JPS58169931A - 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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JPS58169931A
JPS58169931A JP5123982A JP5123982A JPS58169931A JP S58169931 A JPS58169931 A JP S58169931A JP 5123982 A JP5123982 A JP 5123982A JP 5123982 A JP5123982 A JP 5123982A JP S58169931 A JPS58169931 A JP S58169931A
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JP
Japan
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film
oxidation
groove
si3n4
substrate
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JP5123982A
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Katsuhiko Ito
勝彦 伊藤
Kazuo Nojiri
野尻 一男
Masatake Kishino
岸野 正剛
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76202Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using a local oxidation of silicon, e.g. LOCOS, SWAMI, SILO
    • H01L21/76213Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using a local oxidation of silicon, e.g. LOCOS, SWAMI, SILO introducing electrical inactive or active impurities in the local oxidation region, e.g. to alter LOCOS oxide growth characteristics or for additional isolation purpose
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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、特にI C(Integrate
dCircuit :集積回#I8)又はLS I (
Large ScaledIntegrated C1
rcuit :大知襖集積回路)の製造方法及びそれを
使った半導体装置に関するものである。
この糧のIC,LSIにおいては一つのチップ内に多数
の素子を作り込み回路を構成するため各々の素子は電気
的に絶縁分離する必要がある。現在LSIの製造工程で
一般的に行なわれている素子間分離法は、LOCO8(
Local 0xidarionof 5ilicon
 )と呼ばれるもので、Si、N4膜の耐酸化作用が大
きいことを利用し、Si3N、膜を酸化のマスクとして
選択酸化する方法である。本方法の場合、5ilN4膜
Y:M接Si基板に儂着せしめ選択酸化を行なうと膜の
応力のためKSiSi基板陥が発生する。そのため一般
゛に−バッドSiO*Th呼ばれている熱酸化膜’7S
i、N、とSi基板の間に挿入し応力な緩和する方法が
行なわれている。ところが選択酸化時にこのパッド5s
otv通し″′C′!jI4方向の酸化が進行するため
酸化膜が鳥のくちばし状に、素子領域に食い込んで行く
現象が起こる。これはその形状が鳥のくちばしに似てい
ることからバーズビークと呼ばれ、LSIの素子領域の
有効面積ン減少させるため集積度向上の障害となる。
従来のこの欠点を容易に埴解するために、第1図に示す
従来の製造工1!−沿ってLOCO8T@におけるバー
ズビークの発生を説明する。第1図(a)〜第1図(e
lは、NチャンネルMO8(MetalQxide S
em1conductor )製造工@を示すものであ
る。まず第1図(alのようにSi基板1を酸化しバッ
ドSin、24’形成する。この上に第1図(blのよ
うにCV L) (Chemtcal Vapour 
L)eposition)法でSt、N4膜3を被着せ
しめる。次いで第1図(C1に示すように5iIN4展
3vホトエツチングで素子領域の形状にバタンニングす
る。その後Si、N、膜3ンマスクとしてチャンネルス
トッパー用ボロン4をイオン打込みし表面に高濃度層5
Y形成する。
次に第1図(dlのように5ilN4膜3tマスクとし
て選択酸化を行ない、素子分離領域にフィールドのSt
O,膜6を生成せしむる。この時にパッド8i0*2を
通して横方向の酸化が進行するためにバーズビーク7が
形成される。次に5isN4膜3Y:エツチングにより
除去し、次いでパッドS s Ox 膜2 fエツチン
グにより除去することにより第1図(elのように素子
領域8のSi面を露出せしむる。第2図はこのようにし
て−られた素子領域に、第2図に示すようにゲート絶縁
膜9.ゲート電極10.  ソース領域11.  ドレ
イン領域12を形成する。以上のようにして得られた従
来の素子分離法では、第3図1alに示すようにSi3
N4膜3のパタンニング児了の状態でWある素子領域は
第3図(blK示す・・−ズビーク7(長さB)の発生
によりW′に減少する(W’−W−2B)。Bの大きさ
はパッドSiQ。
膜2の厚さ、別aN4膜3の厚さ、酸化条件によって異
なるが通常0.5〜0.8μm程度である。したがって
LSIの集積度が増し、Wが3〜2μm以−上になって
くるとバーズビークの影響は大となり集積度向上にとっ
て大きな妨げとなる。標準的なダイナミックRAM (
Random Acce+ss Memory)におい
て、素子領域、素子分離領□域の最小線幅(マスク設計
値)Y2μmとした場合、集積度はバーズビーク発生が
無い時で1,3 X 10’セル/cdであるのに対し
、0.5μmのバーズビークが発生すると9×■1ゼル
/c1/lまで低下する。
一方、LOGO8工程でのバーズビーク発生ン無くすた
めの方法としてS E COM (Selfalign
edEdge (?oating Method)とい
う技術が1981年発行の第42回応用物理学会予稿集
第541頁に提案されている。この技術は、第4図(a
tに示すように、まず基板13を酸化し第1パツドS 
iQ1膜14’に形成する。この上に、第4図1b+に
示すように、CV IJ 法テ第1 f) 5isNa
 Mk l 5 Y 被Mセl、メる。次いで、第4図
(C)に示すように、第1のSi、へ。
膜15と第1パッドSjQ、膜14、次いでSi基板1
34ホトエツチングで集子分離領域用の溝17ケバタン
ニングする。この時エツチングはRIE(heacti
Ve Ion Etching ;反応件イオンエツチ
ング)法のようにエツチングの指向性の強い方法を用い
サイドエツチング量が少なく、ホトレジスト膜16と溝
17との賢換舟を小さくする。溝17のSi基板13の
エツチング深さは、Si基基板酸酸化ることによって、
その厚さが約2.2倍になることからフィ″−ルド酸化
II!厚の半分程度の値にすることが素子表面の平坦化
のために望fしい。
次に第4図(dlに示すように、第2のパッドSiQ。
ll1181に:形成し、第4図(elのようにCV 
D法で第2の5isN、膜t9y徴着した後、RIE法
によって第2のSi、N、膜19をエツチングする。こ
の時RIE法は指向性の強いエツチング法であるため、
溝17の側壁の第2のSi、N、1I19はそのまま残
りかつ素子領域20上の第1の5ilN、膜15も残る
。1117の底だけが5ilN、膜がない構造となる。
その後第4図(glのように5ilN、膜15及び19
’Yマスクとして選択酸化してフィールド酸化膜21を
生成する。その後第4図1hlのように表面のSi、N
4膜15及び19の一部とバッドS iQ、膜14にエ
ツチングすることにより、素子@i埴20のSi面Yl
K出せしめる。このようにて、素子の分*領域を形成す
る。
しかしながら、SEC0M工程ではSl、へ、膜19と
フィールド5i01膜21との境界面にへこみ24がで
きる欠点がある。
バーズビーク発生を防止する他の例は、1981年発行
のJ、 Electrochem、 8oc、の第12
7巻第11号の第2468頁に記載されている。この例
は第4図で説明したSEC0M方式とはぼ同様なプロセ
スであるが、第4図(C1のSi基板13のエツチング
時にパッドSiQ、$l11411用いて°アンダーカ
ットし、第5図(alK示すようにバッド510宜膜1
4Y、t−バハング構造にすることと、第4図(dlの
第2のパッドSiQ、$18Y生成しない点において、
SEC0M方式と大きく異なっている。
この方式では第5図(alのような構造に形成した後、
フィールドSing膜21Y生成するが、第1のバッド
5iQ1膜14の膜厚によって形状が異なる。第1のバ
ッド8i0.膜14が30nmの場合第5図(blのよ
うに、また、第1の5iO1膜がない場合、@5図(C
1のようになる。いずれの場合も第2のSi、N4@1
9の車側に酸化膜が生成され、第2のSi、N4膜15
11’f形させる。そのため、フィールド酸化膜21が
横方向に拡がりL O(、’ OSのバーズビークと同
様集積度向上の妨げとなる。また第5図(blのように
バッドSi□、膜14があると明らかにバーズビーク7
の発生が蛯められる。
俊−)て、本発明の目的は上記のような高集積化の妨げ
となるバーズビークやフィールドSiQ、膜の横方内拡
がりの発生ン無<シ、かつ、素子fIlt1!と素子量
分S領域表面Y平坦化することと、フィールドSjO*
Ik牛成温度も比較的広い範囲で使用できるような新措
・素子間分離法ケ提案することにある。
本発明の基本的構成は前述のS E COM工程におい
てフィールドS iQ、膜生成前に844板が露出して
いる溝の底面のみに選択的に単結晶Siヌは多結晶Si
、無定形Si%成長せしめた後、S il N、膜をマ
スクに成長せしめたSi膜を選択的に酸化し、溝Y:s
IO,膜で埋めることにより素子間分離領域音形成する
ものである。
以下本発明を第6図に示す実施例に泊つ(説明する。例
は本発明ンN f 今生ルMO8IC又はl・5liC
適用した場合の一実施例における素子間分離工程ケ示す
ものである。第6図18+は@4図(elKおける第2
のSi、N4膜19’t’被着した状態を示したもので
ここまではSECOMT、程と同じであるので、これま
での工程の説明は省略する。その後、第6図(blに示
すようにRIE法で第2の5ilN4膜19と第2のバ
ッド5iQ1膜18馨エツチングすることによって溝1
7の側壁部を第2のSi、N4膜19で、素子領域20
の上を第1のSi3N、)1!15で機い、溝17の底
面だけかSi基板13が露出するようにする。モして畜
牛チ今ネル防止のためにボロンイオン4Y第1のSi、
N4膜15と第1のバッド5i0111114Yマスク
に、打込み高濃度領域5を形成する。その後、第6図(
C1に示すように、84基&13が露出している溝17
の底面のみに選択的に84膜22t’g長させる。Si
V遺択的に成長させる方法としては一般的に云われてい
るHCJガスを付加した選択エピタキシセル法や選択C
V D法を用いると良い。選択成長したSiil2Y 
S!mNa1ll 5*  1911!:マスクに選択
的に酸化し、第611fd+ノフイールドSin、膜2
3を形成する。
その後第6図+elに不すように第1の5ilN4膜1
5とwJlのバッドSin、膜14Y除去し、素子領域
20の5ifiY露出せしむる。第6図(clにおいて
成長するζ・膜22の膜厚はその5illYll化した
後、第6図18+で集子領域20のSi面ケエッチング
技術によって露出させた時点で素子面が平坦化できる膜
厚に設定することができる。
また、前述したごとく本発明においては素子領域のSi
表面と分離領域の5iQz膜の表面が同一平面上にある
。すなわち完全に平坦化された構造となる。このため、
ゲート電極形成、配線形成等における断線を防止するこ
とができる長所を持っている。
また、フィールドSiQ、膜は、側壁をSi、N4膜で
柵われた溝の中に成長させた5ill″Ih::酸化さ
せるため、Si基板に対するストレスを小さくすること
ができ、その結果基板に発生する欠陥を防ぐことができ
る。かつ酸化温度Vttは任意に選ぶことができる。
なお、第4図の実施例はNチャネルMO8IC。
LSIについて述べたが本発明はPf、ネルMO81(
?、LSI、相補型MO8IC,LSIさらにバイポー
ラIC,LSIにも適用可能であることは云うまでもな
い。。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜第1図(e)は従来からMO8製造製造
1iiで行なわれている素子間分離法の製造工程を示す
断面図、第2図は上記素子間分離法でMO8O8素子数
作成時の斜視図、第3図(atおよび第3図(blは上
記素子量分−法における素子領域の有効面積減少の様子
を示す断面図1.第4図ta+〜第4図(hlは、従来
の素子間分離法の他の例(SECOM)の製造工程1j
t不す断面図、第5図(al〜第5図(C1は、さらに
従来の例な示す断面図、#!6図(al〜第す図(e)
は本発明の実施例によるMOSFETの製造工程を示す
断面図、第7図は本発明に従って得られたMOSFET
の斜視図馨示すものである。 なお図面に用いられている符号において1.13・・・
Si基板、2,14.18・・・パッドSiQ!膜、3
,15.19・・・SjlN4Ml1%  4・・・ボ
ロンイオン、5・・・ポロンイオン打込みMl、b−2
1゜23・・・フィールド840.[1,7・・・バー
ズビーク、8.20・・・素子領域、9・・・グー)S
iQ□膜、lO・・・ゲート電極、ll・・・ソース領
域、12・・・ドレイン領域、16・・・ホトレジスト
膜、17・・・素子間分離領域の溝、22・・・選択成
長したSi膜、24・・・フィールド510g膜のへこ
みである。 代地人 弁理士  薄 1)利 声梵、第  1  図 第  2 図 、/     ll 第  3  図 第  4  図 第  4   「21 第  5  図 /グ 第  6  図 第  7  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板の1王面に第1の薄い絶縁膜とその上に
    第1の耐酸化膜を形成し、これら腺に所定のバタンニン
    グを行い、上記半導体基板までエツチング1行い、急峻
    な立上がりを持った溝を形成する工程と、その上から第
    2の耐酸化膜を形成し、その後、指向性の強いエツチン
    グ法馨用いて溝底面のみの耐酸化膜を除去し上記半導体
    主面ケ露比させ、上記溝側面に第2の耐酸化膜ヲーF記
    半導体主面に第1の耐酸化膜を残す工程と、上記半導体
    主面が露出している上記溝底面上にシリコン層Y成長さ
    せる工程と、上記耐酸化膜tマスクに上記成長させたシ
    リコン層を選択的に酸化させる工程と、上記半導体主面
    の第1の耐酸化膜と上記第1の薄い絶縁膜を除去するこ
    とによって平坦な半導体工面ン作ること′ft%像とし
    た半導体装置の製造方法。 2、−F配成長させたシリコン膜を酸化した領域を票子
    関分1111餉砿とし、それ以外の@嫁を票子餉謔とし
    て該素子領域中に回路素子を形成することを特徴とする
    特許請求の範1211I@1項記赦の半導体装置のsi
    造方法。 3、上記シリコンの成長は選択的エピタキシセル法によ
    ること1%像とする%lt!fn求の範囲第1項記叡の
    半導体装置の製造方法。 4 上記シリコンの成長は、CV D法によることY:
    咎像とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製
    造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0243850A2 (en) * 1986-04-29 1987-11-04 Tektronix, Inc. Selective epitaxial layer field oxide (sel-fox) isolation
JPH0533581U (ja) * 1991-10-07 1993-04-30 松下電器産業株式会社 折り畳み回転装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0243850A2 (en) * 1986-04-29 1987-11-04 Tektronix, Inc. Selective epitaxial layer field oxide (sel-fox) isolation
EP0243850A3 (en) * 1986-04-29 1989-11-02 Tektronix, Inc. Selective epitaxial layer field oxide (sel-fox) isolation
JPH0533581U (ja) * 1991-10-07 1993-04-30 松下電器産業株式会社 折り畳み回転装置

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