JPS6214942B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6214942B2
JPS6214942B2 JP7592780A JP7592780A JPS6214942B2 JP S6214942 B2 JPS6214942 B2 JP S6214942B2 JP 7592780 A JP7592780 A JP 7592780A JP 7592780 A JP7592780 A JP 7592780A JP S6214942 B2 JPS6214942 B2 JP S6214942B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
oxide film
semiconductor
polycrystalline silicon
oxidation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP7592780A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS571243A (en
Inventor
Keiichi Kagawa
Takeshi Ishihara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP7592780A priority Critical patent/JPS571243A/ja
Publication of JPS571243A publication Critical patent/JPS571243A/ja
Publication of JPS6214942B2 publication Critical patent/JPS6214942B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Element Separation (AREA)

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、半導
体集積回路に用いられる選択酸化工程において平
坦で横方向への入り込みが小さな選択酸化膜を形
成できる方法を提供するものである。 近年、MOSLSI等においてはフイールド酸化膜
の形成に選択酸化(LOCOS)工程を用いること
が多く、これは窒化硅素(Si3N4)膜をマスクとし
て半導体基体の表面を選択的に酸化するものであ
る。 従来のLOCOSプロセスの簡単な一例を第1図
に示す。シリコン基板1上に薄い酸化膜
(SiO2)2を形成し、その上に窒化(Si3N4)膜3を
堆積するa。通常SiO2膜2は300〜1500Å位の厚
みのものが用いられ、1000〜3000ÅのSi3N4膜3
に対して下敷あるいは緩衝酸化膜と呼ばれる。こ
れは、Si3N4膜を直接シリコン基板上に堆積する
と、その熱膨脹率の大きな差異により、加熱冷却
サイクルを経ると応力が生じてシリコン基板上に
数多く転位が発生して、デバイス特性を損うため
である。 次に窒化膜3を写真蝕刻技術を用いて窒化膜4
のパターン形成を行なう。それを第1図bに示す
が、通常Si3N4膜4下がMOSトランジスタではチ
ヤネル部となる。更に、Si3N4膜4をマスクとし
て下敷酸化膜2を部分的に除去するかもしくは残
したままで基板1を酸化し、厚い熱酸化膜5を形
成する。この部分がフイールド領域となり、通常
6000Å〜13000Å位の厚みであるが、基板やチヤ
ネルストツプドーズ量、耐圧等によつて種々決定
される。このときの酸化法としては1000〜1150℃
程度のウエツト酸化やパイロジエニツク酸化ある
いは少し低温の高圧酸化法が用いられる。しか
し、いずれの方法を用いてもcに示すように、フ
イールド酸化膜5の横方向への入り込みにより、
通常Si3N4膜4端部が持ち上がつてしまう。 次に、熱リン酸やフツ素ラジカルを用いたプラ
ズマエツチング等Si3N4膜4を除去し、更に下敷
酸化膜2をd図のようにエツチして除く。そして
新たに200〜1500ÅのMOSトランジスタ用の薄い
ゲート酸化膜6をeのごとく形成する。第1図e
において、薄い酸化膜部分6がゲート領域であ
り、厚い酸化膜部分5がフイールド領域と呼ばれ
る。 このLOCOSプロセスは通常のMOSLSIに広く
用いられている。しかし微細化が進むにつれてフ
イールド酸化膜5のSi3N4に対する横方向への入
り込みが無視出来なくなつてきた。何故なら第1
図bのLOCOSパターン形成時のSi3N4膜下のチヤ
ネル部と第1図eのゲート酸化膜形成時のチヤネ
ル部の長さが異なり、特に元のSi3N4膜パターン
長が短かいと、長さの相違はより顕著になるから
である。例えばフイールド酸化膜5の厚みを1μ
mとすると、横方向にも片側だけで7000〜10000
Åの入り込みが見られる。従つて、Si3N4膜4パ
ターン幅が3μmあつたとしても、両方向からの
酸化膜の入り込みにより最終チヤネル幅は1.5μ
m前後になつてしまうわけである。この入り込み
をあらかじめ予測してSi3N4膜パターン幅を太く
しておいて最終チヤネル幅を補正する方法は、
Si3N4膜幅が約4μm以上位ならば充分可能であ
るが、たとえば3μm以下になつて高密度に
Si3N4膜パターンが隣接するようになり、互いの
間隔も狭くなると補正の余裕面積もなく困難にな
つてくる。 また、Si3N4膜パターンによる補正の他に入り
込みを少なくする方法が種々考えられており、例
えば下敷酸化膜2を薄く上のSi3N4膜3を厚くし
たり、フイールド部のシリコン基板1を少し削除
したりする事が実際に行なわれている。しかし
Si3N4膜を厚くする事は応力がより強く発生する
事を意味し、転位の発生のみならずシリコン基板
のそりを誘発する事になり望ましくなく、更には
微細パターンには薄いSi3N4膜3が向いている。
又、下敷酸化膜2を薄くする事は、上記と同じく
転位の発生を意味し、Si3N4膜3エツチング時の
ストツパーとしてピンホールのない酸化膜として
限度があるものであり、現状からしてそれ程入り
込みに有効な手段ではない。 その他に、第2図aに示すようにシリコン基板
をフイールド酸化膜厚の約半分位エツチングす
る。あるいはbのようにシリコン基板1を多孔質
化して多孔質領域7を形成する方法もある。しか
し、これらは平坦化を目指すものであつて、フイ
ールド酸化後は共にcに示すように横方向への入
り込みはそれ程減少する事もなく、しかもSi3N4
膜4の端部にかなり高い盛り上がりが生じてしま
うため、あまり用いられていない。 以下、見てきたように従来の方法ではSi3N4
端部のシリコン基板が露出しておりこの部分に酸
化剤(H2OやO2)が入り込んで行く事により、フ
イールド酸化膜の横方向の入り込み現象は避けら
れない。 本発明はこのような検討に鑑み、Si3N4膜の側
面に多結晶半導体膜を容易に形成し、高精度に選
択酸化膜を形成する方法を提供するものである。 本発明の一実施例の選択酸化工程を第3図に示
す。まず、従来と同様シリコン半導体基板1上の
300〜600Åの酸化膜2上に1000〜1500ÅのSi3N4
膜3を堆積し、LOCOS用パターンとなるSi3N4
4を写真蝕刻により第3図aのように形成する。
次にSi3N4膜4をマスクとして弗酸系エツチ液あ
るいはC3F8ガス系のドライエツチにより下敷酸
化膜2を除去する(第3図b)。 次に全面に多結晶シリコン8を化学気相成長さ
せる。膜厚は500〜2000Å程度が望ましい。つま
り8の膜厚は段差部分厚いいかえれば下敷酸化膜
2とSi3N4膜4とを加え合わせた厚み程度で良
く、この状態を第3図cに示す。こうした試料を
平行平板電極形式のスパツタエツチ装置あるいは
イオンエツチ装置に入れて、堆積した多結晶シリ
コン8をエツチングする。真空度としては10-1
10-3torr、ガスは反応性ならCF4系、非反応性な
らAr等の不活性ガスを用いる。つまり、エツチ
ング反応が電界方向言い換えれば試料と垂直方向
にのみ生じるドライエツチを行なう。そうする事
によつて第3図dようにSi3N4膜4の側面にのみ
多結晶シリコン8′がエツチングされずに残る。
原理は非常に簡単で、スパツタ(あるいはイオ
ン)エツチはいわゆる物理的反応性が極めて強く
横方向へのエツチヤント(エツチング物質)の入
り込みがなく、垂直方向にのみ均一エツチするた
め、第4図a,bに拡大して示したように下敷酸
化膜2と窒化膜4の段差部に被エツチング物質で
ある多結晶シリコン8′が残つてしまうわけであ
る。すなわち、エツチヤントは第4図aの矢印の
ごとく垂直方向に作用し、8′が段差部の側面に
のこる。 次にこれらをフイールド酸化するわけであるが
本発明ではH2OやO2のような酸化剤は先づ側面
の多結晶シリコンを酸化する事から始まり、多結
晶シリコン8′を完全に全部酸化膜に変化させた
後に、Si3N4膜4下に入り込む。ところで、8′の
酸化によりすでに厚く酸化膜が形成されているた
め、酸化剤はSi3N4膜4直下にはほとんど入り込
む事が出来ない。従つて第3図eに示すように選
択酸化膜5′を形成してもチヤネル幅の減少はほ
とんど見られない。こののち、4を除去してたと
えばMOSトランジスタが形成される。 ところで、Si3N4膜側面に多結晶シリコンを形
成する代わりにSi3N4膜を再度形成するという方
法が考えられる。それは本発明の第3図dにおい
て窒化膜4の側面に多結晶シリコン8′の代わり
に窒化膜を形成したものと考えれば良い。窒化膜
と多結晶シリコンの大きな違いは酸化されるか否
かにある。窒化膜を形成した場合は、フイールド
酸化時におけるH2Oのような酸化剤は窒化膜中を
通過しにくい。従つてシリコン基板を酸化させつ
つ横方向に酸化剤が進入し窒化膜下のシリコン基
板を酸化させるため窒化膜が持ちあがる事にな
る。という事は第2図cに示した従来の例と大差
なく、結局持ち上がり分を予測して窒化膜パター
ンを大き目に出しているのと同じである。しか
も、この場合すでに前述したように、シリコン基
板と窒化膜との熱膨脹率の差等により、応力が発
生し転位の原因ともなりパターンエツヂに沿つて
欠陥が発生しデバイス特性を悪くする一因とな
る。 これに対し本発明のごとく多結晶シリコン8′
を側面に形成した場合、多結晶シリコンは酸化さ
れて酸化膜となりうる。従つてフイールド酸化時
の酸化剤はシリコン基板と共に多結晶シリコン膜
を酸化させるために利用される。それ故、酸化剤
は窒化膜の場合と違つてむしろ酸化が進むように
活用され、窒化膜下に入り込むはずの酸化剤を多
結晶シリコンの酸化に用いていることになる。し
かも窒化膜と違つて多結晶シリコンはシリコン基
板と同性質のものなので余分な応力が発生せず、
しかも全て酸化されてフイールド酸化膜となり、
シリコン基板に形成されるデバイス特性は良好で
ある。 以上のように従来見られたSi3N4膜の持ち上が
りによるSi3N4膜パターン幅(チヤネルパターン
幅)の減小が本発明の多結晶シリコンの酸化を用
いる事により防止できる。すなわち、本発明によ
ればSi3N4膜は持ち上がらず、元のSi3N4膜パター
ン形成時の幅をフイールド酸化後もそのまま維持
出来る。 本発明を用いると前述したようにフイールド酸
化膜の横方向への入り込みが通常のLOCOSプロ
セスよりも非常に小さくなる。その実験結果例を
次表に示す。
【表】 この表は、下敷酸化膜厚が300Å、Si3N4膜厚が
1200Åで、LOCOSパターン形成後下敷酸化膜を
除去して多結晶シリコンを1200Å堆積し、しかる
のちCF4ガスを用いて反応性スパツタエツチを行
ない、フイールド酸化膜5を1000℃で3時間約
8000Å成長させた時のフイールド酸化前後のチヤ
ネル幅を測定した値を示す。従来プロセスとは多
結晶シリコンを側面に残さないものである。この
結果から明らかなように、フイールド酸化前の
LOCOSパターンにより忠実なパターンを残すに
は本発明を用いればよい事がわかる。 以上のように、本発明によれば平坦で高精度な
選択酸化膜を形成でき、高密度な半導体装置の製
造に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜eは従来のLOCOSプロセスのシリ
コン基板の断面図、第2図a〜cは従来の他の
LOCOSプロセスのシリコン基板の断面図、第3
図a〜eは本発明の一実施例にかかるLOCOSプ
ロセスのシリコン基板の断面図、第4図a,bは
本発明の要部の工程の部分的拡大断面図である。 1……シリコン半導体基板、4……Si3N4膜、
5……酸化膜、8,8′……多結晶シリコン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基体上に酸化膜を形成し、該酸化膜上
    に窒化硅素膜を形成した後、前記窒化硅素膜なら
    びに酸化膜を選択的に除去し、前記半導体基体上
    に多結晶半導体を形成したのち、この多結晶半導
    体をエツチして前記窒化硅素膜の側面部にのみ前
    記多結晶半導体を残存させ、その後前記多結晶半
    導体および前記半導体基体を酸化することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。 2 多結晶半導体をスパツタエツチすることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体装
    置の製造方法。
JP7592780A 1980-06-04 1980-06-04 Manufacture of semiconductor device Granted JPS571243A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7592780A JPS571243A (en) 1980-06-04 1980-06-04 Manufacture of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7592780A JPS571243A (en) 1980-06-04 1980-06-04 Manufacture of semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS571243A JPS571243A (en) 1982-01-06
JPS6214942B2 true JPS6214942B2 (ja) 1987-04-04

Family

ID=13590399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7592780A Granted JPS571243A (en) 1980-06-04 1980-06-04 Manufacture of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS571243A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5735341A (en) * 1980-08-12 1982-02-25 Toshiba Corp Method of seperating elements of semiconductor device
US4435446A (en) * 1982-11-15 1984-03-06 Hewlett-Packard Company Edge seal with polysilicon in LOCOS process

Also Published As

Publication number Publication date
JPS571243A (en) 1982-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6602798B1 (en) Method and apparatus for reducing isolation stress in integrated circuits
JPS6229905B2 (ja)
JPS62105426A (ja) サブミクロン寸法のマスク構造を形成する方法
JPS63107119A (ja) ステップ絶縁層を有する集積回路の製造方法
JP4319809B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH06216120A (ja) 集積回路の電気的分離構造の形成方法
US6903028B2 (en) Soft-landing etching method using doping level control
KR100291513B1 (ko) 반도체 소자의 제조방법
JP2896072B2 (ja) 半導体素子のフィールド酸化膜の形成方法
JPS6214942B2 (ja)
JPS58150A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3178416B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP3283047B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JPS59165434A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH079930B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH10214816A (ja) 半導体装置の製造方法及び半導体装置の容量素子の製造方法
JPS59208744A (ja) 半導体装置
JP2003158177A (ja) 半導体装置およびその製造方法
KR940009578B1 (ko) 반도체 장치 및 그 제조방법
JPS6347947A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS62232143A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS59132624A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS583244A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS594047A (ja) 半導体装置の製造方法
KR101081854B1 (ko) 반도체 소자의 소자분리막 제조방법