JPH1187335A - 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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JPH1187335A
JPH1187335A JP23964397A JP23964397A JPH1187335A JP H1187335 A JPH1187335 A JP H1187335A JP 23964397 A JP23964397 A JP 23964397A JP 23964397 A JP23964397 A JP 23964397A JP H1187335 A JPH1187335 A JP H1187335A
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JP
Japan
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oxide film
film
forming
oxidation
nitride film
Prior art date
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Withdrawn
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JP23964397A
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English (en)
Inventor
Michiko Yamauchi
美知子 山内
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パターンエッジ部分の応力を緩和させ、信頼
性、動作特性の向上に寄与することができる半導体装置
の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板1上にパッド酸化膜2を形成
し、周辺部の厚さが薄い窒化膜8を形成する。窒化膜8
をマスクとしてフィールド酸化すると、パターンエッジ
部分にかかる応力を緩和させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に関し、特に素子分離領域の形成方法に特徴を有
する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のSiを主成分とする半導体装置で
は、主にLOCOS(Local Oxidation of Silicon:選
択酸化)分離法によって素子間の分離を行っていた。
【0003】このLOCOS分離法では、まず、図2
(a)に示すように、Si基板x1上にパッド酸化膜x
2を形成し、この上に耐酸化膜として、例えば窒化膜x
3を形成する。次に、図2(b)に示すように、レジス
トパターンx4を形成し、レジストパターンx4が形成
されていない領域のパッド酸化膜x2、窒化膜x3をエ
ッチングする。この後、酸化処理を行なうと、図2
(c)に示すように、フィールド酸化膜x5が形成され
る。
【0004】このようなLOCOS分離法では、活性領
域(AC領域、窒化膜x3によって覆われている部分)
の幅がサブハーフμmレベルの狭いところでは、フィー
ルド酸化膜x5を形成する際に、図2(c)及び同図
(d)に示すように、窒化膜x3下でも酸化が進み(い
わゆるバーズビークの浸入)、パッド酸化膜x2が厚く
なる。
【0005】このような現象を抑制するために、従来
は、パッド酸化膜x2を薄くし、窒化膜x3を厚くする
ことによって対処していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにパッド酸化膜x2を薄く、窒化膜x3を厚くした
場合では、AC領域を形成すると、低変換差にはなるも
のの、バーズビークが全く形成されないために、AC領
域のエッジ部分が急峻な形状となり、ゲート酸化膜(窒
化膜x3下のパッド酸化膜x2)の耐圧が劣化する等、
信頼性に影響を与える。
【0007】また、ACエッジの近傍にフィールド酸化
膜x5を形成する際に、Si基板x1に応力が多大に働
き、結晶欠陥を発生させ、接合リークへ影響を及ぼすよ
うになっている。また、この応力は、正電荷を発生さ
せ、MOSトランジスタ(以下、MOSTr)特性のキ
ンクの原因となることが、例えば文献「Extended Abstr
acts of the 1996 International Conference on Solid
State Devices and Materials, Yokohama, 1996, pp.
476-478, Analysis of the Charge Density at Field O
xide/SOI and SOI/Buried Oxide Interfaces in Partia
lly Depleted SOIMOSFETs with and without Hydrogena
tion, T. Iwamatu, et al. 」等により知られている。
【0008】本発明は、上述のような問題点に鑑みてな
されたものであり、パターンエッジ部分にかかる応力を
低減させることができ、信頼性、動作特性の向上に寄与
することができる半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、半導体基板の表面を酸化させてパッド酸
化膜を形成するパッド酸化膜形成ステップと、パッド酸
化膜上に両端の厚さが薄い耐酸化膜を形成する耐酸化膜
形成ステップと、半導体基板表面の耐酸化膜で覆われて
いない部分を酸化させてフィールド酸化膜を形成するフ
ィールド酸化膜形成ステップとを有している。
【0010】また、本発明に係る他の半導体装置の製造
方法は、半導体基板表面に耐酸化膜を形成する耐酸化膜
形成ステップと、耐酸化膜の下部に設けられ、耐酸化膜
の下部中心に近づくにしたがって厚さが薄くなるパッド
酸化膜を形成するパッド酸化膜形成ステップと、半導体
基板表面の耐酸化膜で覆われていない部分を酸化させて
フィールド酸化膜を形成するフィールド酸化膜形成ステ
ップとを有している。
【0011】
【発明の実施の形態】
第1の実施形態 図1は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造
方法の要部(素子分離領域の生成プロセス)を示す図で
ある。
【0012】この製造方法では、まず、図1(a)に示
すように、Si基板1上に100〜200Å程度の膜厚
のパッド酸化膜2を形成し、この上に耐酸化膜として、
例えば1700〜2000Å程度の膜厚の窒化膜3を形
成し、この上にさらに1000〜2000Å程度の膜厚
のCVD酸化膜4を形成する。パッド酸化膜2は、例え
ばSi基板1を温度850°程度のウエットO2 雰囲気
中で酸化させて形成する。また、窒化膜3、CVD酸化
膜4はLPCVD(Low PressureCVD)によって形成
する。
【0013】次に、図1(b)に示すように、レジスト
パターン5を形成し、RIE(反応性イオンエッチン
グ)法により窒化膜3を800〜1000Å程度エッチ
ングし、レジストを除去後、図1(c)に示すように、
LPCVDによりCVD酸化膜6を1000〜2000
Å程度形成する。
【0014】さらに、RIE法による異方性エッチング
により、図2(d)に示すように、CVD酸化膜4と窒
化膜3の凸部の側壁部以外のCVD酸化膜6をエッチン
グし、酸化膜(サイドウォール)7を形成する。
【0015】次に、図1(e)に示すように、窒化膜3
上のCVD酸化膜7、7をマスクとして、窒化膜3をエ
ッチングし、さらに、CVD酸化膜7、7をフッ酸(H
F)で除去し、凸状の窒化膜8を形成する。
【0016】この後、ウエットO2 雰囲気中で、フィー
ルド酸化膜9が5000Å程度となるまで酸化処理を行
なう。このフィールド酸化の際に、窒化膜8の周辺部の
下の酸化膜が徐々に成長し、図1(f)に示すように、
バーズビークが形成される。窒化膜8の周辺部が厚い
と、酸化膜9の成長に伴って、酸化膜9の先端(バーズ
ビークの先端)と窒化膜8周辺部及びSi基板1の間に
応力が集中し、結晶欠陥が生じるが、上述のように形成
した半導体素子では、窒化膜8の周辺部が薄くなってい
るため、バーズビークの先端部と窒化膜8の周辺部及び
Si基板1との間(すなわちパターンエッジ部分)の応
力を緩和させることができる。これにより、発生する結
晶欠陥を低減させることができる。
【0017】また、バーズビークが形成されない場合、
AC領域のエッジ部分は急峻な形状(例えばθ2のみの
形状)であるが、上述のように形成した半導体装置で
は、図1(g)に示すように緩やか(θ1とθ2の2段
階の形状)な形状となっている。これにより、MOST
rキンクの抑制及び接合リークの改善が図られる。ま
た、バーズビークが適度に入るため、ゲート酸化膜(窒
化膜8下のパッド酸化膜2)の信頼性も改善される。
【0018】なお、上述のように素子分離領域(フィー
ルド酸化膜9)を形成した後の処理は、従来の半導体装
置の製造と同様に行なう。
【0019】また、上述のバーズビークの先端の角度
は、例えばパッド酸化膜2の厚さ、窒化膜8の周辺部の
厚さ等を変更することにより容易に変更することができ
る。
【0020】第2の実施形態 図3は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造
方法の要部(素子分離領域の生成プロセス)を示す図で
ある。
【0021】この製造方法では、まず、Si基板1上に
100〜200Å程度の膜厚のパッド酸化膜2を形成
し、この上に耐酸化膜として、例えば1700〜200
0Å程度の膜厚の窒化膜3を形成する。パッド酸化膜2
は、例えばSi基板1を温度850°程度、ウエットO
2 雰囲気中で酸化させて形成し、窒化膜3はLPCVD
によって形成する。
【0022】次に、図3(a)に示すように、レジスト
パターン5を形成し、RIE(反応性イオンエッチン
グ)法により窒化膜3をエッチングする。
【0023】レジストを除去したら、ウェットエッチン
グを行なってパッド酸化膜2を除去する。このエッチン
グは、例えば濃度5%のふっ酸(HF)により、1分2
0秒〜2分程度行なう。また、このエッチングは等方性
エッチングであるため、図3(b)に示すように、パッ
ド酸化膜2は窒化膜3周辺部の下までエッチングされ
る。
【0024】この後、酸化処理を行なって200〜30
0Å程度の膜厚の酸化膜(第2のパッド酸化膜)14を
形成する。窒化膜3の下部にはパッド酸化膜2が残って
おり、このような酸化処理を行なうことにより、露出し
たSi基板1表面から酸化が進み、図3(c)に示すよ
うに、窒化膜3の下の酸化膜14の厚さが薄い(100
〜200Å程度)状態となる。
【0025】さらに、図3(b)と同様のウェットエッ
チングにより、第2のパッド酸化膜14をエッチング
し、この後、図3(c)と同様の酸化処理を行なって、
第3のパッド酸化膜15を形成する。この第3のパッド
酸化膜15は、第2のパッド酸化膜14より若干厚め
(250〜350Å)に形成する。これにより、図3
(d)に示すように、窒化膜3の中心に近づくにしたが
って酸化膜15の厚さが階段状に薄くなった状態とな
る。
【0026】この状態で、ウエットO2 雰囲気中で、例
えば温度1000°程度のウェットO2 雰囲気中でフィ
ールド酸化膜9が5000Å程度となるまで酸化処理を
行なうと、図3(e)に示すように、フィールド酸化膜
16の先端に、角度が段階的に変化するバーズビークが
形成される。
【0027】上述のように形成した半導体素子では、図
3(f)に示すように、窒化膜3の下のフィールド酸化
膜の先端(バーズビークの先端)が徐々に薄くなってい
るため、バーズビークの先端部と窒化膜3の周辺部及び
Si基板1との間(すなわちパターンエッジ部分)の応
力を緩和させることができる。これにより、発生する結
晶欠陥を低減させることができ、MOSTrキンクの抑
制及び接合リークの改善が図られ、ゲート酸化膜(パッ
ド酸化膜2)の信頼性も改善される。
【0028】なお、この第2の実施形態では、図3
(d)に示すように階段状に厚さが変わる第3のパッド
酸化膜15を形成した後、フィールド酸化を実行した
が、図3(c)に示すように窒化膜3の下とそれ以外の
領域とで厚さの異なる第2のパッド酸化膜14を形成し
た後、フィールド酸化を実行しても、角度の変化が1段
階(図3(f)のθ1とθ3に相当)ではあるが、バー
ズビークを生成させてパターンエッジ部分の応力を緩和
させることができる。
【0029】また、上述の第1の実施形態ではフィール
ド酸化前のパッド酸化膜2の厚さを均一としていたが、
この実施形態ではフィールド酸化前のパッド酸化膜2の
厚さが窒化膜3の中心に向かって段階的に薄くなるよう
にしているため、各工程で形成されるパッド酸化膜2、
第2のパッド酸化膜14及び第3のパッド酸化膜15の
厚さを制御することにより、バーズビークの形状の制御
性が向上する。
【0030】また、本発明は上述の実施形態に限定され
るものではなく、例えば上述の第1の実施形態では選択
的エッチングにより窒化膜8の周辺部の厚さを薄くした
が、選択的に積層し、窒化膜の中央部の厚さを厚くする
ことにより、窒化膜8の周辺部の厚さを薄くしてもよ
い。
【0031】また、第2の実施形態において、第1の実
施形態と同様に周辺部の厚さが薄い窒化膜を形成すると
共に、第2の実施形態と同様に窒化膜の中心に近づくに
したがって厚さの薄くなるパッド酸化膜を形成し、この
後、フィールド酸化を行なってもよい。その他、本発明
の技術的思想の範囲内で適宜変更することができる。ま
た、上述の各実施形態では、耐酸化膜として窒化膜を用
いたが、これは窒化膜に限定されず、同様の作用を奏す
るものであればよい。
【0032】
【発明の効果】本発明に係る半導体装置の製造方法で
は、耐酸化膜の両端の厚さが薄いため、フィールド酸化
膜形成ステップにおいて酸化処理を行なう際に、耐酸化
膜及び半導体基板と形成される酸化膜の間の応力(すな
わちパターンエッジ部分にかかる応力)を緩和させるこ
とができる。これにより、結晶欠陥を低減させて、信頼
性、動作特性の向上に寄与することができる。
【0033】また、本発明に係る他の製造方法では、前
記耐酸化膜の下部中心に近づくにしたがってパッド酸化
膜の厚さが薄くなっているため、フィールド酸化膜形成
ステップにおいて酸化処理を行なう際に、パターンエッ
ジ部分にかかる応力を緩和させ、かつ所望のAC領域を
得ることができ、結晶欠陥を低減させて、信頼性、動作
特性の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の
製造方法における素子分離領域の生成プロセスを示す図
である。
【図2】 従来の半導体装置の製造方法における素子分
離領域の生成プロセスを示す図である。
【図3】 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の
製造方法における素子分離領域の生成プロセスを示す図
である。
【符号の説明】
1 Si基板、2、14、15 パッド酸化膜、3、8
窒化膜、4、7 酸化膜、9、16 フィールド酸化

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の表面を酸化させてパッド酸
    化膜を形成するパッド酸化膜形成ステップと、 該パッド酸化膜上に両端の厚さが薄い耐酸化膜を形成す
    る耐酸化膜形成ステップと、 前記半導体基板表面の前記耐酸化膜で覆われていない部
    分を酸化させてフィールド酸化膜を形成するフィールド
    酸化膜形成ステップとを有することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記耐酸化膜形成ステップは、前記パッ
    ド酸化膜上に窒化膜を形成し、該窒化膜上に酸化膜を形
    成し、該酸化膜上にマスクを形成し、選択エッチングを
    行なって前記窒化膜の途中までエッチングし、窒化膜に
    凸部を形成するする工程と、 さらに酸化膜を形成し、該酸化膜を異方性エッチングし
    て、前記窒化膜の凸部の上面と側壁に酸化膜の層を形成
    する工程と、 該酸化膜をマスクとして、前記窒化膜を選択エッチング
    した後、酸化膜を除去する工程とを有することを特徴と
    する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 半導体基板表面に耐酸化膜を形成する耐
    酸化膜形成ステップと、 前記耐酸化膜の下部に設けられ、前記耐酸化膜の下部中
    心に近づくにしたがって厚さが薄くなるパッド酸化膜を
    形成するパッド酸化膜形成ステップと、 前記半導体基板表面の前記耐酸化膜で覆われていない部
    分を酸化させてフィールド酸化膜を形成するフィールド
    酸化膜形成ステップとを有することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記耐酸化膜形成ステップは、 半導体基板の表面を酸化させ、パッド酸化膜を形成する
    工程と、 該パッド酸化膜上に窒化膜を形成し、該窒化膜上にマス
    クを形成し、選択エッチングを行なう工程と、 等方性エッチングにより、前記窒化膜によって覆われて
    いない部分及び窒化膜の周辺部の下のパッド酸化膜を除
    去する酸化膜除去工程と、 選択酸化を行なって、パッド酸化膜を形成する選択酸化
    工程とを有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。
  5. 【請求項5】 前記酸化膜除去工程と選択酸化工程を複
    数回実行することを特徴とする請求項4記載の半導体装
    置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記酸化工程を実行する毎に形成するパ
    ッド酸化膜の厚さを増加させることを特徴とする請求項
    5記載の半導体装置の製造方法。
JP23964397A 1997-09-04 1997-09-04 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH1187335A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101437683B1 (ko) * 2006-05-29 2014-09-03 세이코 인스트루 가부시키가이샤 반도체 장치 제조 방법 및 반도체 장치

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Effective date: 20041207