JPS6084832A - 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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JPS6084832A
JPS6084832A JP19190883A JP19190883A JPS6084832A JP S6084832 A JPS6084832 A JP S6084832A JP 19190883 A JP19190883 A JP 19190883A JP 19190883 A JP19190883 A JP 19190883A JP S6084832 A JPS6084832 A JP S6084832A
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JP
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film
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nitride film
etching
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JP19190883A
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Shunji Yokogawa
横川 俊次
Shoichi Kagami
正一 各務
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    • 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
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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、素子分離技術を改良した半導体装置の製造方
法に関する。
〔発明の技術的背景〕
半導体装置の素子分離技術としては一般的に選択酸化法
が使用されている。しかし、この選択酸化法では形成さ
れる素子分離酸化膜の端部にいわゆるバーズビークが発
生するため、ホトマスク上の素子領域のパターンの寸法
と、実際に形成される素子領域の寸法との間の寸法変換
差が大きく、デバイスの高集積化に対して障害となって
いる。このようなことから今後の高集積デバイスにおい
ては寸法変換差の小さい素子分離技術が要望されている
こうした寸法変換差の小さい素子分離技術として第1図
(a)〜(h)に示すような方法が提案されている。
まず、例えば表面の結晶方位(100)のP−型シリコ
ン基板1上に厚さ約500Xの第1の熱酸化膜2を形成
し、更にこの上に厚さ約1200久の第1のシリコン窒
化膜3を堆積する(第1図(a)図示)。次に、写真蝕
刻法にょシ素子領域予定部上にホトレジストノ母ターン
4を形成した後、C,F6を含むガスを用いた反応性イ
オンエツチングによシフイールド領域予定部上の第1の
シリコン窒化膜3及び第1の熱酸化膜2を順次エツチン
グし、更に基板1を深さ約3000〜3500X程度エ
ツチングする。この際、基板1はC2F、ガスの特異性
からテーノ母−状にエツチングされ、結晶方位(111
)の傾斜面5aと結晶方位(100)の底部の平坦面5
%3とが形成される。な寂、基板1のエツチングにはK
OH溶液が用いられる場合もある。つづいて、フィール
ド反転防止用の不純物、例えばJIB+を加速エネルギ
ー100 keV、ドーズ量的I X 10” cm−
2の条件でイオン注入する。(第1図(b)図示)。
次いで、前記ホトレジスト・母ターン4を除去した後、
熱酸化を行ない露出した基板1の傾斜面5a及び平坦面
5b上に厚さ約300Xの第2の熱酸化膜6を形成する
。つづいて、全面に厚さ約300Xの第2のシリコン窒
化膜7を堆積し、更に厚伊約3000XのCVD酸化膜
8を堆積する(第1図(c)図示)。つづいて、このC
VD酸化膜8を反応性イオンエツチングによシエッチン
グする。この結果、フィールド領域予定部の基板1の少
なくとも傾斜面5a上を覆うようにCvD酸化膜8/ 
、 8/が形成される。このいわゆるエッチバック工程
ではエツチング時間の々−ノンは20%程度であること
が望ましい。また、この反応性イオンエツチングの条件
はSIO,のエツチングレートがSl、N4のエツチン
グレートよシ大きくなるように設定する(第1図(d)
図示)。
つづいて、残存CVD酸化膜8/ 、 B/をマスクと
してフィールド領域予定部の平坦面5b上の第2のシリ
コン窒化膜7をエツチングする。この際、素子領域予定
部上の第1のシリコン窒化膜3上の第2のシリコン窒化
膜7も同時にエツチングされる(第1図(、)図示)。
つづいて、前記残存CVD酸化膜8’ 、 8’をNH
,F等によシエッチング除去する。この際、フィールド
領域予定部の平坦面5b上の第2の熱酸化膜6の露出し
た部分も同時にエツチングされる(第1図(f)図示)
次いで、素子領域予定部上の第1のシリコン窒化膜3及
びフィールド領域予定部の少なくとも傾斜面5a上を覆
う第2のシリコン窒化膜7を耐酸化性マスクとして燃焼
酸化雰囲気中で熱酸化を行ない厚さ約70001のフィ
ールド酸化膜9を形成する。これと同時に前記?ロンイ
オン注入層が活性化してP型フィールド反転防止層10
が形成される(第1図G)図示)。つづいて、残存した
第1のシリコン窒化膜3及び第2のシリコン窒化膜7を
エツチング除去する(第1図(h)図示)。
以下、通常の工程に従い、フィールド酸化膜9によって
囲まれた素子領域に例えばMO8半導体装置を形成する
上述した方法はフィールド領域予定部の基板1の傾斜面
(サイドウオール)5a上に第2のシリコン窒化膜7を
残存させているので、通常の選択酸化法と異なシ、バー
ズビークの発生による寸法変換差を小さくすることがで
きる。なお、以下この方法をSWAMI (5ide 
Wall MaskedIsolatlon )法と略
称する。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら、上述した従来のSWAMI法には以下の
ような問題点がある。
第1図(、)図示の工程で、残存CVD酸化膜8′。
8′をマスクとしてフィールド領域予定部の平坦面5b
上の第2のシリコン窒化膜7をエツチングする際、この
第2のシリコン窒化膜7の膜厚のばらつきやウェハ面内
でのエツチングレートのばらつきを考慮に入れ、20チ
程度のマージンを見込んでオーバーエツチングする。こ
のため、第2図に示す如く、素子領域予定部上では第2
のシリコン窒化膜7だけでなく、第1のシリコン窒化膜
3もエツチングされてしまう。この結果、第1のシリコ
ン窒(tJ[! sの膜厚が薄すぎると、この第1のシ
リコン窒化膜3にピンホールが発生したり、極端な場合
にはなくなってしまい、大きな問題となっていた。一方
、この第1のシリコン窒化膜3の膜厚を充分厚くした場
合には第1図(e)図示の第2のシリコン窒化膜7をエ
ツチング除去した後の第1のシリコン窒化膜3はピンホ
ールが発生しない程度の充分な膜厚を保つことができる
。しかし、膜厚が厚すぎると後のフィールド酸化工程で
基板1にストレスによる結晶欠陥が発生するため実使用
に耐えられないという欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、素子領
域予定部上の第1の窒化膜の膜減りをなくして適当な膜
厚を維持し、基板に結晶欠陥を発生させることなく、フ
ィールド酸化膜を制御性よく形成し得る半導体装置の製
造方法を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明は、従来のSWAMI法におけるフィールド酸化
時のバーズビーク発生による変換差を小さくするために
用いられている薄い窒化膜に代えて、酸化膜やシリコン
窒化膜に対して選択エツチング性を有する被膜例えば多
結晶シリコン膜を、少なくとも基板のエツチング領域の
傾斜面と窒化膜のエツチング端の一部を覆うように残存
させることによシ、フィールド酸化時にバーズビーク発
生部に設けられた多結晶シリコン膜が酸化されるため基
板部がほとんど酸化されずに変換差の小さい良好な形で
の−7<−Iv l−= R(all[を得ることを図
ったことを骨子とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第3図(、)〜(g)を参照
して説明する。
まず、表面の結晶方位(ioo)のP型シリコン基板2
1上に厚さ500Xの第1の熱酸化膜22を形成した後
、全面に厚さ1500Xのシリコン窒化膜23を堆積し
た(第3図(、)図示)。
つづいて、写真蝕刻により、素子領域予定部上にホトレ
ノス) ieターン24を形成した。次いで、このホト
レジストノ!ターン24をマスクとしてC,F、を含む
ガスを用いた反応性イオンエツチング(RIE)によシ
、フィールド領域予定部上の前記シリコン窒化膜23、
第1の熱酸化膜22を順次選択的にエツチングし、更に
基板21を約3000〜3500Xの深さまでエツチン
グした。この結果、シリコン窒化膜23及び第1の熱酸
化膜22は垂直にエツチングされ、基板2ノは02F、
の特異性によシ結晶方位(111)の傾斜面25aと結
晶方位(ioo)の平坦面25bとが形成された。しか
る後、フィールド反転防止のために、不純物例えばII
B+を加速エネルギ100keV、ドーズ量的I X 
10”cm−”の条件でイオン注入した(第3図(b)
図示)。
メヒ V 負す嘗−七 k+ハ・り ズ k ノ母 力
 −−79l ゴ; レト土した後熱酸化を行ない、露
出した基板21の傾斜面25hと平坦面25bに厚さ5
00Xの第2の熱酸化膜26を形成した(第3図(c)
図示)。
つづいて、全面に厚さ2000Xの多結晶シリコン膜2
7を堆積した(第3図(d)図示)。次いで、この多結
晶シリコン膜27をRIEによりエツチングした(エッ
チパック)。この結果、フィールド領域予定部の少なく
とも基板21の傾斜面25hとシリコン窒化膜23のエ
ツチング端の一部を覆う残存多結晶シリコン膜27’ 
、 27’が形成された(第3図(e)図示)。しかる
後、1000℃の燃焼酸化雰囲気中で熱酸化を行ない、
厚さ7000Xのフィールド酸化膜28を形成すると同
時に、前述したイオン注入されたがロンイオンを活性化
してP型反転防止層29を形成した。ここで、フィール
ド酸化膜28は、その膜厚の約45チに相当する厚さの
基板21のシリコンを成長した(第3図(f)図示)。
更に、残存している第1のシリコン窒化膜23を除去し
た。以下、図示しないが、通常の工程に従い、フィール
ド酸化膜28によって囲まれた素子領域に素子を形成し
、半導体装置を製造した(第3図(g)囚示)。
しかして、本発明によれば、第3図(d)に示す如く全
面に多結晶シリコン膜27を形成した後、これをRIE
によシェッチパックして第3図(、)に示す如く、フィ
ールド領域予定部の少なくとも基板21のエツチング領
域の傾斜面25aとシリコン窒化膜23のエツチング端
の一部を覆うように多結晶シリコンgzy’、;tv’
を残存させるため、従来の如く、オーバーエツチングし
てシリコン窒化膜23をエツチングすることを回避でき
、シリコン窒化膜23を1200X程度の適当な厚さに
維持できる。従って、フィールド酸化膜形成時にストレ
スにより基板2ノに結晶欠陥を発生することもなく、バ
ースビークによる変換差を小さくできる。この変換差に
ついて詳述すれば、シリコン膜27’、27’が残存し
ない部分では基板2ノのシリコンの消化が行われるが、
多結晶シリコン膜271 、277で覆われる基板21
部分は多結晶シリコンを酸化時のシリコン消費に供与す
るため熱酸化膜の成長過程において、基板2I中のシリ
コンがほとんど消費されることがないことによって、選
択酸化法におけるバーズビークによる変換差が小さくな
る。
なお、上記実施例では、被膜として多結晶シリコン膜を
用いたが、これに限らず、非晶質シリコン膜、金属シリ
コン膜あるいは単結晶シリコン膜を用いてもよい。更に
、これらの被膜に不純物をドーピングしたものを用いて
もよい。
例えば、上記実施例の第3図(b)のフィールド反転防
止のためのIIB+のイオン注入に代えて、予めボロン
をドープした多結晶シリコン膜、非晶質シリコン膜、金
属シリコン膜あるいは単結晶シリコン膜を形成すること
により、同図(d)の工程後適当な熱処理を行なえば、
第2の熱酸化膜を介して基板中に前記?ロンを浸み出さ
せ、フィールド反転防止層とすることもできる。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれば、基板に結晶欠陥を発
生させることなく、フィールド酸化膜を制御性よく形成
し得る半導体装置の製造方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(、)〜(h)は従来の半導体装置の製造方法実
施例に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図
である。 21・・・P型シリコン基板、22.26・・・熱酸化
膜、23・・・シリコン窒化膜、25a・・・傾斜面、
25b・・・平坦面、27・・・多結晶シリコン膜、2
7′・・・残存多結晶シリコン膜、28・・・フィール
ド酸化膜、29・・・P型反転防止層。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第1図 第2図 第3図 第3図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上に第1の酸化膜、窒化膜を順次形成
    する工程と、これら窒化膜及び第1の酸化膜の一部を選
    択的にエツチングし、更に傾斜面と平坦面が形成される
    ように露出した基板の一部を選択的にエツチングする工
    程と、少なくとも基板のエツチング領域表面に第2の酸
    化膜を形成した後、全面に第1の酸化膜及び窒化膜に対
    して選択エツチング性を有する被膜を形成する工程と、
    異方性エツチングにより該被膜をエツチングし、少なく
    とも前記基板のエツチング領域の傾斜面と前記窒化膜の
    エツチング端の一部を覆うように被膜を残存させる工程
    と、前記窒化膜をマスクとして前記残存した被膜を含む
    基板のエツチング領域を熱酸化し、フィールド酸化膜を
    形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  2. (2)第1の酸化膜及び窒化膜に対して選択エツチング
    性を有する被膜が、多結晶シリコン膜又は非晶質シリコ
    ン膜又は金属シリコン膜又は単結晶シリコン膜であるこ
    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。
JP19190883A 1983-10-14 1983-10-14 半導体装置の製造方法 Pending JPS6084832A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07302836A (ja) * 1992-10-13 1995-11-14 Hyundai Electron Ind Co Ltd 半導体装置のフィールド酸化膜形成方法

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