JPH03177045A - 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、半導体装置における素子分離の形成方法に関
する。

（従来の技術） 従来の素子分離用シリコン酸化膜の形成方法について以
下に説明する。第４図（ａ）〜（Ｃ）は従来技術におけ
る半導体装置の製造方法である。

半導体基板４０上にシリコン酸化膜４１を介し、その上
に多結晶シリコン膜４２、シリコン窒化膜４３を堆積さ
せる（第４図（ａ））。次に、通常用いられている写真
蝕刻法によりフォトレジストをパターニングした後、こ
れをマスクとして、異方法エツチング法によりシリコン
窒化膜４３をエツチングする。そしてフォトレジストを
全て除去した後、チャネルストッパー用不純物４６をイ
オン注入しチャネルストッパー領域４７ａを形成する（
第４図（ｂ））。そして、熱酸化工程により、素子分離
用シリコン酸化膜４８を形成する（第４図（Ｃ））。

このように従来技術においてチャネルストッパ用不純物
４６をイオン注入した後、熱酸化工程より素子分離用シ
リコン酸化膜４８を形成する。

この熱酸化工程は約１００ｏ度で長時間長われるため、
第５図に示すように、不純物の熱拡散によりチャネルス
トッパー領域４７ａが４７ｂのようになる。即ち、チャ
ネルストッパー領域４７ｂは素子形成閉域Ａにまで侵入
し、実効的な能動素子領域Ｂは減少してしまう。このよ
うな現象は微細な能動素子領域Ｂを形成することを必要
とする高集積化において大きな問題となっている。

（発明が対決しようとする課題） このように従来技術においては、チャネルストッパー用
不純物の熱拡散により能動素子領域が減少してしまうと
いう問題点があった。本発明は、チャネルストッパー用
不純物の熱拡散を大巾に抑制し、能動素子領域の実質的
な減少を防止することにより、微細化・集積度の向上を
可能にする素子分離の形成方法を提供するものである。

［発明の構成］ （３題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明においては、半導体基
板上に熱酸化により素子分離用シリコン酸化膜を形成す
る工程と、この素子分離用シリコン酸化膜の下に不純物
をイオン注入しチャネルストッパー領域を形成する工程
とからなる半導体装置の製造方法を提供する。

また第一のシリコン窒化膜、このシリコン窒化膜を構成
するシリコン窒化物よりも剛性の小さい物質よりなる層
、及び第二のシリコン窒化膜を順次形成する工程と、こ
れら第一のシリコン窒化膜と前記層及び第二のシリコン
窒化膜をマスクとして素子分離用シリコン酸化膜を形成
する工程と、前記第一のシリコン窒化膜と前記層及び第
二のシリコン窒化膜をマスクとして素子分離用シリコン
酸化膜の下に不純物をイオン注入しチャネルストッパー
領域を形成する工程とからなる半導体装置の製造方法を
提供する。

（作用） このように構成されたものにおいては、素子分離用シリ
コン酸化膜を熱酸化により形成した後、素子分離用シリ
コン酸化膜の下に不純物をイオン注入してチャネルスト
ッパー領域を形成するため、素子分離用シリコン酸化膜
を形成する時の熱工程における熱拡散によりチャネルス
トッパー領域が能動素子領域に拡散することを防止する
ことができる。

また、選択的に素子分離用シリコン酸化膜を形成させ、
不純物をイオン注入する場合、素子分離用シリコン酸化
膜を形成する時の熱工程において、シリコン窒化膜、二
のシリコン窒化膜を形成するシリコン窒化物よりも剛性
の小さい物質よりなるす、及びシリコン窒化膜を順に堆
積したものをマスクとして用いる。このマスクは同じ膜
厚のシリコン窒化膜に比べ剛性が小さい。ゆえに、素子
分離境界での歪みによる結晶欠陥を発生させることなく
マスクの膜厚を大きくすることが可能となる。

従って、素子分離用シリコン酸化膜形成のための熱酸化
においては素子分離境界での歪みの発生を有効に防止す
ることが可能となり、イオン注入においては、不純物を
素子分離用シリコン酸化膜を通過させるために要求され
るイオン注入のエネルギーに対して、膜厚を大きくする
ことにより不純物を有効に遮断せしめることができる。

（実施例） 本発明の第一の実施例による半導体装置の製造方法にお
ける各工程の断面図を第１図に示す。

半導体基板１０上にシリコン酸化膜１１を形成し、その
上に多結晶シリコン膜１２、第一のシリコン窒化膜１３
、シリコン酸化膜１４を順次形成し、最上部に第二のシ
リコン窒化膜１５を形成する（第１図（ａ））。

次に通常用いられる写真蝕刻法によりフォトレジスト１
６を第二のシリコン窒化膜１５上に塗布し選択的に感光
させレジストパターンを形成させた後、前記第二のシリ
コン窒化膜１５とシリコン酸化膜１４及び第一のシリコ
ン窒化膜１３を異方法エツチングを去でエツチングする
（第１図（ｂ））。

そして、フォトレジスト１６を除去した後、第一のシリ
コン窒化膜１５、シリコン酸化膜１４及び第一のシリコ
ン窒化膜１３をマスクとして熱酸化工程を経て、素子分
離用シリコン酸化膜１８を形成する（第１図（Ｃ））。

最後に不純物１７を高加速度電圧でイオン注入する。例
えばボロンにおいて素子分離用シリコン酸化膜の膜厚が
〜５０００オングストロームなら〜２８０　ｋｅｙであ
る。このイオン圧入によりチャネルストッパー領域１９
を得る。

このような構成においては、第一のシリコン窒化膜１３
、及びシリコン酸化膜１４及び第二のシリコン窒化膜１
５からなるいわゆるサンドイッチ構造をマスクとして素
子分離用シリコン酸化膜１８、またチャネルストッパー
頭載１９を形成する。

このマスクは、同じ膜厚をシリコン窒化膜で形成した場
合に比べ剛性が小さいため熱酸化においても素子分離境
界に歪みによる結晶欠陥を生じさせること無く素子分離
用シリコン酸化膜１８を形成できる。また、チャネルス
トッパー領域１９の形成に必要なイオン注入において、
このマスクの膜厚を大きくすることにより不純物を素子
分離用シリコン酸化膜１８を通過させるために要求され
るエネルギーにおいても不純物を有効に遮断せしめるこ
とができる。このようにイオン注入することによりチャ
ネルストッパー頭載をセルファラインで形成てきる。

上記のように素子分離用シリコン酸化膜１８を形成後、
チャネルストッパー領域１９を形成するためチャネルス
トッパー領域１つの熱拡散を防止でき素子形成領域の実
質的な減少を防止し、より微細化することができ、集積
度の向上が可能となる。

本発明の第二の実施例による半導体装置の製造方法にお
ける各工程の断面図を第２図に示す。

半導体基板２０上にシリコン酸化膜２１を形成し、その
上に多結晶シリコン膜２２、第一のシリコン窒化膜２３
、更に多結晶シリコン膜２４、そして最上部に第二のシ
リコン窒化膜２５ａを形成する（第２図（ａ）〉。次に
、通常用いられる写真蝕刻を去によりフォトレジスト２
６を第二のシリコン窒化膜２５ａ上に塗布し、選択的に
感光させレジストパターンを形成させた後、前記シリコ
ン窒化膜２５ａと多結晶シリコン膜２４を異方法エツチ
ング法によりエツチングする（第２図（ｂ〉〉。そして
フォトレジスト２６を除去した後、第二のシリコン窒化
膜２５ａ上に再度シリコン窒化物を堆積させ窒化膜２５
ｂを得る。その後、このシリコン窒化膜２５ｂを異方法
エツチング法でエツチングしく第２図（Ｃ〉）、多結晶
シリコン膜２４をシリコン窒化膜２３及びシリコン窒化
膜２５ｂて覆う様に形成する（第２図（ｄ〉）。その後
、熱酸化により素子分離用シリコン酸化膜２７を形成し
た後、不純物２８をイオン注入してチャネルストッパー
領域２９を形成する（第２図（ｅ））。

このような構成においては、シリコン窒化膜２３、多結
晶シリコン２４及びシリコン窒化膜２５ｂからなるサン
ドイッチ構造をマスクとして選択的に素子分離用シリコ
ン酸化膜２７を形成し、その後チャネルストッパー領域
２つを形成するため、チャネルストッパー領域２つの熱
拡散を有効に防止することができる点は第一の実施例の
場合と同様である。しかし、本実施例では、シリコン窒
化膜２５ａと多結晶シリコン膜２４を異方法エツチング
法によりエツチングし、シリコン窒化膜２５ａ上に再度
シリコン窒化物を堆積させ窒化膜２５ｂを形成し、この
シリコン窒化膜２５ｂを異方法エツチング法でエツチン
グするため本来のフォトレジストパターンＡよりもエツ
チングパターンＢの方が小さくすることができる。

従って、本実施例においてはチャネルストッパー領域２
９の熱拡散の防止による微細化のみならず、フォトレジ
ストパターンＡより微細なパターンＢが本実施例て形成
されることにより、微細な素子分離、ひいては集積度の
向上が可能となる。

なお、本実施例においては多結晶シリコン３４の代わり
にシリコン酸化膜またはシリサイドを用いることも可能
である。

本発明の第三の実施例による半導体装置の製造方ｌ去に
おける各工程の断面図を第３図に示す。

半導体基板３０上にシリコン酸化膜３１を形成し、その
上に多結晶シリコン膜３２、第一のシリコン窒化膜３３
、更に多結晶シリコン膜３４ａ、そして最上部に第二の
シリコン窒化膜３５を形成する（第３図（ａ））。そし
てこの第二のシリコン窒化膜３５上に通常用いられる写
真蝕刻性によりフォトレジスト３６を塗布し、選択的に
感光させレジストパターンを形成させた後、第二のシリ
コン窒化膜３５と多結晶シリコン３４ａを異方法エツチ
ング法でエツチングする（第３図（ｂ））。次に、フォ
トレジスト３６を除去した後、多結晶シリコン膜３４ａ
を熱酸化させシリコン酸化膜３４ｂを得る。そして、こ
のシリコン酸化膜３４ｂをマスクとして第一のシリコン
窒化１１！２３３を異方法エツチング法でエツチングす
る（第３図（Ｃ））。さらに、熱酸化により素子分離用
シリコン酸化膜３８を形成した後、不純物３７をイオン
注入してチャネルストッパー領域３９を形成する（第３
図（ｄ））。

このような構成においては、第一のシリコン窒化膜３３
、多結晶シリコン３４ａ及び第二のシリコン窒化膜３５
からなるサンドイッチ構造をマスクとして選択的に素子
分離用シリコン酸化膜３８を形成し、その後チャネルス
トッパー領域３つを形成するため、チャネルストッパー
領域３９の熱拡散を有効に防止することができる点は上
述の実施例の場合と同様である。しかし、本実施例では
、第二のシリコン窒化膜３５と多結晶シリコン膜３４ａ
を異方法エツチング法によりエツチングし、この多結晶
シリコン膜３４ａを熱酸化させシリコン酸化膜３４ｂを
得る。そして、このシリコン酸化膜３４ｂを用いて第一
のシリコン窒化ＩＩ！３３をエツチングするため、この
エツチングパターンＢはフォトレジストパターンＡより
も小さくなる。

従って、本実施例においてはチャネルストッパー領域３
つの熱拡散の防止による微細化のみならず、フォトレジ
ストパターンＡより微細なパターンＢが本実施例で形成
されることにより微細な素子分離が可能となり、ひいて
は集積度を向上することがてきる。

［発明の効果］ 以上に述べてきたように本発明においては、素子分離用
熱酸化工程を経た後、チャネルストッパー用イオン注入
を行うので、前記熱酸化工程におビする熱による不純物
拡散を防ぐことができ、素子形成領域の実質的な減少を
防止し、素子をより微細化することが可能となり集積度
を向上することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一の実施例における半導体装置の製造方法に
おける各工程の断面図、第２図は第二の実施例における
半導体装置の製造方法における各工程の断面図、第３図
は第三の実施例における半導体装置の製造方法における
各工程の断面図、第４図は従来の素子分離形成方法の各
工程における断面図、及び第５図は従来技術における半
導体装置の断面図である。 １０．２０．３０．４０・・・・・・半導体基板、１１
，２１，３１．４１・・・・・シリコン酸化膜、１２．
２２，２４．３２，３４ａ、４２・・・・・・多結晶シ
リコン、１３．２３，３３．４３・・・・・・第一のシ
リコン窒化Ｈ１１５，２５ａ、２５ｂ、３５・・・・・
・第二のシリコン窒化膜、１１３．２６．３Ｂ、・・・
・・・フォトレジスト、１８，２７．３８．４８・・・
・・・素子分離用シリコン酸化膜、１９．２９，３９．
４７ｂ・・・・・・チャネルストッパー領域。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に熱酸化により素子分離用シリコン
   酸化膜を形成する工程と、 このシリコン酸化膜の下に不純物をイオン注入しチャネ
   ルストッパー領域を形成する工程とを有することを特徴
   とする半導体装置の製造方法。
2. （２）半導体基板上に第一のシリコン窒化膜を形成する
   工程と、 この第一のシリコン窒化膜上にこのシリコン窒化膜を構
   成するシリコン窒化物よりも剛性の小さい物質からより
   なる層を形成する工程と、 さらにこの層上に第二のシリコン窒化膜を形成する工程
   と、 前記第一のシリコン窒化膜と前記層と前記第二のシリコ
   ン窒化膜とをマスクとして熱酸化により素子分離用シリ
   コン酸化膜を形成する工程と、このマスクを用いて前記
   酸化膜形成後に素子分離用シリコン酸化膜の下に不純物
   をイオン注入しチャネルストッパー領域を形成する工程
   と を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。