JPH06224187A - Locos酸化膜の形成方法 - Google Patents

Locos酸化膜の形成方法

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JPH06224187A
JPH06224187A JP2727593A JP2727593A JPH06224187A JP H06224187 A JPH06224187 A JP H06224187A JP 2727593 A JP2727593 A JP 2727593A JP 2727593 A JP2727593 A JP 2727593A JP H06224187 A JPH06224187 A JP H06224187A
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JP
Japan
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oxide film
silicon
based substrate
forming
locos
Prior art date
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Application number
JP2727593A
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English (en)
Inventor
Yoshiko Tsuchiya
賀子 土屋
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Element Separation (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、LOCOS酸化の進行を停止させ
るサイドウォールを設けてLOCOS酸化膜形成の制御
性を高め、バーズビークを成長させる薄い酸化膜を形成
してシリコン系基板の素子形成領域の結晶欠陥をなく
す。 【構成】 第1の工程で、シリコン系基板11の上面に第
1の酸化シリコン膜12と窒化シリコン膜13とを積層し、
LOCOS酸化膜の形成領域14上の窒化シリコン膜13と
第1の酸化シリコン膜12とに開口部15を設け、第2の工
程で、開口部15の側壁に非酸化性の第1のサイドウォー
ル17を形成し、第3の工程で、開口部15の底面に第2の
酸化シリコン膜18を形成し、第4の工程で、第1のサイ
ドウォール17を覆う非酸化性の第2のサイドウォール20
を形成し、第5の工程で、第2のサイドウォール20間の
シリコン系基板11に溝21を形成した後、第6の工程で、
溝21周囲のシリコン系基板11にLOCOS酸化膜22を成
長させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の素子分離
領域を形成するのに用いられるLOCOS酸化膜の形成
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のLOCOS酸化方法を図3により
説明する。図3の(1)に示すように、シリコン系基板
51の上面に第1の酸化シリコン膜52と窒化シリコン
膜53とを積層して形成する。次いで上記シリコン系基
板51のLOCOS酸化膜の形成領域54上における第
1の酸化シリコン膜52と窒化シリコン膜53とに、開
口部55を設ける。続いて開口部55の底面側における
シリコン系基板51の表層に第2の酸化シリコン膜56
を形成する。さらに開口部55の側壁に非酸化性のサイ
ドウォール57を形成する。また非酸化性のサイドウォ
ール57間における上記シリコン系基板51に溝58を
形成する。その後図3の(2)に示すように、LOCO
S法による熱処理によって、上記の如くに処理したシリ
コン系基板51にLOCOS酸化膜59を形成する。
【0003】別の従来例におけるLOCOS酸化方法を
図4により説明する。図4の(1)に示すように、この
方法は、上記図3の(1)で説明したように、第1の酸
化シリコン膜52,窒化シリコン膜53を形成し、次い
で開口部55を形成する。そして第2の酸化シリコン膜
(56)を形成しないで、開口部55の側壁に非酸化性
のサイドウォール57を形成し、続いて非酸化性のサイ
ドウォール57間における上記シリコン系基板51に溝
58を形成する。その後図4の(2)に示すように、L
OCOS法による熱処理によって、上記の如くに処理し
たシリコン系基板51にLOCOS酸化膜59を形成す
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記図3で説明したL
OCOS酸化方法では、形成した溝の側壁からの横方向
拡散によるバーズビークの成長によって、形成されるL
OCOS酸化膜の寸法の制御性が難しく、このため、設
計値通りにLOCOS酸化膜を形成することが困難であ
った。またこの方法では、LOCOS酸化膜は広く形成
されるため、例えば素子形成領域になるLOCOS酸化
膜が形成されていないシリコン系基板の領域が狭くなる
ので、その領域に、例えばトランジスタを形成した場合
には、トランジスタのチャネル幅が狭くなり、狭チャネ
ル効果が発生する。
【0005】また上記図4で説明したLOCOS酸化方
法では、LOCOS酸化中に、窒化シリコン膜とシリコ
ン系基板とが接触している当該シリコン系基板中に結晶
欠陥が発生する。このため、素子間においてリーク電流
が発生するので、素子の信頼性が低下する。またサイド
ウォールの厚さが厚すぎる場合には、LOCOS酸化膜
の幅が短くなり、サイドウォールの厚さが薄い場合に
は、LOCOS酸化膜の幅が長くなる。このように、サ
イドウォールの膜厚によって、LOCOS酸化膜の幅が
大きく変動する。
【0006】本発明は、シリコン系基板に結晶欠陥を発
生させることなく、寸法制御性に優れたLOCOS酸化
膜の形成方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたLOCOS酸化膜の形成方法であ
る。すなわち、第1の工程で、シリコン系基板の上面に
第1の酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを積層して形
成し、シリコン系基板のLOCOS酸化膜の形成領域上
における窒化シリコン膜と第1の酸化シリコン膜とに開
口部を設ける。次いで第2の工程で、開口部の側壁に非
酸化性の第1のサイドウォールを形成し、第3の工程
で、開口部の底面側における前記シリコン系基板の表層
に第2の酸化シリコン膜を形成する。さらに第4の工程
で、第1のサイドウォールを覆う状態に、非酸化性の第
2のサイドウォールを形成し、次いで第5の工程で、第
2のサイドウォール間のシリコン系基板に溝を形成す
る。その後第6の工程で、溝周囲のシリコン系基板にL
OCOS酸化膜を形成する。または上記第1の工程ない
し上記第3の工程を行った後、第1のサイドウォール間
のシリコン系基板にLOCOS酸化膜を成長させて形成
する工程を行う。なお上記第3の工程で形成する第2の
酸化シリコン膜は上記第1の工程で形成する第1の酸化
シリコン膜よりも薄く形成することが望ましい。
【0008】
【作用】上記LOCOS酸化膜の形成方法では、開口部
の側壁に第1のサイドウォールを形成したことにより、
上記第1のサイドウォールとシリコン系基板とが接触す
る。このため、LOCOS酸化時に上記第1のサイドウ
ォールによって、酸化の進行が阻止される。また第2の
サイドウォールに覆われた第2の酸化シリコン膜を形成
したことにより、LOCOS酸化時において、酸化の一
部は当該第2のシリコン酸化膜にそって進行する。この
ため、第2の酸化シリコン膜によって酸化時の応力が緩
和されるので、シリコン系基板の素子形成領域側への結
晶欠陥の進展が抑制される。さらに上記第2の酸化シリ
コン膜を上記第1の酸化シリコン膜よりも薄く形成した
ことにより、酸化時の応力が緩和されやすくなるので、
結晶欠陥の発生は抑えるられる。
【0009】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1に示す形成工程
図により説明する。図1の(1)に示すように、第1の
工程では、例えば熱酸化法または化学的気相成長法等に
よって、シリコン系基板11の上面に第1の酸化シリコ
ン膜12を、例えば20nmの厚さに形成する。続いて
例えば化学的気相成長法によって、上記酸化シリコン膜
12の上面に窒化シリコン膜13を、例えば200nm
の厚さに形成する。その後、通常のホトリソグラフィー
技術とエッチングとによって、上記シリコン系基板11
のLOCOS酸化膜の形成領域14上における上記窒化
シリコン膜13の2点鎖線で示す部分と上記第1の酸化
シリコン膜12の1点鎖線で示す部分とを除去して開口
部15を形成する。
【0010】次いで図1の(2)に示す第2の工程を行
う。この工程では、例えば化学的気相成長法によって、
開口部15の内壁と上記窒化シリコン膜13の上面に、
第1の非酸化性の膜16を、10nmの厚さに成膜す
る。この第1の非酸化性の膜16は、例えば窒化シリコ
ン膜よりなる。その後、通常のエッチバック技術によっ
て、開口部15の底面に形成された上記第1の非酸化性
の膜16(2点鎖線で示す部分)が完全に除去されるま
で、エッチバックを行う。そして、開口部15の側壁に
第1のサイドウォール17を形成する。
【0011】続いて図1の(3)に示す第3の工程を行
う。この工程では、例えば熱酸化法によって、開口部1
5の底面側におけるシリコン系基板11の表層(LOC
OS酸化膜の形成領域14)に第2の酸化シリコン膜1
8を、例えば8nmの厚さに形成する。この酸化では、
LOCOS酸化膜の形成領域14以外のシリコン系基板
11の表面側は、窒化シリコン膜13および第1のサイ
ドウォール17で覆われているので、酸化されない。
【0012】さらに図1の(4)に示す第4の工程を行
う。この工程では、例えば化学的気相成長法によって、
第1のサイドウォール17の表面と開口部15の底面と
窒化シリコン膜13の上面とに、第2の非酸化性の膜1
9を、例えば100nmの厚さに形成する。この第2の
非酸化性の膜19は、例えば窒化シリコン膜よりなる。
その後、通常のエッチバック技術によって、開口部15
の底面に形成された上記第2の非酸化性の膜19(2点
鎖線で示す部分)が完全に除去されるまで、エッチバッ
クを行う。そして、第1のサイドウォール17を覆う状
態に開口部15の側壁側に残した第2の非酸化性の膜
(19)で第2のサイドウォール20を形成する。さら
に、第2のサイドウォール20間における第2の酸化シ
リコン膜18の1点鎖線で示す部分も除去する。
【0013】続いて図1の(5)に示す第5の工程を行
う。この工程では、上記第2のサイドウォール20と上
記窒化シリコン膜13とをエッチングマスクにした通常
のエッチングによって、第2のサイドウォール20間に
おけるシリコン系基板11の2点鎖線で示す部分を除去
し、例えば深さが100nmの溝21を形成する。
【0014】その後図1の(6)に示す第6の工程を行
う。この工程では、通常の熱酸化法によって、溝(2
1)の周囲のシリコン系基板11にLOCOS酸化膜2
2を、例えば300nm〜400nmの厚さに形成す
る。上記実施例で示した膜厚や深さ等の数値は一例であ
り、その値に限定されることはない。
【0015】上記LOCOS酸化膜22の形成方法で
は、開口部15の側壁に第1のサイドウォール17を形
成したことにより、上記第1のサイドウォール17とシ
リコン系基板11とが接触する。このため、第6の工程
におけるLOCOS酸化時に、上記第1のサイドウォー
ル17によって酸化の進行が阻止される。また第2のサ
イドウォール20に覆われた第2の酸化シリコン膜18
を形成したことにより、LOCOS酸化時において、酸
化の一部は当該第2のシリコン酸化膜18にそって進行
する。このため、LOCOS酸化時の応力は第2のシリ
コン酸化膜18によって緩和されるので、シリコン系基
板11の素子形成領域側に結晶欠陥が進展しなくなる。
さらに上記第2の酸化シリコン膜18を上記第1の酸化
シリコン膜12よりも薄く形成したことにより、第2の
シリコン酸化膜18の近傍のシリコン系基板11が酸化
されやすくなるので、結晶欠陥の発生が抑えるられる。
【0016】次に上記第1の実施例を簡単化した形成方
法を第2の実施例として、図2の形成工程図により説明
する。図2の(1)に示すように、第1の工程では、上
記図1の(1)〜(3)により説明したと同様にして、
シリコン系基板11の上面に第1の酸化シリコン膜12
を形成し、さらにその上面に窒化シリコン膜13を形成
する。次いで、上記シリコン系基板11のLOCOS酸
化膜の形成領域14上における上記窒化シリコン膜13
と上記第1の酸化シリコン膜12とに開口部15を形成
する。続いて開口部15の内壁と上記窒化シリコン膜1
3の上面とに、第1の非酸化性の膜16を成膜した後、
通常のエッチバック技術によって、開口部15の側壁
に、上記第1の非酸化性の膜16よりなる第1のサイド
ウォール17を形成する。さらに開口部15の底面側に
おけるシリコン系基板11の表層(LOCOS酸化膜の
形成領域14)に第2の酸化シリコン膜18を形成す
る。その後図2の(2)に示すように、通常の熱酸化法
によって、シリコン系基板11に、LOCOS酸化膜3
1を形成する。
【0017】上記第2の実施例の形成方法では、第1の
サイドウォール17を設けたことにより、LOCOS酸
化膜の幅の制御性は向上する。また第2の酸化シリコン
膜18を形成したことにより、酸化時の応力が緩和さ
れ、シリコン系基板11の素子形成領域に発生する結晶
欠陥は低減される。
【0018】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
開口部の側壁に第1のサイドウォールを形成したので、
LOCOS酸化時には第1のサイドウォールが酸化の進
行を阻止する。この結果、LOCOS酸化膜の幅の制御
性が高まり、寸法精度の向上が図れる。また第2のサイ
ドウォールに覆われた第2の酸化シリコン膜を形成した
ので、LOCOS酸化時に、酸化の一部は当該第2のシ
リコン酸化膜にそって進行する。このため、LOCOS
酸化時に応力が緩和されるので、シリコン系基板の素子
形成領域側に結晶欠陥が進展しない。したがって、素子
形成領域間のリーク電流の発生が無くなるので、信頼性
の向上が図れる。さらに上記第2の酸化シリコン膜を上
記第1の酸化シリコン膜よりも薄く形成したことによ
り、酸化時の応力が緩和されやすくなるので、結晶欠陥
の発生が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の形成工程図である。
【図2】第2の実施例の形成工程図である。
【図3】従来例の形成工程図である。
【図4】別の従来例の形成工程図である。
【符号の説明】
11 シリコン系基板 12 第1の酸化シリコン膜 13 窒化シリコン膜 14 LOCOS酸化膜の形成領域 15 開口部 17 第1のサイドウォール 18 第2の酸化シリコン膜 20 第2のサイドウォール 21 溝 22 LOCOS酸化膜 31 LOCOS酸化膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン系基板の上面に第1の酸化シリ
    コン膜と窒化シリコン膜とを積層して形成し、前記シリ
    コン系基板のLOCOS酸化膜の形成領域上における前
    記窒化シリコン膜と前記第1の酸化シリコン膜とに開口
    部を設ける第1の工程と、 前記開口部の側壁に非酸化性の第1のサイドウォールを
    形成する第2の工程と、 前記開口部の底面側における前記シリコン系基板の表層
    に第2の酸化シリコン膜を形成する第3の工程と、 前記第1のサイドウォールを覆う状態に、非酸化性の第
    2のサイドウォールを形成する第4の工程と、 前記第2のサイドウォール間の前記シリコン系基板に溝
    を形成する第5の工程と、 前記溝周囲のシリコン系基板にLOCOS酸化膜を成長
    させて形成する第6の工程とを行うことを特徴とするL
    OCOS酸化膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のLOCOS酸化膜の形成
    方法において、 前記第1の工程ないし前記第3の工程を行った後、第1
    のサイドウォール間のシリコン系基板にLOCOS酸化
    膜を成長させて形成する工程を行うことを特徴とするL
    OCOS酸化膜の形成方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載のLOCO
    S酸化膜の形成方法において、 前記第3の工程で形成する第2の酸化シリコン膜を前記
    第1の工程で形成する第1のシリコン酸化膜よりも薄く
    形成することを特徴とするLOCOS酸化膜の形成方
    法。
JP2727593A 1993-01-22 1993-01-22 Locos酸化膜の形成方法 Pending JPH06224187A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5972773A (en) * 1995-03-23 1999-10-26 Advanced Micro Devices, Inc. High quality isolation for high density and high performance integrated circuits
KR100418299B1 (ko) * 1996-10-09 2004-05-14 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의필드산화막형성방법
KR100439109B1 (ko) * 1997-12-29 2004-07-16 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 소자분리막 형성방법
US10014300B2 (en) 2016-04-29 2018-07-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Integrated circuit devices having inter-device isolation regions and methods of manufacturing the same

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