JPH08306677A - Formation of element isolation film - Google Patents

Formation of element isolation film

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JPH08306677A
JPH08306677A JP10544295A JP10544295A JPH08306677A JP H08306677 A JPH08306677 A JP H08306677A JP 10544295 A JP10544295 A JP 10544295A JP 10544295 A JP10544295 A JP 10544295A JP H08306677 A JPH08306677 A JP H08306677A
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JP
Japan
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film
substrate
oxidation
oxide film
element isolation
Prior art date
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Application number
JP10544295A
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Japanese (ja)
Inventor
良一 ▲吉▼川
Ryoichi Yoshikawa
Masanori Noda
昌敬 野田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PURPOSE: To inhibit the formation of a white ribbon by a method wherein an oxide film is formed on a surface part of a substrate with a silicon nitride oxidation preventive film on its upper part by a dry oxidation and the oxide film is grown by a moistening oxidation and is formed into an element isolation film. CONSTITUTION: An oxidation preventive film 14 consisting of a silicon nitride film 13 is formed on a pad oxide film 12. Then, high-purity oxygen gas is introduced in a heat-treating furnace formed with a substrate 11 and the air in the interior of the furnace is turned into a dried oxygen atmosphere. After that, the temperature in the interior of the furnace is made to heat-up to 1050 deg.C or thereabouts and an oxide film 15 of a film thickness of several nm or thereabouts is formed on the surface part, which is exposed through the film 14, of the substrate 11. Then, oxygen gas and high-purity hydrogen gas are introduced in this furnace to react both of the oxygen gas and the high-purity hydrogen gas with each other to generate water vapor and the film 15 is grown in a film thickness of 400nm in a moistening atmosphere. Thereby, an element isolation film 15a consisting of the film 15 of a thick film thickness is formed on the surface part of the substrate 11.

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、半導体装置の製造工程
で基板表面に素子分離膜を形成する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an element isolation film on the surface of a substrate in a semiconductor device manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造工程では、例えば以下
に示す選択酸化法によって、基板表面に形成される複数
の素子間に酸化膜からなる素子分離膜を形成している。
先ず、シリコンからなる基板の表面に、パッド酸化膜を
介して窒化シリコンからなる酸化防止マスクを形成す
る。次いで、例えばパイロジェニック酸化のような加湿
酸化によって、酸化防止マスクから露出する基板の表面
部分を選択的に酸化させ、酸化シリコンからなる素子分
離膜を形成する。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, an element isolation film made of an oxide film is formed between a plurality of elements formed on a substrate surface by, for example, the selective oxidation method described below.
First, an oxidation prevention mask made of silicon nitride is formed on the surface of a substrate made of silicon via a pad oxide film. Next, by wet oxidation such as pyrogenic oxidation, the surface portion of the substrate exposed from the oxidation prevention mask is selectively oxidized to form an element isolation film made of silicon oxide.

【0003】上記素子分離膜の形成方法では、酸化防止
マスクを窒化シリコンで構成することによって、酸化処
理中に基板に対してストレスを加えて当該酸化防止マス
ク端部下方の基板部分での酸化膜の成長を抑制し、素子
分離膜のバーズビークが小さく抑えられるようにしてい
る。また、加湿酸化によって基板の表面部分を酸化させ
ることによって、膜厚の厚い素子分離膜が形成されるよ
うにしている。
In the above-described method for forming the element isolation film, the oxidation prevention mask is made of silicon nitride, so that stress is applied to the substrate during the oxidation process so that the oxidation film on the substrate portion below the end of the oxidation prevention mask is formed. Is suppressed, and the bird's beak of the element isolation film is suppressed to be small. Further, the element isolation film having a large film thickness is formed by oxidizing the surface portion of the substrate by wet oxidation.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の素子分
離膜の形成方法には、以下のような課題があった。すな
わち、図2(1)に示すように、加湿酸化を行う際に
は、基板21上にパッド酸化膜22を介して形成した酸
化防止マスク23の表面で、当該酸化防止マスク23を
構成する窒化シリコンと酸化雰囲気中に含まれる水分と
が反応してアンモニアが生成される。このアンモニアと
基板21を構成するシリコンとが反応して、基板21の
表面にシリコンの窒化物が生成される。この結果、図2
(2)に示すように、基板21上に、当該窒化物からな
るいわゆるホワイトリボン24が形成される。このホワ
イトリボン24は、上記加湿酸化によって基板21表面
に素子分離膜25を形成した後に、酸化防止マスク23
及びパッド酸化膜22を除去しても基板21上にそのま
ま残る。このため、例えば上記基板上にゲート酸化膜を
形成した場合、当該ゲート酸化膜の厚さ及び膜質が不均
一になり絶縁性が劣化するという問題が発生する。
However, the above-mentioned method for forming an element isolation film has the following problems. That is, as shown in FIG. 2A, at the time of performing wet oxidation, the surface of the anti-oxidation mask 23 formed on the substrate 21 via the pad oxide film 22 constitutes the anti-oxidation mask 23. Ammonia is produced by the reaction between silicon and water contained in the oxidizing atmosphere. This ammonia reacts with the silicon forming the substrate 21 to generate a silicon nitride on the surface of the substrate 21. As a result,
As shown in (2), a so-called white ribbon 24 made of the nitride is formed on the substrate 21. The white ribbon 24 is formed by forming the element isolation film 25 on the surface of the substrate 21 by the above-mentioned humid oxidation, and then forming the oxidation prevention mask 23.
Even if the pad oxide film 22 is removed, it remains on the substrate 21. Therefore, for example, when a gate oxide film is formed on the substrate, there arises a problem that the thickness and film quality of the gate oxide film become non-uniform and the insulating property deteriorates.

【0005】また、上記ホワイトリボンを除去するため
に、ゲート酸化膜を形成する前の基板表面にある程度の
膜厚を有する犠牲酸化膜を形成し、この犠牲酸化膜を除
去することで当該犠牲酸化膜と共にホワイトリボンを除
去する方法がある。しかし、この方法では素子分離膜も
同時にエッチングされて素子分離膜厚が薄くなるという
問題がある。
In order to remove the white ribbon, a sacrificial oxide film having a certain thickness is formed on the surface of the substrate before the gate oxide film is formed, and the sacrificial oxide film is removed to remove the sacrificial oxide film. There is a way to remove the white ribbon with the film. However, this method has a problem that the element isolation film is simultaneously etched and the element isolation film thickness is reduced.

【0006】そこで本発明は、ホワイトリボンの形成を
抑制することができる素子分離膜の形成方法を提供する
ことを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for forming an element isolation film which can suppress the formation of white ribbons.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の素子分離膜の形成方法は、上部に窒化シリコ
ンからなる酸化防止マスクが形成された基板の表面部分
に乾燥酸化によって酸化膜を生成した後、加湿酸化によ
って上記酸化膜を成長させ、成長した酸化膜を素子分離
膜とする。
According to the method of forming an element isolation film of the present invention for achieving the above object, an oxide film is formed on a surface portion of a substrate on which an antioxidation mask made of silicon nitride is formed by dry oxidation. Then, the above oxide film is grown by wet oxidation, and the grown oxide film is used as an element isolation film.

【0008】[0008]

【作用】上記素子分離膜の形成方法では、窒化シリコン
を酸化防止マスクに用いた乾燥酸化によって基板の表面
部分に酸化膜を生成した後、加湿酸化によって上記酸化
膜を成長させることから、当該基板の表面部分が直接加
湿雰囲気にさらされることなく上記加湿酸化が行われ
る。また、上記酸化膜によって、加湿雰囲気中の水分と
酸化防止マスクを構成する窒化シリコンとの反応によっ
て生成されるアンモニアが直接基板の表面部分に作用す
ることが防止される。
In the method for forming the element isolation film, the oxide film is formed on the surface portion of the substrate by dry oxidation using silicon nitride as an oxidation prevention mask, and then the oxide film is grown by wet oxidation. The above humid oxidation is performed without directly exposing the surface portion of the above to the humid atmosphere. Further, the oxide film prevents ammonia generated by the reaction between the moisture in the humidified atmosphere and the silicon nitride forming the antioxidation mask from directly acting on the surface portion of the substrate.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面に基づいて説
明する。先ず、図1(1)に示す第1工程では、熱酸化
処理によって素子分離膜を形成するシリコン基板(以
下、基板と記す)11の表面を酸化させ、当該表面に酸
化シリコンからなるパッド酸化膜12を成膜する。この
パッド酸化膜12は、10nm程度の膜厚に成膜する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, in a first step shown in FIG. 1A, a surface of a silicon substrate (hereinafter referred to as a substrate) 11 on which an element isolation film is formed is oxidized by a thermal oxidation process, and a pad oxide film made of silicon oxide is formed on the surface. 12 is formed into a film. The pad oxide film 12 is formed to have a film thickness of about 10 nm.

【0010】次に、パッド酸化膜12上に、減圧雰囲気
(Low Pressure)中での気相成長(Chemical Vapore De
position)法いわゆるLP−CVD法によって、窒化シ
リコン膜13を成膜する。この窒化シリコン膜13は、
100nm程度の膜厚に成膜する。
Next, on the pad oxide film 12, vapor phase growth (Chemical Vapor Deposition) in a low pressure atmosphere (Low Pressure) is performed.
position) method The so-called LP-CVD method is used to form the silicon nitride film 13. This silicon nitride film 13 is
The film is formed to a film thickness of about 100 nm.

【0011】その後、リソグラフィー法によって窒化シ
リコン膜13の上面にここでは図示しないレジストパタ
ーンを形成する。このレジストパターンは、基板11の
素子形成領域を覆い素子分離膜形成領域を露出させる形
状にパターニングする。その後、上記レジストパターン
をマスクにしたエッチングによって、窒化シリコン膜1
3及びパッド酸化膜12をエッチング加工し、パッド酸
化膜12上に窒化シリコン膜13からなる酸化防止マス
ク14を形成する。
After that, a resist pattern not shown here is formed on the upper surface of the silicon nitride film 13 by the lithography method. This resist pattern is patterned into a shape that covers the element formation region of the substrate 11 and exposes the element isolation film formation region. Then, the silicon nitride film 1 is etched by etching using the resist pattern as a mask.
3 and the pad oxide film 12 are etched to form an oxidation prevention mask 14 made of a silicon nitride film 13 on the pad oxide film 12.

【0012】次に、図1(2)に示す第2工程では、乾
燥酸化によって酸化防止マスク14から露出する基板1
1の表面部分に酸化膜15を生成する。この乾燥酸化で
は、基板11を収納した熱処理炉内に高純度の酸素ガス
を導入し、当該熱処理炉内を乾燥酸素雰囲気にする。そ
の後、熱処理炉内を1050℃程度にまで昇温させるこ
とによって、酸化防止マスク14から露出する基板11
の表面部分に、数nm程度の膜厚の酸化膜15を生成す
る。
Next, in the second step shown in FIG. 1B, the substrate 1 exposed from the oxidation preventing mask 14 by dry oxidation.
An oxide film 15 is formed on the surface portion of 1. In this dry oxidation, high-purity oxygen gas is introduced into the heat treatment furnace containing the substrate 11 to create a dry oxygen atmosphere in the heat treatment furnace. After that, by raising the temperature inside the heat treatment furnace to about 1050 ° C., the substrate 11 exposed from the antioxidant mask 14 is exposed.
An oxide film 15 having a film thickness of several nm is formed on the surface of the.

【0013】次に、図1(3)に示す第3工程では、加
湿酸化によって基板11の表面部分に成膜した酸化膜1
5を成長させる。この加湿酸化は、いわゆるパイロジェ
ニック酸化によって行うこととし、上記1050℃に加
熱された熱処理炉内に、上記酸素ガスと共に高純度の水
素ガスを導入する。これによって、熱処理炉内で酸素ガ
スと水素ガスとを反応させて水蒸気を生成させ、加湿雰
囲気中で上記酸化膜15を膜厚400nmにまで成長さ
せる。
Next, in the third step shown in FIG. 1C, the oxide film 1 formed on the surface portion of the substrate 11 by wet oxidation.
Grow 5 This humid oxidation is performed by so-called pyrogenic oxidation, and high-purity hydrogen gas is introduced into the heat treatment furnace heated to 1050 ° C. together with the oxygen gas. As a result, oxygen gas and hydrogen gas are reacted in the heat treatment furnace to generate water vapor, and the oxide film 15 is grown to a film thickness of 400 nm in a humidified atmosphere.

【0014】上記素子分離膜15aの形成方法では、加
湿酸化によって酸化膜15を成長させることから、基板
11の表面部分に膜厚の厚い酸化膜15からなる素子分
離膜15aが形成される。また、乾燥酸化及び加湿酸化
の際には、窒化シリコン膜13からなる酸化防止マスク
14によって基板11に対してストレスが加えられ、酸
化防止マスク14端部下方の基板部分での酸化膜の成長
が抑制され、バーズビークの小さい素子分離膜15aが
形成される。
In the method of forming the element isolation film 15a, the oxide film 15 is grown by wet oxidation, so that the element isolation film 15a made of the thick oxide film 15 is formed on the surface portion of the substrate 11. Further, during the dry oxidation and the humid oxidation, stress is applied to the substrate 11 by the anti-oxidation mask 14 made of the silicon nitride film 13, and the growth of the oxide film on the substrate portion below the end of the anti-oxidation mask 14 is caused. The element isolation film 15a that is suppressed and has a small bird's beak is formed.

【0015】さらに、基板11の表面部分を乾燥酸化に
よって生成した酸化膜15で覆った状態で加湿酸化が行
われるため、基板11の表面部分を加湿雰囲気にさらす
ことなく酸化膜15を生成及び成長させることができ
る。このため、加湿雰囲気中の水分と酸化防止マスク1
4を構成する窒化シリコンとの反応によって生成される
アンモニアが直接基板11に作用することが防止され
る。したがって、アンモニアが基板11に作用して形成
されるシリコンの窒化物いわゆるホワイトリボンの生成
を防止することが可能になる。
Further, since the humidification oxidation is performed with the surface portion of the substrate 11 covered with the oxide film 15 formed by the dry oxidation, the oxide film 15 is formed and grown without exposing the surface portion of the substrate 11 to the humidified atmosphere. Can be made. Therefore, the moisture in the humidified atmosphere and the antioxidant mask 1
Ammonia generated by the reaction with the silicon nitride forming 4 is prevented from directly acting on the substrate 11. Therefore, it is possible to prevent the formation of silicon nitride, a so-called white ribbon, which is formed by the ammonia acting on the substrate 11.

【0016】そして、上記のようにホワイトリボンの形
成を防止しながら形成した素子分離膜15aで分離され
た基板11部分にゲート酸化膜を形成した場合には、当
該ゲート酸化膜は膜厚及び膜質が均一になる。このた
め、安定したゲート絶縁耐圧を得ることが可能になる。
When a gate oxide film is formed on the portion of the substrate 11 separated by the element isolation film 15a formed while preventing the formation of the white ribbon as described above, the gate oxide film has a film thickness and film quality. Becomes uniform. Therefore, it is possible to obtain a stable gate withstand voltage.

【0017】また、ホワイトリボンの発生を抑制できる
ことから、厚い犠牲酸化膜の除去によってホワイトリボ
ンを除去する必要がなく、したがってゲート酸化前の犠
牲酸化膜厚を薄くすることが可能になる。このため、犠
牲酸化膜の除去によって素子分離膜厚が大幅に薄くなる
ことが防止される。
Since the generation of the white ribbon can be suppressed, it is not necessary to remove the white ribbon by removing the thick sacrificial oxide film, so that the sacrificial oxide film thickness before the gate oxidation can be thinned. Therefore, it is possible to prevent the element isolation film thickness from being significantly reduced by removing the sacrificial oxide film.

【0018】さらに、上記乾燥酸化と加湿酸化とは、同
一の熱処理炉内に酸素ガスまたは酸素ガスと水素ガスと
を導入して行われるため、従来の加湿酸化のみによる素
子分離膜の形成工程と比較して特に工程が複雑になるこ
とはない。
Further, since the dry oxidation and the humid oxidation are carried out by introducing oxygen gas or oxygen gas and hydrogen gas into the same heat treatment furnace, there is a conventional process of forming an element isolation film only by humid oxidation. The process is not particularly complicated in comparison.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように本発明の素子分離膜
の成膜方法によれば、酸化防止マスクから露出する基板
の表面部分に乾燥酸化によって酸化膜を生成した後、加
湿酸化によって上記酸化膜を成長させることで、基板表
面を直接加湿雰囲気にさらすことなく上記酸化膜を生成
及び成長させることが可能になる。このため、窒化シリ
コンを酸化防止マスクにした加湿酸化によって素子分離
膜を形成する際には、乾燥酸化によって形成した酸化膜
によって、酸化防止マスク表面の窒素と加湿雰囲気中の
水分とで生成されたアンモニアが直接基板表面に作用す
ることを防止できる。したがって、基板表面に当該基板
を構成する材料の窒化物いわゆるホワイトリボンが形成
されることを抑制できる。
As described above, according to the method of forming an element isolation film of the present invention, an oxide film is formed on the surface portion of the substrate exposed from the oxidation prevention mask by dry oxidation, and then the above oxidation is performed by wet oxidation. By growing the film, it becomes possible to generate and grow the oxide film without directly exposing the substrate surface to a humidified atmosphere. Therefore, when the element isolation film is formed by wet oxidation using silicon nitride as an antioxidation mask, the oxide film formed by dry oxidation produces nitrogen on the surface of the antioxidation mask and moisture in the humid atmosphere. Ammonia can be prevented from directly acting on the substrate surface. Therefore, it is possible to suppress the formation of a nitride of a material forming the substrate, that is, a white ribbon, on the surface of the substrate.

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

【図1】実施例を説明する断面工程図である。FIG. 1 is a sectional process diagram illustrating an example.

【図2】課題を説明する断面工程図である。FIG. 2 is a sectional process diagram illustrating a problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板 13 窒化シリコン膜 14 酸化防止マスク 15 酸化膜 15a 素子分離膜 11 substrate 13 silicon nitride film 14 oxidation prevention mask 15 oxide film 15a element isolation film

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に成膜した窒化シリコン膜をパタ
ーニングし、当該基板上に当該窒化シリコン膜からなる
酸化防止マスクを形成する工程と、 乾燥酸化によって前記酸化防止マスクから露出する前記
基板の表面部分に酸化膜を生成する工程と、 加湿酸化によって前記酸化膜を成長させて素子分離膜を
形成する工程とを備えたことを特徴とする素子分離膜の
形成方法。
1. A step of patterning a silicon nitride film formed on a substrate to form an anti-oxidation mask made of the silicon nitride film on the substrate, and a step of exposing the substrate from the anti-oxidation mask by dry oxidation. A method for forming an element isolation film, comprising: a step of forming an oxide film on a surface portion; and a step of growing the oxide film by wet oxidation to form an element isolation film.
JP10544295A 1995-04-28 1995-04-28 Formation of element isolation film Pending JPH08306677A (en)

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