JPH0817813A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0817813A JPH0817813A JP6166392A JP16639294A JPH0817813A JP H0817813 A JPH0817813 A JP H0817813A JP 6166392 A JP6166392 A JP 6166392A JP 16639294 A JP16639294 A JP 16639294A JP H0817813 A JPH0817813 A JP H0817813A
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- silicon oxide
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/76202—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using a local oxidation of silicon, e.g. LOCOS, SWAMI, SILO
- H01L21/76205—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using a local oxidation of silicon, e.g. LOCOS, SWAMI, SILO in a region being recessed from the surface, e.g. in a recess, groove, tub or trench region
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 局所酸化法により形成された素子分離をもつ
半導体製造装置において素子分離酸化膜を形成する際の
応力、及び寸法シフトを防止し、かつ製造工程数の増加
を防止する。 【構成】 シリコン基板上(101)上にシリコン酸化
膜(102)、シリコン窒化膜(103)を形成し、素
子分離予定領域のシリコン窒化膜(103)とシリコン
酸化膜(102)を除去する。次にシリコン酸化膜(1
05)をを堆積、エッチバックすることによりサイドウ
ォールを形成する。このサイドウォールとシリコン窒化
膜(103)をマスクとしてシリコン基板(101)を
エッチングすることにより素子分離予定領域の中央部に
のみ溝(106)を形成する。この後シリコン酸化膜
(105)を除去し素子分離用酸化膜(107)を形成
することで、わずかな工程数の増加で寸法シフトや応力
を抑えることができる。
半導体製造装置において素子分離酸化膜を形成する際の
応力、及び寸法シフトを防止し、かつ製造工程数の増加
を防止する。 【構成】 シリコン基板上(101)上にシリコン酸化
膜(102)、シリコン窒化膜(103)を形成し、素
子分離予定領域のシリコン窒化膜(103)とシリコン
酸化膜(102)を除去する。次にシリコン酸化膜(1
05)をを堆積、エッチバックすることによりサイドウ
ォールを形成する。このサイドウォールとシリコン窒化
膜(103)をマスクとしてシリコン基板(101)を
エッチングすることにより素子分離予定領域の中央部に
のみ溝(106)を形成する。この後シリコン酸化膜
(105)を除去し素子分離用酸化膜(107)を形成
することで、わずかな工程数の増加で寸法シフトや応力
を抑えることができる。
Description
【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、特に局所酸化法による素子分離を有する半導体装
置の製造装置に関する。
関し、特に局所酸化法による素子分離を有する半導体装
置の製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造において、局所酸化法
による素子分離を用いる場合、寸法シフトを防止し、ま
た応力を緩和するために幾つかの方法が提案されてい
る。その従来技術について図3〜図5に示す。図3の従
来例(従来例1)では、シリコン基板(301)上にシ
リコン酸化膜(302)、シリコン窒化膜(303)を
順次形成し、フォトレジストマスク(304)を形成す
る。次に異方性エッチングによりシリコン窒化膜(30
3)とシリコン酸化膜(302)を選択的に除去すると
共に溝(305)を形成し、チャネルストッパ層を形成
するためにイオン注入を行う(図3(a))。次にシリ
コン窒化膜(303)をマスクとして選択酸化を行い、
素子分離用酸化膜(307)を形成し、シリコン酸化膜
(302)、シリコン窒化膜(303)を除去する。更
にゲート酸化膜(308)を形成し、MOSトランジス
タを形成する(図3(b))(特開平2−11913
7)。
による素子分離を用いる場合、寸法シフトを防止し、ま
た応力を緩和するために幾つかの方法が提案されてい
る。その従来技術について図3〜図5に示す。図3の従
来例(従来例1)では、シリコン基板(301)上にシ
リコン酸化膜(302)、シリコン窒化膜(303)を
順次形成し、フォトレジストマスク(304)を形成す
る。次に異方性エッチングによりシリコン窒化膜(30
3)とシリコン酸化膜(302)を選択的に除去すると
共に溝(305)を形成し、チャネルストッパ層を形成
するためにイオン注入を行う(図3(a))。次にシリ
コン窒化膜(303)をマスクとして選択酸化を行い、
素子分離用酸化膜(307)を形成し、シリコン酸化膜
(302)、シリコン窒化膜(303)を除去する。更
にゲート酸化膜(308)を形成し、MOSトランジス
タを形成する(図3(b))(特開平2−11913
7)。
【0003】図4の従来例(従来例2)では、シリコン
基板(401)上にシリコン酸化膜(402)、多結晶
シリコン膜(403)、シリコン窒化膜(404)を形
成し、素子分離となる領域のシリコン窒化膜(40
4)、多結晶シリコン膜(403)、シリコン酸化膜
(402)、シリコン基板(401)をエッチングす
る。次に露出したシリコン基板(401)を酸化し、薄
いシリコン酸化膜(405)を形成する(図4
(a))。次にシリコン窒化膜(406)を堆積し、多
結晶シリコン(403)の側壁と上部に残るようにシリ
コン窒化膜をエッチングする(図4((b))。次にこ
のシリコン窒化膜で覆われた多結晶シリコン(403)
をマスクとして多結晶シリコン膜がない領域を酸化し、
素子分離領域を形成する(4(c))(特開昭63−2
17640)。
基板(401)上にシリコン酸化膜(402)、多結晶
シリコン膜(403)、シリコン窒化膜(404)を形
成し、素子分離となる領域のシリコン窒化膜(40
4)、多結晶シリコン膜(403)、シリコン酸化膜
(402)、シリコン基板(401)をエッチングす
る。次に露出したシリコン基板(401)を酸化し、薄
いシリコン酸化膜(405)を形成する(図4
(a))。次にシリコン窒化膜(406)を堆積し、多
結晶シリコン(403)の側壁と上部に残るようにシリ
コン窒化膜をエッチングする(図4((b))。次にこ
のシリコン窒化膜で覆われた多結晶シリコン(403)
をマスクとして多結晶シリコン膜がない領域を酸化し、
素子分離領域を形成する(4(c))(特開昭63−2
17640)。
【0004】図5の従来例(従来例3)では、シリコン
基板(501)上にシリコン酸化膜(502)、シリコ
ン窒化膜(503)、シリコン酸化膜(504)を形成
後、素子分離となる領域のシリコン酸化膜(504)、
シリコン窒化膜(503)をエッチングし、適当な膜厚
だけシリコン酸化膜(502)を残す。次にウェットエ
ッチングを用い、残存のシリコン酸化膜(502)をエ
ッチングするとともにシリコン窒化膜(503)の下に
100オングストローム程度の空間(507)を生じさ
せる。次にオフセット形成用のシリコン窒化膜(50
5)を形成し、更にシリコン酸化膜(HTO膜)(50
6)を形成する(図5(a))。次にエッチバックを行
い、サイドウォールを形成し、イオン注入を行うことに
より不純物層(508)を形成する(図5(b))。次
にシリコン酸化膜(506)、シリコン酸化膜(50
4)を除去し、素子分離用酸化膜(509)を形成する
(図5(c))。次にシリコン窒化膜(505)、シリ
コン窒化膜(503)、シリコン酸化膜(502)を除
去する(特開平4−58532)。
基板(501)上にシリコン酸化膜(502)、シリコ
ン窒化膜(503)、シリコン酸化膜(504)を形成
後、素子分離となる領域のシリコン酸化膜(504)、
シリコン窒化膜(503)をエッチングし、適当な膜厚
だけシリコン酸化膜(502)を残す。次にウェットエ
ッチングを用い、残存のシリコン酸化膜(502)をエ
ッチングするとともにシリコン窒化膜(503)の下に
100オングストローム程度の空間(507)を生じさ
せる。次にオフセット形成用のシリコン窒化膜(50
5)を形成し、更にシリコン酸化膜(HTO膜)(50
6)を形成する(図5(a))。次にエッチバックを行
い、サイドウォールを形成し、イオン注入を行うことに
より不純物層(508)を形成する(図5(b))。次
にシリコン酸化膜(506)、シリコン酸化膜(50
4)を除去し、素子分離用酸化膜(509)を形成する
(図5(c))。次にシリコン窒化膜(505)、シリ
コン窒化膜(503)、シリコン酸化膜(502)を除
去する(特開平4−58532)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例1では、通
常のLOCOS分離と比べて工程数の増加はシリコン基
板をエッチングする程度で済む。しかし、選択酸化を行
う際に溝(305)中のシリコン基板側壁が酸化される
ために寸法シフトが生じる。また素子分離用酸化膜(3
07)の形状がたる型となり、チャネル端(310)に
電界が集中し、微細トランジスタのしきい値電圧が下が
る。いわゆる逆狭チャネル効果が生じるという問題があ
る。上記従来例2では、シリコン窒化膜(406)下に
シリコン酸化膜(405)を形成することにより若干応
力は緩和されるが、シリコン酸化膜(405)、シリコ
ン窒化膜(406)を形成し、エッチバックを行うため
に工程数が増加する。また素子分離用酸化膜(407)
形成時にシリコン酸化膜(405)により若干応力が緩
和できてもシリコン窒化膜(406)により寸法シフト
を抑えているために応力緩和は不十分である。また上述
した従来例1と同様に素子分離用酸化膜(407)がた
る型をしているため逆狭チャネル効果も生じるという問
題がある。
常のLOCOS分離と比べて工程数の増加はシリコン基
板をエッチングする程度で済む。しかし、選択酸化を行
う際に溝(305)中のシリコン基板側壁が酸化される
ために寸法シフトが生じる。また素子分離用酸化膜(3
07)の形状がたる型となり、チャネル端(310)に
電界が集中し、微細トランジスタのしきい値電圧が下が
る。いわゆる逆狭チャネル効果が生じるという問題があ
る。上記従来例2では、シリコン窒化膜(406)下に
シリコン酸化膜(405)を形成することにより若干応
力は緩和されるが、シリコン酸化膜(405)、シリコ
ン窒化膜(406)を形成し、エッチバックを行うため
に工程数が増加する。また素子分離用酸化膜(407)
形成時にシリコン酸化膜(405)により若干応力が緩
和できてもシリコン窒化膜(406)により寸法シフト
を抑えているために応力緩和は不十分である。また上述
した従来例1と同様に素子分離用酸化膜(407)がた
る型をしているため逆狭チャネル効果も生じるという問
題がある。
【0006】上記従来例3では、空間(507)を形成
することにより若干応力は緩和されるが、空間(50
7)を形成するためのエッチング、シリコン窒化膜(5
05)、シリコン酸化膜(506)を形成しエッチバッ
クするため工程数が増加する。またシリコン基板(50
1)をエッチングしていないため素子分離能力も劣り、
図5(d)に示したように素子分離形成後に表面段差を
小さくしようとするとフィールド酸化膜端が基板表面よ
り落ち込み、また上述した従来例1,2と同様に、逆狭
チャネル効果が生じるという問題がある。以上のように
従来技術をもってしても、なお応力緩和や寸法シフト、
工程数が増加するといった問題を同時に解決することが
できない。
することにより若干応力は緩和されるが、空間(50
7)を形成するためのエッチング、シリコン窒化膜(5
05)、シリコン酸化膜(506)を形成しエッチバッ
クするため工程数が増加する。またシリコン基板(50
1)をエッチングしていないため素子分離能力も劣り、
図5(d)に示したように素子分離形成後に表面段差を
小さくしようとするとフィールド酸化膜端が基板表面よ
り落ち込み、また上述した従来例1,2と同様に、逆狭
チャネル効果が生じるという問題がある。以上のように
従来技術をもってしても、なお応力緩和や寸法シフト、
工程数が増加するといった問題を同時に解決することが
できない。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板の
素子分離予定領域の中央部に溝を形成した後に局所酸化
法により素子分離用酸化膜を形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法である。また、本発明は、半導体
基板上にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜を形成し、次
いで、素子分離予定領域のシリコン窒化膜とシリコン酸
化膜を除去し、次いでシリコン酸化膜を堆積、エッチバ
ックすることによりサイドウォールを形成し、このサイ
ドウォールとシリコン窒化膜をマスクとしてエッチング
することにより素子分離予定領域の中央部にのみ形成
し、この後シリコン酸化膜を除去し素子分離用酸化膜を
形成する半導体装置の製造方法である。
素子分離予定領域の中央部に溝を形成した後に局所酸化
法により素子分離用酸化膜を形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法である。また、本発明は、半導体
基板上にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜を形成し、次
いで、素子分離予定領域のシリコン窒化膜とシリコン酸
化膜を除去し、次いでシリコン酸化膜を堆積、エッチバ
ックすることによりサイドウォールを形成し、このサイ
ドウォールとシリコン窒化膜をマスクとしてエッチング
することにより素子分離予定領域の中央部にのみ形成
し、この後シリコン酸化膜を除去し素子分離用酸化膜を
形成する半導体装置の製造方法である。
【0008】
【作用】本発明においては、素子分離用シリコン酸化膜
を形成するために寸法シフトが小さくなり、素子分離用
シリコン酸化膜形状もたる型にはならず逆狭チャネル効
果が生じにくいもので、わずかな工程数の増加で寸法シ
フトや応力を抑えることができるものである。
を形成するために寸法シフトが小さくなり、素子分離用
シリコン酸化膜形状もたる型にはならず逆狭チャネル効
果が生じにくいもので、わずかな工程数の増加で寸法シ
フトや応力を抑えることができるものである。
【0009】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。 [実施例1]本発明の第1の実施例を図1(a)〜
(e)に示す。シリコン基板(101)上にシリコン酸
化膜(102)を形成し、更にシリコン窒化膜(10
3)を堆積する。次にフォトレジスト(104)を形成
し、素子分離予定領域のフォトレジスト(104)を除
去する。次にこのフォトレジスト(104)をマスクと
してシリコン窒化膜(103)、シリコン酸化膜(10
2)をエッチングする(図1(a))。次にシリコン酸
化膜(105)を少なくとも500オングストローム以
上堆積する(図1(b))。次にこのシリコン酸化膜
(105)を異方性ドライエッチングによりエッチバッ
クすることによりサイドウォールを形成し、引き続きシ
リコン基板(101)を200〜1500オングストロ
ーム程度エッチングし溝(106)を形成する(図1
(c))。
する。 [実施例1]本発明の第1の実施例を図1(a)〜
(e)に示す。シリコン基板(101)上にシリコン酸
化膜(102)を形成し、更にシリコン窒化膜(10
3)を堆積する。次にフォトレジスト(104)を形成
し、素子分離予定領域のフォトレジスト(104)を除
去する。次にこのフォトレジスト(104)をマスクと
してシリコン窒化膜(103)、シリコン酸化膜(10
2)をエッチングする(図1(a))。次にシリコン酸
化膜(105)を少なくとも500オングストローム以
上堆積する(図1(b))。次にこのシリコン酸化膜
(105)を異方性ドライエッチングによりエッチバッ
クすることによりサイドウォールを形成し、引き続きシ
リコン基板(101)を200〜1500オングストロ
ーム程度エッチングし溝(106)を形成する(図1
(c))。
【0010】次にこのサイドウォールをウェットエッチ
ングにより除去し、水素、酸素雰囲気中で750〜12
00℃の温度範囲で熱酸化することにより、素子分離用
シリコン酸化膜(107)を形成する(図1(d))。
次にシリコン窒化膜(103)、シリコン酸化膜(10
2)をウェットエッチングにより除去する。この際図1
(d)で見られた素子分離用酸化膜のバーズヘッドは若
干小さくなる。また図1には示していないが、図1
(c)の溝(106)形成後、あるいは図1(e)の後
で素子分離領域の反転防止用のイオン注入を行ってもよ
い。なお、素子分離予定領域は図1(a)のシリコン酸
化膜(102)、シリコン窒化膜(103)及びフォト
レジスト(104)が除かれたところであり、その中央
部の溝とは図1(c)の溝(106)の状況を言うもの
である。
ングにより除去し、水素、酸素雰囲気中で750〜12
00℃の温度範囲で熱酸化することにより、素子分離用
シリコン酸化膜(107)を形成する(図1(d))。
次にシリコン窒化膜(103)、シリコン酸化膜(10
2)をウェットエッチングにより除去する。この際図1
(d)で見られた素子分離用酸化膜のバーズヘッドは若
干小さくなる。また図1には示していないが、図1
(c)の溝(106)形成後、あるいは図1(e)の後
で素子分離領域の反転防止用のイオン注入を行ってもよ
い。なお、素子分離予定領域は図1(a)のシリコン酸
化膜(102)、シリコン窒化膜(103)及びフォト
レジスト(104)が除かれたところであり、その中央
部の溝とは図1(c)の溝(106)の状況を言うもの
である。
【0011】[実施例2]本発明の第2の実施例を図2
(a)〜(e)に示す。上記第1の実施例では図1
(c)に示したように、素子分離用酸化膜(106)を
形成した際に若干のパーズヘッドが残る。このバーズヘ
ッドを小さくする第2の実施例を説明する。シリコン基
板(201)上にシリコン酸化膜(202)を形成し、
更にシリコン窒化膜(203)を堆積する。次にフォト
レジスト(204)を形成し、素子分離予定領域のフォ
トレジスト(204)を除去する。次にこのフォトレジ
スト(204)をマスクとしてシリコン窒化膜(20
3)、シリコン酸化膜(202)をエッチングする(図
2(a))。次にシリコン酸化膜(205)を少なくと
も500オングストローム以上堆積する(図2
(b))。
(a)〜(e)に示す。上記第1の実施例では図1
(c)に示したように、素子分離用酸化膜(106)を
形成した際に若干のパーズヘッドが残る。このバーズヘ
ッドを小さくする第2の実施例を説明する。シリコン基
板(201)上にシリコン酸化膜(202)を形成し、
更にシリコン窒化膜(203)を堆積する。次にフォト
レジスト(204)を形成し、素子分離予定領域のフォ
トレジスト(204)を除去する。次にこのフォトレジ
スト(204)をマスクとしてシリコン窒化膜(20
3)、シリコン酸化膜(202)をエッチングする(図
2(a))。次にシリコン酸化膜(205)を少なくと
も500オングストローム以上堆積する(図2
(b))。
【0012】次に、このシリコン酸化膜(205)を異
方性ドライエッチングによりエッチバックすることによ
りサイドウォールを形成し、引き続きシリコン基板(2
01)を200〜1500オングストローム程度エッチ
ングし溝(206)を形成する(図2(c))。次にこ
のサイドウォールをウェットエッチングにより除去し、
水素、酸素雰囲気中で1050℃以上の温度で熱酸化す
ることにより素子分離用シリコン酸化膜(207)を形
成する(図2(d))。このように1050℃以上の温
度で熱酸化することにより熱酸化により形成される酸化
膜の粘性が高くバーズヘッドの小さな素子分離用シリコ
ン酸化膜が形成できる。次にシリコン窒化膜(20
3)、シリコン酸化膜(202)をウェットエッチング
により除去する(図2(e))。
方性ドライエッチングによりエッチバックすることによ
りサイドウォールを形成し、引き続きシリコン基板(2
01)を200〜1500オングストローム程度エッチ
ングし溝(206)を形成する(図2(c))。次にこ
のサイドウォールをウェットエッチングにより除去し、
水素、酸素雰囲気中で1050℃以上の温度で熱酸化す
ることにより素子分離用シリコン酸化膜(207)を形
成する(図2(d))。このように1050℃以上の温
度で熱酸化することにより熱酸化により形成される酸化
膜の粘性が高くバーズヘッドの小さな素子分離用シリコ
ン酸化膜が形成できる。次にシリコン窒化膜(20
3)、シリコン酸化膜(202)をウェットエッチング
により除去する(図2(e))。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板の素子分離予定領域の中央部にのみ溝を形成し
てから、素子分離用シリコン酸化膜を形成することによ
って寸法シフトが小さくなり、素子分離用シリコン酸化
膜形状もたる型にはならず逆狭チャネル効果が生じにく
いものである。またシリコン窒化膜等により寸法シフト
を抑制していないので応力も従来例と比べて小さい。工
程数は従来のLOCOS法による素子分離と比べてシリ
コン酸化膜を堆積、エッチバック、及び半導体基板エッ
チングが増加するのみであり、従来例と比べてわずかな
工程数の増加で寸法シフトや応力を抑えることができる
という効果を奏するものである。
導体基板の素子分離予定領域の中央部にのみ溝を形成し
てから、素子分離用シリコン酸化膜を形成することによ
って寸法シフトが小さくなり、素子分離用シリコン酸化
膜形状もたる型にはならず逆狭チャネル効果が生じにく
いものである。またシリコン窒化膜等により寸法シフト
を抑制していないので応力も従来例と比べて小さい。工
程数は従来のLOCOS法による素子分離と比べてシリ
コン酸化膜を堆積、エッチバック、及び半導体基板エッ
チングが増加するのみであり、従来例と比べてわずかな
工程数の増加で寸法シフトや応力を抑えることができる
という効果を奏するものである。
【図1】 本発明の第1の実施例の製造方法を示す工程
断面図である。
断面図である。
【図2】 本発明の第2の実施例の製造方法を示す工程
断面図である。
断面図である。
【図3】 従来例1の工程断面図である。
【図4】 従来例2の工程断面図である。
【図5】 従来例3の工程断面図である。
101 シリコン基板 102 シリコン酸化膜 103 シリコン窒化膜 104 フォトレジストマスク 105 シリコン酸化膜 106 溝 107 素子分離用シリコン酸化膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/76 21/8234 27/088 H01L 27/08 102 B
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体基板の素子分離予定領域の中央部
に溝を形成した後に局所酸化法により素子分離用酸化膜
を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 半導体基板上にシリコン酸化膜、シリコ
ン窒化膜を形成し、次いで、素子分離予定領域のシリコ
ン窒化膜とシリコン酸化膜を除去し、次いで、シリコン
酸化膜を堆積、エッチバックすることによりサイドウォ
ールを形成し、このサイドウォールとシリコン窒化膜を
マスクとしてエッチングすることにより素子分離予定領
域の中央部にのみ溝を形成することを特徴とする請求項
1に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6166392A JPH0817813A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 半導体装置の製造方法 |
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