JPH0737873A - 半導体装置の素子分離領域形成方法 - Google Patents

半導体装置の素子分離領域形成方法

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JPH0737873A
JPH0737873A JP15653993A JP15653993A JPH0737873A JP H0737873 A JPH0737873 A JP H0737873A JP 15653993 A JP15653993 A JP 15653993A JP 15653993 A JP15653993 A JP 15653993A JP H0737873 A JPH0737873 A JP H0737873A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
polysilicon film
polysilicon
opening
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP15653993A
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English (en)
Inventor
Kunihiro Yamanaka
邦裕 山中
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 バーズビークを抑制し、かつ、平坦性にも優
れた半導体装置の素子分離領域を形成する。 【構成】 シリコン基板上に絶縁膜、第1のポリシリコ
ン膜、窒化膜を順次積層したのち前記窒化膜の素子分離
領域が形成される領域を開口し、この開口部に第2のポ
リシリコン膜を形成したのち酸化することによって素子
分離領域を形成する方法において、第1のポリシリコン
膜の所定領域を除去して開口する工程と、窒化膜および
第1のポリシリコン膜の開口部に第2のポリシリコン膜
を形成する工程と、第2のポリシリコン膜の所定領域を
除去する工程と、所定領域を除去された第2のポリシリ
コン膜を酸化する工程を含むことにより、特性の優れた
半導体装置が得られる。

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
関するものであり、特に、半導体装置における素子分離
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の素子分離法としては、従来
LOCOS法が一般的に用いられてきた。しかしなが
ら、LOCOS法において発生するバーズビークは、素
子分離領域が微細化されるに従い大きな障害となってい
る。その対策としてこれまでに多くの素子分離法が提案
されてきた。すなわち、大きくはLOCOS法の改良型
と、シリコン基板に溝を掘って絶縁膜を埋め込んだトレ
ンチ分離法が挙げられる。このトレンチ分離法ではバー
ズビークの発生はなく、微細化には向いているが、基板
を深くエッチングしなければならないため、結晶欠陥の
導入によるリーク電流発生という大きな問題があり、再
度LOCOS法が見直され、より微細加工志向の改良が
加えられている。
【0003】LOCOS法の改良型としては、例えば
J.Electrochem.Soc.,Vol.13
6,No.7,July 1989の第1992頁ない
し第1996頁『LOPOS:Advanced De
vice Isolationfor a 0.8μm
CMOS/BULK Process Techno
logy』に開示されるLOPOS法がある。これはパ
ッド酸化膜とマスク窒化膜の間にポリシリコン膜を介在
させ、バーズビークを抑制しつつ窒化膜のストレスを緩
和する素子分離方法である。
【0004】また、特開平3−18027号公報に開示
されるものは、LOPOS工程において窒化膜の開口部
のみにポリシリコン膜を堆積し、必要な分離膜厚を確保
しつつポリシリコン膜の横方向酸化量を抑制する素子分
離方法である。
【0005】さらに、IEEE ELECTRON D
EVICE LETTERS.VOL.11 NO.1
1.NOVEMBER 1990の第549頁ないし第
551頁『Reverse L−Shape Seal
ed Poly−Buffer LOCOS Tech
nology』に開示されるものは、ポリバッファLO
COSに逆L型窒化膜を加え、欠陥、バーズビークを抑
制した素子分離方法である。
【0006】図1に従来行なわれてきた代表的な改良L
OCOS法であるLOPOS法に、さらに改良を加えた
素子分離構造を有する半導体装置の製造方法を示す。
【0007】先ずシリコン基板1上にパッド酸化膜2、
パッドポリシリコン膜3、窒化膜4を形成する。(同図
(a))続いてレジストをパターンニングし、これをマ
スクとして窒化膜4をエッチングすることにより素子分
離領域が形成される領域を開口するようパターニングす
る。(同図(b))続いてマスク窒化膜の開口部にのみ
ポリシリコン膜5を形成する。(同図(c))前記開口
部を選択酸化することによりポリシリコン層を酸化し、
フィールド酸化膜を形成する。(同図(d))次にマス
ク窒化膜4をエッチング除去し、さらに異方性エッチン
グを施すことにより残存するポリシリコン膜6を除去す
る。この際未酸化のポリシリコン膜6の端部7がエッチ
ングされずに残り、また、窒化膜エッジの形状により、
形成されたフィールド酸化膜8にオーバーハング部9が
形成される。(同図(e))さらにポリシリコン膜10
を全面成長し(同図(f))、異方性エッチングによっ
てオーバーハング部9にポリシリコン11を残す。(同
図(g))最後にウェット酸化することで素子分離領域
が完成する。このように従来技術においては、バーズビ
ークをより小さいレベルに抑えつつ、所望のフィールド
酸化膜厚が確保できる利点がある。
【0008】しかしながら、上述した製造方法において
もバーズビークは小さいレベルながら存在し、また、あ
るフィールド酸化膜厚の形成においてマスク窒化膜の開
口部のポリシリコン膜5の膜厚が厚い場合、シリコン基
板の酸化量は少ないが、その分だけフィールド酸化膜上
部の厚さが厚くなる。すなわち、このことは横方向の酸
化(バーズビーク)は小さくなるが、平坦性が悪くなる
ことを意味する。逆にポリシリコン膜5が薄い場合、フ
ィールド酸化膜上部の厚さは薄くなるが、シリコン基板
の酸化量は大きくなる。すなわち、平坦性が良くなる
が、横方向の酸化(バーズビーク)は大きくなるという
ことになる。以上のようにこの製造方法では横方向の酸
化(バーズビーク)量と平坦性にはトレードオフの関係
がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明においては、横
方向の酸化(バーズビーク)を抑制し、かつ平坦性にも
優れた素子分離領域を形成する半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリコン基板
上に絶縁膜、第1のポリシリコン膜、窒化膜を順次積層
したのち前記窒化膜の素子分離領域が形成される領域を
開口し、この開口部に第2のポリシリコン層を形成した
のち酸化することによって素子分離領域を形成する方法
において、前記第1のポリシリコン膜の所定領域を除去
して開口する工程と、前記窒化膜および第1のポリシリ
コン膜の開口部に第2のポリシリコン膜を形成する工程
と、前記第2のポリシリコン層の所定領域を除去する工
程と、前記所定領域を除去された第2のポリシリコン層
を酸化する工程を含むことを特徴とする。
【0011】さらに本発明は、前記第2のポリシリコン
層の所定領域は中央部であることを特徴とすることを特
徴とする。
【0012】さらに本発明は、前記第1のポリシリコン
膜の所定領域を除去して開口する工程の後にはさらに前
記窒化膜および第1のポリシリコン膜の開口部の側壁に
第2の窒化膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【0013】さらに本発明は、シリコン基板上に絶縁
膜、第1のポリシリコン膜、窒化膜を素子分離領域が形
成される領域に開口部を有するように順次積層する工程
と、前記開口部を酸化して露出したシリコン基板表面お
よび前記第1のポリシリコン膜の側面に薄い酸化膜を形
成する工程と、全面に第2のポリシリコン膜を形成する
工程と、前記開口部に前記第2のポリシリコン膜を残す
よう第2のポリシリコン膜を選択的に除去する工程と、
前記残存する第2のポリシリコン膜を酸化する工程を含
むことを特徴とする。
【0014】さらに本発明は、前記開口部を酸化して露
出したシリコン基板表面および前記第1のポリシリコン
膜の側面に薄い酸化膜を形成する工程の後にはさらに前
記窒化膜の開口部および薄い酸化膜の側壁に第2の窒化
膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【0015】さらに本発明は、前記第2のポリシリコン
膜の膜厚は所定の厚さより薄く形成し、さらに前記開口
部に前記第2のポリシリコン膜を残すよう第2のポリシ
リコン膜を選択的に除去する工程は異方性エッチングに
より行なわれることを特徴とする。
【0016】
【作用】この発明によれば、バーズビークを抑制し、か
つ、平坦性の優れた半導体装置の素子分離領域を得るこ
とができる。
【0017】
【実施例】以下に実施例を用いて本発明をより詳細に説
明する。
【0018】図2に本発明の半導体装置の製造方法を示
す。なお、図1に示したものと同一のものについては、
同一の符号で示してある。先ずシリコン基板1上にパッ
ド酸化膜2、パッドポリシリコン膜3、窒化膜4を積層
形成したのち、フォトレジスト層を形成してパターニン
グし、これをマスクとして窒化膜4を異方性エッチング
によりエッチング除去し、そのままポリシリコン膜3を
オーバーエッチングする。オーバーエッチングをポリシ
リコン膜が薄く残る程度まで行ない、これにより開口部
が形成される。なお、オーバーエッチングをどの程度の
深さまで行なうかは周囲の状況(パッドポリシリコン膜
厚、窒化膜厚、要求されるフィールド酸化膜厚等)によ
り最適条件を選択するようにすれば良い。(同図
(a))
【0019】フォトレジスト層をマスクとして前記開口
部側壁に窒化膜12(窒化サイドウォール)を形成す
る。(同図(b))
【0020】マスクを用いて前記開口部にのみポリシリ
コン膜13を堆積形成し、その上にフォトレジスト層1
4を形成してパターニングする。ここで堆積するポリシ
リコン膜の厚さは周囲の状況に応じて適切に設定すれば
良く、また、フォトレジスト層14により開口する部分
の大きさについても同様に設定すれば良い。(同図
(c))
【0021】さらに、フォトレジスト層をマスクとして
ポリシリコン膜13の露出部分をエッチングすることに
よりポリシリコン膜13の中央部のみを所望の厚さにす
る。この厚さについても周囲の状況に応じて適切に設定
すれば良い。(同図(d))
【0022】その後フィールド酸化(熱酸化)を行なう
ことによりフィールド酸化膜14を形成する。(同図
(e))
【0023】最後に窒化膜4、ポリシリコン膜3を除去
したのち、酸化膜14をウェットエッチングすることに
よりフィールド(素子分離領域)15が形成される。
(同図(f))
【0024】次に図3に基づいて本発明による素子分離
領域形成の他の実施例を説明する。
【0025】シリコン基板1上にパッド酸化膜2、パッ
ドポリシリコン膜3、窒化膜4を積層形成したのち、フ
ォトレジスト層を形成してパターニングするまでは上述
した方法と同様に形成する。その後窒化膜4、パッドポ
リシリコン膜3、パッド酸化膜2をすべてエッチング除
去し、開口部を形成する。(同図(a))
【0026】レジストを除去したのち上記の開口部を酸
化して薄い酸化膜16を形成する。(同図(b))
【0027】上述した実施例と同様に窒化サイドウォー
ルを形成したのちシリコン基板全面にポリシリコン膜1
7を堆積し、その上にフォトレジスト層18を形成して
パターニングする。ポリシリコン膜の形成については、
例えばCVD法などにより形成できる。(同図(c))
【0028】残ったフォトレジスト層18をマスクとし
て等方性エッチングを行なうことによりポリシリコン膜
19を形成する。(同図(d))以後の工程は上述した
図2(e)、(f)と同様にしてフィールドが形成され
る。
【0029】さらに本発明による素子分離領域形成の他
の実施例を説明する。
【0030】図3(c)においてポリシリコン膜17を
薄く形成すれば、図3(d)に示すようなエッチングを
施してポリシリコン膜20を形成すると、図4に示した
形になる。以後の工程については図2(e)、(f)と
同様にしてフィールドが形成される。前述した開口部を
含むシリコン基板全面に堆積したポリシリコン膜17が
厚い場合、異方性エッチングにより窒化膜上のポリシリ
コン層を除去すると窒化膜の上コーナー部にポリシリコ
ンが突出した形になり、フィールド酸化の際にこのポリ
シリコンの突出が窒化膜のストレスを増加させてしまう
が、この方法によればポリシリコンの突出はほとんどな
くなり、より一層効果的である。つまりは、等方性エッ
チング、異方性エッチングのいずれによっても好適な膜
が得られるので、製造方法に柔軟性を持たせることがで
きる。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明においては、窒化サ
イドウォールで酸素の横方向の侵入を防ぎ、マスク窒化
膜開口部にのみ形成したポリシリコン膜を、中央部より
側壁部において厚く形成することにより、窒化膜端近
く、すなわちバーズビーク部分だけシリコン基板の酸化
量を小さくすることができるとともに窒化サイドウォー
ルを押さえることができ、バーズビークを抑制すること
ができる。また、中央部ではシリコン基板も酸化される
ため、平坦性も向上することができる。
【0032】さらに本発明においては、開口部を含むシ
リコン基板全面にポリシリコンを堆積したのちフォトレ
ジスト層を用いてパターニングするので高度な技術を用
いることなく容易に開口部のみにポリシリコン膜を堆積
できる。
【0033】さらに本発明においては、開口部を含むシ
リコン基板全面にポリシリコン層を薄く堆積しているの
で、異方性エッチングにより窒化膜上のポリシリコン層
を除去してもポリシリコンの突出はほとんど形成され
ず、引いてはフィールド酸化の際の窒化膜のストレスを
低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の素子分離構造の形成方法を示す図であ
る。
【図2】本発明の実施例を示す図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す図である。
【図4】本発明のさらに他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2、16 酸化膜 3、13、17、19、20 ポリシリコン膜 4 窒化膜 12 窒化膜(窒化サイ
ドウォール) 14、18 フォトレジスト層 15 フィールド酸化膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年5月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 半導体装置の素子分離領域形成方法

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン基板上に絶縁膜、第1のポリシリ
    コン膜、窒化膜を順次積層したのち前記窒化膜の素子分
    離領域が形成される領域を開口し、この開口部に第2の
    ポリシリコン層を形成したのち酸化することによって素
    子分離領域を形成する方法において、前記第1のポリシ
    リコン膜の素子分離領域が形成される一部所定領域を除
    去して開口する工程と、前記窒化膜および第1のポリシ
    リコン膜の開口部に第2のポリシリコン膜を形成する工
    程と、前記第2のポリシリコン層の一部所定領域を除去
    する工程と、前記一部所定領域を除去された第2のポリ
    シリコン層を酸化する工程を含むことを特徴とする半導
    体装置の素子分離領域形成方法。
  2. 【請求項2】前記第2のポリシリコン層の所定領域は中
    央部であることを特徴とすることを特徴とする請求項1
    に記載の半導体装置の素子分離領域形成方法。
  3. 【請求項3】前記第1のポリシリコン膜の所定領域を除
    去して開口する工程の後にはさらに前記窒化膜および第
    1のポリシリコン膜の開口部の側壁に第2の窒化膜を形
    成する工程を含むことを特徴とする請求項1または2に
    記載の半導体装置の素子分離領域形成方法。
  4. 【請求項4】シリコン基板上に絶縁膜、第1のポリシリ
    コン膜、窒化膜を素子分離領域が形成される領域に開口
    部を有するように順次積層する工程と、前記開口部を酸
    化して露出したシリコン基板表面および前記第1のポリ
    シリコン膜の側面に薄い酸化膜を形成する工程と、全面
    に第2のポリシリコン膜を形成する工程と、前記開口部
    に前記第2のポリシリコン膜を残すよう第2のポリシリ
    コン膜を選択的に除去する工程と、前記残存する第2の
    ポリシリコン膜を酸化する工程を含むことを特徴とする
    半導体装置の素子分離領域形成方法。
  5. 【請求項5】前記開口部を酸化して露出したシリコン基
    板表面および前記第1のポリシリコン膜の側面に薄い酸
    化膜を形成する工程の後にはさらに前記窒化膜の開口部
    および薄い酸化膜の側壁に第2の窒化膜を形成する工程
    を含むことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の
    製造方法。
  6. 【請求項6】前記第2のポリシリコン膜の膜厚は所定の
    厚さより薄く形成し、さらに前記開口部に前記第2のポ
    リシリコン膜を残すよう第2のポリシリコン膜を選択的
    に除去する工程は異方性エッチングにより行なわれるこ
    とを特徴とする請求項4または5に記載の半導体装置の
    製造方法。
JP15653993A 1993-06-28 1993-06-28 半導体装置の素子分離領域形成方法 Pending JPH0737873A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0781971A1 (en) 1995-12-27 1997-07-02 Sanyo Electric Co., Ltd. Door handle assembly
JP2012142560A (ja) * 2010-12-15 2012-07-26 Canon Inc 固体撮像装置およびその製造方法ならびにカメラ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0781971A1 (en) 1995-12-27 1997-07-02 Sanyo Electric Co., Ltd. Door handle assembly
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