JPH0434306B2 - - Google Patents

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JPH0434306B2
JPH0434306B2 JP62005821A JP582187A JPH0434306B2 JP H0434306 B2 JPH0434306 B2 JP H0434306B2 JP 62005821 A JP62005821 A JP 62005821A JP 582187 A JP582187 A JP 582187A JP H0434306 B2 JPH0434306 B2 JP H0434306B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置の製造方法に関するも
ので、特に半導体基板上に形成される半導体素子
の分離技術に係わる。
(従来の技術) 従来、素子分離技術としてLOCOS法が広く知
られている。LOCOS法とは、半導体基板上に絶
縁膜を介して耐酸化性膜、例えばシリコン窒化膜
(Si3N4)を形成してバターニングを行なつた後、
上記シリコン窒化膜をマスクにして選択酸化を行
なうことにより素子分離用の厚い絶縁膜を形成す
るものである。
ところで、上記LOCOS法では、バーズビーク
と呼ばれる酸化膜の横方向への成長現象により選
択酸化用マスク材(シリコン窒化膜)の寸法と形
成された素子分離領域の寸法との間に誤差が生じ
る。例えば、シリコン窒化膜の膜厚を2500Å、半
導体基板(シリコン基板)とシリコン程化膜間の
絶縁膜(シリコン酸化膜)の膜厚を1500Å、選択
酸化時の素子分離用絶縁膜の厚さを8000Å、出来
上がり素子分離用絶縁膜の厚さを5000Å〜6000Å
とすると、上記寸法誤差は1.2μm〜1.6μmとな
る。
この寸法誤差のため、LOCOS法では、電気的
に十分な素子分離用絶縁膜厚を得ようとする場合
の実用的な素子分離領域の幅は2.0μm程度が限界
となる。その結果、LOCOS法は2μm以下の微細
な素子分離用絶縁膜の形成には向かないという問
題がある。
また、LOCOS法では、通常、素子分離領域に
寄生トランジスタの導通を防ぐためにイオン注入
等により不純物が導入されるが、この不純物が後
で素子分離用絶縁膜を形成する(通常は熱酸化に
よつて形成される)ときに能動素子トランジスタ
部分にしみ出し、いわゆる狭チヤンネル効果を招
いて素子特性を劣化させるという問題がある。
さらに、このLOCOS法では、選択酸化用のマ
スク材の間隔の寸法が小さくなると、素子分離用
絶縁膜の厚さが薄くなるという問題がある。
なお、上記寸法誤差の問題に関していえば、予
めこの寸法誤差を考慮にいれて選択酸化用マスク
材の寸法を設定すれば解決できるが、これでは、
マスク材の形成が難しくなるとともにその加工精
度が劣化するという問題がある。しかも、この方
法では、微細な素子分離用絶縁膜を形成しにくい
という問題は何等解決されない。
また、寸法誤差を無くす方法ではないが小さく
する方法として、半導体基板に溝を形成する方法
やLOCOS法に於ける最下層の絶縁膜を除去ある
いは極度に薄くする方法が考えられているが、こ
れらの方法では、素子分離領域の形成時に半導体
基板に結晶欠陥が生じる等の問題がある。
(発明が解決しようとする問題点) 以上述べたように素子分離領域を形成するため
に従来より使われていたLOCOS法では、選択酸
化用マスク材の寸法と形成された素子分離領域の
寸法との間に誤差が生じるという問題、不純物の
しくみ出しによる狭チヤンネル効果が生じるとい
う問題並びに素子分離領域の寸法が小さくなると
その厚さも薄くなるという問題があつた。
そこでこの発明は、結晶欠陥を招くことなくか
つ容易に所望の寸法の素子分離領域を得ることが
でき、しかも狭チヤンネル効果の発生や素子分離
領域の寸法の縮小に伴うその厚さの減少も防止す
ることができる半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するためにこの発明は、半導体
基板上に該基板から離れるに従つてエツチングレ
ートが早くなる絶縁膜を形成する工程と、この絶
縁膜上に素子分離領域の寸法を規定する第1のマ
スク材膜をを形成する工程と、このマスク材膜を
マスクして等方性エツチングにより上記絶縁膜の
上方領域を削る工程と、このエツチングによつて
形成された部分を第2のマスク材膜によつてマス
クして絶縁膜の下方領域を等方性エツチングによ
り削る工程とを設けるようにしたものである。
(作用) 上記構成によれば、1回目の等方性エツチング
により素子分離領域の大方の形状が作られ、2回
目の等方性エツチングにより第2のマスク材膜の
変換差を利用して素子分離領域の寸法が第1のマ
スク材膜によつて規定される寸法に合せられる。
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を詳
細に説明する。第1図〜第5図は素子分離用絶縁
膜の製造工程を順次示している。
まず、第1図に示すように、P型(面方位100)
で比抵抗が10〜20Ω・cmのシリコン基板11を
950℃の燃焼酸化で酸化することにより、膜厚
1000Åの表面保護用シリコン酸化膜(SiO2膜)
12を形成する。次に、このシリコン酸化膜12
上からボロン13を3×1012cm-2でイオン注入す
ることにより、フイールド反転防止用不純物層1
4を形成する。
次に、第2図に示すように、CVD法により膜
厚が3500Åの絶縁用シリコン酸化膜(SiO2膜)
15を形成し、デンシフアイを900℃で行なう。
次に、シリコン酸化膜15の表面領域(シリコン
基板11から離れた側の領域)にダメージ層16
を形成するためにAsイオン17を40kev、1×
1015cm-2でイオン注入する。
この後、次の3つ処理がなされ、第3図に示す
ような状態になる。まず、CVD法により1000Å
以上、例えば1500Åの第1のシリコン窒化膜
(Si3N4)18を堆積形成する。次に、このシリ
コン窒化膜18上にフオトレジスト膜19を形成
し、写真蝕刻法によりパターニングする。次に、
このフオトレジスト膜19をマスクとして異方性
エツチングによりシリコン窒化膜18およびシリ
コン酸化膜15を除去する。但し、シリコン酸化
膜15に関しては、3000Åのうち1000Å〜500Å
だけ除去することにより、2500Å〜3000Åの膜を
残すようにする。この異方性エツチングにより形
成されるシリコン窒化膜18の寸法は、後述する
如く、素子分離領域の寸法を規定するものであ
る。
この後、次の3つの処理がなされ、第4図に示
す状態となる。まず、1回目の等方性エツチング
により1000Å〜1500Åの膜厚を残すようにシリコ
ン酸化膜15を除去する。これにより、シリコン
基板11上には2000Å〜2500Åのシリコン酸化膜
が残されることになる。また、この等方性エツチ
ングによりシリコン酸化膜15には所定の傾斜が
付く。これは、シリコン酸化膜15の表面領域に
形成されたダメージ層16によつて、この表面領
域のエツチングレートがシリコン基板11側の領
域のエツチングレートよりも早くなつているから
である。次に、上記等方性エツチングが済むと、
フオトレジスト19を除去し、1000Å〜1500Åの
第2のシリコン窒化膜20を堆積形成する。次
に、異方性エツチングを用いてこのシリコン窒化
膜18及び20を除去し、第4図に示すようにす
る。このとき、シリコン基板11上には、500Å
〜1000Å程度のシリコン酸化膜12を残存させ
る。
次に、2回目の等方性エツチングを行ない、シ
リコン酸化膜12を除去し、シリコン基板11を
露出させる。最後に第1、第2のシリコン窒化膜
18,20を除去する。これにより、第5図に示
すように素子分離領域21が形成される。この
後、この素子分離領域21で分離された各活性領
域に、公知の製造プロセスによりMOSトランジ
スタやバイポーラトランジスタ等の素子を形成す
る。
以上詳述したこの実施例によれば、エツチング
により素子分離領域21を形成するので、素子分
離領域の寸法をシリコン窒化膜18で規定される
寸法に一致させることが可能である。これによ
り、2μm以下の微細な素子分離領域の形成が可
能となる。
また、上記エツチングが2回の等方性エツチン
グから成るので、オーバーエツチング等を防ぐた
めのエツチングコントロールを2回に分けて行な
うことができ、容易に精度の高いエツチングコン
トロールを行なうことが可能である。
また、2回目の等方性エツチング時にシリコン
窒化膜20を使つて素子分離領域21の寸法を設
定するようになつているので、容易にかつ正確に
所定の寸法を得ることができる。すなわち、寸法
誤差は、第4図に示す状態から等方性エツチング
によりシリコン酸化膜12を除去する際に生じる
が、この実施例では、シリコン窒化膜20の膜厚
1000Å〜1500Å分シリコン窒化物18の片側にプ
ラスの変換差がついているため、2回目の等方性
エツチング時間を制御してエツチングが終了した
時点で、素子分離領域21のシリコン基板11側
のエツジE1をシリコン窒化膜18のエツジE2
に合せることができるからである。
また、シリコン酸化膜15にダメージ層16を
形成し、エツチングレートの違いを利用して素子
分離領域21に傾斜を付けるようになつているの
で、配線時等に断線等の事故が発生するのを防ぐ
ことができる。同様に、2回目のエツチングも等
方性エツチングによつて行なうようになつている
ので、素子分離領域21に於いて、シリコン基板
11との境界付近にも傾斜を付けることができ、
断線等の事故発生防止効果を高めることができ
る。
また、1回目の等方性エツチングによつて形成
された部分が2回目の等方性エツチング時にシリ
コン窒化膜20によつてマスクされるので、2回
目の等方性エツチング時に1回目の等方性エツチ
ングによつて形成された部分の形状が変わつてし
まうのを防ぐことができる。
さらに、この実施例によれば、フイールド反転
防止用不純物層14を形成した後、シリコン酸化
膜15およびシリコン窒化物18をCVD法によ
り形成するので、狭チヤンネル効果の発生を防止
することができる。
また、この実施例によれば、時間の長い酸化工
程がないので結晶欠陥が生じない。
また、この実施例によればエツチングによつて
素子分離領域が形成されるので、その寸法が小さ
くなつてもその膜厚が小くなることはない。
なお、この発明は先の実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、2回目の等方性エツチングに
先だつて、第1、第2のシリコン窒化膜18,2
0をマスクとして異方性エツチングにより第1、
第2のシリコン酸化膜12,15を除去するよう
にしても先の実施例と同様の効果を得ることがで
きることは勿論である。但し、この場合、第1の
シリコン酸化膜12を例えば100Å以上残すよう
にする。
また、先の実施例では、絶縁膜としてCVD法
によつて形成されたシリコン酸化膜15にイオン
注入によりダメージ層16を形成した単層膜を説
明したが、例えば、CVD法によつて形成された
シリコン酸化膜層とリンガラス膜層との積層膜で
あつてもよい。
また、第1、第2のマスク材膜としては、シリ
コン窒化膜18,20の他に例えばポリシリコン
膜を用いるようにしてもよいことは勿論である。
また、先の実施例では、1回目の等方性エツチ
ングの際、シリコン板11上に2000Å〜2500Åの
シリコン酸化膜を残す場合を説明したが、2500Å
以上の残すようにしてもよいことは勿論である。
また、第2のシリコン窒化膜20の膜厚は、先
の1000Å〜1500Åの範囲で設定する場合に限ら
ず、例えば、500Å〜3000Åろ範囲で設定するよ
うにしてもよいこと勿論である。
さらに、先の実施例では、N型MOSの半導体
装置の製造にこの発明を適用する場合を説明した
が、P型MOSやCMOSといつた半導体装置の製
造にも適用可能なことは勿論である。
〔発明の効果〕
以上述べたようにこの発明によれば、結晶欠陥
を招くことなくかつ容易に所望の寸法の素子分離
領域を得ることができ、しかも狭チヤンネル効果
の発生や素子分離領域の寸法の縮小に伴うその厚
さの減少も防止することができる半導体装置の製
造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第5図はこの発明の一実施例の工程を
説明するための断面図である。 11…シリコン基板、12,15…シリコン窒
化膜、13…ボロン、14…フイールド反転防止
用不純物層、16…ダメージ層、17…Asイオ
ン、18,20…シリコン窒化膜、19…フオト
レジスト膜、21…素子分離領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基板上に表面保護膜を形成する第1の
    工程と、 上記表面保護膜上に絶縁膜を形成する第2の工
    程と、 上記絶縁膜上に第1のマスク材膜を形成する第
    3の工程と、 上記第1のマスク材膜を写真蝕刻法により選択
    的に除去する第4の工程と、 この第4の工程によつて選択除去された第1の
    マスク材膜をマスクとして上記半導体基板上に第
    1の所定膜厚を残すように、異方性エツチングお
    よび等方性エツチングを順次実行する第5の工程
    と、 上記第1のマスク材膜の写真蝕刻に使つたフオ
    トレジスト膜を除去した後、上記第1のマスク材
    膜と絶縁膜の上に第2のマスク材膜を形成する第
    6の工程と、 上記第2のマスク材膜を異方性エツチングによ
    り除去する第7の工程と、 等方性エツチングにより上記半導体基板を露出
    させる第8の工程と、 上記第1、第2のマスク材膜を除去する第9の
    工程とをを具備したことを特徴とする半導体装置
    の製造方法。 2 上記絶縁膜は上記半導体基板から離れるに従
    つてエツチングレートが早くなるように形成され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の半導体装置の製造方法。 3 上記絶縁膜は、上記半導体基板から離れた側
    の領域にイオン注入によりダメージ層を形成する
    ことにより、この領域が上記半導体基板側の領域
    よりもエツチングレートが早くなるように設定さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第2項
    記載の半導体装置の製造方法。 4 上記絶縁膜は、エツチングレートの異なる複
    数の層を積層してなることを特徴とする特許請求
    の範囲第2項記載の半導体装置の製造方法。 5 上記複数の層はリンガラス膜層とシリコン酸
    化膜層であることを特徴とする特許請求の範囲第
    4項記載の半導体装置の製造方法。 6 上記表面保護膜はシリコン酸化膜であること
    を特徴とする特許請求の範囲の範囲第1項記載の
    半導体装置の製造方法。 7 上記絶縁膜はシリコン酸化膜であることを特
    徴とする特許請求の範囲の範囲第1項記載の半導
    体装置の製造方法。 8 上記第1のマスク材膜は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の範囲第1項
    記載の半導体装置の製造方法。 9 上記第2のマスク材膜は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の範囲第1項
    記載の半導体装置の製造方法。 10 上記第1のマスク材膜はポリシリコン膜で
    あることを特徴とする特許請求の範囲の範囲第1
    項記載の半導体装置の製造方法。 11 上記第2のマスク材膜はポリシリコン膜で
    あることを特徴とする特許請求の範囲の範囲第1
    項記載の半導体装置の製造方法。 12 上記第8の工程は、上記第1、第2のマス
    ク材膜をマスクとして上記半導体基板上に第2の
    所定の膜厚を設定するように異方性エツチングを
    実行した後に上記等方性エツチングを行なうこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体
    装置の製造方法。
JP62005821A 1987-01-13 1987-01-13 半導体装置の製造方法 Granted JPS63173340A (ja)

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US07/320,817 US4885261A (en) 1987-01-13 1989-03-10 Method for isolating a semiconductor element

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