計に当たっては基板の活性領域の寸法に関し望ましく
ない余裕を計算に入れねばならないであろう。就中この
結果半導体デバイスの集積密度が制限される。更に、エ
ツチングに使用されるクロムは、最終的な半導体デバイ
スの品質に好ましくない影響を有する。
本発明の目的は、公知の方法にくらべて小さなアンダー
グロウスを有し、半導体デバイスの品質に悪影響を与え
るエツチング液を使用する必要のない冒頭記載のタイプ
の方法を得ることにある。
グロウスを有し、半導体デバイスの品質に悪影響を与え
るエツチング液を使用する必要のない冒頭記載のタイプ
の方法を得ることにある。
（課題を解決するための手段）
本発明は、最初の酸化を行い次いでかくて形成された酸
化珪素をエツチングで除去することにより基板内にくぼ
みを設けるようにすることによって前記の目的を達成し
たものである。
化珪素をエツチングで除去することにより基板内にくぼ
みを設けるようにすることによって前記の目的を達成し
たものである。
本発明の方法を使用することにより、公知の方法におけ
るよりも著しく小さなフィールド酸化物領域のアンダー
グロウスが生じることがわかった。
るよりも著しく小さなフィールド酸化物領域のアンダー
グロウスが生じることがわかった。
実例を挙げると、略々４００ｎｍの深さ埋められたフィ
ールド酸化物領域の形成のために、略々４００ｎｍの厚
さを有する酸化珪素の第１層が、基板内に略々２００ｎ
ｍの深さで延在するように本発明の方法を用いて形成さ
れる。酸化珪素の除去のために、アセンブリは次いでド
ライエツチング処理を受け、しかる後、最終的な埋めら
れたフィールド酸化物領域が、かくて形成された略々２
００ｎｍの深さのくぼみ内に形成される。
ールド酸化物領域の形成のために、略々４００ｎｍの厚
さを有する酸化珪素の第１層が、基板内に略々２００ｎ
ｍの深さで延在するように本発明の方法を用いて形成さ
れる。酸化珪素の除去のために、アセンブリは次いでド
ライエツチング処理を受け、しかる後、最終的な埋めら
れたフィールド酸化物領域が、かくて形成された略々２
００ｎｍの深さのくぼみ内に形成される。
酸窒化珪素と窒化珪素のマスクを用いる結果、最初の酸
化工程における側方のアンダーグロウスは比較的小さく
、略々５Ｑｎｍである。この比較的小さな°アンダーグ
ロウスのために、マスクは、第２酸化工程の間にも次よ
うなスクリーン作用を与える、すなわち、最終的に形成
されたフィールド酸化物領域がこの例ではマスクの開口
部の縁から測って略々１５０ｎｍの距離にわたり基板の
活性領域に延在するようなスクリーン作用を与える。公
知の方法とくらべると、本発明の方法による側方の酸化
物成長は少なくとも半分に減少される。
化工程における側方のアンダーグロウスは比較的小さく
、略々５Ｑｎｍである。この比較的小さな°アンダーグ
ロウスのために、マスクは、第２酸化工程の間にも次よ
うなスクリーン作用を与える、すなわち、最終的に形成
されたフィールド酸化物領域がこの例ではマスクの開口
部の縁から測って略々１５０ｎｍの距離にわたり基板の
活性領域に延在するようなスクリーン作用を与える。公
知の方法とくらべると、本発明の方法による側方の酸化
物成長は少なくとも半分に減少される。
本発明の別の利点は、酸化は基板表面にわたって非常に
均質に生じ、また形成された酸化珪素は珪素に対して選
択的にエッチされることができるということである。こ
のことは、公知の方法におけるような珪素のエツチング
と著しく違って、より均質で正確なくぼみを形成するこ
とのできる比較的時間と無関係な工程を意味する。酸化
珪素のエツチングにクロム溶液を用いる必要がないので
、最終的な半導体デバイスは、公知の方法を用いてつく
られた半導体デバイスよりもその品質が良い。
均質に生じ、また形成された酸化珪素は珪素に対して選
択的にエッチされることができるということである。こ
のことは、公知の方法におけるような珪素のエツチング
と著しく違って、より均質で正確なくぼみを形成するこ
とのできる比較的時間と無関係な工程を意味する。酸化
珪素のエツチングにクロム溶液を用いる必要がないので
、最終的な半導体デバイスは、公知の方法を用いてつく
られた半導体デバイスよりもその品質が良い。
２つの酸化工程によるフィールド酸化物の形成それ自体
は例えば特公昭５６−４３７４４号公報より知られてい
ることは注目に値する。この公開公報では、酸化工程は
、基板の表面と直接接する酸化珪素の第１層とその上の
窒化珪素の第２層より成るマスクで行われる。前記の公
開公報に示されたマスクでマスキングして、例えば、４
００ｎｍの厚さの埋込ま′れたフィールド酸化物領域を
略々２００ｎｍの深さのくぼみを介して形成する間、略
々４００ｎｍの側方成長が２つの酸化工程中に生じ、こ
のため、最終的に形成されたフィールド酸化物領域は、
マスクの開口部の縁を越えて略々８００ｎｍの距離にわ
たって基板の活性領域内に延在する。本発明の方法と著
しく違って、前記の公開公報による埋められたフィール
ド酸化物領域の２つの酸化工程での形成は、側方の酸化
物成長の所望の減少を全く与えるものではない。
は例えば特公昭５６−４３７４４号公報より知られてい
ることは注目に値する。この公開公報では、酸化工程は
、基板の表面と直接接する酸化珪素の第１層とその上の
窒化珪素の第２層より成るマスクで行われる。前記の公
開公報に示されたマスクでマスキングして、例えば、４
００ｎｍの厚さの埋込ま′れたフィールド酸化物領域を
略々２００ｎｍの深さのくぼみを介して形成する間、略
々４００ｎｍの側方成長が２つの酸化工程中に生じ、こ
のため、最終的に形成されたフィールド酸化物領域は、
マスクの開口部の縁を越えて略々８００ｎｍの距離にわ
たって基板の活性領域内に延在する。本発明の方法と著
しく違って、前記の公開公報による埋められたフィール
ド酸化物領域の２つの酸化工程での形成は、側方の酸化
物成長の所望の減少を全く与えるものではない。
本発明の方法の好ましい一実施態様では、マスクは、３
０から６０ｎｍの厚さの酸窒化珪素の層と５０から２０
０ｎｍの厚さの窒化珪素の層として設けられる。
０から６０ｎｍの厚さの酸窒化珪素の層と５０から２０
０ｎｍの厚さの窒化珪素の層として設けられる。
これ等の層の厚さは、基板を、半導体デバイスの種々の
製造工程中に前記の表面に設けられた層に及ぼされる機
械的な応力の結果としての不完全納日日 （ｃｒｙｓｔａｌ ｉｍｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ）からだ
けでなく、望ましくない酸化またはエツチングから十分
に保護する。
製造工程中に前記の表面に設けられた層に及ぼされる機
械的な応力の結果としての不完全納日日 （ｃｒｙｓｔａｌ ｉｍｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ）からだ
けでなく、望ましくない酸化またはエツチングから十分
に保護する。
マスクの穴は例えば写真印刷技術により公知のようにし
て形成することができる。
て形成することができる。
半導体ウェーハは、フィールド酸化物領域が形成された
後、種々の半導体素子を設けるための、とりわけ酸化珪
素もエッチされるような幾つかの製造工程を受けるのが
普通なので、フィールド酸化物領域の厚さは実際に略々
１１００ｎ減少することがある。
後、種々の半導体素子を設けるための、とりわけ酸化珪
素もエッチされるような幾つかの製造工程を受けるのが
普通なので、フィールド酸化物領域の厚さは実際に略々
１１００ｎ減少することがある。
けれども、形成されたフィールド酸化物領域を基板上に
所定の距離にわたり突出させることによって、前述した
ように、半導体素子を設けた後に配線トラックを比較的
簡単に設けることができる実質的に平らな形を有する構
造が得られる。
所定の距離にわたり突出させることによって、前述した
ように、半導体素子を設けた後に配線トラックを比較的
簡単に設けることができる実質的に平らな形を有する構
造が得られる。
この目的に対する本発明の一実施態様では、最初の酸化
工程において、フィールド酸化物領域の形成のための酸
化工程で形成される酸化珪素の層の厚さよりも薄い厚さ
の酸化珪素の層を形成する。
工程において、フィールド酸化物領域の形成のための酸
化工程で形成される酸化珪素の層の厚さよりも薄い厚さ
の酸化珪素の層を形成する。
珪素基板上に略々４００ｎｍの厚さにわたって延在し、
その上、該基板上に略々１１００ｎだけ突出する部分的
に埋められたフィールド酸化物領域を形成すべきものと
すれば、本発明の別の方法により、略々３００ｎｍの厚
さを有する第１酸化物層が形成され、エツチング後、略
々５００ｎｍの別の酸化物層が形成される。これは、夫
々４００ｎｍの２つの酸化工程が行われた前記のものと
著しく違っている。
その上、該基板上に略々１１００ｎだけ突出する部分的
に埋められたフィールド酸化物領域を形成すべきものと
すれば、本発明の別の方法により、略々３００ｎｍの厚
さを有する第１酸化物層が形成され、エツチング後、略
々５００ｎｍの別の酸化物層が形成される。これは、夫
々４００ｎｍの２つの酸化工程が行われた前記のものと
著しく違っている。
この場合、最初の酸化工程で形成される酸化物層は基板
内に浅く延在するので、その側方成長もまた少なく、こ
のためエツチング後に形成されるくぼみは、略々４００
ｎｍの厚さの第１酸化物層におけるよりも少なくマスク
の開口部の縁を越えて延在する。このことは、フィール
ド酸化物領域の形成のための酸化工程においてマスクが
より良い保護を与え、このため最終的な側方酸化物成長
はこの例では１１００ｎよりも小さいことを意味する。
内に浅く延在するので、その側方成長もまた少なく、こ
のためエツチング後に形成されるくぼみは、略々４００
ｎｍの厚さの第１酸化物層におけるよりも少なくマスク
の開口部の縁を越えて延在する。このことは、フィール
ド酸化物領域の形成のための酸化工程においてマスクが
より良い保護を与え、このため最終的な側方酸化物成長
はこの例では１１００ｎよりも小さいことを意味する。
本発明の方法の別の実施態様では、最初の酸化工程で、
１５０から６００ ｎｍの厚さの酸化珪素の層を形成し
、フィールド酸化物領域の形成のための酸化工程で、２
００から８００ ｎｍの厚さの酸化珪素層を形成する。
１５０から６００ ｎｍの厚さの酸化珪素の層を形成し
、フィールド酸化物領域の形成のための酸化工程で、２
００から８００ ｎｍの厚さの酸化珪素層を形成する。
酸化物層は、珪素基板を加熱ふん囲気内で酸素を有する
ガス混合物と水にさらすことによって形成することがで
きる。
ガス混合物と水にさらすことによって形成することがで
きる。
本発明の更に別の実施態様では、最初の酸化工程で形成
した酸化珪素の層を、弗化水素（ＨＦ） １部と弗化ア
ンモニウム（ＮＨ，Ｆ） ７部の緩衝液内で等方性にエ
ツチングで除去する。この溶液は、酸化珪素が酸窒化珪
素よりも略々６倍速くエッチされるようなエツチング選
択度を有する。
した酸化珪素の層を、弗化水素（ＨＦ） １部と弗化ア
ンモニウム（ＮＨ，Ｆ） ７部の緩衝液内で等方性にエ
ツチングで除去する。この溶液は、酸化珪素が酸窒化珪
素よりも略々６倍速くエッチされるようなエツチング選
択度を有する。
本発明の更に別の実施態様では、最初の酸化工程を行う
前に酸化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）の別の層をマスク上に設
け、しかる後この酸窒化珪素の別の層を、くぼみを設け
る基板の領域を限界するマスクの開口部の縁が前記の酸
窒化珪素の別の層で覆われたままでいるように、マスク
上に設ける。
前に酸化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）の別の層をマスク上に設
け、しかる後この酸窒化珪素の別の層を、くぼみを設け
る基板の領域を限界するマスクの開口部の縁が前記の酸
窒化珪素の別の層で覆われたままでいるように、マスク
上に設ける。
本発明により形成された、屡々英語の技術用語でスペー
サ（ｓｐａｃｅｒ）と呼ばれるこれ等の部分によって、
酸化粒子がマスクの開口部から基板に隣接する縁領域を
経て活性領域に入ることがないようにすることができる
。
サ（ｓｐａｃｅｒ）と呼ばれるこれ等の部分によって、
酸化粒子がマスクの開口部から基板に隣接する縁領域を
経て活性領域に入ることがないようにすることができる
。
このスペーサを用いると、珪素基板の活性領域内の側方
酸化物成長に起因する、酸化物マスクの寸法に対する寸
法の損失は、５０ｎｍよりも少ない。
酸化物成長に起因する、酸化物マスクの寸法に対する寸
法の損失は、５０ｎｍよりも少ない。
このような正確な寸法ぎめによって、とりわけ更に集積
密度を増すことが可能になる。
密度を増すことが可能になる。
４０から６０ｎｍの厚さの酸窒化珪素の別の層を設ける
ことによって、マスクの開口部の縁の十分な被覆が得ら
れる。酸窒化珪素の使用は、核酸窒化珪素が機械的応力
を容易に吸収することができ、その残っている部分が酸
化珪素のエツチングによって寸法が減少されるという利
点を有する。このことは、フィールド酸化物領域のため
の酸化工程の間、マスクの開口部が、酸化ガス混合物が
比較的容易に珪素内に入ることができるような寸法を有
するという別の利点を有する。
ことによって、マスクの開口部の縁の十分な被覆が得ら
れる。酸窒化珪素の使用は、核酸窒化珪素が機械的応力
を容易に吸収することができ、その残っている部分が酸
化珪素のエツチングによって寸法が減少されるという利
点を有する。このことは、フィールド酸化物領域のため
の酸化工程の間、マスクの開口部が、酸化ガス混合物が
比較的容易に珪素内に入ることができるような寸法を有
するという別の利点を有する。
（実施例）
以下に本発明を図面を参照して実施例により更に詳しく
説明する。
説明する。
第１図は、表面に酸窒化珪素（ＳｉＯ，Ｎｙ）の層２が
延在し、その上に窒化珪素（ＳＩ３Ｎ４）の層３が設け
られた珪素基板１を示す。窒化珪素の層３は例えば普通
に用いられる低圧蒸着技術を使用して設けることができ
る。化学式５ＩＯＩＩＮＹで表される酸窒化珪素の層２
は、例えば、窒化珪素と酸化珪素を同時にデポジットす
ることによって形成することができる。このような層は
酸素含有窒化珪素層と見放すことができる。比ｘ：Ｙは
０．５より小さいのが好ましく、珪素基板の酸化の保護
効果は同じ厚さの窒化珪素の層のそれに匹敵する。
延在し、その上に窒化珪素（ＳＩ３Ｎ４）の層３が設け
られた珪素基板１を示す。窒化珪素の層３は例えば普通
に用いられる低圧蒸着技術を使用して設けることができ
る。化学式５ＩＯＩＩＮＹで表される酸窒化珪素の層２
は、例えば、窒化珪素と酸化珪素を同時にデポジットす
ることによって形成することができる。このような層は
酸素含有窒化珪素層と見放すことができる。比ｘ：Ｙは
０．５より小さいのが好ましく、珪素基板の酸化の保護
効果は同じ厚さの窒化珪素の層のそれに匹敵する。
窒化珪素の層３の厚さは、下にある基板１の表面が望ま
しくない酸化より保護されるように選ばれねばならない
。本発明の方法を実施するには５０から２００ｎｍのオ
ーダーの層厚で十分である。酸窒化珪素の層２は、窒化
珪素の層３に基因する機械的応力から基板１を保護する
のに十分な厚さでなければならない。本発明によれば、
この目的に対して略々３０〜６０ｎｍの厚さで十分であ
る。
しくない酸化より保護されるように選ばれねばならない
。本発明の方法を実施するには５０から２００ｎｍのオ
ーダーの層厚で十分である。酸窒化珪素の層２は、窒化
珪素の層３に基因する機械的応力から基板１を保護する
のに十分な厚さでなければならない。本発明によれば、
この目的に対して略々３０〜６０ｎｍの厚さで十分であ
る。
次いで、マスクを形成するためのフォトラッカーのパタ
ーン４が実際に公知のようにして、例えば写真印刷技術
により、窒化珪素の層３と酸窒化珪素の層２を基板の表
面まで局部的にエツチングで除去することにより、窒化
珪素の層３上に設けられる。エツチングは例えば公知の
ように弗素含有プラズマで行うことができる。エツチン
グ処理の後フォトラッカーの層４が公知の様にして除去
され、このため、例えば第２図に示した構造が得られる
。
ーン４が実際に公知のようにして、例えば写真印刷技術
により、窒化珪素の層３と酸窒化珪素の層２を基板の表
面まで局部的にエツチングで除去することにより、窒化
珪素の層３上に設けられる。エツチングは例えば公知の
ように弗素含有プラズマで行うことができる。エツチン
グ処理の後フォトラッカーの層４が公知の様にして除去
され、このため、例えば第２図に示した構造が得られる
。
マスクの形成後、基板の表面の露出部分は、本発明に従
って、例えば半導体ウェーハを石英管内で９００−１１
００℃迄加熱し、水素と過剰の酸素より成るガス混合物
を半導体ウェーハに導（ことにより、最初の酸化処理を
受ける。比較的高い温度の結果水が形成され、この結果
酸素を有するガス混合物と水が生じ、これによって珪素
が酸化される。
って、例えば半導体ウェーハを石英管内で９００−１１
００℃迄加熱し、水素と過剰の酸素より成るガス混合物
を半導体ウェーハに導（ことにより、最初の酸化処理を
受ける。比較的高い温度の結果水が形成され、この結果
酸素を有するガス混合物と水が生じ、これによって珪素
が酸化される。
略々４００ｎｍの深さにわたって基板内に延在する埋め
られた酸化物層を形成せねばならないものとすると、本
発明の方に従って、第３図に示すように第１酸化物層５
が略々４００ｎｍの厚さで形成される。酸化珪素は、珪
素よりも略々２倍大きなその比体積のために、その厚さ
の略々半分は基板内にあり、他の半分は基板表面の上方
にある。前記の第１酸化物層５が基板に入る深さが比較
的小さいために、酸窒化珪素と窒化珪素のマスクを用い
ても、マスクで遮蔽された基板の活性領域８内における
前記酸化物層の側方成長は、マスクの開口部の縁から測
って略々５Ｑｎｍに制限される。
られた酸化物層を形成せねばならないものとすると、本
発明の方に従って、第３図に示すように第１酸化物層５
が略々４００ｎｍの厚さで形成される。酸化珪素は、珪
素よりも略々２倍大きなその比体積のために、その厚さ
の略々半分は基板内にあり、他の半分は基板表面の上方
にある。前記の第１酸化物層５が基板に入る深さが比較
的小さいために、酸窒化珪素と窒化珪素のマスクを用い
ても、マスクで遮蔽された基板の活性領域８内における
前記酸化物層の側方成長は、マスクの開口部の縁から測
って略々５Ｑｎｍに制限される。
かくして形成された第１酸化物層５は、次いで本発明に
従って、弗化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ） ７部内の弗化
水素（ＨＦ） １部の緩衝液によるのが好ましい等方性
エツチング処理を受ける。この緩衝液は、酸化珪素が酸
窒化珪素よりも略６倍の速さでエッチし去られるような
エツチング選択度を有する。
従って、弗化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ） ７部内の弗化
水素（ＨＦ） １部の緩衝液によるのが好ましい等方性
エツチング処理を受ける。この緩衝液は、酸化珪素が酸
窒化珪素よりも略６倍の速さでエッチし去られるような
エツチング選択度を有する。
酸化物層がエッチし去られると、酸化物層５の領域にお
いて略々２００ｎｍの深さのくぼみ６が基板内に形成さ
れた第４図の構造が形成される。第１酸化物層５の等方
性エツチングの結果、鋭い隅または縁のないくぼみが得
られ、このくぼみは、全体としての半導体デバイスの機
械的特性に関して有利である。
いて略々２００ｎｍの深さのくぼみ６が基板内に形成さ
れた第４図の構造が形成される。第１酸化物層５の等方
性エツチングの結果、鋭い隅または縁のないくぼみが得
られ、このくぼみは、全体としての半導体デバイスの機
械的特性に関して有利である。
酸化珪素のエツチングは実際上容易に制御することがで
きる工程なので、本発明により、基板の活性領域内に略
々５Ｑｎｍの距離だけ延在するくぼみが形成される。酸
化珪素のエツチングの結果珪素が侵蝕されることは実質
上ないので、最終的に形成された半導体デバイスの品質
は、エツチングをクロム溶液で行う公知の方法を用いて
得られる半導体デバイスの品質よりも良くなる。
きる工程なので、本発明により、基板の活性領域内に略
々５Ｑｎｍの距離だけ延在するくぼみが形成される。酸
化珪素のエツチングの結果珪素が侵蝕されることは実質
上ないので、最終的に形成された半導体デバイスの品質
は、エツチングをクロム溶液で行う公知の方法を用いて
得られる半導体デバイスの品質よりも良くなる。
本発明の方法により形成されたくぼみが基板内に設けら
れた後、アセンブリは前記の酸化ガス混合物によって第
２酸化処理を受け、この処理で、第５図に示すように部
分的に埋められたフィールド酸化物領域７が略々４００
ｎｍの全体厚で形成される。マスクで遮蔽された活性領
域８内の前記のフィールド酸化物領域７の側方酸化物成
長はこの場合１５０１ｍよりも小さい。
れた後、アセンブリは前記の酸化ガス混合物によって第
２酸化処理を受け、この処理で、第５図に示すように部
分的に埋められたフィールド酸化物領域７が略々４００
ｎｍの全体厚で形成される。マスクで遮蔽された活性領
域８内の前記のフィールド酸化物領域７の側方酸化物成
長はこの場合１５０１ｍよりも小さい。
フィールド酸化物領域の厚さは、基板の活性領域間に必
要とされる絶縁によって決まる。実際には他の層厚も生
じることは明らかであろう。一般には、１５０から６０
０ｎｍの厚さの酸化珪素の層が第１酸化工程で設けられ
、２００から８００ｎｍの厚さの酸化珪素の層がフィー
ルド酸化物領域の形成のための酸化工程で設けられる。
要とされる絶縁によって決まる。実際には他の層厚も生
じることは明らかであろう。一般には、１５０から６０
０ｎｍの厚さの酸化珪素の層が第１酸化工程で設けられ
、２００から８００ｎｍの厚さの酸化珪素の層がフィー
ルド酸化物領域の形成のための酸化工程で設けられる。
フィールド酸化物領域７の形成の後酸窒化珪素と窒化珪
素のマスクは実際に公知の方法で除去されるのが普通で
、しかる後、個々の半導体素子例えばトランジスタ、ダ
イオード等が活性領域８内に形成される。一般には幾つ
かの酸化工程とエツチング工程が行われるので、形成さ
れた酸化物領域７の厚さは別に略々１１００ｎだけ減少
するのが普通である。したがって実際には基板表面上に
略々１１００ｎ延在するフィールド酸化物領域を形成す
るのが有利である。基板上方に突出したフィールド酸化
物は、実質的に平らな形を有する埋められたフィールド
酸化物領域が生じるように工程の終わりで除去され、こ
のため、個々の半導体素子の接続または相互接続用の配
線トラックを比較的簡単に設けることができる。
素のマスクは実際に公知の方法で除去されるのが普通で
、しかる後、個々の半導体素子例えばトランジスタ、ダ
イオード等が活性領域８内に形成される。一般には幾つ
かの酸化工程とエツチング工程が行われるので、形成さ
れた酸化物領域７の厚さは別に略々１１００ｎだけ減少
するのが普通である。したがって実際には基板表面上に
略々１１００ｎ延在するフィールド酸化物領域を形成す
るのが有利である。基板上方に突出したフィールド酸化
物は、実質的に平らな形を有する埋められたフィールド
酸化物領域が生じるように工程の終わりで除去され、こ
のため、個々の半導体素子の接続または相互接続用の配
線トラックを比較的簡単に設けることができる。
本発明方法の別の実施態様によれば、酸化珪素の第１層
はこの目的のために最終的なフィールド酸化物領域の厚
さよりも小さな厚さに形成される。
はこの目的のために最終的なフィールド酸化物領域の厚
さよりも小さな厚さに形成される。
基板内をやはり略々４００ｎｍの深さにわたって延在し
更に略々１１００ｎの距離基板表面上方に延在する部分
的に埋められた酸化物層を設けねばならないものとすれ
ば、第１酸化物層は略々３００ｎｍの厚さで形成される
。エツチング後、この結果珪素基板内にマスクにより決
まる略々１５０ｎｍの深さのくぼみを生じる。次の酸化
工程で略々５００ｎｍ厚の酸化物層が次いで設けられる
が、この酸化物層は、略々４００ｎｍの距離基板内にわ
たって延在し、略々１１００ｎにわたって基板表面上方
に延在する（図示せず）。本発明の方法のこの実施態様
において驚くべきことは、第１図から第５図に関して説
明した略々４００ｎｍ厚の第１酸化物層とは著しく違っ
て、略々３００ｎｍ厚の酸化物層を形成するだけでよい
ということである。このことは、珪素基板にあさいくぼ
みをエッチすればよいということを意味し、その結果最
終的な側方酸化物成長は１１００ｎよりも小さい。
更に略々１１００ｎの距離基板表面上方に延在する部分
的に埋められた酸化物層を設けねばならないものとすれ
ば、第１酸化物層は略々３００ｎｍの厚さで形成される
。エツチング後、この結果珪素基板内にマスクにより決
まる略々１５０ｎｍの深さのくぼみを生じる。次の酸化
工程で略々５００ｎｍ厚の酸化物層が次いで設けられる
が、この酸化物層は、略々４００ｎｍの距離基板内にわ
たって延在し、略々１１００ｎにわたって基板表面上方
に延在する（図示せず）。本発明の方法のこの実施態様
において驚くべきことは、第１図から第５図に関して説
明した略々４００ｎｍ厚の第１酸化物層とは著しく違っ
て、略々３００ｎｍ厚の酸化物層を形成するだけでよい
ということである。このことは、珪素基板にあさいくぼ
みをエッチすればよいということを意味し、その結果最
終的な側方酸化物成長は１１００ｎよりも小さい。
本発明の別の実施態様によれば、本発明による基板内の
くぼみの形成のために行われる第１酸化工程前に、既に
述べたスペーサでマスクの開口部の縁を覆うことにより
、以上述べた工程以上に側方酸化物成長を更に減少する
ことができる。
くぼみの形成のために行われる第１酸化工程前に、既に
述べたスペーサでマスクの開口部の縁を覆うことにより
、以上述べた工程以上に側方酸化物成長を更に減少する
ことができる。
前記のスペーサの形成のために、本発明によれば、マス
クは第６図に示すように酸窒化珪素の別の層で被覆され
、この別の層は、第７図に示すように、マスクの開口部
の側壁１０が酸窒化珪素の前記の別の層９の部分１１
（スペーサ）で被覆されたままでいるように弗素含有プ
ラズマで選択的にエッチされる。
クは第６図に示すように酸窒化珪素の別の層で被覆され
、この別の層は、第７図に示すように、マスクの開口部
の側壁１０が酸窒化珪素の前記の別の層９の部分１１
（スペーサ）で被覆されたままでいるように弗素含有プ
ラズマで選択的にエッチされる。
基板近くのスペーサ１１の寸法は、第８図に示すように
、本発明により形成される第１酸化物層５のアンダーグ
ロウスが前記のスペーサ１１の下に制限されるようなも
のでなくてはならない。前記の酸窒化珪素の別の層９の
厚さは、本発明によれば略々４０から６０ｎｍに制限さ
れることができる１、本発明により、くぼみ６の形成の
ための第１酸化物層５のエツチングによってスペーサ１
１の寸法もまた例えば第９図に示すように小さくなる。
、本発明により形成される第１酸化物層５のアンダーグ
ロウスが前記のスペーサ１１の下に制限されるようなも
のでなくてはならない。前記の酸窒化珪素の別の層９の
厚さは、本発明によれば略々４０から６０ｎｍに制限さ
れることができる１、本発明により、くぼみ６の形成の
ための第１酸化物層５のエツチングによってスペーサ１
１の寸法もまた例えば第９図に示すように小さくなる。
続く第２酸化処理で最終的なフィールド酸化物領域７が
第１Ｏ図に示すように次いで形成される。
第１Ｏ図に示すように次いで形成される。
スペーサ１１の寸法が小さくなったために、基板１内に
形成されたくぼみ６に、埋められたフィールド酸化物領
域７を形成する酸化ガス混合物が届き易くなる。最終的
に形成されたフィールド酸化物領域はこの場合活性領域
内８内に５０ｎｍより小さいアンダーグロウスを示す。
形成されたくぼみ６に、埋められたフィールド酸化物領
域７を形成する酸化ガス混合物が届き易くなる。最終的
に形成されたフィールド酸化物領域はこの場合活性領域
内８内に５０ｎｍより小さいアンダーグロウスを示す。
この小さな寸法偏差の結果、最終的に形成された活性領
域８は十分にマスクの寸法に対応し、このため、大きな
集積密度を必要とするような比較的小さな活性領域を有
する半導体デバイスの製造が可能になる。
域８は十分にマスクの寸法に対応し、このため、大きな
集積密度を必要とするような比較的小さな活性領域を有
する半導体デバイスの製造が可能になる。
フィールド酸化物領域を付与した後、マスクの残ってい
る部分並びにスペーサ１１の残っている部分が公知のよ
うにして除去され、しかる後個々の半導体素子が基板に
設けられる。
る部分並びにスペーサ１１の残っている部分が公知のよ
うにして除去され、しかる後個々の半導体素子が基板に
設けられる。
酸化物層の形成の結果、スペーサ１１には該スペーサを
基板表面から押しのける力が加えられる。
基板表面から押しのける力が加えられる。
本発明による酸窒化珪素のスペーサの製造はこのスペー
サに働く機械的力が該スペーサが基板表面から押しのけ
られないかまたは実質上押しのけられることがないよう
に酸窒化珪素によって吸収されるという利点を有する。
サに働く機械的力が該スペーサが基板表面から押しのけ
られないかまたは実質上押しのけられることがないよう
に酸窒化珪素によって吸収されるという利点を有する。
以上の説明から、本発明の方法は比較的簡単で容易に再
現可能な工程段階を有するので、工場規模の半導体デバ
イスの製造が可能であることは明らかであろう。本発明
は図示しおよび説明した実施態様に限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、基板に
、所望の特性にするための、例えば最終的な絶縁フィー
ルド酸化物領域のしきい電圧を増すための硼素の打ち込
み或いは基板とマスクの結着をよくするための別の層の
付与のような別の処理を施すこともできることは明らか
であろう。
現可能な工程段階を有するので、工場規模の半導体デバ
イスの製造が可能であることは明らかであろう。本発明
は図示しおよび説明した実施態様に限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、基板に
、所望の特性にするための、例えば最終的な絶縁フィー
ルド酸化物領域のしきい電圧を増すための硼素の打ち込
み或いは基板とマスクの結着をよくするための別の層の
付与のような別の処理を施すこともできることは明らか
であろう。
第１図から第５図は本発明の方法の一実施態様を説明す
るための異なる製造工程における半導体基板の略断面図 第６図から第１０図は本発明の別の実施態様を説明する
ための異なる製造工程にふける半導体基板の略断面図で
ある。 １・・・珪素基板 ２・・・酸窒化珪素層３・
・・窒化珪素層 ４・・・パターン５・・・第１
酸化物層 ６・・・くぼみ７・・・フィールド酸化
物領域 ８・・・活性領域 ９・・・酸窒化珪素層１１
・・・スペーサ 特許出願人 エヌ・ベー・フィリップス・フルーイラ
ンペンファブリケン 叩
るための異なる製造工程における半導体基板の略断面図 第６図から第１０図は本発明の別の実施態様を説明する
ための異なる製造工程にふける半導体基板の略断面図で
ある。 １・・・珪素基板 ２・・・酸窒化珪素層３・
・・窒化珪素層 ４・・・パターン５・・・第１
酸化物層 ６・・・くぼみ７・・・フィールド酸化
物領域 ８・・・活性領域 ９・・・酸窒化珪素層１１
・・・スペーサ 特許出願人 エヌ・ベー・フィリップス・フルーイラ
ンペンファブリケン 叩
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板の表面に延在する酸窒化珪素（ＳｉＯ＿ｘＮ＿
ｙ）の層とその上にある窒化珪素（Ｓｉ＿３Ｏ＿４）の
層にマスクを形成し、しかる後、このマスクを用いて、
先ず基板内にくぼみをつくり、次いでこのくぼみに酸化
によってフィールド酸化物領域をつくるようにした、基
板内に形成される半導体素子の相互絶縁のための完全に
または部分的に埋められたフィールド酸化物領域を有す
る珪素基板を有する半導体デバイスの製造方法において
、くぼみを、最初の酸化を行い次いでかくて形成された
酸化珪素をエッチングで除去することによって基板内に
設けることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 ２、マスクを、３０から６０ｎｍの厚さの酸窒化珪素の
層と５０から２００ｎｍの厚さの窒化珪素の層として設
ける請求項１記載の半導体デバイスの製造方法。 ３、最初の酸化工程において、フィールド酸化物領域の
形成のための酸化工程で形成される酸化珪素の層の厚さ
よりも薄い厚さの酸化珪素の層を形成する請求項１また
は２記載の半導体デバイスの製造方法。 ４、最初の酸化工程で、１５０から６００ｎｍの厚さの
酸化珪素の層を形成し、フィールド酸化物領域の形成の
ための酸化工程で、２００から８００ｎｍの厚さの酸化
珪素層を形成する請求項１乃至３の何れか１項記載の半
導体デバイスの製造方法。 ５、最初の酸化工程で形成した酸化珪素の層を、弗化水
素（ＨＦ）１部と弗化アンモニウム（ＮＨ＿４Ｆ）７部
の緩衝液内で等方性にエッチングで除去する請求項１乃
至４の何れか１項記載の半導体デバイスの製造方法。 ６、最初の酸化工程を行う前に酸化珪素（ＳｉＯ＿ｘＮ
＿ｙ）の別の層をマスク上に設け、しかる後この酸窒化
珪素の別の層を、くぼみを設ける基板の領域を限界する
マスクの開口部の縁が前記の酸窒化珪素の別の層で覆わ
れたままでいるように、マスク上に設ける請求項１乃至
５の何れか１項記載の半導体デバイスの製造方法。 ７、別の酸窒化珪素を４０から６０ｎｍの厚さで設ける
請求項６記載の半導体デバイスの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES 35 * |
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| JPH09181069A (ja) * | 1995-11-03 | 1997-07-11 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | 半導体装置の素子分離方法 |
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