JPH02155234A - 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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JPH02155234A
JPH02155234A JP30918288A JP30918288A JPH02155234A JP H02155234 A JPH02155234 A JP H02155234A JP 30918288 A JP30918288 A JP 30918288A JP 30918288 A JP30918288 A JP 30918288A JP H02155234 A JPH02155234 A JP H02155234A
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film
oxidation
semiconductor substrate
oxidizing
resistant
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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】 [発明の目的] (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し、特に半導体
装置において、素子を互いに分離する素子分離用絶縁膜
の形成方法に関する。
(従窮雀術) 従来、高密度の集積回路の素子間分離法として、例えば
選択酸化法(LOCOS法;LocalOxidati
on of S 1llcon)が知られている。この
LOCOS法とは、半導体基板上に表面保護膜(通常、
半導体基板を酸化した絶縁膜)を介して耐酸化性膜、例
えばシリコン窒化膜(SiN3)を形成し、パターニン
グを行なった後に、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基板上に素子分離用の厚い
酸化膜を形成するものである。
しかしながら、上述したLOCO8法では、選択酸化用
マスク材として使用されるシリコン窒化膜の下側の半導
体基板に入り込むバーズビークにより、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
生じる。これは、シリコン窒化膜と、半導体基板の間に
存在する表面保護膜の厚さに依存し、この表面保護膜が
厚い程バーズビークは大きくなる。この理由は選択酸化
時に酸化剤(酸素)が表面保護膜、即ち酸化膜内を拡散
して半導体基板表面方向に移動し、シリコン窒化膜層の
直下でも半導体基板の酸化が進行するからである。例え
ばシリコン窒化膜の膜厚を250nm、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15011%選択酸化時の素子分離用絶
縁膜を80 Onms出来上がり素子分離用絶縁膜厚を
500〜600 nmとすると、上記寸法誤差は1.2
〜1.6μmとなる。このため、LOCO8法を用いて
電気的に充分な素子分離特性を得ようとする場合、実用
的な素子分離領域の幅は、2.0μm程度が限界であり
、これ以上の微細な素子分離には向かないという欠点が
ある。このバーズビークの問題は表面保護膜を薄くする
か、もしくは無くしてしまえば抑えることはできるが、
表面保護膜は本来、選択酸化時の半導体基板内のストレ
スを緩和し結晶欠陥の発生を抑え、耐酸化性膜の除去時
においては半導体基板表面への直接的なダメージを防止
できる効果を持ち、必要以上に薄くしたり無くしたりす
ることは困難である。
(発明が解決しようとする課題) この発明は上記のような点に鑑み為されたもので、LO
CO3法を用いた従来の半導体装置の素子分離用絶縁膜
の製造方法では、この素子分離用絶縁膜の出来上がり寸
法の誤差が大きい点を改善し、微細な素子分離領域も精
度良く素子分離用絶縁膜を形成できる半導体装置の製造
方法を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明による半導体装置の製造方法にあっては、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
護膜上に耐酸化性膜を形成した後、この耐酸化性膜を写
真蝕刻法により選択的に除去して開口を形成する。次に
、残存された耐酸化性膜をマスクにして等方性エツチン
グにより開口内の表面保護膜を除去する。この時、オー
バーエツチングし耐酸化性の開口部に近接して耐酸化性
膜の下層に位置する表面保護膜まで除去する。次に、酸
化性膜をこの上に形成し、先の等方性エッチングにより
形成された半導体基板と耐酸化性膜との間の隙間もこの
酸化性膜で埋める。そして、この酸化性膜を酸化すると
同時に耐酸化性膜をマスクに選択的に半導体基板まで酸
化し、これにより素子分離用絶縁膜を形成する。
(作用) 上記のような半導体装置の製造方法にあっては、耐酸化
性膜と半導体基板方向への酸化剤(酸素)の移動は、耐
酸化性膜と半導体基板との間の隙間に存在している酸化
性膜を酸化しながら(酸化剤として消費されながら)進
行するようになる。従って、従来のように、酸化剤(酸
素)が酸化膜である表面保護膜(半導体基板酸化膜)中
を単に拡散で移動する場合に比較してその量・速度とも
に低下する。この結果、バーズビークの伸びは減少し、
素子分離用絶縁膜の出来上がり寸法の誤差は縮小する。
(実施例) 以下、第1図、および第2図を参照してこの発明の実施
例に係わる半導体装置の製造方法について説明する。
(1)第1図(a)乃至第1図(g)は、この発明の第
1の実施例について製造工程順に示した断面図である。
まず、第1図(a)に示すように、例えばP型(面方位
100)で比抵抗が1〜2Ωe1mのシリコン基板11
を1000℃の酸化雰囲気中で酸化して膜厚が、例えば
150rvのシリコン酸化膜12(表面保護膜)を形成
する。次に、このシリコン酸化膜12上に気相成長法に
より膜厚が、例えば250 rvのシリコン窒化膜13
(耐酸化性膜)を堆積形成する。
次に、第1図(b)に示すように、素子分離用絶縁膜形
成予定領域(素子分離領域)上のシリコン窒化膜13を
、図示しないホトレジストを用いて選択的に除去して開
口を形成した後、残されたシリコン窒化膜13をマスク
として反転防止の為に開口下のシリコン基板11内に、
例えばB(ボロン)を加速電圧100にeVで、ドーズ
量5X1013/cII2となるようにイオン注入し、
反転防止層14を形成する。
次に、第1図(c)に示すように、シリコン窒化膜13
をマスクとして露出したシリコン酸化膜12を、例えば
NH4F (フッ化アンモニウム)溶液で選択的に除去
する。さらにこの時、オーバーエツチングによりシリコ
ン窒化膜13の開口部端からシリコン窒化膜13の内部
方向に約1100nまで位置するシリコン酸化!112
を基板表面方向(水平方向)に部分的に除去し、シリコ
ン窒化膜13とシリコン基板11との間に隙間を形成す
る。
次に、第1図(d)に示すように、酸化性膜としてのポ
リシリコン膜15を、例えばLPGVD(L ov  
P ressure  Chemlcal  V ap
orD eposltJon)法により、膜厚が75r
+sになるように堆積形成する。この時、シリコン窒化
膜13とシリコン基板11の隙間も、ポリシリコン膜1
5で埋められる。
次に、第1図(e)に示すように、1000℃のH2+
o2雰囲気中で、このポリシリコン膜15を酸化し、シ
リコン酸化膜15′を形成する。
この時、形成されるシリコン酸化膜15′の膜厚は約1
50rvとなる。さらに酸化を継続し、シリコン窒化膜
13をマスクにシリコン基板11を選択的に酸化し、素
子分離用絶縁膜16(シリコン酸化膜)を、例えば80
0nIm程度形成する。
次に、第1図(f)に示すように、例えばNH4F溶液
でシリコン酸化11115−を除去する。
さらに続いて、例えばCD E (Chemeal  
D ryE tchlng)法により、シリコン窒化膜
13を除去し、素子分離用絶縁膜16を露出させる。
最後に、第1図(g)に示すように、例えばNH4F溶
液でシリコン酸化膜12を除去し、素子形成領域のシリ
コン基板11を露出させることによって、素子領域、お
よび素子分離領域の形成を終了する。この後、既知の方
法により素子形成領域上に所定の素子を形成すればよい
このような、素子分離用絶縁膜の製造方法を用いた半導
体装置の製造方法によると、耐酸化性膜であるシリコン
窒化膜13とシリコン基板11との間の隙間に酸化性膜
であるポリシリコン膜15が介在していることにより、
シリコン窒化膜13をマスクに選択酸化を行なう際、酸
化剤(酸素)がこのポリシリコン層15を酸化しながら
(酸化剤として消費されながら)進行するようになる。
従って、酸化剤(酸素)が表面保護膜である酸化膜中を
単に拡散で移動する場合に比較して、その量、および移
動する速度ともに低下する。従って、シリコン窒化膜1
3の下に入込む酸化剤(酸素)によってこのシリコン窒
化膜13の下のシリコン基板11が酸化されて形成され
るバーズビークの伸びは減少する。この結果、素子分離
用絶縁膜の出来上がり寸法の誤差が縮小する。
尚、このような、素子分離用絶縁膜の製造方法を用いた
半導体装置の製造方法では、ポリシリコン膜15を全て
酸化しきることが重要となる。例えばこのポリシリコン
層15が全て酸化されずに僅かに残存したとすると、こ
の酸化されなかったシリコン層15を除去する際に、シ
リコン基板11を傷める恐れがある。よって、この耐酸
化性膜であるシリコン窒化膜13とシリコン基板11と
の間の隙間に介在する酸化性膜であるポリシリコン酸化
膜15は、隙間を形成するオーバーエツチングの際に、
その量を半導体装置の製造工程等における条件により適
切に調節し、ポリシリコン膜15が全て酸化しきれるよ
うに調整することが必要である。
(2)以下、第2の実施例として、第2図(a)乃至第
2図(e)を参照して説明する。
まず、第2図(a)に示すように、例えばP型(面方位
100)で比抵抗が1〜2Ωcmのシリコン基板11に
第1の実施例の工程と同様の工程により、第1の実施例
の第1図(d)までの状態の半導体装置が形成される。
次に、第2図(b)に示すように、例えばRIE法によ
りポリシリコン層15を選択的に除去する。この際、シ
リコン窒化膜13と、シリコン基板11の隙間のポリシ
リコン膜15は、シリコン窒化膜13をマスクとして残
す。
次に、第2図(c)に示すように、1000℃のH2+
02雰皿気中で、シリコン窒化膜13をマスクにシリコ
ン基板11を選択的に酸化し、素子分離用絶縁膜16(
シリコン酸化膜)を、例えば800 nm程度形成する
。この時、同時にポリシリコン膜15も酸化し、シリコ
ン酸化膜15゛を形成する。この時、形成されるシリコ
ン酸化膜15−の膜厚は約15On11となる。
次に、第2図(d)に示すように、例えばCD E (
Chcvcal  D ry  E tching)法
により、シリコン窒化膜13を除去する。この時、シリ
コン酸化膜12.15−1および16は、はとんど除去
されない。
最後に、第2図(e)に示すように、例えばNH4F溶
液でシリコン酸化膜12、およびシリコン酸化膜15′
を除去し、素子形成領域のシリコン基板11を露出させ
ることによって、素子領域、および素子分離領域の形成
を終了する。
このような、素子分離用絶縁膜の製造方法を用いた半導
体装置の製造方法によると、第1の実施例と同様に、耐
酸化性膜であるシリコン窒化膜13とシリコン基板11
との間の隙間に酸化性膜であるポリシリコン膜15が介
在していることにより、シリコン窒化膜13をマスクに
選択酸化行なう際、酸化剤(酸素)がこのポリシリコン
層15を酸化しながら(酸化剤として消費されながら)
進行するようになる。従って、酸化剤(酸素)が表面保
護膜である酸化膜中を単に拡散で移動する場合に比較し
て、その量、および移動する速度ともに低下する。従っ
て、シリコン窒化膜13の下に入込む酸化剤(酸素)に
よってこのシリコン窒化膜13の下のシリコン基板11
が酸化されて形成されるバーズビークの伸びは減少する
。この結果、素子分離用絶縁膜の出来上がり寸法の誤差
が縮小する。
また、ポリシリコン膜15を、シリコン窒化膜13とシ
リコン基板11との間の隙間の部分を除き、酸化工程の
前に除去しているので、素子分離用絶縁膜の酸化工程に
おいて、ポリシリコン膜15を介さずに直接、シリコン
基板11を酸化できるので、より厚い素子分離絶縁膜を
形成するのに有利である。またNH4F溶液でシリコン
酸化膜12、および15′を除去する工程を1回にする
ことができるので、工程の簡略化が達成される。
尚、この第2の実施例においても、第1の実施例同様、
耐酸化性膜であるシリコン窒化膜13とシリコン基板1
1との間の隙間を形成するオーバーエツチングの際に、
その量を半導体装置の製造工程等における条件により適
切に調節し、ポリシリコン膜15が全て酸化しきれるよ
うに調整することが必要である。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によると、出来上がり素子
分離用絶縁膜厚を500〜600nwとすると、シリコ
ン窒化膜の開口幅の寸法と、形成された素子分離領域の
水平方向の寸法の誤差は0.8〜1.2μmとなり、従
来に比較し、約0.4μm誤差を縮小させることが可能
となる。
これにより、実用的な素子分離領域の幅を1.6μm程
度まで縮小することが可能となる。
尚、従来法でも出来上がり素子分離用絶縁膜厚を薄くす
ることが許されるとして素子分離用絶縁膜形成用の選択
酸化膜厚を薄くしたり、シリコン窒化膜厚を厚くしたり
することにより、出来上がりの最小素子分離幅を小さく
することは可能であるが、このような条件に本発明を適
用すれば、さらに素子分離幅を微細化できることは勿論
である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1の実施例に係わる半導体装置の
製造方法について、製造工程順に示した断面図、第2図
はこの発明の第2の実施例に係わる半導体装置の製造方
法について製造工程順に示した断面図である。 11・・・シリコン基板、12・・・表面保護膜、13
・・・シリコン窒化膜、14・・・反転防止層、15・
・・ポリシリコン膜、15゛・・・シリコン酸化膜、1
6・・・素子分離用絶縁膜。 出願人代理人  弁理士 鈴江武彦 第1図 第1図 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上に表面保護膜および耐酸化性膜を順
    次形成する工程と、前記耐酸化性膜の素子分離領域に対
    応する部分を選択的に除去して開口を形成する工程と、
    等方性エッチングにより前記開口内に露出した表面保護
    膜を前記半導体基板の表面に沿って水平方向にエッチン
    グし前記耐酸化性膜の下層に位置する前記表面保護膜の
    一部を除去して前記半導体基板と耐酸化性膜との間に隙
    間を形成する工程と、全面に酸化性膜を形成して先に表
    面保護膜の一部を除去して前記半導体基板と前記耐酸化
    性膜の間に形成した隙間の部分をこの酸化性膜で埋め込
    む工程と、この酸化性膜を酸化して第1の酸化膜としさ
    らに酸化を進め前記耐酸化性膜をマスクに前記半導体基
    板を選択的に酸化して前記素子分離領域に対応する部分
    の半導体基板中に所定の深さまで達する厚い第2の酸化
    膜を形成する工程と、前記第1の酸化膜を除去する工程
    と、前記耐酸化性膜および素子領域に対応する部分の残
    存する前記第1の酸化膜と前記耐酸化性膜を除去する工
    程と、前記表面保護膜を除去して前記半導体基板表面を
    露出する工程と、この露出した素子領域に対応する部分
    の半導体基板上に半導体素子を形成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)半導体基板上に表面保護膜および耐酸化性膜を順
    次形成する工程と、前記耐酸化性膜の素子分離領域に対
    応する部分を除去して開口を形成する工程と、等方性エ
    ッチングにより前記開口内に露出した表面保護膜を前記
    半導体基板の表面に沿って水平方向にエッチングし前記
    耐酸化性膜の下層に位置する前記表面保護膜の一部を除
    去して前記半導体基板と耐酸化性膜との間に隙間を形成
    する工程と、全面に酸化性膜を形成して先に表面保護膜
    の一部を除去して前記半導体基板と前記耐酸化性膜との
    間に形成した隙間の部分も前記酸化性膜で埋め込む工程
    と、異方性エッチングにより前記酸化性膜を前記半導体
    基板と前記耐酸化性膜との間に形成した隙間の部分のみ
    残して除去する工程と、前記耐酸化性膜をマスクに前記
    半導体基板を選択的に酸化して前記素子分離領域に対応
    する部分の半導体基板中に所定の深さまで達する厚い第
    1の酸化膜を形成する工程と、同時に前記隙間に残る酸
    化性膜を酸化して第2の酸化膜を形成する工程と、前記
    耐酸化性膜を除去する工程と、前記第2の酸化膜および
    前記表面保護膜を除去して前記半導体基板表面を露出す
    る工程と、この露出した素子領域に対応する部分の半導
    体基板上に半導体素子を形成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。
JP30918288A 1988-12-07 1988-12-07 半導体装置の製造方法 Granted JPH02155234A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1107975C (zh) * 1996-06-10 2003-05-07 Lg半导体株式会社 半导体器件的隔离区的制造方法

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CN1107975C (zh) * 1996-06-10 2003-05-07 Lg半导体株式会社 半导体器件的隔离区的制造方法

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