JPH04162528A - 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、半導体装置の製造方法に係り、特に、半導体
基板の主表面の一領域に選択的にフィールド酸化膜を形
成する半導体装置の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造においては、半導体（シリコン）基板
の主表面に形成される複数の半導体素子をそれぞれ電気
的に分離する（半導体基板内で）ために、各半導体素子
間にフィールド酸化膜を形成することが一般的である。

そして、このフィールド酸化膜は、半導体基板の主表面
において該フィールド酸化膜を形成しようとする領域の
みを露呈させたマスク（通常はシリコン窒化膜からなる
）を形成し、このマスクから露呈された半導体基板面を
酸素雰囲気中で加熱処理することによって形成している
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このように形成するフィールド酸化膜は、その
機能を充分なものとするために他の膜形成よりも比較的
膜厚を大きくするのが一般的である。

このために、熱処理によって生成されるフィールド酸化
膜によって、このフィールド酸化膜に隣接する半導体層
に応力が生じ、特に、フィールド酸化膜との境界部にお
ける半導体層には結晶欠陥が発生してしまうという問題
点があった。

そして、この結晶欠陥はさらに発展して、クラックのよ
うになると、近接して配置される半導体素子にまで及ぶ
ようになり、該半導体素子の特性を劣化させてしまうも
のであった。

それ故、本発明は、このような事情に基づいてなされた
ものであり、その目的とするところのものは、フィール
ド酸化膜の形成の際、このフィールド酸化膜との境界部
における半導体層に発生する結晶欠陥をできるだけ少な
くしようとする半導体装置の製造方法を提供するもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために１本発明は。

基本的には、半導体基板の主表面の一領域に選択的にフ
ィールド酸化膜を形成する半導体装置の製造方法におい
て、該フィールド酸化膜の形成を複数工程に分割し、そ
の一は、前記一領域内に形成し、他は、該一領域の周辺
より内側に周辺を有する領域内に形成するようにしたこ
とを特徴とするものである。

〔作　　用〕

このように、フィールド酸化膜の形成を複数工程に分割
していることから、所望の膜厚のフィールド酸化膜を形
成する場合においても、各工程におけるフィールド酸化
膜形成のため膜厚は薄くて済むことになる。

そして、そのうちの−の工程は、フィールド酸化膜形成
領域に形成することになり、このフィールド酸化膜との
境界部における半導体層への応力は少なく抑えるように
することができる。

このため、該境界部に発生する結晶欠陥を少なくするこ
とができる。

なお、他の工程にあっては、フィールド酸化膜形成領域
の周辺より内側に周辺を有する領域内に形成するように
していることから、上述の工程で形成したフィールド酸
化膜のうち半導体層と隣接する部分をさらに成長させず
に（該部分はマスクによって覆われることから）、該部
分より内側の領域のみを成長させて所望の膜厚を確保す
るようになっている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。

第１図は、本発明による半導体装置の製造方法の一実施
例を示す工程図である。

工艮よ− 第１図（、）に示すように、シリコンからなるＮ型半導
体基板１の主表面の全域にＰ型不純物をイオン打ち込み
してＰ型土導体層２を形成したものを用意する。そして
、Ｐ型土導体層２の主表面のうち、フィールド酸化膜の
形成領域以外の領域にシリコン窒化膜３からなるマスク
を形成する。

これにより、フィールド酸化膜を形成すべき領域は、前
記マスクから露呈された領域となる。

工五Ｉ− 次に、第１図（ｂ）に示すように、酸素雰囲気中で熱処
理をして、前記マスクから露呈されている領域にフィー
ルド酸化膜４を形成する。

この場合、フィールド酸化膜形成は２回に分割して形成
することを考え、本工程によるフィールド酸化膜４の形
成は、所望の膜厚の約１／２の膜厚程度に形成された時
点で、その形成を終了するようにする。

このため、Ｐ型土導体層２の主表面において、前記フィ
ールド酸化膜４との境界辺部（図中Ｑの部分）に生ずる
結晶欠陥は、前記フィールド酸化膜４の膜厚を小さくＬ
Ｑ部分の応力を緩和した分だけ少なくすることができる
。

］Ｊ陵」− 次に、前記シリコン窒化膜３を除去し、第１図（ｃ）に
示すように、新たなシリコン窒化膜５を形成する。この
シリコン窒化膜５は次の工程におけるフィールド酸化膜
形成のためのマスクとなるものである。シリコン窒化膜
５は、前記シリコン窒化膜３が形成されていた領域を覆
うとともに、さらに、フィールド酸化膜４の上面に至る
まで延在するようになっている。

フィールド酸化膜４の上面に延在するシリコン窒化膜５
の長さは特に限定されないが、このシリコン窒化膜５に
よって前記Ｑの部分が充分に覆われていることが要求さ
れる。

二呈土− 次に、第１図（ｃｌ）に示すように、酸素雰囲気中で熱
処理をして、前記シリコン窒化膜５から露呈されている
領域にフィールド酸化膜６を形成する。このフィールド
酸化膜６は前記フィールド酸化膜４上にさらに成長して
形成されるものであるが、シリコン窒化膜５に覆われて
いる前記Ｑの部分においては成長はなされない。このた
め、Ｑの部分に結晶欠陥が増大することなく、所望の膜
厚でフィールド酸化膜６（４をも含む）を形成すること
ができる。

工ｊ口し＝ そして、第１図（ｅ）に示すように、シリコン窒化膜５
を除去して、Ｐ型半導体層２の主表面には素子分離領域
であるフィールド酸化膜４，６が形成されることになる
。

以上説明した実施例によれば、フィールド酸化膜４，６
の形成を複数工程に分割していることから、所望の膜厚
のフィールド酸化膜を形成する場合においても、各工程
におけるフィールド酸化膜形成のため膜厚は薄くて済む
ことになる。

そして、そのうちの−の工程は、フィールド酸化膜形成
領域に形成することになり、このフィールド酸化［Ｉ４
との境界部（Ｑ部分）における半導体層２への応力は少
なく抑えるようにすることができる。

このため、該境界部（Ｑ部分）に発生する結晶欠陥を少
なくすることができる。

なお、他の工程にあっては、フィールド酸化膜形成領域
の周辺より内側に周辺を有する領域内に形成するように
していることから、上述の工程で形成したフィールド酸
化膜４のうち半導体層と隣接する部分をさらに成長させ
ずに（該部分はマスクによって覆われることから）、該
部分より内側の領域のみを成長させてフィールド酸化膜
６を形成し所望の膜厚を確保するようになっている。

次に、第１図に示した半導体装置の製造方法が適用され
る半導体装置の一実施例について第２図を用いて説明す
る。

第２図において、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は第
２図（ａ）のＩＢ−ＩＢ線における断面図、同図（ｃ）
は第２図（ａ）のＩＣ−ＩＣ線における断面図である。

まず、第２図（ｂ）において、Ｎ型半導体基板１の主表
面の全域にＰ型半導体層２が形成され、このＰ型半導体
層２の主表面にフィールド酸化膜４．６が形成されてい
る。このフィールド酸化膜４．６は、第２図（ａ）に示
すように、後述する半導体素子形成領域を包囲するよう
に形成されたものとなっており、このうち、フィールド
酸化膜４は前記半導体素子形成領域側に位置づけられた
膜厚の小さい部分であり、またフィールド酸化膜６は前
記フィールド酸化膜４の外側に位置付けられる膜厚の大
きい部分である。したがって、フィールド酸化膜４とフ
ィールド酸化膜６との境界には段差８が生じていること
になる。

フィールド酸化膜４，６に囲まれた半導体素子形成領域
には、その中央を横切るように形成されたポリシリコン
層９が形成されている。このポリシリコン層９はＰ型半
導体層２との間にゲート酸化膜が介在されＭＯＳトラン
ジスタにおけるゲート電極となるものである。

そして、ポリシリコン層９は、第２図（ｃ）に示すよう
に、フィールド酸化膜４，６の段差を跨るようにしてフ
ィールド酸化膜６の上面に延在している。

このような場合、前記フィールド酸化膜４，６の段差に
より、従来見られたような急な段差を解消できることか
ら、前記ポリシリコン層９の断線を防止することができ
るようになる。なお、このような効果は、ポリシリコン
層９に限定されず、後述するソース層、トレイン層に接
続される配線層においても同様である。

また、第２図（ｂ）に示すように、ゲート電極であるポ
リシリコン層９の両脇にたとえばセルフアライメント（
ポリシリコン層６をマスクにする）によってＮ型不純物
拡散層からなるソース層１０およびドレイン層１１が形
成されている。

なお、第２図において、図示していないが、ソース層１
０およびドレイン層１１にはそれぞれこれらに接続され
るソース電極、トレイン電極が形成され、これら各電極
に接続される配線が形成されている。

以上説明した実施例では、フィールド酸化膜４゜６に近
接されてＭＯ３型トランジスタが配置されている半導体
装置を一実施例として説明したものである。しかし、本
発明は、これに限定されず、たとえば、ＰＮＰ型トラン
ジスタ、ＮＰＮ型トランジスタ等の他の半導体素子であ
ってもよいことはもちろんである。

しかし、ＭＯ５型トランジスタの場合、そのチャネル領
域に上述した結晶欠陥が及ぶようなことがあると、該Ｍ
Ｏ５型トランジスタに致命的な損傷を与えることになる
ことから、本発明は、特にＭＯ５型トランジスタが形成
されている場合に有効であるといえる。

上述した実施例によれば、フィールド酸化膜４゜６の形
成工程を２回に分けて行なったものであるが、これに限
定されるものではなく、２回以上であってもよいことは
いうまでもない。

また、複数に分割した各工程のうち、最初の工程として
、フィールド酸化膜を形成すべき領域にわたってフィー
ルド酸化膜を形成したものであるが、この工程は必ずし
も最初にもってくる必要はないことはいうまでもない。

すなわち、最初、フィールド酸化膜を形成すべき領域の
周辺より内側に周辺を有する領域にフィールド酸化膜を
形成した後、フィールド酸化膜を形成すべき領域にフィ
ールド酸化膜を形成するようにしても同様の効果が得ら
れることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように、本発明による半
導体装置の製造方法によれば、フィールド酸化膜の形成
の際、このフィールド酸化膜との境界部における半導体
層に発生する結晶欠陥をできるだけ少なくするようにで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないしくｅ）は、本発明による半導体装置
の製造方法の一実施例を示す工程図、第２図（ａ）ない
しくＱ）は、本発明による半導体装置の製造方法が適用
される半導体装置の一実施例を示した構成図で、同図（
ａ）は平面図、同図（ｂ）は第２図（ａ）のＩＢ−ＩＢ
線における断面図、同図（ｃ）は第２図（ａ）のＩＣ−
ＩＣ線における断面図である。 図中、 １・・・Ｎ型半導体基板、２・・・Ｐ型半導体層、３，
５・・シリコン窒化膜、４，６・・・フィールド酸化膜
。 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板の主表面の一領域に選択的にフィールド
   酸化膜を形成する半導体装置の製造方法において、該フ
   ィールド酸化膜の形成を複数工程に分割し、その一は、
   前記一領域内に形成し、他は、該一領域の周辺より内側
   に周辺を有する領域内に形成するようにしたことを特徴
   とする半導体装置の製造方法。 ２、請求項第１記載の発明において、最初にフィールド
   酸化膜を形成すべき領域にフィールド酸化膜を形成する
   ようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 ３、請求項第１記載の発明において、最初にフィールド
   酸化膜を形成すべき領域の周辺より内側に周辺を有する
   領域内に他のフィールド酸化膜を形成するようにしたこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。 ４、フィールド酸化膜面における半導体層面との境界辺
   部が他の領域より膜厚が小さい段差が形成され、この段
   差に跨って配線層が形成されていることを特徴とする半
   導体装置。