JPH10144679A - 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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- JPH10144679A JPH10144679A JP29994196A JP29994196A JPH10144679A JP H10144679 A JPH10144679 A JP H10144679A JP 29994196 A JP29994196 A JP 29994196A JP 29994196 A JP29994196 A JP 29994196A JP H10144679 A JPH10144679 A JP H10144679A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体装置内の素子間分離のために窒化膜を用
いて選択形成したフィールド酸化膜を有する半導体装置
の製造方法において、応力緩和、素子形成領域の欠陥低
減、バーズビーク長の短縮等を実現する半導体装置の製
造方法を提供することにある。 【解決手段】シリコン基板１上に下地酸化膜２、バッフ
ァ層として酸素を含み結晶粒の小さい半絶縁性多結晶シ
リコン膜（ＳＩＰＯＳ膜）３、選択酸化のための窒化膜
４を積層し、窒化膜４を選択的に除去した後、ＳＩＰＯ
Ｓ膜３およびシリコン基板１を酸化し、フィールド酸化
膜５を形成する。
いて選択形成したフィールド酸化膜を有する半導体装置
の製造方法において、応力緩和、素子形成領域の欠陥低
減、バーズビーク長の短縮等を実現する半導体装置の製
造方法を提供することにある。 【解決手段】シリコン基板１上に下地酸化膜２、バッフ
ァ層として酸素を含み結晶粒の小さい半絶縁性多結晶シ
リコン膜（ＳＩＰＯＳ膜）３、選択酸化のための窒化膜
４を積層し、窒化膜４を選択的に除去した後、ＳＩＰＯ
Ｓ膜３およびシリコン基板１を酸化し、フィールド酸化
膜５を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコンを基板とす
る半導体装置の製造方法に関し、特に窒化膜を用いた選
択酸化による素子分離領域の形成方法に関するものであ
る。
る半導体装置の製造方法に関し、特に窒化膜を用いた選
択酸化による素子分離領域の形成方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置の素子分離領域の形成
方法は、ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ
ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）法が利用されている。図４
（ａ）ないし（ｄ）に示した主な工程後の断面図を引用
しながら、以下にＬＯＣＯＳ法による素子分離領域の形
成方法を説明をする。
方法は、ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ
ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）法が利用されている。図４
（ａ）ないし（ｄ）に示した主な工程後の断面図を引用
しながら、以下にＬＯＣＯＳ法による素子分離領域の形
成方法を説明をする。
【０００３】シリコン基板１上に、下地酸化膜２を形成
し、更にその上に窒化膜４を堆積させる［図４
（ａ）］。その後、素子分離領域となる部分の窒化膜４
を除去して、マスクを形成する［同図（ｂ）］。窒化膜
４を残した部分が素子形成領域となる。次に熱酸化によ
り、窒化膜４を除去した部分すなわち素子分離領域に選
択的に厚いフィールド酸化膜５を成長させる［同図
（ｃ）］。
し、更にその上に窒化膜４を堆積させる［図４
（ａ）］。その後、素子分離領域となる部分の窒化膜４
を除去して、マスクを形成する［同図（ｂ）］。窒化膜
４を残した部分が素子形成領域となる。次に熱酸化によ
り、窒化膜４を除去した部分すなわち素子分離領域に選
択的に厚いフィールド酸化膜５を成長させる［同図
（ｃ）］。
【０００４】最後に、素子形成領域の窒化膜４と下地酸
化膜２を除去して、素子分離領域と素子形成領域とが形
成される［同図（ｄ）］。しかし、従来のＬＯＣＯＳ法
では、バーズビークと呼ばれる素子形成領域へのフィー
ルド酸化膜５の食い込みが大きいため、素子形成領域が
狭くなったり、シリコン基板への歪みが導入され、結晶
欠陥が生じ易いといった問題が生じている。
化膜２を除去して、素子分離領域と素子形成領域とが形
成される［同図（ｄ）］。しかし、従来のＬＯＣＯＳ法
では、バーズビークと呼ばれる素子形成領域へのフィー
ルド酸化膜５の食い込みが大きいため、素子形成領域が
狭くなったり、シリコン基板への歪みが導入され、結晶
欠陥が生じ易いといった問題が生じている。
【０００５】これを解決するため、各種改良がなされて
いる。なかでも、ＰＢＬ（Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ
Ｂｕｆｆｅｒ ＬＯＣＯＳ）法（例えば、The Electroc
hemical Society Extended Abstracts, Vol.84-1, p98,
(1984) 参照) は、広く採用されている改良ＬＯＣＯＳ
の一つであり、他の多くの方法が工程数を増やさねばな
らないのに対し、従来のＬＯＣＯＳ法と比較して、工程
がさほど複雑になっていないことから、効率良く、微細
な素子分離領域が形成できる方法である。
いる。なかでも、ＰＢＬ（Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ
Ｂｕｆｆｅｒ ＬＯＣＯＳ）法（例えば、The Electroc
hemical Society Extended Abstracts, Vol.84-1, p98,
(1984) 参照) は、広く採用されている改良ＬＯＣＯＳ
の一つであり、他の多くの方法が工程数を増やさねばな
らないのに対し、従来のＬＯＣＯＳ法と比較して、工程
がさほど複雑になっていないことから、効率良く、微細
な素子分離領域が形成できる方法である。
【０００６】図５（ａ）ないし（ｄ）に示した主な工程
後の断面図を引用しながら、以下にＰＢＬ法による素子
分離領域の形成方法を説明をする。シリコン基板１上
に、下地酸化膜２を形成し、更にその上に多結晶シリコ
ン膜７および窒化膜４を堆積させる［図５（ａ）］。そ
の後、素子分離領域となる部分の窒化膜４を除去して、
マスクを形成する［同図（ｂ）］。窒化膜４を残した部
分が素子形成領域となる。
後の断面図を引用しながら、以下にＰＢＬ法による素子
分離領域の形成方法を説明をする。シリコン基板１上
に、下地酸化膜２を形成し、更にその上に多結晶シリコ
ン膜７および窒化膜４を堆積させる［図５（ａ）］。そ
の後、素子分離領域となる部分の窒化膜４を除去して、
マスクを形成する［同図（ｂ）］。窒化膜４を残した部
分が素子形成領域となる。
【０００７】次に熱酸化により、窒化膜を除去した部分
すなわち素子分離領域に選択的にフィールド酸化膜５を
成長させる［同図（ｃ）］。最後に、素子形成領域の窒
化膜４と多結晶シリコン膜７および下地酸化膜２を除去
して、素子分離領域と素子形成領域とが形成される［同
図（ｄ）］。この方法は、マスクとなる窒化膜４と、下
地酸化膜２との間に設けた多結晶シリコン膜７のバッフ
ァ層により、応力を緩和し、また素子形成領域への酸素
の横方向拡散を抑制している。
すなわち素子分離領域に選択的にフィールド酸化膜５を
成長させる［同図（ｃ）］。最後に、素子形成領域の窒
化膜４と多結晶シリコン膜７および下地酸化膜２を除去
して、素子分離領域と素子形成領域とが形成される［同
図（ｄ）］。この方法は、マスクとなる窒化膜４と、下
地酸化膜２との間に設けた多結晶シリコン膜７のバッフ
ァ層により、応力を緩和し、また素子形成領域への酸素
の横方向拡散を抑制している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＰＢＬ法に
は、幾つかの問題点がある。多結晶シリコン膜７がバッ
ファ層であるため、結晶粒界に沿って酸化が進みやす
く、その結果、フイールド酸化膜５のエッジ部の形状に
凸凹が生じてしまう。また、選択酸化時に水分と、窒化
膜とが反応してアンモニアが生成され、シリコンを窒化
するホワイトリボン効果が、バッファ層である多結晶シ
リコン膜７の結晶粒界に沿って生じてしまうため、窒化
膜除去後の素子形成領域に小さなエッチピットができる
ことが知られている。（例えば、J. Electrochemical.
Soc., Vol.138, p2145, (1991)参照)そして、そのよう
なエッチピットがあると、素子形成後のゲート耐圧など
の特性に悪影響を及ぼすことになる。また、このような
問題は素子分離領域の面積低減上の支障となり、半導体
装置の微細化に対する障害ともなっていた。
は、幾つかの問題点がある。多結晶シリコン膜７がバッ
ファ層であるため、結晶粒界に沿って酸化が進みやす
く、その結果、フイールド酸化膜５のエッジ部の形状に
凸凹が生じてしまう。また、選択酸化時に水分と、窒化
膜とが反応してアンモニアが生成され、シリコンを窒化
するホワイトリボン効果が、バッファ層である多結晶シ
リコン膜７の結晶粒界に沿って生じてしまうため、窒化
膜除去後の素子形成領域に小さなエッチピットができる
ことが知られている。（例えば、J. Electrochemical.
Soc., Vol.138, p2145, (1991)参照)そして、そのよう
なエッチピットがあると、素子形成後のゲート耐圧など
の特性に悪影響を及ぼすことになる。また、このような
問題は素子分離領域の面積低減上の支障となり、半導体
装置の微細化に対する障害ともなっていた。
【０００９】上記問題点に鑑み本発明の目的は、応力緩
和のなされ、フィールド酸化膜のエッジ部が滑らかで、
素子形成領域にエッチピットを生ぜず、しかもバーズビ
ーク長が短くなる半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
和のなされ、フィールド酸化膜のエッジ部が滑らかで、
素子形成領域にエッチピットを生ぜず、しかもバーズビ
ーク長が短くなる半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題解決のため本
発明は、半導体装置内の素子間分離のために窒化膜を用
いて選択形成したフィールド酸化膜を有する半導体装置
の製造方法において、シリコン基板上に下地酸化膜を形
成する工程と、その下地酸化膜表面上に酸素を含み結晶
粒の小さい半絶縁性多結晶シリコン膜（Ｓｅｍｉ−ｉｎ
ｓｕｌａｔｉｎｇ Ｐｏｌｙ Ｓｉｌｉｃｏｎ 以下Ｓ
ＩＰＯＳ膜と略す）を形成する工程と、そのシリコン基
板に熱処理を施す工程と、前記半絶縁性多結晶シリコン
膜表面上に窒化膜を形成する工程と、前記窒化膜を選択
的に除去する工程と、窒化膜を除去した素子分離領域に
熱酸化によりフィールド酸化膜を形成する工程と、素子
分離領域以外の窒化膜および下地酸化膜を除去する工程
とを順に行うものとする。
発明は、半導体装置内の素子間分離のために窒化膜を用
いて選択形成したフィールド酸化膜を有する半導体装置
の製造方法において、シリコン基板上に下地酸化膜を形
成する工程と、その下地酸化膜表面上に酸素を含み結晶
粒の小さい半絶縁性多結晶シリコン膜（Ｓｅｍｉ−ｉｎ
ｓｕｌａｔｉｎｇ Ｐｏｌｙ Ｓｉｌｉｃｏｎ 以下Ｓ
ＩＰＯＳ膜と略す）を形成する工程と、そのシリコン基
板に熱処理を施す工程と、前記半絶縁性多結晶シリコン
膜表面上に窒化膜を形成する工程と、前記窒化膜を選択
的に除去する工程と、窒化膜を除去した素子分離領域に
熱酸化によりフィールド酸化膜を形成する工程と、素子
分離領域以外の窒化膜および下地酸化膜を除去する工程
とを順に行うものとする。
【００１１】または、窒化膜と半絶縁性多結晶シリコン
膜とを除去した素子分離領域に熱酸化によりフィールド
酸化膜を形成してもよい。別の方法として、シリコン基
板上に下地酸化膜を形成する工程と、その下地酸化膜表
面上に窒化膜を形成する工程と、素子分離領域の前記窒
化膜および下地酸化膜を選択的に除去する工程と、窒化
膜下の下地酸化膜の一部をエッチングしてアンダーカッ
トを形成する工程と、露出したシリコン基板表面に熱酸
化により再酸化膜を形成する工程と、その再酸化膜表面
および窒化膜表面上に酸素を含み結晶粒の小さい半絶縁
性多結晶シリコン膜を形成しかつ前記アンダーカットを
埋める工程と、そのシリコン基板に熱処理を施す工程
と、窒化膜を選択的に除去した素子分離領域に熱酸化に
よりフィールド酸化膜を形成する工程と、素子分離領域
以外の窒化膜および下地酸化膜を除去する工程とを順に
行うものとしてもよい。また、半絶縁性多結晶シリコン
膜および再酸化膜を除去した素子分離領域に熱酸化によ
りフィールド酸化膜を形成してもよい。
膜とを除去した素子分離領域に熱酸化によりフィールド
酸化膜を形成してもよい。別の方法として、シリコン基
板上に下地酸化膜を形成する工程と、その下地酸化膜表
面上に窒化膜を形成する工程と、素子分離領域の前記窒
化膜および下地酸化膜を選択的に除去する工程と、窒化
膜下の下地酸化膜の一部をエッチングしてアンダーカッ
トを形成する工程と、露出したシリコン基板表面に熱酸
化により再酸化膜を形成する工程と、その再酸化膜表面
および窒化膜表面上に酸素を含み結晶粒の小さい半絶縁
性多結晶シリコン膜を形成しかつ前記アンダーカットを
埋める工程と、そのシリコン基板に熱処理を施す工程
と、窒化膜を選択的に除去した素子分離領域に熱酸化に
よりフィールド酸化膜を形成する工程と、素子分離領域
以外の窒化膜および下地酸化膜を除去する工程とを順に
行うものとしてもよい。また、半絶縁性多結晶シリコン
膜および再酸化膜を除去した素子分離領域に熱酸化によ
りフィールド酸化膜を形成してもよい。
【００１２】ＳＩＰＯＳ膜は化学量論比の酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2 ）を形成しない程度に酸素を導入することにより形
成される膜で、その半絶縁性から高耐圧トランジスタの
パッシベーション等に使用されている。また、ＳＩＰＯ
Ｓ膜は多結晶シリコン膜と比較して、結晶粒が小さく、
独特のモザイク構造を有していることが知られている。
［例えば、J. Appl. Phys., Vol.63, P.2831,(1988)] このような特性を有するＳＩＰＯＳ膜は、ＬＯＣＯＳ形
成時にマスクとなる窒化シリコン膜と、酸化シリコン膜
との間のバッファ層として設置することにより、ＰＢＬ
と同様に素子領域への酸素の拡散を防止し、応力を緩和
することができる。一方、ＳＩＰＯＳ膜は、結晶粒が多
結晶シリコン膜よりも小さいため、フィールド酸化膜の
エッジ部の凸凹はほぼ無視できるまで低減される。ま
た、ホワイトリボン効果がＳＩＰＯＳ膜中で生じたとし
ても、多結晶シリコン膜のように部分的に生じることは
なく、ＬＯＣＯＳ端部に比較的均一に窒化されるから、
窒化シリコン膜除去後の素子形成領域のエッチピットは
生じない。また、ＳＩＰＯＳ膜形成時に膜中に導入する
酸素量を変えたり、ＳＩＰＯＳ膜形成後の熱処理条件を
かえることで効果の調整を図ることも可能である。
Ｏ2 ）を形成しない程度に酸素を導入することにより形
成される膜で、その半絶縁性から高耐圧トランジスタの
パッシベーション等に使用されている。また、ＳＩＰＯ
Ｓ膜は多結晶シリコン膜と比較して、結晶粒が小さく、
独特のモザイク構造を有していることが知られている。
［例えば、J. Appl. Phys., Vol.63, P.2831,(1988)] このような特性を有するＳＩＰＯＳ膜は、ＬＯＣＯＳ形
成時にマスクとなる窒化シリコン膜と、酸化シリコン膜
との間のバッファ層として設置することにより、ＰＢＬ
と同様に素子領域への酸素の拡散を防止し、応力を緩和
することができる。一方、ＳＩＰＯＳ膜は、結晶粒が多
結晶シリコン膜よりも小さいため、フィールド酸化膜の
エッジ部の凸凹はほぼ無視できるまで低減される。ま
た、ホワイトリボン効果がＳＩＰＯＳ膜中で生じたとし
ても、多結晶シリコン膜のように部分的に生じることは
なく、ＬＯＣＯＳ端部に比較的均一に窒化されるから、
窒化シリコン膜除去後の素子形成領域のエッチピットは
生じない。また、ＳＩＰＯＳ膜形成時に膜中に導入する
酸素量を変えたり、ＳＩＰＯＳ膜形成後の熱処理条件を
かえることで効果の調整を図ることも可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下実施例を引用しながら本発明
実施の形態を説明する。 ［実施例１］図１（ａ）ないし（ｄ）は本発明の製造方
法にかかる半導体装置の素子分離領域の製造工程順の断
面図である。以下図に基づいて製造方法の説明をする。
実施の形態を説明する。 ［実施例１］図１（ａ）ないし（ｄ）は本発明の製造方
法にかかる半導体装置の素子分離領域の製造工程順の断
面図である。以下図に基づいて製造方法の説明をする。
【００１４】水素ガスと酸素ガスとを導入したパイロ酸
化により、シリコン基板１上に下地酸化膜２を３０ｎｍ
形成し、その上に減圧ＣＶＤ法により、ＳＩＰＯＳ膜３
を７０ｎｍ堆積する。ＳＩＰＯＳ膜３は、シランと亞酸
化窒素を原料ガスとし（Ｎ2０／Ｎ2 ０＋ＳｉＨ4 ＝
０．１）、６００℃、２０Ｐａの条件で堆積した。酸素
含有量は２５％であった。更に、窒素雰囲気中、９００
℃、３０分間の熱処理を施した後、プラズマＣＶＤ法に
よりシリコン窒化膜４を１５０ｎｍ成膜する［図１
（ａ）］。上の熱処理条件は、この条件に限ったもので
はなく、例えば、ＲＴＡなどを用いたものでも効果があ
る。成膜時に導入する酸素量や熱処理条件により、ＳＩ
ＰＯＳ膜の結晶性を変えることができる。これによりバ
ーズビークの形状とＬＯＣＯＳ端にかかる応力を調整す
ることが可能である。
化により、シリコン基板１上に下地酸化膜２を３０ｎｍ
形成し、その上に減圧ＣＶＤ法により、ＳＩＰＯＳ膜３
を７０ｎｍ堆積する。ＳＩＰＯＳ膜３は、シランと亞酸
化窒素を原料ガスとし（Ｎ2０／Ｎ2 ０＋ＳｉＨ4 ＝
０．１）、６００℃、２０Ｐａの条件で堆積した。酸素
含有量は２５％であった。更に、窒素雰囲気中、９００
℃、３０分間の熱処理を施した後、プラズマＣＶＤ法に
よりシリコン窒化膜４を１５０ｎｍ成膜する［図１
（ａ）］。上の熱処理条件は、この条件に限ったもので
はなく、例えば、ＲＴＡなどを用いたものでも効果があ
る。成膜時に導入する酸素量や熱処理条件により、ＳＩ
ＰＯＳ膜の結晶性を変えることができる。これによりバ
ーズビークの形状とＬＯＣＯＳ端にかかる応力を調整す
ることが可能である。
【００１５】次に、フォトリソグラフィによりマスクを
形成した後、熱燐酸によるウェットエッチングまたは四
ふっ化炭素（ＣＦ4 ）等を用いたドライエッチングによ
り素子分離領域となる部分のシリコン窒化膜を除去する
［同図（ｂ）］。このときＳＩＰＯＳ膜３は残すように
する。続いて、パイロ酸化（１０００℃、１１０分間）
により、素子分離領域のＳＩＰＯＳ膜３およびその下の
シリコン基板１を酸化してフィールド酸化膜５を５００
ｎｍの厚さに成長させる［同図（ｃ）］。このとき、Ｐ
ＢＬ法と同様にＳＩＰＯＳ膜３がバッファ層として機能
し、窒化膜４下への酸素の侵入を抑えることを可能とす
る。
形成した後、熱燐酸によるウェットエッチングまたは四
ふっ化炭素（ＣＦ4 ）等を用いたドライエッチングによ
り素子分離領域となる部分のシリコン窒化膜を除去する
［同図（ｂ）］。このときＳＩＰＯＳ膜３は残すように
する。続いて、パイロ酸化（１０００℃、１１０分間）
により、素子分離領域のＳＩＰＯＳ膜３およびその下の
シリコン基板１を酸化してフィールド酸化膜５を５００
ｎｍの厚さに成長させる［同図（ｃ）］。このとき、Ｐ
ＢＬ法と同様にＳＩＰＯＳ膜３がバッファ層として機能
し、窒化膜４下への酸素の侵入を抑えることを可能とす
る。
【００１６】次に、フィールド酸化膜５を形成したとき
に生じた窒化膜４上の酸化膜をふっ酸で除去し、窒化膜
４を熱燐酸で除去し、更にＳＩＰＯＳ膜を除去し、最後
に下地酸化膜２を除去する［同図（ｄ）］。上記のよう
にして、素子分離領域１０と素子形成領域２０とが形成
される。ＰＢＬ法の場合のバッファ層として用いられた
多結晶シリコン膜は結晶粒が大きく、更にフィールド酸
化膜形成時に粒成長が起きたのに対し、本実施例のＳＩ
ＰＯＳ膜３では、堆積時の結晶粒が小さく、独特のモザ
イク構造を有し緻密で、更にフィールド酸化膜５形成時
に粒成長が起きないので、バーズビーク長が短く、フィ
ールド酸化膜５の端となった部分の表面は、窒化膜４お
よびＳＩＰＯＳ膜３の除去後も凹凸が無く滑らかで、し
かもホワイトリボン効果によるエッチピットが生じな
い。しかも大幅な工程数の増加も必要で無い。その結
果、半導体装置の品質向上を果たすだけでなく、更に素
子分離領域による損失面積を低減できることになる。
に生じた窒化膜４上の酸化膜をふっ酸で除去し、窒化膜
４を熱燐酸で除去し、更にＳＩＰＯＳ膜を除去し、最後
に下地酸化膜２を除去する［同図（ｄ）］。上記のよう
にして、素子分離領域１０と素子形成領域２０とが形成
される。ＰＢＬ法の場合のバッファ層として用いられた
多結晶シリコン膜は結晶粒が大きく、更にフィールド酸
化膜形成時に粒成長が起きたのに対し、本実施例のＳＩ
ＰＯＳ膜３では、堆積時の結晶粒が小さく、独特のモザ
イク構造を有し緻密で、更にフィールド酸化膜５形成時
に粒成長が起きないので、バーズビーク長が短く、フィ
ールド酸化膜５の端となった部分の表面は、窒化膜４お
よびＳＩＰＯＳ膜３の除去後も凹凸が無く滑らかで、し
かもホワイトリボン効果によるエッチピットが生じな
い。しかも大幅な工程数の増加も必要で無い。その結
果、半導体装置の品質向上を果たすだけでなく、更に素
子分離領域による損失面積を低減できることになる。
【００１７】特に本実施例では、ＳＩＰＯＳ膜３を残し
てフィールド酸化膜５の形成を行った。ＳＩＰＯＳ膜３
も多結晶シリコン膜の一種であり結晶シリコンに比べて
酸化速度が速い。従って、同じ厚さのフィールド酸化膜
５を形成するのに熱処理時間が短くて済むという利点が
ある。フィールド酸化膜５の形成前に、ＳＩＰＯＳ膜３
および下地酸化膜２をもエッチングし、シリコン基板１
の表面を酸化することもできる。その場合は、ＳＩＰＯ
Ｓ膜３を残した場合より時間がかかるが、フィールド酸
化膜５の端は実施例１より一層平滑になり、素子形成領
域２０表面からの深さが深いフイールド酸化膜が形成で
きる。 ［実施例２］図２（ａ）ないし（ｅ）および図３
（ａ）、（ｂ）は本発明の別の製造方法にかかる半導体
装置の素子分離領域の製造工程順の断面図である。以下
図に基づいて製造方法の説明をする。
てフィールド酸化膜５の形成を行った。ＳＩＰＯＳ膜３
も多結晶シリコン膜の一種であり結晶シリコンに比べて
酸化速度が速い。従って、同じ厚さのフィールド酸化膜
５を形成するのに熱処理時間が短くて済むという利点が
ある。フィールド酸化膜５の形成前に、ＳＩＰＯＳ膜３
および下地酸化膜２をもエッチングし、シリコン基板１
の表面を酸化することもできる。その場合は、ＳＩＰＯ
Ｓ膜３を残した場合より時間がかかるが、フィールド酸
化膜５の端は実施例１より一層平滑になり、素子形成領
域２０表面からの深さが深いフイールド酸化膜が形成で
きる。 ［実施例２］図２（ａ）ないし（ｅ）および図３
（ａ）、（ｂ）は本発明の別の製造方法にかかる半導体
装置の素子分離領域の製造工程順の断面図である。以下
図に基づいて製造方法の説明をする。
【００１８】シリコン基板１上にパイロ酸化により下地
酸化膜２を５０ｎｍ形成し、更にその上にプラズマＣＶ
Ｄ法により窒化膜４を１５０ｎｍ堆積する［図２
（ａ）］。次に、フォトリソグラフィによりマスクを形
成した後ＣＦ4 を用いたドライエッチングにより素子分
離領域となる部分の窒化膜４を除去する［同図
（ｂ）］。次に、素子分離領域の下地酸化膜２を除去
し、更に、窒化膜４下に例えば０．１μｍアンダーカッ
トが入るようにふっ酸処理を施す［同図（ｃ）］。
酸化膜２を５０ｎｍ形成し、更にその上にプラズマＣＶ
Ｄ法により窒化膜４を１５０ｎｍ堆積する［図２
（ａ）］。次に、フォトリソグラフィによりマスクを形
成した後ＣＦ4 を用いたドライエッチングにより素子分
離領域となる部分の窒化膜４を除去する［同図
（ｂ）］。次に、素子分離領域の下地酸化膜２を除去
し、更に、窒化膜４下に例えば０．１μｍアンダーカッ
トが入るようにふっ酸処理を施す［同図（ｃ）］。
【００１９】これを再度パイロ酸化して、下地酸化膜２
を除去した部分に、１０ｎｍの再酸化膜６を形成した後
［同図（ｄ）］、減圧ＣＶＤ法によりＳＩＰＯＳ膜３を
３０ｎｍ堆積する［同図（ｅ）］。次に、窒素雰囲気中
で実施例１と同様の熱処理を実施した後、パイロ酸化に
より、素子分離領域および窒化膜４上のＳＩＰＯＳ膜３
およびシリコン基板１を酸化し、素子分離領域にフィー
ルド酸化膜５を成長させる［図３（ａ）］。この時、素
子分離領域のＳＩＰＯＳ膜３のみならず、素子形成領域
の窒化膜４上のＳＩＰＯＳ膜３も酸化され、酸化膜８と
なる。
を除去した部分に、１０ｎｍの再酸化膜６を形成した後
［同図（ｄ）］、減圧ＣＶＤ法によりＳＩＰＯＳ膜３を
３０ｎｍ堆積する［同図（ｅ）］。次に、窒素雰囲気中
で実施例１と同様の熱処理を実施した後、パイロ酸化に
より、素子分離領域および窒化膜４上のＳＩＰＯＳ膜３
およびシリコン基板１を酸化し、素子分離領域にフィー
ルド酸化膜５を成長させる［図３（ａ）］。この時、素
子分離領域のＳＩＰＯＳ膜３のみならず、素子形成領域
の窒化膜４上のＳＩＰＯＳ膜３も酸化され、酸化膜８と
なる。
【００２０】最後に実施例１と同様に、素子形成領域の
酸化膜８、窒化膜４、下地酸化膜２を除去して、素子分
離領域と素子形成領域とが形成される［同図（ｂ）］。
この実施例２の方法によれば、ＳＩＰＯＳ膜３は熱酸化
により、酸化膜になるので、ＳＩＰＯＳ膜３をエッチン
グする必要がない。ただし、もし、ＳＩＰＯＳ膜３が完
全に酸化されていなければ、窒化膜４の除去後にＳＩＰ
ＯＳ膜３除去の工程を追加する必要がある。
酸化膜８、窒化膜４、下地酸化膜２を除去して、素子分
離領域と素子形成領域とが形成される［同図（ｂ）］。
この実施例２の方法によれば、ＳＩＰＯＳ膜３は熱酸化
により、酸化膜になるので、ＳＩＰＯＳ膜３をエッチン
グする必要がない。ただし、もし、ＳＩＰＯＳ膜３が完
全に酸化されていなければ、窒化膜４の除去後にＳＩＰ
ＯＳ膜３除去の工程を追加する必要がある。
【００２１】このようにして、素子分離領域１０と素子
形成領域２０とが形成される。多結晶シリコンを用いた
ＰＥＬＯＸ（Ｐｏｌｙ−ｓｉｌｉｃｏｎ Ｅｎｃａｐｓ
ｕｌａｔｅｄ ＬＯＣＯＳ）法［IEEE Electron Device
Letters Vol.12, p.92, (1991)]参照］と比較して、本
実施例のＳＩＰＯＳ膜３では、堆積時の結晶粒が小さ
く、更にフィールド酸化膜形成時に粒成長が起きないの
で、バーズビーク長が短く、フイールド酸化膜５の端は
滑らかになり、ホワイトリボン効果によるエッチピット
も生じない。
形成領域２０とが形成される。多結晶シリコンを用いた
ＰＥＬＯＸ（Ｐｏｌｙ−ｓｉｌｉｃｏｎ Ｅｎｃａｐｓ
ｕｌａｔｅｄ ＬＯＣＯＳ）法［IEEE Electron Device
Letters Vol.12, p.92, (1991)]参照］と比較して、本
実施例のＳＩＰＯＳ膜３では、堆積時の結晶粒が小さ
く、更にフィールド酸化膜形成時に粒成長が起きないの
で、バーズビーク長が短く、フイールド酸化膜５の端は
滑らかになり、ホワイトリボン効果によるエッチピット
も生じない。
【００２２】本実施例でも、ＳＩＰＯＳ膜３を残してフ
ィールド酸化膜５の形成を行った。ＳＩＰＯＳ膜３も多
結晶シリコン膜の一種であり結晶シリコンに比べて酸化
速度が速い。従って、同じ厚さのフィールド酸化膜５を
形成するのに熱処理時間が短くて済むという利点があ
る。フィールド酸化膜５の形成前に、ＳＩＰＯＳ膜３お
よび下地酸化膜２をエッチングし、シリコン基板１の表
面を酸化することもできる。その場合は、ＳＩＰＯＳ膜
３を残した場合より時間がかかるが、フィールド酸化膜
５の端は実施例２より一層平滑になる。
ィールド酸化膜５の形成を行った。ＳＩＰＯＳ膜３も多
結晶シリコン膜の一種であり結晶シリコンに比べて酸化
速度が速い。従って、同じ厚さのフィールド酸化膜５を
形成するのに熱処理時間が短くて済むという利点があ
る。フィールド酸化膜５の形成前に、ＳＩＰＯＳ膜３お
よび下地酸化膜２をエッチングし、シリコン基板１の表
面を酸化することもできる。その場合は、ＳＩＰＯＳ膜
３を残した場合より時間がかかるが、フィールド酸化膜
５の端は実施例２より一層平滑になる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
の製造方法によれば、ＳＩＰＯＳ（絶縁性多結晶シリコ
ン）膜を使用することにより、ＰＢＬ法、ＰＥＬＯＸ法
のような多結晶シリコン膜を用いて素子分離領域を形成
した方法に比べ、フィールド酸化膜の端に凹凸がなく平
滑で、バーズビーク長が短くなり、また素子形成領域の
端部にエッチピット等の欠陥を生じない素子分離領域
を、しかも大幅な工程数の増加無く実現した。その結
果、半導体装置の品質向上を果たすだけでなく、更に素
子分離領域による損失面積を低減できる。従って本発明
は、半導体装置の微細化、高集積化に多大の貢献をなす
ものである。
の製造方法によれば、ＳＩＰＯＳ（絶縁性多結晶シリコ
ン）膜を使用することにより、ＰＢＬ法、ＰＥＬＯＸ法
のような多結晶シリコン膜を用いて素子分離領域を形成
した方法に比べ、フィールド酸化膜の端に凹凸がなく平
滑で、バーズビーク長が短くなり、また素子形成領域の
端部にエッチピット等の欠陥を生じない素子分離領域
を、しかも大幅な工程数の増加無く実現した。その結
果、半導体装置の品質向上を果たすだけでなく、更に素
子分離領域による損失面積を低減できる。従って本発明
は、半導体装置の微細化、高集積化に多大の貢献をなす
ものである。
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の製造方法にかかる半
導体装置の素子分離領域の製造工程順の断面図
導体装置の素子分離領域の製造工程順の断面図
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の別の製造方法にかか
る半導体装置の素子分離領域の製造工程順の断面図
る半導体装置の素子分離領域の製造工程順の断面図
【図３】（ａ）および（ｂ）は図２（ｅ）に続く製造工
程順の断面図
程順の断面図
【図４】（ａ）〜（ｄ）は従来のＬＯＣＯＳ法にかかる
分離領域の製造工程順の断面図
分離領域の製造工程順の断面図
【図５】（ａ）〜（ｄ）は従来のＰＢＬ法にかかる分離
領域の製造工程順の断面図
領域の製造工程順の断面図
１ シリコン基板 ２ 下地酸化膜 ３ ＳＩＰＯＳ膜 ４ 窒化膜 ５ フィールド酸化膜 ６ 再酸化膜 ７ 多結晶シリコン膜 ８ 酸化膜 １０ 素子分離領域 ２０ 素子形成領域
Claims (4)
- 【請求項１】半導体装置内の素子間分離のために窒化膜
を用いて選択形成したフィールド酸化膜を有する半導体
装置の製造方法において、シリコン基板上に下地酸化膜
を形成する工程と、その下地酸化膜表面上に酸素を含み
結晶粒の小さい半絶縁性多結晶シリコン膜を形成する工
程と、そのシリコン基板に熱処理を施す工程と、前記半
絶縁性多結晶シリコン膜表面上に窒化膜を形成する工程
と、前記窒化膜を選択的に除去する工程と、窒化膜を除
去した素子分離領域に熱酸化によりフィールド酸化膜を
形成する工程と、素子分離領域以外の窒化膜および下地
酸化膜を除去する工程とを順に行うことを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２】半導体装置内の素子間分離のために窒化膜
を用いて選択形成したフィールド酸化膜を有する半導体
装置の製造方法において、シリコン基板上に下地酸化膜
を形成する工程と、その下地酸化膜表面上に酸素を含み
結晶粒の小さい半絶縁性多結晶シリコン膜を形成する工
程と、そのシリコン基板に熱処理を施す工程と、前記半
絶縁性多結晶シリコン膜表面上に窒化膜を形成する工程
と、前記窒化膜と半絶縁性多結晶シリコン膜とを選択的
に除去する工程と、窒化膜と半絶縁性多結晶シリコン膜
とを除去した素子分離領域に熱酸化によりフィールド酸
化膜を形成する工程と、素子分離領域以外の窒化膜およ
び下地酸化膜を除去する工程とを順に行うことを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】半導体装置内の素子間分離のために窒化膜
を用いて選択形成したフィールド酸化膜を有する半導体
装置の製造方法において、シリコン基板上に下地酸化膜
を形成する工程と、その下地酸化膜表面上に窒化膜を形
成する工程と、前記窒化膜および下地酸化膜を選択的に
除去する工程と、窒化膜下の下地酸化膜の一部をエッチ
ングしてアンダーカットを形成する工程と、露出したシ
リコン基板表面に熱酸化により再酸化膜を形成する工程
と、その再酸化膜表面および窒化膜表面上に酸素を含み
結晶粒の小さい半絶縁性多結晶シリコン膜を形成しかつ
前記アンダーカットを埋める工程と、そのシリコン基板
に熱処理を施す工程と、窒化膜を選択的に除去した素子
分離領域に熱酸化によりフィールド酸化膜を形成する工
程と、素子分離領域以外の窒化膜および下地酸化膜を除
去する工程とを順に行うことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項４】半導体装置内の素子間分離のために窒化膜
を用いて選択形成したフィールド酸化膜を有する半導体
装置の製造方法において、シリコン基板上に下地酸化膜
を形成する工程と、その下地酸化膜表面上に窒化膜を形
成する工程と、素子分離領域の前記窒化膜および下地酸
化膜を選択的に除去する工程と、窒化膜下の下地酸化膜
の一部をエッチングしてアンダーカットを形成する工程
と、露出したシリコン基板表面に熱酸化により再酸化膜
を形成する工程と、その再酸化膜表面および窒化膜表面
上に酸素を含み結晶粒の小さい半絶縁性多結晶シリコン
膜を形成しかつ前記アンダーカットを埋める工程と、シ
リコン基板に熱処理を施す工程と、窒化膜を選択的に除
去した部分の下方の半絶縁性多結晶シリコン膜および再
酸化膜を除去する工程と、窒化膜を選択的に除去した素
子分離領域に熱酸化によりフィールド酸化膜を形成する
工程と、素子分離領域以外の窒化膜および下地酸化膜を
除去する工程とを順に行うことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29994196A JPH10144679A (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29994196A JPH10144679A (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10144679A true JPH10144679A (ja) | 1998-05-29 |
Family
ID=17878801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29994196A Pending JPH10144679A (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10144679A (ja) |
-
1996
- 1996-11-12 JP JP29994196A patent/JPH10144679A/ja active Pending
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