JPS63155747A - 半導体装置の製造方法 - 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】 〔概　要〕 局所的酸化法によりフィールド酸化膜を形成する工程に
おいて、初期膜上に被着されるマスクを多層にしてバー
ズビークの発生を抑制する。初期膜上に形成される下層
の選択酸化マスクの膜厚を薄くすることによって、エツ
チング選択比の制約から解放され、初期膜を薄くできる
ようにし、一方上層の選択酸化マスクは下層の選択酸化
マスクより厚くして、局所的選択酸化に対しての保護を
十分にし、さらに、これらの層間に、上層の選択酸化マ
スクをエツチングする際の終点となるストッパを設けて
、エツチングの負担を軽くする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造方法に関するものであり、さ
らに詳しく述べるならば、局所的酸化法によりフィール
ド酸化膜を形成する工程においてバーズビークの発生を
抑制するようにマスクの形成方法を改良した半導体装置
の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ＬＯＧＯ３と称されている局所的酸化法によると
、第２図に示されている様に、厚さが３０ｏ−５００人
の初期酸化膜２上に、選択酸化のマスクとなる層、多く
は窒化シリコン膜３　（以下、酸化マスクとも称する）
を、厚さが７００−２０００人となる様に形成後、９０
０−１１００℃の温度でｗｅｔ選択酸化を行なって、厚
さが５０００人−１μｍのフィールド酸化膜４をつける
。この方法により半導体シリコン基板１と窒化シリコン
膜３との間に通常、■−〇、　４−０．８μｍのバーズ
ビークが発生ずる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の局所的酸化法において、フィールド酸化の際に生
ずるバースビークを小さく抑えるためには、初期酸化膜
２を薄（する事が必要であるが、酸化マスク３をエツチ
ングする際に初期酸化膜２がストッパとして用いられ、
エツチングの選択比が有限な事（通常は３〜４程度）か
ら、初期酸化膜２を薄くするに従って、酸化マスク層３
も薄くする必要がある。ところが、酸化マスク３が厚さ
が３００Å以下に薄くなると、耐酸化性が劣化し、バー
ズビークの成長を抑える事が難かしくなる。

また、酸化マスク３をイオンインプランテーションのマ
スクとして用いる事ができなくなり、改めてマスクをつ
げる必要が生じる。

本発明は、以下に示す様に、薄い初期膜を用いるにもか
かわらず厚い選択マスク層を用いる事を可能ならしめる
方法である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、バーズビークの減少を達成するために、半導
体基板上に形成された初期膜の厚さを加工限界まで薄く
し、さらに前記初期膜上に、フィールド酸化のマスクと
して、少なくとも、（イ）前記初期膜とほぼ同等の厚さ
を有する薄い選択酸化マスク、（ロ）下記厚い選択酸化
マスクのエツチングの終点を定めるストッパ層、および
（ハ）前記部い選択酸化マスク（イ）より実質的に厚い
選択酸化マスクよりなる層を形成する工程を有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法である。

以下、本発明の構成を第１図に基づいて詳しく説明する
。

第１図に示された層構造において、１０は半導体シリコ
ン基板１の表面に形成された初期膜、１１は薄い選択酸
化マスク、１２はストッパ層、１３は厚い選択酸化マス
クである。初期膜１０は半導体シリコン基板１０表面を
酸化、窒化、酸窒化などにより処理後、加工限界の厚さ
まで薄くされている。その厚さは現在のエツチング技術
では４０−２００人である。また、初期膜形成方法とし
て上記厚さと同等の初期膜を形成できる方法による場合
は、エツチングを省略してもよいことは勿論である。

薄い選択酸化マスク１１は、通常は窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４
膜）を用いるが、ＳｉＣ、ＢＨなどの膜を用いることも
できる。この薄い選択酸化マスク１１の厚さは７（１−
４００人であり、初期膜とほぼ同じ厚さを有する。スト
ッパ層１２は通常はＣＶＤ酸化膜（ＳｉＯｘ膜）を使用
するが、へβ２０３．ポリシリコンなども使用すること
ができる。ストッパ層１２の厚さは２００−５００人で
あるが、厚い選択酸化マスク１３のエツチングの終点と
なる範囲の厚みを有すればよい。厚い選択酸化マスク１
３は、材質は薄い選択酸化マスク１１と同じであるが、
その厚さは例えば７００−２０００人であり、薄い選択
酸化マスク１１より実質的に厚くなっている。以上のよ
うに酸化マスクを構成すると、薄い選択酸化マスクのエ
ツチング法如何によらず、そのストッパとなる初期膜を
薄くでき、また薄い選択酸化マスクはその上層酸化マス
クのストッパとなる際、膜厚が薄いためエツチングの負
担に耐えられないが、ストッパ層１２を設けることによ
り、エツチングの負担を軽くでき、各層１０　、１１　
、１２　、１３が上下の層と協同して作用することとな
り、結果として所期の目的が達成される。

以下、さらにパターンニング方法について具体的に説明
する。

第１図に示されている様に各層を、フィールド酸化工程
のマスクとしてパターンニングする方法は特に限定され
ないが、厚い選択酸化マスク１３および薄い選択酸化マ
スク１１が５ｉＯ７膜であり、またストッパ層１２が５
ｉ３Ｎａ膜である場合の好ましいエツチング方法は、厚
い選択酸化マスク１３をＲＩＥでエツチングし、レジス
ト（図示せず）を剥離した後にストッパ層１２をフッ酸
系エツチング液でエツチングし、そして薄い選択酸化マ
スク１０をエツチングで除去する方法である。このエツ
チングを行なう場合、異方性エツチングの代表的選択比
は２から４であり、等方性エツチングの場合の代表的選
択比は１０前後であるので、異方性エツチングよりも等
方性エツチングの方か初期膜１０の厚さを薄くすること
ができる。なお、サイドエッチの量は、初期膜２の膜厚
−１５０人、薄い選択酸化マスクの膜厚−１５０人、エ
ツチング選択比−３、とした場合、約５０人となる。等
方性エツチングを使用することにより初期膜１０を極め
て薄くすることができる。

第１図を参照として具体例を説明したように、本発明は
、選択マスク層を上下２層用い、初期膜に接する選択マ
スク層を初期膜に接しない選択マスク層より厚くし、こ
れらの層間に厚い選択酸化マスクをエツチングする際の
ストッパ層となる層を導入して、薄い選択マスク層の初
期膜に対して要求される選択比がエツチング装置から制
約される値以下にする事を主眼とするものである。

〔実施例〕

上記した作用が得られるならば、選択酸化マスクやスト
ッパ層は単層であっても良いし、複数層であっても良い
。その一つの実施例として、厚い選択酸化マスク層とス
トッパ層の間に、別の層（サプレッサ層）を設けて、バ
ーズビーク発生の一層の抑制を行なった例を、第４図に
示す。第４図は、ストッパ層１２と厚い選択酸化マスク
１３との間にサプレッサ層１５を形成した層構造を示す
。その他の点では第１図のものと同じである。

サプレッサ層１５としては、酸化されることにより体積
が増大する物質の層を使用すると、局所的選択酸化の際
に各層１１　、１２　、１３　、１５がマスクとして機
能する時にサプレッサ層１５の体積膨張が起って、サプ
レッサ層１５が下地酸化マスクに圧力を及ばずこととな
り、バーズビークの成長をさらに抑える事が可能となる
。サプレッサ層１５の構成物質としては一般にポリシリ
コンが代表的なものである。またパターンニング方法は
、第１図で説明したところと同じであるが、サプレッサ
層１５とストッパ層１２を一回のエツチングで除去する
。なお、サプレッサ層１５は酸化が進行し易いように上
層側に設けるのがよいが、下層側に設けてもある程度の
効果は得られるであろう。さらに他の実施例として、フ
ィールド酸化膜形成部分の半導体シリコン基板１の領域
で初期膜１０を完全に除去しても、フィールド酸化膜を
形成する方法もある。

以下さらに本発明の詳細な説明する。

実施例１ 本発明に基ついた第１図のフィールド酸化マスりの形成
プロセスを示す第５図において、温度−１０００°Ｃ１
加熱雰囲気−ＨＣｌ含有空気の酸化条件で、厚さが１０
０人の初期酸化膜２を半導体シリコン基板１に形成する
（第５−（］、）図）。次に、ＣＶＤ窒化シリコン膜１
１を厚さが２００人になるように形成する。さらに、Ｃ
ＶＤ酸化シリコン膜１２（第５−（２）図）を厚さが２
００人になるように形成した後、ＣＶＤ窒化シリコン膜
１３を厚さが１５００人になるように形成する（第５ｉ
３１図）。レジストのパターンニングに続いて、これら
の層１１　、１２゜１３のエツチングをするが、ＣＶＤ
窒化シリコン膜１３をＲＩＥで、ＣＶＤ酸化シリコン膜
１２をｗｅｔで、窒化シリコン膜１１を等方性エソチャ
でエツチングする。次に、レジスト剥離後フィールド酸
化を行ない、厚さが７０００人のフィールド酸化膜を形
成する。かくして形成されるバーズビークの大きさは０
．１５−０．２μｍである。

続いて、リン酸系エツチング液でＣＶＤ窒化シリコン膜
１３を除去する全面エツチングを行なう。

このフッ酸系エツチング液でＣＶＤ酸化シリコン膜１２
を除去する。この際フィールド酸化膜の厚さが約３００
人減少する。再びリン酸系エツチング液でＣＶＤ窒化シ
リコン膜１１を除去し、次に、フッ酸系エツチング液で
初期膜１０を除去する。

このフン酸系エツチングではバーズビークの横方向の伸
びを少なくするために、初期膜１０より厚く、例えば厚
さで１０００人程度０エツチングを行なう。このため、
フィールド酸化膜の厚さが５７００人となる。以下、ゲ
ート酸化工程と通常の後工程を行なう。

実施例２ 本発明に基づいた第４図のフィールド酸化マスクの形成
プロセスを示す第６図において、第５図と同様に、初期
酸化膜２を半導体シリコン基板１に形成しく第６−（１
）図）、ＣＶＤ窒化シリコン膜１１およびＣＶＤ酸化シ
リコン膜１２　（第６−（１）図）を形成した後、ＣＶ
Ｄポリシリコン１５を厚さが１０００人に被着し、ＣＶ
Ｄ窒化シリコン膜１３を被着する（第６−（３）図）。

これらの層の工・ノチングにおいては、ＣＶＤ窒化シリ
コン膜１３　（厚さ１５００人）とＣＶＤポ’ＪシＩＪ
ニア７１５（厚さ１０００人）を同じエッチャントでエ
ツチングする事ができる。これらのエツチングの後、Ｃ
ＶＤ酸化シリコン膜１２をＷｅｔで、ＣＶＤ窒化シリコ
ン膜１１を等方性エツチャーでエツチングした後、レジ
ストを剥離して、フィールド酸化を行なう。サプレッサ
層が酸化する事により、体積が増加し下地に圧力を及ぼ
すのでバーズビークの成長が抑えられ、バーズビークの
大きさは０．１−０．１５μｍとなる。

〔発明の効果〕

本発明によると、上述したように、バーズビークの大き
さが抑制されるため、半導体装置の高集積化を図ること
ができる。−

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明においてフィールド酸化のマスクに用
いられる層構造を示す断面図、第２図および第３図は従
来のフィールド酸化工程を説明する図面、 第４図は第１図に示されるマスクにサプレッサ層を設け
た層構造を示す断面図、 第５図−（１）図から第５１４１図および第６−　（１
，ｊ図から第６−（３１図はフィールド酸化マスクを製
造する工程を示す図面である。 １・・・半導体シリコン基板、 １０・・・初期膜、 １１・・・薄い選択酸化マスク（窒化膜）、１２・・・
ストッパ層、 １３・・・厚い選択酸化マスク（窒化膜）、１５・・・
ストッパ層。 第３図　　　　第４図 第５（１）図 第５（２）図 第５（３）図 第６（１）因 第６（２）固 第５（４）図 第６（３）図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、局所的選択酸化法によりフィールド酸化膜を形成す
   る工程を含む半導体装置の製造方法において、 半導体基板上に形成された初期膜の厚さを加工限界まで
   薄くし、さらに前記初期膜上に、フィールド酸化のマス
   クとして、少なくとも （イ）前記初期膜とほぼ同等の厚さを有する薄い選択酸
   化マスク、 （ロ）下記厚い選択酸化マスクのエッチングの終点を定
   めるストッパ層、および （ハ）前記薄い選択酸化マスク（イ）より実質的に厚い
   選択酸化マスクよりなる多層を形成する工程を有するこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。 ２、前記ストッパ層（ロ）が酸化により体積膨張する物
   質を含んでなる特許請求の範囲第１項記載の方法。