JPH06252137A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH06252137A
JPH06252137A JP3874693A JP3874693A JPH06252137A JP H06252137 A JPH06252137 A JP H06252137A JP 3874693 A JP3874693 A JP 3874693A JP 3874693 A JP3874693 A JP 3874693A JP H06252137 A JPH06252137 A JP H06252137A
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JP
Japan
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element isolation
isolation region
oxide film
manufacturing
film
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Withdrawn
Application number
JP3874693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Takahashi
崇夫 高橋
Masahiro Yoshimatsu
昌裕 吉松
Seiki Kakihara
清貴 柿原
Masahiko Daimatsu
将彦 大松
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06252137A publication Critical patent/JPH06252137A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide the manufacturing method of a semiconductor device which can be increased in degree of integration by reducing the aspect ratio of an element separating area and, at the same time, in which no deep pocket is formed. CONSTITUTION:After forming element separating areas 41 and 42 of field oxide films on the surface of a semiconductor substrate 1 by using nitride films 101 and 102 composed of oxidation resisting films as masks and removing the films 101 and 102, sacrificial oxide films 4a are formed on the surfaces of the areas 41 and 42. After forming the films 4a, the thicknesses of the areas 41 and 42 are controlled by removing the films 4a. Since the aspect ratios of the areas 41 and 42 can be lowered, the pattern accuracy is improved in a succeeding exposing process and a semiconductor storage device, etc., can be made more precise.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、素子の微細化に係わる
半導体装置の製造方法に関し、殊に、選択酸化法により
形成される素子分離領域を平坦化することによって、素
子寸法の微細化を可能とし、MOS・RAM等の半導体
記憶装置を高密度に集積することができる半導体装置の
製造方法に係るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device relating to miniaturization of elements, and more particularly, to miniaturize element dimensions by flattening an element isolation region formed by a selective oxidation method. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, which enables the semiconductor memory device such as MOS / RAM to be integrated at high density.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、従来のトランジスタ構造を大きく
変更することなく、トランジスタ構造を微細化して高密
度に集積することができる半導体装置の製造方法の開発
がなされている。集積回路に於いて、パターンを微細化
すると、アスペクト比(t/w:線幅wに対する高さt
の比)が大きくなり、露光工程でのパターン精度が劣化
したり、段差側壁部の不良や被覆率が低下したり、或い
は、配線長が長くなり、寄生抵抗や寄生容量が増加して
集積回路の動作速度が遅くなる等の問題がある。このよ
うな観点から、微細化技術では、素子の平坦化や自己整
合(セルフアライメント)が重要な技術である。例え
ば、MOSトランジスタを集積した半導体記憶装置で
は、微細化に伴ってフィールド酸化膜による素子分離領
域のアスペクト比が大きくなり、如何に小さくするか
が、技術的課題となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, a method of manufacturing a semiconductor device has been developed, which can miniaturize a transistor structure and integrate it at a high density without significantly changing the conventional transistor structure. In an integrated circuit, if the pattern is miniaturized, the aspect ratio (t / w: height t relative to line width w
Ratio), the pattern accuracy in the exposure process is deteriorated, the side wall of the step is defective or the coverage is reduced, or the wiring length is increased to increase the parasitic resistance or the parasitic capacitance. However, there is a problem that the operation speed of is slow. From this point of view, planarization and self-alignment (self-alignment) of the element are important techniques in the miniaturization technique. For example, in a semiconductor memory device in which a MOS transistor is integrated, the aspect ratio of an element isolation region formed by a field oxide film increases with miniaturization, and how to reduce the aspect ratio is a technical issue.

【0003】以下、図4は、SRAMの製造工程の一部
を示す断面図であり、選択酸化法(LOCOS酸化法)
による素子分離構造について説明する。図4(a)は、
半導体基板1に耐酸化性の窒化膜3をマスクとし、フィ
ールド酸化膜4からなる素子分離領域を形成した状態を
示しており、2はパッド酸化膜である。続いて、窒化シ
リコン膜3とその直下のパッド酸化膜2を除去した後
に、図4(b)に示すように、熱処理を行って酸化膜5
とその上にポリシリコン層6とチタンシリサイド(Ti
Si2 )層7を形成する。図4(c)は、ポジ型レジス
ト膜8を塗布した状態を示し、ソースドレイン拡散層及
びゲート領域等を形成すべく、露光工程に進む。領域R
1 〜R3 は、光が照射されてレジスト膜が除去される領
域を示している。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of the SRAM, which shows a selective oxidation method (LOCOS oxidation method).
The element isolation structure according to will be described. Figure 4 (a)
The figure shows a state in which an element isolation region composed of a field oxide film 4 is formed on the semiconductor substrate 1 using the oxidation resistant nitride film 3 as a mask, and 2 is a pad oxide film. Subsequently, after removing the silicon nitride film 3 and the pad oxide film 2 immediately thereunder, as shown in FIG. 4B, heat treatment is performed to form the oxide film 5.
And a polysilicon layer 6 and titanium silicide (Ti
The Si 2 ) layer 7 is formed. FIG. 4C shows a state in which the positive type resist film 8 is applied, and the process proceeds to the exposure step in order to form the source / drain diffusion layer, the gate region and the like. Region R
1 to R 3 indicate regions where the resist film is removed by irradiation with light.

【0004】レジスト膜81 ,82 をマスクとし、露出
するシリサイド層7と、その直下のポリシリコン層6、
及びその下の酸化膜5を除去し、図4(d)に示すよう
に、ゲート酸化膜51 ,フローティングゲートとなるポ
リシリコン層61 とシリサンド(TaSi2 )層71
形成し、ボロン等のドーパントを半導体基板1にイオン
注入してソースドレイン拡散層9を形成する。その後、
図示されていないが、絶縁膜であるシリコン酸化膜を被
着し、必要な接続部にコンタクトホールを形成し、第2
層のポリシリコン層を形成して選択的にドーピングを行
って配線層を形成する。更に、窒化シリコン膜等の絶縁
層を形成して、この絶縁層をパターニングしてドーピン
グ等によって配線層を形成する。続いて、リンガラス層
(PSG膜)を形成し、アルミニウム薄膜をパターニン
グしてビット線等を形成する。
Using the resist films 8 1 and 8 2 as a mask, the exposed silicide layer 7 and the polysilicon layer 6 immediately below it,
And the oxide film 5 thereunder are removed, and as shown in FIG. 4D, a gate oxide film 5 1 , a polysilicon layer 6 1 to be a floating gate and a silicon sand (TaSi 2 ) layer 7 1 are formed, and boron is formed. The source / drain diffusion layer 9 is formed by ion-implanting a dopant such as the above into the semiconductor substrate 1. afterwards,
Although not shown, a silicon oxide film, which is an insulating film, is deposited, and contact holes are formed in necessary connection portions.
A polysilicon layer is formed and is selectively doped to form a wiring layer. Further, an insulating layer such as a silicon nitride film is formed, the insulating layer is patterned, and a wiring layer is formed by doping or the like. Subsequently, a phosphorus glass layer (PSG film) is formed, and the aluminum thin film is patterned to form bit lines and the like.

【0005】又、図5は、素子分離領域の平坦化を説明
する為の断面図である。図5(a)は、フィールド酸化
膜4が形成された状態を示しており、フィールド酸化膜
4をウエット或いはドライエッチングし、フィールド酸
化膜4を平坦化する。この際、フィールド酸化膜4と窒
化膜3との密着性が悪い場合は、図5(b)に示すよう
に、窒化シリコン膜3直下のフィールド酸化膜4までも
がエッチングされる。その後、図5(c)に示すよう
に、窒化シリコン膜3を除去する。更に、図5(d)に
示すように、フィールド酸化膜4をエッチングして平坦
化し、素子分離領域のアスペクト比を小さくしている。
FIG. 5 is a sectional view for explaining the flattening of the element isolation region. FIG. 5A shows a state in which the field oxide film 4 is formed. The field oxide film 4 is wet or dry-etched to flatten the field oxide film 4. At this time, if the adhesion between the field oxide film 4 and the nitride film 3 is poor, even the field oxide film 4 directly below the silicon nitride film 3 is etched as shown in FIG. 5B. After that, as shown in FIG. 5C, the silicon nitride film 3 is removed. Further, as shown in FIG. 5D, the field oxide film 4 is etched and flattened to reduce the aspect ratio of the element isolation region.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のようなSRAM
等の半導体装置では、各素子寸法をそのまま微細化して
集積化しようとすると、素子分離領域の段差は大きな
り、アスペクト比は大きな値となる。アスペクト比が大
きい場合、フォトマスクをウエハに密着させて露光した
としても、レジストに入射した光は、素子分離領域の段
差部で散乱してパターン精度が悪化する欠点がある。こ
の傾向は、露光時に用いられる光の波長がg線からi線
へと短波長になるにつれてより表面形状が敏感になり、
レジスト膜にノッチング現象が発生し易い欠点がある。
又、半導体記憶装置等のLSIでは、投影露光方法が採
用されているが、この露光方法の場合であっても、図4
(c)の製造工程で示すように、素子分離領域の段差部
に入射した光L1 は、その段差部で反射或いは散乱して
本来マスクとして残されるべきレジスト部にも照射され
る。その結果、図4(d)に示すように、レジストが溶
融して、本来のチャネル長Gに相当するレジスト膜が得
られない。レジスト膜81 でゲート部のエッチグがなさ
れと、必要なチャネル長が得られず歩留りが悪化する問
題がある。更に、レジスト膜81 が狭くなっており、イ
オン注入後のアニール工程で、ソースドレイン拡散層が
接触するおそれがある。
The SRAM as described above
In such a semiconductor device, when each element size is miniaturized as it is for integration, the step difference in the element isolation region becomes large and the aspect ratio becomes a large value. When the aspect ratio is large, even if the photomask is brought into close contact with the wafer for exposure, the light incident on the resist is scattered at the stepped portion of the element isolation region and the pattern accuracy is deteriorated. This tendency is that the surface shape becomes more sensitive as the wavelength of light used during exposure becomes shorter from g-line to i-line,
There is a drawback that the notching phenomenon easily occurs in the resist film.
Further, although the projection exposure method is adopted in the LSI such as the semiconductor memory device, even in the case of this exposure method, FIG.
As shown in the manufacturing process of (c), the light L 1 incident on the stepped portion of the element isolation region is reflected or scattered at the stepped portion and is also applied to the resist portion that should be originally left as a mask. As a result, as shown in FIG. 4D, the resist is melted and a resist film corresponding to the original channel length G cannot be obtained. When the resist film 8 1 Etchigu gate portion is made, there is a problem that the channel length required yield can not be obtained to deteriorate. Furthermore, the resist film 81 has become narrower, in the annealing step after the ion implantation, there is a possibility that the source drain diffusion layer is in contact.

【0007】このような観点から、図5に示したよう
に、素子分離領域のアスペクト比を低く抑えるべく、フ
ィールド酸化膜4を除去する製造工程がなされる。しか
し、図5(b)に示すように、窒化シリコン膜3とフィ
ールド酸化膜4との密着度が悪い場合は、窒化膜3直下
のフィールド酸化膜4が除去される。このような状態
で、平坦化の為のフィールド酸化膜4のエッチング工程
が行われたとすると、図5(d)に示すように、フィー
ルド酸化膜4の周縁に溝状のディープポケット9が形成
される。ディープポケット9の上に形成される酸化膜や
ポリシリコン層等は、それらの構造を損なう原因とな
り、半導体装置の歩留りを悪化させる原因となる。
From this point of view, as shown in FIG. 5, a manufacturing process for removing the field oxide film 4 is performed in order to keep the aspect ratio of the element isolation region low. However, as shown in FIG. 5B, when the adhesion between the silicon nitride film 3 and the field oxide film 4 is poor, the field oxide film 4 directly below the nitride film 3 is removed. If the etching process of the field oxide film 4 for flattening is performed in such a state, a groove-shaped deep pocket 9 is formed at the peripheral edge of the field oxide film 4 as shown in FIG. 5D. It The oxide film, the polysilicon layer, and the like formed on the deep pocket 9 are a cause of impairing their structures and a yield of the semiconductor device.

【0008】本発明は、上述のような問題点に鑑みなさ
れたものであり、その主な目的は、アスペクト比を小さ
くして集積度を高めることができる半導体装置の製造方
法を提供するものである。更に他の目的は、ディープポ
ケットを発生させることなく素子分離領域を平坦化する
ことができる半導体装置の製造方法を提供するものであ
る。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its main purpose is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which the aspect ratio can be reduced to increase the degree of integration. is there. Still another object is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can flatten an element isolation region without generating deep pockets.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、選択的に形成された酸化膜を素子分離
領域とする半導体装置の製造方法であって、前記半導体
基板に形成された素子分離領域の表面に犠牲的酸化層を
形成し、前記犠牲的酸化層を除去した後、前記素子分離
領域の酸化層を除去することによって、前記素子分離領
域のアスペクト比を低下させることを特徴とするもので
ある。又、本発明は、選択的に形成された酸化膜を素子
分離領域とする半導体装置の製造方法であって、前記半
導体基板表面を覆う耐酸化性膜をマスクとして選択的に
酸化層を成長させて素子分離領域を形成する工程と、前
記耐酸化性膜を除去する工程と、前記素子分離領域の表
面に犠牲的酸化層を形成する工程と、前記犠牲的酸化層
を除去する工程と、を含むことを特徴とするものであ
る。
In order to achieve the above object, the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device in which an oxide film that is selectively formed is used as an element isolation region, and is formed on the semiconductor substrate. Forming a sacrificial oxide layer on the surface of the isolated device isolation region, removing the sacrificial oxide layer, and then removing the oxide layer of the device isolation region to reduce the aspect ratio of the device isolation region. It is characterized by. Further, the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which a selectively formed oxide film is used as an element isolation region, wherein an oxidation resistant film covering the surface of the semiconductor substrate is used as a mask to selectively grow an oxide layer. Forming an element isolation region, removing the oxidation resistant film, forming a sacrificial oxide layer on the surface of the element isolation region, and removing the sacrificial oxide layer. It is characterized by including.

【0010】又、本発明は、選択的に形成された酸化膜
を素子分離領域とする半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板表面を覆う耐酸化性膜をマスクとして選
択的に酸化層を成長させて素子分離領域を形成する工程
と、前記素子分離領域の表面の酸化変質層を除去する工
程と、前記耐酸化性膜を除去する工程と、前記素子分離
領域の表面に犠牲的酸化層を形成する工程と、前記犠牲
的酸化層を除去する工程と、を含むことを特徴とするも
のである。
The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device using an oxide film selectively formed as an element isolation region,
A step of selectively growing an oxide layer using an oxidation resistant film covering the surface of the semiconductor substrate as a mask to form an element isolation region; a step of removing an oxidized deterioration layer on the surface of the element isolation region; And a step of forming a sacrificial oxide layer on the surface of the element isolation region, and a step of removing the sacrificial oxide layer.

【0011】又、本発明は、選択的に形成された酸化膜
を素子分離領域とする半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板表面を覆う耐酸化性膜を形成し、ステッ
プエッチングによって該耐酸化性膜に開口部を形成する
と共に、該耐酸化性膜によるマスクの端縁をテーパー状
とする工程と、前記耐酸化性膜をマスクとし、前記半導
体基板の表面を選択的に酸化して素子分離領域を形成す
る工程と、前記素子分離領域の表面の酸化変質層を除去
する工程と、前記耐酸化性膜を除去する工程と、前記素
子分離領域の表面に犠牲的酸化膜を形成する工程と、前
記犠牲的酸化膜を除去する工程と、を含むことを特徴と
するものである。更に、本発明は、選択的に形成された
酸化膜を素子分離領域とする半導体装置の製造方法であ
って、前記犠牲的酸化膜が除去された後、前記素子分離
領域をエッチングして前記素子分離領域のアスペクト比
を低下させる工程を含むことを特徴とするものである。
Further, the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device in which an oxide film selectively formed is used as an element isolation region,
Forming an oxidation resistant film covering the surface of the semiconductor substrate, forming an opening in the oxidation resistant film by step etching, and tapering an edge of the mask made of the oxidation resistant film; A step of selectively oxidizing the surface of the semiconductor substrate to form an element isolation region by using the oxidizable film as a mask; a step of removing an oxidized deterioration layer on the surface of the element isolation region; The method is characterized by including a step of removing, a step of forming a sacrificial oxide film on the surface of the element isolation region, and a step of removing the sacrificial oxide film. Further, the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device, wherein an oxide film selectively formed is used as an element isolation region, and the element isolation region is etched to remove the element isolation region after the sacrificial oxide film is removed. The method is characterized by including a step of reducing the aspect ratio of the separation region.

【0012】[0012]

【作用】本発明の半導体装置の製造方法は、フィールド
酸化膜が形成された後に、熱処理によって、その表面に
犠牲的酸化層を形成し、その犠牲的酸化層を除去するこ
とによって、素子分離領域のアスペクト比を低下させる
ものである。又、酸化変質層を除去した後にフィールド
酸化膜を除去することよって、一層アスペクト比を低下
させるものである。更に、本発明の半導体装置の製造方
法は、フィールド酸化膜を形成する為の耐酸化性膜によ
るマスクの端縁をテーパー状とすることによって、フィ
ールド酸化膜の露呈部の形状を比較的平坦な形状とし、
このフィールド酸化膜の表面に犠牲的酸化層を形成し
て、その犠牲的酸化層を除去することにより、ディープ
ポケットを形成することなく、アスペクト比を低下させ
るものである。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, after the field oxide film is formed, a heat treatment is performed to form a sacrificial oxide layer on the surface thereof, and the sacrificial oxide layer is removed. It lowers the aspect ratio of. Further, the aspect ratio is further reduced by removing the field oxide film after removing the oxidized layer. Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the exposed portion of the field oxide film has a relatively flat shape by making the edge of the mask of the oxidation resistant film for forming the field oxide film into a tapered shape. Shape,
By forming a sacrificial oxide layer on the surface of the field oxide film and removing the sacrificial oxide layer, the aspect ratio is lowered without forming a deep pocket.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明に係る半導体装置の製造方法に
ついて図に基づいて説明する。 実施例1 図1は、本発明に係る半導体記憶装置の製造方法の一実
施例であり、例えば、MOS・RAM等を形成する素子
分離領域の製造工程を示している。図1(a)は、半導
体基板1の表面に、熱酸化によって約100Åの厚さの
パッド酸化膜2を形成し、そのパッド酸化膜2上にバッ
ファ層である約500Åの厚さのアモルファスシリコン
層(或いは、ポリシリコン層)3が形成される。アモル
ファスシリコン層3の上に、約2000Åの厚さの耐酸
化性膜である窒化膜10を形成する。窒化膜10の上に
レジスト膜11が全面に塗布される。続いて、レジスト
膜11を露光現像してマスクを形成し、CHF3 :CF
4 (混合比1:10)系のフレオンガスによるドライエ
ッチングよって、選択的に窒化膜10を除去する。その
後、図1(b)に示すように、長時間の高温熱処理によ
り、窒化膜10で保護されていない半導体基板1の表面
を気相成長により、約6000Åの厚さのフィールド酸
化膜41 ,42 を形成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. 1 is an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, showing, for example, a manufacturing process of an element isolation region for forming a MOS / RAM or the like. In FIG. 1A, a pad oxide film 2 having a thickness of about 100 Å is formed on the surface of a semiconductor substrate 1 by thermal oxidation, and a buffer layer of amorphous silicon having a thickness of about 500 Å is formed on the pad oxide film 2. A layer (or a polysilicon layer) 3 is formed. On the amorphous silicon layer 3, a nitride film 10 which is an oxidation resistant film having a thickness of about 2000Å is formed. A resist film 11 is applied on the entire surface of the nitride film 10. Subsequently, the resist film 11 is exposed and developed to form a mask, and CHF 3 : CF is used.
The nitride film 10 is selectively removed by dry etching with a 4 (mixing ratio 1:10) type Freon gas. Thereafter, as shown in FIG. 1 (b), the prolonged high temperature heat treatment, the surface vapor phase growth of the semiconductor substrate 1 which is not protected by the nitride film 10, a field oxide film 4 1 a thickness of about 6000Å, and 4 2 is formed.

【0014】前記工程によって窒化膜4の表面に僅かに
アモルファス状のシリコン酸化膜(酸化変質層)が形成
される。フッ酸(HF)で窒化膜4上に形成された表面
変質層を除去し、続いて、熱燐酸で窒化膜101 ,10
2 を除去する。その後、フッ酸でアモルファスシリコン
層31 ,32 の表面に形成された酸化膜を除去してアモ
ルファスシリコン層31 ,32 を沃素−硫酸−フッ酸混
合溶液で除去する。パッド酸化膜21 ,22 は半導体基
板1の保護の為に残すようにする。次いで、図1(c)
に示すように、フィールド酸化膜41 ,42 の表面に約
800Åの厚さの犠牲酸化膜4aを形成する。その後、
この犠牲酸化膜4aをフッ酸で除去することにより、フ
ィールド酸化膜41 ,42 の厚さは減少する。更に、フ
ィールド酸化膜41 ,42 の厚さt1 が約3500Åに
なるようにフッ酸で除去することによって、半導体基板
1の表面からフィールド酸化膜41 ,42 の最高部の高
さt2 を約1000Å以下にする。無論、パッド酸化膜
1 ,22 も除去される。その後、図1(d)に示すよ
うに、約200Åの厚さのゲート酸化膜12を形成す
る。続いて、レジスト膜13を塗布して、従来例で説明
したような製造工程によって、MOS・RAMが形成さ
れる。
Through the above steps, a slightly amorphous silicon oxide film (oxidation-altered layer) is formed on the surface of the nitride film 4. The surface-altered layer formed on the nitride film 4 is removed by hydrofluoric acid (HF), and then the nitride films 10 1 , 10 are formed by hot phosphoric acid.
Remove 2 . Thereafter, an amorphous silicon layer 3 1, 3 to remove the oxide film formed on the second surface the amorphous silicon layer 3 1, 3 2 iodine with hydrofluoric acid - is removed by hydrofluoric acid mixed solution - sulfuric acid. The pad oxide films 2 1 and 2 2 are left to protect the semiconductor substrate 1. Then, FIG. 1 (c)
As shown in FIG. 3, a sacrificial oxide film 4a having a thickness of about 800 Å is formed on the surfaces of the field oxide films 4 1 , 4 2 . afterwards,
By removing the sacrificial oxide film 4a with hydrofluoric acid, the thickness of the field oxide films 4 1 and 4 2 is reduced. Further, by removing with hydrofluoric acid so that the thickness t 1 of the field oxide films 4 1 and 4 2 becomes about 3500Å, the height of the highest portions of the field oxide films 4 1 and 4 2 from the surface of the semiconductor substrate 1 is increased. Set t 2 to about 1000Å or less. Of course, the pad oxide films 2 1 and 2 2 are also removed. Thereafter, as shown in FIG. 1D, a gate oxide film 12 having a thickness of about 200Å is formed. Subsequently, the resist film 13 is applied, and the MOS / RAM is formed by the manufacturing process described in the conventional example.

【0015】実施例2 図2は、本発明に係る半導体記憶装置の製造方法の他の
実施例であり、素子分離領域を平坦化する為の製造工程
を示している。図2(a)に示すように、フィールド酸
化膜42 を形成する工程は、図1の製造工程と同一であ
る。その後、図2(b)に示すように、フィールド酸化
膜42 をフッ酸でエッチングし、エッチングで除去され
る厚さt3 は約1000Å程度とする。続いて、図2
(c)に示すように、熱燐酸で窒化膜101 ,102
除去する。その直下のバップァ層であるアモルファスシ
リコン層31 ,32 の表面に形成された酸化膜をフッ酸
で除去し、沃素−硫酸−フッ酸混合溶液でアモルファス
シリコン層31 ,32 を除去し、パッド酸化膜21 ,2
2 は半導体基板1の保護の為に残す。その後、フィール
ド酸化膜42 の表面に厚さが約800Åの犠牲酸化膜4
aを形成する。続いて、図2(d)に示すように、この
犠牲酸化膜4aをフッ酸で除去すると共に、フィールド
酸化膜42 の厚さt2 を約3500Åになるようにフッ
酸で除去することによって、半導体基板1の表面からフ
ィールド酸化膜42 の半導体基板1の表面からの高さt
2 が約1000Å以下にする。その後、約200Åの厚
さのゲート酸化膜を形成し、公知の製造方法によって、
MOS・RAM等の半導体記憶装置が形成される。
Embodiment 2 FIG. 2 is another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, showing a manufacturing process for flattening an element isolation region. As shown in FIG. 2 (a), the step of forming the field oxide film 4 2, it is identical to the manufacturing process of FIG. Then, as shown in FIG. 2B, the field oxide film 4 2 is etched with hydrofluoric acid, and the thickness t 3 removed by etching is set to about 1000 Å. Then, FIG.
As shown in (c), the nitride films 10 1 and 10 2 are removed with hot phosphoric acid. The oxide film formed on the surface of the amorphous silicon layers 3 1 , 3 2 which is the vapor layer immediately thereunder is removed with hydrofluoric acid, and the amorphous silicon layers 3 1 , 3 2 are removed with a mixed solution of iodine-sulfuric acid-hydrofluoric acid. , Pad oxide film 2 1 , 2
2 is left for protection of the semiconductor substrate 1. Then, the sacrificial oxide film thickness on the surface of the field oxide film 4 2 of about 800 Å 4
a is formed. Subsequently, as shown in FIG. 2D, the sacrificial oxide film 4a is removed with hydrofluoric acid, and the thickness t 2 of the field oxide film 4 2 is removed with hydrofluoric acid to be about 3500Å. , height t from the field oxide film 4 2 of the surface of the semiconductor substrate 1 from the surface of the semiconductor substrate 1
2 should be about 1000Å or less. After that, a gate oxide film with a thickness of about 200Å is formed, and by a known manufacturing method,
A semiconductor memory device such as a MOS / RAM is formed.

【0016】実施例3 図3は、本発明に係る半導体記憶装置の製造方法の他の
実施例を示す断面図であり、上記実施例と同様に、MO
S・RAM等を形成する素子分離領域の製造工程を示し
ている。この実施例は、半導体基板の表面に約100Å
のパッド酸化膜を形成し、更に、約500Åのアモルフ
ァスシリコン層を形成し、且つ、耐酸化性膜である約2
000Åの窒化膜を形成する。その後、レジスト膜を塗
布して露光現像してマスクを形成する。続いて、CHF
3 :CF4 (混合比1:10)系のフレオンガスによる
ドライエッチングにより、露呈する窒化膜を、二回のス
テップエッチングにより、選択的に窒化膜を除去する。
図3(a)に示すように、このドライエッチングによっ
て、窒化膜101 ,102 の端縁にはテーパー10aが
形成されている。32 はバッファ層であるアモルファス
シリコン層である。無論、テーパー10aは滑らかな階
段状であってもよい。窒化膜101 ,102 の端縁に形
成されたテーパー10aは、フィールド酸化膜との密着
性を向上させると共に、ディープポケットの発生を抑制
することができる。テーパー10aを形成する為のステ
ップエッチングは、第1のエッチングステップが窒化膜
のエッチングレートが高いエッチング特性を持たせ、続
く、第2のエッチングステップがアモルファスシリコン
層のエッチングレートが低いエッチング特性を持たせ
る。以下、このステップエッチングのエッチング条件を
表で示す。
Embodiment 3 FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention.
The manufacturing process of the element isolation region forming the S / RAM and the like is shown. In this embodiment, the surface of the semiconductor substrate is about 100Å
Pad oxide film is formed, and an amorphous silicon layer of about 500Å is further formed, and about 2 which is an oxidation resistant film.
Form a nitride film of 000Å. After that, a resist film is applied and exposed and developed to form a mask. Then CHF
The exposed nitride film is selectively removed by dry etching with a 3 : CF 4 (mixing ratio 1:10) freon gas by two step etchings.
As shown in FIG. 3A, the taper 10a is formed on the edges of the nitride films 10 1 and 10 2 by this dry etching. 3 2 is an amorphous silicon layer is a buffer layer. Of course, the taper 10a may have a smooth step shape. The taper 10a formed on the edges of the nitride films 10 1 and 10 2 can improve the adhesion with the field oxide film and suppress the generation of deep pockets. In the step etching for forming the taper 10a, the first etching step has an etching characteristic with a high etching rate of the nitride film, and the subsequent second etching step has an etching characteristic with a low etching rate of the amorphous silicon layer. Let The etching conditions for this step etching are shown in the table below.

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】図3(b)に示すように、ステップエッチ
ング工程の後に、公知の方法で厚さt4 が約6000Å
のフィールド酸化膜43 を形成する。このマスクによる
フィールド酸化膜43 は、図1の実施例の場合よりその
トップ形状が比較的平坦なものとなる。その後、図3
(c)に示すように、フィールド酸化膜43 の表面から
深さt5が約1000Å程フッ酸でエッチングする。
又、フッ酸でウエットエッチングする以外に、ドライエ
ッチングする方法もある。このエッチング条件の一例を
表で示す。
As shown in FIG. 3B, after the step etching process, the thickness t 4 is about 6000Å by a known method.
Field oxide film 4 3 is formed. Field oxide film 4 3 according to the mask, whose top profile than the embodiment of FIG. 1 becomes relatively flat. After that, FIG.
(C), the field oxide film 4 depth t 5 from the surface of 3 is etched with hydrofluoric acid approximately 1000 Å.
In addition to wet etching with hydrofluoric acid, there is also a method of dry etching. An example of this etching condition is shown in the table.

【0019】[0019]

【表2】 [Table 2]

【0020】その後、図3(d)に示すように、熱酸化
工程で形成された窒化膜101 ,102 の表面変質層を
フッ酸で除去して、熱燐酸で窒化膜101 ,102 を除
去する。続いて、アモルファスシリコン層31 ,32
表面の酸化膜をフッ酸で除去し、更に、沃素、硫酸、フ
ッ酸混合液でアモルファスシリコン層31 ,32 を除去
する。次いで、図3(e)に示すように、フィールド酸
化膜43 の表面に形成される犠牲酸化膜4aの厚さt6
を約800Åとする。その後、図3(f)に示すよう
に、フィールド酸化膜43 をより平坦化する為にフッ酸
で除去され、その厚さが約3500Åに調整される。そ
の時の半導体基板1の表面からの厚さは約1000Å以
下となる。その後、上記実施例で説明したように、ソー
スドレイン拡散層等を形成し、半導体記憶装置が形成さ
れる。
[0020] Thereafter, as shown in FIG. 3 (d), the thermal oxidation process nitride film 10 1 formed by, 10 2 of the surface affected layer is removed by hydrofluoric acid, a nitride film 10 1 in hot phosphoric acid, 10 Remove 2 . Subsequently, the oxide films on the surfaces of the amorphous silicon layers 3 1 , 3 2 are removed with hydrofluoric acid, and further the amorphous silicon layers 3 1 , 3 2 are removed with a mixed solution of iodine, sulfuric acid and hydrofluoric acid. Then, as shown in FIG. 3 (e), the thickness of the sacrificial oxide film 4a is formed on the surface of the field oxide film 4 3 t 6
To about 800Å. Thereafter, as shown in FIG. 3F, the field oxide film 4 3 is removed with hydrofluoric acid in order to further flatten it, and its thickness is adjusted to about 3500 Å. At that time, the thickness from the surface of the semiconductor substrate 1 is about 1000 Å or less. Then, as described in the above embodiment, the source / drain diffusion layers and the like are formed, and the semiconductor memory device is formed.

【0021】上記実施例では、窒化膜の下にバッファ層
としてアモルファスシリコン層が形成されているが、必
ずしもこの層を設ける必要はない。又、マスクにテーパ
ーを形成するにあたり、上記実施例では、二段回のステ
ップエッチングが行われているが、三段以上のステップ
エッチングとし、より正確なテーパーを形成してもよ
く、二段回のステップエッチングに限定するものではな
い。無論ステップエッチング工程は、その表に示したガ
ス組成やそのエッチング条件に限定するものではない。
尚、実施例は、MOS・RAM等を想定して実施例を説
明したが、フィールド酸化膜を素子分離領域として用い
るバイポーラトランジスタの集積化にも応用できること
は明らかである。
In the above embodiment, the amorphous silicon layer is formed as the buffer layer under the nitride film, but it is not always necessary to provide this layer. Further, in forming the taper on the mask, in the above-mentioned embodiment, the step etching is performed in two steps. However, a more accurate taper may be formed by performing step etching in three steps or more. The step etching is not limited to the step etching. Of course, the step etching process is not limited to the gas composition and the etching conditions shown in the table.
It should be noted that although the embodiment has been described assuming a MOS / RAM or the like, it is obvious that the embodiment can be applied to integration of a bipolar transistor using a field oxide film as an element isolation region.

【0022】[0022]

【発明の効果】上述のように、本発明の半導体装置の製
造方法は、素子分離領域に犠牲的酸化膜を形成し、その
犠牲的酸化膜を除去することによって、素子分離領域を
平坦化し、アスペクト比を低く抑えるものであり、素子
分離領域の段差部による露光工程における光の散乱や反
射等を低減することができるので、パターン精度が向上
する。而も、素子分離領域の上部に形成される部分にノ
ッチング等の欠陥の発生を抑えられるので、素子の微細
化が可能であり、半導体記憶装置の集積度を高める効果
を奏する。無論、半導体装置の歩留りが向上する。又、
犠牲的酸化膜を除去した後に、更に、素子分離領域の酸
化層を除去することによって、素子分離領域を一層平坦
なものとすることができる利点がある。又、窒化膜等の
耐酸化性膜をマスクとし、その端縁にテーパー或いは滑
らかな階段状とすることによって、ディープポケットの
発生を抑制することができるので、より一層素子の微細
化が可能となり、集積度を高めることができる。又、本
発明の半導体装置の製造方法は、フィールド酸化膜から
なる素子分離領域が多様されるMOS・RAM等の半導
体記憶装置の微細化に極めて効果的なものである。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a sacrificial oxide film is formed in the element isolation region, and the sacrificial oxide film is removed to flatten the element isolation region, Since the aspect ratio is kept low, it is possible to reduce the scattering and reflection of light in the exposure process due to the stepped portion of the element isolation region, so that the pattern accuracy is improved. Further, since it is possible to suppress the occurrence of defects such as notching in the portion formed above the element isolation region, it is possible to miniaturize the element, and it is possible to increase the integration degree of the semiconductor memory device. Of course, the yield of semiconductor devices is improved. or,
By removing the sacrificial oxide film and then removing the oxide layer in the element isolation region, there is an advantage that the element isolation region can be made flatter. Further, by using an oxidation resistant film such as a nitride film as a mask and forming a taper or a smooth step shape at the edge thereof, it is possible to suppress the occurrence of deep pockets, which enables further miniaturization of the element. , The degree of integration can be increased. Further, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is extremely effective for miniaturization of a semiconductor memory device such as a MOS / RAM having various element isolation regions made of a field oxide film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)〜(d)は、本発明に係る半導体装置の
製造方法の一実施例に係り、その要部を示す断面図であ
る。
1A to 1D are cross-sectional views showing a main part of an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】(a)〜(d)は、本発明に係る半導体装置の
製造方法の他の実施例に係り、その要部を示す断面図で
ある。
2 (a) to 2 (d) are cross-sectional views showing a main part of another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図3】(a)〜(f)は、本発明に係る半導体装置の
製造方法の他の実施例に係り、その要部を示す断面図で
ある。
FIGS. 3A to 3F are cross-sectional views showing a main part of another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図4】(a)〜(d)は、従来の半導体装置の製造方
法の一例に係り、その要部を示す断面図である。
FIG. 4A to FIG. 4D are cross-sectional views showing an essential part of an example of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図5】(a)〜(d)は、従来の半導体装置の製造方
法の要部を示す断面図である。
5A to 5D are cross-sectional views showing a main part of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2,21 ,22 パッド酸化膜 3,31 ,32 アモルファスシリコン層 41 ,42 ,43 フィールド酸化膜 4a 犠牲酸化膜 10,101 ,102 窒化膜 10a テーパー 11,13 レジスト膜 12 ゲート酸化膜1 semiconductor substrate 2, 2 1 , 2 2 pad oxide film 3, 3 1 , 3 2 amorphous silicon layer 4 1 , 4 2 , 4 3 field oxide film 4a sacrificial oxide film 10, 10 1 , 10 2 nitride film 10a taper 11 , 13 Resist film 12 Gate oxide film

フロントページの続き (72)発明者 大松 将彦 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内Front page continuation (72) Inventor Masahiko Omatsu 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Steel Pipe Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 選択的に形成された酸化膜を素子分離領
域とする半導体装置の製造方法に於いて、 前記半導体基板に形成された素子分離領域の表面に犠牲
的酸化層を形成し、前記犠牲的酸化層を除去した後、前
記素子分離領域の酸化層を除去することによって、前記
素子分離領域のアスペクト比を低下させることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a selectively formed oxide film is used as an element isolation region, wherein a sacrificial oxide layer is formed on a surface of the element isolation region formed on the semiconductor substrate, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: removing the sacrificial oxide layer and then removing the oxide layer in the element isolation region to reduce the aspect ratio of the element isolation region.
【請求項2】 選択的に形成された酸化膜を素子分離領
域とする半導体装置の製造方法に於いて、 前記半導体基板表面を覆う耐酸化性膜をマスクとして選
択的に酸化層を成長させて素子分離領域を形成する工程
と、 前記耐酸化性膜を除去する工程と、 前記素子分離領域の表面に犠牲的酸化層を形成する工程
と、 前記犠牲的酸化層を除去する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an oxide film selectively formed is used as an element isolation region, wherein an oxidation resistant film covering the surface of the semiconductor substrate is used as a mask to selectively grow an oxide layer. A step of forming an element isolation region, a step of removing the oxidation resistant film, a step of forming a sacrificial oxide layer on a surface of the element isolation region, and a step of removing the sacrificial oxide layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項3】 選択的に形成された酸化膜を素子分離領
域とする半導体装置の製造方法に於いて、 前記半導体基板表面を覆う耐酸化性膜をマスクとして選
択的に酸化層を成長させて素子分離領域を形成する工程
と、 前記素子分離領域の表面の酸化変質層を除去する工程
と、 前記耐酸化性膜を除去する工程と、 前記素子分離領域の表面に犠牲的酸化層を形成する工程
と、 前記犠牲的酸化層を除去する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an oxide film selectively formed is used as an element isolation region, wherein an oxidation resistant film covering the surface of the semiconductor substrate is used as a mask to selectively grow an oxide layer. Forming an element isolation region, removing the oxidation-altered layer on the surface of the element isolation region, removing the oxidation resistant film, and forming a sacrificial oxide layer on the surface of the element isolation region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of removing the sacrificial oxide layer.
【請求項4】 選択的に形成された酸化膜を素子分離領
域とする半導体装置の製造方法に於いて、 前記半導体基板表面を覆う耐酸化性膜を形成し、ステッ
プエッチングによって該耐酸化性膜に開口部を形成する
と共に、該耐酸化性膜によるマスクの端縁をテーパー状
とする工程と、 前記耐酸化性膜をマスクとし、前記半導体基板の表面を
選択的に酸化して素子分離領域を形成する工程と、 前記素子分離領域の表面の酸化変質層を除去する工程
と、 前記耐酸化性膜を除去する工程と、 前記素子分離領域の表面に犠牲的酸化膜を形成する工程
と、 前記犠牲的酸化膜を除去する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a selectively formed oxide film is used as an element isolation region, wherein an oxidation resistant film covering the surface of the semiconductor substrate is formed, and the oxidation resistant film is formed by step etching. A step of forming an opening in the mask and tapering the edges of the mask made of the oxidation resistant film; and using the oxidation resistant film as a mask to selectively oxidize the surface of the semiconductor substrate to isolate the element isolation regions. And a step of removing the oxidized deterioration layer on the surface of the element isolation region, a step of removing the oxidation resistant film, a step of forming a sacrificial oxide film on the surface of the element isolation region, And a step of removing the sacrificial oxide film.
【請求項5】 選択的に形成された酸化膜を素子分離領
域とする半導体装置の製造方法に於いて、 前記犠牲的酸化膜が除去された後、前記素子分離領域を
エッチングして前記素子分離領域のアスペクト比を低下
させる工程を含むことを特徴とする請求項2乃至4の何
れかに記載の半導体装置の製造方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a selectively formed oxide film is used as an element isolation region, wherein the element isolation region is etched after the sacrificial oxide film is removed. 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising the step of reducing the aspect ratio of the region.
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