JPH0214782B2 - - Google Patents

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JPH0214782B2
JPH0214782B2 JP55110906A JP11090680A JPH0214782B2 JP H0214782 B2 JPH0214782 B2 JP H0214782B2 JP 55110906 A JP55110906 A JP 55110906A JP 11090680 A JP11090680 A JP 11090680A JP H0214782 B2 JPH0214782 B2 JP H0214782B2
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nitride film
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は選択酸化法を改良した、半導体装置の
素子分離法に関するものである。
従来、MOS型電界効果トランジスタおよびこ
れを用いた集積回路の製造方法として、シリコン
窒化膜を使つた選択酸化法による素子分離技術が
広く用いられている。
この方法を用いてNチヤネルMOS型電界効果
トランジスタを使つた集積回路を製造する場合に
ついて、第1図により説明する。
第1図Aに示すようにp型シリコン基板1の表
面に熱酸化法によりシリコン酸化膜2を形成した
後、この酸化膜2上に酸化防止膜としてのシリコ
ン窒化膜を堆積する。つづいて、写真蝕刻法によ
りシリコン窒化膜上にレジストパターン4を形成
した後、このレジストパターン4をマスクとして
シリコン窒化膜の素子領域を除く部分をエツチン
グ除去してシリコン窒化膜パターン3を形成す
る。ひきつづき、レジストパターン4を残存させ
た状態でボロンをシリコン基板1にイオン注入し
てP+型のフイールド反転防止層5を形成する。
次いで、レジストパターン4を除去した後、シ
リコン窒化膜パターン3を酸化防止マスクとして
フイールド酸化を行なうことによつて同図Bに示
すようにフイルド酸化膜6を形成する。つづい
て、この酸化工程でシリコン窒化膜パターン3上
に形成された酸化膜7及びその下の窒化膜パター
ン3を順次エツチング除去する。以下、常法に従
つて素子形成の工程を経て同図Cに示す如きNチ
ヤネルMOS型電界効果トランジスタを製造する。
なお、同第1図C中の10,11はソース、ドレ
イン領域、13は前記ソース、ドレイン領域1
0,11間のチヤンネル領域上にゲートシリコン
酸化膜12を介して設けられたポリシリコンから
なるゲート電極、14は層間絶縁膜、15はアル
ミニウム配線である。
このトランジスタ素子の平面は第1図Dに模式
的に示す状態となり、この平面図のa−a線に沿
つた断面は同図Cに、b−b線に沿つた断面は同
図Eの如く表わされる。
上記の如き、従来の選択酸化法による素子分離
は次のような問題がある。
第1に第1図Bに示す如くフイールド酸化膜6
の形成工程でシリコン窒化膜パターン3がめくり
上り、素子領域が片側でα分減少し、またチヤネ
ル幅方向にも同図Eに示すように片側でα分だけ
減少する。従つて最終の仕上り形状において所望
の大きさの素子領域を得るためにはレジストパタ
ーン4の幅を縦、横2α分だけ大きくする必要が
ある。
例えば素子領域間および同様の方法で形成され
る基板中に拡散された不純物領域を使つた配線
間、あるいはそれらの相互間の空き領域を3μm
にしたい場合、選択酸化による変換差αが片側で
0.75μmあるとすれば、第1図Aのレジストパタ
ーン4間の空き領域が1.5μmとなり、技術的に難
しい。このため、シリコン窒化膜3の膜厚を大き
くすれば変換差αをさくすることができるが、反
面、素子領域の端部に余分のストレスが発生し、
素子に悪影響を及ぼすことになる。
第2の問題として、シリコン窒化膜3をマスク
としてボロンをイオン注入して形成したフイール
ド反転防止層5のボロンがフイールド酸化によつ
て素子領域に拡散し、第1図Eに示すように片側
βの幅でチヤネル幅が減少してしまう。例えばチ
ヤネルの仕上り幅が3μmの小さな素子ではβ分
の減少は大きく、この分を見込んでシリコン窒化
膜3を大きく形成しなければならない。
更に第3の問題としてフイールド酸化によつて
シリコン窒化膜3の端部がめくれ上ることから、
素子領域にストレスが加わり、これが原因となつ
て結晶欠陥を発生させ信頼性の低下を招くなどの
問題があつた。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、余分の変換差を見込む
必要がなく素子の高密度集積化を図ることができ
ると共に、チヤネル幅の制御が容易であり、素子
領域端部におけるストレスの発生もなく、信頼性
に優れた素子を得ることができる半導体装置の素
子分離方法を提供することにある。
即ち、本発明は半導体基板上に絶縁膜を形成す
る工程と、この絶縁膜上に酸化防止膜を形成する
工程と、素子領域及び配線領域を除く前記酸化防
止膜部分を選択的に除去して酸化防止膜パターン
を形成する工程と、この酸化防止膜パターンを含
む基板全面にポリシンコン層を堆積する工程と、
前記基板表面に対して垂直な方向性を持つエツチ
ング法により前記ポリシンコン層をエツチングし
て前記酸化防止膜パターンの周囲側面にポリシン
コン層を残存させる工程と、フイールド反転防止
用の不純物を前記酸化防止膜パターン及びその周
囲側面に残存させたポリシンコン層をマスクとし
て前記基板表面にイオン注入する工程と、前記酸
化防止膜パターンを酸化防止マスクとして酸化処
理を施すことによりフイールド酸化膜を形成する
工程とを具備したことを特徴とする半導体装置の
素子分離方法である。
以下本発明方法を図面を参照して詳細に説明す
る。
第2図A乃至同図Eは、本発明の一実施例に係
わるMOS型電界効果トランジスタの製造を工程
順に示す断面図である。
まず、半導体基板としてp型シリコン基板1を
用い、この表面に熱酸化により厚さ約1000Åのシ
リコン酸化膜2を形成した後、更に該シリコン酸
化膜2上に厚さ約3000Åの酸化防止膜としてのシ
リコン窒化膜を堆積させる。つづいて、このシリ
コン窒化膜上に約100Åのシリコン酸化膜を形成
した後、図示しないレジストパターンをマスクと
して素子領域及び配線領域を除く該シリコン酸化
膜部分、更にその下のシリコン窒化膜部分を選択
的に除去して第2図Aに示すようにシリコン窒化
膜パターン3及びその上にシリコン酸化膜パター
ン8を形成する。
次いで、CVD法により厚さ約5000Åのポリシ
リコン層9をシリコン窒化膜パターン3を含む全
面に堆積する。この時、第2図Bに示すようにシ
リコン窒化膜パターン3周縁のポリシリコン層9
部分はシリコン窒化膜パターン3上及びシリコン
酸化膜2上の同シリコン層9部分より実質的に厚
く形成される。ひきつづき、反応性イオンエツチ
ング法により全面エツチングする。この時、反応
性イオンエツチングは基板1表面に対して垂直な
方向のみにエツチングが進行するため、シリコン
窒化膜パターン3上のポリシリコン層9部分が完
全に除去された時点で同図Cに示すようにシリコ
ン窒化膜パターン3の周囲側面にポリシリコン層
9′が残存した状態となる。なお、シリコン窒化
膜パターン3上に形成されたシリコン酸化膜パタ
ーン8はポリシリコン層のエツチング工程におけ
るストツパとしての役目をなし、シリコン窒化膜
パターン3の膜減りを防止することができる。
次いで、前記シリコン窒化膜はパターン3及び
その周囲側面に残存したポリシリコン層9′をマ
スクとしてボロンを40KeVの加速電圧で6×
1013/cm2のイオン打込みを行ないシリコン基板1
表面にP+型の反転防止層5を形成する。
次いで、通常の酸化方法、例えば水素と酸素の
よる燃焼酸化を施すことによつて同図Dに示すよ
うに約1μmのフイールド酸化膜6を形成する。
この時、シリコン窒化膜パターン3は酸化防止マ
スクとして作用すると共に、その周囲側面に残存
したポリシリコン9′が同付近に供給されるH2O
分子と反応し、フイールド酸化と同時に酸化され
る。このため、残存ポリシリコン層9′下部のシ
リコン基板1における酸化の進行がシリコン窒化
膜パターンの周囲側面にポリシリコン層が残存し
ない場合に比べて極めて緩慢となり、シリコン窒
化膜パターン3端部のめくれ上がりを防止するこ
とができる。
以下通常の工程に従つて第2図Eに示す如き
MOS型電界効果トランジスタを形成する。なお、
同図Fは、同図Eの直交する断面構造を示すもの
であり、また図において10はソース、11はド
レイン、12はゲートシリコン酸化膜、13はポ
リシリコンからなるゲート電極、14は層間絶縁
膜、15はアルミニウム配線である。
従つて上記方法によればフイールド酸化工程に
おいて、シリコン窒化膜パターン3のめくり上り
がないので第1図Bおよび同図Eに示すαの値
を、ほぼ0にすることができ、この結果不必要な
変換差を見込むことがなく素子の高密度集積化が
可能となる。
またシリコン窒化膜パターン3のめくり上りが
ないことから、フイールド酸化後のシリコン基板
1に余分なストレスが加わらず素子の信頼性にも
優れている。
更にボロンのイオン注入は、シリコン窒化膜パ
ターン3とこの周縁に残したポリシリコン9とを
マスクとして行なうので、ボロンはシリコン窒化
膜パターン3の端部より離れた位置に注入され、
フイールド酸化工程においてもボロンなどの不純
物がシリコン窒化膜パターン3の下方の基板内側
に拡散することがなくなる。このためトランジス
タのソース・ドレイン方向と垂直な方向のチヤネ
ル幅の減少というナローチヤネル効果を防止する
ことができ、チヤネル幅の制御が容易となる。
第3図は本発明の他の実施例を示すものであ
る。
この方法は、P型シリコン基板1の表面にシリ
コン酸化膜2を形成した後、更にこの上にシリコ
ン窒化膜パターン3を設ける。次に素子領域およ
び配線領域を除く領域のシリコン窒化膜パターン
3を選択的に除去して第3図Aのように形成す
る。次にこのシリコン窒化膜パターン3の上面お
よび側面にストツパーとなる約100Åのシリコン
酸化膜8を形成した後、厚さ約5000Åにポリシリ
コン層9を全面に付着させて同図Bのように形成
する。以下上記第2図C乃至同図Fと同様にエツ
チング、フイールド酸化、素子形成の各工程を順
次行なつてMOS型電界効果トランジスタを形成
する方法でも良い。
また上記実施例では付着したポリシリコン層9
のエツチングにおいて、ストツパーとしてシリコ
ン窒化膜パターン3の表面にシリコン酸化膜8を
設けた場合について説明したが、第4図に示すよ
うにシリコン酸化膜8を設けずに直接ポリシリコ
ン層9を付着させて、これをエツチングする方法
でも良い。
この場合、反応性イオンエツチングによつてポ
リシリコン9を一部残留させるための制御性が問
題となるが、シリコン窒化膜パターン3上のポリ
シリコン9を除去する必要な程度のオーバーエツ
チングを加えても、エツチングは一方向にのみ進
行するため、残留するポリシリコン9の厚さが若
干減少しても幅方向にはほとんど変らず、本発明
の効果には大きな影響がない。
上記実施例では、酸化防止膜としてシリコン窒
化膜パターン3を用い、方向性エツチングとして
は反応性イオンエツチングを用いた場合について
説明したが、同様の作用を持たらすものであれば
他の技術を用いても良い。
以上説明した如く、本発明に係わる半導体装置
の素子分離方法によれば、余分の変換差を見込む
必要がなく素子の高密度集積化を図ることができ
ると共に、チヤネル幅の制御が容易であり、また
素子領域端部におけるストレスの発生もなく信頼
性に優れた素子を得ることができるなど顕著な効
果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図A乃至同図Cは従来方法により素子分離
する工程を順次示す断面図、同図Dは素子領域の
平面図、同図Eは同図Dのb−b線に沿つた断面
図、第2図A乃至同図Eは本発明の一実施例を順
次工程に従つて示す断面図、同図Fは同図Eの直
交する断面図、第3図Aおよび同図Bは本発明の
他の実施例を示す断面図、第4図は更に異なる他
の実施例を示す断面図である。 1……シリコン基板、2,7……シリコン酸化
膜、3……シリコン窒化膜パターン、4……レジ
ストパターン、5……フイールド反転防止層、6
……フイールド酸化膜、9……ポリシリコン層、
9′……残存ポリシリコン層、10……ソース、
11……ドレイン、13……ポリシリコンゲート
電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、こ
    の絶縁膜上に酸化防止膜を形成する工程と、素子
    領域及び配線領域を除く前記酸化防止膜部分を選
    択的に除去して酸化防止膜パターンを形成する工
    程と、この酸化防止膜パターンを含む基板全面に
    ポリシンコン層を堆積する工程と、前記基板表面
    に対して垂直な方向性を持つエツチング法により
    前記ポリシンコン層をエツチングして前記酸化防
    止膜パターンの周囲側面にポリシリコン層を残存
    させる工程と、フイールド反転防止用の不純物を
    前記酸化防止膜パターン及びその周囲側面に残存
    させたポリシンコン層をマスクとして前記基板表
    面にイオン注入する工程と、前記酸化防止膜パタ
    ーンを酸化防止マスクとして酸化処理を施すこと
    によりフイールド酸化膜を形成する工程とを具備
    したことを特徴とする半導体装置の素子分離方
    法。 2 酸化防止膜表面に酸化膜を形成し、これらを
    選択的に除去することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の半導体装置の素子分離方法。 3 酸化防止膜パターンの表面に酸化膜を形成し
    てポリシリコン層を堆積することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の半導体装置の素子分離
    方法。 4 酸化防止膜がシリコン窒化膜であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項いずれ
    か記載の半導体装置の素子分離方法。 5 半導体基板表面に対して垂直な方向性を持つ
    エツチング法が反応性イオンエツチング法である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
    導体装置の素子分離方法。
JP11090680A 1980-08-12 1980-08-12 Method of seperating elements of semiconductor device Granted JPS5735341A (en)

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