JPH1167752A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＯＣＯＳ法によって素子分離酸化膜を形成
する際、素子分離酸化膜のバーズビーク長が長くなると
素子形成領域が縮小されてしまい、半導体集積回路の高
集積化が図れないという問題点があった。 【解決手段】 シリコン基板１にＮＯガスによる直接ア
ニールを施すことにより全面に窒化酸化膜８を薄く形成
し、オキシナイトライド膜２，シリコン窒化膜３を順次
堆積させる。シリコン窒化膜３，オキシナイトライド膜
２および窒化酸化膜８さらにシリコン基板１をエッチン
グして所定の溝４形状にパターニングを行った後、ＬＯ
ＣＯＳ酸化を行う。 【効果】 バーズビーク長の抑制ができ、半導体装置の
高集積化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体装置の製造
方法に関し、特にＬＯＣＯＳ法による素子分離領域の形
成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路では動作時に素子間の電
気的な干渉をなくし、個々の素子を完全に独立して制御
するために素子分離の領域を形成する必要がある。この
素子分離領域を形成する方法のひとつにＬＯＣＯＳ法が
ある。

【０００３】図１０（ａ）〜（ｄ）はＬＯＣＯＳ法によ
る従来の素子分離領域の形成方法を示す工程断面図であ
る。図にしたがって順次説明を行う。まず、図１０
（ａ）に示すように、シリコン基板１の主表面上にＣＶ
Ｄ法を用いて約１００オングストロームのオキシナイト
ライド膜２を形成し、そのオキシナイトライド膜２上の
全面にＣＶＤ法で約５００オングストロームのシリコン
窒化膜３を形成する。

【０００４】次に、図１０（ｂ）に示すように、写真製
版技術およびエッチング技術を用いてシリコン窒化膜３
およびオキシナイトライド膜２のエッチングを行い、さ
らにシリコン基板１を約５００オングストローム程度エ
ッチングして所定の溝４形状にパターニングを行う。

【０００５】次に、図１０（ｃ）に示すように、パター
ニングされたシリコン窒化膜３をマスクとしてシリコン
基板１を選択酸化することによって露出している溝４内
のシリコン基板１の主表面に選択的に素子分離酸化膜５
を形成する。次に、図１０（ｄ）に示すように、熱リン
酸などを用いてシリコン窒化膜３を除去し、続いてフッ
酸などによってオキシナイトライド膜２を除去する。こ
れによって素子分離酸化膜５による素子分離領域を形成
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＬＯＣＯＳ法による従
来の素子分離領域形成方法は以上の様であり、図１０
（ｃ）に示すように、素子分離酸化膜５がオキシナイト
ライド膜２の下にまで入り込みバーズビーク６が形成さ
れてしまう。図１０（ｄ）に示すように、バーズビーク
６長が長くなると素子形成領域が縮小されてしまい、半
導体集積回路の高集積化が図れないという問題点があっ
た。

【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ために成されたもので、ＬＯＣＯＳ法によって素子分離
酸化膜を形成する際に素子分離酸化膜のバーズビーク長
を抑制することができ、半導体集積回路の高集積化が図
れる半導体装置の製造方法を提供することを目的として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る半導体装置の製造方法は、シリコン基板をＮＯガスで
アニールすることにより上記シリコン基板上に窒化酸化
膜を形成する工程と、上記窒化酸化膜上にオキシナイト
ライド膜およびシリコン窒化膜を順次積層する工程と、
写真製版およびエッチング技術を施すことにより上記シ
リコン窒化膜と上記オキシナイトライド膜と上記窒化酸
化膜とをパターニングする工程と、パターニングされた
上記シリコン窒化膜，オキシナイトライド膜および窒化
酸化膜をマスクとして上記シリコン基板に溝を形成する
工程と、パターニングされた上記シリコン窒化膜をマス
クとして選択酸化することにより上記溝内に素子分離酸
化膜を形成する工程とを備えるようにしたものである。

【０００９】この発明の請求項２に係る半導体装置の製
造方法は、シリコン基板上にオキシナイトライド膜およ
びシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版およ
びエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒化膜
とオキシナイトライド膜とをパターニングする工程と、
パターニングされた上記シリコン窒化膜とオキシナイト
ライド膜とをマスクとして上記シリコン基板に溝を形成
する工程と、パターニングされた上記シリコン窒化膜を
マスクとして上記溝内に薄い酸化膜を形成する工程と、
パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクとして
ＮＯガスでアニールし上記薄い酸化膜とシリコン基板と
の界面付近に窒化酸化膜を形成することにより窒素を分
布させる工程と、パターニングされた上記シリコン窒化
膜をマスクとして異方性エッチングを施すことにより上
記溝内底面部の上記薄い酸化膜と窒化酸化膜とを除去
し、上記溝内側壁部にのみ上記薄い酸化膜と窒化酸化膜
とを残す工程と、パターニングされた上記シリコン窒化
膜をマスクとして選択酸化することにより上記溝内に素
子分離酸化膜を形成する工程とを備えるようにしたもの
である。

【００１０】この発明の請求項３に係る半導体装置の製
造方法は、パターニングされたシリコン窒化膜をマスク
として異方性エッチングを施すことにより溝内底面部の
薄い酸化膜と窒化酸化膜とを除去し、上記溝内側壁部に
のみ上記薄い酸化膜と窒化酸化膜とを残す工程の後、パ
ターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクとして更
に上記溝底部のシリコン基板をエッチングする工程を備
え、その後パターニングされた上記シリコン窒化膜をマ
スクとして選択酸化することにより上記溝内に素子分離
酸化膜を形成するようにしたものである。

【００１１】この発明の請求項４に係る半導体装置の製
造方法は、シリコン基板上にオキシナイトライド膜およ
びシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版およ
びエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒化膜
とオキシナイトライド膜とをパターニングする工程と、
パターニングされた上記シリコン窒化膜とオキシナイト
ライド膜とをマスクとして上記シリコン基板に溝を形成
する工程と、パターニングされた上記シリコン窒化膜を
マスクとして上記溝内のシリコン基板をＮＯガスでアニ
ールし上記シリコン基板上に窒化酸化膜を形成すること
により窒素を分布させる工程と、パターニングされた上
記シリコン窒化膜をマスクとして異方性エッチングを施
すことにより上記溝内底面部の上記窒化酸化膜を除去
し、上記溝内側壁部にのみ上記窒化酸化膜を残す工程
と、パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクと
して選択酸化することにより上記溝内に素子分離酸化膜
を形成する工程とを備えるようにしたものである。

【００１２】この発明の請求項５に係る半導体装置の製
造方法は、パターニングされたシリコン窒化膜をマスク
として異方性エッチングを施すことにより溝内底面部の
窒化酸化膜を除去し、上記溝内側壁部にのみ上記窒化酸
化膜を残す工程の後、パターニングされた上記シリコン
窒化膜をマスクとして更に上記溝底部のシリコン基板を
エッチングする工程を備え、その後パターニングされた
上記シリコン窒化膜をマスクとして選択酸化することに
より上記溝内に素子分離酸化膜を形成するようにしたも
のである。

【００１３】この発明の請求項６に係る半導体装置の製
造方法は、シリコン基板上にオキシナイトライド膜およ
びシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版およ
びエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒化膜
とオキシナイトライド膜とをパターニングする工程と、
パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクとして
薄い酸化膜を形成する工程と、パターニングされた上記
シリコン窒化膜をマスクとしてＮＯガスでアニールし上
記薄い酸化膜とシリコン基板との界面付近に窒化酸化膜
を形成することにより窒素を分布させる工程と、パター
ニングされた上記シリコン窒化膜をマスクとして異方性
エッチングを施すことにより上記薄い酸化膜と窒化酸化
膜とを除去し、上記オキシナイトライド膜下部にのみ上
記薄い酸化膜と窒化酸化膜とを残す工程と、パターニン
グされた上記シリコン窒化膜とオキシナイトライド膜と
をマスクとして上記シリコン基板に溝を形成する工程
と、パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクと
して選択酸化することにより上記溝内に素子分離酸化膜
を形成する工程とを備えるようにしたものである。

【００１４】この発明の請求項７に係る半導体装置の製
造方法は、シリコン基板上にオキシナイトライド膜およ
びシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版およ
びエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒化膜
とオキシナイトライド膜とをパターニングする工程と、
パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクとして
ＮＯガスでアニールし上記シリコン基板上に窒化酸化膜
を形成することにより窒素を分布させる工程と、パター
ニングされた上記シリコン窒化膜をマスクとして異方性
エッチングを施すことにより露出している上記窒化酸化
膜を除去し、上記オキシナイトライド膜下部にのみ上記
窒化酸化膜を残す工程と、パターニングされた上記シリ
コン窒化膜とオキシナイトライド膜とをマスクとして上
記シリコン基板に溝を形成する工程と、パターニングさ
れた上記シリコン窒化膜をマスクとして選択酸化するこ
とにより上記溝内に素子分離酸化膜を形成する工程とを
備えるようにしたものである。

【００１５】この発明の請求項８に係る半導体装置の製
造方法は、シリコン基板上にオキシナイトライド膜およ
びシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版およ
びエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒化膜
とオキシナイトライド膜とをパターニングする工程と、
パターニングされた上記シリコン窒化膜とオキシナイト
ライド膜とをマスクとして上記シリコン基板に溝を形成
する工程と、パターニングされた上記シリコン窒化膜を
マスクとして上記溝内にＣＶＤ法により酸化膜を形成す
る工程と、上記酸化膜をエッチバックすることにより上
記溝内側壁部にのみ上記酸化膜を残す工程と、パターニ
ングされた上記シリコン窒化膜をマスクとしてＮＯガス
でアニールし上記酸化膜とシリコン基板との界面付近お
よび上記シリコン基板上に窒化酸化膜を形成することに
より窒素を分布させる工程と、パターニングされた上記
シリコン窒化膜をマスクとして異方性エッチングを施す
ことにより上記溝内側壁部の上記酸化膜と上記溝内底面
部の上記窒化酸化膜とを除去し、上記溝内側壁部にのみ
上記窒化酸化膜を残す工程と、パターニングされた上記
シリコン窒化膜をマスクとして選択酸化することにより
上記溝内に素子分離酸化膜を形成する工程とを備えるよ
うにしたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１（ａ）〜（ｅ）はＬＯＣＯＳ法によ
るこの発明の半導体装置の素子分離領域の形成方法を示
す工程断面図である。図にしたがって順次説明を行う。
まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１の主表
面上にＮＯ（一酸化窒素）ガスによる直接アニールを施
すことにより全面に窒化酸化膜８を薄く形成する。次
に、図１（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法を用いて約１０
０オングストローム程度のオキシナイトライド膜２を形
成し、そのオキシナイトライド膜２上の全面にＣＶＤ法
で約５００オングストローム程度のシリコン窒化膜３を
形成する。

【００１７】次に、図１（ｃ）に示すように、写真製版
技術およびエッチング技術を用いてシリコン窒化膜３，
オキシナイトライド膜２および窒化酸化膜８のエッチン
グを行い、さらにシリコン基板１を深く約５００オング
ストローム〜５０００オングストローム程度にエッチン
グして所定の溝４形状にパターニングを行う。

【００１８】次に、図１（ｄ）に示すように、シリコン
窒化膜３をマスクとしてシリコン基板１を選択酸化する
ことによって露出しているシリコン基板１の主表面に選
択的に素子分離酸化膜５ａを形成する。このとき、窒化
酸化膜８内に分布している窒素によって素子分離酸化膜
５ａの形成の際の横方向の酸化を抑制することができ、
バーズビーク６ａ長が抑制された素子分離酸化膜５ａを
形成することができる。

【００１９】次に、図１（ｅ）に示すように、熱リン酸
などを用いてシリコン窒化膜３を除去し、続いてフッ酸
などによってオキシナイトライド膜２および窒化酸化膜
８を除去する。これによって素子分離酸化膜５ａによる
素子分離領域を形成する。このとき、熱リン酸でシリコ
ン窒化膜３を除去する際、オキシナイトライド膜２に含
まれる窒素が濃い場合にはシリコン窒化膜３と共にオキ
シナイトライド膜２も除去されてしまうことがあるが、
その場合でも窒化酸化膜８がシリコン基板１の保護膜と
して働き、シリコン基板１へのエッチングによるダメー
ジを防止することができる。更に、バーズビーク６ａ長
は抑制されているので素子分離酸化膜５ａによって素子
形成領域が縮小されることなく、半導体集積回路の高集
積化が図れる。

【００２０】実施の形態２．図２（ａ）〜（ｆ）は実施
の形態２の半導体装置の素子分離領域の形成方法を示す
工程断面図である。図にしたがって順次説明を行う。ま
ず、図２（ａ）に示すように、シリコン基板１の主表面
上にＣＶＤ法を用いて約１００オングストロームのオキ
シナイトライド膜２を形成し、そのオキシナイトライド
膜２上の全面にＣＶＤ法で約５００オングストロームの
シリコン窒化膜３を形成する。

【００２１】次に、図２（ｂ）に示すように、写真製版
技術およびエッチング技術を用いてシリコン窒化膜３お
よびオキシナイトライド膜２のエッチングを行い、さら
にシリコン基板１を深く約５００オングストローム〜５
０００オングストローム程度にエッチングして所定の溝
４形状にパターニングを行う。

【００２２】次に、図２（ｃ）に示すように、パターニ
ングされたシリコン窒化膜３をマスクとしてシリコン基
板１を熱酸化することによって溝４内のシリコン基板１
上に薄い酸化膜７を形成する。その後、ＮＯガスを用い
てアニールを行い薄い酸化膜７とシリコン基板１との界
面付近に窒化酸化膜８を形成して、窒素を分布させる。
次に、図２（ｄ）に示すように、溝４内底面の薄い酸化
膜７および窒化酸化膜８を異方性エッチングで除去して
溝４側壁部にのみ薄い酸化膜７と窒化酸化膜８とを残
す。

【００２３】次に、図２（ｅ）に示すように、シリコン
窒化膜３をマスクとしてシリコン基板１を選択酸化する
ことによって溝４内の露出しているシリコン基板１の主
表面に選択的に素子分離酸化膜５ａを形成する。このと
き、溝４側壁部には窒化酸化膜８が残存している。この
窒化酸化膜８内に分布している窒素によって素子分離酸
化膜５ａの形成の際の横方向の酸化を抑制することがで
きる。従って、バーズビーク６ａ長が抑制できた素子分
離酸化膜５ａを形成することができる。

【００２４】次に、図２（ｆ）に示すように、熱リン酸
などを用いてシリコン窒化膜３を除去し、続いてフッ酸
などによってオキシナイトライド膜２を除去する。これ
によって素子分離酸化膜５ａによる素子分離領域を形成
する。このとき、バーズビーク６ａ長は抑制されている
ので素子分離酸化膜５ａによって素子形成領域が縮小さ
れることなく、半導体集積回路の高集積化が図れる。

【００２５】実施の形態３．また、上記実施の形態２で
はシリコン基板１に薄い酸化膜７を形成した後ＮＯガス
アニールを行う方法について説明を行ったが、シリコン
基板に直接ＮＯガスアニールを行っても良い。以下、図
３を用いてこの方法について説明する。

【００２６】図２（ａ）（ｂ）と同様の工程を経た後、
図３（ａ）に示すように、パターニングされたシリコン
窒化膜３をマスクとしてシリコン基板１をＮＯガスを用
いてシリコン基板１に直接アニールを行うことにより溝
４内のシリコン基板１上に窒化酸化膜８を形成して、窒
素を分布させる。次に、図３（ｂ）に示すように、溝４
内底面の窒化酸化膜８を異方性エッチングで除去して溝
４側壁部にのみ窒化酸化膜８を残す。

【００２７】続いて、図２（ｅ）（ｆ）と同様の工程を
経て、素子分離酸化膜５ａによる素子分離領域を形成す
る。このとき、溝４側壁部の窒化酸化膜８内に分布して
いる窒素によって素子分離酸化膜５ａの形成の際の横方
向の酸化を抑制することができ、バーズビーク６ａ長は
抑制される。したがって、素子分離酸化膜５ａによって
素子形成領域が縮小されることなく、半導体集積回路の
高集積化が図れる。更に、薄い酸化膜７形成工程を省略
することができ、工程が簡略化できる。

【００２８】実施の形態４．図４（ａ）〜（ｆ）は実施
の形態４の半導体装置の素子分離領域の形成方法を示す
工程断面図である。図にしたがって順次説明を行う。ま
ず、図４（ａ）に示すように、シリコン基板１の主表面
上にＣＶＤ法を用いて約１００オングストロームのオキ
シナイトライド膜２を形成し、そのオキシナイトライド
膜２上の全面にＣＶＤ法で約５００オングストロームの
シリコン窒化膜３を形成する。

【００２９】次に、図４（ｂ）に示すように、写真製版
技術およびエッチング技術を用いてシリコン窒化膜３お
よびオキシナイトライド膜２のエッチングを行い、さら
にシリコン基板１を実施の形態２の場合よりも浅く約５
００オングストローム未満程度エッチングして溝４ａ形
状にパターニングを行う。

【００３０】次に、図４（ｃ）に示すように、パターニ
ングされたシリコン窒化膜３をマスクとしてシリコン基
板１を熱酸化することによって溝４ａ内のシリコン基板
１上に薄い酸化膜７を形成する。その後、ＮＯガスを用
いてアニールを行い薄い酸化膜７とシリコン基板１との
界面付近に窒化酸化膜８を形成して、窒素を分布させ
る。次に、図４（ｄ）に示すように、溝４ａ内底面の薄
い酸化膜７および窒化酸化膜８を異方性エッチングで除
去して溝４ａ側壁部にのみ薄い酸化膜７と窒化酸化膜８
とを残す。その後、所定の溝４形状までシリコン基板１
をエッチングする。

【００３１】次に、図４（ｅ）に示すように、シリコン
窒化膜３をマスクとしてシリコン基板１を選択酸化する
ことによって溝４内の露出しているシリコン基板１の主
表面に選択的に素子分離酸化膜５ａを形成する。このと
き、溝４側壁上部、つまりバーズビーク６ａが形成され
やすい部分にのみ窒化酸化膜８が残存している。この窒
化酸化膜８内に分布している窒素によって素子分離酸化
膜５ａの形成の際の横方向の酸化を抑制することがで
き、バーズビーク６ａ長が抑制できた素子分離酸化膜５
ａを形成することができる。

【００３２】次に、図４（ｆ）に示すように、熱リン酸
などを用いてシリコン窒化膜３を除去し、続いてフッ酸
などによってオキシナイトライド膜２を除去する。これ
によって素子分離酸化膜５ａによる素子分離領域を形成
する。このとき、実施の形態３と同様の効果が得られる
と共に、窒化酸化膜８つまり窒素分布がシリコン基板１
の上部にのみ存在していることから素子分離酸化膜５ａ
の形成の際の横方向の酸化をバーズビーク６ａ部分のみ
抑制することができ、素子分離酸化膜５ａを形成する際
のストレスが緩和できる。

【００３３】実施の形態５．また、上記実施の形態４で
はシリコン基板１に溝４ａを浅く形成する方法について
説明を行ったが、溝４ａを形成しなくても良い。以下、
図５を用いてこの方法について説明する。

【００３４】図４（ａ）の工程を経た後、図５（ａ）に
示すように、写真製版技術およびエッチング技術を用い
てシリコン窒化膜３およびオキシナイトライド膜２のエ
ッチングを行う。このとき、シリコン基板１のエッチン
グは行わない。次に、図５（ｂ）に示すように、パター
ニングされたシリコン窒化膜３をマスクとしてシリコン
基板１を熱酸化することによってシリコン基板１上に薄
い酸化膜７を形成する。その後、ＮＯガスを用いてアニ
ールを行い薄い酸化膜７とシリコン基板１との界面付近
に窒化酸化膜８を形成して、窒素を分布させる。次に、
図５（ｃ）に示すように、露出している薄い酸化膜７お
よび窒化酸化膜８を異方性エッチングで除去してシリコ
ン窒化膜３下部の薄い酸化膜７と窒化酸化膜８とを残
す。その後、所定の溝４形状までシリコン基板１をエッ
チングする。

【００３５】その後、図４（ｅ）（ｆ）の工程と同様に
して、素子分離酸化膜５ａによる素子分離領域を形成す
る。このとき、実施の形態４と同様の効果が得られると
共に、シリコン基板１にあらかじめ溝４ａを形成する工
程を省略することができ、工程を簡略化できる。

【００３６】実施の形態６．また、上記実施の形態４，
５ではシリコン基板１に薄い酸化膜７を形成した後ＮＯ
ガスアニールを行う方法について説明を行ったが、上記
実施の形態２と同様にシリコン基板に直接ＮＯガスアニ
ールを行っても良い。以下、図６，７を用いてこの方法
について説明する。

【００３７】図４（ａ）（ｂ）の工程を経た後、図６
（ａ），図７（ａ）に示すように、パターニングされた
シリコン窒化膜３をマスクとしてシリコン基板１をＮＯ
ガスを用いてシリコン基板１に直接アニールを行うこと
によりシリコン基板１上に窒化酸化膜８を形成して、窒
素を分布させる。次に、図６（ｂ），図７（ｂ）に示す
ように、溝４ａ内底面の窒化酸化膜８（図６（ｂ））ま
たは露出している窒化酸化膜８（図７（ｂ））を異方性
エッチングで除去してシリコン窒化膜３下部に窒化酸化
膜８を残す。その後、所定の溝４形状までシリコン基板
１をエッチングする。

【００３８】続いて、図４（ｅ）（ｆ）の工程を経て、
素子分離酸化膜５ａによる素子分離領域を形成する。こ
のとき、実施の形態４および５と同様の効果が得られ
る。

【００３９】実施の形態７．図８および図９は実施の形
態７の半導体装置の素子分離領域の形成方法を示す工程
断面図である。図にしたがって順次説明を行う。まず、
図８（ａ）に示すように、シリコン基板１の主表面上に
ＣＶＤ法を用いて約１００オングストロームのオキシナ
イトライド膜２を形成し、そのオキシナイトライド膜２
上の全面にＣＶＤ法で約５００オングストロームのシリ
コン窒化膜３を形成する。

【００４０】次に、図８（ｂ）に示すように、写真製版
技術およびエッチング技術を用いてシリコン窒化膜３お
よびオキシナイトライド膜２のエッチングを行い、さら
にシリコン基板１を深く約５００オングストローム〜５
０００オングストローム程度エッチングして所定の溝４
形状にパターニングを行う。

【００４１】次に、図８（ｃ）に示すように、全面にＣ
ＶＤ法によりＣＶＤ酸化膜９を形成する。次に、図８
（ｄ）に示すように、ＣＶＤ酸化膜９をエッチバックす
ることにより溝４側壁部にのみＣＶＤ酸化膜９を残す。
このとき、ＣＶＤ酸化膜９は溝４内の側壁上部は薄く、
側壁下部ほど厚く形成されている。

【００４２】次に、図９（ａ）に示すように、ＮＯガス
を用いてアニールを行いＣＶＤ酸化膜９とシリコン基板
１との界面付近や溝４底部のシリコン基板１が露出して
いる部分に窒化酸化膜８を形成して、窒素を分布させ
る。このとき、ＣＶＤ酸化膜９の膜厚に反比例して窒化
酸化膜８の膜厚が形成される。したがって、形成された
窒化酸化膜８の膜厚は溝４内の側壁上部は厚く、側壁下
部ほど薄く形成されることになる。つまり、溝４内の側
壁上部は濃く、側壁下部ほど薄く窒素分布されることに
なる。

【００４３】次に、図９（ｂ）に示すように、異方性エ
ッチングを行うことによりシリコン窒化膜３下部にのみ
窒化酸化膜８を残す。次に、図９（ｃ）に示すように、
シリコン窒化膜３をマスクとしてシリコン基板１を選択
酸化することによって溝４内の露出しているシリコン基
板１の主表面に選択的に素子分離酸化膜５ａを形成す
る。このとき、溝４側壁上部、つまりバーズビーク６ａ
が形成されやすい部分に窒化酸化膜８が厚く形成され、
窒素分布が濃く形成されているので、分布している窒素
によって素子分離酸化膜５ａの形成の際の横方向の酸化
を抑制することができ、バーズビーク６ａ長が抑制でき
た素子分離酸化膜５ａを形成することができる。

【００４４】次に、図９（ｄ）に示すように、熱リン酸
などを用いてシリコン窒化膜３を除去し、続いてフッ酸
などによってオキシナイトライド膜２を除去する。これ
によって素子分離酸化膜５ａによる素子分離領域を形成
する。このとき、実施の形態２と同様の効果が得られる
と共に、窒化酸化膜８つまり窒素分布がシリコン基板１
の上部に濃く存在していることから素子分離酸化膜５ａ
の形成の際の横方向の酸化をバーズビーク６ａ部分のみ
大きく抑制することができ、素子分離酸化膜５ａを形成
する際のストレスが緩和できる。

【００４５】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、シリコ
ン基板をＮＯガスでアニールすることにより上記シリコ
ン基板上に窒化酸化膜を形成する工程と、上記窒化酸化
膜上にオキシナイトライド膜およびシリコン窒化膜を順
次積層する工程と、写真製版およびエッチング技術を施
すことにより上記シリコン窒化膜と上記オキシナイトラ
イド膜と上記窒化酸化膜とをパターニングする工程と、
パターニングされた上記シリコン窒化膜，オキシナイト
ライド膜および窒化酸化膜をマスクとして上記シリコン
基板に溝を形成する工程と、パターニングされた上記シ
リコン窒化膜をマスクとして選択酸化することにより上
記溝内に素子分離酸化膜を形成する工程とを備えるよう
にしたので、窒化酸化膜内に分布している窒素によって
素子分離酸化膜の形成の際の横方向の酸化を抑制するこ
とができ、バーズビーク長が抑制された素子分離酸化膜
を形成することができ、素子形成領域が縮小されること
なく、半導体集積回路の高集積化が図れる。更に、熱リ
ン酸でシリコン窒化膜を除去する際、窒化酸化膜がシリ
コン基板の保護膜として働き、シリコン基板へのエッチ
ングによるダメージを防止することができる。

【００４６】また、シリコン基板上にオキシナイトライ
ド膜およびシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真
製版およびエッチング技術を施すことにより上記シリコ
ン窒化膜とオキシナイトライド膜とをパターニングする
工程と、パターニングされた上記シリコン窒化膜とオキ
シナイトライド膜とをマスクとして上記シリコン基板に
溝を形成する工程と、パターニングされた上記シリコン
窒化膜をマスクとして上記溝内に薄い酸化膜を形成する
工程と、パターニングされた上記シリコン窒化膜をマス
クとしてＮＯガスでアニールし上記薄い酸化膜とシリコ
ン基板との界面付近に窒化酸化膜を形成することにより
窒素を分布させる工程と、パターニングされた上記シリ
コン窒化膜をマスクとして異方性エッチングを施すこと
により上記溝内底面部の上記薄い酸化膜と窒化酸化膜と
を除去し、上記溝内側壁部にのみ上記薄い酸化膜と窒化
酸化膜とを残す工程と、パターニングされた上記シリコ
ン窒化膜をマスクとして選択酸化することにより上記溝
内に素子分離酸化膜を形成する工程とを備えるようにし
たので、窒化酸化膜内に分布している窒素によって素子
分離酸化膜の形成の際の横方向の酸化を抑制することが
でき、バーズビーク長が抑制された素子分離酸化膜を形
成することができ、素子形成領域が縮小されることな
く、半導体集積回路の高集積化が図れる。

【００４７】パターニングされたシリコン窒化膜をマス
クとして異方性エッチングを施すことにより溝内底面部
の薄い酸化膜と窒化酸化膜とを除去し、上記溝内側壁部
にのみ上記薄い酸化膜と窒化酸化膜とを残す工程の後、
パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクとして
更に上記溝底部のシリコン基板をエッチングする工程を
備え、その後パターニングされた上記シリコン窒化膜を
マスクとして選択酸化することにより上記溝内に素子分
離酸化膜を形成するようにしたので、溝側壁上部にのみ
窒素分布でき、素子分離酸化膜の形成の際の横方向の酸
化をバーズビーク部分のみ抑制することができ、素子分
離酸化膜を形成する際のストレスが緩和できる。

【００４８】シリコン基板上にオキシナイトライド膜お
よびシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版お
よびエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒化
膜とオキシナイトライド膜とをパターニングする工程
と、パターニングされた上記シリコン窒化膜とオキシナ
イトライド膜とをマスクとして上記シリコン基板に溝を
形成する工程と、パターニングされた上記シリコン窒化
膜をマスクとして上記溝内のシリコン基板をＮＯガスで
アニールし上記シリコン基板上に窒化酸化膜を形成する
ことにより窒素を分布させる工程と、パターニングされ
た上記シリコン窒化膜をマスクとして異方性エッチング
を施すことにより上記溝内底面部の上記窒化酸化膜を除
去し、上記溝内側壁部にのみ上記窒化酸化膜を残す工程
と、パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクと
して選択酸化することにより上記溝内に素子分離酸化膜
を形成する工程とを備えるようにしたので、窒化酸化膜
内に分布している窒素によって素子分離酸化膜の形成の
際の横方向の酸化を抑制することができ、バーズビーク
長は抑制され、素子分離酸化膜によって素子形成領域が
縮小されることなく、半導体集積回路の高集積化が図れ
る。更に、薄い酸化膜形成工程を省略することができ、
工程が簡略化できる。

【００４９】パターニングされたシリコン窒化膜をマス
クとして異方性エッチングを施すことにより溝内底面部
の窒化酸化膜を除去し、上記溝内側壁部にのみ上記窒化
酸化膜を残す工程の後、パターニングされた上記シリコ
ン窒化膜をマスクとして更に上記溝底部のシリコン基板
をエッチングする工程を備え、その後パターニングされ
た上記シリコン窒化膜をマスクとして選択酸化すること
により上記溝内に素子分離酸化膜を形成するようにした
ので、溝側壁上部にのみ窒素分布でき、素子分離酸化膜
の形成の際の横方向の酸化をバーズビーク部分のみ抑制
することができ、素子分離酸化膜を形成する際のストレ
スが緩和できる。

【００５０】シリコン基板上にオキシナイトライド膜お
よびシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版お
よびエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒化
膜とオキシナイトライド膜とをパターニングする工程
と、パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクと
して薄い酸化膜を形成する工程と、パターニングされた
上記シリコン窒化膜をマスクとしてＮＯガスでアニール
し上記薄い酸化膜とシリコン基板との界面付近に窒化酸
化膜を形成することにより窒素を分布させる工程と、パ
ターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクとして異
方性エッチングを施すことにより上記薄い酸化膜と窒化
酸化膜とを除去し、上記オキシナイトライド膜下部にの
み上記薄い酸化膜と窒化酸化膜とを残す工程と、パター
ニングされた上記シリコン窒化膜とオキシナイトライド
膜とをマスクとして上記シリコン基板に溝を形成する工
程と、パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスク
として選択酸化することにより上記溝内に素子分離酸化
膜を形成する工程とを備えるようにしたので、溝側壁上
部にのみ窒素分布でき、素子分離酸化膜の形成の際の横
方向の酸化をバーズビーク部分のみ抑制することがで
き、素子分離酸化膜を形成する際のストレスが緩和でき
る。更に、シリコン基板への溝形成を一度で行えるので
工程を簡略化できる。

【００５１】シリコン基板上にオキシナイトライド膜お
よびシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版お
よびエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒化
膜とオキシナイトライド膜とをパターニングする工程
と、パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクと
してＮＯガスでアニールし上記シリコン基板上に窒化酸
化膜を形成することにより窒素を分布させる工程と、パ
ターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクとして異
方性エッチングを施すことにより露出している上記窒化
酸化膜を除去し、上記オキシナイトライド膜下部にのみ
上記窒化酸化膜を残す工程と、パターニングされた上記
シリコン窒化膜とオキシナイトライド膜とをマスクとし
て上記シリコン基板に溝を形成する工程と、パターニン
グされた上記シリコン窒化膜をマスクとして選択酸化す
ることにより上記溝内に素子分離酸化膜を形成する工程
とを備えるようにしたので、溝側壁上部にのみ窒素分布
でき、素子分離酸化膜の形成の際の横方向の酸化をバー
ズビーク部分のみ抑制することができ、素子分離酸化膜
を形成する際のストレスが緩和できる。更に、酸化膜の
形成工程を省略でき、シリコン基板への溝形成を一度で
行えるので工程を簡略化できる。

【００５２】シリコン基板上にオキシナイトライド膜お
よびシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版お
よびエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒化
膜とオキシナイトライド膜とをパターニングする工程
と、パターニングされた上記シリコン窒化膜とオキシナ
イトライド膜とをマスクとして上記シリコン基板に溝を
形成する工程と、パターニングされた上記シリコン窒化
膜をマスクとして上記溝内にＣＶＤ法により酸化膜を形
成する工程と、上記酸化膜をエッチバックすることによ
り上記溝内側壁部にのみ上記酸化膜を残す工程と、パタ
ーニングされた上記シリコン窒化膜をマスクとしてＮＯ
ガスでアニールし上記酸化膜とシリコン基板との界面付
近および上記シリコン基板上に窒化酸化膜を形成するこ
とにより窒素を分布させる工程と、パターニングされた
上記シリコン窒化膜をマスクとして異方性エッチングを
施すことにより上記溝内側壁部の上記酸化膜と上記溝内
底面部の上記窒化酸化膜とを除去し、上記溝内側壁部に
のみ上記窒化酸化膜を残す工程と、パターニングされた
上記シリコン窒化膜をマスクとして選択酸化することに
より上記溝内に素子分離酸化膜を形成する工程とを備え
るようにしたので、酸化膜は溝内の側壁上部は薄く、側
壁下部ほど厚く形成されるので窒化酸化膜の膜厚は溝内
の側壁上部は厚く、側壁下部ほど薄く形成され、バーズ
ビークが形成されやすい部分に窒素分布が濃く形成され
ているので、素子分離酸化膜の形成の際の横方向の酸化
をバーズビーク部分のみ大きく抑制することができ、素
子分離酸化膜を形成する際のストレスが緩和できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の半導体装置の素子分離領域の形成
方法を示す工程断面図である。

【図２】 実施の形態２の半導体装置の素子分離領域の
形成方法を示す工程断面図である。

【図３】 実施の形態３の半導体装置の素子分離領域の
形成方法を示す工程断面図である。

【図４】 実施の形態４の半導体装置の素子分離領域の
形成方法を示す工程断面図である。

【図５】 実施の形態５の半導体装置の素子分離領域の
形成方法を示す工程断面図である。

【図６】 実施の形態６の半導体装置の素子分離領域の
形成方法を示す工程断面図である。

【図７】 実施の形態６の半導体装置の素子分離領域の
形成方法を示す工程断面図である。

【図８】 実施の形態７の半導体装置の素子分離領域の
形成方法を示す工程断面図である。

【図９】 実施の形態７の半導体装置の素子分離領域の
形成方法を示す工程断面図である。

【図１０】 従来の半導体装置の素子分離領域の形成方
法を示す工程断面図である。

【符号の説明】

１ シリコン基板、２ オキシナイトライド膜、３ シ
リコン窒化膜、４，４ａ 溝、５ａ 素子分離酸化膜、
６ａ バーズビーク、７ 薄い酸化膜、８ 窒化酸化
膜、９ ＣＶＤ酸化膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大津 良孝 兵庫県伊丹市瑞原四丁目１番地 菱電セミ コンダクタシステムエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 中村 正 兵庫県伊丹市瑞原四丁目１番地 菱電セミ コンダクタシステムエンジニアリング株式 会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板をＮＯガスでアニールする
   ことにより上記シリコン基板上に窒化酸化膜を形成する
   工程と、上記窒化酸化膜上にオキシナイトライド膜およ
   びシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版およ
   びエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒化膜
   と上記オキシナイトライド膜と上記窒化酸化膜とをパタ
   ーニングする工程と、パターニングされた上記シリコン
   窒化膜，オキシナイトライド膜および窒化酸化膜をマス
   クとして上記シリコン基板に溝を形成する工程と、パタ
   ーニングされた上記シリコン窒化膜をマスクとして選択
   酸化することにより上記溝内に素子分離酸化膜を形成す
   る工程とを備えた半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 シリコン基板上にオキシナイトライド膜
   およびシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版
   およびエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒
   化膜とオキシナイトライド膜とをパターニングする工程
   と、パターニングされた上記シリコン窒化膜とオキシナ
   イトライド膜とをマスクとして上記シリコン基板に溝を
   形成する工程と、パターニングされた上記シリコン窒化
   膜をマスクとして上記溝内に薄い酸化膜を形成する工程
   と、パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクと
   してＮＯガスでアニールし上記薄い酸化膜とシリコン基
   板との界面付近に窒化酸化膜を形成することにより窒素
   を分布させる工程と、パターニングされた上記シリコン
   窒化膜をマスクとして異方性エッチングを施すことによ
   り上記溝内底面部の上記薄い酸化膜と窒化酸化膜とを除
   去し、上記溝内側壁部にのみ上記薄い酸化膜と窒化酸化
   膜とを残す工程と、パターニングされた上記シリコン窒
   化膜をマスクとして選択酸化することにより上記溝内に
   素子分離酸化膜を形成する工程とを備えた半導体装置の
   製造方法。
3. 【請求項３】 パターニングされたシリコン窒化膜をマ
   スクとして異方性エッチングを施すことにより溝内底面
   部の薄い酸化膜と窒化酸化膜とを除去し、上記溝内側壁
   部にのみ上記薄い酸化膜と窒化酸化膜とを残す工程の
   後、パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクと
   して更に上記溝底部のシリコン基板をエッチングする工
   程を備え、その後パターニングされた上記シリコン窒化
   膜をマスクとして選択酸化することにより上記溝内に素
   子分離酸化膜を形成するようにした請求項２記載の半導
   体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 シリコン基板上にオキシナイトライド膜
   およびシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版
   およびエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒
   化膜とオキシナイトライド膜とをパターニングする工程
   と、パターニングされた上記シリコン窒化膜とオキシナ
   イトライド膜とをマスクとして上記シリコン基板に溝を
   形成する工程と、パターニングされた上記シリコン窒化
   膜をマスクとして上記溝内のシリコン基板をＮＯガスで
   アニールし上記シリコン基板上に窒化酸化膜を形成する
   ことにより窒素を分布させる工程と、パターニングされ
   た上記シリコン窒化膜をマスクとして異方性エッチング
   を施すことにより上記溝内底面部の上記窒化酸化膜を除
   去し、上記溝内側壁部にのみ上記窒化酸化膜を残す工程
   と、パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクと
   して選択酸化することにより上記溝内に素子分離酸化膜
   を形成する工程とを備えた半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 パターニングされたシリコン窒化膜をマ
   スクとして異方性エッチングを施すことにより溝内底面
   部の窒化酸化膜を除去し、上記溝内側壁部にのみ上記窒
   化酸化膜を残す工程の後、パターニングされた上記シリ
   コン窒化膜をマスクとして更に上記溝底部のシリコン基
   板をエッチングする工程を備え、その後パターニングさ
   れた上記シリコン窒化膜をマスクとして選択酸化するこ
   とにより上記溝内に素子分離酸化膜を形成するようにし
   た請求項４記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 シリコン基板上にオキシナイトライド膜
   およびシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版
   およびエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒
   化膜とオキシナイトライド膜とをパターニングする工程
   と、パターンニングされた上記シリコン窒化膜をマスク
   として薄い酸化膜を形成する工程と、パターニングされ
   た上記シリコン窒化膜をマスクとしてＮＯガスでアニー
   ルし上記薄い酸化膜とシリコン基板との界面付近に窒化
   酸化膜を形成することにより窒素を分布させる工程と、
   パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクとして
   異方性エッチングを施すことにより上記薄い酸化膜と窒
   化酸化膜とを除去し、上記オキシナイトライド膜下部に
   のみ上記薄い酸化膜と窒化酸化膜とを残す工程と、パタ
   ーニングされた上記シリコン窒化膜とオキシナイトライ
   ド膜とをマスクとして上記シリコン基板に溝を形成する
   工程と、パターニングされた上記シリコン窒化膜をマス
   クとして選択酸化することにより上記溝内に素子分離酸
   化膜を形成する工程とを備えた半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 シリコン基板上にオキシナイトライド膜
   およびシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版
   およびエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒
   化膜とオキシナイトライド膜とをパターニングする工程
   と、パターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクと
   してＮＯガスでアニールし上記シリコン基板上に窒化酸
   化膜を形成することにより窒素を分布させる工程と、パ
   ターニングされた上記シリコン窒化膜をマスクとして異
   方性エッチングを施すことにより露出している上記窒化
   酸化膜を除去し、上記オキシナイトライド膜下部にのみ
   上記窒化酸化膜を残す工程と、パターニングされた上記
   シリコン窒化膜とオキシナイトライド膜とをマスクとし
   て上記シリコン基板に溝を形成する工程と、パターニン
   グされた上記シリコン窒化膜をマスクとして選択酸化す
   ることにより上記溝内に素子分離酸化膜を形成する工程
   とを備えた半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 シリコン基板上にオキシナイトライド膜
   およびシリコン窒化膜を順次積層する工程と、写真製版
   およびエッチング技術を施すことにより上記シリコン窒
   化膜とオキシナイトライド膜とをパターニングする工程
   と、パターニングされた上記シリコン窒化膜とオキシナ
   イトライド膜とをマスクとして上記シリコン基板に溝を
   形成する工程と、パターニングされた上記シリコン窒化
   膜をマスクとして上記溝内にＣＶＤ法により酸化膜を形
   成する工程と、上記酸化膜をエッチバックすることによ
   り上記溝内側壁部にのみ上記酸化膜を残す工程と、パタ
   ーニングされた上記シリコン窒化膜をマスクとしてＮＯ
   ガスでアニールし上記酸化膜とシリコン基板との界面付
   近および上記シリコン基板上に窒化酸化膜を形成するこ
   とにより窒素を分布させる工程と、パターニングされた
   上記シリコン窒化膜をマスクとして異方性エッチングを
   施すことにより上記溝内側壁部の上記酸化膜と上記溝内
   底面部の上記窒化酸化膜とを除去し、上記溝内側壁部に
   のみ上記窒化酸化膜を残す工程と、パターニングされた
   上記シリコン窒化膜をマスクとして選択酸化することに
   より上記溝内に素子分離酸化膜を形成する工程とを備え
   た半導体装置の製造方法。