JPH09298195A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH09298195A JPH09298195A JP8113854A JP11385496A JPH09298195A JP H09298195 A JPH09298195 A JP H09298195A JP 8113854 A JP8113854 A JP 8113854A JP 11385496 A JP11385496 A JP 11385496A JP H09298195 A JPH09298195 A JP H09298195A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の技術では、SOI基板のSOI層に対
して素子分離領域(LOCOS酸化膜)を形成する際、
バーズビークの周囲に必要以上に応力がかかり、結晶欠
陥が発生し、また、自己整合的に形成される活性領域は
バーズビークの伸びにより設計寸法通りに形成できない
等の問題があった。 【解決手段】 SOI層上に酸化膜を介して所定の膜厚
の窒化膜を設計寸法にパターニング後、この側断面に窒
化膜からなるサイドウォールを形成し、これらの窒化膜
をマスクに1回目のLOCOS酸化を行い、生じたLO
COS酸化膜を除去後、窒化膜を積層し、サイドウォー
ル下の間隙内に、さらに狭い間隙を持つ状態とし、間隙
以外の部分の窒化膜を除去後、2回目のLOCOS酸化
を行い分離領域となるLOCOS酸化膜を得る。狭い間
隙を持つ酸化マスクを用いLOCOS酸化するため、応
力を低減しつつバーズビークの伸びを抑制できる。
して素子分離領域(LOCOS酸化膜)を形成する際、
バーズビークの周囲に必要以上に応力がかかり、結晶欠
陥が発生し、また、自己整合的に形成される活性領域は
バーズビークの伸びにより設計寸法通りに形成できない
等の問題があった。 【解決手段】 SOI層上に酸化膜を介して所定の膜厚
の窒化膜を設計寸法にパターニング後、この側断面に窒
化膜からなるサイドウォールを形成し、これらの窒化膜
をマスクに1回目のLOCOS酸化を行い、生じたLO
COS酸化膜を除去後、窒化膜を積層し、サイドウォー
ル下の間隙内に、さらに狭い間隙を持つ状態とし、間隙
以外の部分の窒化膜を除去後、2回目のLOCOS酸化
を行い分離領域となるLOCOS酸化膜を得る。狭い間
隙を持つ酸化マスクを用いLOCOS酸化するため、応
力を低減しつつバーズビークの伸びを抑制できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、SOI(silico
n on insulator若しくはsemiconductor on insulator)
基板に形成する半導体装置とその製造方法に関する。
n on insulator若しくはsemiconductor on insulator)
基板に形成する半導体装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図35は、例えばIEEE TRANSACTIONS ON
ELECTRON DEVICES,VOL.42,NO.8,AUGUST1995に示された
従来の半導体装置の断面図である。この図35におい
て、101はシリコン基板、102はシリコン基板10
1上に形成された埋め込み酸化膜、103a、103b
は埋め込み酸化膜102上に形成された活性領域をそれ
ぞれ示しており、また、104は、埋め込み酸化膜10
2上に形成された複数の活性領域を電気的に分離する素
子分離領域を示している。この素子分離領域104は、
後に説明するように、埋め込み酸化膜102の上に形成
されるSOI層を部分的に酸化することで形成される。
ELECTRON DEVICES,VOL.42,NO.8,AUGUST1995に示された
従来の半導体装置の断面図である。この図35におい
て、101はシリコン基板、102はシリコン基板10
1上に形成された埋め込み酸化膜、103a、103b
は埋め込み酸化膜102上に形成された活性領域をそれ
ぞれ示しており、また、104は、埋め込み酸化膜10
2上に形成された複数の活性領域を電気的に分離する素
子分離領域を示している。この素子分離領域104は、
後に説明するように、埋め込み酸化膜102の上に形成
されるSOI層を部分的に酸化することで形成される。
【0003】その他、105は活性領域103a、10
3b上に形成されたゲート絶縁膜、106a、106b
はゲート絶縁膜105上に形成されたP型、N型不純物
を含むゲート電極、107はゲート電極106a、10
6b及び素子分離領域104の上面を覆って形成された
シリコン窒化膜、108aはシリコン窒化膜107上に
積層された層間絶縁膜、109は活性領域103a、1
03bと層間絶縁膜108a上に形成される第一の金属
配線110とを電気的に接続するスルーホール、108
bは第一の金属配線110上に積層された層間絶縁膜、
111は第一の金属配線110と、層間絶縁膜108b
上に形成された第二の金属配線112とを電気的に接続
するスルーホール、113は第二の金属配線112上に
積層されたシリコン窒化膜をそれぞれ示している。
3b上に形成されたゲート絶縁膜、106a、106b
はゲート絶縁膜105上に形成されたP型、N型不純物
を含むゲート電極、107はゲート電極106a、10
6b及び素子分離領域104の上面を覆って形成された
シリコン窒化膜、108aはシリコン窒化膜107上に
積層された層間絶縁膜、109は活性領域103a、1
03bと層間絶縁膜108a上に形成される第一の金属
配線110とを電気的に接続するスルーホール、108
bは第一の金属配線110上に積層された層間絶縁膜、
111は第一の金属配線110と、層間絶縁膜108b
上に形成された第二の金属配線112とを電気的に接続
するスルーホール、113は第二の金属配線112上に
積層されたシリコン窒化膜をそれぞれ示している。
【0004】また、活性領域103a、103bは、そ
れぞれ、Pチャネルトランジスタ、Nチャネルトランジ
スタのソース/ドレイン領域、チャネル領域をそれぞれ
形成している。次に、図35に示す構造の半導体装置の
製造方法について説明する。まず、図36に示すよう
に、シリコン基板101、埋め込み酸化膜102、SO
I層114が順次所定の厚さに形成されたSOI基板上
にシリコン窒化膜115を選択的にパターニングする。
シリコン窒化膜115は活性領域103a、103bと
なる領域上に、活性領域の設計寸法通りに形成する。
れぞれ、Pチャネルトランジスタ、Nチャネルトランジ
スタのソース/ドレイン領域、チャネル領域をそれぞれ
形成している。次に、図35に示す構造の半導体装置の
製造方法について説明する。まず、図36に示すよう
に、シリコン基板101、埋め込み酸化膜102、SO
I層114が順次所定の厚さに形成されたSOI基板上
にシリコン窒化膜115を選択的にパターニングする。
シリコン窒化膜115は活性領域103a、103bと
なる領域上に、活性領域の設計寸法通りに形成する。
【0005】次に、図37に示すように、シリコン窒化
膜115を酸化マスクとしてSOI層114の表面を熱
酸化し、第一のLOCOS酸化膜116を形成する。そ
の後、図38に示すように、ウェットエッチングを行
い、第一のLOCOS酸化膜116を選択的に除去する
ことで、SOI層114の素子分離領域となる領域に、
溝114aを形成する。
膜115を酸化マスクとしてSOI層114の表面を熱
酸化し、第一のLOCOS酸化膜116を形成する。そ
の後、図38に示すように、ウェットエッチングを行
い、第一のLOCOS酸化膜116を選択的に除去する
ことで、SOI層114の素子分離領域となる領域に、
溝114aを形成する。
【0006】次に、図39に示すように、溝114aの
側壁にシリコン窒化膜116を選択的に付着させる。そ
の後、図40に示すように、再び熱酸化によって溝11
4aの底面に位置するSOI層114を部分的に酸化
し、第二のLOCOS酸化膜、つまり素子分離領域10
4を形成する。この酸化によって、溝114a下部に位
置するSOI層114を完全に酸化しているため、素子
分離領域104の底面は埋め込み酸化膜102の上面に
接した状態となっている。この素子分離領域104の形
成により、SOI層114は活性領域103a、103
bの2つの領域に電気的に分離される。その後、酸化マ
スクとして用いたシリコン窒化膜115、116を選択
的に除去し、活性領域103a、103bの表面にゲー
ト絶縁膜105を形成する。
側壁にシリコン窒化膜116を選択的に付着させる。そ
の後、図40に示すように、再び熱酸化によって溝11
4aの底面に位置するSOI層114を部分的に酸化
し、第二のLOCOS酸化膜、つまり素子分離領域10
4を形成する。この酸化によって、溝114a下部に位
置するSOI層114を完全に酸化しているため、素子
分離領域104の底面は埋め込み酸化膜102の上面に
接した状態となっている。この素子分離領域104の形
成により、SOI層114は活性領域103a、103
bの2つの領域に電気的に分離される。その後、酸化マ
スクとして用いたシリコン窒化膜115、116を選択
的に除去し、活性領域103a、103bの表面にゲー
ト絶縁膜105を形成する。
【0007】その後、図41に示すように、活性領域1
03a、103b上にゲート絶縁膜105を介して、そ
れぞれP型、N型の不純物を含む多結晶シリコン膜を積
層し、この多結晶シリコン膜をパターニングし、トラン
ジスタのゲート電極106a、106bをそれぞれ形成
する。
03a、103b上にゲート絶縁膜105を介して、そ
れぞれP型、N型の不純物を含む多結晶シリコン膜を積
層し、この多結晶シリコン膜をパターニングし、トラン
ジスタのゲート電極106a、106bをそれぞれ形成
する。
【0008】その後、図42に示すように、活性領域1
03a、103b内にイオン注入によりソース/ドレイ
ン領域をそれぞれ形成し、さらに表面全面にシリコン窒
化膜107を所定の厚さに積層する。次に、N型不純物
を含む多結晶シリコンからなるサイドウォール117を
ゲート電極106a、106bの側断面に付着した状態
に形成する。
03a、103b内にイオン注入によりソース/ドレイ
ン領域をそれぞれ形成し、さらに表面全面にシリコン窒
化膜107を所定の厚さに積層する。次に、N型不純物
を含む多結晶シリコンからなるサイドウォール117を
ゲート電極106a、106bの側断面に付着した状態
に形成する。
【0009】その後、図43に示すように、層間絶縁膜
108a、スルーホール109をそれぞれ形成する。次
に、第一の金属配線110を層間絶縁膜108a上に形
成し、層間絶縁膜108bを全面に積層後、第一の金属
配線110に接続するスルーホール111を形成し、こ
のスルーホール111に電気的に接続する第二の金属配
線112を層間絶縁膜108b上に形成することで図3
5に示すような半導体装置を得ることが可能になる。
108a、スルーホール109をそれぞれ形成する。次
に、第一の金属配線110を層間絶縁膜108a上に形
成し、層間絶縁膜108bを全面に積層後、第一の金属
配線110に接続するスルーホール111を形成し、こ
のスルーホール111に電気的に接続する第二の金属配
線112を層間絶縁膜108b上に形成することで図3
5に示すような半導体装置を得ることが可能になる。
【0010】このように、従来の半導体装置は、SOI
層114に対し、2回のLOCOS酸化処理を行い、こ
れを電気的に互いに分離した活性領域103a、103
bとしている。このLOCOS酸化工程の内、第一回目
のLOCOS酸化の工程は、図37に示すように、シリ
コン窒化膜115をマスクとした通常のLOCOS酸化
膜の形成であり、ここで形成する第一のLOCOS酸化
膜116は、酸化マスクが活性領域103a、103b
の設計サイズと同じ形状である場合においては、活性領
域103a、103b端部から内部に向かって浸食が進
み、バーズビークが形成されるため、最終的に得る実効
的な活性領域103a、103bは、設計サイズより小
さくなっている。
層114に対し、2回のLOCOS酸化処理を行い、こ
れを電気的に互いに分離した活性領域103a、103
bとしている。このLOCOS酸化工程の内、第一回目
のLOCOS酸化の工程は、図37に示すように、シリ
コン窒化膜115をマスクとした通常のLOCOS酸化
膜の形成であり、ここで形成する第一のLOCOS酸化
膜116は、酸化マスクが活性領域103a、103b
の設計サイズと同じ形状である場合においては、活性領
域103a、103b端部から内部に向かって浸食が進
み、バーズビークが形成されるため、最終的に得る実効
的な活性領域103a、103bは、設計サイズより小
さくなっている。
【0011】また、図39から図40においての第2回
目のLOCOS酸化処理では、溝114aの側壁にシリ
コン窒化膜116を酸化マスクとして付加的に形成して
おり、バーズビークの発生を抑制したLOCOS酸化膜
104の形成を行っていた。
目のLOCOS酸化処理では、溝114aの側壁にシリ
コン窒化膜116を酸化マスクとして付加的に形成して
おり、バーズビークの発生を抑制したLOCOS酸化膜
104の形成を行っていた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】この従来の技術によっ
て形成する最終的なLOCOS酸化膜104は、第一回
目の通常のLOCOS酸化膜の形成によって同時に生じ
るバーズビークの形状を反映しており、従ってトランジ
スタの素子を形成する活性領域103a、103bは、
バーズビークの伸びによって浸食される部分があるた
め、実効的なチャネル幅が減少してしまうという問題が
あった。
て形成する最終的なLOCOS酸化膜104は、第一回
目の通常のLOCOS酸化膜の形成によって同時に生じ
るバーズビークの形状を反映しており、従ってトランジ
スタの素子を形成する活性領域103a、103bは、
バーズビークの伸びによって浸食される部分があるた
め、実効的なチャネル幅が減少してしまうという問題が
あった。
【0013】また、従来の技術においては、図38に示
す第一のLOCOS酸化膜116の形成の段階で、酸化
マスクとしてシリコン窒化膜115をSOI層114の
表面に接するように形成しているが、SOI層とシリコ
ン窒化膜が接した状態でLOCOS酸化を行うと、その
後の酸化工程で結晶欠陥が発生しやすくなるという問題
があった。
す第一のLOCOS酸化膜116の形成の段階で、酸化
マスクとしてシリコン窒化膜115をSOI層114の
表面に接するように形成しているが、SOI層とシリコ
ン窒化膜が接した状態でLOCOS酸化を行うと、その
後の酸化工程で結晶欠陥が発生しやすくなるという問題
があった。
【0014】また、2回目のLOCOS酸化の際に、酸
化マスクとしてSOI層114の溝114a側壁に直接
接するようにシリコン窒化膜116を形成しているが、
均一な厚さに形成されたシリコン窒化膜115の端部し
たに付着した状態となっており、この部分の酸化マスク
の膜厚合計は大きくなり、酸化によるバーズビークの伸
びは抑制されるが、周囲にかかる応力が大きくなり、結
晶欠陥が発生し、形成後のトランジスタのリーク電流の
原因となるという問題があった。
化マスクとしてSOI層114の溝114a側壁に直接
接するようにシリコン窒化膜116を形成しているが、
均一な厚さに形成されたシリコン窒化膜115の端部し
たに付着した状態となっており、この部分の酸化マスク
の膜厚合計は大きくなり、酸化によるバーズビークの伸
びは抑制されるが、周囲にかかる応力が大きくなり、結
晶欠陥が発生し、形成後のトランジスタのリーク電流の
原因となるという問題があった。
【0015】この発明は上記のような問題を解決するた
めになされたものであり、この発明の目的は、SOI基
板、及び通常のシリコン基板に対して形成する素子分離
領域(LOCOS酸化膜)を、バーズビークの伸びを抑
制した形状とし、実効的な活性領域の減少を抑制し、半
導体装置の高集積化を図ることである。
めになされたものであり、この発明の目的は、SOI基
板、及び通常のシリコン基板に対して形成する素子分離
領域(LOCOS酸化膜)を、バーズビークの伸びを抑
制した形状とし、実効的な活性領域の減少を抑制し、半
導体装置の高集積化を図ることである。
【0016】また、別の目的は、半導体装置の製造過程
においてSOI層とシリコン窒化膜が直接接することが
ないようにすることで、その後の酸化処理の際に結晶欠
陥が生じることを抑制し、リーク電流の発生を抑制でき
る構造を得ることである。
においてSOI層とシリコン窒化膜が直接接することが
ないようにすることで、その後の酸化処理の際に結晶欠
陥が生じることを抑制し、リーク電流の発生を抑制でき
る構造を得ることである。
【0017】さらに、別の目的は、素子分離領域と活性
領域との界面近傍に寄生トランジスタが形成された場合
においても、その寄生トランジスタが導通状態とならな
い構造の半導体装置を得ることである。
領域との界面近傍に寄生トランジスタが形成された場合
においても、その寄生トランジスタが導通状態とならな
い構造の半導体装置を得ることである。
【0018】また、SOI基板に対して素子分離領域を
形成する場合では、活性領域と素子分離領域との界面、
及び活性領域と埋め込み酸化膜との界面の状態を、ま
た、シリコン基板に対して素子分離領域を形成する場合
では、活性領域と素子分離領域との界面の状態を改善
し、トランジスタの特性を向上させることが発明の目的
として挙げられる。
形成する場合では、活性領域と素子分離領域との界面、
及び活性領域と埋め込み酸化膜との界面の状態を、ま
た、シリコン基板に対して素子分離領域を形成する場合
では、活性領域と素子分離領域との界面の状態を改善
し、トランジスタの特性を向上させることが発明の目的
として挙げられる。
【0019】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、シリコン基板上に埋め込み酸化膜を介して形成さ
れ、互いに接する活性領域と素子分離領域とを備え、少
なくとも上記活性領域と上記素子分離領域との界面及び
上記活性領域と上記埋め込み酸化膜との界面のいずれか
一方、若しくは両方の位置に窒素が偏析する構造とする
ものである。
置は、シリコン基板上に埋め込み酸化膜を介して形成さ
れ、互いに接する活性領域と素子分離領域とを備え、少
なくとも上記活性領域と上記素子分離領域との界面及び
上記活性領域と上記埋め込み酸化膜との界面のいずれか
一方、若しくは両方の位置に窒素が偏析する構造とする
ものである。
【0020】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、シリコン基板の一主面に形成された素子分離領域
と活性領域とを備え、少なくとも上記素子分離領域と上
記シリコン基板との界面の一部分に窒素が偏析する構造
とするものである。
法は、シリコン基板の一主面に形成された素子分離領域
と活性領域とを備え、少なくとも上記素子分離領域と上
記シリコン基板との界面の一部分に窒素が偏析する構造
とするものである。
【0021】さらに、この発明に係る半導体装置の製造
方法は、シリコン基板上に埋め込み酸化膜を介してSO
I層を形成したSOI基板の一主面上に第一の酸化膜を
介して上記SOI層の活性領域となる領域上においては
所定の膜厚を有し、上記活性領域の端部から外側に向か
っては膜厚が減少する第一のシリコン窒化膜を形成する
第一の工程、上記第一のシリコン窒化膜を酸化マスクと
して第一回目のLOCOS酸化を行い、第一のLOCO
S酸化膜を形成する第二の工程、上記第一のLOCOS
酸化膜を選択的に除去し、上記第一のシリコン窒化膜端
部と上記SOI基板との間に間隙を形成する第三の工
程、少なくとも上記SOI層の表面を酸化し、第二の酸
化膜を形成後、上記SOI基板の全面に第二のシリコン
窒化膜を成膜し、上記間隙内に形成される上記第二のシ
リコン窒化膜が、上記間隙よりもさらに狭い間隙を有す
るような状態とする第四の工程、少なくとも上記第二の
シリコン窒化膜に対して異方性エッチングを行い、上記
間隙に埋め込まれた上記第二のシリコン窒化膜を残し、
他の上記第二のシリコン窒化膜を除去する第五の工程、
上記第一、第二のシリコン窒化膜を酸化マスクとして第
二回目のLOCOS酸化を行い、第二のLOCOS酸化
膜を形成する第六の工程、上記第一、第二のシリコン窒
化膜を除去する第七の工程を含むものとするものであ
る。
方法は、シリコン基板上に埋め込み酸化膜を介してSO
I層を形成したSOI基板の一主面上に第一の酸化膜を
介して上記SOI層の活性領域となる領域上においては
所定の膜厚を有し、上記活性領域の端部から外側に向か
っては膜厚が減少する第一のシリコン窒化膜を形成する
第一の工程、上記第一のシリコン窒化膜を酸化マスクと
して第一回目のLOCOS酸化を行い、第一のLOCO
S酸化膜を形成する第二の工程、上記第一のLOCOS
酸化膜を選択的に除去し、上記第一のシリコン窒化膜端
部と上記SOI基板との間に間隙を形成する第三の工
程、少なくとも上記SOI層の表面を酸化し、第二の酸
化膜を形成後、上記SOI基板の全面に第二のシリコン
窒化膜を成膜し、上記間隙内に形成される上記第二のシ
リコン窒化膜が、上記間隙よりもさらに狭い間隙を有す
るような状態とする第四の工程、少なくとも上記第二の
シリコン窒化膜に対して異方性エッチングを行い、上記
間隙に埋め込まれた上記第二のシリコン窒化膜を残し、
他の上記第二のシリコン窒化膜を除去する第五の工程、
上記第一、第二のシリコン窒化膜を酸化マスクとして第
二回目のLOCOS酸化を行い、第二のLOCOS酸化
膜を形成する第六の工程、上記第一、第二のシリコン窒
化膜を除去する第七の工程を含むものとするものであ
る。
【0022】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、上記第六の工程において形成する第二のLOCO
S酸化膜の下部はSOI基板の埋め込み酸化膜に接する
ものとする。
法は、上記第六の工程において形成する第二のLOCO
S酸化膜の下部はSOI基板の埋め込み酸化膜に接する
ものとする。
【0023】さらに、この発明に係る半導体装置の製造
方法は、上記第六の工程の処理前、SOI層の素子分離
領域となる領域に対し、窒素を注入する工程を含み、第
六の工程の加熱によって窒素を第二のLOCOS酸化膜
からなる上記素子分離領域と上記SOI層に形成される
活性領域との界面、若しくは上記活性領域と埋め込み酸
化膜との界面に偏析させるものである。
方法は、上記第六の工程の処理前、SOI層の素子分離
領域となる領域に対し、窒素を注入する工程を含み、第
六の工程の加熱によって窒素を第二のLOCOS酸化膜
からなる上記素子分離領域と上記SOI層に形成される
活性領域との界面、若しくは上記活性領域と埋め込み酸
化膜との界面に偏析させるものである。
【0024】またこの半導体装置の製造方法は、上記第
六の工程の処理後、SOI層の素子分離領域となる領域
に対し、不純物イオンを回転注入し、上記SOI層に形
成される活性領域と上記素子分離領域との界面近傍に高
濃度な不純物領域を形成するものである。
六の工程の処理後、SOI層の素子分離領域となる領域
に対し、不純物イオンを回転注入し、上記SOI層に形
成される活性領域と上記素子分離領域との界面近傍に高
濃度な不純物領域を形成するものである。
【0025】さらに、この発明に係る半導体装置の製造
方法は、シリコン基板の一主面上に第一の酸化膜を介し
て上記シリコン基板の活性領域となる領域上においては
所定の厚さを有し、上記活性領域の端部から外側に向か
っては膜厚が減少する第一のシリコン窒化膜を形成する
第一の工程、上記第一のシリコン窒化膜を酸化マスクと
して第一回目のLOCOS酸化を行い、第一のLOCO
S酸化膜を形成する第二の工程、上記第一のLOCOS
酸化膜を選択的に除去し、第一のシリコン窒化膜端部と
上記シリコン基板との間に隙間を形成する第三の工程、
少なくとも上記シリコン基板の表面を酸化し、第二の酸
化膜を形成後、上記シリコン基板の全面に第二のシリコ
ン窒化膜を成膜する第四の工程、少なくとも上記第二の
シリコン窒化膜に対して異方性エッチングを行い、上記
間隙に埋め込まれた上記第二のシリコン窒化膜を残し、
他の上記第二のシリコン窒化膜を除去する第五の工程、
上記第一、第二のシリコン窒化膜を酸化マスクとして第
二回目のLOCOS酸化を行い、第二のLOCOS酸化
膜を形成する第七の工程、上記第一、第二のシリコン窒
化膜を除去する第八の工程を含むものである。
方法は、シリコン基板の一主面上に第一の酸化膜を介し
て上記シリコン基板の活性領域となる領域上においては
所定の厚さを有し、上記活性領域の端部から外側に向か
っては膜厚が減少する第一のシリコン窒化膜を形成する
第一の工程、上記第一のシリコン窒化膜を酸化マスクと
して第一回目のLOCOS酸化を行い、第一のLOCO
S酸化膜を形成する第二の工程、上記第一のLOCOS
酸化膜を選択的に除去し、第一のシリコン窒化膜端部と
上記シリコン基板との間に隙間を形成する第三の工程、
少なくとも上記シリコン基板の表面を酸化し、第二の酸
化膜を形成後、上記シリコン基板の全面に第二のシリコ
ン窒化膜を成膜する第四の工程、少なくとも上記第二の
シリコン窒化膜に対して異方性エッチングを行い、上記
間隙に埋め込まれた上記第二のシリコン窒化膜を残し、
他の上記第二のシリコン窒化膜を除去する第五の工程、
上記第一、第二のシリコン窒化膜を酸化マスクとして第
二回目のLOCOS酸化を行い、第二のLOCOS酸化
膜を形成する第七の工程、上記第一、第二のシリコン窒
化膜を除去する第八の工程を含むものである。
【0026】また、この半導体装置の製造方法におい
て、第一の工程の、第一のシリコン窒化膜は、活性領域
となる領域上においては所定の膜厚を有し、上記活性領
域端部上においてはSOI基板若しくはシリコン基板の
一主面に対して垂直な断面を有するシリコン窒化膜を形
成する工程、上記SOI基板若しくは上記シリコン基板
の一主面を酸化し、素子分離領域となる領域に酸化膜を
形成する工程、上記酸化膜を介して上記SOI基板若し
くは上記シリコン基板の一主面上に、上記シリコン窒化
膜の断面に付着した状態のサイドウォールを形成する工
程により形成する、上記シリコン窒化膜及び上記サイド
ウォールからなるものとする。
て、第一の工程の、第一のシリコン窒化膜は、活性領域
となる領域上においては所定の膜厚を有し、上記活性領
域端部上においてはSOI基板若しくはシリコン基板の
一主面に対して垂直な断面を有するシリコン窒化膜を形
成する工程、上記SOI基板若しくは上記シリコン基板
の一主面を酸化し、素子分離領域となる領域に酸化膜を
形成する工程、上記酸化膜を介して上記SOI基板若し
くは上記シリコン基板の一主面上に、上記シリコン窒化
膜の断面に付着した状態のサイドウォールを形成する工
程により形成する、上記シリコン窒化膜及び上記サイド
ウォールからなるものとする。
【0027】さらに、この半導体装置の製造方法におい
て、第一の工程の、第一のシリコン窒化膜は、SOI基
板若しくはシリコン基板の一主面上に所定の膜厚のシリ
コン窒化膜を積層する工程、上記シリコン窒化膜の上記
活性領域となる領域上にエッチングマスクを形成する工
程、上記エッチングマスクを用いて上記シリコン窒化膜
をテーパーエッチングし、上記テーパーエッチングによ
って形成される上記シリコン窒化膜の断面が上記SOI
基板若しくは上記シリコン基板の一主面に対して所定の
傾きを持つ状態とする工程により形成するものとする。
て、第一の工程の、第一のシリコン窒化膜は、SOI基
板若しくはシリコン基板の一主面上に所定の膜厚のシリ
コン窒化膜を積層する工程、上記シリコン窒化膜の上記
活性領域となる領域上にエッチングマスクを形成する工
程、上記エッチングマスクを用いて上記シリコン窒化膜
をテーパーエッチングし、上記テーパーエッチングによ
って形成される上記シリコン窒化膜の断面が上記SOI
基板若しくは上記シリコン基板の一主面に対して所定の
傾きを持つ状態とする工程により形成するものとする。
【0028】
実施の形態1.図1は、この発明の実施の形態1である
半導体装置を示しており、特に、トランジスタのゲート
長方向に沿って切断した場合の断面図を示すものであ
る。この図1において、1はシリコン基板、2はシリコ
ン基板1上に形成された埋め込み酸化膜、3は埋め込み
酸化膜2上に形成されたSOI層であり、これらのシリ
コン基板1、埋め込み酸化膜2、SOI層3によって、
SOI基板が形成されている。
半導体装置を示しており、特に、トランジスタのゲート
長方向に沿って切断した場合の断面図を示すものであ
る。この図1において、1はシリコン基板、2はシリコ
ン基板1上に形成された埋め込み酸化膜、3は埋め込み
酸化膜2上に形成されたSOI層であり、これらのシリ
コン基板1、埋め込み酸化膜2、SOI層3によって、
SOI基板が形成されている。
【0029】このSOI基板は、シリコン基板1の一主
面から所定距離深い位置に埋め込み酸化膜2を酸素の注
入によって形成するSIMOX法によるものであって
も、張り合わせ法によって得るものであっても良く、ま
た別の方法によるものであっても良い。また、シリコン
基板1を他の絶縁性半導体ウェハに置き換えることも可
能である。
面から所定距離深い位置に埋め込み酸化膜2を酸素の注
入によって形成するSIMOX法によるものであって
も、張り合わせ法によって得るものであっても良く、ま
た別の方法によるものであっても良い。また、シリコン
基板1を他の絶縁性半導体ウェハに置き換えることも可
能である。
【0030】また、4a、4bはSOI層3内に形成さ
れる活性領域であり、それぞれ、Nチャネル、Pチャネ
ル型トランジスタのLDD構造のソース/ドレイン領域
の高濃度領域5a、5b、低濃度領域6a、6b、チャ
ネル領域7a、7bを含んでいる。また、複数の活性領
域4a、4bは、素子分離領域8によって、電気的に分
離される。
れる活性領域であり、それぞれ、Nチャネル、Pチャネ
ル型トランジスタのLDD構造のソース/ドレイン領域
の高濃度領域5a、5b、低濃度領域6a、6b、チャ
ネル領域7a、7bを含んでいる。また、複数の活性領
域4a、4bは、素子分離領域8によって、電気的に分
離される。
【0031】その他、9はチャネル領域7a、7bの上
層に形成されたゲート絶縁膜、10はゲート絶縁膜9の
上層に形成されたゲート電極を示しており、ソース/ド
レイン領域の高濃度領域5a、5b及びゲート電極の上
層にはそれぞれチタンシリサイド層11が形成され、ま
た、ゲート電極10の側断面に付着して、サイドウォー
ル12が形成され、上記の素子の上層に、ソース/ドレ
イン領域上のチタンシリサイド膜11に対してコンタク
トホール14が開口された層間絶縁膜13が形成され、
コンタクトホール14内に一部が埋設され、且つ配線形
状であるソース/ドレイン領域につながる金属配線15
が示されている。
層に形成されたゲート絶縁膜、10はゲート絶縁膜9の
上層に形成されたゲート電極を示しており、ソース/ド
レイン領域の高濃度領域5a、5b及びゲート電極の上
層にはそれぞれチタンシリサイド層11が形成され、ま
た、ゲート電極10の側断面に付着して、サイドウォー
ル12が形成され、上記の素子の上層に、ソース/ドレ
イン領域上のチタンシリサイド膜11に対してコンタク
トホール14が開口された層間絶縁膜13が形成され、
コンタクトホール14内に一部が埋設され、且つ配線形
状であるソース/ドレイン領域につながる金属配線15
が示されている。
【0032】次に、この図1の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。この発明が、特に素子分離領域8に関
するという観点から、製造方法は、図1の断面図のSO
I層内の活性領域4aと、素子分離領域8の境界部(界
面)を含む領域Aについて、主に素子分離領域8の形成
について述べる。また、活性領域4a、4b上に形成さ
れる半導体素子の形成方法は、既存の技術により形成可
能である。
ついて説明する。この発明が、特に素子分離領域8に関
するという観点から、製造方法は、図1の断面図のSO
I層内の活性領域4aと、素子分離領域8の境界部(界
面)を含む領域Aについて、主に素子分離領域8の形成
について述べる。また、活性領域4a、4b上に形成さ
れる半導体素子の形成方法は、既存の技術により形成可
能である。
【0033】まず、図2に示すように、シリコン基板1
上に埋め込み酸化膜2が形成され、さらに上層にシリコ
ンからなるSOI層3が形成されたSOI基板に対し、
厚さ1000ÅのSOI層3の表面に酸化若しくはCV
D技術によってシリコン酸化膜9aを100〜300Å
の厚さとなるように形成し、さらに上層にCVD技術に
よってシリコン窒化膜(SiN)16を1000〜20
00Åの厚さに積層する。
上に埋め込み酸化膜2が形成され、さらに上層にシリコ
ンからなるSOI層3が形成されたSOI基板に対し、
厚さ1000ÅのSOI層3の表面に酸化若しくはCV
D技術によってシリコン酸化膜9aを100〜300Å
の厚さとなるように形成し、さらに上層にCVD技術に
よってシリコン窒化膜(SiN)16を1000〜20
00Åの厚さに積層する。
【0034】次に、図3に示すように活性領域4aの形
状にシリコン窒化膜16及びゲート絶縁膜9をパターニ
ングし、側断面が垂直なシリコン窒化膜16を得、次に
素子分離領域8となる領域に対し、ボロン(B)イオン
を20KeVで1〜8×1013cm-2の条件で注入し、
素子分離領域に対してチャネルストップ注入を行い、S
OI層3内に不純物領域3aを形成する。
状にシリコン窒化膜16及びゲート絶縁膜9をパターニ
ングし、側断面が垂直なシリコン窒化膜16を得、次に
素子分離領域8となる領域に対し、ボロン(B)イオン
を20KeVで1〜8×1013cm-2の条件で注入し、
素子分離領域に対してチャネルストップ注入を行い、S
OI層3内に不純物領域3aを形成する。
【0035】このとき、ボロンイオンの代わりにボロン
のフッ化化合物(BF2)を不純物として用いることも
可能である。このシリコン窒化膜16のパターニングの
際、オーバーエッチングによってSOI層3の表面がエ
ッチングされ、上部にシリコン窒化膜16が形成された
SOI層3の表面の位置と、シリコン窒化膜16が除去
された領域のSOI層3(不純物領域3a)の表面の位
置とに段差dが生じる。
のフッ化化合物(BF2)を不純物として用いることも
可能である。このシリコン窒化膜16のパターニングの
際、オーバーエッチングによってSOI層3の表面がエ
ッチングされ、上部にシリコン窒化膜16が形成された
SOI層3の表面の位置と、シリコン窒化膜16が除去
された領域のSOI層3(不純物領域3a)の表面の位
置とに段差dが生じる。
【0036】また、このとき素子分離領域となる領域に
対して注入する不純物種は、隣接する活性領域の導電型
によって異なり、活性領域4a、4bにそれぞれNチャ
ネルトランジスタ、Pチャネルトランジスタを形成する
場合であれば、それぞれ逆導電型の不純物種のイオンを
注入する。
対して注入する不純物種は、隣接する活性領域の導電型
によって異なり、活性領域4a、4bにそれぞれNチャ
ネルトランジスタ、Pチャネルトランジスタを形成する
場合であれば、それぞれ逆導電型の不純物種のイオンを
注入する。
【0037】その後、図4に示すように露出したSOI
層3の表面に対して酸化を行い、10〜300Åの厚さ
のシリコン酸化膜17を形成し、その後シリコン窒化膜
16の側壁に、シリコン窒化膜からなるサイドウォール
18を形成する。このシリコン酸化膜17の形成によ
り、サイドウォール18下のSOI層3と不純物領域3
aとの表面の段差dは丸みを帯び、表面はなだらかにな
り、後に形成する半導体素子の特性、例えばトランジス
タ特性を向上させることができる。
層3の表面に対して酸化を行い、10〜300Åの厚さ
のシリコン酸化膜17を形成し、その後シリコン窒化膜
16の側壁に、シリコン窒化膜からなるサイドウォール
18を形成する。このシリコン酸化膜17の形成によ
り、サイドウォール18下のSOI層3と不純物領域3
aとの表面の段差dは丸みを帯び、表面はなだらかにな
り、後に形成する半導体素子の特性、例えばトランジス
タ特性を向上させることができる。
【0038】この段階で、活性領域4a、4bの設計サ
イズにパターニングされたシリコン窒化膜16と、この
側断面に、活性領域4a、4bの端部となる位置から、
この活性領域4a、4bの外側方向に向かって徐々に膜
厚が小さくなるサイドウォール18からなる酸化マスク
が形成される。この、サイドウォール18の表面はシリ
コン酸化膜17の表面から見て、ある角度θの傾き(テ
ーパー角)を持った状態となっている。
イズにパターニングされたシリコン窒化膜16と、この
側断面に、活性領域4a、4bの端部となる位置から、
この活性領域4a、4bの外側方向に向かって徐々に膜
厚が小さくなるサイドウォール18からなる酸化マスク
が形成される。この、サイドウォール18の表面はシリ
コン酸化膜17の表面から見て、ある角度θの傾き(テ
ーパー角)を持った状態となっている。
【0039】次に、図5に示すように、シリコン窒化膜
16とシリコン窒化膜からなるサイドウォール18とを
酸化マスクとして800〜1100℃の温度で熱酸化を
行い、第一のLOCOS酸化膜17aを形成する。この
とき、LOCOS酸化膜17aの下のSOI層3(不純
物領域3a)の厚さは300〜500Åとなる。
16とシリコン窒化膜からなるサイドウォール18とを
酸化マスクとして800〜1100℃の温度で熱酸化を
行い、第一のLOCOS酸化膜17aを形成する。この
とき、LOCOS酸化膜17aの下のSOI層3(不純
物領域3a)の厚さは300〜500Åとなる。
【0040】その後、図6に示すように、ウェットエッ
チングを行い、選択的にLOCOS酸化膜17aを除去
する。この段階において、サイドウォール18の下面と
サイドウォール18の下部に位置するSOI層3(不純
物領域3a)表面との間に、除去した第一のLOCOS
酸化膜17aのバーズビークの形状の間隙(くぼみ)が
生じる。
チングを行い、選択的にLOCOS酸化膜17aを除去
する。この段階において、サイドウォール18の下面と
サイドウォール18の下部に位置するSOI層3(不純
物領域3a)表面との間に、除去した第一のLOCOS
酸化膜17aのバーズビークの形状の間隙(くぼみ)が
生じる。
【0041】次に、軽い酸化を行うことによって、図7
に示すように、露出したSOI層3(不純物領域3a)
の表面に100〜200Åの厚さのシリコン酸化膜19
を形成する。その後、シリコン窒化膜20を全面に10
0〜300Åの厚さとなるよう、CVD技術若しくはス
パッタリング等の方法によって積層する。
に示すように、露出したSOI層3(不純物領域3a)
の表面に100〜200Åの厚さのシリコン酸化膜19
を形成する。その後、シリコン窒化膜20を全面に10
0〜300Åの厚さとなるよう、CVD技術若しくはス
パッタリング等の方法によって積層する。
【0042】ここで、シリコン酸化膜19を積層後にシ
リコン窒化膜20を積層することで、SOI層3(不純
物領域3a)が接することがないため、その後の酸化工
程で結晶欠陥が発生しにくいという利点がある。
リコン窒化膜20を積層することで、SOI層3(不純
物領域3a)が接することがないため、その後の酸化工
程で結晶欠陥が発生しにくいという利点がある。
【0043】その後、図8に示すように異方性エッチン
グ雰囲気中で、エッチングを行い、最表面のシリコン窒
化膜20をエッチングし、くぼみ内にシリコン窒化膜2
0が残った状態とする。素子分離領域8となる領域には
シリコン酸化膜19が最表面に残った状態とする。
グ雰囲気中で、エッチングを行い、最表面のシリコン窒
化膜20をエッチングし、くぼみ内にシリコン窒化膜2
0が残った状態とする。素子分離領域8となる領域には
シリコン酸化膜19が最表面に残った状態とする。
【0044】次に、図9に示すように、シリコン窒化膜
16及び20、サイドウォール18をマスクとしてSO
I層3の酸化を行い、この酸化によって形成される第二
のLOCOS酸化膜(素子分離領域8)と埋め込み酸化
膜2とが接するまで酸化処理を行う。この酸化によっ
て、図1の素子分離領域8(第二のLOCOS酸化膜)
を形成し、自己整合的に活性領域4aを形成した後、ボ
ロンイオンを45〜60度の角度で20〜60KeVで
1〜15×1013cm-2の条件で斜め回転注入し、高濃
度な不純物領域21を形成する。このイオン注入工程を
行うことによって、活性領域4aを素子分離領域8との
界面近傍に寄生トランジスタが形成された場合において
も、その寄生トランジスタのしきい値電圧を上昇させる
ことができる。
16及び20、サイドウォール18をマスクとしてSO
I層3の酸化を行い、この酸化によって形成される第二
のLOCOS酸化膜(素子分離領域8)と埋め込み酸化
膜2とが接するまで酸化処理を行う。この酸化によっ
て、図1の素子分離領域8(第二のLOCOS酸化膜)
を形成し、自己整合的に活性領域4aを形成した後、ボ
ロンイオンを45〜60度の角度で20〜60KeVで
1〜15×1013cm-2の条件で斜め回転注入し、高濃
度な不純物領域21を形成する。このイオン注入工程を
行うことによって、活性領域4aを素子分離領域8との
界面近傍に寄生トランジスタが形成された場合において
も、その寄生トランジスタのしきい値電圧を上昇させる
ことができる。
【0045】また、図9に示す工程の上記の斜め回転イ
オン注入をより大きな注入(2〜6×1014cm-2)と
することで、図3のボロンイオン注入工程を省略するこ
とができる。不純物ボロンは、図3の工程で注入してい
ても、酸化工程を経ることにより、酸化膜に吸い出され
てしまい、第一のLOCOS酸化膜17a近傍の不純物
領域3a内のボロン濃度が低下してしまうので、最後の
酸化の後、ボロンイオンを注入することは有効である。
オン注入をより大きな注入(2〜6×1014cm-2)と
することで、図3のボロンイオン注入工程を省略するこ
とができる。不純物ボロンは、図3の工程で注入してい
ても、酸化工程を経ることにより、酸化膜に吸い出され
てしまい、第一のLOCOS酸化膜17a近傍の不純物
領域3a内のボロン濃度が低下してしまうので、最後の
酸化の後、ボロンイオンを注入することは有効である。
【0046】上記の酸化処理によって形成される素子分
離領域8(第二のLOCOS酸化膜)は、特に酸化のマ
スクとしてサイドウォール18の下のくびれ部分に、シ
リコン窒化膜20を埋め込んで形成しているため、バー
ズビークがほとんど伸びることがなく、また、この素子
分離領域8と活性領域4aとなるSOI層3との膜厚が
ほとんど同じとなり、表面段差が低減され、後工程での
プロセスが容易となる。
離領域8(第二のLOCOS酸化膜)は、特に酸化のマ
スクとしてサイドウォール18の下のくびれ部分に、シ
リコン窒化膜20を埋め込んで形成しているため、バー
ズビークがほとんど伸びることがなく、また、この素子
分離領域8と活性領域4aとなるSOI層3との膜厚が
ほとんど同じとなり、表面段差が低減され、後工程での
プロセスが容易となる。
【0047】次に、図10に示すように、シリコン窒化
膜16、20、サイドウォール18と、シリコン酸化膜
9aとを選択的に除去する。その後、活性領域4a、4
bの表面を酸化するか、若しくはCVD技術によって酸
化膜を積層し、ゲート絶縁膜9を形成する。
膜16、20、サイドウォール18と、シリコン酸化膜
9aとを選択的に除去する。その後、活性領域4a、4
bの表面を酸化するか、若しくはCVD技術によって酸
化膜を積層し、ゲート絶縁膜9を形成する。
【0048】その後、ゲート電極10をゲート絶縁膜9
上にドープトポリシリコン等によって形成し、ゲート電
極10を介してLDD構造のソース/ドレイン領域とな
る領域に、低濃度領域5a、5bをイオン注入によって
形成し、ゲート電極10の側断面に絶縁物質でサイドウ
ォール12を形成した後、イオン注入によってソース/
ドレイン領域の高濃度領域6a、6bを形成する。(こ
こで形成するソース/ドレイン領域の低濃度領域5a、
5b、高濃度領域6a、6bの形成領域を明示するた
め、不純物領域21は図1には記載しない。)
上にドープトポリシリコン等によって形成し、ゲート電
極10を介してLDD構造のソース/ドレイン領域とな
る領域に、低濃度領域5a、5bをイオン注入によって
形成し、ゲート電極10の側断面に絶縁物質でサイドウ
ォール12を形成した後、イオン注入によってソース/
ドレイン領域の高濃度領域6a、6bを形成する。(こ
こで形成するソース/ドレイン領域の低濃度領域5a、
5b、高濃度領域6a、6bの形成領域を明示するた
め、不純物領域21は図1には記載しない。)
【0049】その後、ソース/ドレイン領域の高濃度領
域6a、6bの上層及びゲート電極10の上層にチタン
シリサイド膜11を形成する。その後、全面に層間絶縁
膜13を積層し、さらにソース/ドレイン領域5a、5
b上の層間絶縁膜13に対して開口を行い、コンタクト
ホール14を形成し、さらに、このコンタクトホール1
4内に一部が埋設され、また層間絶縁膜13上に任意の
方向に伸びる金属配線15を形成することで図1に示す
構造の半導体装置を得ることが可能である。
域6a、6bの上層及びゲート電極10の上層にチタン
シリサイド膜11を形成する。その後、全面に層間絶縁
膜13を積層し、さらにソース/ドレイン領域5a、5
b上の層間絶縁膜13に対して開口を行い、コンタクト
ホール14を形成し、さらに、このコンタクトホール1
4内に一部が埋設され、また層間絶縁膜13上に任意の
方向に伸びる金属配線15を形成することで図1に示す
構造の半導体装置を得ることが可能である。
【0050】このように形成された半導体装置において
は、図3のエッチングマスクとなるシリコン窒化膜16
のパターニングの際のドライエッチングによってシリコ
ン窒化膜16が形成されていない部分のSOI層3(不
純物領域3a)がオーバーエッチングされ、シリコン窒
化膜16エッジ下部近傍においてSOI層3の表面に段
差dが生じた場合においても、図4に示す酸化工程によ
ってSOI層3の上面部分を一部酸化させることによ
り、なだらかにでき、半導体素子の特性を向上させるこ
とが可能である。
は、図3のエッチングマスクとなるシリコン窒化膜16
のパターニングの際のドライエッチングによってシリコ
ン窒化膜16が形成されていない部分のSOI層3(不
純物領域3a)がオーバーエッチングされ、シリコン窒
化膜16エッジ下部近傍においてSOI層3の表面に段
差dが生じた場合においても、図4に示す酸化工程によ
ってSOI層3の上面部分を一部酸化させることによ
り、なだらかにでき、半導体素子の特性を向上させるこ
とが可能である。
【0051】また、素子分離領域(第二のLOCOS酸
化膜)8の形成の際に、酸化のマスクとして、活性領域
4a、4b上にシリコン窒化膜16と、このシリコン窒
化膜18の側断面にシリコン窒化膜からなるサイドウォ
ール18を形成し、さらに、この発明の特徴となるシリ
コン窒化膜20をサイドウォール18の下部のくびれ部
分に付着、形成することで、LOCOS酸化の際のバー
ズビークの伸びを抑制でき、実効チャネル幅を設計寸法
通りに形成できる。また、第二のLOCOS酸化膜(素
子分離領域8)の膜厚とSOI層3(活性領域4a、4
b)の膜厚とをほとんど同じ厚さとすることができるた
め、表面段差が低減され、後工程でのプロセスが容易と
なるという効果がある。
化膜)8の形成の際に、酸化のマスクとして、活性領域
4a、4b上にシリコン窒化膜16と、このシリコン窒
化膜18の側断面にシリコン窒化膜からなるサイドウォ
ール18を形成し、さらに、この発明の特徴となるシリ
コン窒化膜20をサイドウォール18の下部のくびれ部
分に付着、形成することで、LOCOS酸化の際のバー
ズビークの伸びを抑制でき、実効チャネル幅を設計寸法
通りに形成できる。また、第二のLOCOS酸化膜(素
子分離領域8)の膜厚とSOI層3(活性領域4a、4
b)の膜厚とをほとんど同じ厚さとすることができるた
め、表面段差が低減され、後工程でのプロセスが容易と
なるという効果がある。
【0052】また、第二のLOCOS酸化処理の前に、
酸化マスクとなるサイドウォール18下部のくびれ部分
に沿った形状のシリコン窒化膜20を成膜することで、
シリコン窒化膜20自体もさらに小さな間隙(くびれ)
を形成するようにしたため、第二のLOCOS酸化が進
行する際に、第二のLOCOS酸化膜が徐々に厚くな
り、シリコン窒化膜20の下部が押し上げられた場合で
も、シリコン窒化膜20が形成する間隙が押しつぶされ
るまでの間のSOI層3(不純物領域3a)及び素子分
離領域8のエッジ近傍にかかる応力は極めて小さく、結
晶欠陥が発生するということはなく、結果的にLOCO
S酸化による結晶欠陥の発生は極めて少なく、良好なデ
バイス特性の半導体装置を得ることが可能となる。
酸化マスクとなるサイドウォール18下部のくびれ部分
に沿った形状のシリコン窒化膜20を成膜することで、
シリコン窒化膜20自体もさらに小さな間隙(くびれ)
を形成するようにしたため、第二のLOCOS酸化が進
行する際に、第二のLOCOS酸化膜が徐々に厚くな
り、シリコン窒化膜20の下部が押し上げられた場合で
も、シリコン窒化膜20が形成する間隙が押しつぶされ
るまでの間のSOI層3(不純物領域3a)及び素子分
離領域8のエッジ近傍にかかる応力は極めて小さく、結
晶欠陥が発生するということはなく、結果的にLOCO
S酸化による結晶欠陥の発生は極めて少なく、良好なデ
バイス特性の半導体装置を得ることが可能となる。
【0053】また、第一回目のLOCOS酸化の酸化マ
スクは、活性領域となる領域上には所定の厚さのシリコ
ン窒化膜を形成し、素子分離のためのLOCOS酸化膜
のバーズビークが形成される領域上には活性領域端部か
ら遠ざかるにつれ、厚さが減少するシリコン窒化膜を形
成するようにしたことで、LOCOS酸化の際、必要以
上に応力がかかることがなく、またバーズビークは活性
領域にまで及んで形成されることはなく、さらに、第二
のLOCOS酸化の酸化マスクのエッジのくびれ部分に
シリコン窒化膜20を埋め込んだことによって、バーズ
ビークの伸びを抑制できるため、LOCOS酸化膜の形
成による実効チャネル幅の減少がなく、無駄な領域がほ
とんどない、高集積化された半導体装置の形成が可能と
なる。
スクは、活性領域となる領域上には所定の厚さのシリコ
ン窒化膜を形成し、素子分離のためのLOCOS酸化膜
のバーズビークが形成される領域上には活性領域端部か
ら遠ざかるにつれ、厚さが減少するシリコン窒化膜を形
成するようにしたことで、LOCOS酸化の際、必要以
上に応力がかかることがなく、またバーズビークは活性
領域にまで及んで形成されることはなく、さらに、第二
のLOCOS酸化の酸化マスクのエッジのくびれ部分に
シリコン窒化膜20を埋め込んだことによって、バーズ
ビークの伸びを抑制できるため、LOCOS酸化膜の形
成による実効チャネル幅の減少がなく、無駄な領域がほ
とんどない、高集積化された半導体装置の形成が可能と
なる。
【0054】さらに、この実施の形態1においては、図
7に示す製造工程においてSOI層3の表面にシリコン
酸化膜19を成膜後、シリコン窒化膜20を積層し、S
OI層3とシリコン窒化膜20が直接接することがない
構造としているため、SOI層3の膜質の劣化を抑制で
きるという効果がある。しかし、工程簡略の観点から酸
化膜の形成を省略することも可能である。
7に示す製造工程においてSOI層3の表面にシリコン
酸化膜19を成膜後、シリコン窒化膜20を積層し、S
OI層3とシリコン窒化膜20が直接接することがない
構造としているため、SOI層3の膜質の劣化を抑制で
きるという効果がある。しかし、工程簡略の観点から酸
化膜の形成を省略することも可能である。
【0055】なお、ここでは活性領域4aと素子分離領
域8との境界を含む領域4の形成方法について主に述べ
たが、異なる導電型の活性領域4bに関する素子の形成
では、例えば注入する不純物種を逆導電型のものとする
ことで形成可能である。
域8との境界を含む領域4の形成方法について主に述べ
たが、異なる導電型の活性領域4bに関する素子の形成
では、例えば注入する不純物種を逆導電型のものとする
ことで形成可能である。
【0056】実施の形態2.次に、この発明の実施の形
態2について説明する。この実施の形態2は実施の形態
1の製造工程に処理工程を付加したことを特徴としてお
り、図11に示すように、実施の形態1で言うところの
図8の処理の後、つまり第二のLOCOS酸化膜形成の
ための2回目のLOCOS酸化工程の前に、シリコン窒
化膜20をサイドウォール18のくびれ部分に埋め込ん
だ状態に形成した段階で窒素イオンを1〜16×1013
cm-2の条件でSOI層3に注入し、窒素注入領域22
を形成する工程を付加している。
態2について説明する。この実施の形態2は実施の形態
1の製造工程に処理工程を付加したことを特徴としてお
り、図11に示すように、実施の形態1で言うところの
図8の処理の後、つまり第二のLOCOS酸化膜形成の
ための2回目のLOCOS酸化工程の前に、シリコン窒
化膜20をサイドウォール18のくびれ部分に埋め込ん
だ状態に形成した段階で窒素イオンを1〜16×1013
cm-2の条件でSOI層3に注入し、窒素注入領域22
を形成する工程を付加している。
【0057】上記の条件で図11に示すように窒素イオ
ンを注入し、SOI層3内に窒素注入領域22を形成し
た後、図12に示すように実施の形態1と同様に、熱酸
化によって、素子分離領域(第二のLOCOS酸化膜)
8の形成を行う。この加熱により、素子分離領域8に対
して注入された窒素は素子分離領域8と活性領域4aと
の界面及び活性領域4aと埋め込み酸化膜2との界面に
存在するダングリングボンドと結合し、それらの界面に
偏析する。
ンを注入し、SOI層3内に窒素注入領域22を形成し
た後、図12に示すように実施の形態1と同様に、熱酸
化によって、素子分離領域(第二のLOCOS酸化膜)
8の形成を行う。この加熱により、素子分離領域8に対
して注入された窒素は素子分離領域8と活性領域4aと
の界面及び活性領域4aと埋め込み酸化膜2との界面に
存在するダングリングボンドと結合し、それらの界面に
偏析する。
【0058】その後、実施の形態1の図9に示した場合
と同様に、ボロンイオンを45〜60度の角度で20〜
60KeV、1〜15×1013/cm2の条件で回転斜
め注入を行い、SOI層3のエッジ近傍に不純物ボロン
を注入し、不純物領域21を形成することで、図12に
示すような構造とすることができる。図において偏析し
た窒素の位置は×印で示す。
と同様に、ボロンイオンを45〜60度の角度で20〜
60KeV、1〜15×1013/cm2の条件で回転斜
め注入を行い、SOI層3のエッジ近傍に不純物ボロン
を注入し、不純物領域21を形成することで、図12に
示すような構造とすることができる。図において偏析し
た窒素の位置は×印で示す。
【0059】実施の形態1の製造工程で言うところの図
3の不純物ボロン注入工程において注入された不純物ボ
ロンは、第二のLOCOS酸化工程おいて窒素と同程度
の拡散モードで拡散するが、不純物ボロンと窒素ではそ
の拡散係数は窒素の方が遙かに大きく、先に窒素が界面
まで拡散し、ダングリングボンドと結合するため、不純
物ボロンの移動の際に占めるべきサイト(移動先)が、
先に拡散した窒素で既に埋め込まれた状態となり、不純
物ボロンの拡散を抑制することができる。
3の不純物ボロン注入工程において注入された不純物ボ
ロンは、第二のLOCOS酸化工程おいて窒素と同程度
の拡散モードで拡散するが、不純物ボロンと窒素ではそ
の拡散係数は窒素の方が遙かに大きく、先に窒素が界面
まで拡散し、ダングリングボンドと結合するため、不純
物ボロンの移動の際に占めるべきサイト(移動先)が、
先に拡散した窒素で既に埋め込まれた状態となり、不純
物ボロンの拡散を抑制することができる。
【0060】さらに、この実施の形態2において示した
構造の半導体装置においては、SOI層3と素子分離領
域(LOCOS酸化膜)8及びSOI層3下部の埋め込
み酸化膜2との界面に窒素を偏析させることで、界面の
状態を改善でき、ホットキャリアの発生抑制、TDDB
(time dependent dielectric breakdown)特性などト
ランジスタの信頼性を向上させることが可能となる。
構造の半導体装置においては、SOI層3と素子分離領
域(LOCOS酸化膜)8及びSOI層3下部の埋め込
み酸化膜2との界面に窒素を偏析させることで、界面の
状態を改善でき、ホットキャリアの発生抑制、TDDB
(time dependent dielectric breakdown)特性などト
ランジスタの信頼性を向上させることが可能となる。
【0061】また、SOI層3に対する窒素イオン注入
により、シリコンからなるSOI層3を部分的にシリコ
ン窒化膜に似た物質とすることができ、特にLOCOS
酸化によりバーズビークが形成される領域が、酸化され
にくい状態となるため、結果的にバーズビークの伸びを
抑制することができ、実効チャネル幅を設計寸法通りに
完成させることが可能となる。その他、実施の形態1と
ほぼ同様の効果があることは言うまでもない。
により、シリコンからなるSOI層3を部分的にシリコ
ン窒化膜に似た物質とすることができ、特にLOCOS
酸化によりバーズビークが形成される領域が、酸化され
にくい状態となるため、結果的にバーズビークの伸びを
抑制することができ、実効チャネル幅を設計寸法通りに
完成させることが可能となる。その他、実施の形態1と
ほぼ同様の効果があることは言うまでもない。
【0062】実施の形態3.次に、この発明の実施の形
態3について説明する。この実施の形態3に示す半導体
装置の製造方法によって、実施の形態1と同様の効果を
有する半導体装置を得ることが可能である。既に説明し
た実施の形態1の製造方法では、図3に示したように、
LOCOS酸化の際に酸化マスクとなる、所定の形状に
パターニングした後のシリコン窒化膜16の側断面をシ
リコン基板1の一主面に対してほぼ垂直となるように形
成し、その後、シリコン窒化膜16の垂直な側断面に、
同じくシリコン窒化膜からなるサイドウォール18を形
成し、全体として酸化マスクを見た場合にその側断面が
角度θの傾き(テーパー角)を持つものとなっていた。
態3について説明する。この実施の形態3に示す半導体
装置の製造方法によって、実施の形態1と同様の効果を
有する半導体装置を得ることが可能である。既に説明し
た実施の形態1の製造方法では、図3に示したように、
LOCOS酸化の際に酸化マスクとなる、所定の形状に
パターニングした後のシリコン窒化膜16の側断面をシ
リコン基板1の一主面に対してほぼ垂直となるように形
成し、その後、シリコン窒化膜16の垂直な側断面に、
同じくシリコン窒化膜からなるサイドウォール18を形
成し、全体として酸化マスクを見た場合にその側断面が
角度θの傾き(テーパー角)を持つものとなっていた。
【0063】一方、この実施の形態3では、実施の形態
1に対応するサイドウォール18を形成せず、あらかじ
めテーパー角を持つ酸化マスクを形成するという点に特
徴がある。また、説明のために用いる符号は、既に実施
の形態1、2において用いた符号と同一符号は同一、若
しくは相当部分を示すものである。
1に対応するサイドウォール18を形成せず、あらかじ
めテーパー角を持つ酸化マスクを形成するという点に特
徴がある。また、説明のために用いる符号は、既に実施
の形態1、2において用いた符号と同一符号は同一、若
しくは相当部分を示すものである。
【0064】この実施の形態3の半導体装置の製造方法
について説明する。まず、図13に示すように、実施の
形態1の図2の工程と同様に、シリコン基板1上に埋め
込み酸化膜2及びSOI層3が形成されたSOI基板上
に酸化膜9aを形成し、さらに上層にシリコン窒化膜1
6を形成する。
について説明する。まず、図13に示すように、実施の
形態1の図2の工程と同様に、シリコン基板1上に埋め
込み酸化膜2及びSOI層3が形成されたSOI基板上
に酸化膜9aを形成し、さらに上層にシリコン窒化膜1
6を形成する。
【0065】次に、図14に示すように、SOI層3の
活性領域となる領域上に得ようとする活性領域4a、4
bの寸法通りのレジストパターン23を形成し、このレ
ジストパターン23をエッチングマスクとし、シリコン
酸化膜9aをエッチングストッパとしてテーパーエッチ
ング(ドライエッチング)を行い、パターニング後のエ
ッジ角度がおよそ40〜75度であるシリコン窒化膜1
6aを形成する。次に、実施の形態1と同様に、ボロン
イオンを注入し、素子分離領域8となる領域へのチャネ
ル注入(チャネルストップ注入)を行い、SOI層3内
に不純物領域3aを形成し、レジストパターン23を選
択的に除去する。
活性領域となる領域上に得ようとする活性領域4a、4
bの寸法通りのレジストパターン23を形成し、このレ
ジストパターン23をエッチングマスクとし、シリコン
酸化膜9aをエッチングストッパとしてテーパーエッチ
ング(ドライエッチング)を行い、パターニング後のエ
ッジ角度がおよそ40〜75度であるシリコン窒化膜1
6aを形成する。次に、実施の形態1と同様に、ボロン
イオンを注入し、素子分離領域8となる領域へのチャネ
ル注入(チャネルストップ注入)を行い、SOI層3内
に不純物領域3aを形成し、レジストパターン23を選
択的に除去する。
【0066】上述のテーパーエッチングは、既に知られ
ているように、エッチング時に生成される側壁デポ膜の
質と量を制御し、そのデポ膜の付着により、テーパー角
度を持ったエッチング形状を形成する技術であり、この
処理は、例えばCHF3、CF4、Ar等の混合ガス雰囲
気中で行うことができる。
ているように、エッチング時に生成される側壁デポ膜の
質と量を制御し、そのデポ膜の付着により、テーパー角
度を持ったエッチング形状を形成する技術であり、この
処理は、例えばCHF3、CF4、Ar等の混合ガス雰囲
気中で行うことができる。
【0067】また、テーパー角の大きさは、上記の40
〜75度に限っておらず、シリコン窒化膜16aの厚さ
や下敷き酸化膜、埋め込み酸化膜の厚さによって、それ
以外の角度とする方が最適な場合もある。また、テーパ
ー角が90度に近づくと窒化膜エッジ部分の膜厚が増す
ため、LOCOS酸化膜端部に形成されるバーズビーク
の伸びを抑制でき、また、テーパー角をより小さくした
場合には、LOCOS酸化の際に、LOCOS酸化膜や
SOI層3にかかる応力が小さくなり、より良好なデバ
イス特性の半導体装置を形成することが可能となる。
〜75度に限っておらず、シリコン窒化膜16aの厚さ
や下敷き酸化膜、埋め込み酸化膜の厚さによって、それ
以外の角度とする方が最適な場合もある。また、テーパ
ー角が90度に近づくと窒化膜エッジ部分の膜厚が増す
ため、LOCOS酸化膜端部に形成されるバーズビーク
の伸びを抑制でき、また、テーパー角をより小さくした
場合には、LOCOS酸化の際に、LOCOS酸化膜や
SOI層3にかかる応力が小さくなり、より良好なデバ
イス特性の半導体装置を形成することが可能となる。
【0068】その後、図15に示すように、第一回目の
LOCOS酸化を行い、SOI層3の表面から400〜
600Åの領域を酸化して、この素子分離領域8となる
領域のSOI層3の膜厚を最初のSOI膜の膜厚の半分
程度とし、膜厚1000Å程度のLOCOS酸化膜17
aを形成する。
LOCOS酸化を行い、SOI層3の表面から400〜
600Åの領域を酸化して、この素子分離領域8となる
領域のSOI層3の膜厚を最初のSOI膜の膜厚の半分
程度とし、膜厚1000Å程度のLOCOS酸化膜17
aを形成する。
【0069】次に、図16に示すように、第一のLOC
OS酸化膜17aを選択的にウェット処理により除去
し、シリコン窒化膜16aのエッジとSOI層3(不純
物領域3a)との間に空間ができ、実施の形態1の図6
に対応する間隙(くぼみ)を形成後、少なくとも露出し
たSOI層3(不純物領域3a)の表面を酸化し、膜厚
100〜200Åのシリコン酸化膜19を形成する。そ
の後、さらにシリコン窒化膜20を全面に約100〜3
00Åの厚さに積層する。
OS酸化膜17aを選択的にウェット処理により除去
し、シリコン窒化膜16aのエッジとSOI層3(不純
物領域3a)との間に空間ができ、実施の形態1の図6
に対応する間隙(くぼみ)を形成後、少なくとも露出し
たSOI層3(不純物領域3a)の表面を酸化し、膜厚
100〜200Åのシリコン酸化膜19を形成する。そ
の後、さらにシリコン窒化膜20を全面に約100〜3
00Åの厚さに積層する。
【0070】実施の形態1と同様に、このときシリコン
窒化膜20は、シリコン窒化膜16aのエッジ下部に付
着した部分と、その下部のSOI層3(不純物領域3
a)上に付着した部分とがそれぞれ離れた状態であり、
さらに小さな間隙(くぼみ)を形成している。
窒化膜20は、シリコン窒化膜16aのエッジ下部に付
着した部分と、その下部のSOI層3(不純物領域3
a)上に付着した部分とがそれぞれ離れた状態であり、
さらに小さな間隙(くぼみ)を形成している。
【0071】その後、図17に示すように、SOI層3
(不純物領域3a)をエッチングストッパとして異方性
エッチングを行い、シリコン窒化膜16aのエッジとS
OI層3(不純物領域3a)の表面とがなす間隙(くぼ
み)に付着したシリコン窒化膜20を残し、他の部分を
エッチング除去する。また、実施の形態1と同様にシリ
コン酸化膜19を残した状態にエッチングを行う方法を
用いても良い。
(不純物領域3a)をエッチングストッパとして異方性
エッチングを行い、シリコン窒化膜16aのエッジとS
OI層3(不純物領域3a)の表面とがなす間隙(くぼ
み)に付着したシリコン窒化膜20を残し、他の部分を
エッチング除去する。また、実施の形態1と同様にシリ
コン酸化膜19を残した状態にエッチングを行う方法を
用いても良い。
【0072】次に、図18に示すように、第二回目のL
OCOS酸化を行い、露出した、若しくは上層にシリコ
ン酸化膜19が残された状態のSOI層3(不純物領域
3a)を選択的に酸化し、素子分離領域8となる第二の
LOCOS酸化膜を形成する。この段階において、素子
分離領域8底面は、埋め込み酸化膜2に接し、複数の活
性領域4a、4bを完全に電気的に分離する。
OCOS酸化を行い、露出した、若しくは上層にシリコ
ン酸化膜19が残された状態のSOI層3(不純物領域
3a)を選択的に酸化し、素子分離領域8となる第二の
LOCOS酸化膜を形成する。この段階において、素子
分離領域8底面は、埋め込み酸化膜2に接し、複数の活
性領域4a、4bを完全に電気的に分離する。
【0073】さらに、実施の形態1の場合と同様に、ボ
ロンを回転注入し、活性領域4aの端部の不純物濃度を
大きくする。このイオン注入によって、寄生トランジス
タが形成された場合においても、そのしきい値を大きく
設定することでOFF状態を保つ構成とする。
ロンを回転注入し、活性領域4aの端部の不純物濃度を
大きくする。このイオン注入によって、寄生トランジス
タが形成された場合においても、そのしきい値を大きく
設定することでOFF状態を保つ構成とする。
【0074】次に、図19に示すように、選択的に酸化
マスクであるシリコン窒化膜16a、20、酸化膜9
a、19を除去し、さらに、実施の形態1に示した方法
で活性領域4a内に加工を行い、任意の構造のFETを
形成する。また、活性領域4b及びその周囲に位置する
素子分離領域に、上記の方法に従い、例えば逆導電型の
不純物イオンを注入することで同様に形成することが可
能である。
マスクであるシリコン窒化膜16a、20、酸化膜9
a、19を除去し、さらに、実施の形態1に示した方法
で活性領域4a内に加工を行い、任意の構造のFETを
形成する。また、活性領域4b及びその周囲に位置する
素子分離領域に、上記の方法に従い、例えば逆導電型の
不純物イオンを注入することで同様に形成することが可
能である。
【0075】このように形成された半導体装置において
は、実施の形態1において示した効果と同じ効果を有
し、その製造工程において、特に、LOCOS酸化の際
に必要なシリコン窒化膜16aを、エッジにテーパー角
を持つ構造としたため、シリコン窒化膜16aの側壁に
同じ物質でサイドウォールを形成する必要はない。
は、実施の形態1において示した効果と同じ効果を有
し、その製造工程において、特に、LOCOS酸化の際
に必要なシリコン窒化膜16aを、エッジにテーパー角
を持つ構造としたため、シリコン窒化膜16aの側壁に
同じ物質でサイドウォールを形成する必要はない。
【0076】上記のように、テーパーエッチングによっ
て形成したシリコン窒化膜16aを用いて、LOCOS
酸化の際の酸化マスクを形成することによっても、実施
の形態1と同様の効果を有する素子分離領域8及び活性
領域4a、4bを形成することが可能となる。
て形成したシリコン窒化膜16aを用いて、LOCOS
酸化の際の酸化マスクを形成することによっても、実施
の形態1と同様の効果を有する素子分離領域8及び活性
領域4a、4bを形成することが可能となる。
【0077】また、既に説明した実施の形態2において
説明したように、第二のLOCOS酸化工程の前にSO
I層3に対して窒素イオンを注入させる工程を取り入れ
ることも可能であり、これによって、最終的に活性領域
4aと素子分離領域8との界面、及び活性領域4aと埋
め込み酸化膜2との界面に窒素を偏析させることがで
き、これによって活性領域4a内部及びその近傍におけ
る、ホットキャリアの発生を抑制し、TDDB特性を向
上させることが可能となる。その他、実施の形態1とほ
ぼ同様の効果があることは言うまでもない。
説明したように、第二のLOCOS酸化工程の前にSO
I層3に対して窒素イオンを注入させる工程を取り入れ
ることも可能であり、これによって、最終的に活性領域
4aと素子分離領域8との界面、及び活性領域4aと埋
め込み酸化膜2との界面に窒素を偏析させることがで
き、これによって活性領域4a内部及びその近傍におけ
る、ホットキャリアの発生を抑制し、TDDB特性を向
上させることが可能となる。その他、実施の形態1とほ
ぼ同様の効果があることは言うまでもない。
【0078】実施の形態4.次に、この発明の実施の形
態4について説明する。既に説明した実施の形態1ない
し3ではSOI基板に半導体素子を作り込むタイプの活
性領域と素子分離領域の特徴及びその製造方法の特徴に
ついて述べていたが、この実施の形態4は、通常のシリ
コン基板に素子分離領域及び活性領域を形成する場合の
形状及びその製造方法について述べる。また、この実施
の形態4は実施の形態1において示した半導体装置の製
造方法の、SOI基板をシリコン基板(バルク半導体)
に置き換えたものに相当する。
態4について説明する。既に説明した実施の形態1ない
し3ではSOI基板に半導体素子を作り込むタイプの活
性領域と素子分離領域の特徴及びその製造方法の特徴に
ついて述べていたが、この実施の形態4は、通常のシリ
コン基板に素子分離領域及び活性領域を形成する場合の
形状及びその製造方法について述べる。また、この実施
の形態4は実施の形態1において示した半導体装置の製
造方法の、SOI基板をシリコン基板(バルク半導体)
に置き換えたものに相当する。
【0079】まず、図20に実施の形態4の製造方法に
よって形成する半導体装置の断面図を示す。図におい
て、符号24はシリコン基板、24aはP型シリコン基
板24の一主面から所定の深さにかけて形成された、P
型不純物を含むPウェル領域、24bはP型シリコン基
板24の一主面から所定の深さにかけて形成されたN型
不純物を含むNウェル領域、また、25はシリコン基板
24の一主面に形成された素子分離領域を示している。
その他、実施の形態1ないし3において説明のために用
いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示して
いる。また、製造フローは素子分離領域の形成について
主に説明し、素子分離領域25と活性領域4aとの境界
部を含む領域Aについて図示する。
よって形成する半導体装置の断面図を示す。図におい
て、符号24はシリコン基板、24aはP型シリコン基
板24の一主面から所定の深さにかけて形成された、P
型不純物を含むPウェル領域、24bはP型シリコン基
板24の一主面から所定の深さにかけて形成されたN型
不純物を含むNウェル領域、また、25はシリコン基板
24の一主面に形成された素子分離領域を示している。
その他、実施の形態1ないし3において説明のために用
いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示して
いる。また、製造フローは素子分離領域の形成について
主に説明し、素子分離領域25と活性領域4aとの境界
部を含む領域Aについて図示する。
【0080】次に、図20に示した半導体装置の製造方
法について説明する。まず、シリコン基板24の表面に
Pウェル領域24aとNウェル領域24bとを形成し、
図21に示すように、シリコン基板24上に下敷き酸化
を行い、シリコン酸化膜9aを形成する。その後、シリ
コン酸化膜9a上にシリコン窒化膜16を積層する。シ
リコン酸化膜9a及びシリコン窒化膜16の膜厚は実施
の形態1と同様の寸法とする。ただし、形成しようとす
る半導体装置によって、膜厚は変動させる場合がある。
法について説明する。まず、シリコン基板24の表面に
Pウェル領域24aとNウェル領域24bとを形成し、
図21に示すように、シリコン基板24上に下敷き酸化
を行い、シリコン酸化膜9aを形成する。その後、シリ
コン酸化膜9a上にシリコン窒化膜16を積層する。シ
リコン酸化膜9a及びシリコン窒化膜16の膜厚は実施
の形態1と同様の寸法とする。ただし、形成しようとす
る半導体装置によって、膜厚は変動させる場合がある。
【0081】その後、図22に示すように、活性領域と
なる領域上にレジストパターンを、得ようとする活性領
域の寸法通りにパターニングし(図示せず)、このレジ
ストパターンをエッチングマスクとして異方性エッチン
グを行い、シリコン窒化膜16及びシリコン酸化膜9a
を順次エッチングし、活性領域となる領域上にのみシリ
コン窒化膜16を残す。さらにこのシリコン窒化膜16
をマスクとして素子分離領域となる領域に不純物ボロン
をイオン注入する。その後、レジストパターンは選択的
に除去する。
なる領域上にレジストパターンを、得ようとする活性領
域の寸法通りにパターニングし(図示せず)、このレジ
ストパターンをエッチングマスクとして異方性エッチン
グを行い、シリコン窒化膜16及びシリコン酸化膜9a
を順次エッチングし、活性領域となる領域上にのみシリ
コン窒化膜16を残す。さらにこのシリコン窒化膜16
をマスクとして素子分離領域となる領域に不純物ボロン
をイオン注入する。その後、レジストパターンは選択的
に除去する。
【0082】次に、図23に示すように、実施の形態1
と同様に、シリコン窒化膜16を酸化マスクとして酸化
を行い、シリコン酸化膜17を形成する。このシリコン
酸化膜17の膜厚は実施の形態1と同様な厚さとする。
次に、CVD技術等を用いてシリコン窒化膜を均一な厚
さに積層し、その後、異方性エッチングを行うことでシ
リコン窒化膜16の垂直な側断面にシリコン窒化膜から
なるサイドウォール18を形成する。
と同様に、シリコン窒化膜16を酸化マスクとして酸化
を行い、シリコン酸化膜17を形成する。このシリコン
酸化膜17の膜厚は実施の形態1と同様な厚さとする。
次に、CVD技術等を用いてシリコン窒化膜を均一な厚
さに積層し、その後、異方性エッチングを行うことでシ
リコン窒化膜16の垂直な側断面にシリコン窒化膜から
なるサイドウォール18を形成する。
【0083】その後、図24に示すように、シリコン窒
化膜16、サイドウォール18を酸化マスクとして、実
施の形態1と同様に、第一回目のLOCOS酸化を行
い、第一のLOCOS酸化膜17aを形成する。その
後、図25に示すように、ウェットエッチングにより、
第一のLOCOS酸化膜17aを選択的に除去する。こ
のエッチングによってサイドウォール18の下面とシリ
コン基板24との間に間隙(くぼみ)が生じる。
化膜16、サイドウォール18を酸化マスクとして、実
施の形態1と同様に、第一回目のLOCOS酸化を行
い、第一のLOCOS酸化膜17aを形成する。その
後、図25に示すように、ウェットエッチングにより、
第一のLOCOS酸化膜17aを選択的に除去する。こ
のエッチングによってサイドウォール18の下面とシリ
コン基板24との間に間隙(くぼみ)が生じる。
【0084】次に、図26に示すように、露出したシリ
コン基板24の表面を酸化し、シリコン酸化膜19を形
成後、全面にシリコン窒化膜20を積層する。このと
き、サイドウォール18の下面とシリコン酸化膜20上
にそれぞれ積層されるシリコン窒化膜20は互いにくぼ
み内において離れて形成されており、それぞれのシリコ
ン窒化膜20間にさらに小さな間隙(くぼみ)が生じた
状態となっている。
コン基板24の表面を酸化し、シリコン酸化膜19を形
成後、全面にシリコン窒化膜20を積層する。このと
き、サイドウォール18の下面とシリコン酸化膜20上
にそれぞれ積層されるシリコン窒化膜20は互いにくぼ
み内において離れて形成されており、それぞれのシリコ
ン窒化膜20間にさらに小さな間隙(くぼみ)が生じた
状態となっている。
【0085】その後、図27に示すように、シリコン窒
化膜20を異方性エッチングにより所定の厚さだけエッ
チング除去し、間隙(くぼみ)内のシリコン窒化膜20
のみ残した状態とする。
化膜20を異方性エッチングにより所定の厚さだけエッ
チング除去し、間隙(くぼみ)内のシリコン窒化膜20
のみ残した状態とする。
【0086】次に、図28に示すように、シリコン窒化
膜16、20、サイドウォール18をエッチングマスク
として第二回目のLOCOS酸化を行い、素子分離領域
となる領域に、素子分離領域(第二のLOCOS酸化
膜)25を形成する。次に、不純物ボロンを回転注入
し、素子分離領域と活性領域となるシリコン基板24の
界面近傍に高濃度領域21を形成する。
膜16、20、サイドウォール18をエッチングマスク
として第二回目のLOCOS酸化を行い、素子分離領域
となる領域に、素子分離領域(第二のLOCOS酸化
膜)25を形成する。次に、不純物ボロンを回転注入
し、素子分離領域と活性領域となるシリコン基板24の
界面近傍に高濃度領域21を形成する。
【0087】その後、図29に示すように選択的に酸化
マスクとして用いたシリコン窒化膜16、20、サイド
ウォール18を除去し、素子分離領域25とそれ以外の
活性領域をシリコン基板24の一主面に形成することが
できる。次に、活性領域となる領域にトランジスタ等の
素子を作り込み、例えば図20に示したような半導体装
置を形成する。
マスクとして用いたシリコン窒化膜16、20、サイド
ウォール18を除去し、素子分離領域25とそれ以外の
活性領域をシリコン基板24の一主面に形成することが
できる。次に、活性領域となる領域にトランジスタ等の
素子を作り込み、例えば図20に示したような半導体装
置を形成する。
【0088】このように形成した素子分離領域25は、
シリコン基板1に対して2回のLOCOS酸化を行うこ
とで素子分離領域25を形成する製造方法であり、1回
目のLOCOS酸化によって形成される第一のLOCO
S酸化膜17aを除去後の酸化マスクのサイドウォール
18とシリコン基板24とが形成する間隙(くぼみ)に
シリコン窒化膜20を形成したことにより、2回目のL
OCOS酸化の際に、この部分における、バーズビーク
の伸びを抑制できる。
シリコン基板1に対して2回のLOCOS酸化を行うこ
とで素子分離領域25を形成する製造方法であり、1回
目のLOCOS酸化によって形成される第一のLOCO
S酸化膜17aを除去後の酸化マスクのサイドウォール
18とシリコン基板24とが形成する間隙(くぼみ)に
シリコン窒化膜20を形成したことにより、2回目のL
OCOS酸化の際に、この部分における、バーズビーク
の伸びを抑制できる。
【0089】また、シリコン窒化膜20が間隙を有する
形状となっているため、必要以上にシリコン基板24及
び素子分離領域25のバーズビークの周辺に応力がかか
らないため、結晶欠陥の発生も抑制できる。さらに、素
子分離領域25に対して2度の不純物注入を行い、高濃
度な不純物領域21を形成しているため、素子分離領域
25と活性領域との境界部近傍において寄生トランジス
タが形成された場合においても、そのしきい値を高めて
あるため、導通状態になることを抑制でき、半導体素子
の誤動作を抑制できるという効果がある。
形状となっているため、必要以上にシリコン基板24及
び素子分離領域25のバーズビークの周辺に応力がかか
らないため、結晶欠陥の発生も抑制できる。さらに、素
子分離領域25に対して2度の不純物注入を行い、高濃
度な不純物領域21を形成しているため、素子分離領域
25と活性領域との境界部近傍において寄生トランジス
タが形成された場合においても、そのしきい値を高めて
あるため、導通状態になることを抑制でき、半導体素子
の誤動作を抑制できるという効果がある。
【0090】さらに、活性領域の寸法と同様の寸法のシ
リコン窒化膜16を形成後、サイドウォール18を付着
させた酸化マスクとしているため、LOCOS酸化の際
に、活性領域にまでバーズビークが伸びることはなく、
実効的なチャネル領域(活性領域)を大きくでき、高集
積化された構造を得ることが可能となる。
リコン窒化膜16を形成後、サイドウォール18を付着
させた酸化マスクとしているため、LOCOS酸化の際
に、活性領域にまでバーズビークが伸びることはなく、
実効的なチャネル領域(活性領域)を大きくでき、高集
積化された構造を得ることが可能となる。
【0091】実施の形態5.次に、実施の形態5につい
て説明する。既に説明した実施の形態4では、シリコン
基板24に対する素子分離領域25の形成方法を示した
が、この実施の形態においては、実施の形態4とは異な
るシリコン基板24に対する素子分離領域25の形成方
法について主に説明する。
て説明する。既に説明した実施の形態4では、シリコン
基板24に対する素子分離領域25の形成方法を示した
が、この実施の形態においては、実施の形態4とは異な
るシリコン基板24に対する素子分離領域25の形成方
法について主に説明する。
【0092】この方法によって、最終的に得る半導体装
置は図20に示すものと同様である。また、この実施の
形態5は実施の形態3において示した半導体装置の製造
方法の、SOI基板をシリコン基板に置き換え、実施の
形態2において示した、窒素を活性領域と非活性領域
(素子分離領域)との境界部に偏析させた技術に相当す
る。
置は図20に示すものと同様である。また、この実施の
形態5は実施の形態3において示した半導体装置の製造
方法の、SOI基板をシリコン基板に置き換え、実施の
形態2において示した、窒素を活性領域と非活性領域
(素子分離領域)との境界部に偏析させた技術に相当す
る。
【0093】まず、図30に示すように、シリコン基板
24の一主面を酸化することでシリコン酸化膜9aを形
成し、その後、全面にシリコン窒化膜16aを均一な厚
さに積層し、活性領域となる領域上のシリコン窒化膜1
6a上に選択的にレジストパターン23を形成する。次
に、レジストパターン23を用いてシリコン窒化膜16
aに対してテーパーエッチングを行い、活性領域の端部
から活性領域の外側にかけて徐々に膜厚が減少する形状
となるようにパターニングを行う。
24の一主面を酸化することでシリコン酸化膜9aを形
成し、その後、全面にシリコン窒化膜16aを均一な厚
さに積層し、活性領域となる領域上のシリコン窒化膜1
6a上に選択的にレジストパターン23を形成する。次
に、レジストパターン23を用いてシリコン窒化膜16
aに対してテーパーエッチングを行い、活性領域の端部
から活性領域の外側にかけて徐々に膜厚が減少する形状
となるようにパターニングを行う。
【0094】このとき形成されるシリコン窒化膜16a
はシリコン基板1の一主面から所定の角度θの傾き(テ
ーパー角)を持つように形成されている。レジストパタ
ーン23が積層されている状態で素子分離領域に不純物
注入を行う。この注入後、レジストパターン23は除去
する。
はシリコン基板1の一主面から所定の角度θの傾き(テ
ーパー角)を持つように形成されている。レジストパタ
ーン23が積層されている状態で素子分離領域に不純物
注入を行う。この注入後、レジストパターン23は除去
する。
【0095】次に、図31に示すように、シリコン窒化
膜16aを酸化マスクとして第1回目のLOCOS酸化
を行い、第一のLOCOS酸化膜17aを形成する。そ
の後、図32に示すように、選択的に第一のLOCOS
酸化膜17aを除去し、露出したシリコン基板24の表
面を酸化してシリコン酸化膜19を形成後、さらに全面
にシリコン窒化膜20を積層する。
膜16aを酸化マスクとして第1回目のLOCOS酸化
を行い、第一のLOCOS酸化膜17aを形成する。そ
の後、図32に示すように、選択的に第一のLOCOS
酸化膜17aを除去し、露出したシリコン基板24の表
面を酸化してシリコン酸化膜19を形成後、さらに全面
にシリコン窒化膜20を積層する。
【0096】その後、実施の形態3と同様に、異方性エ
ッチングを行うことでシリコン窒化膜16aの端部の、
第一のLOCOS酸化膜17aのバーズビークであった
部分の間隙(くぼみ)にシリコン窒化膜20が残った状
態とする。このとき、間隙以外の領域に形成されたシリ
コン酸化膜19は実施の形態1と同様に、残った形状と
なっていても問題ない。その後、窒素イオンを素子分離
領域となる領域に対して注入する。
ッチングを行うことでシリコン窒化膜16aの端部の、
第一のLOCOS酸化膜17aのバーズビークであった
部分の間隙(くぼみ)にシリコン窒化膜20が残った状
態とする。このとき、間隙以外の領域に形成されたシリ
コン酸化膜19は実施の形態1と同様に、残った形状と
なっていても問題ない。その後、窒素イオンを素子分離
領域となる領域に対して注入する。
【0097】その後、図33に示すように、2回目のL
OCOS酸化を行い、素子分離領域(第二のLOCOS
酸化膜)25を形成する。次に、酸化マスクとして用い
たシリコン窒化膜16a、20、サイドウォール18及
びシリコン酸化膜9aを選択的に除去することで、図3
4に示すような素子分離領域25を形成することが可能
である。×印は偏析した窒素を示している。また、実施
の形態3と同様に、酸化マスク16aをシリコン窒化膜
に対してテーパーエッチングし、傾きθ度のテーパー角
を有する形状としているため、LOCOS酸化の際、必
要以上に周囲に応力を及ぼすことがない。
OCOS酸化を行い、素子分離領域(第二のLOCOS
酸化膜)25を形成する。次に、酸化マスクとして用い
たシリコン窒化膜16a、20、サイドウォール18及
びシリコン酸化膜9aを選択的に除去することで、図3
4に示すような素子分離領域25を形成することが可能
である。×印は偏析した窒素を示している。また、実施
の形態3と同様に、酸化マスク16aをシリコン窒化膜
に対してテーパーエッチングし、傾きθ度のテーパー角
を有する形状としているため、LOCOS酸化の際、必
要以上に周囲に応力を及ぼすことがない。
【0098】このように形成された素子分離領域25
は、少なくとも活性領域となる領域との界面近傍に窒素
が偏析した状態となっており、活性領域に形成する半導
体装置のデバイス特性を良くする他、特にバーズビーク
が形成される位置に窒素が存在することで、シリコン窒
化膜に似た特性の膜にすることができ、酸化されにくく
なり、バーズビークの伸びを抑制することが可能になる
という効果がある。
は、少なくとも活性領域となる領域との界面近傍に窒素
が偏析した状態となっており、活性領域に形成する半導
体装置のデバイス特性を良くする他、特にバーズビーク
が形成される位置に窒素が存在することで、シリコン窒
化膜に似た特性の膜にすることができ、酸化されにくく
なり、バーズビークの伸びを抑制することが可能になる
という効果がある。
【0099】なお、第二回目のLOCOS酸化の前に窒
素を注入する技術は、実施の形態4い示した製造方法に
も用いることが可能であり、この実施の形態5と同様の
効果を有することは言うまでもない。
素を注入する技術は、実施の形態4い示した製造方法に
も用いることが可能であり、この実施の形態5と同様の
効果を有することは言うまでもない。
【0100】
【発明の効果】この発明により、SOI基板に素子分離
領域を形成した半導体装置において、SOI層をLOC
OS酸化して形成する素子分離領域と、酸化されず残っ
た活性領域との界面及び活性領域と埋め込み酸化膜との
界面のいずれか一方若しくは両方に窒素を偏析させた構
造とすることで、素子分離領域をLOCOS酸化した際
に生じるバーズビークの伸びを抑制でき、実効的な活性
領域の形成面積を増大することができ、またSOI層
(活性領域)と酸化膜(素子分離領域、埋め込み酸化
膜)との界面の状態を改善することができ、トランジス
タの信頼性を向上させることが可能である。
領域を形成した半導体装置において、SOI層をLOC
OS酸化して形成する素子分離領域と、酸化されず残っ
た活性領域との界面及び活性領域と埋め込み酸化膜との
界面のいずれか一方若しくは両方に窒素を偏析させた構
造とすることで、素子分離領域をLOCOS酸化した際
に生じるバーズビークの伸びを抑制でき、実効的な活性
領域の形成面積を増大することができ、またSOI層
(活性領域)と酸化膜(素子分離領域、埋め込み酸化
膜)との界面の状態を改善することができ、トランジス
タの信頼性を向上させることが可能である。
【0101】また、この発明により、シリコン基板に素
子分離領域を形成した半導体装置において、シリコン基
板の表面に形成した素子分離領域と、酸化されず残った
活性領域との界面に窒素を偏析させた構造とすること
で、素子分離領域をLOCOS酸化した際に生じるバー
ズビークの伸びを抑制でき、実効的な活性領域の形成面
積を増大することができ、また、活性領域となるシリコ
ン基板と酸化膜(素子分離領域)との界面の状態を改善
することができ、トランジスタの信頼性を向上させるこ
とが可能である。
子分離領域を形成した半導体装置において、シリコン基
板の表面に形成した素子分離領域と、酸化されず残った
活性領域との界面に窒素を偏析させた構造とすること
で、素子分離領域をLOCOS酸化した際に生じるバー
ズビークの伸びを抑制でき、実効的な活性領域の形成面
積を増大することができ、また、活性領域となるシリコ
ン基板と酸化膜(素子分離領域)との界面の状態を改善
することができ、トランジスタの信頼性を向上させるこ
とが可能である。
【0102】さらに、この発明によると、SOI基板に
対して素子分離領域を形成する際に、LOCOS酸化の
際の酸化マスクとなるシリコン窒化膜の端部の膜厚を徐
々に薄くすることによってバーズビークが形成される際
のSOI層にかかる応力を緩和でき、結晶欠陥の発生を
抑制できるという効果がある。さらに、1回目のLOC
OS酸化によって膜厚の小さいLOCOS酸化膜を形成
後、これを除去し、SOI層と酸化マスクとの間隙(く
ぼみ)にさらにシリコン窒化膜を埋め込み、2回目のL
OCOS酸化を行うため、この酸化によって形成される
素子分離領域(第二のLOCOS酸化膜)のバーズビー
クの伸びは抑制され、設計寸法通りの活性領域を得るこ
とが可能になるという効果がある。
対して素子分離領域を形成する際に、LOCOS酸化の
際の酸化マスクとなるシリコン窒化膜の端部の膜厚を徐
々に薄くすることによってバーズビークが形成される際
のSOI層にかかる応力を緩和でき、結晶欠陥の発生を
抑制できるという効果がある。さらに、1回目のLOC
OS酸化によって膜厚の小さいLOCOS酸化膜を形成
後、これを除去し、SOI層と酸化マスクとの間隙(く
ぼみ)にさらにシリコン窒化膜を埋め込み、2回目のL
OCOS酸化を行うため、この酸化によって形成される
素子分離領域(第二のLOCOS酸化膜)のバーズビー
クの伸びは抑制され、設計寸法通りの活性領域を得るこ
とが可能になるという効果がある。
【0103】また、この発明によると、SOI基板に対
して素子分離領域を形成する際に、第二のLOCOS酸
化膜の下部が埋め込み酸化膜に接した状態としているた
め、SOI層を複数の活性領域に完全に電気的に分離す
ることが可能であるという効果がある。
して素子分離領域を形成する際に、第二のLOCOS酸
化膜の下部が埋め込み酸化膜に接した状態としているた
め、SOI層を複数の活性領域に完全に電気的に分離す
ることが可能であるという効果がある。
【0104】さらに、この発明によると、SOI基板に
対して素子分離領域を形成する際に、第二のLOCOS
酸化膜の形成前に素子分離領域となる領域に窒素を注入
することで、第二のLOCOS酸化膜と活性領域との界
面及び埋め込み酸化膜と活性領域との界面に窒素を偏析
させることができ、この界面に生じるダングリングボン
ドに窒素が結合するなどして界面状態を良くすることが
できる。また、窒素をSOI層に注入することでシリコ
ン窒化膜に似た状態とでき、特に素子分離領域の端部に
形成されるバーズビークの伸びを抑制できるため、設計
寸法通りの活性領域を形成することが可能となり、また
実効的な活性領域面積を増大させることにつながり、高
集積化が可能になるという効果がある。
対して素子分離領域を形成する際に、第二のLOCOS
酸化膜の形成前に素子分離領域となる領域に窒素を注入
することで、第二のLOCOS酸化膜と活性領域との界
面及び埋め込み酸化膜と活性領域との界面に窒素を偏析
させることができ、この界面に生じるダングリングボン
ドに窒素が結合するなどして界面状態を良くすることが
できる。また、窒素をSOI層に注入することでシリコ
ン窒化膜に似た状態とでき、特に素子分離領域の端部に
形成されるバーズビークの伸びを抑制できるため、設計
寸法通りの活性領域を形成することが可能となり、また
実効的な活性領域面積を増大させることにつながり、高
集積化が可能になるという効果がある。
【0105】また、第二のLOCOS分離酸化膜に対
し、不純物イオンを回転注入する工程を加えることによ
って、第二のLOCOS酸化膜(素子分離領域)と活性
領域との界面近傍及び界面近傍に位置する活性領域の一
部に高濃度な不純物領域を形成することで、活性領域に
寄生トランジスタが形成された場合においても、その寄
生トランジスタのしきい値を高くでき、OFF状態を保
つことが可能であるという特徴がある。
し、不純物イオンを回転注入する工程を加えることによ
って、第二のLOCOS酸化膜(素子分離領域)と活性
領域との界面近傍及び界面近傍に位置する活性領域の一
部に高濃度な不純物領域を形成することで、活性領域に
寄生トランジスタが形成された場合においても、その寄
生トランジスタのしきい値を高くでき、OFF状態を保
つことが可能であるという特徴がある。
【0106】さらに、シリコン基板を用いて、その一主
面に素子分離領域を形成する場合においても、SOIの
場合と同様に、1回目のLOCOS酸化によって形成し
たLOCOS酸化膜を除去後、マスクとなるシリコン窒
化膜とシリコン基板とがなす間隙にさらに、シリコン窒
化膜を成膜し、酸化マスクとすることで、2回目のLO
COS酸化の際に形成される第二のLOCOS酸化膜の
バーズビークは伸びが抑えられ、実効的な活性領域を拡
大できるものであり、さらに酸化マスクとなるシリコン
窒化膜の端部が外周に向かって徐々に薄くなく構造であ
るため、周囲に及ぼす応力により、結晶欠陥の発生が増
大することが抑制できるという効果がある。
面に素子分離領域を形成する場合においても、SOIの
場合と同様に、1回目のLOCOS酸化によって形成し
たLOCOS酸化膜を除去後、マスクとなるシリコン窒
化膜とシリコン基板とがなす間隙にさらに、シリコン窒
化膜を成膜し、酸化マスクとすることで、2回目のLO
COS酸化の際に形成される第二のLOCOS酸化膜の
バーズビークは伸びが抑えられ、実効的な活性領域を拡
大できるものであり、さらに酸化マスクとなるシリコン
窒化膜の端部が外周に向かって徐々に薄くなく構造であ
るため、周囲に及ぼす応力により、結晶欠陥の発生が増
大することが抑制できるという効果がある。
【0107】また、SOI基板、シリコン基板に対する
素子分離領域の形成方法に共通して、第1回目のLOC
OS酸化の際に酸化マスクとして用いるシリコン窒化膜
は、基板全面にシリコン窒化膜を形成後、通常の異方性
エッチングによってパターニングを行い、活性領域の寸
法のシリコン窒化膜を形成後、この垂直な断面にシリコ
ン窒化膜からなるサイドウォールを付着させる方法があ
り、このシリコン窒化膜を酸化マスクに用いることによ
って、LOCOS酸化を行った後も、設計寸法通りの活
性領域を得ることが可能になるという効果がある。
素子分離領域の形成方法に共通して、第1回目のLOC
OS酸化の際に酸化マスクとして用いるシリコン窒化膜
は、基板全面にシリコン窒化膜を形成後、通常の異方性
エッチングによってパターニングを行い、活性領域の寸
法のシリコン窒化膜を形成後、この垂直な断面にシリコ
ン窒化膜からなるサイドウォールを付着させる方法があ
り、このシリコン窒化膜を酸化マスクに用いることによ
って、LOCOS酸化を行った後も、設計寸法通りの活
性領域を得ることが可能になるという効果がある。
【0108】さらに、SOI基板、シリコン基板に対す
る素子分離領域の形成方法に共通して、第1回目のLO
COS酸化の際に酸化マスクとして用いるシリコン窒化
膜は、基板全面にシリコン窒化膜を形成後、活性領域の
寸法のレジストパターンをエッチングマスクとしてテー
パーエッチングを行い、端部の膜厚が小さく、活性領域
となる領域の膜厚はこれに対して厚く、均等な厚さのも
のとすることができ、このシリコン窒化膜を酸化マスク
に用いることによって、LOCOS酸化を行った後も、
設計寸法通りの活性領域を得ることが可能になるという
効果がある。
る素子分離領域の形成方法に共通して、第1回目のLO
COS酸化の際に酸化マスクとして用いるシリコン窒化
膜は、基板全面にシリコン窒化膜を形成後、活性領域の
寸法のレジストパターンをエッチングマスクとしてテー
パーエッチングを行い、端部の膜厚が小さく、活性領域
となる領域の膜厚はこれに対して厚く、均等な厚さのも
のとすることができ、このシリコン窒化膜を酸化マスク
に用いることによって、LOCOS酸化を行った後も、
設計寸法通りの活性領域を得ることが可能になるという
効果がある。
【図1】 この実施の形態1を示す半導体装置の断面図
である。
である。
【図2】 この実施の形態1の半導体装置の製造フロー
を示す図である。
を示す図である。
【図3】 この実施の形態1の半導体装置の製造フロー
を示す図である。
を示す図である。
【図4】 この実施の形態1の半導体装置の製造フロー
を示す図である。
を示す図である。
【図5】 この実施の形態1の半導体装置の製造フロー
を示す図である。
を示す図である。
【図6】 この実施の形態1の半導体装置の製造フロー
を示す図である。
を示す図である。
【図7】 この実施の形態1の半導体装置の製造フロー
を示す図である。
を示す図である。
【図8】 この実施の形態1の半導体装置の製造フロー
を示す図である。
を示す図である。
【図9】 この実施の形態1の半導体装置の製造フロー
を示す図である。
を示す図である。
【図10】 この実施の形態1の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図11】 この実施の形態1の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図12】 この実施の形態2の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図13】 この実施の形態2の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図14】 この実施の形態3の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図15】 この実施の形態3の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図16】 この実施の形態3の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図17】 この実施の形態3の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図18】 この実施の形態3の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図19】 この実施の形態3の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図20】 この実施の形態4の半導体装置の断面図で
ある。
ある。
【図21】 この実施の形態4の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図22】 この実施の形態4の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図23】 この実施の形態4の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図24】 この実施の形態4の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図25】 この実施の形態4の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図26】 この実施の形態4の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図27】 この実施の形態4の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図28】 この実施の形態4の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図29】 この実施の形態4の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図30】 この実施の形態5の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図31】 この実施の形態5の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図32】 この実施の形態5の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図33】 この実施の形態5の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図34】 この実施の形態5の半導体装置の製造フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図35】 従来の技術を示す図である。
【図36】 従来の技術を示す図である。
【図37】 従来の技術を示す図である。
【図38】 従来の技術を示す図である。
【図39】 従来の技術を示す図である。
【図40】 従来の技術を示す図である。
【図41】 従来の技術を示す図である。
【図42】 従来の技術を示す図である。
【図43】 従来の技術を示す図である。
1、24.シリコン基板 2.埋め込み酸化膜 3.SOI層 3a.不純物領域 4a、4b.活性領域 5a、5b.低濃度領域 6a、6b.高濃度領域 7a、7b.チャネル領
域 8、25.素子分離領域 9.ゲート絶縁膜 9a、17、19.シリコン酸化膜 10.ゲート電極 11.チタンシリサイド
膜 12、18.サイドウォール 13.層間絶縁膜 14.コンタクトホール 15.金属配線 16、16a、20.シリコン窒化膜 21.不純物領域 22.窒注入領域 23.レジストパターン 24a.Pウェル 24b.Nウェル
域 8、25.素子分離領域 9.ゲート絶縁膜 9a、17、19.シリコン酸化膜 10.ゲート電極 11.チタンシリサイド
膜 12、18.サイドウォール 13.層間絶縁膜 14.コンタクトホール 15.金属配線 16、16a、20.シリコン窒化膜 21.不純物領域 22.窒注入領域 23.レジストパターン 24a.Pウェル 24b.Nウェル
Claims (9)
- 【請求項1】 シリコン基板上に埋め込み酸化膜を介し
て形成され、互いに接する活性領域と素子分離領域とを
備え、少なくとも上記活性領域と上記素子分離領域との
界面及び上記活性領域と上記埋め込み酸化膜との界面の
いずれか一方、若しくは両方の位置に窒素が偏析するこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 シリコン基板の一主面に形成された素子
分離領域と活性領域とを備え、少なくとも上記素子分離
領域と上記シリコン基板との界面の一部分に窒素が偏析
することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 シリコン基板上に埋め込み酸化膜を介し
てSOI層を形成したSOI基板の一主面上に第一の酸
化膜を介して上記SOI層の活性領域となる領域上にお
いては所定の膜厚を有し、上記活性領域の端部から外側
に向かっては膜厚が減少する第一のシリコン窒化膜を形
成する第一の工程、上記第一のシリコン窒化膜を酸化マ
スクとして第一回目のLOCOS酸化を行い、第一のL
OCOS酸化膜を形成する第二の工程、上記第一のLO
COS酸化膜を選択的に除去し、上記第一のシリコン窒
化膜端部と上記SOI基板との間に間隙を形成する第三
の工程、少なくとも上記SOI層の表面を酸化し、第二
の酸化膜を形成後、上記SOI基板の全面に第二のシリ
コン窒化膜を成膜し、上記間隙内に形成される上記第二
のシリコン窒化膜が、上記間隙よりもさらに狭い間隙を
有するような状態とする第四の工程、少なくとも上記第
二のシリコン窒化膜に対して異方性エッチングを行い、
上記間隙に埋め込まれた上記第二のシリコン窒化膜を残
し、他の上記第二のシリコン窒化膜を除去する第五の工
程、上記第一、第二のシリコン窒化膜を酸化マスクとし
て第二回目のLOCOS酸化を行い、第二のLOCOS
酸化膜を形成する第六の工程、上記第一、第二のシリコ
ン窒化膜を除去する第七の工程を含むことを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 第六の工程において形成する第二のLO
COS酸化膜の下部は埋め込み酸化膜に接することを特
徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 第六の工程の処理前、SOI層の素子分
離領域となる領域に対し、窒素を注入する工程を含み、
第六の工程の加熱によって窒素を第二のLOCOS酸化
膜からなる上記素子分離領域と上記SOI層に形成され
る活性領域との界面、若しくは上記活性領域と埋め込み
酸化膜との界面に偏析させることを特徴とする請求項3
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 第六の工程の処理後、SOI層の素子分
離領域となる領域に対し、不純物イオンを回転注入し、
上記SOI層に形成される活性領域と上記素子分離領域
との界面近傍に高濃度な不純物領域を形成することを特
徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 シリコン基板の一主面上に第一の酸化膜
を介して上記シリコン基板の活性領域となる領域上にお
いては所定の厚さを有し、上記活性領域の端部から外側
に向かっては膜厚が減少する第一のシリコン窒化膜を形
成する第一の工程、上記第一のシリコン窒化膜を酸化マ
スクとして第一回目のLOCOS酸化を行い、第一のL
OCOS酸化膜を形成する第二の工程、上記第一のLO
COS酸化膜を選択的に除去し、第一のシリコン窒化膜
端部と上記シリコン基板との間に隙間を形成する第三の
工程、少なくとも上記シリコン基板の表面を酸化し、第
二の酸化膜を形成後、上記シリコン基板の全面に第二の
シリコン窒化膜を成膜する第四の工程、少なくとも上記
第二のシリコン窒化膜に対して異方性エッチングを行
い、上記間隙に埋め込まれた上記第二のシリコン窒化膜
を残し、他の上記第二のシリコン窒化膜を除去する第五
の工程、上記第一、第二のシリコン窒化膜を酸化マスク
として第二回目のLOCOS酸化を行い、第二のLOC
OS酸化膜を形成する第七の工程、上記第一、第二のシ
リコン窒化膜を除去する第八の工程を含むことを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 第一の工程の、第一のシリコン窒化膜
は、活性領域となる領域上においては所定の膜厚を有
し、上記活性領域端部上においてはSOI基板若しくは
シリコン基板の一主面に対して垂直な断面を有するシリ
コン窒化膜を形成する工程、上記SOI基板若しくは上
記シリコン基板の一主面を酸化し、素子分離領域となる
領域に酸化膜を形成する工程、上記酸化膜を介して上記
SOI基板若しくは上記シリコン基板の一主面上に、上
記シリコン窒化膜の断面に付着した状態のサイドウォー
ルを形成する工程により形成する、上記シリコン窒化膜
及び上記サイドウォールからなることを特徴する請求項
3若しくは7のいずれか一項記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項9】 第一の工程の、第一のシリコン窒化膜
は、SOI基板若しくはシリコン基板の一主面上に所定
の膜厚のシリコン窒化膜を積層する工程、上記シリコン
窒化膜の上記活性領域となる領域上にエッチングマスク
を形成する工程、上記エッチングマスクを用いて上記シ
リコン窒化膜をテーパーエッチングし、上記テーパーエ
ッチングによって形成される上記シリコン窒化膜の断面
が上記SOI基板若しくは上記シリコン基板の一主面に
対して所定の傾きを持つ状態とする工程により形成する
ことを特徴とする請求項3若しくは7のいずれか一方記
載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8113854A JPH09298195A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 半導体装置及びその製造方法 |
US08/746,951 US5841171A (en) | 1996-05-08 | 1996-11-18 | SOI Semiconductor devices |
US09/133,690 US6096583A (en) | 1996-05-08 | 1998-08-12 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8113854A JPH09298195A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09298195A true JPH09298195A (ja) | 1997-11-18 |
Family
ID=14622746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8113854A Pending JPH09298195A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5841171A (ja) |
JP (1) | JPH09298195A (ja) |
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