JPS58150A - 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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JPS58150A
JPS58150A JP57107505A JP10750582A JPS58150A JP S58150 A JPS58150 A JP S58150A JP 57107505 A JP57107505 A JP 57107505A JP 10750582 A JP10750582 A JP 10750582A JP S58150 A JPS58150 A JP S58150A
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mask
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groove
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Yanshiengu San Edomondo
エドモンド・ヤンシエング・サン
Ii Chiyuu Kangu
カング・イ−・チユ−
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に関し、４ＩＫ半導体材
料を酸化して局部絶縁層をつくる方法に関する。電気的
絶縁層の形成はディスクリート半導体素子や集積回路の
製造工程において必要であ翫ケイ素の局部酸似（μ下Ｌ
ＯＣＯ８という）は大規模集積（ＬＳＩ）回路製造のた
め広（使用されている、何故ならば、その酸化は、ＬＳ
Ｉの製造において表面平坦化、充填密度の改善等の長所
を与えるからである。然しながら、二酸化ケイ素絶縁層
を生成させるのに用いられる慣用ＬＯＣＯ８°工程は酸
化ケイ素の端部にいわゆるバード・ピーク（ｂｉｒｄｓ
　ｂｅａｋ）　ｌＩの構造を生じさせる（第１Ｃ図参照
）。この現象はケイ素酸化が行なわれる２個の領域間に
在る非絶縁チャネルの幅を減少させもこのチャネル幅の
減少は、マイクロメートルないしサブマイクロメートル
の範囲に縮小させる超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路の製
作にとって重要な障害となる。
従来、バード・ピークを無くすため、また回路に対する
障害を最小限にするため、多くの試みがなされている。
これらの試みのいくつかは下記の文献に述べられている
。
■Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃ
ａｌ　５ｏｃｉｅｔｙＶｏ１．１２３．　Ｎｏ、１１．
Ｐ１７２９〜１７３７　、１９７６年、０１ｊ１Ｍ１ｍ
、Ｖｏｌ、　１２４　、　Ｎｏ、２．　Ｐ３１８〜３２
０゜１９７７年、■同雑誌、Ｖｏｌ、　１２７．　Ｎｏ
、１　、　Ｐ２１６〜２２２．１９８０年、■ｌｉｔ［
誌、Ｖｏｌ、１２７．Ｎｏ。
１１、Ｐ２４６８〜２４７１　、１９８０年、■Ｉ　Ｅ
ＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ＥＤ−２７，ＮＯ，８，
Ｐ１４３６〜１４４３゜１９８０年。
然しながら、これらの試みのすべてにおいて、バード・
ビークはある程度は減少するが依然存在しているか、又
はその解決法は複雑な、又は非慣用のＬＳＩ加工技術を
必要とする。
本発明の一実施例によれば、バード・ビークを形成しな
いで半導体を酸化する方法が提供される。
基板に局部的に台地を形成するために溝を作ることによ
り、酸化のためのモールドが形成される。
台地と溝との境界部をなす溝の側壁および台地はマスク
層により覆われる。このマスク層は基板の下部まで延び
る酸化を阻止する。モールドでマスクされていない部分
が酸化され、バード・ビークのない酸化層が局部的に形
成される。この方法を実施する際、慣用のＬＳＩの製造
技術だけが用いられる。
本発明の説明を簡単にするため、まず二つの従来技術に
よるＬＯＣＯ８法について説明する。第１図は半導体装
置の製造工程において広く用いられている従来のＬＯＣ
Ｏ８法を示している。
第１ａ図において、２１はシリコン基板であり、その上
Ｋｓｉｏｚのパッド層２３および窒化物層２５が形成さ
れる。窒化物層２５及び酸化物のパッド層２３は、場所
２７においては除去されている。
場所２７においては、後述するように、次の加工工＠に
おいてケイ素が酸化される。
第１ｂ図は局部的に形成された酸化ケイ素層３５を示し
ている。チャネル３１は基板２１の酸化され−いない部
分である。酸化物層３５の一部３７はマスク層２５の下
部まで成長して、バード・ビーク構造４１を形成させて
いる。
第１Ｃ図は窒化物層が除去された後の基板を示している
。バード・ビーク４１は、第１ａ図において領域２７上
に形成したマスク寸法により予じめ定められたチャネル
＠４５を減少させ、チャネル３１の実効幅は４３となる
。チャネル幅４３は下記の式により概算できる。
Ｗ　（ｅｆｆ　）＝　Ｗ（ｄｒａｗｎ　）　−２（ＴＯ
Ｘ　）ただし、Ｗ（ｅｆｆ）　　は実効チャネル幅４３
、Ｗ　（ｄｒａｗｎ　）　　はマスク上に予じめ定めた
チャネル幅、Ｔｏｘは酸化物層３５の厚み４７である。
第２図は、−ヒ述のバード・ビークを無くすことを試み
ている前述したＪ　、ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｏＳｏｃ
　、　Ｖｏｌ　。
１２７、Ｎｏ、ｌＩ、Ｐ、　２４６８〜２４７１．１９
８０年に記載の方法を示したものである。
第２ａ図において、５７は基板であり、その上に酸化物
層５５、窒化マスク層５３及びフォトレジスト層５１が
形成されている。マスク層はケイ素が酸化されることに
なる場所５９においては除去されている。
第２ｂ図は、Ｃｒａｇ−ＨＦ−Ｈ２Ｏにより基板を食刻
して形成された凹部６９を示している。凹部６９の一部
６７はマスク層５３の下部まで延びている。第２のパッ
ド酸化物層６５及び第２の窒化物層６３が基板上に形成
される。
第２Ｃ図は、第２窒化物層６３の反応性イオン食刻のた
めの酸素原子７１の注入を示している。
これにより窒化物は酸化性オキシ窒化物へ転化される。
イオン注入７１は窒化物層中への酸素原子の高エネルギ
ー衝撃により行なわれる。第２ｄ図は食刻後の基板５７
を示している。第２の窒化物層６３は第１窒化物層５３
０頭部からおよび凹部６７の底部から除去される。しか
し凹部６７の側端部近傍からは除去されない。
第２Ｃ図は酸化ケイ素層９１の成長後の基板５７を示し
ている。酸化物層９１の一部９３は第２の窒化物層６３
の下部まで成長し、幾分ゆがんだチャネルを形成する。
第２ｆ図は最終工程後の半導体装置を示している。チャ
ネル幅の減少は第１図の方法における程、大きくはない
が、それでもなお、実効チャネル幅１０３は予定幅から
減少している。実効チャネル幅１０３は下記の式より概
算できる。
Ｗ　（ｅｉＩ）　＝　Ｗ　（ｄｒａｗｎ　）　−Ｔｏｘ
この方法の別の欠点は、使用技術のいくつかが非慣用的
であり、およびまたはこれを行なうのに困難があること
である。例えば、基板中に凹部を形成するために用いら
れ、そして窒化物層の下部を切りこむケイ素のＣｒｙｓ
　−ＨＦ−Ｈ２０食刻（第２ｂ図に示されている）は、
温度に依存した食刻速度を持ち、食刻なモニタすること
が困難である。また＃素原子７１の高エネルギー衝撃は
非標準的であり、高価な技術である。加えて、凹部６９
に張り出している窒化物層５３０部分（第２ｃ図参照）
は非常に薄く、亀裂を生じやすい。このことは酸化物Ｎ
１９１の奇形および実効チャネル幅１０３の一層の減少
を生じさせる。
同様な加工技術については米国特許第３，９５８，０４
０号にも述べられている。
第３図は本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示した図である。第３ａ図において、シリコン基板１
１７上にパッド層１１５が形成される。
パッド層１１５は乾燥雰囲気中で１０００℃で熱的に成
長された応力除去した酸化層である。そして次に２０分
間窒素焼なましが行なわれる。マスク層１１３は、例え
ばシリコン窒化膜であり、パッド層１１５上に形成され
る。マスク層１１３は低圧ＣＶＤ技術を用（・、ＮＨｓ
　：　Ｓ　１Ｈｚｃ＋ｚ　（容積比４：１）のガス中で
８００　’ｆｌ　　で形成される。パッド層１１５の厚
さは約４５ｎｍ、マスク層１１３の厚さは約１５０ｎｍ
である。１１１はポジティブ・フォトレジスト層である
。マスク層１１３およびパッド層１１５は、例えばＣ，
Ｆ、の如きフッ化炭化水素プラズマ食刻により、基板１
１７の領域１１９から除去される。
第３ｂ図において、溝１２１が基板１１７中に形成され
る。そして？１１１２１の上部の台地１２３上Ｋ、張り
出し部を持たないマスク層１１３が残される。溝１２１
はＣＣＬ４／Ｃ２Ｆ−プラズマの異方性食刻により基板
を食刻して作られる。溝１２１の側壁１２５は垂直であ
るように示されているが、実際の工ＩＩにおいては、側
壁は少し傾斜していてもよい。代表的には、溝１２１は
約０．３３μの深さに食刻される。
ＮＭＯ８加工の場合には、溝を食刻した後、ホウ素チャ
ネル・ストップを注入してもよい。
第３Ｃ図において、第２のパッド酸化物層１３３側壁１
２５からは除去されない。このことはＣ，Ｆ。
異方性プラダ１食刻のような強力異方性プラズマ食刻に
よりなされる。
第３ｄ図は酸化の用意ができた完成されたモールドを示
している。溝１２１において、側壁１２５は、パッド層
１３３およびマスク層１３１によｌり覆われ、そしてパ
ッド層１１５およびマスク層１１３　Ｋより覆われた台
地１２３に延びている。
第３ｅ図において、局部酸化ケイ素層１４１が第３ｄ図
のモールド内に成長される。例えば、この酸化物は湿っ
た雰囲気中で９００℃　で成長させることがで練る。酸
化物の典型的な厚みは７５０ｎｍである。側壁に対する
マスク層１３１の下に幾分かの酸化物成長１４５がある
が、これは実効チャネル幅に対しほとんど影響しない。
つぎに、マスク層１１３．１３１．パッド層１１５およ
び１３３が除去される。窒化物フィルムからなるマスク
を除去するには、８０分間のリン酸中での沸とうで十分
である。第３ｆ図はマスク除去後の基板を示している。
マスクが側壁から除去されるため酸化ケイ素１５３中に
すき間がある。このすき間は２：１の容積比のＮ２０　
：　Ｓｉ　Ｈ２Ｃ／２を用いてＬＰＣＶＤ酸化物を９２
５℃で堆積させて充填することができる。ついで、酸化
物なプラズマ食刻により食刻し直すことができる。第３
ｇ図は半導体の完成領域を示している。ゲート・チャネ
ル１６１は下式により概算できる実効幅１６３を持って
いもＷ　（ｅ／’（’　）　＝　Ｗ　（ｄｒａｗｎ　）
ただし、Ｗ（ｅｆｆ）は実効＠１６３　であり、Ｗ（ｄ
ｒａｗｎ）　　は第３ａ図の領域１１９として予じめ意
図した寸法を限定するマスク上に引かれたチャネル幅で
ある。慣用の加工手順だけを用いて得られたＷ　（Ｃ／
４　）　　の値は従来の技術に対する著しい改善である
。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の半導体装置の製造方法を示した図、第２
図は従来の半導体装置の他の製造方法を示した図、第３
図は本発明による半導体装置の製造方法を示した図であ
る。 ２１．１１７　：半導体基板 ２３．５５，６５，１１５．１３３　：パツド層２５．
５３，６３，１３１　：窒化物層９１．１４１　：酸化
物層 １１１：ホトレジスト層 １２３：台地 出願人　横河・ヒシＶノド・パツカート°株式会社代理
人　弁理士　　長　谷　川　　次　　男ＦＩＧ　　　／ ＦＩＧ　　　　３ 手続補正前 昭和５７年７月ｌＺ目 ２、発明の名称　　　　　半導体装置の製造方法３、補
正をする者 事件との関係　　　　　　　特　許　出　願　人４、代
理人 住所　　　　　　東京都　へ王子市　高倉町　９番　１
号氏名　　　　　　（８３２６）弁理士　　　長　谷　
川　次　男５、　補正命令の日付　　　　　　　昭和　
　年　　月　　日（自発）６　　補正の対象　　　　　
　図　面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板を局部的に食刻するととくより台地と溝とを
    形成し、そして台地とその側壁のみを覆うマスク層を形
    成し、そして前記溝を酸化し、その後前記マスク層を除
    去してチャネルを形成するよ５Ｋした半導体装置の製造
    方法。
JP57107505A 1981-06-22 1982-06-22 半導体装置の製造方法 Pending JPS58150A (ja)

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US27639581A 1981-06-22 1981-06-22
US276395 1981-06-22

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