JPH1187489A - ポーラスシリコンを用いた素子分離膜形成方法 - Google Patents
ポーラスシリコンを用いた素子分離膜形成方法Info
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- JPH1187489A JPH1187489A JP24546097A JP24546097A JPH1187489A JP H1187489 A JPH1187489 A JP H1187489A JP 24546097 A JP24546097 A JP 24546097A JP 24546097 A JP24546097 A JP 24546097A JP H1187489 A JPH1187489 A JP H1187489A
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- oxide film
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- field oxide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】フィールド酸化膜の形成方法において、ＬＯＣ
ＯＳ法に比べて、シリコン結晶の格子欠陥が生じ難く、
フィールド酸化膜の上方への盛り上がりを小さくできる
方法を提供する。 【解決手段】シリコン基板１の表面のフィールド領域を
露出させ、この露出部分のシリコンを所定深さまで多孔
質化する。多孔質シリコン層４を熱酸化することによ
り、フィールド酸化膜を形成する。シリコンの多孔質化
は、シリコン表面の露出部分を陽極とし、プラチナを陰
極として、両極をフッ化水素酸中に浸漬し、陽極電流密
度が１０Ａ／ｄｍ2 以下となるように両極間に通電する
ことにより行う。
ＯＳ法に比べて、シリコン結晶の格子欠陥が生じ難く、
フィールド酸化膜の上方への盛り上がりを小さくできる
方法を提供する。 【解決手段】シリコン基板１の表面のフィールド領域を
露出させ、この露出部分のシリコンを所定深さまで多孔
質化する。多孔質シリコン層４を熱酸化することによ
り、フィールド酸化膜を形成する。シリコンの多孔質化
は、シリコン表面の露出部分を陽極とし、プラチナを陰
極として、両極をフッ化水素酸中に浸漬し、陽極電流密
度が１０Ａ／ｄｍ2 以下となるように両極間に通電する
ことにより行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン表面を部
分的に熱酸化して素子分離用のシリコン酸化膜を形成す
る方法に関する。
分的に熱酸化して素子分離用のシリコン酸化膜を形成す
る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置においては、例えば、複数の
トランジスタを相互に電気的に分離するために、シリコ
ン基板上にフィールド酸化膜を形成することが行われ
る。このようなフィールド酸化膜の形成方法としては、
従来より、ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏ
ｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）と呼ばれる方法が採用され
ている。この方法では、シリコン基板上に、応力緩和用
の薄いシリコン酸化膜を形成した後、その上に窒化シリ
コン膜によるマスクを形成して熱酸化することにより、
マスクの開口部に位置するシリコン基板表面に厚いシリ
コン酸化膜が形成される。
トランジスタを相互に電気的に分離するために、シリコ
ン基板上にフィールド酸化膜を形成することが行われ
る。このようなフィールド酸化膜の形成方法としては、
従来より、ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏ
ｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）と呼ばれる方法が採用され
ている。この方法では、シリコン基板上に、応力緩和用
の薄いシリコン酸化膜を形成した後、その上に窒化シリ
コン膜によるマスクを形成して熱酸化することにより、
マスクの開口部に位置するシリコン基板表面に厚いシリ
コン酸化膜が形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＬ
ＯＣＯＳ法により得られるフィールド酸化膜は、熱酸化
によって体積がシリコンの約２．２倍に膨張するため、
フィールド酸化膜との境界付近に存在するシリコンに大
きなストレスが発生する。そして、このストレスはシリ
コンに結晶欠陥を発生させる原因になる。
ＯＣＯＳ法により得られるフィールド酸化膜は、熱酸化
によって体積がシリコンの約２．２倍に膨張するため、
フィールド酸化膜との境界付近に存在するシリコンに大
きなストレスが発生する。そして、このストレスはシリ
コンに結晶欠陥を発生させる原因になる。
【０００４】また、前述の体積膨張により、フィールド
酸化膜がシリコン基板の上方に大きく盛り上がって、シ
リコン基板の上側でフィールド領域と活性領域との間に
段差が生じる。この段差により、後続のフォトリソグラ
フィ工程で良好な露光結果が得られなかったり、コンタ
クトホールの深さにバラツキが生じたりする。また、こ
のようなトラブルを避けるために、半導体装置の製造工
程が複雑になるという問題点もある。
酸化膜がシリコン基板の上方に大きく盛り上がって、シ
リコン基板の上側でフィールド領域と活性領域との間に
段差が生じる。この段差により、後続のフォトリソグラ
フィ工程で良好な露光結果が得られなかったり、コンタ
クトホールの深さにバラツキが生じたりする。また、こ
のようなトラブルを避けるために、半導体装置の製造工
程が複雑になるという問題点もある。
【０００５】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目してなされたものであり、シリコン表面を部分的に
熱酸化して素子分離用のシリコン酸化膜を形成する方法
において、熱酸化によるシリコン酸化膜の体積膨張を低
く抑えて、フィールド酸化膜との境界付近に存在するシ
リコンに発生するストレスを小さくするとともに、フィ
ールド酸化膜の盛り上がりを小さくすることを課題とす
る。
着目してなされたものであり、シリコン表面を部分的に
熱酸化して素子分離用のシリコン酸化膜を形成する方法
において、熱酸化によるシリコン酸化膜の体積膨張を低
く抑えて、フィールド酸化膜との境界付近に存在するシ
リコンに発生するストレスを小さくするとともに、フィ
ールド酸化膜の盛り上がりを小さくすることを課題とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、シリコン表面上にマスクパターンを形成
することにより当該シリコン表面の素子分離領域を露出
させ、この露出部分のシリコンを所定深さまで多孔質化
した後、この多孔質シリコンを熱酸化することにより、
シリコン表面での素子分離用のシリコン酸化膜を形成す
ることを特徴とするポーラスシリコンを用いた素子分離
膜形成方法を提供する。
に、本発明は、シリコン表面上にマスクパターンを形成
することにより当該シリコン表面の素子分離領域を露出
させ、この露出部分のシリコンを所定深さまで多孔質化
した後、この多孔質シリコンを熱酸化することにより、
シリコン表面での素子分離用のシリコン酸化膜を形成す
ることを特徴とするポーラスシリコンを用いた素子分離
膜形成方法を提供する。
【０００７】前記シリコン表面とは、シリコン基板の表
面あるいは絶縁性基板上に形成されたシリコン薄膜の表
面を示す。また、シリコンを多孔質化する深さは、形成
される素子に応じて、適切な素子分離深さが得られるよ
うに設定する。例えば、シリコン薄膜が厚さ０．０５μ
ｍ程度で形成されるＳＯＳ（Silicon on Sapphire ）で
は、シリコンを多孔質化する深さを０．０１μｍ程度と
する。また、素子分離深さとして１０μｍを超える用途
はあまりなく、多孔質化に時間もかかるため、深さが１
０μｍを超えるシリコンの多孔質化は現実的ではない。
面あるいは絶縁性基板上に形成されたシリコン薄膜の表
面を示す。また、シリコンを多孔質化する深さは、形成
される素子に応じて、適切な素子分離深さが得られるよ
うに設定する。例えば、シリコン薄膜が厚さ０．０５μ
ｍ程度で形成されるＳＯＳ（Silicon on Sapphire ）で
は、シリコンを多孔質化する深さを０．０１μｍ程度と
する。また、素子分離深さとして１０μｍを超える用途
はあまりなく、多孔質化に時間もかかるため、深さが１
０μｍを超えるシリコンの多孔質化は現実的ではない。
【０００８】シリコンの多孔質化方法としては、「表面
技術 Vol.4,No.5,P396〜401(1995)」等に記載されてい
る方法を採用することができる。すなわち、シリコンの
多孔質化は、シリコン表面の露出部分を陽極とし、プラ
チナを陰極として、両極をフッ化水素酸中に浸漬し、陽
極電流密度が１０Ａ／ｄｍ2 以下となるように両極間に
通電することにより行うことができる。プラチナ（Ｐ
ｔ）以外の陰極としてはチタン（Ｔｉ）やイリジウム
（Ｉｒ）が挙げられる。
技術 Vol.4,No.5,P396〜401(1995)」等に記載されてい
る方法を採用することができる。すなわち、シリコンの
多孔質化は、シリコン表面の露出部分を陽極とし、プラ
チナを陰極として、両極をフッ化水素酸中に浸漬し、陽
極電流密度が１０Ａ／ｄｍ2 以下となるように両極間に
通電することにより行うことができる。プラチナ（Ｐ
ｔ）以外の陰極としてはチタン（Ｔｉ）やイリジウム
（Ｉｒ）が挙げられる。
【０００９】この場合は、シリコン表面の熱酸化を施す
部分以外をフッ化水素酸に耐性のある材料でマスクする
ことにより、熱酸化を施す部分のみを露出する。マスク
材料としては、例えば、窒化シリコンや有機系樹脂が挙
げられる。
部分以外をフッ化水素酸に耐性のある材料でマスクする
ことにより、熱酸化を施す部分のみを露出する。マスク
材料としては、例えば、窒化シリコンや有機系樹脂が挙
げられる。
【００１０】本発明の方法によれば、多孔質シリコンに
対して熱酸化を行うため、熱酸化の際のシリコン酸化膜
の体積膨張が多孔質シリコンの空孔により吸収される。
対して熱酸化を行うため、熱酸化の際のシリコン酸化膜
の体積膨張が多孔質シリコンの空孔により吸収される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。先ず、図１に示すように、シリコン基板１と
してｐ型シリコン単結晶を切り出したウエハを用い、そ
の表面に、熱酸化により約２０ｎｍのシリコン酸化膜２
を形成する。このシリコン酸化膜２の上に約１７０ｎｍ
の窒化シリコン膜３を形成する。
説明する。先ず、図１に示すように、シリコン基板１と
してｐ型シリコン単結晶を切り出したウエハを用い、そ
の表面に、熱酸化により約２０ｎｍのシリコン酸化膜２
を形成する。このシリコン酸化膜２の上に約１７０ｎｍ
の窒化シリコン膜３を形成する。
【００１２】次に、この窒化シリコン膜３の上に、通常
のフォトリソグラフィー技術によりレジストパターンを
形成し、このレジストパターンをマスクとして、四フッ
化炭素を反応性ガスとして用いたプラズマドライエッチ
ングを行うことにより、マスクの開口部に相当する窒化
シリコン膜３およびシリコン酸化膜２を除去する。この
ようにして、図２に示すように、シリコン基板１の所定
位置（フィールド領域）にシリコン露出面１１を形成す
る。すなわち、シリコン基板１の表面上に窒化シリコン
膜３およびシリコン酸化膜２からなるマスクパターンを
形成することにより、シリコン表面の素子分離領域を露
出させる。
のフォトリソグラフィー技術によりレジストパターンを
形成し、このレジストパターンをマスクとして、四フッ
化炭素を反応性ガスとして用いたプラズマドライエッチ
ングを行うことにより、マスクの開口部に相当する窒化
シリコン膜３およびシリコン酸化膜２を除去する。この
ようにして、図２に示すように、シリコン基板１の所定
位置（フィールド領域）にシリコン露出面１１を形成す
る。すなわち、シリコン基板１の表面上に窒化シリコン
膜３およびシリコン酸化膜２からなるマスクパターンを
形成することにより、シリコン表面の素子分離領域を露
出させる。
【００１３】次に、容器内に入れた濃度２０体積％のフ
ッ化水素酸（フッ化水素の水溶液）中に、プラチナ電極
と図２の状態のウエハを浸漬し、ウエハのシリコン露出
面１１とプラチナ電極を導線で接続して、シリコン側が
陽極、プラチナ側が陰極となり、陽極での電流密度が１
Ａ／ｄｍ2 となるように通電する。この条件で、シリコ
ン露出面１１は、１分間に０．５μｍの速度で深さ方向
に多孔質化される。ここでは、通電時間を１分間とし
て、０．５μｍの深さまで多孔質シリコン層４を形成し
た。この状態を図３に示す。
ッ化水素酸（フッ化水素の水溶液）中に、プラチナ電極
と図２の状態のウエハを浸漬し、ウエハのシリコン露出
面１１とプラチナ電極を導線で接続して、シリコン側が
陽極、プラチナ側が陰極となり、陽極での電流密度が１
Ａ／ｄｍ2 となるように通電する。この条件で、シリコ
ン露出面１１は、１分間に０．５μｍの速度で深さ方向
に多孔質化される。ここでは、通電時間を１分間とし
て、０．５μｍの深さまで多孔質シリコン層４を形成し
た。この状態を図３に示す。
【００１４】次に、容器内から取り出したウエハを水洗
いした後、９５０℃１．０時間の条件で多孔質シリコン
層４全体を熱酸化することにより、フィールド酸化膜５
を形成した。この状態を図４に示す。
いした後、９５０℃１．０時間の条件で多孔質シリコン
層４全体を熱酸化することにより、フィールド酸化膜５
を形成した。この状態を図４に示す。
【００１５】このとき、多孔質シリコン層４の空孔によ
りフィールド酸化膜５の体積膨張が吸収される。また、
多孔質シリコン層４は多孔質化されていないシリコンよ
り酸化されやすいため、熱酸化温度が同じであれば熱酸
化処理にかかる時間を従来より短くすることができる。
また、この方法では、フィールド酸化膜５の体積膨張が
小さく、境界付近に存在するシリコンにストレスが発生
し難いため、熱酸化温度を従来より高くして、熱酸化処
理にかかる時間をより一層短くすることもできる。
りフィールド酸化膜５の体積膨張が吸収される。また、
多孔質シリコン層４は多孔質化されていないシリコンよ
り酸化されやすいため、熱酸化温度が同じであれば熱酸
化処理にかかる時間を従来より短くすることができる。
また、この方法では、フィールド酸化膜５の体積膨張が
小さく、境界付近に存在するシリコンにストレスが発生
し難いため、熱酸化温度を従来より高くして、熱酸化処
理にかかる時間をより一層短くすることもできる。
【００１６】次に、この状態で、窒化シリコン膜３を熱
リン酸でエッチングして除去することにより、フィール
ド酸化膜５が形成されたシリコンウエハが得られる。形
成されたフィールド酸化膜５の上方への盛り上がり量
（シリコン基板の上側でのフィールド領域と活性領域と
の間の段差）は約１５ｎｍであり、ＬＯＣＯＳ法による
場合の１／１０以下となった。また、このフィールド酸
化膜５の形成前後で、シリコンの結晶欠陥の増加は認め
られなかった。
リン酸でエッチングして除去することにより、フィール
ド酸化膜５が形成されたシリコンウエハが得られる。形
成されたフィールド酸化膜５の上方への盛り上がり量
（シリコン基板の上側でのフィールド領域と活性領域と
の間の段差）は約１５ｎｍであり、ＬＯＣＯＳ法による
場合の１／１０以下となった。また、このフィールド酸
化膜５の形成前後で、シリコンの結晶欠陥の増加は認め
られなかった。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
れば、熱酸化によるシリコン酸化膜の体積膨張を低く抑
えて、フィールド酸化膜との境界付近に存在するシリコ
ンに発生するストレスを小さくできるとともに、フィー
ルド酸化膜の上方への盛り上がりを小さくすることがで
きる。これにより、半導体装置の性能向上および製造工
程の簡略化が期待される。
れば、熱酸化によるシリコン酸化膜の体積膨張を低く抑
えて、フィールド酸化膜との境界付近に存在するシリコ
ンに発生するストレスを小さくできるとともに、フィー
ルド酸化膜の上方への盛り上がりを小さくすることがで
きる。これにより、半導体装置の性能向上および製造工
程の簡略化が期待される。
【図１】実施形態の方法を工程順に示すウエハの縦断面
図であって、シリコン基板上にシリコン酸化膜と窒化シ
リコン膜を形成した状態を示す。
図であって、シリコン基板上にシリコン酸化膜と窒化シ
リコン膜を形成した状態を示す。
【図２】実施形態の方法を工程順に示すウエハの縦断面
図であって、シリコン基板の所定位置（フィールド領
域）を露出させた状態を示す。
図であって、シリコン基板の所定位置（フィールド領
域）を露出させた状態を示す。
【図３】実施形態の方法を工程順に示すウエハの縦断面
図であって、露出部分のシリコンを所定深さまで多孔質
化した状態を示す。
図であって、露出部分のシリコンを所定深さまで多孔質
化した状態を示す。
【図４】実施形態の方法を工程順に示すウエハの縦断面
図であって、多孔質化シリコン層を熱酸化してフィール
ド酸化膜を形成した状態を示す。
図であって、多孔質化シリコン層を熱酸化してフィール
ド酸化膜を形成した状態を示す。
１ シリコン基板 ２ シリコン酸化膜 ３ 窒化シリコン膜 ４ 多孔質シリコン層 ５ フィールド酸化膜 １１ シリコン露出面
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコン表面上にマスクパターンを形成
することにより当該シリコン表面の素子分離領域を露出
させ、この露出部分のシリコンを所定深さまで多孔質化
した後、この多孔質シリコンを熱酸化することにより、
シリコン表面での素子分離用のシリコン酸化膜を形成す
ることを特徴とするポーラスシリコンを用いた素子分離
膜形成方法。 - 【請求項２】 シリコンの多孔質化は、シリコン表面の
露出部分を陽極とし、プラチナを陰極として、両極をフ
ッ化水素酸中に浸漬し、陽極電流密度が１０Ａ／ｄｍ2
以下となるように両極間に通電することにより行うこと
を特徴とする請求項１記載のポーラスシリコンを用いた
素子分離膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24546097A JPH1187489A (ja) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | ポーラスシリコンを用いた素子分離膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24546097A JPH1187489A (ja) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | ポーラスシリコンを用いた素子分離膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187489A true JPH1187489A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=17134000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24546097A Withdrawn JPH1187489A (ja) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | ポーラスシリコンを用いた素子分離膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1187489A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100361204B1 (ko) * | 1999-12-22 | 2002-11-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 제조방법 |
| US7060630B2 (en) | 2002-12-27 | 2006-06-13 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of forming isolation film of semiconductor device |
| KR100732647B1 (ko) | 2004-05-25 | 2007-06-27 | 가부시끼가이샤 르네사스 테크놀로지 | 반도체장치 및 그 제조 방법 |
| KR100808595B1 (ko) | 2006-09-29 | 2008-02-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 소자분리막 형성 방법 |
| CN110120365A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-08-13 | 德淮半导体有限公司 | 隔离结构及其形成方法 |
-
1997
- 1997-09-10 JP JP24546097A patent/JPH1187489A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100361204B1 (ko) * | 1999-12-22 | 2002-11-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 제조방법 |
| US7060630B2 (en) | 2002-12-27 | 2006-06-13 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of forming isolation film of semiconductor device |
| KR100732647B1 (ko) | 2004-05-25 | 2007-06-27 | 가부시끼가이샤 르네사스 테크놀로지 | 반도체장치 및 그 제조 방법 |
| KR100808595B1 (ko) | 2006-09-29 | 2008-02-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 소자분리막 형성 방법 |
| CN110120365A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-08-13 | 德淮半导体有限公司 | 隔离结构及其形成方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041207 |