JPS6222453A - 素子分離領域の形成方法 - Google Patents

素子分離領域の形成方法

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JPS6222453A
JPS6222453A JP16033485A JP16033485A JPS6222453A JP S6222453 A JPS6222453 A JP S6222453A JP 16033485 A JP16033485 A JP 16033485A JP 16033485 A JP16033485 A JP 16033485A JP S6222453 A JPS6222453 A JP S6222453A
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JP
Japan
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film
silicon
silicon film
amorphous silicon
type
Prior art date
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Application number
JP16033485A
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English (en)
Inventor
Fumio Kiyozumi
清住 文雄
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置の製造方法に関し、特に半導体素
子の分離領域の形成方法に係る。
〔従来の技術〕
従来、半導体集積回路の製造における素子分離領域の形
成方法としては、例えば、フィリップスリサーチ レポ
ーツ(Ph1lips Rea、Rep、) 25 。
P118〜132 (1970)に示されるように、シ
リコン窒化膜(5is11J4)を耐酸化性マスクとし
て用いる選択酸化法(Local pxidation
 of 5il−1con;以後、LOCO8法と称す
る)が広く用いられている。このLOCO8法では、能
動領域と素子分離領域とを自己整合(Self−Ali
gn )により形成出来、製造工程の簡略化等が図れる
と共に、素子分離用の厚いフィールド酸化膜の一部を能
動領域の半導体表面より下方に埋め込む(通常はフィ−
ルド酸化膜の膜厚の半分程度の深さ)事により表面段差
を低減出来るので、段差部での電極のウィークスポット
発生が抑制されるといった利点がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このLOCO8法においては、フィール
ド酸化膜の形成は、パッド用酸化膜(StO,)上に積
層されたシリコン窒化膜(stss+)を耐酸化性マス
クとして、シリコン基板の表面を直接熱的酸化する事に
より行われる。この為、パッド用酸化膜の介在と相まっ
て選択酸化時においては、酸化が横方向へ進む為、能動
領域に食い込みを生じ、所謂バーズビークが発生すると
いう問題がある。
このバーズビークは能動領域を狭める為、半導体集積回
路の微細パターンデザイン上の制約となり、高密度化を
図る上で大きな障害となる。
また、フィールド酸化膜は、熱的酸化によりシリコン基
板の縦方向に成長し、埋め込み形成される為、酸化の際
シリコン基板に大きな機械的ストレスがかかり、酸化誘
起積層欠陥等の結晶欠陥が発生するという問題が生ずる
。このような結晶欠陥は、半導体素子の電気的特性を低
下させると共に、劣化、故障要因となり易い。また更に
、熱的酸化は、通常1000℃以上の高温での長時間の
熱処理により行われる為、チャンネルストップ層の不純
物の拡散再分布が大きく生ずるという問題をきたす。特
に横方向への拡散により、チャンネル幅が狭められ、所
謂ナローチャンネル効果の為に、素子特性の変動、接合
容量の増大等が生ずる。
以上のように、従来のLOCO8法においては上記諸問
題が含まれるので、半導体集積回路に対し、所望の電気
的特性、及び信頼性を実現させる為に社、耐酸化性マス
クの構成1選択酸化条件等に厳しい制約が課せられ、ま
た半導体集積回路の微細化を図る上で大きな障害となっ
ている。
従って本発明は、上記のバーズビーク発生、結晶欠陥の
発生、及びナローチャンネル効果の問題   jを解消
し、良好な電気的特性を有し、かつ高信頼性の高集積半
導体回路を実現し得る、半導体素子の分離領域の形成方
法を提供する事を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置の素子分離領域の形成方法は
、 (a)シリコン半導体基板上に、シリコン酸化膜及びシ
リコン窒化膜を順次積層形成する工程、(b)該積層き
れたシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜にエツチング処
理を施す事により、バターニングし、更に同一パターン
でエツチング処理を施して、上記シリコン半導体基板に
溝部を形成する工程、 (c)該シリコン半導体基板と同導電型のドーパントを
含んだドープトアモルファスシリコン膜を、上記溝部に
のみ形成する工程、 (d)不活性ガス中で熱処理を施す事により、該ドープ
トアモルファスシリコン膜中のドーパントを拡散させ、
チャンネルストップ層を形成すると共に、該ドープトア
モルファスシリコン膜をドープト多結晶シリコン膜に改
質する工程、 (e)熱的酸化処理を施す事により、該ドープト多結晶
シリコン膜を酸化して、フィールド酸化膜を形成する工
程 とを順に施すものである。
〔作 用〕
本発明においては、フィールド酸化膜は、シリコン半導
体基板に選択的に設けられた溝部に、該シリコン半導体
基板と同導電型のドーパントを含んだドープトアモルフ
ァスシリコン膜を形成し、これに不活性ガス雰囲気中で
の熱処理、更に熱的酸化処理を層成施す事により形成さ
れる。
従って、シリコン半導体基板表面を直接酸化してフィー
ルド酸化膜を形成するという従来方法と異なり、横方向
への酸化が軽減される為、素子分離領域の広がりを抑制
する事が出来る。また、基板の縦方向への酸化膜成長も
従来方法に較べれば小さく、酸化膜成長の際の基板にか
かる機械的ストレスも緩和される為、酸化誘起積層欠陥
等の結晶欠陥の発生が軽減される。また更に、本発明に
よれば、フィールド酸化膜は高濃度のドーパントを含む
ドープト多結晶シリコン膜を熱的酸化する事により形成
するものであるから、酸化膜の成膜速度も速く1低温か
つ短時間の熱的酸化により形成される事となる。この為
、チャンネルストップ層の不純物再分布も小さく出来る
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図に基いて詳細に説明す
る。まず、同図(a)に示す如く、シリコン半導体基板
(P型)1を熱的酸化して、パッド用のシリコン酸化膜
(S10.)2を100〜1000′A程度成膜し、次
にこのシリコン酸化m2上に化学気相反応法(以下、C
VD法と称する)により、耐酸化性マスク用のシリコン
窒化膜(Si、N、 ) 3を500〜2000A程度
堆積する。そして、同図(b)に示す如く、間知のホト
リソグラフィー技術を用いて、レジストパターン4を形
成シ、次いで、このレジストパターン4をマスクとして
、例えば異方性エツチングにより窒化シリコン膜3、及
びシリコン酸化膜2を順次エツチング除去する。レジス
トパターン4下層部のシリコン半導体基板(P型)1表
面部が能動領域5となる。
その後、同図(C)の如く、レジストパターン4をマス
クとして、更にシリコン半導体基板1にエツチング処理
を施こし、深き0.1〜1.0μm程度の溝部6を形成
する。次に、同図(d)に示す如く、スパッタリング法
または真空蒸着法を用いて、レジス) パターン4及び
溝部6上に、フィールド酸化膜形成用のアモルファスシ
リコン膜7を1500〜5000 A程度形成する。そ
して、このアモルファスシリコン膜7に、30〜100
 Key、 1〜5X 10” /−程度の打ち込み条
件で、シリコン半導体基板1と同導電型のドーパント(
p型ドーパント)として、ボロン(B)を注入し、ドー
プトアモルファスシリコン膜(P 型)7aとする。な
お、N型シリコン半導体を基板に用いる場合には、同導
電型のN型ドーパントとして、例えば燐(P)あるいは
砒素(As)等を用いる。
次いで、同図(e)の如く、す7トオ7法を用いて、レ
ジストパターン4と共にその上層部のドープトアモルフ
ァスシリコン膜7色を除去し、溝部6上にのみド   
あ−ブトアモルファスシリコン膜7aを残存させてパタ
ーンを形成する。その後、同図(f)に示す如く、90
0〜1000℃程度の窒素雰囲気中において熱処理ヲ施
す事により、ドープトアモルファスシリコン膜7&中の
ボロンを熱拡散させ、溝部6の底部及び側面部のシリコ
ン半導体基板1中にチャンネルストップ層(P型)8を
形成する。同時に、この熱処理によって、ドープトアモ
ルファスシリコン膜7aはドープト多結晶シリコン膜(
P型)7bに改質される。
次に、同図億)に示すように、800〜1000℃のウ
ェット酸素雰囲気中でドープト多結晶シリコン膜(P型
)7bを熱的酸化する事により、素子分離用のフィール
ド酸化膜として、3000〜10000X程度の膜厚の
厚いシリコン酸化膜9を形成する。この際、能動領域5
上の最上層部は耐酸化性のシリコン窒化膜3で覆われて
いる為、この能動領域5上のシリコン半導体基板1表面
は酸化される事はない。この後、能動領域5上のシリコ
ン窒化膜3とシリコン酸化膜2とを順次エツチング除去
する事により、シリコン半導体基板1表面を露出させ、
同図(社)に示す構造とする。これまでの工程によって
、シリコン酸化膜から成るフィールド酸化膜9による素
子分離領域の形成が終了する。
その後、同図(1)に示すように、ゲート絶縁膜10゜
ゲート電極11、及びソース、ドレインの拡散層(N型
)12.13を形成し、更に図示してはいないが、周知
の技術によりパッシベーション用絶縁膜、金属配線等を
形成する事により、半導体装置を完成する。
なお、フィールド酸化膜9形成で生ずる表面段差は、溝
部6の深さと、ドープト多結晶シリコン膜(P型)7b
の膜厚を適度に選択する事により1容易にコントロール
する事が出来る。従って、フィールド酸化膜9をシリコ
ン半導体基板(P型)l中に完全に埋め込むようにする
事も勿論可能である。
また、上記実施例はMO8型半導体装置の製造に適用す
る場合について述べたが、本発明はシリコン酸化膜によ
り素子分離領域を形成するものであるから、バイポーラ
型半導体装置についても適用出来る。
〔発明の効果〕
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、素子分
離用のフィールド酸化膜は、従来方法のシリコン半導体
基板表面を直接酸化して形成する場合と異なり、シリコ
ン半導体基板(P型)中の溝部に形成されたドープトア
モ/L/7アスシリコン膜(P型)を、不活性ガス中で
の熱処理によりドープト多結晶シリコン膜(P型)に改
質し、更にこれに熱的酸化を施す事により形成される。
従って、成膜速度も速く酸化処理時間が短縮化される事
と相まって、横方向への酸化、すなわちバーズビークの
発生が抑制され、能動領域はマスク設計値に略等しい寸
法に形成されるので、素子の微細化に適用出来るという
効果がある。
また、フィールド酸化膜の、シリコン半導体基板の縦方
向への酸化膜成長も従来方法に較べれば小さく、酸化膜
成長の際シリコン半導体基板にかかる機械的ストレスも
緩和され、酸化誘起積層欠陥等の結晶欠陥の発生が抑制
出来る。また更に、上述したように高濃度の不純物、例
えばリンを含むドープト多結晶シリコン膜は、ノンドー
プ型に較べ酸化速度が非常に大きい為、フィールド酸化
膜形成は低温かつ短時間の条件で行える。従って、チャ
ンネルストップ層の不純物の拡散再分布も小さく、ナロ
ーチャンネル効果の低減や熱ストレスの減少が図れる。
従って、この2点から、半導体素子の電気的特性及び信
頼性を向上出来°るという効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)ないし第1図(i)は、本発明の詳細な説
明する要部断面図である。 1・・・シリコン半導体基板(P型)、2・・・シリコ
ン酸化膜(810,)、3−・・シリコン窒化膜(Si
sN4)、4・・・レジストパターン、5・・・能動領
域、6・・・溝部、7a・・・ドープトアモルファスシ
リコン膜(p〜)、7b・・・多結晶シリコン膜(P型
)、8・・・チャンネルストップ層(P型)、9・・・
フィールド酸化膜    ;(Sin、)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)シリコン半導体基板上に、シリコン酸化膜
    及びシリコン窒化膜を順次積層形成する工程、(b)該
    積層されたシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜にエッチ
    ング処理を施す事により、パターニングし、更に同一パ
    ターンによりエッチング処理を施して、上記シリコン半
    導体基板に溝部を形成する工程、 (c)該シリコン半導体基板と同導電型のドーパントを
    含んだドープトアモルフアスシリコン膜を、上記溝部に
    のみ形成する工程、 (d)不活性ガス中で熱処理を施す事により、該ドープ
    トアモルフアスシリコン膜中のドーパントを拡散させて
    、チャンネルストップ層を形成すると共に、該ドープト
    アモルフアスシリコン膜をドープト多結晶シリコン膜に
    改質する工程、 (e)熱的酸化処理を施す事により、骸ドープト多結晶
    シリコン膜を酸化して、フィールド酸化膜を形成する工
    程とを有する事を特徴とする素子分離領域の形成方法。
JP16033485A 1985-07-22 1985-07-22 素子分離領域の形成方法 Pending JPS6222453A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0645808B1 (de) * 1993-09-27 2000-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Isolationsgrabens in einem SOI-Substrat
US6328468B1 (en) 1997-11-28 2001-12-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Device for fixing temperature sensing element for air conditioner and method of assembling the same
JP2008153685A (ja) * 2001-05-18 2008-07-03 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2011249354A (ja) * 2010-05-21 2011-12-08 Sharp Corp 半導体装置の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0645808B1 (de) * 1993-09-27 2000-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Isolationsgrabens in einem SOI-Substrat
US6328468B1 (en) 1997-11-28 2001-12-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Device for fixing temperature sensing element for air conditioner and method of assembling the same
JP2008153685A (ja) * 2001-05-18 2008-07-03 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置の製造方法
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