JPH03274730A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリコン基板の選択酸化法の改良に関するも
ので、特に酸化領域と非酸化領域の境界に生じるいわゆ
る酸化シリコン膜のバーズビークの非酸化領域への侵入
を押えることに関する。

〔発明の概要〕

本発明は素子分離法のひとつとして一般に広く使用され
ているシリコン基板の選択酸化に関する。

従来法による選択酸化においては１選択酸化により形成
された酸化シリコン膜が酸化防止膜としての窒化シリコ
ン膜の下にはいりこみ、酸化シリコン膜の断面形状は酸
化シリコン膜と選択酸化による酸化シリコン膜がなめら
かにつながった鳥のくちばし形状の、すなわちバーズビ
ークが形成される。そこで本発明は選択酸化の際に酸化
領域全体をエツチングしてシリコン面を露出させ、さら
に酸化領域の周辺端部にいわゆる５ＯＧ（ＳｐｉｎＯｎ
　Ｇｌａｓｓ）と呼ばれるシリコン酸化物を含んだ焼成
形成用の絶縁膜形成用塗布液による酸化膜を形成し、バ
ーズビークを減少したものである。

〔従来の技術〕

シリコン基板の選択酸化は、ＭＯＳあるいはバイポーラ
トランジスタの素子分離法のひとつとして一般に広く使
用されている。

従来、この選択酸化は第２図（、）〜（Ｃ）に示す方法
により行なわれる。すなわち、第２図（ａ）に示すよう
にシリコン基板ｌをドライ０２雰囲気に熱酸化して、厚
さ５０ｎｍ程度の薄い酸化シリコン膜２を形成する。次
に、酸化防止膜として化学気相成長法により窒化シリコ
ン膜３を形成する。この第２図（ｂ）において窒化シリ
コン膜３は、ホトエツチングにより非酸化領域上にパタ
ーン形成したものである。さらに、ウェット０２雰囲気
の熱酸化を行って酸化領域に非酸化領域の酸化シリコン
膜２よりも厚い酸化シリコン膜２２を形成する。この酸
化シリコン膜２２１士素子分離を目的とするため、その
厚さは通常８００ｎｍ程度にする。

この後、第２図（ｃ）における窒化シリコン膜３は除去
されて次の工程に進むことになる。

ここに示した従来法による選択酸化においては、いわゆ
るバーズビークが形成される。これは、第２図（ｃ）に
示すように選択酸化により形成された酸化シリコン膜２
２が酸化防止膜としての窒化シリコン膜３の下にはいり
こみ、酸化シリコン膜の断面形状は酸化シリコン膜２と
選択酸化による酸化シリコン膜２２がなめらかにつなが
った鳥のくちばし形状の、すなわちバーズビークの形状
となるものである。

ここで、窒化シリコン膜３の下に薄い酸化シリコン膜２
を形成する目的は９選択酸化時に第２図（ｂ）に示す酸
化領域上の酸化シリコン膜２がウェットＯ雰囲気の熱酸
化によりさらに酸化されてその膜厚が厚くなり酸化シリ
コン膜２２に成長して、窒化シリコン膜３の端部下へは
いりこんでいくときに窒化シリコン膜３の端部から酸化
シリコン膜２２に対して応力が加わるが、これを低減さ
せるためである。

〔発明が解決しようとする課題〕

さて、ここに示した従来方法による選択酸化には以下に
述べる欠点があることがわかる。まず。

先に述べたように第２図（ｃ）に示す酸化シリコン膜２
２によるバーズビークが発生してこれが窒化シリコン膜
３の端部の下へはいりこみ、このために素子を形成する
ための非酸化領域がバーズビークのはいりこんだ長さｂ
の分だけ狭くなる。

また、バーズビークが窒化シリコン膜３の端部の下に生
じるため９選択酸化された酸化シリコン膜２２は窒化シ
リコン膜３からの応力を受ける。

この応力は、前述の窒化シリコン膜３の下にあらかじめ
形成した薄い酸化シリコン膜２により弱められているが
、実際には非酸化領域の端部においてシリコン基板上中
に結晶内の転位を発生させる原因となっている。この転
位は素子のリーク電流等の原因となるものである。

本発明の目的は２選択酸化において酸化領域が非酸化領
域に広がるのを防ぎ、さらに選択酸化時に非酸化領域上
にパターン形成した酸化防止膜としての窒化シリコン膜
から酸化領域の端部に加わる応力をより低減させ、この
非酸化領域の端部におけるシリコン基板中に結晶内転位
の発生を防ぐことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を遠戚するために２選択酸化の際に
酸化領域全体をエツチングしてシリコン面を露出させ、
さらに酸化領域の周辺端部にいわゆるＳ　ＯＧ　（Ｓ　
ｐｉｎ　Ｏｎ　　Ｇ　１ａｓｓ）と呼ばれるシリコン酸
化物を含んだ焼成形成用の紛縁膜形成用塗布液による酸
化膜を形成するものである。

〔作用〕

次に９本発明の詳細な説明する。酸化シリコン膜は熱酸
化により形成する場合、その熱酸化時間と膜厚との間に
次の関係があることが知られている。これは、酸化時間
が短い間はその時間に比例して増加し、長くなるとその
平方に比例するというものである。ここで、酸化膜厚が
時間に比例するのは、その膜厚が２０ｎｍ以下の領域で
あることが知られている。本発明ではこの関係を適用す
る。

すなわち２選択酸化時に薄い酸化シリコン膜を形成した
シリコン基板上に化学気相成長法による酸化防止膜とし
ての窒化シリコン膜をホトエツチングによりパターン形
成した後、この窒化シリコン膜をマスクに薄い酸化シリ
コン膜をエツチングしてさらにシリコン基板の表面をあ
る深さまでエツチングする。さらに、このエツチングに
より露出したシリコン面、すなわち酸化領域の周端部と
窒化シリコン膜−薄い酸化シリコン膜−シリコンから成
る断面部による断差部分にＳＯＧによる酸化シリコン膜
を形成する。そして９選択酸化としての熱酸化を行う。

すると、ＳＯＧによる酸化シリコン膜のある酸化領域の
周端部は熱酸化時の最初から厚い酸化膜になっているた
め、前述の酸化シリコン膜の熱酸化時間と膜厚の関係に
より酸化シリコン膜の成長速度は周端部以外の酸化領域
に比べてはるかに遅くなる。

ここで、酸化領域をシリコンの表面以下までエツチング
する目的は非酸化領域と酸化領域の境界に２選択酸化時
に酸化領域の周端部の酸化シリコン膜の成長が遅くなる
ように充分なＳＯＧ膜厚を得るための断差を形成するた
めである。通常、酸化防止膜としての窒化シリコン膜は
膜厚工００ｎｍ程度であるので、この窒化シリコン膜を
エツチングしてその断差部にＳＯＧを形成しても、その
厚さは最大１１００ｎ程度と充分な厚さが得られない。

そこで、シリコンの表面以下までエツチングをする必要
がある。

本発明では、さらに以下の利点があることがわかる。シ
リコン表面のエツチング深さを選択酸化終了時の酸化シ
リコン膜の厚さになるようにすれば、最終的に全体とし
て非酸領域と酸化領域を平坦化することができる。

〔実施例〕

以下に本発明による実施例を第１図により説明する。第
１図（ａ）、（ｂ）は従来例の第２図（ａ）。

（ｂ）と同じ工程を経たものであり、シリコン基板１を
熱酸化により形成した薄い酸化シリコン膜２の上に化学
気相成長法による窒化シリコン膜３をパターン形成した
ものである。

続いて、窒化シリコン膜３をマスクにして薄い酸化シリ
コン膜２およびシリコン基板１の表面をエツチングする
。この様子を第２図（Ｃ）に示す。

このシリコン基板１をエツチングする深さは選択酸化後
の酸化シリコン膜２２の厚さ以下にする必要がある。さ
らに、スピンナによりＳＯＧを塗布。

焼成して酸化シリコン膜２０を形成しく第２図（ｄ　）
）。

そして選択酸化用の熱酸化を行い、酸化領域に素子分離
に必要な厚い酸化シリコン膜２２を形成する。

前にも述べたように、選択酸化時に酸化領域のシリコン
基板面をエツチングして、ＳＯＧによる厚い酸化シリコ
ン膜を酸化領域の周端部に形成することにより、第２図
（ｅ）に示すように素子分離用の厚い酸化膜２２の非酸
化領域へのはいりこみを低減させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればシリコン基板の選
択酸化の際に酸化領域と非酸化領域との境界に形成され
る酸化シリコン膜のバーズビークが非酸化領域内に侵入
するのを押えることができる。

その結果、選択酸化における酸化領域の非酸化領域への
広がりを防ぎ、さらに非酸化領域にパターン形成した酸
化防止膜としての窒化シリコン膜から酸化領域の端部に
加わる力を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）〜（ｅ）は本発明によるシリコン基板の選
択酸化工程の断面図。第２図（ａ）〜（ｃ）は従来方法
によるシリコン基板の選択酸化工程の断面図である。 工：シリコン基板、２，２２：酸化シリコン膜。 ３：窒化シリコン膜、２０：ＳＯＧによる酸化シリコン
膜、ｂ、ｂ’　：窒化シリコン膜の下へはいりこむベー
ズビークの長さ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体基板上に熱酸化防止膜を形成し、ホトレジス
   ト等のエッチング用マスク材を用いて前記熱酸化防止膜
   を選択エッチングして前記マスク材を除去後、前記半導
   体基板を熱酸化するにあたり、前記熱酸化防止膜をマス
   クとして前記半導体基板の表面をエッチングして続いて
   焼成形成用の絶縁膜形成用塗布液を塗布することを特徴
   とする半導体装置の製造方法。