JPH0497516A - 半導体装置の素子分離用酸化膜形成方法 - 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、ＭＯ３集積回路やバイポーラトランジスタ
集積回路の半導体装置において、半導体基板に素子分離
用酸化膜を形成して、素子形成のだめの領域を作る半導
体装置の素子分離用酸化膜の形成方法に関する。

〔従来の技術〕

ＭＯ３集積回路やバイポーラトランジスタ集積回路を形
成するには、隣接する素子間を絶縁するために半導体基
板に素子分離用の酸化膜を形成する。この酸化膜を形成
する方法として、従来、Ｌａｃｏｓ分離法を使用するの
が一般的であった。

このＬＯＣＯ３分離法は、第２図に示すように、半導体
基板１の表面にＳｉＯ□でなる酸化膜２を形成し、続い
て、前記酸化膜２の上にＳｉ、Ｎ。

でなる耐酸化性の窒化膜１０を被着する。さらに、レジ
スト３を前記窒化膜１０上に被着し、そのレジスト３を
マスクにして素子骨１ｉａｉ？ｉＪｆ域の前記窒化膜１
０をエツチングで除去する。次に、前記レジスト３をマ
スクにして素子分離領域の半導体基板１に硼素等の不純
物をイオン注入してチャネルストッパ層５を形成する（
第２図（ａ）を参照）。ここで、前記酸化膜２はパッド
酸化膜と呼ばれ、窒化膜１０と半導体基板１との間の応
力を緩和する働きをする。

次に、レジスト３を除去した後、窒化膜１０をマスクと
して選択酸化を行い、素子分離領域に厚い５ｉｆｔでな
る素子分離用酸化膜８を形成する（第２図（ハ）を参照
）。

最後に、窒化膜１０を除去して素子形成領域９が形成さ
れて（第２図（Ｃ）を参照）、その素子形成領域９に目
的の素子が形成される。

しかしながら、上記ＬＯＧＯ３分離法を使用した素子分
離用酸化膜形成方法では、素子分離用酸化膜８を形成す
るための選択酸化を行う際に、第２図℃）に示すように
、０２の回り込みによって酸化膜２のエツジにバーズビ
ーク１１が発生してしまうので、素子の微細化に向かな
いという問題があり、さらに、前記選択酸化の際、シリ
コンの体積が膨張（約２．２倍）してしまうために、半
導体基板上に大きな段差が生じて、ホトリソグラフィの
精度を低下させたり、配線工程での歩留まりを低下させ
る要因になるという問題がある。

この問題を解決するために、従来、溝掘り分離法が提案
されている。

この溝掘り分離法は、第３図に示すように、半導体基板
１表面に酸化膜を形成し、その酸化膜の上にレジストを
被着した後、そのレジストをマスクにして半導体基板１
上の素子分離領域を掘り込み分離溝４を形成する。前記
形成した分離溝４の底に硼素等の不純物をイオン注入し
てチャネルストッパ層５を形成する。

次に、前記分離溝４内及び半導体基板１上を薄く酸化し
て酸化膜６を形成した後、ＣＶ’Ｄ法により第２の酸化
膜又は多結晶シリコン膜１２を堆積して前記分離溝４内
を埋め込む（第３図（ａ）を参照）。

次に、半導体基板１の表面が露出するまでの前記ＣＶＤ
堆積膜１２をエッチハックして、基板表面を平坦化する
（第３図ら）を参照）。

この溝掘り分離法を使用すれば、予め、素子分離領域に
分離溝４を掘り、その分離溝４を埋め込んで素子分離用
酸化膜８を形成するために、素子形成領域９を分離する
素子分離用酸化膜８の厚みや幅が、最初に形成する分離
溝４によって決定されるので、分離溝４の微細加工限界
まで微細化できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の溝掘り分離法を使用した素子分離
用酸化膜形成方法では、前記分離溝４をＣＶＤ堆積膜１
２で埋めたとき、第３図（ａ）に示すように、ＣＶＤ堆
積膜１２の表面を平坦化することができず、分離溝形成
部分に段差を生じてしまう。このために、ＣＶＤ堆積膜
１２に対して一様なエッチバックを行うと、素子分離領
域（分離溝形成部分）に段差が生じて、半導体表面の平
坦化を行うことができず、平坦化するには例えばマスク
を形成して、分離溝上を除＜　ＣＶＤ堆積膜を分離膜上
のＣＶＤ堆積膜と同一となるまで選択的にエツチングし
、その後に全領域を一様にエッチハックする必要があり
、エッチバック工程が複雑となるという問題がある。

この発明は、素子の微細化ができ、且つ、簡単に、素子
分離用酸化膜形成後の半導体基板表面を平坦化できる半
導体装置の素子分離用酸化膜の形成をすることを目的に
している。

ｃ問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明の半導体装置の素子
分離用酸化膜形成方法は、半導体基板に素子分離用酸化
膜を形成する半導体装置の素子分離用酸化膜形成方法に
おいて、前記半導体基板上の素子分離領域に分離溝を掘
り、続いて前記分離溝内及び半導体表面に薄い酸化膜を
形成した後、当該酸化膜上にＳｉ化合物を主成分とする
溶液を塗布することにより前記分離溝を埋め込み、これ
を高温で焼成してＳＯＧ膜を形成し、続いて前記ＳＯＧ
膜及び半導体基板表面の酸化膜をエッチバックして平坦
化することを特徴としている。

Ｃ作用〕 本発明の半導体装置の素子分離用酸化膜形成方法では、
素子分離領域に分離溝を形成し、その分離溝を、例えば
スピンコード法によりＳｉ化合物を主成分とする溶液を
塗布して埋めるので分離溝の埋め込みを容易に行うこと
ができる。しかも、高温焼成後のＳＯＧ膜表面が平坦に
なっているため、これをエッチバックする際に特別な手
法を用いることなく、半導体基板表面を平坦化すること
ができる。

また、前記ＳＯＧ膜でなる素子分離用酸化膜は、高温ア
ニールされるために、耐圧性が良く、且つリークの少な
い良質の素子分離用酸化膜を得ることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
１図（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施例を示す断面図で
ある。

まず、製造工程を説明すると、Ｐ型の半導体基板１表面
に、ＣＶＤ法によりＳｉＯ□でなる酸化膜２を形成し、
その上にポジ型レジスト３を被着し、これに光を選択的
に照射して分離溝形成のために素子分離領域部分が開孔
しているマスクを形成する（第１図（ａ）を参照）。

次に、前記形成したマスクにより素子分離領域を反応性
イオンエツチングにより掘り込み分離溝４を形成する。

次に、前記形成した分離溝４の底に、Ｐ型の不純物、例
えば硼素等をイオン注入して拡散層を形成しチャネルス
トッパ層５とする（第１図（ハ）を参照）。

次に、前記被着したレジスト３を除去後、分離溝４内及
び半導体表面を酸化して薄い酸化膜６を形成する。

次に、スピンコード法によりＳｉ化合物を主成分とする
エタノール有機溶剤を塗布して分離溝４を埋め込むと共
に基板表面を覆い、その後、４００°Ｃの高温で焼成す
ることで、塗布した溶剤からガスを抜き且つ硬化させて
、酸化珪素でなるＳＯＧ膜７を形成することで、前記形
成した分離溝４を埋め込む（第１図（Ｃ）を参照）。こ
のとき、前記ＳＯＧ膜７の表面は平坦に形成され、且つ
高温でアニールするため良質の酸化膜が形成される。

次に、半導体基板１の表面が露出するまで反応性イオン
エツチングで、前記５ＯＧｌ１７及び酸化膜６をエッチ
バックして、素子分離用酸化膜８を形成する（第１図（
ｄ）を参照）。

次に、基板表面を薄く酸化して酸化膜１３形成した後、
素子形成領域９の中にＮ゛型の不純物をイオン注入して
ソース・ドレイン用の拡散層１５゜１６を形成し、さら
に素子形成領域９上にゲート電極１４を形成して、Ｍｏ
Ｓトランジスタの素子が形成される（第１図（ｅ）を参
照）。

以上のような素子分離用酸化膜形成工程を行うと、素子
形成領域９を分離する素子分離用酸化膜８の厚みや幅が
、最初に形成する分離溝４によって決定されるために、
微細加工限界まで素子形成領域を小さくすることができ
、それにともない素子も微細化ができるようになる。

また、前記分離溝４をスピンコード法により簡単に埋め
ることができるため、前記素子分離用酸化膜８を厚く形
成することができ、かつ、塗布焼成したＳＯＧ膜７膜面
表面坦であるため、前記ＳＯＧ膜７のエッチバックが簡
単になり、簡単に半導体基板の平坦化ができる。

また、前記ＳＯＧ膜でなる素子分離用酸化膜８は、高温
アニールが可能であるために、耐圧性が良く、且つリー
クの少ない良質の素子分離用酸化膜８を形成できる。

また、スピンコード法により分離１１４を埋め込むため
に、ＬＯＧＯ３分離法のように、窒化膜の被着及び除去
の工程を設ける必要がない。

なお、本実施例では、有機系Ｓｉ化合物を使用したＳＯ
Ｇ法によってＳＯＧ膜を形成しているが、これに代えて
無機系Ｓｉ化合物を使用したスピンコード法によってＳ
ＯＧ膜を形成するようにしても良い。

また、本実施例では、ＭＯ３Ｉ−ランジスタの素子の例
で説明したが、バイポーラ集積回路等の素子についても
上記説明した素子分離用酸化膜形成方法が適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明の半導体装置の素子分
離用酸化膜形成方法では、素子形成領域を分離する素子
分離用酸化膜の厚みや幅が、最初に形成する分離溝によ
って決定されるために、微細加工限界まで素子分離領域
及び素子を小さくすることができるという効果がある。

また、スピンコード法により、簡単に分離溝を埋めて素
子分離用酸化膜を形成するために、前記素子分離用酸化
膜を厚く形成することができ、且つ、簡単に基板の平坦
化ができるという効果もある。

さらに、前記ＳＯＧ膜でなる素子分離用酸化膜は、高温
アニールするために、耐圧性が良く、且つリークの少な
い良質の素子分離用酸化膜になるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は実施例の素子分離用酸化膜形成
工程を示す断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）はＬＯＧＯ３
分離法を使用した従来の素子分離用酸化膜形成工程を示
す断面図、第３図（ａ）〜（ｂ）は溝掘り分離法を使用
した従来の素子分離用酸化膜形成工程を示す断面図であ
る。 １・・・半導体基板、４・・・分離溝、５・・・チャネ
ルストッパ層、６・・・酸化膜、７・・・ＳＯＧ膜、８
・・・素子分離用酸化膜、９・・・素子形成領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板に素子分離用酸化膜を形成する半導体
   装置の素子分離用酸化膜形成方法において、前記半導体
   基板上の素子分離領域に分離溝を掘り、続いて前記分離
   溝内及び半導体表面に薄い酸化膜を形成した後、当該酸
   化膜上にＳｉ化合物を主成分とする溶液を塗布すること
   により前記分離溝を埋め込み、これを高温で焼成してＳ
   ＯＧ膜を形成し、続いて前記ＳＯＧ膜及び半導体基板表
   面の酸化膜をエッチバックして平坦化することを特徴と
   する半導体装置の素子分離用酸化膜形成方法。