JPS594137A - 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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JPS594137A
JPS594137A JP11317682A JP11317682A JPS594137A JP S594137 A JPS594137 A JP S594137A JP 11317682 A JP11317682 A JP 11317682A JP 11317682 A JP11317682 A JP 11317682A JP S594137 A JPS594137 A JP S594137A
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oxide film
oxidation
implanted
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region
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JP11317682A
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Haruo Shimoda
下田 春夫
Yasuo Uoochi
魚落 泰雄
Mamoru Maeda
守 前田
Mikio Takagi
幹夫 高木
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu 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
    • H01L21/76216Dielectric 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 introducing electrical active impurities in the local oxidation region for the sole purpose of creating channel stoppers

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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】 (」)発明の技術分野 本発明は半導体装置の製造方法、特に選択酸化による素
子分離膜を形成する方法に関する。
(2)技術の背景 現在、大規模集積回路(LSI )製造工程における素
子分離は窒化l模(Si3tb )を利用したLOGO
5(1,ocal 0xidation of 5il
ican)法が広く用いられ、この方法においては5i
aN++ B*が酸素を通さない性質を利用して、シリ
コン基板の素子分!II4領域に選択的に酸化膜(フィ
ールド酸化膜)を成長さく2) せる。
第1図は1.0CO5法を用いて形成されたMOS l
’lミTの要部断面図で、同図において1はP形シリコ
ン基板、2は二酸化シリコン(5iO2)の素子分離の
ための酸化膜、3はN1形拡散層、4はケー)・酸化膜
(5iO21j4) 、5は多結晶(ポリ)シリコンケ
−1・である。
上述したMOS PETにおいて、素子分i1i Si
O2膜2が十分厚いため寄生チャネル効果が少なく、ま
たリート線の取出し7が基板に対する容量増加をまね(
ことなく行なえる利点のあることが知られている。
(3)従来技術と問題点 第2図は従来のLOCO5法における素子分離」二相を
説明するための図で、同図を参照すると、先ずシリコン
載板21上に500人の厚さのパッド酸化膜(5iO2
) 22を形成し、次いで化学気相成長(CVD )法
により5i3NIL 股2”を厚さ100(1人に形成
する。次いで前記”’3 Nb II史23を素子形成
領域上にのみ残してエツチング除去(バターニング)す
る((3) 同図481 )。
なお」二記パッド酸化映22ば、窒化膜23をIn接シ
リコン基扱21−にに形成した場合、この領域にダメー
ジ層と呼ばれる素子特性劣化をまねく層が形成されるこ
とを防止する目的で形成される。
次に同図(blに示す如く、選択酸化により素子分離領
域に5i02I+924を成長した後、窒化膜23をエ
ツチング除去する(同図(C))。これ以後は素子形成
領域25に通常の1程で素子を形成し、第1図に示す如
き半導体装置を完成する。
とごろで、選択酸化により SiO2!I襲24を成長
させる場合、バッド酸化膜22を介して窒化膜23の下
まで酸化が進み、バーズ・ピークと呼ばれる鳥の1腎形
状の酸化11!1i26がごの5i02膜24の端に形
成されることが知られている。
第2図Fdlは上記SiO2膜24の端が窒化膜23と
接する部分を示す断面図で、符号26で示ず部分が」−
記バーズ・ピークである。このバーズ・ピークの長さB
は、 s+o211灸24の厚さtに対する比(B/1
)に換算して約1であり、しかもこの部分は(4) dead  5paceと呼ばれる素子形成に不適当な
領域である。このようなバーズ・ピークが形成されるこ
とば上述した従来技術では避けることができず、半導体
装置の高密度化の障害となっている。
(4)発明の目的 本発明は上記従来の問題点に鑑み、バーズ・ピークのな
い素子分離酸化膜の形成方法の提供を目的とする。
(5)発明の構成 そしてこの目的は本発明の方法によれば、シリコン基板
にN+形不純物を高濃度に注入した場合、不純物注入領
域の酸化速度が注入しない領域に比べて大になる事実を
利用して、素子分離領域にN形高濃度不純物注入を行な
った後、高圧低温酸化により不純物注入領域に選択的に
厚い酸化膜を成長し、次いで素子形成領域に成長した薄
い酸化膜を除去することにより十分な厚さの素子分離酸
化膜をもった半導体装置を製造することを特徴とする素
子分離方法を提供することによって達成される。更に、
本発明においては、前記の如く膜(5) 厚の異なった酸化膜を形成した後に塩酸添加高圧酸化に
よりさらに酸化膜を成長させ、しかる後に薄い酸化1模
を除去する素子分離方法が提供される。
(6)発明の実施例 以下本発明の実施例を図面により詳述する。
第3図はPチャネルの集積回路(IC)における本発明
の1つの実施例を説明するための当該ICの要部断面図
で、同図を参照すると、先ずN形シリコン基扱31を全
面酸化して酸化膜(5iO2) 32を7000人の厚
さに成長した後、素子分離領域を通常の方法で窓開けす
る。次いで例えば砒素(As)の如きN形不純物を高濃
度で、加速エネルギー180 KeV、ドーズ量lX1
0cm−2で上記窓開きした部分にイオン注入する(同
図(a))。
次いでマスク酸化膜32を全面エツチングにより除去し
た後、900℃で30分アニールして拡散層34を形成
しく同図(bl)、次いで高圧低温酸化(スチーム圧力
10kg/ cm 2以上、温度800℃程度で200
分)により酸化膜32aを成長させ、チャネルカットが
必要な場合には高温アニールにより再分(6) 布でチャネルカット屓33を形成する(同図(C))。
なお上記高圧低温酸化において、酸化膜32aば酸化速
度の差により不純物注入領域で厚く (1,1000人
)、伯の部分では薄<  (4000人)形成される。
この厚さの差(段差)は素子分離を行うためには0.5
pm〜1.0μm程度にすることが必要である。
最後に同図(dlに示す如く、素子形成領域の薄い酸化
膜をフン酸(ilF)によりエツチング除去して素子分
離酸化11H2b  (厚さ約5000人)を形成する
。これ以後は通常の工程で素子形成領域にトランジスタ
等の素子を形成する。
同図+e+は上述した方法によって形成される素子分離
酸化膜の一端の形状を示す断面図で、同図を参照すると
選択酸化によって形成された酸化膜32aは、」二連し
た素子形成領域の薄い酸化膜のエツチングにより斜線部
32bで示す形状になる。このとき酸化膜32bの膜厚
の薄い部分の長さNと膜厚t1との比は、素子形成領域
に成長した薄い酸化膜の厚さをL2として、tl= 1
100人、T2= 4000人の(7) ときN/1l=1.0、tl=700OA、−t2=1
000人のときN/目・0.6であり、また従来技術に
おiJるdead  5paceが半Mされていること
力く確鱈忍された。
また」二記形状においてRで示す断面がなめらかに形成
されるごとも本発明の特徴の1つで、その上に形成され
る配線の切断等防止するに効果的である。
ところで、上記実施例において注入された不純物は、後
の工程の高圧低温酸化で成長する酸化膜内にすべて取り
込まれるものではなく、基板内に少し残る傾向にある(
基板と酸化1模内の不純物濃度ば偏析係数で表される)
。このことは分離酸化膜とシリコン基板界面近傍にきわ
めて浅い不純物拡散層が形成されることを意味し、不純
物力(Asの如きN形の場合にはN+形拡散層が形成さ
れる。
従って前記拡散層をもつ分離酸化膜はPチャネルのIC
の形成には拡散層がチャネルカットとして働くため有効
であるが、NチャネルのICに対しては拡散j−がチャ
ネルとなりブレークダウンの原因となる危険性がある。
(8) 第4図は本発明の他の実施例を説明するためのIC要部
の断面図で、本実施例は上記分tilt酸化股下に残る
不純物拡散層をなくしてNチャネルrcに対しても応用
可能なものである。
先ず第1の実施例と同様にSiO2映のマスクを形成し
た後砒素をイオン注入し、次いで上記マスクを除去して
アニールを行う(第3(a)、(bl参照)。
次に第4図に示す如くスチーム圧力3〜10気圧、温度
700〜750℃で高圧スチーム酸化を行い素子分離領
域での厚さが0.7μm程度になるように酸化膜42を
成長させた後、スチームに5%の塩酸(IC7りを添加
して上記高圧スチーム酸化を引続き行い、さらに0.2
μm程度酸化膜を成長させる。かかる方法をとることに
より注入された不純物がすべて酸化膜内に取り込まれ、
N+形拡散層が残存することを防止する。なお同図にお
いて41はシリコン基板である。
なおこれ以降の工程は、第1の実施例の場合と同様に素
子形成領域の薄い酸化膜を除去した後、(9) i1n常の工程で素子を形成する。
第5図は第2の実施例により形成される素子分離酸化膜
を用いて形成されたNチャネル MOSFETの要部断
面図で、同図において51はP形シリコン基板、52は
素子分離酸化膜、53はゲート酸化膜、54はポリシリ
コンゲート層、55a 、55bはソース・ドレインN
+形拡散層である。
上記NチャネルMO5FETにおいて、第1の実施例の
方法による分離酸化膜を使用すると分MI酸化欣52と
基板51との界面にN+形拡散層が残存するため、N+
拡散層55aと55bとが導通状態になる可能性がある
が、第2の実施例の方法ではこの拡散層が残ることなく
、素子分離を確実に行いうる。
なお上述した実施例における高圧低温酸化における処理
温度は不純物注入領域と注入しない領域の酸化速度の差
が最も大きくなる温度(700〜800℃)に選定し、
注入する不純物はできるだけ拡散係数の小なるものを適
宜選択する。
(7)発明の効果 (10) 以−1込詳細に説明したように本発明の方法によれは、
パース・ヒータのない素子分離酸化膜を形成することが
でき、しかもこの分1ijl[#化成の形)成力法ばN
チャネルのJCおよびPチャネルのIGのいずれの素子
形成にも使用することができるばかりでなく、本発明に
よって形成される素子分111t@化膜はclead 
5paceが従来の半分であるため、半導体装置の妬密
度化に効果大であり、またかかる酸化膜端部の形状が球
面状になだらかであるので、その上に形成される配線断
線等防止にも効果的であり、半導体装置の信頼性向上に
効果大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術による素子分離酸化膜を用いたMOS
 l’lE1”の要部断面図、第2図は従来技術による
素子分離酸化III’の形成を説明するための図、第3
図および第4図は本発明の詳細な説明するための図、第
5図は本発明を応用したNチャネルMO5FETの要部
断面図である。 1.21.31.41.51− シリコン基板、2.4
.22.24.24a、32.32a 、 32b、(
11) 42.52.53−酸化膜、3.55a 、 55h 
−N″−ソース・ドレイン拡散層、5.54−ケートポ
リシリコン層、23−窒化膜、33−チャネルカット層
、34−不純物拡散層(12) 、OU

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)選択酸化による素子分離方法にして、全面酸化に
    より半導体基板表面に酸化膜を形成した後当該酸化膜を
    窓開けする工程、イオン注入法によりN形高濃度不純物
    をイオン注入する工程、上記酸化膜を除去してアニール
    をした後、800℃以下で低温高圧酸化によりイオン注
    入をした領域としない領域にそれぞれ異なった膜厚の酸
    化1模を形成する工程で、およびイオン注入をなさない
    領域上の酸化膜を除去して素子分1iiIt酸化膜を形
    成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  2. (2)上記高圧低温酸化により酸化膜成長を行なった後
    、高温アニールによるチャネルカット層の形成を行うこ
    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. (3)選択酸化による素子分離方法にして、全面・酸化
    により半導体)A:板表面に酸化膜を形成した接当(1
    ) 該酸化膜を窓開けする工程、イオン注入法によりN形高
    濃度不純物をイオン注入する工程、」二記酸化膜を除去
    してアニールをした後、800℃以下で低温高圧酸化に
    よりイオン注入をした領域としない領域にそれぞれ異な
    った膜厚の酸化膜を形成する工程、次いで塩酸添加高圧
    酸化によりさらに酸化膜を成長させる工程、およびイオ
    ン注入をなさない領域」―の酸化膜を除去する工程を含
    むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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