JPH01169940A - 素子分離構造およびその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は半導体装置に関し、特に各素子領域間の分離
を行なう素子分離構造とその製造方法とに関するもので
ある。

［従来の技術］ 第３Ａ図〜第３Ｃ図は従来の素子分離方法の１つである
ＬＯＣＯ８法による製造方法を示した概略工程断面図で
ある。

ＬＯＣＯ５法とはシリコン基板上にシリコンに比べ酸化
しにくい窒化膜をバターニングした後、露出したシリコ
ン基板の表面を選択的に酸化して酸化膜を形成し、この
酸化膜の絶縁性を利用して素子分離を行なおうとするも
のである。以下、図を参照して具体的にこの素子分離方
法について説明する。

まず、シリコン基板よりなる半導体基板１の主面上に薄
い下敷用の酸化膜９を形成した後、この酸化膜９上に窒
化膜８を形成し、これを写真製版技術およびエツチング
を用いて活性領域上に残るような形状にバターニングす
る（第３Ａ図参照）。

次に残存の窒化膜８をマスクとして熱酸化すると、半導
体基板１の主面のうちその上方に窒化膜８が形成されて
いない領域に厚い分離酸化膜４が形成される（第３Ｂ図
参照）。

さらに、窒化膜８をエツチング除去した後、薄い酸化膜
９の厚さ分だけエツチング除去すると半導体基板１の主
面が活性領域として露出し、分離酸化膜４によって素子
分離されている素子分離構造が完成する（第３Ｃ図参照
）。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のような従来の素子分離構造では、その製造方法の
特性から第３Ｂ図に示すバーズビーク１０の形成が避け
られないものである。すなわち、窒化膜８の端部が熱酸
化の際めくれてその下部の酸化膜が鳥の頭部のような形
状になり、その先端の嘴状の部分をいう。この部分は酸
化膜９を除去しても第３Ｃ図に示すＷ寸法の幅で残り、
その分活性領域の幅を狭めてしまうのである。

一方、素子分離酸化膜の厚さはその分離特性上から、ま
たその部分の上に金属配線が形成されているときにその
寄生容量を低減させる必要性からできるだけ厚い方が有
利である。ところが、バーズビークによるＷ寸法は素子
分離酸化膜の形成厚さに比例して大きくなるので、それ
だけ活性領域の幅を狭めることになり、これは集積化を
目指す半導体素子にとっては極めて大きな障害となるの
である。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、素子の高集積化に適した素子分離構造および
その製造方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る素子分離構造は、主面を有する半導体基
板と、半導体基板の主面上の所定位置に形成された突起
状の絶縁体と、絶縁体に接して半導体基板の主面上に形
成され、かつその厚さが絶縁体の高さに一致する半導体
層とを備えたものである。

また、この発明の別の発明に係る素子分離構造の製造方
法は、主面を有する半導体基板を準備する工程と、半導
体基板の主面上に突起状の絶縁体を構成する工程と、絶
縁体が形成されていない半導体基板の主面上に、絶縁体
の高さに一致する厚さに半導体層を形成する工程とを備
えたものである。

［作用コ この発明においては、半導体基板の主面上に形成された
半導体層を活性領域とするので、絶縁体の厚さはすべて
素子分離に有効な厚さになる。

この発明の別の発明においては、半導体基板の主面に突
起状の絶縁体を形成した後、半導体層を形成して活性領
域とするので絶縁体の形成によって活性領域を狭めるこ
とがない。

［実施例］ 第１Ａ図〜第１Ｄ図はこの発明の一実施例による製造方
法を示す概略工程断面図である。

以下、図を参照してこの製造方法について説明する。

まず、シリコン基板よりなる半導体基板１の主面上にＣ
ＶＤ法等によって窒化膜２を厚く形成し、これを写真製
版技術を用いて活性領域上に残るようにバターニングす
る（第１Ａ図参照）。

続いて、窒化膜２を覆うように所定厚さの酸化膜３を形
成しく第１Ｂ図）、これをＲＩＥ等による異方性エツチ
ングによりその膜厚分だけ除去すると、窒化膜２の両端
部における酸化膜３のみが垂直方向の厚さが膜厚より厚
くなっているあて残存する。さらに、その上面が露出し
た窒化膜２をエツチング除去すると、半導体基板１の主
面上に活性領域を挾むようにして残存の酸化膜が突起状
の分離酸化膜４となって残る（第１Ｃ図参照）。

最後に、露出している半導体基板１の主面上に単結晶シ
リコンよりなる半導体層５を選択エピタキシャル成長法
によって、その厚さが分離酸化膜４の高さに一致するよ
うに形成する（第２Ｄ図参照）。

上記実施例による製造方法から明白なように分離酸化膜
４の幅（Ｌ）および深さ（Ｈ）の制御は容易に可能とな
る。すなわち、幅（Ｌ）は酸化膜３の形成膜厚によって
決定され、深さ（Ｈ）は窒化膜２の形成膜厚によって決
定されるので、酸化膜３および窒化膜２の形成を制御す
ればよいことになる。

第２Ａ図〜第２Ｃ図はこの発明の他の実施例による製造
方法を示す概略工程断面図である。

以下、図を参照してこの製造方法について説明する。

まず、シリコン基板よりなる半導体基板１の主面上に下
敷膜として窒化膜６をＣＶＤ法等によって薄（形成する
。窒化膜６上にポリシリコン７を厚く形成し、これを写
真製版技術を用いて活性領域上方にのみ残るようにバタ
ーニングした後、ポリシリコン７を覆うようにＣＶＤ法
によって所定厚さの酸化膜３を形成する（第２Ａ図参照
）。

次に、酸化膜３をＲＩＥ等による異方性工・ソチングに
よりその膜厚分だけ除去すると、ボリシ１ノコン７の両
端部における酸化膜３のみが垂直方向の厚さが膜厚より
厚くなっているので残存する。

さらに、その上面が露出したポリシリコン７をエツチン
グ除去した後、露出した窒化膜を異方性エツチングする
と半導体基板１の主面上に活性領域を挾むように残存の
分離酸化膜４と残存窒化膜６ａとが突起状に残る（第２
Ｂ図参照）。

最後に、露出している半導体基板１の主面上に単結晶シ
リコンよりなる半導体層５を選択エピタキシャル成長法
によって、その厚さが分離酸化膜４の高さに一致するよ
うに形成する（第２Ｃ図参照）。

この場合、素子分離として分離酸化膜４の下１こ残存窒
化＃６ａが°残る構造となるが、その分離効果について
は変わらない。

なお、上記実施例では、ポリシリコン７上に酸化膜３を
ＣＶＤ法によって形成したが、熱酸化法を用いてポリシ
リコン７の表面を熱酸化することによって酸化膜３を形
成することも可能である。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、絶縁体と同じ厚さの半
導体層が活性領域となるので素子分離に有効な厚さが大
きい信仰のおける素子分離構造となる効果がある。

また、この発明の別の発明は以上説明したとおり、素子
分離を行なう絶縁体を形成した後、活性領域となる半導
体層を形成するので活性領域が狭められることのない高
集積化に適した素子分離構造の製造方法となる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図〜第１Ｄ図はこの発明の一実施例による製造方
法を示す概略工程断面図、第２Ａ図〜第２Ｃ図はこの発
明の他の実施例による製造方法を示す概略工程断面図、
第３Ａ図〜第３Ｃ図は従来のＬＯＣＯＳ法による製造方
法を示した概略工程断面図である。 図において、１は半導体基板、２は窒化膜、３は酸化膜
、４は分離酸化膜、５は半導体層、６は窒化膜、６ａは
残存窒化膜、７はポリシリコンである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）主面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の前記主面上の所定位置に形成された突
   起状の絶縁体と、 前記絶縁体に接して前記半導体基板の前記主面上に形成
   され、かつその厚さが前記絶縁体の高さに一致する半導
   体層とを備えた、素子分離構造。
2. （２）前記半導体基板は、シリコン基板であり、前記半
   導体層は、単結晶シリコンである、特許請求の範囲第１
   項記載の素子分離構造。
3. （３）前記絶縁体は、酸化膜である、特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の素子分離構造。
4. （４）前記絶縁体は、酸化膜と前記酸化膜と前記半導体
   基板との間に形成される窒化膜とからなる、特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の素子分離構造。
5. （５）主面を有する半導体基板を準備する 工程と、 前記半導体基板の前記主面上に突起状の絶縁体を形成す
   る工程と、 前記絶縁体が形成されていない前記半導体基板の主面上
   に、前記絶縁体の高さに一致する厚さに半導体層を形成
   する工程とを備えた、素子分離構造の製造方法。
6. （６）前記絶縁体を形成する工程は、 前記半導体基板の前記主面上に側壁を有する所定形状の
   膜を形成する工程と、 前記膜を覆うように前記半導体基板の前記主面上に第１
   の絶縁膜を形成する工程と、 前記第１の絶縁膜を異方的にエッチングして、前記膜の
   前記側壁にのみ残す工程と、 前記膜を除去する工程とからなる、特許請求の範囲第５
   項記載の素子分離構造の製造方法。
7. （７）前記絶縁体を形成する工程は、 前記半導体基板の前記主面上に第１の絶縁膜を形成する
   工程と、 前記第１の絶縁膜上に、側壁を有する所定形状の膜を形
   成する工程と、 前記膜を覆うように前記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜
   を形成する工程と、 前記第２の絶縁膜を異方的にエッチングして前記膜の前
   記側壁にのみ残す工程と、 残存の前記第２の絶縁膜をマスクとして、前記膜および
   前記膜下の前記第１の絶縁膜と、露出している前記第１
   の絶縁膜とを除去する工程とからなる、特許請求の範囲
   第５項記載の素子分離構造の製造方法。
8. （８）前記半導体層は、エピタキシャル成長法によって
   形成される、特許請求の範囲第５項、第６項または第７
   項記載の素子分離構造の製造方法。
9. （９）前記膜は、窒化膜である、特許請求の範囲第６項
   記載の素子分離構造の製造方法。
10. （１０）前記第１の絶縁膜は、酸化膜である、特許請求
    の範囲第６項記載の素子分離構造の製造方法。
11. （１１）前記第１の絶縁膜は、窒化膜である、特許請求
    の範囲第７項記載の素子分離構造の製造方法。
12. （１２）前記半導体基板は、シリコン基板である、特許
    請求の範囲第５項ないし第１１項のいずれかに記載の素
    子分離構造の製造方法。