JPS5852845A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS5852845A JPS5852845A JP15127881A JP15127881A JPS5852845A JP S5852845 A JPS5852845 A JP S5852845A JP 15127881 A JP15127881 A JP 15127881A JP 15127881 A JP15127881 A JP 15127881A JP S5852845 A JPS5852845 A JP S5852845A
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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。
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、特に素子分離領
域の形成工程を改良した半導体装置の製造方法に関する
。
域の形成工程を改良した半導体装置の製造方法に関する
。
半導体集積回路は容量の増大、機能の多様化により増々
大規模化する傾向にあり、これに伴なりて素子の微細化
は3μm、2μmついにはサブミクロンの寸法にするこ
とが要求されている。
大規模化する傾向にあり、これに伴なりて素子の微細化
は3μm、2μmついにはサブミクロンの寸法にするこ
とが要求されている。
ところで、上述の微細化に不可欠な技術として素子間を
誘電体により分離する技術があり、その一つとして従来
から選択酸化技術が行なわれている。しかして、選択酸
化技術によるnpnパイ−−ラ型集積回路の製造する方
法を第1図(、)〜1(c)を参照して以下に説明する
。
誘電体により分離する技術があり、その一つとして従来
から選択酸化技術が行なわれている。しかして、選択酸
化技術によるnpnパイ−−ラ型集積回路の製造する方
法を第1図(、)〜1(c)を参照して以下に説明する
。
(1) まず、p型シリコン基板1の主面にn+埋込
み層2・・・を選択的に形成し、エピタキシャル法によ
りn型シリコン二−タキシャル層3を成長させた後、シ
リコンエピタキシャル層3表面に熱酸化によυ下地酸化
膜4を成長させ、更にシリコン窒化膜5を堆積する。つ
づいて、これら膜5,4の素子分離領域の形成予定部に
開孔窓6を写真蝕刻法により選択的に形成する(第1図
(、)図示) ([)次いで、シリコン窒化膜5及び下地酸化膜4をマ
スクとして露出したa型シリコンエ♂タキシャル層Sを
選択的にエツチング除去して溝7を形成した後、同シリ
コン窒化膜5及び下地酸化膜4をマスクとして?ロンを
イオン注入し溝7底部の監型シリコンヱeタキシャル層
3付近Kdlロンイオン注入層8を形成した(第1図6
)図示)。
み層2・・・を選択的に形成し、エピタキシャル法によ
りn型シリコン二−タキシャル層3を成長させた後、シ
リコンエピタキシャル層3表面に熱酸化によυ下地酸化
膜4を成長させ、更にシリコン窒化膜5を堆積する。つ
づいて、これら膜5,4の素子分離領域の形成予定部に
開孔窓6を写真蝕刻法により選択的に形成する(第1図
(、)図示) ([)次いで、シリコン窒化膜5及び下地酸化膜4をマ
スクとして露出したa型シリコンエ♂タキシャル層Sを
選択的にエツチング除去して溝7を形成した後、同シリ
コン窒化膜5及び下地酸化膜4をマスクとして?ロンを
イオン注入し溝7底部の監型シリコンヱeタキシャル層
3付近Kdlロンイオン注入層8を形成した(第1図6
)図示)。
@) 次いで、シリコン窒化膜5を耐酸化性マ成した
。この時、第1図(、)に示す如く、?ロンイオン注入
層8が拡散して同分離層9底iト型反転防止層10が形
成された。つづいて、シリコン窒化膜5及び下地酸化膜
4を除去した後、図示しないが常法に従って酸化膜分離
層9で分離された島状のn型シリコンエピタキシャル層
3にp型のベース領域を形成し、更に同ペース領塚内K
mW&エミ、り領域、エピタキシャル層J K n型コ
レクタ堆出し領域を形成してnpuパイI−ラ集積回路
を製造する。
。この時、第1図(、)に示す如く、?ロンイオン注入
層8が拡散して同分離層9底iト型反転防止層10が形
成された。つづいて、シリコン窒化膜5及び下地酸化膜
4を除去した後、図示しないが常法に従って酸化膜分離
層9で分離された島状のn型シリコンエピタキシャル層
3にp型のベース領域を形成し、更に同ペース領塚内K
mW&エミ、り領域、エピタキシャル層J K n型コ
レクタ堆出し領域を形成してnpuパイI−ラ集積回路
を製造する。
しかしながら、上述した選択酸化法におりては、高温酸
化を長時間行なう必要から、シリコン窒化膜5下に設け
られた窒化膜に起因するオキシナイトライドの生成防止
を目的とすv賢化 ゛膜4を介して横方向に酸化が進行
する、いわゆるサイド酸化が起こり、第1図(e) K
示す如く/ヤードピーク11やノぐ−ドヘッド12を生
じる。
化を長時間行なう必要から、シリコン窒化膜5下に設け
られた窒化膜に起因するオキシナイトライドの生成防止
を目的とすv賢化 ゛膜4を介して横方向に酸化が進行
する、いわゆるサイド酸化が起こり、第1図(e) K
示す如く/ヤードピーク11やノぐ−ドヘッド12を生
じる。
パーPビーク110発生は島状の素子領域の縮小化につ
ながるばかりか、同素子領域のノ量ターン変換誤差が大
きくなったり、写真蝕刻法による開口窓のパターン精度
の悪化、微細な開口窓の形成困難等を招いたりする。前
記バードヘッドの発生は、n型シリコンエピタキシャル
層3表面の段差となり、配線の断切れにつながる欠点が
ある。また、溝7の側面が深さ方向と同程度、横方向に
も酸化されるため、酸化膜分離層90幅は溝7の開口部
の幅に同層9の厚さ分の2倍の幅となり、前述のバード
ビークに加えて更に集積度低下を招く。更に素子特性に
も著しい悪影響を及はす。例えば、シリコン窒化膜5を
耐酸化性マスクとして高温酸素雰囲気中で熱酸化処理す
ると、シリコン窒化膜5とn型シリコンエピタキシャル
層3等とのストレス発生、熱酸化中でのn型シリコンエ
ピタキシャル3等への熱歪による0・8F(Oxida
tion indueed8taeklng Faul
ts)等の結晶欠陥が分離層9周囲のn型シリコンエピ
タキシャル層3等に発生し、素子特性を著しく劣化させ
る。
ながるばかりか、同素子領域のノ量ターン変換誤差が大
きくなったり、写真蝕刻法による開口窓のパターン精度
の悪化、微細な開口窓の形成困難等を招いたりする。前
記バードヘッドの発生は、n型シリコンエピタキシャル
層3表面の段差となり、配線の断切れにつながる欠点が
ある。また、溝7の側面が深さ方向と同程度、横方向に
も酸化されるため、酸化膜分離層90幅は溝7の開口部
の幅に同層9の厚さ分の2倍の幅となり、前述のバード
ビークに加えて更に集積度低下を招く。更に素子特性に
も著しい悪影響を及はす。例えば、シリコン窒化膜5を
耐酸化性マスクとして高温酸素雰囲気中で熱酸化処理す
ると、シリコン窒化膜5とn型シリコンエピタキシャル
層3等とのストレス発生、熱酸化中でのn型シリコンエ
ピタキシャル3等への熱歪による0・8F(Oxida
tion indueed8taeklng Faul
ts)等の結晶欠陥が分離層9周囲のn型シリコンエピ
タキシャル層3等に発生し、素子特性を著しく劣化させ
る。
そこで、上記問題を改善する方法として、たとえばIB
M T*ehnieal Disslosur@Bul
l@tlnMo1.22 No、 7 D@cembe
r 1979 に述べである。
M T*ehnieal Disslosur@Bul
l@tlnMo1.22 No、 7 D@cembe
r 1979 に述べである。
この方法を第2図(1)〜(d)を参照して説明する。
まずp型シリコン基板1に?埋こみ半導体層2を形成後
、その上にn型エピタキシャル半導体層3を成長させ、
表面に約100X程度の下地酸化膜4を形成する。その
後約1ooo1程度の第1シリコン窒化膜5を堆積後、
所望のシリコン窒化膜と下地酸化膜を開口し、表面に露
出したn型エピタキシャル半導体層をエツチングすると
とKよって、溝部1と、シリコン窒化膜5のひさし構造
を形成する〔第2図(、)図示〕。
、その上にn型エピタキシャル半導体層3を成長させ、
表面に約100X程度の下地酸化膜4を形成する。その
後約1ooo1程度の第1シリコン窒化膜5を堆積後、
所望のシリコン窒化膜と下地酸化膜を開口し、表面に露
出したn型エピタキシャル半導体層をエツチングすると
とKよって、溝部1と、シリコン窒化膜5のひさし構造
を形成する〔第2図(、)図示〕。
次に熱酸化処理を施し、該溝部1周囲に酸化膜13を約
100X程度形成する。しかる後、再度全体に第2シリ
コン窒化膜14を堆積させた後、前記第1シリコン窒化
膜5のひさしをマスクにしてリアクティデイオンエ、チ
ングによって溝部1底部の第2シリコン窒化膜14を自
己整合的に除去する、〔第2図(b)図示〕。このよう
に溝部7の側壁に自己整合的に窒化膜を形成した。後、
必要に応じてp+型不純物イオンを溝部7底i¥導体基
板、に打ちこむ。続いて熱酸化処理を施すととKよって
溝部1には酸化膜分離層t 1y5tが形成されると共
に、p+型反転防止層10′が上記酸化熱工程によって
形成される〔第2図(、) Ia示す〕。その後第1シ
リコン窒化膜5、第2シリコン窒化膜14ならび下地酸
化膜4をエツチング除去する(第2図(d)図示)。
100X程度形成する。しかる後、再度全体に第2シリ
コン窒化膜14を堆積させた後、前記第1シリコン窒化
膜5のひさしをマスクにしてリアクティデイオンエ、チ
ングによって溝部1底部の第2シリコン窒化膜14を自
己整合的に除去する、〔第2図(b)図示〕。このよう
に溝部7の側壁に自己整合的に窒化膜を形成した。後、
必要に応じてp+型不純物イオンを溝部7底i¥導体基
板、に打ちこむ。続いて熱酸化処理を施すととKよって
溝部1には酸化膜分離層t 1y5tが形成されると共
に、p+型反転防止層10′が上記酸化熱工程によって
形成される〔第2図(、) Ia示す〕。その後第1シ
リコン窒化膜5、第2シリコン窒化膜14ならび下地酸
化膜4をエツチング除去する(第2図(d)図示)。
しかして、上記方法では、溝部1の側面にRIBによっ
て耐酸化性絶縁膜である第2シリコン窒化膜14を自己
整合的に形成することにより、前記溝部1の横方向への
酸化の拡シを少なくできる。つまり酸化剤は溝部7の底
部の窒化膜開口部から浸入し、溝部1の底部に厚い酸化
膜を形成するとともに1第2シリコン窒化膜14の酸化
膜13に沿りて酸化剤が浸入するためそこに形成される
酸化膜が、前記第2シリコン窒化膜14を押し上げ、ち
ょうど溝部10表面まで醸化膜分離層りが形成される。
て耐酸化性絶縁膜である第2シリコン窒化膜14を自己
整合的に形成することにより、前記溝部1の横方向への
酸化の拡シを少なくできる。つまり酸化剤は溝部7の底
部の窒化膜開口部から浸入し、溝部1の底部に厚い酸化
膜を形成するとともに1第2シリコン窒化膜14の酸化
膜13に沿りて酸化剤が浸入するためそこに形成される
酸化膜が、前記第2シリコン窒化膜14を押し上げ、ち
ょうど溝部10表面まで醸化膜分離層りが形成される。
乙のため、n型エピタキシャル半導体層3表面とほぼ平
坦で、バード・ピークの小さい酸化膜分離層9が形成で
きる。しかしながら、上記方法ではよシ微細化が進んで
行った場合、酸化膜分離層とn型エピタキシャル半導体
層を平坦にするためには前記溝部10表面まで酸化しな
くてはならないので、酸化膜分離層にバード・ピークが
発生するととはさけられない。周知のように、耐酸化性
マスク材である第1シリコン窒化膜の膜厚が大きければ
バード・ピークが小さく、あるいは、前記第1シリコン
窒化膜の下地酸化膜の膜厚が小さいことKよっても、/
者−ド・ピークを小さくすることが可能である。しかし
ながら、前記第1シリコン窒化展の膜厚を大きくすると
、その下のn型エピタキシャル半導体層に熱歪にKよる
結晶欠陥が起りやすい、という相対する現象が生ずる。
坦で、バード・ピークの小さい酸化膜分離層9が形成で
きる。しかしながら、上記方法ではよシ微細化が進んで
行った場合、酸化膜分離層とn型エピタキシャル半導体
層を平坦にするためには前記溝部10表面まで酸化しな
くてはならないので、酸化膜分離層にバード・ピークが
発生するととはさけられない。周知のように、耐酸化性
マスク材である第1シリコン窒化膜の膜厚が大きければ
バード・ピークが小さく、あるいは、前記第1シリコン
窒化膜の下地酸化膜の膜厚が小さいことKよっても、/
者−ド・ピークを小さくすることが可能である。しかし
ながら、前記第1シリコン窒化展の膜厚を大きくすると
、その下のn型エピタキシャル半導体層に熱歪にKよる
結晶欠陥が起りやすい、という相対する現象が生ずる。
したがって、通常シリコン窒化1[10001に:対し
て100X以上の下地酸化膜を形成することが良いとさ
れている。このように1酸化膜分離層の周囲に結晶欠陥
の発生を少なくするためには、シリコン窒化膜直下の下
地酸化膜の厚さが重要な役割をはたす。また、咳下地酸
化膜の膜厚が同時に・々−ド・ピークの大小に影響する
。
て100X以上の下地酸化膜を形成することが良いとさ
れている。このように1酸化膜分離層の周囲に結晶欠陥
の発生を少なくするためには、シリコン窒化膜直下の下
地酸化膜の厚さが重要な役割をはたす。また、咳下地酸
化膜の膜厚が同時に・々−ド・ピークの大小に影響する
。
以上のことから上記方法では、酸化膜分離層9′の周囲
のn型エピタキシャル半導体層j K’、欠陥の発生を
少なくするために、特に前記下地酸化膜4と酸化膜IS
を厚くするか、あるいは前記シリコン窒化膜5,14を
極力薄く形成しなければならない。一方り型エピタキシ
ャル半導体層3表面と平坦な酸化膜分離層を形成するた
めには、前記溝部底部の第2シリコン窒化膜14の開口
部の酸化膜ISから酸化剤を浸入させ、前記第2シリコ
ン窒化膜14を)・ネ上げ、n型エピタキシャル半導体
層3の表面か、あるいはそれ以上の高さに酸化膜分離層
9′を形成しなければならない。その結果、溝部1の開
口部でバード・ピークが発生し、前記酸化膜分離層9′
ハ横に拡がり、−型エピタキシャル半導体層3の島領域
は縮少される。このように改良された方法では、従来法
に比べて大きなバード・ピークは発生しないが、素子の
超微細化という点では、無視できない現象である。した
がりて、酸化膜分離層9′のバード・ピークによる該酸
化膜分離層の拡がりを最小とし、酸化膜分離層の周囲の
電型エピタキシャル半導体層3に結晶欠陥の発生を少な
くするためKは、特に第2シリコン窒化膜14をごく薄
く形成する必要がある。
のn型エピタキシャル半導体層j K’、欠陥の発生を
少なくするために、特に前記下地酸化膜4と酸化膜IS
を厚くするか、あるいは前記シリコン窒化膜5,14を
極力薄く形成しなければならない。一方り型エピタキシ
ャル半導体層3表面と平坦な酸化膜分離層を形成するた
めには、前記溝部底部の第2シリコン窒化膜14の開口
部の酸化膜ISから酸化剤を浸入させ、前記第2シリコ
ン窒化膜14を)・ネ上げ、n型エピタキシャル半導体
層3の表面か、あるいはそれ以上の高さに酸化膜分離層
9′を形成しなければならない。その結果、溝部1の開
口部でバード・ピークが発生し、前記酸化膜分離層9′
ハ横に拡がり、−型エピタキシャル半導体層3の島領域
は縮少される。このように改良された方法では、従来法
に比べて大きなバード・ピークは発生しないが、素子の
超微細化という点では、無視できない現象である。した
がりて、酸化膜分離層9′のバード・ピークによる該酸
化膜分離層の拡がりを最小とし、酸化膜分離層の周囲の
電型エピタキシャル半導体層3に結晶欠陥の発生を少な
くするためKは、特に第2シリコン窒化膜14をごく薄
く形成する必要がある。
ところで、改良された方法では、溝部1の底部の第2シ
リコン窒化膜14を開口する際、溝部1の側壁に薄いシ
リコン窒化膜14を正確に形成する方法として、溝部1
にオーバハング状に形成されている第1シリコン窒化膜
6のひさしをエツチングマスクとして、リアクティブイ
オンエツチングをおこなっているため、極めて薄いシリ
コン窒化膜でも、前記溝部7の側壁に正確に形成できる
。しかしながら、前記第1シリコン窒化膜5のひさしを
形成する際、n型エピタキシャル半導体層3を第1シリ
コン窒化膜5に対してアンダーカットが生ずるように、
エツチング形成するため、前記ひさしの長さ相当分だ、
け溝部7が横方向に拡がる。該溝部7の拡がりは、その
まま酸化膜分離層の拡がりに通じるため、素子の微細化
がで舞なくなってしまう。
リコン窒化膜14を開口する際、溝部1の側壁に薄いシ
リコン窒化膜14を正確に形成する方法として、溝部1
にオーバハング状に形成されている第1シリコン窒化膜
6のひさしをエツチングマスクとして、リアクティブイ
オンエツチングをおこなっているため、極めて薄いシリ
コン窒化膜でも、前記溝部7の側壁に正確に形成できる
。しかしながら、前記第1シリコン窒化膜5のひさしを
形成する際、n型エピタキシャル半導体層3を第1シリ
コン窒化膜5に対してアンダーカットが生ずるように、
エツチング形成するため、前記ひさしの長さ相当分だ、
け溝部7が横方向に拡がる。該溝部7の拡がりは、その
まま酸化膜分離層の拡がりに通じるため、素子の微細化
がで舞なくなってしまう。
また、容易に類推できる方法として、シリコン窒化膜の
ひさしを形成しないように、溝部をたとえば、リアクテ
ィブイオンエツチングチ形成し、しかる後に他の薄いシ
リコン窒化膜を全面堆積後、さらにリアクティブイオン
エツチングで溝部底部の該シリコン窒化膜を開口する際
、該溝部の側壁に自己整合的に薄いシリコン窒化膜を形
成する方法膠゛考見られる。しかし、この方法において
は、溝部側壁に極薄いシリコン窒化膜を膜減)なく正確
に形成するととはむすかしく、ウェハー内に不均一な部
分が生ずる。特に前記溝部が、テーノ々−を有して形成
された場合、溝部の側壁には全くシリコン窒化膜が形成
されず、従来方法とほぼ同じ結果になってしまう。
ひさしを形成しないように、溝部をたとえば、リアクテ
ィブイオンエツチングチ形成し、しかる後に他の薄いシ
リコン窒化膜を全面堆積後、さらにリアクティブイオン
エツチングで溝部底部の該シリコン窒化膜を開口する際
、該溝部の側壁に自己整合的に薄いシリコン窒化膜を形
成する方法膠゛考見られる。しかし、この方法において
は、溝部側壁に極薄いシリコン窒化膜を膜減)なく正確
に形成するととはむすかしく、ウェハー内に不均一な部
分が生ずる。特に前記溝部が、テーノ々−を有して形成
された場合、溝部の側壁には全くシリコン窒化膜が形成
されず、従来方法とほぼ同じ結果になってしまう。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、集積回路
の微細化を可能とするため、溝部をリアクティブイオン
エツチング等の異方性エツチングで形成し、バード・ピ
ークによる酸化膜分離層の拡がりを防止するため、溝部
内の側壁にたとえばリアクティブイオンエツチング等の
異方性エツチングで形成された残留ノ々ターンをマスク
に、極めて薄いシリコン窒化膜を正確に、かつ自己整合
的に形成することによつてノ櫂ターン変換誤差のない高
集積度可能な酸化膜分離層を有する半導体装置の製造方
法を提供しようとするものである。
の微細化を可能とするため、溝部をリアクティブイオン
エツチング等の異方性エツチングで形成し、バード・ピ
ークによる酸化膜分離層の拡がりを防止するため、溝部
内の側壁にたとえばリアクティブイオンエツチング等の
異方性エツチングで形成された残留ノ々ターンをマスク
に、極めて薄いシリコン窒化膜を正確に、かつ自己整合
的に形成することによつてノ櫂ターン変換誤差のない高
集積度可能な酸化膜分離層を有する半導体装置の製造方
法を提供しようとするものである。
すなわち、本発明は半導体層もしくは半導体基板に溝部
を形成する工程と、この溝部を含む半導体層もしくは半
導体基板上に第1絶縁膜を形成する工程と、少なくとも
前記溝部内の絶縁膜上に残留・々ターン用、材料層を形
成する工程と、この材料層を異方性エツチングするとと
Kよって少なくとも前記溝部内の側壁に残留パターンを
形成する工程と、この残留・リーンを4スクとして前記
絶縁膜を工、チングすることにより少なくとも前記溝部
内の側壁に絶縁膜を選択的に残、存させる工程とを具備
したことを特徴とするものである。
を形成する工程と、この溝部を含む半導体層もしくは半
導体基板上に第1絶縁膜を形成する工程と、少なくとも
前記溝部内の絶縁膜上に残留・々ターン用、材料層を形
成する工程と、この材料層を異方性エツチングするとと
Kよって少なくとも前記溝部内の側壁に残留パターンを
形成する工程と、この残留・リーンを4スクとして前記
絶縁膜を工、チングすることにより少なくとも前記溝部
内の側壁に絶縁膜を選択的に残、存させる工程とを具備
したことを特徴とするものである。
本発明における半導体基板もしくは半導体層への溝部の
形成手段としては、例えば第2絶縁膜をマスクとしてエ
ツチング除去する方法等を採用し得る。ここに用いゐ第
2絶縁膜としては、例えば熱酸化膜、cvn−sto2
膜、シリコン窒化膜、或いは熱酸化膜とシリコン窒化膜
との二層構造膜等を挙げることができる。前記工、チン
グ法としては、湿式もしくはドライ方式の等方性、異方
性エツチングを採用し得る。
形成手段としては、例えば第2絶縁膜をマスクとしてエ
ツチング除去する方法等を採用し得る。ここに用いゐ第
2絶縁膜としては、例えば熱酸化膜、cvn−sto2
膜、シリコン窒化膜、或いは熱酸化膜とシリコン窒化膜
との二層構造膜等を挙げることができる。前記工、チン
グ法としては、湿式もしくはドライ方式の等方性、異方
性エツチングを採用し得る。
本発明において、溝部を含む半導体層もしくは半導体基
板に形成される第1絶縁膜としては、例えばシリコン窒
化膜、アルンナ膜、求いは熱酸化膜とシリコン窒化膜と
の二層構造膜等を挙げることができる。
板に形成される第1絶縁膜としては、例えばシリコン窒
化膜、アルンナ膜、求いは熱酸化膜とシリコン窒化膜と
の二層構造膜等を挙げることができる。
本発明における残留ノナターンは溝部内の側壁に極薄い
第1絶縁膜を正確に形成するために用いられる。かかる
残留Δターン用材料層としては、例えば非単結晶半導体
層、CvD−酸化層等を挙げることができる。この内非
巣結晶半導体層としては、例えば多結晶シリコン層、も
しくはリン、砒素、ゲロンなどの不純物を含む多結晶シ
リコン層、或いは非晶質シリコンオ、又はモリブデンシ
リサイド、タンタルシリサイド、タングステンシリサイ
ドなどの金属硅化物層等を挙げることができる。
第1絶縁膜を正確に形成するために用いられる。かかる
残留Δターン用材料層としては、例えば非単結晶半導体
層、CvD−酸化層等を挙げることができる。この内非
巣結晶半導体層としては、例えば多結晶シリコン層、も
しくはリン、砒素、ゲロンなどの不純物を含む多結晶シ
リコン層、或いは非晶質シリコンオ、又はモリブデンシ
リサイド、タンタルシリサイド、タングステンシリサイ
ドなどの金属硅化物層等を挙げることができる。
本発明において溝部内の側壁に残留ノリ―ンを形成する
手段としては、以下に示す方法を採用し得る。
− 溝部を含む半導体基板もしくは半導体層の全面に非単結
晶半導体層等の残留Δターン用材料層をCVD法、或い
はスパッタ法等によ)堆積した後、リアクティブイオン
エツチングなどの異方性エツチング法によシ骸材料層を
エツチング除去して溝部内の側壁に残留ノナターンを形
成する。このように、溝部内の側壁に残留t4ターンを
形成できるのは、溝部内に堆積された非単結晶半導体層
等の材料層はその溝部における基板れより十分厚く、か
つリアクティブイオンエ。
手段としては、以下に示す方法を採用し得る。
− 溝部を含む半導体基板もしくは半導体層の全面に非単結
晶半導体層等の残留Δターン用材料層をCVD法、或い
はスパッタ法等によ)堆積した後、リアクティブイオン
エツチングなどの異方性エツチング法によシ骸材料層を
エツチング除去して溝部内の側壁に残留ノナターンを形
成する。このように、溝部内の側壁に残留t4ターンを
形成できるのは、溝部内に堆積された非単結晶半導体層
等の材料層はその溝部における基板れより十分厚く、か
つリアクティブイオンエ。
チング法は基板もしくは半導体層に対して垂直方向にの
みエツチングが進行するためである。
みエツチングが進行するためである。
上記残留・ダターン用材料層として、不純物を含む非単
結晶半導体層を用いる場合は、溝部内に不純物ドープ非
単結晶半導体層を堆積後、前記方法で不純物を含む残留
ノリ−ンを形成するか、もしくは溝部内にアンドープ非
単結晶半導該半導体パターンに不純物をドーピングして
不純物を含む残留ノ臂ターンを形成するか、いずれかの
手段を採用し得る。
結晶半導体層を用いる場合は、溝部内に不純物ドープ非
単結晶半導体層を堆積後、前記方法で不純物を含む残留
ノリ−ンを形成するか、もしくは溝部内にアンドープ非
単結晶半導該半導体パターンに不純物をドーピングして
不純物を含む残留ノ臂ターンを形成するか、いずれかの
手段を採用し得る。
次に1本発明をnチャンネルMO8)ランジスタの製造
に適用した例を第3図(、)〜(g)2を参照して説明
する。
に適用した例を第3図(、)〜(g)2を参照して説明
する。
〔1〕 まず、p型シリコン基板101上に熱酸化に
よシ例えば厚さ100Xの第1下地酸化膜102を成長
させ、この下地酸化膜1o2上KCVD法により例えは
厚さIIO・0・Oλのシリコン窒化膜103、例えば
厚さ2ooo1の8i02膜104を順次堆積した後、
これら絶縁膜1o4゜ros、xozc第2絶縁膜)の
所望部分をフォトエツチング技術により開口し、更に最
上膜のSly、膜104をマスクとしてp型シリコン基
板を例えばリアクティブイオンエツチングを用いて除去
して溝部105を形成した(第3図(、)図示)。
よシ例えば厚さ100Xの第1下地酸化膜102を成長
させ、この下地酸化膜1o2上KCVD法により例えは
厚さIIO・0・Oλのシリコン窒化膜103、例えば
厚さ2ooo1の8i02膜104を順次堆積した後、
これら絶縁膜1o4゜ros、xozc第2絶縁膜)の
所望部分をフォトエツチング技術により開口し、更に最
上膜のSly、膜104をマスクとしてp型シリコン基
板を例えばリアクティブイオンエツチングを用いて除去
して溝部105を形成した(第3図(、)図示)。
OD 次いで、リアクティブイオンエツチングによる
溝部105の汚染層(図示せず)を除去した後、熱酸化
処理を施して溝部105内周K例えば厚さ約100Xの
第2下地酸化膜106を成長させた。つづいて、前記5
tO2膜104、シリコン窒化膜103等の第1絶縁膜
をマスクとしてp型不純物、例えばがロンを第2下地酸
化膜106を通し、て溝部105底部のシリコン基板1
01にイオン注入した。ひきつづき、全面に例えば厚さ
500Xのシリコン窒化膜107を堆積し、更に残留A
ターン用材料層としての例えば厚さ3000Xの多結晶
シリコン層1、o8を堆積した後、p+型インプラ層の
活性化を行なってp型反転防止層109を形成した(第
3図(b)図示)。
溝部105の汚染層(図示せず)を除去した後、熱酸化
処理を施して溝部105内周K例えば厚さ約100Xの
第2下地酸化膜106を成長させた。つづいて、前記5
tO2膜104、シリコン窒化膜103等の第1絶縁膜
をマスクとしてp型不純物、例えばがロンを第2下地酸
化膜106を通し、て溝部105底部のシリコン基板1
01にイオン注入した。ひきつづき、全面に例えば厚さ
500Xのシリコン窒化膜107を堆積し、更に残留A
ターン用材料層としての例えば厚さ3000Xの多結晶
シリコン層1、o8を堆積した後、p+型インプラ層の
活性化を行なってp型反転防止層109を形成した(第
3図(b)図示)。
OlD 次いで、多結晶シリコン層10Bをリアクテ
ィブイオンエツチング等の異方性エツチングして第2下
地酸化膜106及びシリコン窒化膜101からなる第1
絶縁膜で覆われた溝部105内の側壁に多結晶シリコン
からなる残留)4ターン110を形成した。つづいて、
この残留ノfターン110をマスクとして工、チャント
の異なるリアクティブイオンエツチング等によって溝部
105底部に露出するシリコン窒化膜107をエツチン
グ除去し、更にその下の第2下地酸化膜10gを工、チ
ング除去した。この時、溝部105内の側壁には残留パ
ターン110が存在するため、誼溝部10S内の側壁に
残存したシリコン窒化膜107′が少しの膜減りを招く
ことなく溝部105底部に開口部111が形成される。
ィブイオンエツチング等の異方性エツチングして第2下
地酸化膜106及びシリコン窒化膜101からなる第1
絶縁膜で覆われた溝部105内の側壁に多結晶シリコン
からなる残留)4ターン110を形成した。つづいて、
この残留ノfターン110をマスクとして工、チャント
の異なるリアクティブイオンエツチング等によって溝部
105底部に露出するシリコン窒化膜107をエツチン
グ除去し、更にその下の第2下地酸化膜10gを工、チ
ング除去した。この時、溝部105内の側壁には残留パ
ターン110が存在するため、誼溝部10S内の側壁に
残存したシリコン窒化膜107′が少しの膜減りを招く
ことなく溝部105底部に開口部111が形成される。
また、基板101上の5tO2膜104はシリコン窒化
膜107をリアクティブイオンエツチングする際、エツ
チングマスクとして作用する(第3図(、)図示)。
膜107をリアクティブイオンエツチングする際、エツ
チングマスクとして作用する(第3図(、)図示)。
IIV:J 次いで、リアクティブイオンエツチング
による汚染層(図示せず)を除去した後、多結晶シリコ
ンからなる残留ノ4ターン110と5tO2膜104を
工、チング除去した(第3図(、i)図示)。
による汚染層(図示せず)を除去した後、多結晶シリコ
ンからなる残留ノ4ターン110と5tO2膜104を
工、チング除去した(第3図(、i)図示)。
つづいて、熱酸化処理を施した。この時、酸化剤は溝部
105底部の開口部111から侵入し、該溝部105底
部のシリコン基板101に厚い酸化膜が形成されると共
に、残存シリコン窒化膜101′下の第2下地酸化膜l
agに沿うて酸化剤が侵入して酸化膜が形成され、とれ
に伴なって溝m J o tt側壁の残存シリコン窒化
膜101′が上方に押しやられ、最終的には溝部105
が酸化膜112で埋設された(第3図(、)図示)。ひ
きつづき、シリコン窒化膜103、残存シリコン窒化膜
10〆及び基板101上の下地酸化膜102を工、チン
グすることによって酸イビ膜112で埋設された溝部1
05からなる素子分離層113が基板10.1表面に対
して平坦に形成された(第3図(f)図示)。
105底部の開口部111から侵入し、該溝部105底
部のシリコン基板101に厚い酸化膜が形成されると共
に、残存シリコン窒化膜101′下の第2下地酸化膜l
agに沿うて酸化剤が侵入して酸化膜が形成され、とれ
に伴なって溝m J o tt側壁の残存シリコン窒化
膜101′が上方に押しやられ、最終的には溝部105
が酸化膜112で埋設された(第3図(、)図示)。ひ
きつづき、シリコン窒化膜103、残存シリコン窒化膜
10〆及び基板101上の下地酸化膜102を工、チン
グすることによって酸イビ膜112で埋設された溝部1
05からなる素子分離層113が基板10.1表面に対
して平坦に形成された(第3図(f)図示)。
鵠 次いで、素子分離層113で分離された島状のp型
シリコン基板101上に例えば厚さ600〜i 000
Xの酸化膜を形成し、閾値制御のためのp型不純物、例
えばlロンをイオン注入した後、多結晶シリコンからな
るf−)電極114を形成した。つづいて、ダート電極
114をマスクとして酸化膜を選択工、チングしてr−
)酸化膜115を形成し死後、全面にn型不純物、例え
ば砒素をイオン注入してソース、ドレインとしてのn型
領域116.117を形成した。ひきつづき、各種の熱
処理を施した後、全面K CVD −810,膜118
を堆積し、コンタクトホールを開口し、金属配線119
゜120を形成してnチャンネルMO8)ツンジスタを
製造した(第3図([)図示)。
シリコン基板101上に例えば厚さ600〜i 000
Xの酸化膜を形成し、閾値制御のためのp型不純物、例
えばlロンをイオン注入した後、多結晶シリコンからな
るf−)電極114を形成した。つづいて、ダート電極
114をマスクとして酸化膜を選択工、チングしてr−
)酸化膜115を形成し死後、全面にn型不純物、例え
ば砒素をイオン注入してソース、ドレインとしてのn型
領域116.117を形成した。ひきつづき、各種の熱
処理を施した後、全面K CVD −810,膜118
を堆積し、コンタクトホールを開口し、金属配線119
゜120を形成してnチャンネルMO8)ツンジスタを
製造した(第3図([)図示)。
本発明によれば、溝部10B内の側壁に極薄い残存シリ
コン窒化膜101′を簡単に、Lかも正確に形成できる
ため、誼溝部105を埋設する酸化膜112の周囲のシ
リコン基板101には、熱ひずみによる結晶結陥の発生
が極めて少なく、シかもバード・ピークによる酸化膜1
12の拡が9を極力押え、ノ臂ターン変換誤差の小さい
素子分離層113を形成できる。しかも従来方法の如く
、溝部にシリコン窒化膜によるオーバーハング構造を形
成しなくてもいかなる膜厚の残存シリコン窒化膜101
′でも膜減り無く、正確に形成できる。また、溝部10
5がテーパ状に形成されても該溝部105の側壁に形成
する残留ノ臂ターン110の膜厚を大きくすることによ
って、該溝部10S内の側壁には一正確に残存シリコン
窒化膜101′を形成できる。特に残留ノターン110
の膜厚コントロールは、残留ノ譬ターン用材料層である
多結晶シリコ/層108の堆積膜厚でほぼ決定されるた
め、任意に制御できる。さらに、本発明では、前記シリ
コン基板1010表面に発生するバード・ピークと欠陥
層の関係に非常に影替の大きい基板101上のシリコン
窒化膜103の膜厚を一定にフントロールできるため、
(従来方法においては溝部の底部にシリコン窒化膜を開
口する際、ウェハー内の均一化をはかるため多少オーバ
ーエツチングをするため、シリコン窒化膜も工。
コン窒化膜101′を簡単に、Lかも正確に形成できる
ため、誼溝部105を埋設する酸化膜112の周囲のシ
リコン基板101には、熱ひずみによる結晶結陥の発生
が極めて少なく、シかもバード・ピークによる酸化膜1
12の拡が9を極力押え、ノ臂ターン変換誤差の小さい
素子分離層113を形成できる。しかも従来方法の如く
、溝部にシリコン窒化膜によるオーバーハング構造を形
成しなくてもいかなる膜厚の残存シリコン窒化膜101
′でも膜減り無く、正確に形成できる。また、溝部10
5がテーパ状に形成されても該溝部105の側壁に形成
する残留ノ臂ターン110の膜厚を大きくすることによ
って、該溝部10S内の側壁には一正確に残存シリコン
窒化膜101′を形成できる。特に残留ノターン110
の膜厚コントロールは、残留ノ譬ターン用材料層である
多結晶シリコ/層108の堆積膜厚でほぼ決定されるた
め、任意に制御できる。さらに、本発明では、前記シリ
コン基板1010表面に発生するバード・ピークと欠陥
層の関係に非常に影替の大きい基板101上のシリコン
窒化膜103の膜厚を一定にフントロールできるため、
(従来方法においては溝部の底部にシリコン窒化膜を開
口する際、ウェハー内の均一化をはかるため多少オーバ
ーエツチングをするため、シリコン窒化膜も工。
チングされ、膜厚が不均一に形成される)バード・ピー
クや、結晶欠陥の少ない素子分離層113が可能である
とともに、プロセス再現性に非常に優れている点も挙げ
られる。
クや、結晶欠陥の少ない素子分離層113が可能である
とともに、プロセス再現性に非常に優れている点も挙げ
られる。
なお、本発明方法においては素子分離層の形成に限らず
、MDSトランジスタのe−)電極に対してソース、ド
レイン領域を自己整合的に形成する場合やI2Lのコレ
クタ電極に対して自己整合的に開口する場合等圧も応用
できる。特に、残留/量ターン用材料層として不純物ド
ープ非単結晶シリコン中金属シリナイドを用%Aた場合
、例えばILで残留Δターンを接地電極配線、1&)8
トランジスタではr−)電極配線や他の電極配線等に
利用できる。
、MDSトランジスタのe−)電極に対してソース、ド
レイン領域を自己整合的に形成する場合やI2Lのコレ
クタ電極に対して自己整合的に開口する場合等圧も応用
できる。特に、残留/量ターン用材料層として不純物ド
ープ非単結晶シリコン中金属シリナイドを用%Aた場合
、例えばILで残留Δターンを接地電極配線、1&)8
トランジスタではr−)電極配線や他の電極配線等に
利用できる。
本発明方法によシ素子分離層を形成し九場合、nチャン
ネルm&)8 )ランジスタに限らず、pチャンネルM
OB )ランジスタ、CMOB 、或いはパイ4−ラト
ランジスタ、ILの製造等にも同411に適用で自る。
ネルm&)8 )ランジスタに限らず、pチャンネルM
OB )ランジスタ、CMOB 、或いはパイ4−ラト
ランジスタ、ILの製造等にも同411に適用で自る。
以上詳述した如く、本発明によれば素子分離層に応用し
た場合、tf<クロンの素子分離層を形成でき、ひいて
は超微細化並びに高性能化を達成し得る牛導体装置を製
造できる等顕著な効果を及する。
た場合、tf<クロンの素子分離層を形成でき、ひいて
は超微細化並びに高性能化を達成し得る牛導体装置を製
造できる等顕著な効果を及する。
第1図(、)〜(・)は従来法によるパイI−ラ集積回
路の素子分離工程を示す断面図、92図(1)〜(d)
は従来の改良され喪方法によるパイI−ツ集積回路の素
子分離工程を示す断面図、第3図(1)〜(−は本発明
の実施例におけるnチャンネルMO8集積回路の製造工
程を示す断面図である。 10)・・・p型シリコン基板、1o2・・−第1下地
酸化膜、103,101・・・シリコン窒化膜、104
−8102膜、10 M−・・溝部、J Og ・・・
第2下地酸化膜、108・・・多結晶シリコン層、10
9・・・p十型反転防止層、110・・・残留i4ター
ン、113・・・素子分離層、114・・・デート電極
、11・5・・・r−)酸化膜、116.11’l・・
・n十型領域、119.120・・・金属配線 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦f′o
D
路の素子分離工程を示す断面図、92図(1)〜(d)
は従来の改良され喪方法によるパイI−ツ集積回路の素
子分離工程を示す断面図、第3図(1)〜(−は本発明
の実施例におけるnチャンネルMO8集積回路の製造工
程を示す断面図である。 10)・・・p型シリコン基板、1o2・・−第1下地
酸化膜、103,101・・・シリコン窒化膜、104
−8102膜、10 M−・・溝部、J Og ・・・
第2下地酸化膜、108・・・多結晶シリコン層、10
9・・・p十型反転防止層、110・・・残留i4ター
ン、113・・・素子分離層、114・・・デート電極
、11・5・・・r−)酸化膜、116.11’l・・
・n十型領域、119.120・・・金属配線 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦f′o
D
Claims (8)
- (1) 半導体層もしくは半導体基板に溝部を形成す
る工程と、この溝部を含む半導体層もしくは半導体基板
上に第1絶縁膜を形成する工程と、少なくとも前記溝部
内の絶縁膜上に残留ノ々ターン用材料層を形成する工程
と、この材料層を異方性工、チングすることによって少
なくとも前記溝部内の側壁に残留パターンを形成する工
程と、この残留パターンをマスクとして前記絶縁膜を工
、チングすることによシ少なくとも前記溝部内の側壁に
絶縁膜を選択的に残存させる工程とを具備したことを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - (2)半導体層もしくは半導体基板にその表面に第2絶
縁膜が存在する状態で溝部を形成する工程と、この溝部
を含む第2絶縁膜上に第1絶縁膜を形成する工程と、少
なくとも前記溝部内の第1絶縁膜上に残留ノ臂ターン用
材料層を形成する工程と、この材料層を異方性工、チン
グすることによって、少なくとも前記溝部内の側壁に残
留・臂ターンを形成する工程と、この残留・やターンを
マスクとして前記第1絶縁膜をエツチングすることによ
り少なくとも1つ以上の溝部底部を核ツヤターンに対し
て自己整合的に開口する工程と、前記残留ノ々ターンを
除去した後開口部から露出する半導体層もしくは半導体
基板を選択的に熱酸化処理する工程とによって、前記溝
部を酸化物で埋設することを特徴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。 - (3)酸化物で埋設された溝部を素子分離として利用す
ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の半導体
装置の製造方法。 - (4)第1絶縁膜および第2絶縁膜が、耐酸化性絶縁膜
であることを特徴とする特許請求範囲第1項又は第2項
記載の半導体装置の製造方法。 - (5)第2絶縁膜が、少なくとも気相成長された耐酸化
性絶縁膜と、CvD酸化膜の2層構造であることを特徴
とする特許請求範囲第1項乃至第3項いずれか記載の半
導体装置の製造方法。 - (6) 残留ツタターン用材料層が、非単結晶半導体層
であることを特徴とする特許請求範囲第1項、又は第2
項記載の半導体装置の製造方法。 - (7) 残留・譬ターン用材料層が、n型またはp型
不純物源をドープした非単結晶半導体層か、あるいはメ
タルシリサイド層のいずれかであることを特徴とする特
許請求範囲第6項記載の半導体装置の製造方法。 - (8) 残存・臂ターン用材料層が、気相成長で形成
し九〇VD酸化層であることを特徴とする特許請求範囲
第1項又は第2項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15127881A JPS5852845A (ja) | 1981-09-24 | 1981-09-24 | 半導体装置の製造方法 |
DE8282301254T DE3265339D1 (en) | 1981-03-20 | 1982-03-11 | Method for manufacturing semiconductor device |
EP82301254A EP0061855B1 (en) | 1981-03-20 | 1982-03-11 | Method for manufacturing semiconductor device |
US06/359,485 US4471525A (en) | 1981-03-20 | 1982-03-18 | Method for manufacturing semiconductor device utilizing two-step etch and selective oxidation to form isolation regions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15127881A JPS5852845A (ja) | 1981-09-24 | 1981-09-24 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5852845A true JPS5852845A (ja) | 1983-03-29 |
Family
ID=15515178
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15127881A Pending JPS5852845A (ja) | 1981-03-20 | 1981-09-24 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5852845A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60136370A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-19 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JPS60209306A (ja) * | 1984-03-31 | 1985-10-21 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | タイヤ中子保持用弾性リング |
-
1981
- 1981-09-24 JP JP15127881A patent/JPS5852845A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60136370A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-19 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JPH0586667B2 (ja) * | 1983-12-26 | 1993-12-13 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
JPS60209306A (ja) * | 1984-03-31 | 1985-10-21 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | タイヤ中子保持用弾性リング |
JPH0438603B2 (ja) * | 1984-03-31 | 1992-06-25 |
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