JPH06132283A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH06132283A
JPH06132283A JP30173092A JP30173092A JPH06132283A JP H06132283 A JPH06132283 A JP H06132283A JP 30173092 A JP30173092 A JP 30173092A JP 30173092 A JP30173092 A JP 30173092A JP H06132283 A JPH06132283 A JP H06132283A
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JP
Japan
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film
polycrystalline
sio
silicon
semiconductor device
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Withdrawn
Application number
JP30173092A
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English (en)
Inventor
Ichiro Murai
一郎 村井
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性が高く、特性も安定しており、しかも
高密度、高集積度の半導体装置を製造する。 【構成】 Si基板11上にSiO2 膜12と多結晶S
i膜21とSiO2 膜22と多結晶Si膜23とSi3
4 膜14とを順次に積層させ、SiO2 膜22をエッ
チングのストッパにして、Si3 4 膜14と多結晶S
i膜23とを能動素子領域15のパターンに残す。この
ため、多結晶Si膜21を所定の膜厚で安定的に残すこ
とができる。その後、Si3 4 膜14をマスクにした
熱酸化で素子分離領域16にSiO2 膜17を形成する
と、このSiO2 膜17の膜厚と能動素子領域15の寸
法とを所望の値に安定的に制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、選択酸化(LOCO
S)法で素子分離を行う半導体装置の製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】モノリシックICでは、1つの半導体チ
ップ上に配置される多数の素子間を電気的に分離する素
子分離が必要である。この素子分離はpn接合分離と誘
電体分離とに大別されるが、このうちで誘電体分離、特
に酸化膜分離が主に用いられている。そして、素子分離
用の酸化膜を形成するために方法として、LOCOS法
が最も一般的に用いられている。
【0003】従来から知られている一般的なLOCOS
法では、Si基板上にパッド用のSiO2 膜と耐酸化膜
としてのSi3 4 膜とを順次に積層させ、Si3 4
膜を能動素子領域のパターンに加工し、このSi3 4
膜をマスクにしてSi基板を熱酸化することによって、
Si基板の素子分離領域の表面にSiO2 膜を選択的に
形成していた。
【0004】なお、素子分離を完全にするために、Si
3 4 膜を能動素子領域のパターンに加工した後、この
Si3 4 膜をマスクにして、チャネルストッパを形成
するための不純物をSi基板中にイオン注入することも
行われていた。
【0005】しかし、この様な一般的なLOCOS法で
は、Si基板の熱酸化時に、Si34 膜の端縁からパ
ッド用のSiO2 膜中をSi3 4 膜下へ酸素が拡散し
て、素子分離用のSiO2 膜に大きなバーズビークが形
成されていた。バーズビークが大きいと、素子分離領域
の面積に対する能動素子領域の面積の割合が低くなり、
高密度、高集積度の半導体装置を製造することが難し
い。
【0006】そこで、SiO2 膜よりも酸素の拡散係数
が小さい多結晶Si膜を、SiO2膜と共にSi基板と
Si3 4 膜との間のパッド膜として用いるLOCOS
法が考えられている。図2は、この様なLOCOS法に
よるMOSトランジスタの製造方法の一従来例を示して
いる。
【0007】この一従来例では、図2(a)に示す様
に、Si基板11の表面に熱酸化法でSiO2 膜12を
形成し、更にこのSiO2 膜12上に多結晶Si膜13
とSi3 4 膜14とを順次に形成する。
【0008】次に、図2(b)に示す様に、能動素子領
域15にSi3 4 膜14と多結晶Si膜13の膜厚の
全体とを残す様に、素子分離領域16におけるSi3
4 膜14と多結晶Si膜13の厚さ方向の一部とをリソ
グラフィ法とエッチング法とで除去する。その後、Si
3 4 膜14とその下の多結晶Si膜13とをマスクに
して、チャネルストッパを形成するための不純物(図示
せず)をSi基板11の素子分離領域16にイオン注入
する。
【0009】次に、Si3 4 膜14をマスクにした熱
酸化法で、図2(c)に示す様に、素子分離領域16の
表面にフィールド酸化膜としてのSiO2 膜17を形成
する。この時、Si3 4 膜14下の多結晶Si膜13
も酸化されて、Si3 4 膜14下にSiO2 膜18が
形成される。
【0010】次に、図2(d)に示す様に、Si3 4
膜14とSiO2 膜18とを除去し、能動素子領域15
の表面にゲート酸化膜としてのSiO2 膜19を形成す
る。そして、更に、ゲート電極、ソース・ドレイン領
域、層間絶縁膜、コンタクト孔、配線等を順次に形成し
て、MOSトランジスタを完成させる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図2に示した
従来例では、Si3 4 膜14に引き続いて多結晶Si
膜13の厚さ方向の一部をエッチングするに際して、こ
の多結晶Si膜13を所定の膜厚で安定的に残すことが
難しかった。このため、素子分離領域16に形成するS
iO2 膜17の膜厚と能動素子領域15の寸法とを所望
の値に安定的に制御することができず、信頼性が高く、
特性も安定している半導体装置を安定的には製造するこ
とができなかった。
【0012】従って本発明は、信頼性が高く、特性も安
定しており、しかも高密度、高集積度の半導体装置を製
造することができる半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の製造方法は、シリコン基板上に第1の二酸化シリコン
膜と第1の多結晶シリコン膜と第2の二酸化シリコン膜
と第2の多結晶シリコン膜と耐酸化膜とを順次に積層さ
せる第1の工程と、前記耐酸化膜と前記第2の多結晶シ
リコン膜とを前記シリコン基板の能動素子領域のパター
ンに加工する第2の工程と、前記耐酸化膜をマスクにし
た熱酸化で、前記シリコン基板の素子分離領域の表面に
第3の二酸化シリコン膜を形成する第3の工程とを有す
ることを特徴としている。
【0014】また、本発明による半導体装置の製造方法
は、前記第1の多結晶シリコン膜と前記第2の二酸化シ
リコン膜と前記第2の多結晶シリコン膜とをCVD法で
連続的に形成することを特徴としている。
【0015】さらに、本発明による半導体装置の製造方
法は、前記第1の多結晶シリコン膜の表面を熱酸化する
ことによって、この第1の多結晶シリコン膜上に前記第
2の二酸化シリコン膜を形成することを特徴としてい
る。
【0016】
【作用】本発明による半導体装置の製造方法では、耐酸
化膜に引き続いて第2の多結晶シリコン膜をシリコン基
板の能動素子領域のパターンに加工する際に、その下層
の第2の二酸化シリコン膜をエッチングのストッパにす
ることができる。このため、第1の多結晶シリコン膜を
所定の膜厚で安定的に残すことができ、素子分離領域の
表面に形成する第3の二酸化シリコン膜の膜厚と能動素
子領域の寸法とを所望の値に安定的に制御することがで
きる。
【0017】一方、第1の多結晶シリコン膜は、第1の
二酸化シリコン膜と共にシリコン基板と耐酸化膜との間
のパッド膜にしているが、第1の二酸化シリコン膜より
も酸素の拡散係数が小さい。このため、第3の二酸化シ
リコン膜のバーズビークが小さく、素子分離領域の面積
に対する能動素子領域の面積の割合を高めることができ
る。
【0018】
【実施例】以下、MOSトランジスタの製造に適用した
本発明の一実施例を、図1を参照しながら説明する。な
お、図2に示した一従来例と対応する構成部分には、共
通の符号を付してある。
【0019】本実施例では、図1(a)に示す様に、S
i基板11の表面に膜厚が50〜400Å程度のSiO
2 膜12を熱酸化法でまず形成する。そして、膜厚が1
00〜300Å程度の多結晶Si膜21と、膜厚が50
〜150Å程度のSiO2 膜22と、膜厚が100〜3
00Å程度の多結晶Si膜23と、膜厚が500〜20
00Å程度のSi3 4 膜14とを、CVD法でSiO
2 膜12上に順次に形成する。
【0020】なお、上述の工程では、多結晶Si膜21
とSiO2 膜22と多結晶Si膜23とSi3 4 膜1
4との総てをCVD法で形成しているので、原料ガスを
変えつつ、これらの膜を連続的に形成してもよい。ま
た、SiO2 膜22は、多結晶Si膜21の表面を熱酸
化することによって、この多結晶Si膜21上に形成し
てもよい。
【0021】次に、図1(b)に示す様に、Si3 4
膜14と多結晶Si膜23とを能動素子領域15にのみ
選択的に残す様に、素子分離領域16におけるSi3
4 膜14と多結晶Si膜23とをリソグラフィ法とエッ
チング法とで除去する。この時、Si3 4 膜14また
は多結晶Si膜23とSiO2 膜22とのエッチング選
択比を10対1程度またはそれ以上にすることによっ
て、SiO2 膜22をエッチングのストッパにする。
【0022】その後、Si3 4 膜14と多結晶Si膜
23とをマスクにして、チャネルストッパを形成するた
めの不純物(図示せず)をSi基板11の素子分離領域
16にイオン注入する。
【0023】次に、Si3 4 膜14をマスクにすると
共に900〜1000℃程度の温度の水蒸気雰囲気を用
いた熱酸化法で、図1(c)に示す様に、素子分離領域
16の表面にフィールド酸化膜としてのSiO2 膜17
を形成する。この時、Si34 膜14下の多結晶Si
膜21、23も酸化されて、Si3 4 膜14下にSi
2 膜18が形成される。
【0024】次に、図1(d)に示す様に、Si3 4
膜14とSiO2 膜18とをウェットエッチング法で除
去し、能動素子領域15の表面にゲート酸化膜としての
SiO2 膜19を熱酸化法で形成する。そして、更に、
ゲート電極、ソース・ドレイン領域、層間絶縁膜、コン
タクト孔、配線等を順次に形成して、MOSトランジス
タを完成させる。
【0025】
【発明の効果】本発明による半導体装置の製造方法で
は、素子分離領域の表面に形成する第3の二酸化シリコ
ン膜の膜厚と能動素子領域の寸法とを所望の値に安定的
に制御することができ、しかも素子分離領域の面積に対
する能動素子領域の面積の割合を高めることができるの
で、信頼性が高く、特性も安定しており、しかも高密
度、高集積度の半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を工程順に示す縦断面図であ
る。
【図2】従来例を工程順に示す縦断面図である。
【符号の説明】
11 Si基板 12 SiO2 膜 14 Si3 4 膜 15 能動素子領域 16 素子分離領域 17 SiO2 膜 21 多結晶Si膜 22 SiO2 膜 23 多結晶Si膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板上に第1の二酸化シリコン
    膜と第1の多結晶シリコン膜と第2の二酸化シリコン膜
    と第2の多結晶シリコン膜と耐酸化膜とを順次に積層さ
    せる第1の工程と、 前記耐酸化膜と前記第2の多結晶シリコン膜とを前記シ
    リコン基板の能動素子領域のパターンに加工する第2の
    工程と、 前記耐酸化膜をマスクにした熱酸化で、前記シリコン基
    板の素子分離領域の表面に第3の二酸化シリコン膜を形
    成する第3の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. 【請求項2】 前記第1の多結晶シリコン膜と前記第2
    の二酸化シリコン膜と前記第2の多結晶シリコン膜とを
    CVD法で連続的に形成することを特徴とする請求項1
    記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第1の多結晶シリコン膜の表面を熱
    酸化することによって、この第1の多結晶シリコン膜上
    に前記第2の二酸化シリコン膜を形成することを特徴と
    する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP30173092A 1992-10-14 1992-10-14 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH06132283A (ja)

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