JPS6281040A - 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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JPS6281040A
JPS6281040A JP22017785A JP22017785A JPS6281040A JP S6281040 A JPS6281040 A JP S6281040A JP 22017785 A JP22017785 A JP 22017785A JP 22017785 A JP22017785 A JP 22017785A JP S6281040 A JPS6281040 A JP S6281040A
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JP
Japan
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film layer
oxidation
silicon
sinx
silicon substrate
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JP22017785A
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Inventor
Fumio Sugawara
菅原 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BAVi半導体集積回路において各素子間を絶縁
分離する素子分離領域の形成方法に関する。
〔従来の技術〕
LSI等の半導体集積回路においては、各半導体素子間
を絶縁分離する必要があり、この為に素子分離領域が形
成される。従来、素子分離領域の形成方法としては、主
に選択酸化法が用いられている。
この選択酸化法としては、例えば文献のフィリップスリ
サーチレボ−7(Ph1lips Res、 Rep、
 、)25、P118〜132.1970に示されてい
る方法がある(mlの従来例)。即ち、まずシリコン基
体上にノぞラド用酸化膜(St(h)を50OA形成し
た後、耐酸化性膜としてシリコン窒化膜  “(Sis
N4ン をLP−CVD法によj)2000A成長させ
、その後通常の選択エツチング法を用いて開口部を設け
る。次に、高温酸化雰曲気中で酸化を行ない、上記開口
部にフィールド酸化膜を600OA成長せしめ、素子分
離領域と成す。この後、5isNa膜及びパッド用酸化
膜を順次エツチング除去することによシ、シリコン基体
上には基体表面が露出した素子形成領域と上記素子分離
領域とが形成される。
また近年、文献のジャーナルオブエレクトロケミカルリ
サエテイ(J、 Electrochem、 Soc、
) Vo1131、随10.P2354〜2359,1
984及び特公昭59−51127号公報に示されてい
るように、上記パッド用酸化膜を用いず、また5ilN
4膜をLP−CVD法により成長させる代わルに、シリ
コン基体上に直接窒素イオンを打ち込み所望の基体表面
をS is Na膜層に改質して耐酸化性被膜層を形成
する方法も採られている(第2の従来例)。これを第3
図に基いて説明する。
まず同図−)に示す如く、シリコン基体ll上にノぞタ
ーニングされたレジスト膜12をマスクとして、打込量
I X 10” l0NS/cm”、加速を圧aKvの
打ち込み条件で窒素イオンを適訳的に打ち込む。
窒素イオンが打ち込まれたシリコン基体11の表面近傍
(深さ約150A程度)は5ilN4膜層から成る耐酸
化性被膜層13に改質される。次に同図偽)に示すよう
に、レジスト膜12を除去した後、上記5isNi膜層
13をマスクとして高温酸化を行ない、フィールド酸化
膜(Sigh) 14をB「定膜厚に成長させる。その
後、S iI N4層13を除去することによシ前記第
1の従来例と同様に素子形成領域と素子分離領域14と
を得ることができる。
なお、以上の従来例においてはフィールド酸化膜の形成
に先立ち、チャネルストップ領域が形成される場合もあ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記第1の従来例においては選択酸化中
に素子形成領域となる耐酸化性被膜の下端部まで酸化膜
が成長し、所謂バーズビークが発生する。このノ々−ズ
ビークの発生に工)回路パターン設計が制約され、集積
回路の高密度化が妨げられるという問題が生ずる。また
、このノ々−ズビークを抑制するにはパッド用酸化膜を
薄く形成するか、もしくは除外すれば良いが、薄く形成
するとAラド効果が減少するので、耐酸化性被膜と基板
間でのストレスからパターンエツジ付近に結晶欠陥が増
加発生し、これに起因して素子形成時にはリーク電流が
増大するという問題がある。tRラッド化膜を除外する
場合にも上記結晶欠陥発生の問題ハ勿論、シリコン基体
表面の自然酸化膜(通常は数十A)を除去するようにし
ないと選択酸化時のノ々−ズビーク発生の゛問題も回避
出来ない。
上記第2の従来例では、耐酸化性被膜を積層形成スル事
なくシリコン基体の表面近傍に直接窒素イオンを打ち込
む事によp耐酸化性被膜層を形成する為バーズビークの
発生は抑制され、また結晶欠陥発生も軽減されるが素子
形成領域全体に窒素°イオンインプラを行うのでインプ
ラダメージが大きい。このインプラダメージや上記耐酸
化性被膜層を完全に除去する事が困難な為、素子特性と
してリーク電流が1桁程度大きくなるという問題がある
従って本発明は、以上述べたバーズビークの発生、結晶
欠陥の発生、及びリーク電流増大の諸問題を解消し、半
導体集積回路の電気的特性並びに集積度を向上させ得る
素子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〕
本発明に係る素子分離領域の形成方法は、窒素イオンの
打ち込みとシリコンの蒸着とを併用してシリコン基体上
にシリコン窒化膜層を形成すると共に、選択酸化の際こ
のシリコン窒化膜層を耐酸化性被膜層として用いフィー
ルド酸化膜を形成するものである。
〔作 用〕
本発明は、以上のように窒素イオンの打ち込みとシリコ
ンの蒸着とを併用してシリコン基体上にシリコン窒化膜
を直接成長させ形成するようにしたので、シリコン基体
との界面におけるストレスが緩和されると共に、シリコ
ン基体へのインプラダメージが抑制される。
また選択酸化の際には、上記窒化シリコン膜を耐酸化性
被膜として用いる為、ノ々−ズビークの発生が抑制され
る。
〔実施例〕
以下第1図及び第2図を基に、本発明の一実施例を詳細
に説明する。まず第1図(a)に示すように、(100
)#晶軸を有するシリコン基体(P型)□を真空槽(図
示せず)中に配置し、到達真空度がI X I O”−
’ Torr程度となる迄排気する。そして、IVD法
(Ion and Vapor Depoaition
)によシ窒累イオン(N+またはN2+)の打ち込みと
シリコンの蒸着とを同時に行う。この場合、シリコンの
成長速度を20 A/mln 以上、窒素イオン打込条
件として加速電圧5〜20KeV、電流v!j度0.0
5〜!;mA/♂、時間を1〜35分程度分根る。また
、窒素イオンの打ち込みはシリコン蒸着後に行うように
しそも良い。同図の実線の矢印は窒素イオンの、また破
線の矢印はシリコン蒸発物の飛翔状況を示している。
上記の如きIVD法によって、シリコン基体lの表面に
は窒化シリコン膜Ni (SisNi )から成る@酸
化性被膜層2が約60OA形成される。第2図は、A 
E S (Auger Electron 5pect
roscopy )分析法による上記5llN4膜2の
深さ方向に対する窒素イオンプロファイルの測定結果を
示したものである。同図から、IVD法によ多形成され
たSisN4M2U約60OAの深さ迄、均質に形成さ
れている事が確認される。
次に同図(b)に示す如く、レジスト膜3 t−700
0〜8000A程度塗布した後、ノぐターニングを施し
開口部4を形成する。そして露出したS i3 N4膜
層2を、例えばCCLm 十CHCAsの混合ガスを用
いてドライエラチンし除去する。ウェットエツチングで
も、熱リン酸エツチング液を使用して行り事が出来る。
続いてレジスト膜3をマスクとして、加速を圧40 K
V 1打込Ji 3 X l 013I ONs/cm
”程度の打ち込み条件でホウ素イオン(B+)を打ち込
み、チャンネルストップ領域(P+型)5を形成する。
なおこの場合、5LsNa膜層2を通してホウ素イオン
を打ち込み、チャンネルストップ領域(P”M) 5を
形成するようにしても良い。
次いでレジスト膜3を除去し、I 000 ’C、Hz
+03の酸化雰囲気中で熱的酸化を約3時間施す事によ
シ、露出したシリコン基体1表面部にフィールド酸化膜
(SiCh)6を約6000人成長式せ、同図(clの
如き構造を得る(選択酸化処理)。この工程中、Si3
N4膜層2上にもシリコン酸化膜(S ion )(図
示せず)が薄く形成される。
そして、上記の薄い5t(h膜層−7ツ酸を用いてエツ
チング除去し、次に313 N4膜層2を熱リン酸によ
シエッチング除去すれば、同図(d)に示すよりに素子
形成領域7と素子分離領域6の形成が完了する。この後
の工程は、例えば通常のMOSプロセスと同じでめる。
なお、上述したS i! N4膜層2の形成においては
、形成時間、インプラ加速電圧と電流@度、更にシリコ
ン蒸着速度等を制御する事にょシ窒累イオンのプロファ
イルを任意に設定する事が出来る。従って、例えばシリ
コン基体1との界面近傍をシリコンリッチとし、表面層
に化学量論性を持たせるようにすれば従来間組となって
いたシリコン基体1でのインプラダメージと結晶欠陥発
生を同時に回避出来、しかも耐酸化性としての機能は十
分維持される事となる。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によれば、窒素イオ
ンの打ち込みとシリコンの蒸着とを併用してシリコン基
体上にシリコン窒化膜層を直接形成するようにしたので
、窒素イオンプロファイルを最適化する事によp、イン
プラダメージ及び結晶欠陥発生が十分低減され、従って
リーク電流増大を抑制する事が出来るという効果がある
また、シリコン基体とシリコン窒化膜層との間には、R
ラド用酸化膜や自然酸化膜が介在しない為、選択酸化を
施す際ノ々−ズビークの発生が抑えられ集積度を向上さ
せる事が出来るという効果もある。
さらに、従来シリコン窒化膜を形成するには、主にCV
D法によシ8oo℃程度の高温で51g4.5jCt4
  等の可燃性や毒性のあるガスを熱分解する必要があ
ったが、本発明ではこれらの処理は不要となる為、製造
時における安全性等を向上する事か出来るという効果も
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を説明する工程断面図、第2
図は本発明において形成される5lsNaa中の窒素イ
オンプロファイルを示すAES分析結果、第3図は従来
方法を説明する工程断面図である。 1・・・シリコン基体((100)軸、P型)、2・・
・耐酸化性被膜層(SimN4膜層)、5・・・チャン
ネルストップ領域(P型)、6・・・フィールド酸化膜
(Slow)、素子分離領域、7・・・素子形成領域。 特許出願人 沖電気工業株式会社 4さくA> 52了N+ハ簀中の窒脣、イオソθアDフフイル)汗、
44石59.析劉り釆第2図 手続補正書 昭和61年7月18日 特許庁長官 黒f7I11)1燻殿 1、事件の表示 昭和60年 特 許 願第220177  号2、発明
の名称 素子分離領域の形成方法 3、補正をする者 事件との関係    特 許 出願人 (029)沖電気工業株式会社 4、代理人 5、補正命令の日付  昭和  年  月  日(自発
的〕6、補正の対象 明、m+vo%明の詳細な説明及び図面の簡単な説7、
 補正の内容 (1)  明細書の下記の個所に記載のr 5i3N4
Jをr SiNx Jと訂正する。 第3頁10行及び19行、第4貞1行及び3行、第7頁
15行、第8頁5行及び13行、第9貞1行、4行及び
9行、第10頁19行、第11頁4行 (2)明細書の第3頁15行の「打込量lX1016I
oNs/i Jビ打込童1×101フエONS/Cd」
と訂正する、 (3)  明細書の第8頁17行の「約3時間」を「約
2時間」と訂正する。 (4)  図面の第1図及び第3図の一部の符号説明を
夫々添付図面の如く訂正する。 率兄明の!!旗イ列U兄明する工(1斤面図第1図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体集積回路の各素子間を絶縁分離する素子分
    離領域の形成方法において、窒素イオンの打ち込みとシ
    リコンの蒸着とを併用してシリコン基体上にシリコン窒
    化膜層を形成する工程と、このシリコン窒化膜層をパタ
    ーニングする工程と、パターニングされた前記シリコン
    窒化膜層を耐酸化性被膜層に用い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。
  2. (2)上記シリコン窒化膜層を上記窒素イオンの打ち込
    みと上記シリコンの蒸着とを同時に行う事により形成す
    る特許請求の範囲第(1)項記載の素子分離領域の形成
    方法。
JP22017785A 1985-10-04 1985-10-04 素子分離領域の形成方法 Pending JPS6281040A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100223908B1 (ko) * 1996-11-06 1999-10-15 구본준 반도체 소자의 격리층 형성 방법
JP2005532698A (ja) * 2002-07-11 2005-10-27 インターナショナル レクティファイアー コーポレイション トレンチ型ショットキ・バリア・ダイオード

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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