JPS59130446A - 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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JPS59130446A
JPS59130446A JP58065149A JP6514983A JPS59130446A JP S59130446 A JPS59130446 A JP S59130446A JP 58065149 A JP58065149 A JP 58065149A JP 6514983 A JP6514983 A JP 6514983A JP S59130446 A JPS59130446 A JP S59130446A
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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】 電気絶縁層は、ディスクリートの半導体装置や集積回路
の両方にとって、特に必要とされるものであり、本発明
は、半導体材料の酸化による局所絶縁層の製造方法に関
する。
シリコンの局所酸化(LOGtJS ) (選択的酸化
)(以下ロコスという)は大規模集積回路(以下LSI
密度の向上、標準のLSI工程との適合性等がある。し
かし従来のロコス法によりシリコン酸化物絶縁層を形′
成した場合、シリコン酸化物の端部にいわゆるバード・
ピーク(birds beak )状の構造(鳥の(ち
ばし状の構造)が現われる。この構造は、シリコンの酸
化が行なわれる2111ilの領域間にできる非絶縁通
路の幅を小さくする。通路幅の減小は、半導体装置の寸
法な極小化する超LSIの製造にとって大きな障害であ
る。このように、バード・ピーク構造のない半導体の製
造は、将来のプロセスや/J’%型牛導体技術にとって
基本的な課題であった。
従来、酸化物厚膜を成長させながらかつバード・ピーク
構造を小さくあるいは皆無にしようとする方法が試みら
れた。その例は、l BM ’rechnicalDi
sclosure Bull’etin 、 Vol 
、22 、 No 、 l 1 (Apr、 1980
 )頁5148−51;米国特許第4.292,156
号;米国特許出願番号第276,395号等に記載され
ている。
しかしながらこれらの方法は、特にメサ部や島部の周囲
でのエツジ・ディスロケーション(dislocati
onに基づ(欠陥を発生しやすいことが知られている。
これらの欠陥は、各方法に用いられる構造に直接関係し
、その構造に起因するものである。
本発明は、酸化物厚膜を成長させつつバード・ピーク構
造の発生を防止し、且つ欠陥を生じさせる工程や構造を
持たない新規な絶縁技術を提供するものである。この方
法は、何等マスク工程を加えることな(、標準の超LS
I製造工程に適合でいる。
本発明の実施例によれば、半導体表面を酸化するが、バ
ード・ピーク構造を発生させずかつロコス方と較べ別の
欠点を持たらすことのない製造方法が提供される。半導
体基板のある位置に、せり」二つだ側壁を持つメサ領域
を形成し、同時に七のメサ領域の周囲に相部を形成し、
酸化用のモールドを作る。メサ領域の側壁、局所台地S
よび側壁からのある地点までは、下部にある基板を酸化
させないため、一連のマスク層により覆われる。
低圧化学蒸着(LPCVD)  により形成された酸化
シリコン層(S s 02 )が、第2シリコン窒化物
上に、メサ端部の周囲の窒化物をエツチングするための
マスクとしで使用される。酸化物及び窒化物の異方性プ
ラズマエツチングの後、第2の窒化物フィルムカメ丈端
部を覆い、そしてそのフィルムは酸化物の厚さと同じ数
置の幅まで延びでいる。
モールドの非マスク部分はバード・ピーク構造のない局
所酸化層を作るために酸化される。
この方法を実施するには、従来のLSI製造技術だけが
用いられる。この構造によれば、酸化に起因する応力の
大きさは従来の局所酸化方法の場合に生ずる応力と同じ
である。本発明による絶縁技術によって酸化物厚膜を成
長させることができ、しかもメサ領域の周囲のエツジ・
ディスロケーションに基づく欠陥を引き起こす方法や構
造は含まない。さらに本発明による構造はメサ領域の側
壁を厳密に垂直にする必要はなく、また第2窒化物フイ
ルムの厚さを薄(でき、さらに窒化物フィルムのオーバ
ー・エッチをある程度許容することができる。その結果
、これまでの方法と較べ、再生産効率が高(しかも高信
頼の装置や回路が得られる。
以下図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。
シリコン基板100上にパッド層130が形成される。
この層は、応力除去された酸化物層(S aO)であり
、乾燥雰囲気中で1ooo’cで熱的に成長させ、そし
て20分間窒素で熱処理することにより形成される。マ
スク層120ハ、NH3ト5iHz c12  ノ容量
比が4対l、8oo0Cテ低圧化学蒸着(LPCVI)
)されたシリコン窒化物(Sea Nイ)Mであり、第
1SRO層130の上に形成される。SRO層130の
層厚は約300〜400Aで、第1窒化物層120の層
厚ば1000〜1500Xである。陽フォトレジスト層
110は図示さ11だ通り第1窒化物層120上に形成
される。第1窒化物層120と第1sI(0層130は
、基板lOOの領域101上から除去さ7する。これは
例えばヘリウム雰囲気中で、C2F2のようなフッ化炭
素ガスを用いたプラズマエツチングにより除去される。
次いで基板100中に相部103が形成され、メサ領域
104上に第1窒化物層12o1第1SRO層130及
(メフオトレジスト層110が残される。な名ここで、
相部103はオーバーハング(張出し部)を持たず、メ
サ領域104との境那は垂直である。相部103は基板
の初期表D¥j102よりその内部に向って、10%の
ヘリウムと一緒にC,c14の異方形プラズマエツチン
グを利用して蝕刻形成される。メチ領域104の側壁1
05は垂直に図示されているが、実際の工程においては
、若干傾斜を持たせてもよい。相部103は約0.2μ
mの深さにまで蝕刻される。N MOSプロセスの場合
には、相部103を蝕刻したのち、ボロンによる通路ス
トップが植え込みされる。
図IBは、フiトレジスト・マスク層110を次のマス
キングのため除去したものであり、第1窒化物層120
と第1SRO層130がメサ領域104上に残っている
図ICは、基板100の露出表面とメサ領域104の側
壁105上に成長した第2SRO層140を示す。
第2SRO層140は通常250〜350Aの層厚であ
る。
図IDは、基板100の全面、即ち第1窒化物層120
、第1SROパツデイング層130、第2SROパツデ
イング層140を被覆する第2窒化物マスク層150を
示す。即ちメサ領域104と相部103が第2窒化物マ
スク層150により覆われる。この第2窒化物層150
は通常約25OAの層厚である。なお注意しなければな
らないのは、図面では区別して示しているが、第1SR
O層130、第2SFLO層140、第1窒化物層12
0、および第2窒化物層150はそれぞれ化学特性上同
一物質であるため、実際には一体となってしまう。
図1Eは、通常、低圧化学蒸着により形成した酸化物層
(LPCVD 5iO2)160を示す。この酸化物層
160は、例えばN20対5iH2C12の容積比が2
対1.925°Cで蒸着する。通常、この層厚を120
0 OAである。
図IFで、酸化物層160、第2窒化物層150及び第
2 S RO層140の各層は、異方性プラズマエツチ
ングされる。この工程は25%ヘリウムを伴なう02F
6を用いた強い一方向性プラズマエッチにより行なわれ
る。ここで第2 S RO層140および第2窒化物層
150は、酸化物層160の厚さにほぼ等しい幅167
だけ場領域165に残る。しかし実際には、場領域16
5へ伸びた幅167は、第2SRO層140及び第2窒
化物層150の各層厚のため、若干酸化物層1600層
厚より大きくなる。いずれにしても酸化物層160の層
厚が幅167の長さを制御する。このように、第2窒化
物層150及び第2SRO層140上に酸化物層160
を加えることにより、メサ領域104の側壁105から
の幅167だゆ第2窒化物層150及び第2 S RO
層140を残して異方性エツチングすることが可能とな
る。よってこの構造に後続工程を施こす場合、メサ領域
104には一切応力が加わらな(なる。なおここで特筆
すべきことは、酸化物層160、第2空化物層150、
および第2SRO層140を過度にエツチングした場合
、場領域165へ伸びた150,140の幅167は小
さくなり、またマスク層なさらに被着した場合、その幅
は太き(なることである。
そして、図IGに示されるように、酸化物層160を、
例えば、NH4F:N20:HFの容量比が5=4:工
とした湿式エツチングにより、除去する。
図IHは、相部103中に成長した酸化物層170を示
す。シリコン基板の場合、その酸化物(SiOz)は、
湿った蒸気雰囲気中で900°Cで成長する。
次に窒化物層120 、150は、図11で示すように
除去される。シリコン窒化物からなるマスクを除去する
ためには、リン酸中で80分間沸騰させれば十分である
。酸化物層170に溝部175が現わ札これはメサ領域
104の側壁105から第2窒化物マスク150を除去
し7た部分に現われる。この溝部175は、図IJIC
示すように、N20:5iH2C12の容量比2:1、
温度925℃で酸化物層180を形成することしこより
埋められる。次に酸化物層180は、25%のヘリウム
を伴なう02F2を用い、図1Kに示すように再度プラ
ズマエツチングされる。
このプラズマエッチジグで81(0層130,140 
を除去することもできる。しかしながら、これらのSR
O層および酸化物層180の最後の300〜400Aの
部分については、02F6プラズマによるメサ領域10
4の上面190の汚染を防止するため、NH4F:N2
0:1″(Fの容量比を5:4:1とした湿式エツチン
グによる除去を行った方が有益である。
このようにして、バード・ピーク構造を含まない構造を
、欠陥を発生するような構造を持つことな(製造するこ
とができる。つまり本発明では、新規に比較的厚膜の酸
化物160を形成することにより、製造過程で応力がメ
サ領域104の側壁に対してかかることを防止するから
である。
第2図は亨発明の他の実施例による半導体製造方法の工
程図である。図2Aから図2Fまでの工程は、第1図の
場合の図IAから図IFまでの工程と同一である。しか
しこの実施例の場合、第2G図に示すように酸化物層1
60は、酸化物170を形成する間も、側壁105上に
残ったままである。
第2G図に示すように酸化物層160は新しい形160
′になり、溝部175′を埋める役割な果たしている。
従って図IJのように酸化物層180を形成する必要は
生じない。図2Hの場合のプラズマエツチング1.そし
て図21の場合の湿式エツチングは、それぞれ図IKお
よびILで行なわれたように、SRO層130の除去を
行う上で好適である。
微細な溝部175′が残るが、メサ領域104の側壁1
05からは離れており、また微細であるため、それを埋
める必要はない。
【図面の簡単な説明】
第1A図から第1L図は本発明の一実施例による半導体
製造方法の工程図、第2A図から第2工図は本発明の他
の実施例による半導体製造方法の工程図である。 100:半導体基板、  104 :メサ領域、103
:相部、 105:側壁、 11O:フォトレジスト層
、  120:マスク層、130:パッド層、160:
酸化物層、  140二酸化物層、150:窒化物層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板をエツチングしてメサ領域とその周辺に堀部
    を形成する工程と、前記メサ領域および堀部上に複数個
    の層を形成する工程と、前記メサ領域の上面上の前記層
    、前記メサ領域の周辺側壁部上の前記層および前記側壁
    部より前記層の全厚にほぼ等しい長さだけの前記堀部上
    の前記層を残しで他の前記層を除去する工程と、前記基
    板の露出表面を酸化して酸化物を形成する工程と、前記
    層および前記酸化物をエツチングして前記メチ領域の上
    面を露出する工程とより成る半導体物質の製造方法。
JP58065149A 1982-05-20 1983-04-13 半導体装置の製造方法 Granted JPS59130446A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US380195 1982-05-20

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JPS59130446A true JPS59130446A (ja) 1984-07-27
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