JPS63229838A - 素子分離領域の形成方法 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は素子分離領域の形成方法、特に選択酸化による
埋め込み酸化膜を用いた素子分離領域の形成方法に関す
る。

（ロ）従来の技術 素子分離領域の形成方法として選択酸化（ＬＯＧＯ３）
法による酸化膜分離方法が特公昭４９−３９３０８号公
報等で良く知られている。

斯るＬＯＣＯ３法は第２図Ａおよび第２図Ｂに示すよう
に、シリコン基板（１１）上に約５００人の厚みのパッ
ド酸化膜（１２）を熱酸化して形成し、更にこのパッド
酸化膜（１２）上にシリコン窒化膜（１３）を堆積する
。続いてホトレジスト膜をフィールド領域（１４）を除
いて付着し、これをマスクとしてフィールド領域（１４
）上のシリコン窒化膜（１３）をエツチング除去してシ
リコン窒化膜（１３）パターンを形成する。その後ポロ
ンをフィールド領域（１４）に選択的にイオン注入を行
い　Ｐ　＋型のチャンネルストッパ領域（１５）を形成
する。次いでホトレジスト膜を除去してシリコン窒化膜
（１３）パターンをマスクとして選択酸化を行い、フィ
ールド領域（１４）に部分的に基板（１１）に埋設され
たフィールド酸化膜（１６）を成長させる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら従来の選択酸化法では、フィールド酸化膜
（１６）がシリコン窒化膜（１３）パターンの下に喰い
込んで成長するためにいわゆるバーズビークが形成され
る。このためにＬＳＩの集積化にとって大きな障害とな
っている。

これを改善するためにシリコン窒化！（１３）パターン
を厚くしてパッド酸化膜（１２）を薄くしてバーズビー
クを制御する方法やフィールド酸化膜（１６）の成長膜
を薄くしフィールド酸化膜の喰い込みを制御する方法が
試みられている。

しかし前者ではシリコン窒化膜が固いためにフィールド
端部におけるストレスが大きくなり、結晶欠陥が生じ易
くなり、後者ではフィールド反転電圧低下などの問題点
があり、選択酸化法による高集積化には限界がある。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は断る問題点に鑑みてなされ、選択酸化用マスク
となるシリコン窒化膜の下にオキシナイトライド膜を設
は且つシリコン窒化膜の側面にもオキシナイトライド膜
より成るサイドウオール膜を形成してフィールド領域の
選択酸化を行うことにより、従来の問題点を大幅に改善
した素子分離領域の形成方法を実現するものである。

（ホ〉作用 本発明に依れば、シリコン窒化膜下にオキシナイトライ
ド膜を設けることにより基板表面を被覆するパッド酸化
膜を極めて薄くあるいは不要とし且つサイドウオール膜
でパッド酸化膜の側面からの酸化を防止するので、選択
酸化を行う際にフィールド酸化膜の横方向への喰い込み
を大幅に縮少できる。

（へ）実施例 以下に本発明の一実施例を第１図Ａ乃至第１図Ｆを参照
して詳述する。

本発明の第１の工程は、半導体基板（１）の−主面に薄
い酸化膜（２）を介するか直接第１のオキシナイトライ
ド膜（３〉を付着することにある（第１図Ａ）。

Ｐ型シリコン基板（１）表面を熱酸化して約１００〜２
００人の薄いパッド酸化膜（２）を付着する。このパッ
ド酸化膜（２〉上に５ｉ１１ＩＣｌ　！＋ＮＨ，＋Ｎ、
Ｏの混合ガスを用いて減圧ＣＶＤ法により約２００人の
第１のオキシナイトライド膜（３）を付着する。なお第
１のオキシナイトライド膜（３）は直接半導体基板（１
）表面に付着しても良い。

本工程で付着した第１のオキシナイトライド膜（３）は
酸素を含んだシリコン窒化膜であり、シリコン酸化膜と
シリコン窒化膜の中間の性質を有し、シリコン窒化膜よ
り柔かいので基板（１）へのストレスを弱める働きをす
る。

本発明の第２の工程は、第１のオキシナイトライド膜（
３）をシリコン窒化膜（４）で被覆することにある（第
１図Ｂ）。

シリコン窒化膜（４）は５ｉｌｔ　Ｃ！　！　＋　ＮＨ
ｊの混合ガスを用いて減圧ＣＶＤ法により約１５００人
に全面に付着される。このシリコン窒化膜（４）は後で
行う選択酸化のマスクとして利用される。

本発明の第３の工程は、半導体基板（１）のフィールド
領域（５）上の第１のオキシナイトライド膜（３）およ
びシリコン窒化膜（４〉をエツチング除去することにあ
る（第１図Ｃ）。

シリコン窒化膜（４）上にホトレジスト膜（図示せず）
を付着し、所望のパターンに露光してフィールド領域（
５）上のシリコン窒化膜（４）を露出する。続いてホト
レジスト膜をマスクとしてシリコン窒化膜（４）および
第１のオキシナイトライド膜（３）をプラズマエツチン
グして、フィールド領域（５）のパッド酸化膜（２）あ
るいは基板（１）表面を露出する。

本発明の第４の工程は、半導体基板（１）全面に新たに
第２のオキシナイトライド膜（５）を付着し、異方性エ
ツチングして第１のオキシナイトライド膜（３）および
シリコン窒化膜（４）の側面にサイドウオール膜（６）
を形成することにある（第１図り、第１図Ｅ）。

本工程は本発明の特徴とする工程であり、第２のオキシ
ナイトライド膜（５）を第１のオキシナイトライド膜（
３）と同様に減圧ＣＶＤ法で全面に約３０００人の厚み
に付着する。その後反応性イオンエツチング等の異方性
エツチングを行い、第１のオキシナイトライド膜（３）
およびシリコン窒化膜（４）の側面に約３０００人の幅
の第２のオキシナイトライド膜（５）より成るサイドウ
オール膜（６）を形成している。なお基板（１）上の酸
化膜（２）も同時にエツチングしてフィールド領域（７
）となる基板（１）も露出している。

本発明の第５の工程は、半導体基板（１）のフィールド
領域（７）を選択酸化することにある（第１図Ｆ）。

本工程ではシリコン窒化膜（４）、第１のオキシナイト
ライド膜（３）およびサイドウオール膜（６）をマスク
としてポロンをイオン注入してフィールド領域（７〉上
にＰゝ型のチャンネルストッパ領域（８）を形成する。

その後同様のマスクを用いて選択酸化を行い、フィール
ド領域（７）に一部を基板（１）内に埋設したフィール
ド酸化膜（９）を熱酸化により形成する。この選択酸化
はウェットＯ２雰囲気内で１０００℃で行い、約５ｏｏ
ｏ人の厚みのフィールド酸化膜（９）を形成し、これと
同時にチャンネルストッパ領域（８）もフィールド酸化
膜（９）下にドライブインされる。

本工程は本発明の特徴とする工程であり第２のオキシナ
イトライド膜（５）より成るサイドウオール膜（６）に
よりシリコン窒化膜（４）下への酸素の供給が大幅に遅
らせることができ、シリコン窒化膜（４）下へのフィー
ルド領域（９）の喰い込みを大幅に減少できる。具体的
にはパッド酸化膜（２）の厚みが１００人のとき０．８
μｍ厚のフィールド酸化膜（９）の横方向への喰い込み
幅はサイドウオール膜（６）端部より約０．１μｍとな
る。また第１および第２のオキシナイトライド膜（３）
（５）はシリコン窒化膜（４）より柔かいので、フィー
ルド端部へのストレスはシリコン窒化膜（４）に比べて
緩和され結晶欠陥の発生を低減できる。また第１および
第２のオキシナイトライド膜（３）（５）はシリコン窒
化物を主成分とするので選択酸化の際に耐酸化マスクと
じても働く。

（ト）発明の効果 本発明に依れば、第２のオキシナイトライド膜（５）よ
り成るサイドウオール膜（６）をシリコン窒化膜（４）
側面に設けているので、パッド酸化膜（２）を従来より
大幅に薄くするか無くすることができ、選択酸化による
フィールド酸化膜（９）のバーズビークの発生を最少限
に抑えることができる。このために集積度を大幅に向上
できる利点を有する。

また本発明に依れば、パッド酸化膜（２）を薄くしても
シリコン窒化膜（４）との間に第１のオキシナイトライ
ド膜（３）を緩衝材として配置するので、選択酸化によ
るフィールド端部へのストレスを大幅に緩和でき、結晶
欠陥の少い素子形成領域を実現できる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ乃至第１図Ｆは本発明の素子分離領域の形成方
法を説明する断面図、第２図Ａおよび第２図Ｂは従来の
素子分離領域の形成方法を説明する断面図である。 （１）は半導体基板、　（２）はパッド酸化膜、（３）
は第１のオキシナイトライド膜、　（４）はシリコン窒
化膜、　（５）は第２のオキシナンドライド膜、（６）
はサイドウオール膜、（７）はフィールド領域、（８）
はチャンネルストッパ領域、（９）はフィールド酸化膜
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板の一主面に薄い酸化膜を介するか直接
   第１のオキシナイトライド膜を付着する工程と、 前記第１のオキシナイトライド膜上をシリコン窒化膜で
   被覆する工程と、 前記半導体基板のフィールド領域上の前記第１のオキシ
   ナイトライド膜およびシリコン窒化膜をエッチング除去
   する工程と、 前記半導体基板全面に新たに第２のオキシナイトライド
   膜を付着し、異方性エッチングして前記第１のオキシナ
   イトライド膜およびシリコン窒化膜の側面にサイドウォ
   ール膜を形成する工程と、前記半導体基板のフィールド
   領域を選択酸化する工程とを具備することを特徴とする
   素子分離領域の形成方法。