JPH1154610A - 半導体集積回路及びその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路及びその製造方法

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JPH1154610A
JPH1154610A JP9225834A JP22583497A JPH1154610A JP H1154610 A JPH1154610 A JP H1154610A JP 9225834 A JP9225834 A JP 9225834A JP 22583497 A JP22583497 A JP 22583497A JP H1154610 A JPH1154610 A JP H1154610A
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Masuyuki Taki
益志 滝
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光時のハレーションによるノッチングや、
素子能動領域の短縮などの発生を有効に防止できるフィ
ールドシールド素子分離構造の半導体集積回路及びその
製造方法を提供する。 【解決手段】半導体基板(1) 上に形成された絶縁膜(2)
と、この絶縁膜上に形成されかつ所定電位に保持される
ポリシリコン膜などの導電膜(3) とから成るフィールド
シールド素子分離構造を備えた半導体集積回路であっ
て、このフィールドシールド素子分離構造の端部は、ド
ライエッチングなどによって形成された逆テーパー形状
を呈すると共に、この端部の内部を満たしかつほぼ垂直
な端面を有する保護用側壁(6) が形成されている。上記
逆テーパー形状は、好適には半導体基板の対して45°〜
85°の角度をなす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フィールドシールド素
子分離構造を有する半導体集積回路及びその製造方法に
関するものであり、特に、素子分離構造の端部の保護用
側壁を従来の傾斜面からほぼ垂直面に近づけることによ
り、精度と素子特性の向上を図ったフィールドシールド
素子分離方式の半導体集積回路及びその製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路では、隣接素子間を電気
的に分離する必要があるが、この素子分離方式の一つと
してフィールドシールド素子分離方式が広く適用されて
いる。このフィ−ルドシ−ルド素子分離方式の半導体集
積回路について、従来の製造工程を、図3を参照しなが
ら説明する。
【0003】まず、(A)に示すように、半導体板10
1上にフィ−ルドシ−ルド素子分離構造のゲ−ト絶縁膜
となる酸化膜102' を形成し、続いて、フィ−ルドシ
−ルド素子分離構造のゲ−ト電極となる導電膜として、
例えば、ポリシリコン膜103' を積層し、引続き、ゲ
ート電極上面部の保護を目的とした層間絶縁膜となる酸
化膜104' を積層する。
【0004】次に、(B)に示すように、公知のフォト
リソグラフィ−技術を用いて、フィ−ルドシ−ルド素子
分離領域だけにレジストパタ−ン105を選択的に形成
し、このレジストパタ−ン105をマスクとして酸化膜
104' に対してドライエッチングを行うことにより、
(C)に示すように、電極保護の層間絶縁膜104を形
成する。
【0005】更に、(C)に示すように、レジストパタ
−ン105をマスクとして使用するか、あるいは、レジ
ストパタ−ン105の除去後に上記ドライエッチングで
形成された電極保護の層間絶縁膜104をマスクとして
使用することにより、下層のポリシリコン膜103' を
ドライエッチングすることにより、ゲ−ト電極103を
形成する。
【0006】この段階では、フィ−ルドシ−ルド素子分
離構造のゲ−ト電極103を構成する多結晶ポリシリコ
ン膜の側面が露出していて、他の導電層と短絡したり、
特性が不安定になったりするおそれがある。この露出し
た側面を保護するために、これを覆う絶縁物のサイドウ
ォールやスペーサなどと称される保護用側壁が形成され
る。まず、(D)に示すように、基板の全面に適宜な層
間絶縁膜、例えば、酸化膜106' を化学気相成長法な
どにより形成する。
【0007】次に、(E)に示すように、公知のエッチ
バック法を用いて全面に対して異方特性のドライエッチ
ングを行うことにより、ゲート電極103の側面部のみ
に選択的にかつ自己整合的に酸化膜の保護用側壁106
を形成する。
【0008】上記図3に示す各工程が従来のフィ−ルド
シ−ルド素子分離構造の製造工程であり、この後、フィ
−ルドシ−ルド素子分離構造によって囲まれた素子能動
領域内に、トランジスタなどの素子が形成される。な
お、上記素子分離構造では、ゲート電極103に電圧が
印加され、このゲート電極の下方の電位を固定すること
により、フィールドシールド素子分離が行われる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のフィ−
ルドシ−ルド素子分離構造では、ゲート電極の側壁の保
護と安定化のために、これを酸化膜の保護用側壁で覆う
構造が採用されている。このため、図3の(E)に示す
ように、フォトリソグラフィ−技術によって形成される
レジストパタ−ンの寸法、いわゆる素子分離幅に相当す
る寸法W1は保護用側壁の寸法D106が加算された仕
上りとなる。この結果、素子能動領域幅W2は、レジス
トパタ−ン形成(設計値)W1よりもD101だけ短縮
されることになり、微細化に対する大きな障害の一つに
なっていた。
【0010】また、上記保護用側壁の仕上り形状は順テ
−パ−形状を呈することになる。この結果、図4に例示
するように、素子能動領域部にパタ−ン形成を行う際
に、反射光によるハレ−ションが発生し、このハレーシ
ョンによってレジストパタ−ンのノッチングが発生する
という問題があった。すなわち、レチクル110の透過
領域を透過した露光光111は、シ−ルドシ−ルド素子
分離領域上では、レジスト107を透過して最上層絶縁
膜104に垂直に入射し、垂直に反射される。また、レ
チクル110の透過領域を透過した露光光111は、素
子能動領域上ではシリコン基板101上に形成された酸
化膜102に垂直に入射し、垂直に反射される。
【0011】これに対して、レチクル110の透過領域
を透過して保護用側壁106に入射した露光光111
は、この保護用側壁106で反射されて反射光112と
なり、本来未露光状態に保たれなければならない領域に
入射し、この領域を露光させてしまう。このハレ−ショ
ンによってレジストパタ−ンのノッチング(細りや欠
け)が生じるという問題があった。
【0012】従って、本発明の目的は、フィールドシー
ルド素子分離構造の端部に対する保護用側壁による素子
能動領域幅の短縮と、ハレ−ションによるノッチングの
発生を有効に防止できる半導体集積回路及びその製造方
法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決する本発明の半導体集積回路は、半導体基板上に形成
された絶縁膜と、この絶縁膜の上に形成されかつ所定電
位に保持される導電膜とから成るフィールドシールド素
子分離構造を備えた半導体集積回路であって、上記フィ
ールドシールド素子分離構造の端部は逆テーパー形状
(アンダ−カット形状)を呈すると共に、この逆テーパ
ー形状の端部の内部を満たしかつほぼ垂直な端面を有す
る保護用側壁が形成されている。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態によれ
ば、上記逆テーパー形状が上記半導体基板に対して45
°〜85°の範囲内の角度を有している。本発明の更に
他の好適な実施の形態によれば、上記導電膜がポリシリ
コン膜や、アモルファスシリコン膜から成っている。
【0015】上記本発明の半導体集積回路の好適な製造
方法によれば、フィ−ルドシ−ルド素子分離構造の形成
時のドライエッチングによって、この素子分離構造に逆
テーパー形状(アンダ−カット形状)の端部を生じさせ
る。次に、基板の全面に絶縁膜を形成したのち、異方性
を有するドライエッチングを行うことにより、上記逆テ
ーパー形状の端部の内部を満たすと共にほぼ垂直な端面
を有する保護用側壁を自己整合的に形成する。
【0016】
【実施例】図1は、本発明の一実施例のフィールドシー
ルド素子分離構造を有する半導体集積回路を製造する際
の各工程を説明するための断面図である。
【0017】まず、(A)に示すように、半導体基板1
上に、フィ−ルドシ−ルド素子分離構造のゲ−ト絶縁膜
を形成するための酸化膜2' を、厚さ数百Å、例えば、
500Åで形成する。続いて、フィ−ルドシ−ルド素子
分離構造のゲ−ト電極形成用の導電膜として、ポリシリ
コン膜や、アモルファスシリコン膜からなる導電膜3'
を厚さ数千Å、例えば1500Åで形成する。更に、ゲ
ート電極の上方の分離絶縁用の絶縁膜を形成するための
絶縁膜4' を、例えば低圧化学気相成長法等により数千
A、例えば2000Åの膜厚で形成する。
【0018】次に、(B)に示すように、基板の全面に
レジストを形成したのち、公知のフォトリソグラフィ−
技術を用いて、素子能動領域部を囲むフィ−ルドシ−ル
ド素子分離領域のみに選択的にレジストパタ−ン5を形
成する。
【0019】続いて、(C)に示すように、上記レジス
トパタ−ン5をマスクとして、絶縁膜4' と導電膜3'
のそれぞれに対してドライエッチングを行うことによ
り、絶縁膜4とゲ−ト電極3とを形成する。ただし、こ
のドライエッチングは、従来方法における異方性を有す
る垂直状のエッチングとは異なり、素子分離領域の端部
に逆テ−パ−形状(アンダ−カット形状)を生じさせる
エッチング条件のもとで行われる。このアンダ−カット
形状は、次に行う絶縁膜の被覆性を考慮し、図2の
(A)に示すように、角度θを45°〜85°の範囲内
の適宜な値に設計される。
【0020】上記逆テ−パ−形状を生じさせるエッチン
グは、例えば、CF4 +O2 +Arや、CHF3 +CF
4 +Arなどの組成のガスを使用して1.5Torr 、400Wの
エッチングの条件のもとに行われる。ただし、上記エッ
チングの条件は、エッチング装置に応じて異なるため、
エッチング装置に合わせてガス圧や電力を適宜な値に変
更される。
【0021】なお、素子形成領域内の基板表面の酸化膜
2' は、この表面をエッチング時の損傷から保護するた
めに除去されず、最終段階のゲート酸化膜の形成時にバ
ッファード弗酸などを用いて除去される。
【0022】次に、素子分離領域の端部のアンダ−カッ
ト形状の形成が終了すると、図1の(D)に示すよう
に、レジストパタ−ン5が除去され、ゲ−ト電極3の側
壁に保護絶縁膜を形成するために、まず、基板の全面に
絶縁膜6' が形成される。この絶縁膜は、例えば、低圧
の化学気相成長法による酸化膜や窒化膜から成る。
【0023】図2の(B)に示すように、絶縁膜6' の
厚さT1としては、アンダ−カット状態のフィ−ルドシ
−ルド端部の形状や被覆性などを考慮し、素子分離領域
の端部の食込み幅D1に対して1.2 倍〜3倍程度の範囲
内の適宜な値に設定される。
【0024】なお、上記膜厚T1の設定値に幅があるの
は、これが本実施例において得られた数値のためであ
る。この膜厚T1としては、少なくとも、絶縁膜6' の
下端部P1がフィ−ルドシ−ルド素子分離パタ−ン上端
部P2の直下よりも素子能動領域側に位置するという条
件を満たしている限り、上記膜厚の範囲内に限定されな
い。これは、アンダーカットを生ぜしめた側壁部へのC
VD膜のカバレージは平坦部とは等しくはならず、多少
薄めに(0.9 倍から0.95倍程度) 形成されることと、大
幅に( 厚く) 形成した場合にはオーバーハング形状が悪
化し、所望の埋め込み状態の側壁が形成できないことが
実験的に判明しているからである。
【0025】再び図1を参照すれば、(E)に示すよう
に、基板の全面に対して異方性のドライエッチングを行
い、ゲート電極3の上に形成されている上部保護絶縁膜
4を露出させる。この際、素子能動領域上の絶縁膜6'
は、エッチングされて消滅するが、アンダ−カット形状
部には自己整合的に絶縁膜が残存し、ほぼ垂直形状から
成る保護用側壁6が形成される。
【0026】
【効果】以上詳細に説明したように、本発明の半導体集
積回路は、素子分離構造に対する保護用側壁が素子能動
領域内に突出する代わりに、この素子分離構造の逆テー
パー形状の端部の下部に食い込んだ形状となる。この結
果、この保護用側壁による素子能動領域の幅の短縮が生
じなくなり、回路の微細化に悪影響を及ぼすことがなく
なる。
【0027】また、保護用側壁の形状は、従来の順テ−
パ−形状とは異なり、ほぼ垂直の状となる。この結果、
後続の製造工程において基板上にレジストを塗布して露
光を行う際に、保護用側壁からの反射によるハレ−ショ
ンとこれに伴うノッチングの発生が有効に防止される。
この結果、レジストパタ−ンの細りや部分的な欠落など
が発生しない。さらに、寸法精度も向上し、良好な素子
特性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の半導体集積回路の製造方法
のうち、フィールドシールド素子分離構造を製造するた
めの各工程を説明する断面図である。
【図2】上記製造工程におけるフィールドシールド素子
分離構造の端部を拡大して示す断面図である。
【図3】従来の半導体集積回路の製造方法のうち、フィ
ールドシールド素子分離構造を製造するための各工程を
説明する断面図である。
【図4】上記従来の半導体集積回路の問題点の一つを説
明するための断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2' フィ−ルドシ−ルド素子分離構造のゲ−ト酸化膜
を形成するための酸化膜 3 フィ−ルドシ−ルド素子分離構造のゲート電極 4 フィールドシールド素子分離構造の上層保護絶縁
膜 5 レジストパタ−ン 6 ' 絶縁膜 6 フィールドシールド素子分離構造の端部に対する
保護用側壁

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に形成された絶縁膜と、この
    絶縁膜の上に形成されかつ所定電位に保持される導電膜
    とから成るフィールドシールド素子分離構造を備えた半
    導体集積回路において、 前記フィールドシールド素子分離構造の端部は逆テーパ
    ー形状を呈すると共に、この逆テーパー形状の端部の内
    部を満たしかつほぼ垂直な端面を有する保護用側壁が形
    成されたことを特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記逆テーパー形状は、前記半導体基板に対して45°
    〜85°の範囲内の角度を有することを特徴とする半導
    体集積回路。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、 前記導電膜は、ポリシリコン膜、またはアモルファスシ
    リコン膜から成ることを特徴とする半導体集積回路。
  4. 【請求項4】半導体基板上に形成された絶縁膜と、この
    絶縁膜の上に形成されかつ所定電位に保持される導電膜
    とから成るフィールドシールド素子分離構造を備えた半
    導体集積回路の製造方法において、 前記フィ−ルドシ−ルド素子分離構造を形成する際に、
    ドライエッチングによってこのフィールドシールド素子
    分離構造に逆テーパー形状の端部を形成し、 次に、基板の全面に絶縁膜を形成したのち、異方性を有
    するドライエッチングを行うことにより、上記逆テーパ
    ー形状の端部の内部を満たすと共にほぼ垂直な端面を有
    する保護用側壁を自己整合的に形成することを特徴とす
    る半導体集積回路の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112053948A (zh) * 2020-08-31 2020-12-08 上海华虹宏力半导体制造有限公司 氧化膜的工艺方法

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