JPS6398131A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、半導体装置の５ｌＪ造方法に関するもので
、特に半導体基板上に形成される半導体素子の分離技術
に係わる。

（従来の技術） 従来、素子分離技術としてＬＯＣＯＳ法が広く知られて
いる。ＬＯＣＯＳ法とは、半導体基板上に絶縁膜を介し
て耐酸化性膜、例えばシリコン窒化膜（　ＳＩＮ３膜）
を形成してパターニングを行なった後、上記シリコン窒
化膜をマスクにして選択酸化を行なうことにより素子分
離用の厚い絶縁膜を形成するものである。

ところで、上記ｔｏｃｏｓ法では、バーズビーブと呼ば
れる酸化膜の横方向への成長により選択酸化用マスク材
（シリコン窒化膜）の寸法と形成された素子分離領域の
寸法との間に誤差が生ずる。例とえば、シリコン窒化膜
の膜厚を２５００人、半導体基板（シリコン基板）とシ
リコン窒化膜間の絶縁膜（シリコン酸化膜）の膜厚を１
５００人、選択酸化時の素子分離用絶縁膜厚を８０００
人、出来上り素子分離用絶縁膜厚を５０００〜６０００
人とすると、上記寸法誤差は１．２〜１．６μｍとなる
。このため、ＬＯＣＯ３法を用いて電気的に充分な素子
分離用絶縁膜厚を１ｑようとする場合、実用的な素子分
離領域の幅は２゜０μｍ程度が限界であり、これ以下の
微細な素子分離には向かない欠点がある。

また、素子分離用絶縁膜の形成時には表面に凹凸を生じ
るので、配線を行う場合にＩＷ線の原因になったり（素
子分離を完全なものとするため素子分離膜厚を厚くした
場合、微少な素子分離形状では特に凹凸が大きくなる）
、フォトリソグラフィー（写真蝕刻）技術によるレジス
トパターニング時に加工精度が低下する等の問題がある
。

（光明が解決しようとする問題点） 上述したように、ＬＯＣＯ３法を用いて素子分離用絶縁
膜を形成する従来の半導体装置の製造方法では、最少素
子分離幅に限界があるとともに、素子分離用絶縁膜の形
成時に表面に凹凸を生じる等の欠点がある。

従って、この発明は上記の欠点を除去η′るためのもの
で、ｔｏｃｏｓ法より狭い素子分離用絶縁膜を形成づる
ことかでき、しかも出来上りの素子分５１ｔ形状を平坦
化出来る半導体装置の製造方法を１Ｂ、Ｈ供することを
目的としている。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段と作用）すなわち、この
発明においては、上記の目的を達成するために半導体基
板上にこの基板の表面保護膜を形成し、この表面保護膜
上に第１のｉ’ｊｌ酸化性膜を形成した後、この第１の
ｉ！＋４酸化性膜を写真蝕刻法により選択的に除去する
。次に、残存された耐酸化性膜をマスクにして半導体基
板を選択酸化してフィールド酸化膜を形成し、上記第１
の耐酸化性膜を全て除去した後、エツチングを行なって
表面保護膜を全て除去するとともに、フィールド酸化膜
を一部残存させる。次に上記露出した半導体基板の表面
に直接窒化法により第２め耐酸化性膜を形成し、この第
２の耐酸化性膜をマスクとして選択酸化を行う。その後
、上記第２の耐酸化性膜を全て除去し、素子分離用絶縁
膜を形成している。

こうすることにより、第１の耐酸化性膜をマスクにして
形成したフィールド酸化膜をエツチングして狭め、残存
された狭いフィールド酸化膜を第２の耐酸化性膜をマス
クとして選択酸化して厚く成長させるので、素子分離用
絶縁膜の幅を狭くできる。また、最初の選択酸化で突出
したフィールド酸化膜をエツチングして途中まで除去し
て薄くした後、再び選択酸化を行なって素子分離用絶縁
膜を形成するので、この素子分離用絶縁膜は半導体基板
中に埋め込まれる形となり、出来上りの素子分離形状を
平坦化できる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第１図［ａ）〜（ｈ）は、素子分離用絶縁膜の製
造工程を順次示している。まず、（ａ）図に示すように
、Ｐ型（面方位１００）で比抵抗が１〜２Ω・Ｃ１ｌの
シリコン基板１１を１０００℃の乾燥０２１Ｓ１２化雰
囲気中で酸化して膜厚が１０００人のシリコン酸化膜１
２を形成し、このシリコン酸化膜１２上にＣＶＤ法によ
り膜厚が２５００人の第１のシリコン窒化膜（ＳｉＮ）
１３を堆積形成する。次に、素子分離用絶縁膜の形成予
定領域上の上記シリコン窒化膜１３を写真蝕刻法により
選択的に除去して開孔１３Ａを形成した後、反転防止の
ためにシリコン基板１１中にボロンを加速電圧１００Ｋ
ａＶで、ドーズｆｆｉ　５　ｘ　１０１３ｃＩｌ−”と
なるようにイオン注入し、反転防止層１１Ａを形成する
（（ｂ）図）。次に、１０００℃のＨ２＋０２酸化雰囲
気中でシリコン基板１１を酸化し、（Ｃ）図に示すよう
な素子分離用酸化膜（フィールド酸化膜）１４をＩｇ！
厚５０００人程度形成する。次に、残存されているシリ
コン窒化膜１３をＣＤＥにより剥離して全て除去する（
（ｄ）図）。その後、素子分離用酸化膜１４をＮＨ４Ｆ
エツチング液で３０００人程度エソヂングする。この時
、素子分離用酸化膜１４は３０００人程度外しておく。

残存された素子分離用酸化膜を１４−とじて（ｅ）図に
示す。次に、露出したシリコン基板１１上に１１００℃
、Ｎ　＋−１３雰囲気中で直接窒化を行いＳｉＮ膜１５
を６０人程度形成する。（（ｆ）図）。

その後、シリコン窒化膜１５をマスクにして、１０００
°Ｃの０２＋１−１２雰囲気中で再び酸化を行い索子弁
Ｅｉｌｔ用絶縁膜厚１６を５０００人程度成長形成づる
（（ｑ）図）。次に上記シリコン窒化膜１５をＩｔｌＥ
でエツチングして索子分離用絶縁膜１６を完成する。（
（ｈ）図）。その後、上記素子分離用絶縁膜１６で分離
された各活性領域に公知の製造プロセスを用いてＭＯＳ
トランジスタやバイポーラトランジスタ等の素子を形成
する。

上述したような製造方法によれば、選択酸化用マスク材
（シリコン窒化膜）の寸法と形成された素子分離領域の
寸法との間の誤差がＬＯＧＯＳに比較して小さくなり、
最小の素子分離用絶縁膜の幅を０．８μｍにまで狭める
ことがてき、この時の酸化膜厚を約５０００人にできる
。これによって、０，５μｍまでの水子分離が可能であ
る。また、一度久出した素子分離用酸化膜を一端途中ま
で除去して薄くした後、再び酸化することにより素子弁
３「用絶縁膜を形成しているので、素子分離躾はシリコ
ン基板中に埋め込まれる形となり、出来上りの素子分離
形状が平坦化できる。

例えばｔｏｃｏｓ法でフィールド酸化の際に８０００人
フィールド酸化膜を形成して出来上り素子分離幅を５０
００人となる様にした場合、シリコン基板上に突出する
素子分離膜厚は約１４００人どなるか、本実施例によれ
ば素子分離用絶縁膜完成時にシリコン基板上に突出する
素子分離用絶縁膜厚は約７５０人とほぼ半分に低減出来
る。

なお、上記実施例では、Ｎチャネル型ＭＯ８を例に取っ
て説明したが、Ｐチャネル型ＭＯ８や０ＭＯ８型の回路
にも適用でき、大規模のＬＳＩにも十分適用が可能であ
る。

［発明の効果１ 以上説明したようにこの発明によれば、素子分離領域を
狭くでき、しかも出来上りの素子９臭「形状を平坦化で
きる半導体装置の製造方法が１１１られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｈ）図はそれぞれこの発明の一実施例
に係わる半導体装置の製造方法について説明づるための
図である。 １１・・・シリコン基板（半導体基板）、１２・・・シ
リコン酸化！１２　（表面保１１１２＞、１３・・・シ
リコン窒化ＩＩＷ＜第１の耐酸化性膜）、１４・・・フ
ィールド酸イヒ膜（素子分離用酸化膜）、１４−・・・
エツチングしたフィールド酸化膜（素子分離用酸化膜）
、１５・・・直接窒化したシリコン窒化膜（第２の耐酸
化性膜）、１７・・・再酸化したフィールド酸化膜（索
子分離用絶縁膜）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上にこの基板の表面保護膜を形成する
   工程と、この表面保護膜上に第１の耐酸化性膜を形成す
   る工程と、上記第１の耐酸化性膜を写真蝕刻法により選
   択的に除去する工程と、残存された上記第１の耐酸化性
   膜をマスクにして上記半導体基板を選択酸化することに
   よりフィールド酸化膜を形成する工程と、上記第１の耐
   酸化性膜を全て除去する工程と、上記表面保護膜および
   フィールド酸化膜をエッチングすることにより半導体基
   板表面を露出させるとともにフィールド酸化膜厚を減少
   させる工程と、直接窒化法により上記露出させた半導体
   基板上にのみ第２の耐酸化性膜を形成する工程と、この
   第２の耐酸化性膜をマスクにして半導体基板を選択酸化
   し上記残存されたフィールド酸化膜を成長させて素子分
   離用絶縁膜を形成する工程と、上記第２の耐酸化性膜を
   全て除去する工程とを具備することを特徴とする半導体
   装置の製造方法。
2. （２）前記表面保護膜はシリコン酸化膜から成り、前記
   第１および第２の耐酸化性膜はそれぞれシリコン窒化膜
   から成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   半導体装置の製造方法。