JPH0964165A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0964165A
JPH0964165A JP22096095A JP22096095A JPH0964165A JP H0964165 A JPH0964165 A JP H0964165A JP 22096095 A JP22096095 A JP 22096095A JP 22096095 A JP22096095 A JP 22096095A JP H0964165 A JPH0964165 A JP H0964165A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加圧酸化を使用することなく、低温短時間で
厚い酸化膜を形成する。 【解決手段】シリコン基板1上に選択的に窒化膜2を形
成する。この耐酸化膜をマスクとして基板1をエッチン
グする。このエッチングしたエッチング領域に選択的に
酸素イオン(O+ )を注入する。このエッチング領域の
側壁に窒化膜6を形成する。エッチング領域中に多結晶
シリコン(又はアモルファスシリコン)7を設ける。こ
の後に熱酸化処理を行う。 【効果】 酸素イオンを予めシリコン基板に注入するこ
とでシリコンの酸化速度を早め、従来に比しはるかに低
温短時間で厚い酸化膜を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に選択酸化の方法を用いて素子分離用酸化
膜を形成するにあたり低温かつ短時間の酸化で厚い酸化
膜を形成する製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の集積回路において、素子間分離の
方法として選択酸化法、いわゆるLOCOS(Loca
l Oxidation Of Silicon)法を
用いて、厚い酸化膜を形成する方法が専ら用いられてい
る。また、トランジスタやダイオードといったディスク
リートデバイスの場合、素子間分離は不要であるが、L
OCOS法を用いた厚い酸化膜によって能動素子領域以
外を覆い、その上に引出し用電極パッドを形成すること
でパッドの寄生容量を低減し、高周波特性を改善するこ
とが極めて重要である。この厚い酸化膜による配線・パ
ッドの寄生容量低減効果はディスクリートデバイスに留
まらず、高周波信号を扱うIC、LSIでも同様に重要
な問題である。
【0003】しかしながら、従来のLOCOS法では以
下の2つの問題がある。
【0004】まず第1に、耐酸化膜である窒化膜(Si
3 4 膜)をマスクとして酸化して酸化膜を形成する
が、必ず横方向への酸化が生じ、バーズビーク(Bir
d´sBeak)と呼ばれる食い込みが生じる。そし
て、素子の微細化が進めば進むほど、このバーズビーク
が無視できなくなるため、微細化の大きな障害となって
きた。
【0005】また第2に、従来のLOCOS法での酸化
は常圧あるいは高圧の雰囲気で行われるが、1μm以上
の厚い酸化膜を要する場合は、高圧(5〜10atm)
の酸化、いわゆる加圧酸化が行われる。加圧酸化を用い
る理由は以下の通りである。すなわち、常圧酸化による
と1μm以上の酸化では高温(1100℃以上)、長時
間(2時間以上)の酸化時間が必要なため、バイポーラ
トランジスタ、ICのようにエピタキシャル層を有する
場合に、前述した高温・長時間の熱処理により、エピタ
キシャル層の不純物分布が大幅に変動し、所望の特性が
得られなくなる。これに対し、加圧酸化ではもっと低温
(1000℃前後)、かつ短時間(1〜3時間)の酸化
ですむからである。
【0006】前述したLOCOS法のバーズビークが大
きいという問題に対しては、改良LOCOS、更にはそ
の改良版のプロセスが提案されてきた。例えば、特開昭
63―153840号公報には改良LOCOS法を更に
改良した方法が記載されている。この公報に記載されて
いる方法は、前述したバーズビークを抑えられるため、
Siの基板の分離領域となるべき部分をエッチングした
後窒化膜を成長させ、エッチング部のみ残した後酸化す
るというものである。この方法によれば、バーズビーク
のない分離用酸化膜を比較的簡単に形成できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の方法においても、高周波デバイスに不可欠の厚い酸
化膜を形成しようとした場合、常圧での高温長時間、あ
るいは加圧酸化が必要なことには変わりがない。加圧酸
化自体は有効な技術であるが、高圧を使うため炉のメイ
ンテナンスや安全性を考慮した取扱いが必要であり、作
業性・繁雑性のために常圧酸化ほどには普及しえない。
したがって、常圧酸化での高温長時間の熱処理によるエ
ピタキシャル層をはじめとする不純物分布変動を甘受す
る他ないという欠点がある。
【0008】本発明は上述した従来技術の欠点を解決す
るためになされたものであり、その目的は加圧酸化を使
用することなく、低温短時間で厚い酸化膜を形成でき、
かつバーズビークのない分離用酸化膜を形成することの
できる半導体装置の製造方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の製造方法は、第1導電型の半導体基板上に選択的に第
1の耐酸化膜を形成するステップと、前記第1の耐酸化
膜をマスクとして前記半導体基板をエッチングするステ
ップと、このエッチングしたエッチング領域に選択的に
酸素イオンを注入するステップと、前記エッチング領域
の側壁に第2の耐酸化膜を形成するステップと、前記エ
ッチング領域中に非単結晶シリコンを設けるステップ
と、この後に熱酸化処理を行うステップとを含むことを
特徴とする。
【0010】本発明による他の半導体装置の製造方法
は、第1導電型の半導体基板上に選択的に第1の耐酸化
膜を形成するステップと、前記第1の耐酸化膜をマスク
として前記半導体基板をエッチングするステップと、こ
のエッチングしたエッチング領域に選択的に酸素イオン
を注入するステップと、前記エッチング領域の側壁に第
2の耐酸化膜を形成するステップと、この後に第1の熱
酸化処理を行うステップと、この熱酸化処理により形成
された酸化膜上に非単結晶シリコンを設けるステップ
と、この後に第2の熱酸化処理を行うステップとを含む
ことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の作用は以下の通りであ
る。
【0012】シリコン(Si)基板の分離領域となるべ
き部分を、予め所定の深さだけ除去した後、チャンネル
ストッパ不純物と酸素イオン(O+ )を導入する。この
導入後、ポリシリコン(多結晶シリコン)又はアモルフ
ァスシリコンを所定の厚みまで成膜し、しかる後に酸化
することで、厚い酸化膜を形成する。すなわち、酸素イ
オン(O+ )を予めシリコン基板に注入することでシリ
コンの酸化速度を早め、従来に比しはるかに低温短時間
で厚い酸化膜を形成できるのである。
【0013】次に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。
【0014】図1は本発明による半導体装置の製造方法
の第1の実施例の構成を示す工程図であり、半導体集積
回路に適用した場合が示されている。
【0015】まず、同図(a)に示されているように、
シリコン基板1上に酸化膜2、第1の窒化膜3を成長さ
せた後、フォトレジスト4を選択的に形成する。この形
成したフォトレジスト4をマスクとして窒化膜3、酸化
膜2及びシリコン基板1をエッチングし、図示されてい
るような溝を形成する。このときの窒化膜3、酸化膜2
の厚さは、各々後述する熱酸化でその膜3の下のシリコ
ンが酸化されないような厚み、及び酸化における歪み
(ストレス)を勘案して決められる。また、このエッチ
ングにおいて、RIE(Reactive Ion E
tching)、ECR(Electron Cycl
otron)等のエッチング装置を用いれば、極めて異
方性が高く、垂直な溝形状が得られ、最終的に横方向に
寸法変換差の少ない分離領域が得られる。
【0016】しかる後、チャンネルストッパとなる不純
物イオン(本例ではB+ )と、酸素イオン(O+ )とを
注入する。このとき、フォトレジスタ4がイオン注入の
マスクとなる。チャンネルストッパイオン(B+ )の注
入条件(エネルギ、ドーズ量)は、後工程での酸化によ
ってボロンが消滅することなく、分離用酸化膜直下に大
略1017[cm-3]以上の不純物(ボロン)が存在する
よう考慮して決める。また、酸素イオン(O+ )の注入
は後述の酸化でシリコン単独の場合に比し、増速酸化を
促進させるものであるから、所要の酸化膜厚を鑑みてエ
ネルギ、ドーズ量を決めれば良い。
【0017】次に、同図(b)に示されているように、
第2の窒化膜全面に成膜した後、前述した異方性エッチ
ングを用いて、側壁のみに第2の窒化膜6を残す。これ
は、後述の酸化時に側壁を保護し、バーズビークを防止
するためである。必要に応じて、この窒化膜6の成膜前
に薄い酸化膜(〜600Å、図示せず)を行えば、スト
レスの緩和がなされ、なお良い。
【0018】次に、同図(c)に示されているように、
非単結晶シリコン(ポリシリコン又はアモルファスシリ
コン)を全面に成長させ、エッチバック等の手法を用い
て溝中にポリシリコン7を残置する。ポリシリコンの代
わりに、アモルファスシリコンを用いても良い。
【0019】最後に、同図(d)に示されているよう
に、1000℃〜1100℃、1〜3時間の熱酸化を行
うことで、大略1μm前後の厚い酸化膜8を形成する。
したがって、ポリシリコンの残置する厚さは、前述の酸
素イオンの条件と併せ、所望の酸化膜8の厚みを考慮し
て決定すれば良い。
【0020】図2には、図1と同様、半導体集積回路に
適用した第2の実施例が示されており、図1と同等部分
は同一符号により示されている。図1の場合と同様、シ
リコン基板1をエッチングした後、酸素イオン注入を行
う。この状態が同図(a)に示されている。
【0021】さらに、同図(b)に示されているよう
に、側壁の第2の窒化膜6の形成後、例としてボロンを
ドープしたポリシリコン(又はアモルファスシリコン)
9を成膜し、溝中に残置する。この後、熱酸化する工程
は、図1の場合と同様である。熱酸化することで、ポリ
シリコン9及び下地のシリコン基板1が酸化されると同
時に、同図(c)に示されているように、ポリシリコン
中のボロンがシリコン基板中に拡散し、チャンネルスト
ッパ5を形成する。
【0022】図3には、第3の実施例が示されており、
図1及び図2と同等部分は同一符号により示されてい
る。この実施例では、同図(a)に示されているよう
に、シリコン基板1をエッチングし、チャンネルストッ
パ5を形成した後、まず第1回目の熱酸化を行い、第1
の酸化膜10を形成する。この状態が同図(b)に示さ
れている。このとき、前述したように、予めシリコン基
板に酸素イオン(O+ )を注入してあるため、増速酸化
され、はるかに短時間、かつ低温で酸化膜10が形成さ
れる。この後、同図(c)に示されているように、ポリ
シリコン(又はアモルファスシリコン)を酸化し、第2
の酸化膜11を形成する。
【0023】図4には、半導体装置のいわゆるディスク
リートデバイスに本発明を適用した場合が示されてお
り、図1〜図3と同等部分は同一符号により示されてい
る。
【0024】同図(a)は、シリコン基板のエッチング
として、等方的なウェットエッチングを使用した場合が
示されている。ディスクリートデバイスの場合、集積回
路の場合と異なり、単一の素子しか作らないことが多
く、集積度も問われないため、図示されているように、
等方性エッチングを用いても差支えない。図1の場合と
同様に、酸素イオン(O+ )の注入後、側壁の第2の窒
化膜6の形成後、同図(b)に示されているように、ポ
リシリコン(又はアモルファスシリコン)7の残置を経
て酸化を行えば、同図(c)に示されているように、所
望の酸化膜分離が実現できる。
【0025】以上述べたように、本発明は、MOS、バ
イポーラを問わず、集積回路に適用できるのみならず、
ディスクリートにも適用することができるのである。そ
して、熱処理を低温、かつ短時間にできるため、例えば
バイポーラデバイスのエピタキシャル層の不純物分布の
変動が少なく、良好な電気的特性を維持できるのであ
る。また、側壁に耐酸化膜を設けることにより、バーズ
ビークを防止することもできるのである。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体基
板をエッチングした後、酸素イオン注入を行い、非単結
晶シリコンを残置して酸化を行うことにより、従来の方
法に比し、はるかに低温、かつ短時間で厚い酸化膜を形
成できるという効果がある。また、それと共に、熱処理
が低温、かつ短時間であるため、例えばバイポーラデバ
イスのエピタキシャル層の不純物分布の変動が少なく、
良好な電気的特性を維持できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法を示す工程図である。
【図2】本発明の第2の実施例による半導体装置の製造
方法を示す工程図である。
【図3】本発明の第3の実施例による半導体装置の製造
方法を示す工程図である。
【図4】本発明の第4の実施例による半導体装置の製造
方法を示す工程図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2、8、10、11 酸化膜 3、6 窒化膜 4 フォトレジスト 5 チャンネルストッパ 7、9 ポリシリコン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板上に選択的に第
    1の耐酸化膜を形成するステップと、前記第1の耐酸化
    膜をマスクとして前記半導体基板をエッチングするステ
    ップと、このエッチングしたエッチング領域に選択的に
    酸素イオンを注入するステップと、前記エッチング領域
    の側壁に第2の耐酸化膜を形成するステップと、前記エ
    ッチング領域中に非単結晶シリコンを設けるステップ
    と、この後に熱酸化処理を行うステップとを含むことを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 第1導電型の半導体基板上に選択的に第
    1の耐酸化膜を形成するステップと、前記第1の耐酸化
    膜をマスクとして前記半導体基板をエッチングするステ
    ップと、このエッチングしたエッチング領域に選択的に
    酸素イオンを注入するステップと、前記エッチング領域
    の側壁に第2の耐酸化膜を形成するステップと、この後
    に第1の熱酸化処理を行うステップと、この熱酸化処理
    により形成された酸化膜上に非単結晶シリコンを設ける
    ステップと、この後に第2の熱酸化処理を行うステップ
    とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記非単結晶シリコンは、多結晶シリコ
    ンであることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体
    装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記非単結晶シリコンは、非晶質シリコ
    ンであることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体
    装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記非単結晶シリコンは、第1導電型不
    純物を含むことを特徴とする請求項1又は2記載の半導
    体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記酸素イオンを注入するステップにお
    いて、第1導電型不純物を同時に注入することを特徴と
    する請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置の製造
    方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008153685A (ja) * 2001-05-18 2008-07-03 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置の製造方法

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