JPH0629263A - 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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JPH0629263A
JPH0629263A JP17999392A JP17999392A JPH0629263A JP H0629263 A JPH0629263 A JP H0629263A JP 17999392 A JP17999392 A JP 17999392A JP 17999392 A JP17999392 A JP 17999392A JP H0629263 A JPH0629263 A JP H0629263A
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JP
Japan
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etching
oxide film
film
oxidation resistant
oxidation
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JP17999392A
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English (en)
Inventor
Isamu Minamimomose
勇 南百瀬
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/311Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105Etching inorganic layers
    • H01L21/31111Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching

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Abstract

(57)【要約】 【構成】半導体基板上に、酸化膜、耐酸化膜を形成し、
耐酸化膜を選択的にエッチングし熱酸化によって素子分
離層を形成して成る素子分離の形成方法のエッチング方
法において、半導体基板上に酸化膜形成を行う工程と、
耐酸化膜を形成する工程と、耐酸化膜と酸化膜を連続し
て任意の部分をエッチング除去する工程からなり、エッ
チングにおいて、CHxy(CHF3,CH22)を主
ガスとして、Cxy(CF4,C26,C38)または
COx(CO,CO2)を添加ガスとして用いること。 【効果】シリコン窒化膜のエッチングストッパーとして
酸化膜を用いるのではなく、シリコン基板に対し選択比
のとれるエッチング条件でシリコン窒化膜と酸化膜の両
方をエッチングすることで、シリコン基板をエッチング
してしまうことなく素子分離を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特に素子分離の形成の際のエッチング方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法は、一般的
には、選択酸化法を用いており、半導体基板上に、酸化
膜、耐酸化膜を形成し、耐酸化膜を選択的にエッチング
しストッパーと呼ばれる分離領域のしきい値電圧制御用
の不純物ドーピングを行ったのち、熱酸化によって素子
分離層を形成していた。詳細には、図5に示すように、
1)第1導電型の半導体基板上1に薄い酸化膜2形成
後、2)耐酸化膜としてシリコン窒化膜3を気相化学成
長法(CVD)によって形成し、3)ついで、耐酸化膜
の任意の部分をフォトリソ技術を用いフォトレジストマ
スク4をマスクにドライエッチングによって除去する。
【0003】4)つぎに、第2の第1導電型の不純物と
してイオン打ち込みにより不純物5導入を行い、5)熱
酸化によって半導体基板を酸化し分離酸化膜領域6を形
成する。
【0004】6)最後に、耐熱酸化膜3を除去する事で
行っていた。
【0005】この分離酸化膜の形成の際、耐酸化膜3下
には、バーズビークと呼ばれる酸化膜の領域が形成され
てしまう。微細化にあたっては、このバーズビークを極
力減らすために、酸化膜2をより薄くし、耐酸化膜3を
より厚くする傾向になる。しかし、従来のエッチングで
ある、CF4とO2の混合ガスによるプラズマエッチング
では、シリコン窒化膜と酸化膜のエッチングレートの比
である選択比は2.5までしかとれないため、先の傾向
に対し酸化膜がシリコン窒化膜のエッチングストッパー
となれずに、選択比が0.3程度の半導体基板1である
シリコンを大きくエッチングしてしまい、分離が形成で
きない。この技術は、これらの問題により微細化に対し
不利となり問題が多い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は、分離酸化膜の形成の際に発生するバーズビークと一
般に呼ばれる部分が形成され、微細化にともないこれを
減らすことが大きな課題となる。これは、下地の薄い酸
化膜に対し、耐酸化膜の膜厚比を大きくとることで対策
をとる。しかし、シリコン窒化膜と酸化膜のエッチング
レートの比である選択比は2.5までしかとれないた
め、先の傾向に対し酸化膜がシリコン窒化膜のエッチン
グストッパーとなれずに、選択比が0.3程度の半導体
基板であるシリコンを大きくエッチングしてしまい、分
離が形成できない。
【0007】そこで本発明の目的とするところは、下地
の薄い酸化膜に対し、耐酸化膜の膜厚比が大きくなって
も微細な選択酸化方式の素子分離を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に、酸化膜、耐酸化膜を形成
し、耐酸化膜を選択的にエッチングし熱酸化によって素
子分離層を形成して成る素子分離の形成方法のエッチン
グ方法において、半導体基板上に酸化膜形成を行う工程
と、耐酸化膜を形成する工程と、耐酸化膜と酸化膜を連
続して任意の部分をエッチング除去する工程からなる事
を特徴とする。
【0009】耐酸化膜と酸化膜を連続して任意の部分を
エッチング除去する工程において、CHxyを主ガスと
して、CHxyとしてはCHF3、CH22を用いるこ
とを特徴とする。
【0010】Cxyを添加ガスとして、Cxyとしては
CF4、C26、C38を用いることを特徴とする。
【0011】COxを添加ガスとして、COxとしてはC
O、CO2であることを特徴とする。
【0012】
【作用】シリコン窒化膜のエッチングストッパーとして
酸化膜を用いるのではなく、シリコン基板に対し選択比
のとれるエッチング条件でシリコン窒化膜と酸化膜の両
方をエッチングすることで、シリコン基板をエッチング
してしまうことなく素子分離を形成できる。
【0013】
【実施例】以下本発明について実施例を挙げて詳細に説
明する。図1は、本発明における実施例の、工程断面図
である。1はシリコン基板、2は薄い酸化膜、3は耐酸
化膜、4はフォトレジスト、5は不純物、6は分離酸化
膜、7はバーズビークをそれぞれ表している。
【0014】まず図1(a)のように、シリコン基板1
に、熱酸化によって例えば250∂のシリコン酸化膜2
を形成する。ここでは例として150∂としているがこ
れにかぎられるものではない。
【0015】さらに図1(b)のように、耐酸化膜とし
て、例えばシリコン窒化膜3を、例えば1800∂CV
D法によって形成する。ここでも例として1800∂の
シリコン窒化膜を形成しているがこれに限定されるもの
ではなく必要なバーズビーク長に収まるように調整すれ
ばよい。
【0016】図1(c)のように、素子領域を形成した
い部分を除去するため、一般的なフォトエッチング工程
を用いる。この際、シリコン窒化膜3と酸化膜2は、続
いて同一エッチング条件にてエッチングされる。この際
のエッチングについては、後ほど更に詳細に説明する。
【0017】図1(d)の様に、イオン打ち込みによっ
て例えばN型のMOS形成するのであれば、BF2を例
えば40KeVで3×1012打ち込みチャンネルストッ
パーを形成する。ここで不純物の打ち込み量に関しては
これに限られるものではなく、目的に応じて打ち込みを
行えばよい。
【0018】さらに図1(e)のように、フォトレジス
ト4を除去したのち、例えばウエット酸化雰囲気中で例
えば1050℃で6000∂酸化し分離酸化膜層6を形
成する。この時の温度、厚さはこれらに限定されるわけ
ではなく、分離層として必要な量を酸化すれば良い。
【0019】さらにトランジスタを形成するのであれ
ば、ゲート電極8の形成を行うことができる。(図2) これらの工程において特に肝心なのが耐酸化マスクであ
るシリコン窒化膜のエッチング条件である。ここでは特
にこれらのエッチング特性について具体的な例を挙げて
説明する。まず第1の実施例としてCHF3を主ガスと
した場合について説明する。使用装置としてここでは電
極間隔が30mmのRIE(Reactive Ion
Etch)を用いた例について説明する(図3)。C
HF3を50SCCM、CF4を20SCCMそれぞれ流
し、真空圧200mTorrにて3W/cm2の出力で
高周波を印加しエッチングを行った。この条件にて各材
料のエッチング速度は、シリコン窒化膜が400nm/
min、シリコン酸化膜が420nm/min、単結晶
シリコンが、30nm/minであった。このときCF
4をC26、C38に置き換えて同様に特性を確認する
と、シリコン窒化膜がそれぞれ420nm/min・4
40nm/min、シリコン酸化膜が400nm/mi
n・390nm/min、単結晶シリコンが、32nm
/min・33nm/minであった。これらのガス系
においては、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜のエッチ
ング速度に対し、単結晶シリコンのエッチング速度比は
12以上あり、先の180nmのシリコン窒化膜・20
nmのシリコン酸化膜において単結晶シリコンのエッチ
ング量はオーバーエッチング量を30%行ったときでも
5nmであり、良好な特性と言えよう。また、CHF3
をCH22に変えて行った実験においてはエッチング速
度が1割程度減少するが単結晶シリコンのエッチング比
は15以上あり極めて良い特性が得られた。
【0020】次に、使用装置として、ECR(Elec
tolon Cycrotron Resonance
Reactive Ion Etch)を用いた例に
ついて説明する。CH22を80SCCM、CF4を2
0SCCMそれぞれ流し、真空圧10mTorrにて2
W/cm2の出力で高周波を印加しエッチングを行っ
た。この条件にて各材料のエッチング速度は、シリコン
窒化膜が230nm/min、シリコン酸化膜が240
nm/min、単結晶シリコンが、13nm/minで
あった。このときCF4をC26、C38に置き換えて
同様に特性を確認すると、シリコン窒化膜がそれぞれ2
10nm/min・230nm/min、シリコン酸化
膜が200nm/min・220nm/min、単結晶
シリコンが、12nm/min・11nm/minであ
った。これらのガス系においては、シリコン窒化膜とシ
リコン酸化膜のエッチング速度に対し、単結晶シリコン
のエッチング速度比は19以上と十分にあり極めて良好
な特性と言えよう。また、CH22をCHF3に変えて
行った実験においてはエッチング速度が1割程度増加し
単結晶シリコンのエッチング比は15以上あり極めて良
い特性が得られた。
【0021】さらに同様にして、トライオードRIE、
マグネトロンエッチャー、等色々な構造のエッチング装
置でも同様に良い特性が得られた。
【0022】
【発明の効果】以上の実施例のように、シリコン窒化膜
とシリコン酸化膜のエッチング速度に対し、単結晶シリ
コンのエッチング速度比は12以上あり、180nmの
シリコン窒化膜・20nmのシリコン酸化膜において単
結晶シリコンのエッチング量はオーバーエッチング量を
30%行ったときでも5nmであり、単結晶シリコンの
エッチング量は殆ど無く良好な特性が得られた。さら
に、このエッチングを用いて形成されたMOSFETの
特性は良好で、ジャンクションリークの無い極めて良好
な特性を示した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す工程断面図。
【図2】本発明の実施例を示す断面図。
【図3】本発明の実施例で用いられたエッチング装置。
【図4】本発明の実施例で用いられたエッチング装置。
【図5】従来の例を示す工程断面図。
【符号の説明】
1 ・・・シリコン基板 2 ・・・酸化膜 3 ・・・耐酸化膜 4 ・・・フォトレジスト 5 ・・・不純物 6 ・・・分離酸化膜 7 ・・・バーズビーク 8 ・・・ゲート電極 401・・・印加電極 402・・・接地電極 403・・・ウエハー 404・・・RF電源 601・・・印加電極 602・・・接地電極 603・・・ウエハー 604・・・RF電源 605・・・マイクロ波電源 606・・・マグネットコイル

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に、酸化膜、耐酸化膜を形成
    し、耐酸化膜を選択的にエッチングし熱酸化によって素
    子分離層を形成して成る素子分離形成時のエッチング方
    法において、 1)半導体基板上に酸化膜形成を行う工程と、 2)耐酸化膜を形成する工程と、 3)耐酸化膜と酸化膜を連続して任意の部分をエッチン
    グ除去する工程からなる事を特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  2. 【請求項2】耐酸化膜と酸化膜を連続して任意の部分を
    エッチング除去する工程において、CHxyを主ガスと
    して用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】耐酸化膜と酸化膜を連続して任意の部分を
    エッチング除去する工程において、CHxyとしてCH
    3を用いることを特徴とする請求項2記載の半導体装
    置の製造方法。
  4. 【請求項4】耐酸化膜と酸化膜を連続して任意の部分を
    エッチング除去する工程において、CHxyとしてCH
    22を用いることを特徴とする請求項2記載の半導体装
    置の製造方法。
  5. 【請求項5】耐酸化膜と酸化膜を連続して任意の部分を
    エッチング除去する工程において、Cxyを添加ガスと
    して用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】耐酸化膜と酸化膜を連続して任意の部分を
    エッチング除去する工程において、添加ガスとして用い
    るCxyはCF4であることを特徴とする請求項5記載
    の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】耐酸化膜と酸化膜を連続して任意の部分を
    エッチング除去する工程において、添加ガスとして用い
    るCxyはC26であることを特徴とする請求項5記載
    の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】耐酸化膜と酸化膜を連続して任意の部分を
    エッチング除去する工程において、添加ガスとして用い
    るCxyはC38であることを特徴とする請求項5記載
    の半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】耐酸化膜と酸化膜を連続して任意の部分を
    エッチング除去する工程において、COxを添加ガスと
    して用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】耐酸化膜と酸化膜を連続して任意の部分
    をエッチング除去する工程において、添加ガスとして用
    いるCOxはCOであることを特徴とする請求項9記載
    の半導体装置の製造方法。
  11. 【請求項11】耐酸化膜と酸化膜を連続して任意の部分
    をエッチング除去する工程において、添加ガスとして用
    いるCOxはCO2であることを特徴とする請求項9記載
    の半導体装置の製造方法。
JP17999392A 1992-07-07 1992-07-07 半導体装置の製造方法 Pending JPH0629263A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6309960B1 (en) 1999-03-26 2001-10-30 Nec Corporation Method of fabricating a semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6309960B1 (en) 1999-03-26 2001-10-30 Nec Corporation Method of fabricating a semiconductor device

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