JPH0851104A - 区域性シリコン酸化法の酸化層を成長させる改良方法 - Google Patents

区域性シリコン酸化法の酸化層を成長させる改良方法

Info

Publication number
JPH0851104A
JPH0851104A JP33142193A JP33142193A JPH0851104A JP H0851104 A JPH0851104 A JP H0851104A JP 33142193 A JP33142193 A JP 33142193A JP 33142193 A JP33142193 A JP 33142193A JP H0851104 A JPH0851104 A JP H0851104A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide layer
silicon
layer
oxide
silicon nitride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP33142193A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2625372B2 (ja
Inventor
Tensei Cho
天生 趙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GIYOUSEIIN KOKKA KAGAKU IINKAI
National Science Council
Original Assignee
GIYOUSEIIN KOKKA KAGAKU IINKAI
National Science Council
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GIYOUSEIIN KOKKA KAGAKU IINKAI, National Science Council filed Critical GIYOUSEIIN KOKKA KAGAKU IINKAI
Priority to JP5331421A priority Critical patent/JP2625372B2/ja
Publication of JPH0851104A publication Critical patent/JPH0851104A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2625372B2 publication Critical patent/JP2625372B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Element Separation (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 区域性シリコン酸化法の酸化層を成長させる
改良方法であり、従来法が酸素ガスで酸化層を成長させ
ているのに代えて、亜酸化窒素(N2O)を用いることによ
り、バーズビーク効果を減少させる。 【構成】 (1)シリコンウェーハを高温度の炉内に送
り、亜酸化窒素(N2O)を通して酸化層を成長させてアニ
ールする工程; (2)前記酸化層の上に一層の窒化ケイ素膜を積層させ
る工程; (3)前記窒化ケイ素膜表面に一層の光抵抗剤を塗布す
る工程; (4)該光抵抗剤を塗布した窒化ケイ素膜上にホトマス
クを被せて不要の窒化ケイ素をエッチングして除去する
工程;及び (5)前記エッチングされた窒化ケイ素上に区域性シリ
コン酸化層を形成させる工程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は区域性シリコン酸化法の
酸化層を成長させる改良法に関し、特に亜酸化窒素(N
20) により区域性シリコン酸化法の酸化層を成長させる
改良方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】集積回
路(IC)の製造プロセスにおける、素子間の分離は主
として区域性シリコン酸化法(LOCOSプロセス)の
技術により達成される。この技術はウェーハの特定区域
中で窒化ケイ素を二酸化ケイ素上に積層させて酸化する
ものとして知られている。ところが、この従来技術はバ
ーズビークを形成して素子の占用面積を減少させるの
で、いかにしてバーズビーク効果を低減させるかが当業
者の努力の的となっていた。
【0003】このバーズビーク効果の抑制については、
従来から数多くの解決方法が提案されており、例えば半
凹式酸化層区域性シリコン酸化法(Semi-Recessed Oxid
e LOCOS)、全凹式酸化層区域性シリコン酸化法
(Fully-Recessed Oxide LOCOS)、ポリバッファ
区域性シリコン酸化法(Ploy Buffered LOCOS)等
の方法が提案されている。これらの製造プロセスは多少
は従来のLOCOSの問題を解決しているが、それらの
製造プロセスのいずれにおいても工程数が大巾に増加す
るため、製造コストがアップし、製造プロセス条件の調
整が容易でないという欠点がある。
【0004】したがって、台湾の半導体工場などでは現
在でもなお従来のLOCOSで以下のプロセスに順じて
ウェーハを製造している。 1. シリコンウェーハを洗浄した後、高温度の炉内に送
り、酸素ガスを通して100〜300オングストローム
の酸化層を成長させ、 2. シリコンウェーハを窒化ケイ素の低圧化学気相堆積
系に送り、650〜850℃の温度において、1000
〜2000オングストロームの窒化ケイ素膜をその上に
積層させ、 3. 一層のホトレジストを塗布し、ホトマスクによりL
OCOSに必要な区域を現像させた後、ドライエッチン
グ法で不要な窒化ケイ素およびホトレジストをエッチン
グして除去し、 4. 再度湿潤酸素により950〜1100℃の温度にお
いて1〜3時間酸化すると区域性シリコン酸化層が形成
される。
【0005】このように従来の製法は、プロセスが簡単
であるという利点を有するが、素子の面積がそれにつれ
て減少し、0.5μmよりも小さくなると、LOCOS
を充分に適用することができない。例えば、O2 で成長
させた酸化基層(315〜415オングストローム)の
上にSi3N4(1050〜1300オングストローム)を積
層し、しかる後、1000℃〜1050℃の湿潤環境中
で酸化して、6000〜7000オングストロームの酸
化層を形成する。この条件下で成長したLOCOSのバ
ーズビークの長さは図1に示されるように各辺約500
0オングストロームである。このように、実際には約
1.25〜1.5μmの巾を残しておく必要があり、こ
の巾で始めて良好な分離操作がなされる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の主たる目的は、
製造工程を増加させることなく、バーズビークの長さを
縮小させて利用面積を増加させることができる、区域性
シリコン酸化法の酸化層を成長させる改良方法を提供す
ることにある。
【0007】本発明は、区域性シリコン酸化法の酸化層
を成長させる改良方法であって、 (1)シリコンウェーハを高温度の炉内に送り、亜酸化
窒素(N2O) を通して酸化層を成長させてアニールする工
程; (2)前記酸化層の上に一層の窒化ケイ素膜を積層させ
る工程; (3)前記窒化ケイ素膜表面に一層のホトレジストを塗
布する工程; (4)該ホトレジストを塗布した窒化ケイ素膜上にホト
マスクを被せ、不要の窒化ケイ素をエッチングして除去
する工程;及び (5)前記エッチングされた窒化ケイ素の上に区域性シ
リコン酸化層を形成させる工程を含んでなり、 前記工程(1)において、亜酸化窒素で成長させた酸化
層により前記ウェーハと前記酸化層との界面に一層の窒
素原子を形成させて酸化速度を低下させることでバーズ
ビークの長さを減少させるようにしたことを特徴とす
る。
【0008】当然のことながら、本発明においては、工
程(1)においてシリコンウェーハを高温度の炉内に送
り込んだ後、さらに工程(5)を含み、O2 を通して酸
化層を成長させることもできる。
【0009】また、当然のことながら、本発明の工程
(1)における前記シリコンウェーハは清浄後に再度高
温度の炉内に送られることができ、その際の該高温度は
900〜1100℃の範囲内にある。また工程(1)に
おける酸化層の厚さは100〜300オングストローム
であり、アニール時間は10〜60分である。
【0010】本発明の工程(2)における窒化ケイ素膜
は650〜850℃の温度環境下で低圧化学気相堆積法
により形成され、その厚さは1000〜2000オング
ストロームである。
【0011】本発明の工程(4)における前記エッチン
グ操作はドライエッチング技術により実施され、そして
工程(5)における区域性シリコン酸化層は湿潤酸素に
よって950〜1100℃の温度下で1〜3時間成長さ
せて完成する。
【0012】
【実施例】以下、本発明のより明確な理解のために図面
を参照しながら本発明の実施例を説明する。しかし、下
記実施例はあくまで本発明の一実施態様を示すものに過
ぎず、本発明の技術的思想又は特許請求の範囲を逸脱し
ないかぎり、種々の変更および修飾が可能であることは
当然である。
【0013】図2は本発明の実施例を示す概略図であ
る。本実施例においては、(1)シリコンウェーハを清
浄した後、高温度の炉内に送り、900〜1100℃に
おいて亜酸化窒素(N2O) ガスを通してシリコン基板20
の上に100〜300オングストロームの酸化層22を
形成させ(図2の(a)参照)、(2)シリコンウェー
ハを窒化ケイ素の低圧化学気相堆積系に送り、650〜
850℃の温度において1000〜2000オングスト
ロームの窒化ケイ素膜23を酸化層22上に積層させ
(図2の(b)参照)、(3)一層のホトレジストを塗
布し、ホストマスクによりLOCOSに必要な区域を現
像させた後、不要の窒化ケイ素23およびホトレジスト
をエッチングして除去し(図2の(c)参照)、(4)
再度湿潤酸素により950〜1100℃の温度下で酸化
すると区域性シリコン酸化層24が形成される。(図2
の(d)参照)
【0014】亜酸化窒素により成長させた酸化層は以下
の反応: N2O → XH2 +YO2 +ZNO O2 + Si → SiO2 NO + Si → SiO2 +1/2 N2 を生ずる。この反応によりSiO2/Siの界面21に一層の
N原子が堆積され、これらN原子が酸素原子の拡散を阻
止し、これにより酸化速度が低下してバーズビークの長
さが減少する。
【0015】ひき続き図3を参照して説明するに、図3
はそれぞれO2 及びN2O により成長させてなる酸化層の
酸化速度曲線を示す図である。図3は、同一長さの、O
2 によって成長させた酸化層と、N2O によって成長させ
た酸化層との2つのテストピースを同一時間、同一温度
下でもう一度酸化すると、本来N2O により成長させた酸
化層の成長速度の方が比較的小さいことを示している。
この発見により、発明者は従来のO2 で酸化底層を成長
させる工程の代りにN2O 酸化層の特性を利用してバーズ
ビーク効果を減少させることに成功した。
【0016】さらに従来方法と本発明方法とを比較する
ために発明者は1つの実験を試みた。すなわち、2片の
方位(100)、P−タイプ、抵抗値15〜25Ω−cm
の6インチシリコンウェーハを清浄した後、一片につい
ては900℃、10%O2 /90%N2 の炉パイプ中で
100オングストロームの酸化層を成長させ、他の一片
については900℃、N2O の環境中で100分成長さ
せ、同一の厚さの酸化層を得た。この二片のウェーハに
再度1200オングストロームのSi3N4(780℃)を積
層させ、不要のSi3N4 膜を除去した後、再度テストピー
スを980℃の湿潤酸素下に送り80分酸化した後、S
EM切片を作成してその切断面を観察した。図4はこの
2つのテストピースのSEM図である。
【0017】その結果、従来方法により成長させたLO
COS(図4の(a))においてバーズビークX1 =5
47.7μmであるのに対し、N2O での酸化により成長
させたLOCOS(図4の(b))ではバーズビークX
2 =462.0μmとなり、従来の方法よりも短いこと
が判った。
【0018】また、本発明をより明確に説明するため
に、本発明はSUPEM4(StanfordUniversity Proces
s Engineering Model IV )を利用して製造方法を模擬
したが、図5に示されるように、テストピース(150
0オングストロームSi3N4 , 200オングストロームハ
ッファオキサイド)を980℃、140分酸化したとこ
ろ、酸化層が厚ければ厚いほどバーズビークの長さがま
すます長くなり(850〜1900オングストロームの
差)、一方N2O 酸化物では明らかな変化が見られなかっ
た。70分の酸化状況においても同様なことが確認され
た(950〜1950オングストロームの差)。このこ
とから、酸化基層としてN2O を利用すれば極めて良好な
結果が得られることが分った。
【0019】図6はX=0の模擬の下における欠陥の分
布状況を示す。図は空位欠陥に対するもので、二種の製
造プロセスには大きな差がない。一方、割れ目欠陥にあ
ってはN2O 酸化物は比較的大きな値を有するが大して多
くもないためN2O 酸化物を採用しても過多な欠陥を引き
起さない。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のLOCOSにより発生するバーズビーク
効果を示す図である。
【図2】本発明の実施例を示す概略図である。
【図3】O2 及びN2O により成長させた酸化層の酸化速
度曲線を示す図である。
【図4】O2 及びN2O で成長させたLOCOS酸化層の
SEM写真である。
【図5】SUPEM4を利用してO2 酸化物及びN2O 酸
化物を模擬した結果を示す図である。
【図6】O2 及びN2O で成長させたLOCOS酸化層の
欠陥分布図である。
【符号の説明】
20 シリコン基板 21 SiO2/Si界面 22 酸化層 23 窒化ケイ素膜 24 区域性シリコン酸化層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(1)シリコンウェーハを高温度の炉内に
    送り、亜酸化窒素(N2O)を通して酸化層を成長させてア
    ニールする工程; (2)前記酸化層の上に一層の窒化ケイ素膜を積層させ
    る工程; (3)前記窒化ケイ素膜表面に一層のホトレジストを塗
    布する工程; (4)該ホトレジストを塗布した窒化ケイ素膜上にホト
    マスクを被せ、不要の窒化ケイ素をエッチングして除去
    する工程;及び (5)前記エッチングされた窒化ケイ素の上に区域性シ
    リコン酸化層を形成させる工程を含んでなり、 前記工程(1)において、亜酸化窒素(N2O)で成長させ
    た酸化層により、前記ウェーハと前記酸化層との界面に
    一層の窒素原子を形成させて酸化速度を低下させること
    でバーズビークの長さを減少させるようにしたことを特
    徴とする、区域性シリコン酸化法の酸化層を成長させる
    改良方法。
  2. 【請求項2】 前記工程(1)において、シリコンウェ
    ーハを高温度の炉内に送り込んだ後、さらに工程(5)
    を含み、O2 を通して酸化層を成長させる請求項1に記
    載の方法。
  3. 【請求項3】 前記シリコンウェーハを清浄後に再度高
    温度の炉内に送り込む請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記窒化ケイ素膜が低圧化学気相堆積法
    により形成され、ここで、工程(2)は650〜850
    ℃の温度において実施され、該窒化ケイ素膜の厚さが1
    000〜2000オングストロームであり、エッチング
    がドライエッチングである請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記工程(5)の区域性シリコン酸化層
    が湿潤酸素で酸化され、950〜1100℃の温度にお
    いて1〜3時間成長させて完成される請求項1に記載の
    方法。
JP5331421A 1993-12-27 1993-12-27 区域性シリコン酸化法の酸化層を成長させる改良方法 Expired - Lifetime JP2625372B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5331421A JP2625372B2 (ja) 1993-12-27 1993-12-27 区域性シリコン酸化法の酸化層を成長させる改良方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5331421A JP2625372B2 (ja) 1993-12-27 1993-12-27 区域性シリコン酸化法の酸化層を成長させる改良方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0851104A true JPH0851104A (ja) 1996-02-20
JP2625372B2 JP2625372B2 (ja) 1997-07-02

Family

ID=18243486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5331421A Expired - Lifetime JP2625372B2 (ja) 1993-12-27 1993-12-27 区域性シリコン酸化法の酸化層を成長させる改良方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2625372B2 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58147041A (ja) * 1982-02-24 1983-09-01 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPS5951576A (ja) * 1982-09-17 1984-03-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 静電誘導トランジスタおよびその製造方法
JPS5975667A (ja) * 1982-10-25 1984-04-28 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
JPS61210638A (ja) * 1985-03-15 1986-09-18 Seiko Instr & Electronics Ltd 半導体装置の製造方法
JPS61247055A (ja) * 1985-04-24 1986-11-04 Seiko Instr & Electronics Ltd 半導体装置の製造方法
JPH05211233A (ja) * 1992-01-20 1993-08-20 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JPH05283404A (ja) * 1992-03-31 1993-10-29 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の素子分離領域製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58147041A (ja) * 1982-02-24 1983-09-01 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPS5951576A (ja) * 1982-09-17 1984-03-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 静電誘導トランジスタおよびその製造方法
JPS5975667A (ja) * 1982-10-25 1984-04-28 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
JPS61210638A (ja) * 1985-03-15 1986-09-18 Seiko Instr & Electronics Ltd 半導体装置の製造方法
JPS61247055A (ja) * 1985-04-24 1986-11-04 Seiko Instr & Electronics Ltd 半導体装置の製造方法
JPH05211233A (ja) * 1992-01-20 1993-08-20 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JPH05283404A (ja) * 1992-03-31 1993-10-29 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の素子分離領域製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2625372B2 (ja) 1997-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH01241823A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0799190A (ja) 半導体素子フィールド酸化膜の製造方法
JPH1167757A (ja) 酸化薄膜形成方法
JPH0851104A (ja) 区域性シリコン酸化法の酸化層を成長させる改良方法
JPH09326391A (ja) 素子分離酸化膜の製造方法
US5747357A (en) Modified poly-buffered isolation
JPS59129439A (ja) 半導体装置用基板の製造方法
JPS612317A (ja) 半導体装置の製造方法
KR100390909B1 (ko) 반도체소자의 게더링 방법
JP3080806B2 (ja) エピタキシャル膜成長法
KR0167239B1 (ko) 반도체 소자의 격리막 제조방법
JPH0653209A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6156433A (ja) 半導体装置の製造方法
KR970009864B1 (ko) 반도체 소자의 게이트 산화막 형성방법
KR100227641B1 (ko) 반도체 소자의 게이트 산화막 형성 방법
JPH1187336A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH04107924A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0684890A (ja) 半導体集積回路の製造方法
JPS63248137A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0845838A (ja) Soi構造の製造方法
JPS6135533A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH07130724A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH03184328A (ja) エピタキシャル層の形成方法とシリコン素子の欠陥除去方法
JPS6132441A (ja) 誘電体分離領域の形成方法
JPH0582514A (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19970205

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090411

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090411

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100411

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120411

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140411

Year of fee payment: 17

EXPY Cancellation because of completion of term