JPH04219956A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はウエルおよびトランジス
タ等の素子間分離を行うための半導体装置の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】以下に従来の半導体装置の製造方法につ
いて説明する。

【０００３】図３は従来の半導体装置の製造方法の工程
断面図である。図３（ａ）に示すシリコン基板１の上に
、順次シリコン酸化膜２及びシリコン窒化膜３を形成す
る。次に図３（ｂ）に示すように、ウエル形成用のレジ
スト膜４を形成し、このレジスト膜４をマスクとしてド
ライエッチング技術を用いてシリコン窒化膜３のみをエ
ッチングする。その後レジスト膜４とシリコン窒化膜３
をマスクとしてりん（Ｐ）を注入する。次に図３（ｃ）
に示すように、シリコン窒化膜３をマスクとして酸化し
、厚いシリコン酸化膜２ａを形成する。次に図３（ｄ）
に示すように、シリコン窒化膜３を除去した後厚いシリ
コン酸化膜２ａをマスクとしてボロン（Ｂ）を注入する
。厚い酸化膜２ａの領域では不純物が基板まで到達しな
いのでセルフアラインで２種類のウエルを形成できる。 次に図３（ｅ）に示すように、ウエル活性化の熱処理を
行った後窒化膜３ａを形成し、その上に素子分離領域を
形成するためのレジスト４ａを形成した後ドライエッチ
ング技術を用いてシリコン窒化膜３ａをエッチングする
。次に図３（ｆ）に示すように、素子間のリーク電流を
抑えるためにボロン（Ｂ）を注入する。次に図３（ｇ）
に示すように、素子分離用のシリコン酸化膜７を形成す
ると同時に、図３（ｆ）の工程で注入した不純物が活性
化される。またシリコン窒化膜は酸化されにくいため、
シリコン窒化膜のない部分のみが酸化されて図３（ｈ）
に示すようなシリコン酸化膜の構造が形成され、このシ
リコン酸化膜で素子分離を行う。このような素子分離領
域形成方法はＬＯＣＯＳ法と呼ばれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、素子分離用のシリコン酸化膜７を行うと
、酸化は等方的に起こるためにシリコン窒化膜３ａの下
も酸化されるという課題を有していた。このシリコン酸
化膜の入り込みはバーズビークと呼ばれ、素子が微細化
してくると設計通りの寸法が得られず、素子特性の悪化
を引き起こし、それを避けようとするとチップサイズが
増加する。またＮチャネルトランジスタのチャネルスト
ッパとしてＰ型の不純物を注入しているが、素子が微細
化してくるとその後の熱処理で不純物がトランジスタの
形成領域まで拡散し、狭チャネル効果によりトランジス
タのしきい値電圧が変化してしまう。

【０００５】本発明は上記従来の課題を解決するもので
、チャネルストッパ用に注入した不純物の広がりを抑え
、素子分離用のシリコン酸化膜の入り込みを減少させ、
素子の微細化、高性能化を可能にする半導体装置の製造
方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体装置の製造方法は、シリコン基板の上
にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを形成する工程と
、シリコン窒化膜をエッチングしてマスク用シリコン窒
化膜を選択的に形成する工程と、全面にシリコン酸化膜
とシリコン窒化膜を形成する工程と、異方性エッチング
によりマスク用シリコン窒化膜の側面にシリコン酸化膜
を介してシリコン窒化膜によるサイドウオールを形成す
る工程と、サイドウオールおよびマスク用シリコン窒化
膜をマスクとしてイオン注入する工程と、シリコン基板
を酸化し、素子分離用の厚い酸化膜を形成する工程とを
有する。

【０００７】

【作用】この構成により、素子分離用のシリコン酸化膜
を形成したときにバーズビークができても、サイドウオ
ールにより寸法が短くなっているために素子分離長がマ
スクサイズより大きくなることがない。さらに素子分離
用のシリコン酸化膜を形成するためのシリコン窒化膜の
下に形成したシリコン酸化膜がエッチングストッパにな
り膜厚のばらつき、エッチングの不均一性によるサイド
ウオールのばらつきが減少し、その形状が安定する。さ
らにこのサイドウオールをマスクとして不純物を注入す
るために、熱拡散が生じてもサイドウオールが無いとき
に比べてトランジスタ領域に拡散する量が少なくなり、
しきい値電圧の変化が少なくなる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【０００９】図１は本発明の一実施例における半導体装
置の製造方法を示す工程図である。まず図１（ａ）に示
すシリコン基板１の上に、シリコン酸化膜２を形成する
。 次に図１（ｂ）に示すように、シリコン窒化膜３を形成
し、その上にレジスト４を形成する。このレジスト４を
マスクとしてシリコン窒化膜３をドライエッチングし、
図１（ｃ）に示すようにマスク用シリコン窒化膜３ａを
形成する。次に図１（ｄ）に示すように、全面にシリコ
ン酸化膜５を形成し、さらに図１（ｅ）に示すシリコン
窒化膜６を形成する。次に図１（ｆ）に示すように、異
方性エッチングによりサイドウオール６ａを形成する。 この時シリコン酸化膜５がエッチングストッパになるた
めにオーバーエッチングすることにより、シリコン窒化
膜６の膜厚やエッチングのばらつきを吸収できる。次に
素子間のリーク電流を防止するための不純物をイオン注
入する。 次に図１（ｇ）に示すように、シリコン窒化膜３ａおよ
びサイドウオール６ａをマスクとしてシリコン基板１を
酸化し、素子分離用のシリコン酸化膜７を形成する。

【００１０】次に本発明の具体的な実施例について図２
を参照しながら説明する。まず図２（ａ）に示すシリコ
ン基板１の上に厚さ２５ｎｍのシリコン酸化膜２を形成
し、次に減圧ＣＶＤ法により厚さ５０ｎｍのシリコン窒
化膜３を形成する。次に図２（ｂ）に示すように、フォ
トリソグラフィ技術を用いてレジスト４を形成し、ドラ
イエッチング技術を用いてシリコン窒化膜３だけをエッ
チングし、その後レジスト４をマスクにしてＮウエル形
成用にりんイオンを約１２０ＫｅＶで注入する。その後
、レジスト４をアッシングにより除去する。次に図２（
ｃ）に示すように、シリコン窒化膜３をマスクとして酸
化し、厚さ１２０ｎｍのシリコン酸化膜２ａを形成する
。次に図２（ｄ）に示すように、熱りん酸によりシリコ
ン窒化膜３を除去した後、ＢＦ２を約５０ＫｅＶで注入
するとＮウエルの領域は酸化膜が厚いためにＢＦ２はシ
リコン基板１までは到達しないが、その他の領域には注
入され、その領域にＰウエルを形成する。次に図２（ｅ
）に示すように、約１１００℃で約９時間の熱処理を行
って注入した不純物を活性化した後、減圧ＣＶＤ法によ
り厚さ１５０ｎｍのシリコン窒化膜を形成し、フォトエ
ッチング技術により分離領域のパターンとなるシリコン
窒化膜３ａを形成する。次に図２（ｆ）に示すように、
減圧ＣＶＤ法により厚さ２５ｎｍのシリコン酸化膜５を
形成する。次に図２（ｇ）に示すように、減圧ＣＶＤ法
により厚さ１６０ｎｍのシリコン窒化膜６を形成する。 次に図２（ｈ）に示すように、ドライエッチング法を用
いた異方性エッチングによりシリコン窒化膜６をエッチ
ングし、サイドウオール６ａを形成する。このときシリ
コン酸化膜５がエッチングストッパとなるため、オーバ
ーエッチングすることによりシリコン窒化膜６の膜厚や
エッチングのばらつきを吸収できる。次に図２（ｉ）に
示すように、素子間のリーク電流を低減するためにＢＦ
２をイオン注入する。素子間のリーク電流はＮチャネル
トランジスタすなわちＰウエル領域では問題になるが、
Ｎウエル領域ではシリコン酸化膜の膜厚が厚いためにＰ
型の不純物が拡散しない。またサイドウオール６ａが形
成されているためにイオン注入時に不純物がシリコン窒
化膜３ａの下に回り込みにくく、狭チャネル効果が出に
くい。次に図２（ｊ）に示すように、素子分離用の厚さ
６００ｎｍのシリコン酸化膜７を形成した後、熱りん酸
によりシリコン窒化膜３ａ，６ａを除去する。一般に酸
化は等方的に起こるためシリコン窒化膜の下も酸化され
るが、本発明の方法ではサイドウオール６ａの大きさを
最適化することにより素子分離領域の減少を最小にする
ことができる。また通常シリコン窒化膜のストレスのた
めにシリコン基板に欠陥が生じやすいが、欠陥の入りや
すいサイドウオール６ａの下にはシリコン酸化膜５が形
成されているために応力が緩和され、欠陥が生じること
がない。さらにサイドウオール６ａの形状は緩やかに変
化しているために、サイドウオール６ａの下のシリコン
酸化膜５にかかるストレスも減少させることができる。

【００１１】

【発明の効果】以上のように本発明は、シリコン窒化膜
の側面に形成したサイドウオールをマスクとして不純物
の注入と素子分離用のシリコン酸化膜の形成を行うこと
により、チャネルストッパ用に注入した不純物の広がり
を抑え、素子分離用のシリコン酸化膜の入り込みを減少
させ、素子の微細化、高性能化を可能にする半導体装置
の製造方法を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における半導体装置の製造方
法を示す工程図

【図２】本発明の具体的な実施例を示す工程図

【図３】
従来の半導体装置の製造方法を示す工程図

【符号の説明】

１　　シリコン基板 ２　　シリコン酸化膜 ３ａ　　シリコン窒化膜 ５　　シリコン酸化膜 ６　　シリコン窒化膜 ６ａ　　サイドウオール ７　　厚いシリコン酸化膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリコン基板の上にシリコン酸化膜とシリ
   コン窒化膜とを形成する工程と、前記シリコン窒化膜を
   エッチングしてマスク用シリコン窒化膜を選択的に形成
   する工程と、全面にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を
   形成する工程と、異方性エッチングにより前記マスク用
   シリコン窒化膜の側面にシリコン酸化膜を介してシリコ
   ン窒化膜によるサイドウオールを形成する工程と、前記
   サイドウオールおよび前記マスク用シリコン窒化膜をマ
   スクとしてイオン注入する工程と、シリコン基板を酸化
   し、素子分離用の厚いシリコン酸化膜を形成する工程と
   を有する半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】シリコン基板の上に第１のシリコン酸化膜
   と第１のシリコン窒化膜を順に形成する工程と、不純物
   注入領域の前記第１のシリコン窒化膜をエッチングした
   後第１の不純物を注入する工程と、前記第１のシリコン
   酸化膜と第１のシリコン窒化膜をマスクとしてシリコン
   基板を酸化し、厚いシリコン酸化膜を形成する工程と、
   前記第１のシリコン窒化膜を除去し、前記第２のシリコ
   ン酸化膜をマスクとして第２の不純物を注入する工程と
   、第２のシリコン窒化膜を形成する工程と、素子分離領
   域となる領域の上の第２のシリコン窒化膜をエッチング
   する工程と、第３のシリコン酸化膜と第３のシリコン窒
   化膜を形成する工程と、前記第３のシリコン窒化膜を異
   方性エッチングし、前記第２のシリコン窒化膜のパター
   ン側面に前記第３のシリコン窒化膜でできたサイドウオ
   ールを形成する工程と、前記第２、第３のシリコン窒化
   膜をマスクとして第３の不純物を注入する工程と、前記
   第２、第３のシリコン窒化膜をマスクとして第３のシリ
   コン酸化膜を形成する工程とを有する半導体装置の製造
   方法。