JPH0268930A

JPH0268930A - 半導体装置の製造法

Info

Publication number: JPH0268930A
Application number: JP22020988A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Kayama; 加山　茂樹; Naoya Hoshi; 星　直也; Masahiko Ito; 政彦伊藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1990-03-08
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JP2775765B2

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〕本発明はいわゆるＬ　ＯＣＯＳ　（ｌｏｃａｌ　ｏｘｊ
ｄａｔｉ。

ｎ　ｏｆ　５ｉｌｉｃｏｎ）法等の半導体酸化膜と耐酸
化膜のパターンによって選択酸化を行う半導体装置の製
造方法に関する。

〔発明の概要〕

本願の第１の発明は、選択酸化を行うためのマスク層と
して、半導体酸化膜、半導体層、半導体窒化膜が積層さ
れる半導体装置の製造方法において、その半導体層上に
第２の半導体酸化膜を形成することにより、半導体窒化
膜のエツチング際の半導体層の除去を防止する方法であ
る。また、本願の第２の発明は、選択酸化を行うための
マスク層として、半導体酸化膜、半導体層、半導体窒化
膜が積層される半導体装置の製造方法において、半導体
窒化膜の開口部の端部で半導体層をテーパー状の形状に
させ、そのテーパー状の半導体層を用いてイオン注入し
て低濃度の不純物領域を形成することにより、チャンネ
ルストッパー領域の耐圧の向上を図るものである。

〔従来の技術〕

半導体集積回路の素子間分離に用いられるフィールド酸
化膜等の素子分離領域の形成方法としては、選択酸化法
（いわゆるＬＯＣＯ３法）が一般に広く知られている。

この選択酸化法は、半導体領域上に酸化膜及び耐酸化膜
として機能する窒化膜を所要のパターンに形成し、パタ
ーンのない領域を酸化させる方法である。ところが、従
来の選択酸化法では、フィールド酸化膜の膜厚に応じて
バーズビークが長くなり、高集積化に不利である等の問
題が生じていた。

そこで、その従来の選択酸化法を改良した選択酸化法が
いくつか提案されている。その１つは、ンリコン酸化膜
上にポリシリコン層を介してシリコン窒化膜を設けて、
これらをマスク層として選択酸化を行う方法であり、例
えば特開昭６１−７４３５０号公報、特開昭５６−７０
６４４号公報或いは特公昭６３−２３６５６号公報など
に記載される技術がある。

ここで、簡単にポリシリコン層を介在させたマスク層に
よる選択酸化技術について説明すると、まず、第３図ａ
に示すように、シリコン基板５１上にマスク層としてシ
リコン酸化膜５２．ポリシリコン層５３．シリコン窒化
膜５４が積層される。

シリコン窒化膜５４はバターニングされ、その除去部５
５はフィールド酸化膜の形成予定領域とされる。この除
去部５５にチャンネルストッパー領域の形成のためのイ
オン注入が行われる。そのドーパントは基板と同導電型
のものとされる。

次に、第３図すに示すように、上記マスク層を用いて選
択酸化を行う。ポリシリコン層５３が緩衝層として機能
し、シリコン酸化膜５２が極めて薄いため、そのバーズ
ビークが短いフィールド酸化膜５６が上記除去部５５に
形成される。

そして、第３図Ｃに示すように、不要になったシリコン
窒化ＩＰＪ５４．ポリシリコン層５３を除去し、上記フ
ィールド酸化膜５６の下部にはチャンネルストッパー領
域５７が形成されると共に、活性領域用の不純物の導入
等を行ってｎ型の不純物領域５８等が形成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このように改良されたｉｉ沢酸酸化技術あっ
ても、マスク層の除去時の問題や、耐圧の問題が生ずる
。

すなわち、フィールド酸化膜５６を形成した後に、シリ
コン窒化膜５４とポリシリコン層５３を除去する必要が
あるが、シリコン窒化膜５４をホットりん酸（Ｈ３ＰＯ
４）により除去する際に、その下部のポリシリコン層５
３が局所的にホットりん酸によってエツチングされてし
まう。従って、本来、第３図Ｃの点線で示す膜６１の膜
厚であるべきところが、膜減りし、残存したポリシリコ
ン層６０の如きものとなっているために、次のポリシリ
コン層の除去の際には、局所的にシリコン基板５Ｉまで
エツチングされてしまう。また、酸化時のストレスによ
ってもポリシリコン層５３に穴があくことがあり、同様
に、ポリシリコン層の除去の際に、局所的にシリコン基
板５１がエンチングされてしまう。

また、フィールド反転電圧を上げようとして、チャンネ
ルストッパー領域５７の形成のためのイオン注入のエネ
ルギーやドーズ量を増加させた時には、そのチャンネル
ストッパー領域５７と不純物領域５８の間の接合６２の
耐圧が劣化することになる。

そこで、本発明は、上述の改良型の選択酸化方法の各課
題に鑑み、エツチング時の問題や耐圧の問題等を解決す
るような半導体装置の製造方法の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段〕上述の目的を達成するための本願の第１の発明にかかる
半導体装置の製造方法は、半導体領域を選択的に酸化す
る製造方法において、まず、耐酸化マスクとして、第１
の半導体酸化膜、半導体層。

第２の半導体酸化膜、半導体窒化膜を順次積層させたマ
スクを用いて選択的に酸化する。ここで、半導体酸化膜
としてはシリコン酸化膜、半導体層としてはポリシリコ
ン層、半導体窒化膜としてはシリコン窒化膜をそれぞれ
用いても良い。第２の半導体酸化膜はポリシリコン層の
表面を酸化したものであっても良い０次に、上記第２の
半導体酸化膜及び選択的に形成した酸化膜に対して選択
的に上記半導体窒化膜を除去する。この除去は、例えば
ホットりん酸（Ｈ，ＰＯ，）を用いて行うことができる
。

また、本願の第２の発明にかかる半導体装置の製造方法
は、半導体領域を選択的に酸化して素子分離領域を形成
する方法であって、まず、半導体領域上に半導体酸化膜
と半導体層と半導体窒化膜とを順次積層させて形成する
。ここで、半導体酸化膜としてはシリコン酸化膜、半導
体層としてはポリシリコン層、半導体窒化膜としてはシ
リコン窒化膜をそれぞれ用いても良い。次に、選択的に
上記半導体窒化膜をエツチング除去する。このエツチン
グ除去は除去部が形成される。次に、その除去部の端部
で上記半導体層をテーパー状に形成する。そのテーパー
状に形成する手段としては、等方性エツチングによる方
法や、ポリシリコン層の一部を酸化する方法、レジスト
層等をその端部でだれさせる方法、或いはＳ　１Ｃ１ａ
　＋Ｎ２ガスを所要の条件で用いてエツチングする方法
等の種々の手段が挙げられる。次に、上記除去部に選択
的にチャンネルストッパー領域となる不純物をイオン注
入し、上記テーパー部に対応する上記半導体領域には、
他部に比べて低濃度の不純物を導入する。そして、半導
体窒化膜等をマスクとして選択酸化を行い素子分離領域
を形成する。この選択酸化の後、チャンネルストッパー
領域に隣接した領域へ不純物の導入が行われる。

〔作用〕

本願の第１の発明では、半導体層と半導体窒化膜の間に
半導体酸化膜が形成されるため、その半導体酸化膜がエ
ンチングのストッパーとして機能し、半導体窒化膜を除
去していった時に、その下部の半導体層までも除去され
るような問題が生じない。

また、本願の第２の発明においては、除去部の端部で上
記半導体層がテーパー状に形成されるため、続いてチャ
ンネルストンバー領域の形成のためのイオン注入を行っ
た時には、そのテーパー状の半導体層の部分の厚みに応
じたイオン阻止能から、チャンネルストンパー領域は端
部側で濃度が低下するような分布を持ったものとなる。

このため接合の近くでは、高濃度不純物領域同士のぶつ
かり合いが起こらず、その接合耐圧が向上することにな
る。

〔実施例〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。

第１の実施例本実施例は、本願の第１の発明にかかる実施例であって
、シリコン窒化膜とポリシリコン層の間にシリコン酸化
膜を形成し、シリコン窒化膜のエツチング時の問題を解
決する方法である。以下、本実施例を第１図ａ〜第１図
「を参照しながら説明する。

まず、第１図ａに示すように、シリコン基板１上に熱酸
化等の方法によって、パッド酸化膜としてのシリコン酸
化膜２を形成する。このシリコン酸化膜２の膜厚は、薄
いものとされ、例えば５０人程度とされる。次に、この
シリコン酸化膜２上にポリシリコン層３がＣＶＤ法等に
よって形成される。ポリシリコン層３は、選択酸化時の
緩衝層として機能する。すなわち、このポリシリコン層
３を利用して応力の緩和やバーズビークを小さくさせる
。

次に、ポリシリコン層３の表面が酸化され、第２の半導
体酸化膜であるシリコン酸化膜４が形成される。この膜
厚は例えば５０人程度である。表面酸化によらずにシリ
コン酸化膜を形成することも可能である。次に、第１図
すに示すように、シリコン酸化膜４上の全面にシリコン
窒化膜５をＣＶＤ法により形成する。このシリコン窒化
膜５は選択酸化の耐酸化膜として機能する。

シリコン窒化膜５の形成後、第１図Ｃに示すように、フ
ォトリソグラフィー技術を用いてフィールド酸化膜を形
成する予定の領域をエツチングにより除去する。このエ
ツチングによって除去部６が形成され、この除去部６の
底部では、ポリシリコンＮ３が露出する。

次に、第１図ｄに示すように、選択酸化が行われる。こ
の選択酸化によって、除去部６のパターンを反映してフ
ィールド酸化膜７が形成される。

このときシリコン酸化膜２とシリコン基板１の界面では
、横方向に酸化が進んで行くが、上記ポリシリコン層３
の作用によって、十分に小さいバーズビークのフィール
ド酸化膜７が得られることになる。また、さらに第２の
半導体酸化膜であるシリコン酸化膜４によっても選択酸
化のストレスが緩和され、ポリシリコンＮ３へ穴が設け
られるのを未然に防止できる。

次に、第１図ｅに示すように、マスク層のシリコン窒化
膜５がホノトりん酸によって除去される。

この時、そのシリコン窒化膜５の下部にはシリコン酸化
膜４が形成されているために、その下のポリシリコン層
３が除去されない。そのために、基板への悪影響が防止
される。

次に、第１図ｒに示すように、ポリシリコン層３の保護
膜として機能した薄いシリコン酸化膜４を除去し、さら
にポリシリコンＮ３を除去する。

以下、ゲート酸化膜の形成や不純物領域の形成等を行っ
て素子を完成する。

このような本実施例の半導体装置の製造方法では、上記
シリコン酸化膜４がシリコン窒化膜５のエンチング時の
保護膜として機能するために、ポリシリコン層３が局所
的に除去されるような弊害を防止することができる。ま
た、シリコン酸化膜４によっても選択酸化時のストレス
が緩和され、ポリシリコン層３に穴が設けられるのを防
止できる。

第２の実施例本実施例は、耐圧の向上を目的とした改良型の選択酸化
方法にかかる半導体装置の製造方法である。以下、本実
施例を第２図ａ〜第２図「を参照しながら説明する。

まず、第２図ａに示すように、シリコン基板２１上に熱
酸化等の方法によって、パッド酸化膜としてのシリコン
酸化膜２２を形成する。このシリコン酸化膜２の膜厚は
、薄いものとされ、例えば５０人程度とされる。次に、
このシリコン酸化膜２上にポリシリコンＮ２３がＣＶＤ
法等によって形成される。ポリシリコン層２３は、選択
酸化時の緩衝層として機能する。すなわち、このポリシ
リコン層２３を利用して応力の緩和やバーズビークを小
さくさせる。このポリシリコン層２３上にはシリコン窒
化膜２４をＣＶＤ法により形成する。

ここで、第１の実施例のようにシリコン酸化膜を介する
ようにしても良い。そして、シリコン窒化膜２４上にレ
ジスト層２５が形成され、このレジス）］’Ｗ２５はフ
ィールド酸化膜の形成予定領域で窓明けされ開口部２６
が形成される。

次に、第２図すに示すように、そのバターニングしたレ
ジスト層２５をマスクとしてシリコン窒化膜２４をエツ
チング除去する。このバターニングによって、シリコン
窒化膜２４の除去部２７の底部ではポリシリコンＮ２３
が露出する。

次に、第２図Ｃに示すように、除去部２７の端部で上記
ポリシリコン層２３をテーパー状にエツチングして、そ
のポリシリコン層２３にテーパー部２８を設ける。この
テーパー部２日の形成は、等方性エツチングによる方法
や、ポリシリコン層の一部を酸化する方法、レジスト層
等をその端部でだれさせる方法、或いはＳｉＣ／！ｎ＋
Ｎｚガスを所要の条件で用いてエツチングする方法等の
種々の手段が挙げられる。このテーパー部２８は、シリ
コン窒化膜２４の除去部２７の端部から、中心に向かっ
て徐々にその膜厚が薄くなるような形状とされ、必ずし
も直線的な傾斜を有するものでなくとも良い。このテー
パー部２８の機能は、その傾斜に沿って異なるポリシリ
コン層２３の膜厚の差から、それぞれのところでイオン
注入の阻止能を異ならせ、もって不純物濃度の傾斜を反
映した分布を得ることにある。テーパー部２８の無い除
去部２７の中心では、シリコン酸化膜２２が露出する。

次に、第２図ｄに示すように、チャンネルストッパー領
域の形成のためのイオン注入を行う。このイオン注入は
、上記パターニングされたシリコン窒化膜２４及びポリ
シリコン層２３のテーパー部２８をマスクとして選択的
に行われる。打ち込まれる不純物は、基板がｐ型ならば
ｐ型のボロン等であり、基板がｎ型ならばｎ型のリン、
砒素等である。本実施例ではボロンをイオン注入する。

このイオン注入によって、テーパー部２８の無い除去部
２７の中心部では、高濃度に不純物が打ち込まれ、テー
パー部２８の下部では、その傾斜にそった不純物濃度分
布を有するように不純物が打ち込まれることになる。す
なわち、除去部の端部側では、その不純物濃度が徐々に
低（なる分布となる。

次に、第２図ｅに示すように、選択酸化が行われる。こ
の選択酸化によって、除去部２７のパターンを反映して
フィールド酸化膜２９が形成される。このときシリコン
酸化膜２２とシリコン基板２１の界面では、横方向に酸
化が進んで行くが、上記ポリシリコン層２３の作用によ
って、十分に小さいバーズビークのフィールド酸化膜２
９が得られる。また、上記ポリシリコン層２３のテーパ
ー部２８もストレスの緩和に寄与する。

次に、上記シリコン窒化膜２４とポリシリコン層２３が
除去され、アニール、ゲート酸化膜、ゲート電極、不純
物拡散領域の形成等を経て、フィールド酸化膜２９に隣
接してｎ゛型の高濃度不純物領域３０がシリコン基板２
１の表面に形成される。また、フィールド酸化膜２９の
下部には、ｐ型の不純物領域からなるチャンネルストッ
パー領域３１が形成される。ここで、このチャンネルス
トッパー領域３１の不純物濃度は、フィールド酸化膜２
９の端部側３１ｂで低濃度となり、中心側３１ａで高濃
度となる。従って、ｎ゛型の高濃度不純物領域３０とは
、端部側３１ｂの低濃度の不純物領域が接することにな
り、高濃度の不純物領域同士がぶつかり合わないため、
その接合耐圧の劣化を防止できることになる。

このように本実施例の半導体装置の製造方法では、選択
酸化の除去部の端部にテーパー部２８が形成されるため
、チャンネルストッパー領域の形成のためのイオン注入
による不純物濃度分布は、中心側で高濃度とされ、端部
側で低濃度になる。

このため、中心側の高濃度の部分でフィールド反転電圧
を高いものにすることができ、同時にその端部が低濃度
のために接合耐圧も高くすることができる。

〔発明の効果〕

本願の第１の発明にかかる半導体装置の製造方法では、
半導体層上に第２の半導体酸化膜が形成されることから
、選択酸化後の半導体窒化膜の除去を確実に選択的に行
うことができ、従って、半導体層が局所的に除去されて
しまい、基板に悪影響が及ぶような弊害を防止できる。

また、本願の第２の発明の半導体装置の製造方法では、
選択酸化の除去部の端部で半導体層がテーパー状とされ
るため、チャンネルストッパー領域の形成のためのイオ
ン注入を行った時では、端部で低濃度、中心部で高濃度
のチャンネルストッパー領域が得られることになる。従
って、接合耐圧を向上させることができ、同時にフィー
ルド反転電圧も高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜第１図ｆは本願の第１の発明にかかる半導体
装置の製造方法の一例を説明するためのそれぞれ工程断
面図、第２図ａ〜第２図ｆは本願の第２の発明にかかる
半導体装置の製造方法の一例を説明するためのそれぞれ
工程断面図、第３図ａ〜第３図Ｃは従来のポリシリコン
層を用いて選択酸化する方法の問題点を説明するための
それぞれ工程断面図である。 ■、２１・・・シリコン基板２．２２・・・シリコン酸化膜３．２３・・・ポリシリコン層４・・・シリコン酸化膜５．２４・・・シリコン窒化膜６．２７・・・除去部７．２９・・・フィールド酸化膜２８・・・テーパー部３１・・・チャンネルストッパー領域３０・・・高濃度不純物領域

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体領域を選択的に酸化する半導体装置の製造
方法において、耐酸化マスクとして、第１の半導体酸化膜、半導体層、
第２の半導体酸化膜、半導体窒化膜を順次積層させたマ
スクを用いて選択的に酸化する工程と、上記第２の半導体酸化膜及び選択的に形成した酸化膜に
対して選択的に上記半導体窒化膜を除去する工程とを具
備する半導体装置の製造方法。
（２）半導体領域を選択的に酸化して素子分離領域を形
成する半導体、装置の製造方法において、半導体領域上
に半導体酸化膜と半導体層と半導体窒化膜とを順次積層
させて形成する工程と、選択的に上記半導体窒化膜をエ
ッチング除去する工程と、その除去部の端部で上記半導体層をテーパー状に形成す
る工程と、上記除去部に選択的にチャンネルストッパー領域となる
不純物をイオン注入し、上記テーパー部に対応する上記
半導体領域には、他部に比べて低濃度の不純物を導入す
る工程と、選択酸化を行って素子分離領域を形成する工程とからな
る半導体装置の製造方法。