JPH0461123A - 半導体装置の素子分離方法 - Google Patents
半導体装置の素子分離方法Info
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- JPH0461123A JPH0461123A JP16440790A JP16440790A JPH0461123A JP H0461123 A JPH0461123 A JP H0461123A JP 16440790 A JP16440790 A JP 16440790A JP 16440790 A JP16440790 A JP 16440790A JP H0461123 A JPH0461123 A JP H0461123A
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Landscapes
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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。
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、半導体装置の素子分離方法に関する。
(従来の技術)
素子領域表面と選択酸化によって形成される素子分離領
域表面の高さを揃えるためには素子分離領域の基板をあ
らかじめエツチングしておいたのちに酸化を行なう。こ
のような分離方法において、素子領域端部での酸化を防
ぐために第2図(a)に示した構造を作成した上で素子
分離領域の酸化を行ない第2図(b)のような素子分離
形状を得る方法(スワミ(SWAMI)法)がチュー
(Quang Y、 CHU)らによってアイ・イー・
イー・イートランザクションオンエレクトロンデバイセ
ズ(IEEE TRANSACTIONON ELEC
TRON DEUICES、 Uol ED−3015
06(1983))に報告されている。この方法では、
素子領域に第一の5i02膜10と、第一のSi3N4
膜11をバターニング後第2図(a)のように素子分離
領域のシリコン基板を側壁が傾斜を持つような形でエツ
チングし、そしてその傾斜面に第二の5i02膜1:3
と第゛、のSi3N4膜12を設ける。こうすることに
より、素子分離領域表面がモ坦になり素子領域表面とあ
わせて全体を平坦にできる。しかもフィールド酸化膜の
素子領域への侵入(バーズビーカ)が、第一1.のSi
3N4膜の]パ部に限定され、本来の素子領域にパタ一
二、ングされた第一のSi3N4膜の下部には及ばない
という利点が得られる3、 (発り1が解決しJ5うどする課題) スワミ法を用いると素子分離領域のユ′坦性が得られる
とともに、素子領域への酸化膜の侵入を防ぐことができ
バター・ン変換差が小さくなるが、次にような欠点があ
る。
域表面の高さを揃えるためには素子分離領域の基板をあ
らかじめエツチングしておいたのちに酸化を行なう。こ
のような分離方法において、素子領域端部での酸化を防
ぐために第2図(a)に示した構造を作成した上で素子
分離領域の酸化を行ない第2図(b)のような素子分離
形状を得る方法(スワミ(SWAMI)法)がチュー
(Quang Y、 CHU)らによってアイ・イー・
イー・イートランザクションオンエレクトロンデバイセ
ズ(IEEE TRANSACTIONON ELEC
TRON DEUICES、 Uol ED−3015
06(1983))に報告されている。この方法では、
素子領域に第一の5i02膜10と、第一のSi3N4
膜11をバターニング後第2図(a)のように素子分離
領域のシリコン基板を側壁が傾斜を持つような形でエツ
チングし、そしてその傾斜面に第二の5i02膜1:3
と第゛、のSi3N4膜12を設ける。こうすることに
より、素子分離領域表面がモ坦になり素子領域表面とあ
わせて全体を平坦にできる。しかもフィールド酸化膜の
素子領域への侵入(バーズビーカ)が、第一1.のSi
3N4膜の]パ部に限定され、本来の素子領域にパタ一
二、ングされた第一のSi3N4膜の下部には及ばない
という利点が得られる3、 (発り1が解決しJ5うどする課題) スワミ法を用いると素子分離領域のユ′坦性が得られる
とともに、素子領域への酸化膜の侵入を防ぐことができ
バター・ン変換差が小さくなるが、次にような欠点があ
る。
(イ)素子分離領域の基板に対してテーパーを付けたエ
ツチングを行わなければならず、従来の技述]との整合
性が良くない。すなわち、テーパーを付けたエッーブン
グを行なうためには通常水酸化カリウム水溶液による異
方性エツチングを行なうが、残留したカリウムはゲート
酸化膜を汚染するため、現在のLSIプロセスにこの下
杵を導入J−ること(ま困朝ヒひある。よたI化hEt
・、“J、るン゛ −バ・−31ソfングを行なうとい
う方法もあるが1.:)・白」I★術の制御性がまだ確
X7され/、〜ものζ”はないという点で]7S1プロ
セスに導入l−る上で困難がある。
ツチングを行わなければならず、従来の技述]との整合
性が良くない。すなわち、テーパーを付けたエッーブン
グを行なうためには通常水酸化カリウム水溶液による異
方性エツチングを行なうが、残留したカリウムはゲート
酸化膜を汚染するため、現在のLSIプロセスにこの下
杵を導入J−ること(ま困朝ヒひある。よたI化hEt
・、“J、るン゛ −バ・−31ソfングを行なうとい
う方法もあるが1.:)・白」I★術の制御性がまだ確
X7され/、〜ものζ”はないという点で]7S1プロ
セスに導入l−る上で困難がある。
(2)フィールド酸化時に第2 (7) Si3N4膜
(第2図12)の下に酸化剤が侵入し、Si、3N4膜
丁部で、5i3N41KJ、、 ”;・押しj′、ぼる
ようにして酸化が進み1、これが基板(”ステレスを及
ぼし、このストレスによ一ンて生成される転位が素r・
形成時に電流リークの原因どなる。
(第2図12)の下に酸化剤が侵入し、Si、3N4膜
丁部で、5i3N41KJ、、 ”;・押しj′、ぼる
ようにして酸化が進み1、これが基板(”ステレスを及
ぼし、このストレスによ一ンて生成される転位が素r・
形成時に電流リークの原因どなる。
本発明の1]的はこれらの問題点を解決l11、ラバー
へエッチを必要とぜず、基板にストレスを′〕えずしか
も基板を堀りFげない通常のLOCO8法に比べてフィ
ールド領域の突起が小さく、パターン変換差が小さい半
導体装置の素子分離方法を提供することにある。
へエッチを必要とぜず、基板にストレスを′〕えずしか
も基板を堀りFげない通常のLOCO8法に比べてフィ
ールド領域の突起が小さく、パターン変換差が小さい半
導体装置の素子分離方法を提供することにある。
(課題を解決4′るための手段)
本発明は、半導体基板表面の素子領域とな41部分に第
一の酸化防止膜を形成[7この膜をマスクにして前記基
板をエツチングにより堀り下げ、前記基板全面に第二の
酸化防止膜を堆積しで、これに対しで異方性1ソチング
を行ない、前記素子領域側面のみに第二の酸化膜1j−
膜を残し、続いて前記基板全面にこのあとの素子分離の
酸化によ−)てすべて酸化されるかあるいは一部残る膜
厚のポリシリコンを堆積したのちにこれに対して異方性
エッチバックを行ない、素子領域側面にポリシリコンを
残し、素子分離の酸化を行ない、素子領域でなJい部分
に酸化膜を形成し、その後第一の酸化防止膜を除去する
半導体装置の素子分離方法である。
一の酸化防止膜を形成[7この膜をマスクにして前記基
板をエツチングにより堀り下げ、前記基板全面に第二の
酸化防止膜を堆積しで、これに対しで異方性1ソチング
を行ない、前記素子領域側面のみに第二の酸化膜1j−
膜を残し、続いて前記基板全面にこのあとの素子分離の
酸化によ−)てすべて酸化されるかあるいは一部残る膜
厚のポリシリコンを堆積したのちにこれに対して異方性
エッチバックを行ない、素子領域側面にポリシリコンを
残し、素子分離の酸化を行ない、素子領域でなJい部分
に酸化膜を形成し、その後第一の酸化防止膜を除去する
半導体装置の素子分離方法である。
また、前記基板をエツチングにより堀り下げる工程を素
子領域側面にポリシリコンを残す工程のあとに行なう方
法も本発明に含まれる。
子領域側面にポリシリコンを残す工程のあとに行なう方
法も本発明に含まれる。
(イ乍用)
選択酸化法による素子分離法の原理は素子領域に酸化防
止膜を堆積し、素子分離領域では基板を露出させた状態
で酸化を行なえば、素子分離領域にのみ厚い酸化膜が形
成されるというものである。この方法によれば必ず酸化
防止膜の境界が存在するために、端界部から窒化膜下部
への酸化剤の侵入がある。スワミ法では第2図に示ノよ
うに酸化防止膜を第一・のSi3N’4膜と第二のSi
3N4膜という二つの部分に分け、酸化剤の侵入を第二
のSi3N’4膜の)部に限定することにより、酸化膜
1ト膜十部の横方向の酸化を制御[7ようとしている。
止膜を堆積し、素子分離領域では基板を露出させた状態
で酸化を行なえば、素子分離領域にのみ厚い酸化膜が形
成されるというものである。この方法によれば必ず酸化
防止膜の境界が存在するために、端界部から窒化膜下部
への酸化剤の侵入がある。スワミ法では第2図に示ノよ
うに酸化防止膜を第一・のSi3N’4膜と第二のSi
3N4膜という二つの部分に分け、酸化剤の侵入を第二
のSi3N’4膜の)部に限定することにより、酸化膜
1ト膜十部の横方向の酸化を制御[7ようとしている。
これにり・jして本発明の方法では第二の酸化防止膜端
部がポリシリコンによって覆われるため、ポリシリコン
膜厚を酸化によって消費される膜厚ど同じかあるいは大
きくしておけば酸化剤が酸化防止膜の端部まで侵入する
ことはなく、従って素子領域端部での酸化膜の成長がな
いので、パターン変換差がなく、基板を堀り下げない通
常のLOCO8法に比べで素子分離領域の突起が小さな
素子分離形状を得ることができる。また、スワミ法のよ
うにSi3N4膜の下部で酸化が進行することがないの
で、Si3N4膜の下部で酸化膜が成長することに起因
するストレスの発生を防ぐことができる。また、テーパ
ーエツチングが必要ないので、ウェハを汚染する水酸化
カリウムをプロセス中に用いたり、あるいは、角度の制
御性の悪いテーパー付のRIEを用いる必要がない。
部がポリシリコンによって覆われるため、ポリシリコン
膜厚を酸化によって消費される膜厚ど同じかあるいは大
きくしておけば酸化剤が酸化防止膜の端部まで侵入する
ことはなく、従って素子領域端部での酸化膜の成長がな
いので、パターン変換差がなく、基板を堀り下げない通
常のLOCO8法に比べで素子分離領域の突起が小さな
素子分離形状を得ることができる。また、スワミ法のよ
うにSi3N4膜の下部で酸化が進行することがないの
で、Si3N4膜の下部で酸化膜が成長することに起因
するストレスの発生を防ぐことができる。また、テーパ
ーエツチングが必要ないので、ウェハを汚染する水酸化
カリウムをプロセス中に用いたり、あるいは、角度の制
御性の悪いテーパー付のRIEを用いる必要がない。
また、請求項20力法では、基板をゴ、ノチングにより
堀り下げる工程を素子領域側面にポリシリ:1ンを残す
工程のあとに行なうことにより、請求項1の方法と同様
の効果を得ることができる。
堀り下げる工程を素子領域側面にポリシリ:1ンを残す
工程のあとに行なうことにより、請求項1の方法と同様
の効果を得ることができる。
(実施例)
第1図に本発明の実施例を示−1゜
シリコン基板1.Fに5i02膜2を400人形成し、
続いて第一のSi3N4膜3を150OA形成場る。次
にレジスト4を塗布し、通常の露光、現像工程により素
子領域にレジストパターンを形成する(第1図(a)。
続いて第一のSi3N4膜3を150OA形成場る。次
にレジスト4を塗布し、通常の露光、現像工程により素
子領域にレジストパターンを形成する(第1図(a)。
このレジストパターンをマスクにして第一のSi3N4
膜3入び5i02膜2をRIEによりエツチングする。
膜3入び5i02膜2をRIEによりエツチングする。
続いて、前記レジストパターンをマスクにしてSi基板
をRIEにより垂直に250OAエツチングする。続い
て、素子分離領域の底面と、素子領域の側面にチャネル
スッパとして不純物を注入する。そしてレジストを除去
すると第1図(b)の形状が得られる。続いて全面に第
2のSi3N4膜6を300人形成し、RIEによる異
方性上ツチングを行ない、素子領域側壁のみを残して第
]−〕のSi、3N4膜6を除去”4る(第1図(C)
)。続いζ二仝血にポリシリコンロを200OA堆積し
、RIEによる異方性エツチングにより側壁部を残(3
5、ポリシリコンを除去−4る(第1図(d))。イし
て、980°CのつJ−ノド雰囲気中に酸化膜厚が40
00人となるよう酸化を行なったのち、第1のSi3N
4膜3及び5102膜2を除表し、第1図(e)の素子
分離形状を得る。
をRIEにより垂直に250OAエツチングする。続い
て、素子分離領域の底面と、素子領域の側面にチャネル
スッパとして不純物を注入する。そしてレジストを除去
すると第1図(b)の形状が得られる。続いて全面に第
2のSi3N4膜6を300人形成し、RIEによる異
方性上ツチングを行ない、素子領域側壁のみを残して第
]−〕のSi、3N4膜6を除去”4る(第1図(C)
)。続いζ二仝血にポリシリコンロを200OA堆積し
、RIEによる異方性エツチングにより側壁部を残(3
5、ポリシリコンを除去−4る(第1図(d))。イし
て、980°CのつJ−ノド雰囲気中に酸化膜厚が40
00人となるよう酸化を行なったのち、第1のSi3N
4膜3及び5102膜2を除表し、第1図(e)の素子
分離形状を得る。
以上、本発明の実施方法の一例を述べた。ここに示した
各膜厚は本当法を実施するための一例であり、ここに示
し、たものとは異なる膜厚を用いでも良い。また、エツ
チングの方法、酸化の条件も必〆しもここに示したもの
と同一でなくとも良い。また酸化防止膜は必ずしもSi
3N4でなくとも良く、例えばモリブデンを用いること
もできる。また本実施例では第一の酸化防止膜の下にス
トレス緩和を目的とした下敷き膜として5i02膜2を
設+1だが、下敷き膜の材質は必ずしも5i02でなく
とも良く、例えばポリシリコン、あるいは5i02とポ
リシリコンの多層膜でも良い。また第2の酸化防止」9
とSi基板の間に十−記と同様に丁敷き膜をはさみ込ん
でも良い。
各膜厚は本当法を実施するための一例であり、ここに示
し、たものとは異なる膜厚を用いでも良い。また、エツ
チングの方法、酸化の条件も必〆しもここに示したもの
と同一でなくとも良い。また酸化防止膜は必ずしもSi
3N4でなくとも良く、例えばモリブデンを用いること
もできる。また本実施例では第一の酸化防止膜の下にス
トレス緩和を目的とした下敷き膜として5i02膜2を
設+1だが、下敷き膜の材質は必ずしも5i02でなく
とも良く、例えばポリシリコン、あるいは5i02とポ
リシリコンの多層膜でも良い。また第2の酸化防止」9
とSi基板の間に十−記と同様に丁敷き膜をはさみ込ん
でも良い。
また前述の実施例ではチャネルストッパは分割領域の底
面と、素子領域側面の両方に導入1〜なが、どちらか〜
方だけを行なうプロセス、あるいはチャネルストッパの
導入を行わないプロセスも考えられる。例えばpチーヤ
ンネルのトランジスタでは、Si−絶縁膜界面にある正
の電荷が、Lヤネル形成を防げるのでチャネルストッパ
は必要ない。また、nチャンネルのトランジスタでも、
基板の不純物濃度が高い場合はチャネルストッパの必要
はない。また、基板濃度が低くとも、深いチャンネルイ
オン注入を行なっており、側壁部の不純物濃度が高い場
合は側壁へのイオン注入を省略できる。
面と、素子領域側面の両方に導入1〜なが、どちらか〜
方だけを行なうプロセス、あるいはチャネルストッパの
導入を行わないプロセスも考えられる。例えばpチーヤ
ンネルのトランジスタでは、Si−絶縁膜界面にある正
の電荷が、Lヤネル形成を防げるのでチャネルストッパ
は必要ない。また、nチャンネルのトランジスタでも、
基板の不純物濃度が高い場合はチャネルストッパの必要
はない。また、基板濃度が低くとも、深いチャンネルイ
オン注入を行なっており、側壁部の不純物濃度が高い場
合は側壁へのイオン注入を省略できる。
また、側壁の不純物濃度を上げて、トランジスタのサブ
スレッショルド特性に影響を与える側壁でのリークを特
に止めたい場合には、側壁への注入を主目的としたイオ
ン注入だけを行なうこともできる。
スレッショルド特性に影響を与える側壁でのリークを特
に止めたい場合には、側壁への注入を主目的としたイオ
ン注入だけを行なうこともできる。
また第1図(d)には、エツチングがポリシリコンの底
面で止まった様子を示したが、第3図に示Jように、シ
リコン基板をオーバーエツチングしてもよい。この場合
は第1図(b)の段階で、シリコン基板のj−ツチング
を途中に止めておき、残りの深さを得るめたに、ポリシ
リコンのエツチングの際に基板をオーバーエツチングす
る。こうすることにより、ポリシリコン側壁の高さを抑
えることができ、フィールド酸化膜形成後に素子領域側
にできる突起(バーズヘッド)を小さくすることができ
る。
面で止まった様子を示したが、第3図に示Jように、シ
リコン基板をオーバーエツチングしてもよい。この場合
は第1図(b)の段階で、シリコン基板のj−ツチング
を途中に止めておき、残りの深さを得るめたに、ポリシ
リコンのエツチングの際に基板をオーバーエツチングす
る。こうすることにより、ポリシリコン側壁の高さを抑
えることができ、フィールド酸化膜形成後に素子領域側
にできる突起(バーズヘッド)を小さくすることができ
る。
また、本実施例ではシリコン基板をエツチングしたのち
にポリシリコン側壁を形成しているが、最初にポリシリ
コン側壁を形成し、しかるのちに基板シリコンをエツチ
ングしてもよい。請求項1の方法では、基板シリコンの
エツチング工程、ポリシリコン側壁の形成工程と合計二
度のシリコンに対するRIEを行なっているのに対し、
請求項2の方法ではシリコンに対するエツチング工程か
−・度で良く、工程が簡略化できる。
にポリシリコン側壁を形成しているが、最初にポリシリ
コン側壁を形成し、しかるのちに基板シリコンをエツチ
ングしてもよい。請求項1の方法では、基板シリコンの
エツチング工程、ポリシリコン側壁の形成工程と合計二
度のシリコンに対するRIEを行なっているのに対し、
請求項2の方法ではシリコンに対するエツチング工程か
−・度で良く、工程が簡略化できる。
(発明の効果)
請求項1の発明により、ブーバーエッチ・を必要とせず
、ストレスを基板に一′j−えず、[7かもパターン変
換差がなく、基板を堀り下げない通常のLOCO8法に
比べて素子分離形状の突起が小さい素子分離形状が得ら
れる。また請求項2の発明では、請求項1の発明と同様
な効果が得られるとともに、請求項1の発明に比べて工
程を簡略化できる。
、ストレスを基板に一′j−えず、[7かもパターン変
換差がなく、基板を堀り下げない通常のLOCO8法に
比べて素子分離形状の突起が小さい素子分離形状が得ら
れる。また請求項2の発明では、請求項1の発明と同様
な効果が得られるとともに、請求項1の発明に比べて工
程を簡略化できる。
第1図(a)〜(e)は本製造方法の主要工程を示した
模式的断面図である。図中1はシリコン基板、2は5i
02膜、3は第一へのSi3N4膜、4はフォトレジス
ト、5はチャネルストッパ、6は第二のSi3N4膜、
7はポリシリコン膜、8はフィールド酸化膜である。 第2図(a)は過去に報告されたスワミ法のフィールド
酸化前の断面形状を示す図である。9はシリコン基板、
10は第一の5i02膜、11は第一のSi3N4膜、
12は第二のSi3N4膜、13は第一のSi、02膜
である。第2図(b)はスワミ法によりフィールド酸化
後の断面形状を示す図で14はフィールド酸化膜である
。 第3図はシリコン基板を珂−バーエノチングした実施例
を示1図で、フィールド酸化11fの断面形状の図であ
る。1はシリコン基板、2は5i02膜、:3は第一の
Si3N4膜、6は第二のSi3N4膜、7(、iボリ
ンリコン膜である。なお、第3図に用いた記号は第1図
ど同一であZ〉。
模式的断面図である。図中1はシリコン基板、2は5i
02膜、3は第一へのSi3N4膜、4はフォトレジス
ト、5はチャネルストッパ、6は第二のSi3N4膜、
7はポリシリコン膜、8はフィールド酸化膜である。 第2図(a)は過去に報告されたスワミ法のフィールド
酸化前の断面形状を示す図である。9はシリコン基板、
10は第一の5i02膜、11は第一のSi3N4膜、
12は第二のSi3N4膜、13は第一のSi、02膜
である。第2図(b)はスワミ法によりフィールド酸化
後の断面形状を示す図で14はフィールド酸化膜である
。 第3図はシリコン基板を珂−バーエノチングした実施例
を示1図で、フィールド酸化11fの断面形状の図であ
る。1はシリコン基板、2は5i02膜、:3は第一の
Si3N4膜、6は第二のSi3N4膜、7(、iボリ
ンリコン膜である。なお、第3図に用いた記号は第1図
ど同一であZ〉。
Claims (2)
- (1)半導体基板表面の素子領域となる部分に第一の酸
化防止膜を形成しこの膜をマスクにして前記基板をエッ
チングにより堀り下げ、前記基板全面に第二の酸化防止
膜を堆積して、これに対して異方性エッチングを行ない
、前記素子領域側面のみに第二の酸化防止膜を残し、続
いて前記基板全面にこのあとの素子分離の酸化によって
すべて酸化されるかあるいは一部残る膜厚のポリシリコ
ンを堆積したのちにこれに対して異方性エッチバックを
行ない、素子領域側面にポリシリコンを残し、素子分離
領域の酸化を行ない、その後第一の酸化防止膜を除去す
る半導体装置の素子分離方法。 - (2)基板をエッチングにより堀り下げる工程を素子領
域側面にポリシリコンを残す工程のあとに行なう請求項
1に記載の半導体装置の素子分離方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16440790A JPH0461123A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 半導体装置の素子分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16440790A JPH0461123A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 半導体装置の素子分離方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0461123A true JPH0461123A (ja) | 1992-02-27 |
Family
ID=15792555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16440790A Pending JPH0461123A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 半導体装置の素子分離方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0461123A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07321194A (ja) * | 1993-11-23 | 1995-12-08 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | 半導体装置の素子分離層の形成方法 |
JPH08316477A (ja) * | 1995-05-13 | 1996-11-29 | Lg Semicon Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
-
1990
- 1990-06-22 JP JP16440790A patent/JPH0461123A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07321194A (ja) * | 1993-11-23 | 1995-12-08 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | 半導体装置の素子分離層の形成方法 |
JPH08316477A (ja) * | 1995-05-13 | 1996-11-29 | Lg Semicon Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
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