JPH01107552A

JPH01107552A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH01107552A
Application number: JP26513287A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Nara; 明彦奈良
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1987-10-20
Publication date: 1989-04-25

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）この発明は、半導体装置の製造方法に関するもので、特
に、半導体装置の素子量分Ｍ領域の形成方法に特徴を有
する半導体装置の製造方法に関するものである。

（従来の技術）ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体装置においでは、基板に形成さ
れた各素子を互いに電気的に分離する必要があり、この
ため、基板の各素子間には素子分離技術が設けられてい
る。そして、半導体装置の集積度向上を図るためには、
素子の小型化は勿論のこと、この素子分離領域の面積を
いかに小ざくするかが重要になる。

従来から知られている素子分離技術の一つに、し０（：
Ｏ３（フィリップス社の技術）と称されるものがある。

以下、第２図（Ａ）〜（Ｇ）を讐照してこの技術につき
簡単に説明する。尚、第２図（Ａ）〜（Ｇ）は、ＬＯに
Ｏ３ニＪ：　ッＴ：素子’ｙ［ＩＷＩＦｆｔを形成する
工程図であり、工程中の主な工程毎での半導体装置の様
子をその一素子部分に着目して断面図を用いて概略的に
示したものである。

先ず、１１で示す単結晶シリコン基板に、常法によって
１３で示す熱酸化膜を例えば３６０大の膜厚に形成する
（第２図（Ａ））、次に、この熱酸化膜１３上に、減圧
ＣＶＤ法によって１５で示す窒化膜を成長させる（第２
図（Ｂ））、次に、基板１１の、トランジスタの活性領
域形成予定領域に対応する部分の窒化膜部分上に、１７
で示すレジスト膜を形成しく第２図（Ｃ））　、次いで
、異方性プラズマエツチング法を用いレジスト膜１７ヲ
マスクとして窒化膜１５及び熱酸化膜１３のマスクから
露出している部分をそれぞれ除去し、基板１１の一部を
露出させる（第２図（Ｄ））。

次に、レジスト膜１７ヲ好適な薬剤によって除去し、窒
化膜の残存部分１５ａの表面を露出させる（第２図（Ｅ
）。

次に、この窒化膜の残存部分１５ａ　＠マスクとして、
基板１１の露出部分に対し熱酸化処理を施し、１９で示
すフィールド酸化膜を形成する。ここで、この熱酸化処
理の工程においては、窒化膜の残存部１５ａの周囲から
この窒化膜の残存部１５ａの下側に、フィールド酸化膜
１９の一部が入り込み、いわゆるバーズビーク（Ｂｉｒ
ｄ’ｓ　ｂｅａｋ）が形成される（第２図（Ｆ））。

次に、フィールド酸化膜の形成中に窒化膜の残存部１５
ａ上に生じた＋５ｂで示す薄い酸化膜を希フッ酸を用い
て除去し、窒化膜の残存部１５ａ　％約１７０℃の温度
に熱したリン酸中に入れて除去し、次いで、この基板を
希フッ酸中に窒化膜の残存部１５ａ下の酸化膜が除去出
来る程度の時間浸漬し、よって、基板１１の活性領域に
対応する領域２１を露出させる。このような方法によっ
て、活性領域２１が得られ、換言すれば、この活性領域
の周囲に素子分離領域が形成される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述した従来の製造方法では、窒化膜の
残存部１５ａの周囲からこの窒化膜の残存部１５ａの下
側に、フィールド酸化膜１９の一部が入り込み、この部
分が、活性領域を狭くしてしまうという問題点があった
。即ち、出来上がった活性領域の幅は、当初のレジスト
膜１７の幅よりも多少狭くなってしまう。この狭くなる
寸法値は、窒化膜の残存部１５ａの両側下への入り込み
分（第２図ＣＧ）中ｂ１及びｂ２を付した部分）を足し
たものであり、一般には約０．７ｕｍ程度である。従っ
て、レジストパターン寸法と、活性領域（逆に考えれば
、素子分離領域）の出来あがり寸法との差（これを変換
差と称することにする）は、従来方法では０．７ｕｍ程
度ということになる。

このような変換差があるため、レジスト膜の寸法をこの
変換差分だけ予め余裕をもたせておかなければならなく
なるから、レジストパターン上でのセル面積は大きなも
のになり、従って、半導体装置の高集積化の際に問題と
なってくる。

この発明は、このような点に鑑みなされたものであり、
従って、この発明の目的は、変換差を考慮することなく
素子分離領域の形成を可能とし、よって、半導体素子の
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
にある。

（問題点を解決するための手段）この目的の達成を図るため、この発明の半導体装置の製
造方法によれば、半導体装置形成用単結晶基板の素子分
離領域形成予定領域に対し酸素イオンを供給する工程と
、酸素イオン供給済み前記単結晶基板上に半導体層をエ
ピタキシャル成長させる工程とを含むことを特徴とする
。

この発明の実施に当り、前述の酸素イオンの供給を酸素
イオン打込み、又は、酸素イオンビーム照射によって行
うのが好適である。

又、この発明の実施に当り前述の単結晶基板を単結晶シ
リコン基板とするのが好適である。

（作用）この発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体装置
形成用単結晶基板の素子分離領域としたい部分に酸素イ
オンを供給することによって、この領域の多結晶化及び
又は非晶質化を図る。そして、このような多結晶化或は
非晶質化した部分を含む単結晶基板上に、半導体層をエ
ピタキシャル成長させた場合、多結晶化或は非晶質化し
た部分上には半導体層は成長しないことを利用して、素
子形成領域（活性領域）と、素子分離領域との区分けが
なされる。

（実施例）以下、第１図（Ａ）〜（Ｈ）を譬照してこの発明の半導
体装置の製造方法の一実施例につき説明する。尚、第１
図（Ａ）〜（Ｈ）は、実施例による素子分離領域の形成
工程図であり、工程中の主な工程毎での素子分離領域形
成の様子を半導体装置の一素子部分についで着目して断
面図を用いて示したものである。しかしながら、これら
図は、この発明が理解出来る程度に概略的に示しである
にすぎず、従って、各構成成分の寸法、形状及び配置関
係は、これら図に限定されるものではないことは理解さ
れたい、又、以下の説明中の数値的条件、使用薬品、使
用装置等は単なる例示にすぎず、この発明がこれら条件
にのみ限定されるものでないことは理解されたい。

先ず、半導体装置形成用単結晶基板を用意する。この実
施例の場合、この半導体装置形成用単結晶基板を単結晶
シリコン基板としており、第１図中において、３１を付
しで示したものがこれに相当する。尚、この場合のシリ
コン基板とは、下地上に単結晶シリコン層をエピタキシ
ャル成長させたものも含む。

このシリコン基板３１上に、３３で示す熱酸化膜を例え
ば２５０〜６００人の膜厚で形成する（第１図（Ａ））
。

次に、シリコン基板３１上に、トランジスタ等の半導体
素子形成用の活性領域及びこれら素子間を電気的に分離
する領域を形成するため、この実施例では、以下のよう
な手順をとる。

先ず、基板３１上に、３５で示すレジストパターンを形
成する（第１図（Ｂ））、この実施例の場合のレジスト
はポジ型レジストを用い、その膜厚を８０００〜１００
００人としている。ここで、基板３１のレジスト膜３５
で覆われでも）る部分が、活性領域形成予定領域に相当
し、レジスト膜３５で覆われていない部分が素子分離領
域形成予定領域（第１図ＣＢ）中、３５ａで示す領域）
に相当することになる。

次に、素子分離領域形成予定領域３５ａに対し酸素イオ
ン（第１図（Ｃ）中、Ｐを付して示す、）を供給する。

この実施例においでは、酸素イオン打込み（インプラン
テーション）によって行う。

このイオン打込み条件は、加速電圧を３０　ＫｅＶとし
、イオン濃度を３　ｘ　ｌ　Ｑ　Ｉ　３イオン／ｃｍ２
とし熱酸化膜３３Ｉ！介して打込むことによって行う、
この酸素イオン供給によって、基板３１の素子分離予定
領域３５ａの部分は、多結晶又は非晶質状態、即ちＳ　
ｉＯｘで示されるものになる（図中、３７で示す領域）
。レジスト膜３５を、好適な薬剤例えば、硫酸と過酸化
水素水との混合液を用いて除去する（第１図（Ｄ））。

次に、希フッ酸を用い熱酸化膜３３を除去し、酸素イオ
ンが供給された部分を含む基板３１の表面を露出させる
（第１図（Ｅ））。

次に、酸素イオンが供給された部分を含む基板３１上に
、例えばＮ十型のシリコンエピタキシャル層等のような
、活性領域となる半導体層をエピタキシャル成長させる
。

このエピタキシャル成長の手法としては、ＣＶＤ法、分
子線エピタキシー層、或は液相エピタキシャル法等が考
えられるが、この実施例の場合、例えば文献（月刊セミ
コンダクク・ワールド。

１９８６年１２月号、　ＰＰ、６２〜６７　ｒ光ＣＶＯ
低温Ｓｉエヒ’；Ｊキシャル成長」）に開示されている
方法を用いてシリコン層をエピタキシャル成長させてい
る。そして、具体的には、原料ガスを５ｉ２Ｈｅ　、　
５ｊＨ２Ｆ２／Ｈ２とし、用いる光源を低圧Ｈ９とし、
主成温度を約２００℃とした条件で半導体層の成長を行
った。

エピタキシャル成長工程においては、酸素イオンが打込
まれた領域即ち素子分離領域予定領域は単結晶状態を失
しているため、又、低温成長であるためこの領域部分の
再結晶化が起こらないため、半導体層は、この領域上に
は成長せず、活性領域となる領域上にのみ成長する。こ
の性質を利用して、基板３１の活性領域となる領域部分
にのみ、例えばフォスフインをドープした３９で示すシ
リコシエピタキシャル層を例えば３μｍ程度の厚さに成
長させる（第１図（Ｆ））。

次に、例えば減圧ＣＶＤ法を用い基板３１表面上に４１
で示す絶縁層例えばＳｉＯ□膜を５〜６ｕｍの膜厚に成
長させる（第１図（Ｇ）’）。

次に、例えばフロン系ガスを用いた異方性プラズマエツ
チングによってＳｉＯ□１１４１！平坦化しながら、シ
リコンエピタキシャル層３９が露出するまで除去する。

上述した方法によれば、４３で示す素子分離領域と、４
５で示す活性領域とを変換差なしに共に形成することが
出来る（第１図（Ｈ）’）。

尚、上述した実施例においては、半導体装置形成用単結
晶基板の素子分ｊＩｌ領域形成予定領域への酸素イオン
供給を、イオン打込み技術を用いて行っている。これは
、半導体装置の製造ラインで使用されているイオン打込
み装置の利用を図ったためであるが、酸素イオン供給の
方法は、これに限定されるものではなく他の方法を用い
ても勿論良い、他の方法としては、例えば、酸素イオン
ビーム照射による方法が考えられる。尚、酸素イオンビ
ーム照射による方法の場合、ビームの制御を高精度に行
なうこととすれば、レジストｓｉ用いなくとも良いこと
にもなる。

又、上述の実施例においては、単結晶基板をシリコン単
結晶基板とした例で説明しているが、半導体装置形成用
単結晶基板であって酸素イオンによって多結晶化又は非
晶質化される単結晶基板であれば、その基板を用いた半
導体装置の製造工程の素子分離領域形成にこの発明を適
用出来ること明らかである。

（発明の効果）上述した説明からも明らかなように、この発明の半導体
装置の製造方法によれば、半導体装置形成用単結晶基板
の素子分離領域としたい部分に酸素イオンを供給するこ
とによって、この領域の多結晶化及び又は非晶質化を図
り、その後、選択成長によって素子形成領域（活性′＃
域）と、素子分離領域とをそれぞれ形成する。この多結
晶化及び又は非晶質化を図る領域は、例えばレジストパ
ターンの寸法通りに精度良く規定することが可能である
から、この結果、変換差なしに素子分離領域及び活性領
域の形成が行なえる。

これがため、半導体素子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が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｈ）は、この発明の実施例の半導体装
置の製造方法の説明に供する製造工程図、第２図（Ａ）〜（Ｇ）は、半導体装置の従来の製造方法
の説明に供する製造工程図である。３１・・・半導体装置形成用単結晶基板３３・・・熱酸
化膜、　　　３５−・・レジストパターン３５ａ・・・
素子分離領域形成予定領域３７・・・多結晶化及び又は
非晶質化した領域３９・・・半導体層（エピタキシャル
成長層）４１・・・絶縁層（ＳｉＯ２層）４３・・・素子分離領域、　４５−・・活性領域。３１、半導体装置形成用単結晶基板３３、熱酸化膜３５；レジストパターン３５ａ・素子弁ＭＭ域形成予定領域３７：多結晶化及び又は非晶質化した領域この発明の製
造方法の説明に供する図第１図この発明の製造方法の説明に供する因４５：活性ｌｌ域この発明の製造方法の説明に供する図第１図第２図、ｔ５ａ／３＆７／第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体装置形成用単結晶基板の素子分離領域形成
予定領域に対し酸素イオンを供給する工程と、酸素イオン供給済み前記単結晶基板上に半導体層をエピ
タキシャル成長させる工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（２）前記酸素イオンの供給を、酸素イオン打込みによ
って行う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。
（３）前記酸素イオンの供給を、酸素イオンビーム照射
によって行う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。
（４）前記単結晶基板を単結晶シリコン基板としたこと
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。