JPS6098640A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6098640A
JPS6098640A JP20624783A JP20624783A JPS6098640A JP S6098640 A JPS6098640 A JP S6098640A JP 20624783 A JP20624783 A JP 20624783A JP 20624783 A JP20624783 A JP 20624783A JP S6098640 A JPS6098640 A JP S6098640A
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Shigeki Kayama
加山 茂樹
Takashi Shimada
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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 本発明は、絶縁層を選択的に微細に形成するMO8IC
の製造に使用して好適な半導体装置の製造方法に関する
ものである。
背景技術とその問題点 従来、半導体集積回路例えばMOS ICにおいて、共
通のシリコン基体に形成した複数の回路素子間を電気的
に分離する素子間分離技術としてはいわゆるCVD法に
よりシリコンナイトライドSi3N4層をマスクとして
用いる選択酸化法が広く用いられていた。この選択酸化
法ではシリコン基体に対して選択的K、熱酸化を行って
酸化物絶縁層を形成する場合、半導体基体表面に酸化の
マスクとなるシリコン窒化物としてのSi3N4層を形
成し、これに穿設した開口を通じて半導体基体に対する
選択的酸化を行うことが一般的罠なされていた。この場
合、シリコン基体上に直接的K Si3N4 )−を酸
化マスク層として形成すると、このSi3N4層中の真
性応力によって8i−8iN4界面に歪が生じ、これが
爾後の熱処理において結晶欠陥の発生原因となるなどの
不安定性を招来した。
そのため、S + 3N4層による酸化マスクを用いる
賜金、まず第1図に示すようにシリコン基体fl+の表
面に数100A程度のtjtい5i02膜によるパッド
層(2)を形成し、これの上に酸化マスクとしての窒化
物Si3N4M +31を被着した。そしてこのSi3
N4層(3)にフォトエツチング等妃よって熱酸化を施
さんとする部分にj3ト10(4)を形成し、この開口
(4)を通じてシリコン基体(1)の表面を熱酸化して
第2図に示すようにシリコン基体(1)に選択的に酸化
物層(5)を形成するようにしていた。ところが、この
ように酸化のマスク効果がない5i02バンド/1ll
f (21が酸化用マスクとしてのSi3N4層(3)
下の基体(11との間に介在されるようにする場合、こ
の8 i 02層(2)による実質的間隙によって、得
られた酸化′助層(510周辺にはマスク層(3)の開
口(4)の縁部下に入り込んで延在する嘴状部いわゆる
バーズビーク部(6)が形成され、これがため酸化物層
(5]を充分幅狭に形成し得4゛、例えば集積回路にお
ける回路素子の集積度の向上が図りφIFかった。
また、SI3N4層を酸化マスクに使用するJF!法の
もうひとつの欠点として、熱酸化によって消費されるS
i層と形成されるS i 02層との1jQ厚の比率が
約0.4 : 1のため、表面に段差を生じ微細加工、
多層配線を因り;1トにした。この欠点を解決するため
、Si3N4層をリングラフィ技術により加工エツチン
グ後、さらにシリコン基体をエツチングしてから酸化す
ることが提案されたが、この場合には一層バーズビーク
部(6)が生じやすくなると共に突起状のバーズヘッド
部(7)を生じ表面は平坦にならなかった。これらバー
ズビーク部(6)、バーズヘット部(7)が形成される
ので従来の半導体装置の製造方法では、チャンネル幅等
の微細化したMOS ICの製造には適さなかった。そ
のため像面1化したMOS ICの製造に使用できる新
しい選択酸化法として最近SWAMI法が提案された。
第4図を参照して、このSWAMI法の工程につき説明
する。この第4図において、第1図、第2図及び第3図
に対応する部分には同一符号を付しそれらの詳細な説明
は省略する。
シリコン基体(IIの表面に数100 A程度の薄い5
i(J2 Nによるパッド層(2)を形成する。次に、
このパッド層(2)の上に例えはいわゆるCVD法によ
り酸化マスクとしての窒化物5L3N4IN i31を
被着する。次に、バット層(2)、Si3N4 腎13
1及びシリコン基体(1)を反応性イオンエツチング法
で四部(8a)及び(8b)を形成するようにした後、
チャンネルストッパ一層(9)を所定範囲にイオン注入
により形成し、その後使用したレジスト(図示せず)を
剥離する。次に、第4図Cに示すように酸化した後S+
3N4層QQI、 5i02層(11)を積層する。次
に第4図1)に示すよう釦全面にわたり反応性イオンエ
ツチング法で5i02層fll) Si3N4層(1■
を除去し、最下層の5i02層(11)のところでエツ
チングを止めるようにする。次に、5i02層αDをエ
ツチングにより除去する(第4図E)。次K 、 S 
+3N4層001 ヲマスクとした選択酸化法例えばL
OCO8法により第4図1゛にホすように8:021’
f’1li7Jヲ形Dlr ル。次K、813N4)c
4+If)l上にLOCUS法による選択酸化時に形成
された5i02層、Si3N41m001及U シI)
 コy基体(11)5ち凹部(8a)と(8b)との間
の凸部上にある5iC12層(12a)をエツチングに
より除去して第4図Gの最終形状を得るものである。こ
のSWAMI法によれば、微Ir1il化したMO8I
cの製造にも対応できるが、半々)体基体の製造工程数
が通′1πの選択酸化法に比べ増加する欠点があった。
発明の目的 本発明半導体基体の製造方法は、上述の欠点を解消して
簡単な工程で微細な半導体装置を安定した品質で得られ
るようにすることを目的とするものである。
発明の概要 本発明半導体基体の製造方法は、シリコン基体の一生面
にシリコンを含有する非晶P■層を形成する工程と、シ
リコン基体に窒素をイオン注入し非晶質層下に所定パタ
ーンの窒化物層を形成する工程と、所定部分の窒化物層
を残してシリコン基体に四部を形成する工程と、この四
部にS Io 2層を形成する工程とを有し、上述のイ
オン注入の際のエネルギーをN21(1−50KeV(
N 5〜25KeV) トスると共にそのドーズ鋸−を
5 X 1016〜3 X 1017cm−2(N I
 X 10’〜6 X 10I7c10l7とするよ5
にしたもので、部属な工程でgl、細な半導体装ff&
、ン安定した品質で得られるようにしたものである。
笑側例 以下、第5図を参照して、本発明半導体装置の製造方法
の一実施例について説明しよう。この第5図において、
第1図、第2図、第3図及び第4図に対応する部分には
同一符号を付しそれらの詳細な説明は省略する。
まず、シリコン基体(1)として例えば[100]面方
位のn型で2〜3Ω−cmのものを用意する。そして、
シリコン基体(1)に熱酸化層(2′)を100kをつ
け、N2イオンを例えば201(eV、1.OX 10
17cm−20ドース邦でイオン注入する(第5図A)
。かかる注入後、窒素雰囲気中で900℃20分間のア
ニールを施した後、酸素雰囲気中で900℃60分間の
アニールを施す事によって、表面に約20OAの5i0
2# (2+とその下の約30OAの均質なSi3N4
 JWJ f31を形成する。次に、フォトリングラフ
ィ技術により選択酸化する部分の5i02層及びSi3
N4層を溶液エツチング或いは反応性イオンエツチング
により除去した後、さらにシリコン基体+11約250
OAを反応性イオンエツチング九より除去する(第5図
C)。
この場合、所望の選択酸化物層の0.2〜0.5倍の厚
みだけエツチング除去するものとする。この後、反応性
イオンエツチングにより生じた化学的、物理的損傷を回
復するための低温アニールや化学処理を行った後に5 
kg、7cm2の高圧下で900℃にし60分間の酸化
を行い約600OAのS 102層(51を成長させる
(第5図D)。この実施例により得られた選択酸化後の
半導体基体(1)においては要部の断面図(第5図E)
より明らかなように、バーズビーク部がな(,5io2
の選択酸化層(516000Aに対し、バーズヘッド部
の厚さは100OA以下にとどまり、表面が平坦であっ
た。この実施例においては、N2イオン注入のエネルギ
ーはN210 KeV (N 5〜25KeV)の範囲
に、ドーズ量はNン5 X 1016〜3.OX l 
017cm−2(N+I X 1017〜3.OX 1
017cm−2)に選ぶ事ができる。また、アニール及
び酸化温度は800〜1100℃の範囲内に選ぶことが
できる。また、所望の選択酸化層としての8102層(
5)の0.5〜1.2倍の厚みの8i02層が得られる
ような選択酸化を行なった抜にこの5i02層をエツチ
ング除去するようにしてもよい。また、この実施例で得
られた選択酸化後の表面に突起状の100OAのバーズ
ヘッドを生ずることがあったが粘性の大きいフォトレジ
スト等を塗布した後、反応性イオンエツチングにより平
坦化するという周知の方法により除去することができた
以上述べたように本実施例に依れば、シリコン基体(I
IK窒素をイオン注入アニールする皇によってシリコン
基体(11と密着したSi3N4層(3)を形成し、選
択酸化する部分のSi3N4層(3)をエツチング除去
した後、さらにシリコン基体(11を所望の、A抗酸化
層の0.2〜05倍の厚みだけエツチング除去してから
選択酸化を行なうのでウェハー表面に段差のない或いは
少ない平坦な累子間分離ができる利益がある。しかも従
来のCVD法によりSi3N4層と違って、Si3N4
層とシリコン基体との密着が非常に良いため、バーズビ
ークが殆んど入らず、また同じ理由により、イオン注入
エネルギーをN210 KeV〜50KeV (N 5
〜25 K、eV )に選ぶ事によってSi3N4層厚
を200〜100OAと薄(選ぶ事ができ、従って、選
択酸化時に働(応力を小さくでき、結晶欠陥の導入を招
かない利益がある。したがって、簡単な工程により、微
細な半導体装置例えばMO8ICを安定した品質で得ら
れる利益がある。
また、第6図は本発明の他の実施例を示す。この第6図
において第5図に対応する部分には同一符号を付しそれ
らの詳細な説明は省略する。
写真技術により選択酸化する部分をフオトレジス) (
14a)(14b)で覆って上記方法と同様の窒素イオ
ン注入を行ない(第6図B)、レジスト除去後、900
℃20分間の窒素雰囲気中アニールを行ない更に900
℃5ky−7cm2の高圧下で約60分間酸化する事に
よって6000 Aの8 + 02膜を成長させろ。こ
の時、窒素イオン注入された部分は200AのS i 
02 +、lt、p(2)と300人のSi3N4層(
3)になっている。NH4F:HF = 100 : 
12の液で5i02層(2)をエツチング除去した後、
再び900℃、 5 ky/cm2の高圧酸化を行って
6000にの選択酸化層(5a)(5b)を成長させる
。この例においても上述実施例同様の作用効果が得られ
ることは容易に理解できよう。
発明の効果 本発明半導体装置の製造方法に依れば、所定部分の窒化
物層を残してシリコン基体に四部を形成し、凹部にSi
o2層を形成する工程としたので、バーズビークがな(
表面が平坦な素子間分離を行なうことができ、+ll’
j単な工程で微細な半導体装置を安定した品質で得られ
る利益がある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来の半導体装置の製造方法の例を
示す断面図、第3図は従来の半導体装置の製造方法の他
の例の要部を示す断面図、第4図は従来の半導体装置の
製造方法の更に他の例の製造工程を示す断面図、第5図
は本発明半導体装置の製造方法の一実施例の製造工程を
示す断面図、第6図は本発明半導体装置の製造方法の他
の実施例の製造工4¥を示す断面図である。 +11はシリコン基体、(2)は5i02層、(3)は
シリコンナイトライド層、(5a)(5b)は5i02
/1、(8a)(8b)は凹部である。 第4図 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 シリコン基体の一生面にシリコンを含有する非晶質層を
    形成する工程と、上記シリコン基体に窒素をイオン注入
    し上記非晶質層下に所定パターンの窒化物層を形成する
    工程と、所定部分の窒化物層を残してシリコン基体に凹
    部を形成する工程と、該四部K 5i02層を形成する
    工程とを有し、前記イオン注入の際のエネルギーをN2
    10〜5Q KeV+ (N 5〜25 J(eV )とすると共に、そのドー
    ズ量を5X10 〜3X1017cm−2(N+l X
    IO〜6X10 cm2)とするようにしたことを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
JP58206247A 1983-11-02 1983-11-02 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0628281B2 (ja)

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