JPH0499028A - 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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JPH0499028A
JPH0499028A JP20875190A JP20875190A JPH0499028A JP H0499028 A JPH0499028 A JP H0499028A JP 20875190 A JP20875190 A JP 20875190A JP 20875190 A JP20875190 A JP 20875190A JP H0499028 A JPH0499028 A JP H0499028A
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JP
Japan
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oxidation
polycrystalline silicon
film pattern
silicon layer
resistant film
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Application number
JP20875190A
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English (en)
Inventor
Masaaki Yabuki
矢吹 正明
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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】 〔概 要〕 本発明は半導体装置の製造方法、特に素子間分離領域の
形成方法に関し、 LOCO8法を用いて素子間分離酸化膜を形成する際の
バーズビークを極力小さく抑えて、素子配設密度の低下
を防止し、MO8IC等の半導体装置の集積度を向上せ
しめることを目的とし、半導体基板上に、該半導体基板
の素子形成領域上を選択的に覆う耐酸化膜パターンを形
成する工程と、該耐酸化膜パターン上を覆って該半導体
基板上に多結晶シリコン層を形成する工程と、該耐酸化
膜パターンの上面より上部にある多結晶シリコン層を選
択的に除去する工程と、該多結晶シリコン層と該耐酸化
膜パターンを有する半導体基板上に、該耐酸化膜パター
ンの全面とその周辺近傍部の多結晶シリコン層を所定の
幅で表出する開孔を有するレジスト膜を形成する工程と
、該レジスト膜の開孔を介し、該開孔内に表出する該耐
酸化膜パターン及びその周辺近傍の多結晶シリコン層に
炭素をイオン注入し、該多結晶シリコン層の該耐酸化膜
パターンの周辺近傍の領域に炭素イオン注入領域を形成
する工程と、該レジスト膜を除去した後、熱処理により
該多結晶シリコン層の該炭素注入領域に選択的に炭化珪
素層を形成せしめる工程と、該耐酸化膜パターンをマス
クにして該多結晶シリコン層及び該炭化珪素層を選択的
に酸化し、該素子形成領域の周囲に、該炭化珪素層によ
ってバーズビークの成長が抑えられた素子間分離用酸化
膜を形成する工程を含み構成される。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法、特に素子間分離領域の
形成方法に関する。
LSI等の半導体ICの一層の高密度・高集積化を進め
るうえに、それに配設される半導体素子の微細化のみで
な(、素子間分離領域の幅を縮小することも必要になっ
てきている。
〔従来の技術〕
従来、LSI等のMO8ICにおいて、素子間分離に用
いられる絶縁膜は、LOCO8法と通称される選択酸化
法によって形成されていた。
このLOCO8法は、第3図(a)に示すように半導体
基板51上に下敷き酸化膜52を形成した後、この半導
体基板51上に、上記下敷き酸化膜52を介して素子形
成領域53上を選択的に覆う窒化シリコン(Si3N、
)等の耐酸化膜パターン54を形成し、次いで、前記耐
酸化膜パターン54をマスクにして半導体基板面の選択
酸化を行い、第3図(b)に示すように、前記耐酸化膜
パターン54に覆われない素子形成領域53の周囲に、
選択的に厚い素子間分離用酸化膜55を形成する方法で
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし上記従来のLOCO8法によると、第3図(b)
に示されるように、選択酸化に際し、素子間分離酸化膜
55の縁部には、耐酸化膜パターン54の下部に食い込
んでその厚さの172程度の広い幅のバーズビーク部5
6が形成されるために、第3図(C)に示すように耐酸
化膜パターン54及びその下部の下敷き酸化膜52を除
去して形成される最終素子形成領域57は、耐酸化膜パ
ターン54で覆った当初の素子形成領域53の面積に比
べて前記バーズビーク56の分だけ小さくなってしまう
。そのため素子機能を損なわないように最終素子形成領
域57の面積を所定の広さに確保しようとする場合、当
初予定する素子形成領域53の面積は前記バーズビーク
56の幅に相当する分広く確保する必要があり、その分
、素子形成密度が低下して集積度の向上が制限されると
いう問題があった。
そこで本発明は、LOCO8法を用いて素子間分離用酸
化膜を形成する際のバーズビークを極力小さく抑えて、
素子配設密度の低下を防止し、MO8IC等の半導体装
置の集積度を向上せしめることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題は、半導体基板上に、該半導体基板の素子形成
領域上を選択的に覆う耐酸化膜パターンを形成する工程
と、該耐酸化膜パターン上を覆って該半導体基板上に多
結晶シリコン層を形成する工程と、該耐酸化膜パターン
の上面より上部にある多結晶シリコン層を選択的に除去
する工程と、該多結晶シリコン層と該耐酸化膜パターン
を有する半導体基板上に、該耐酸化膜パターンの全面と
その周辺近傍部の多結晶シリコン層を所定の幅で表出す
る開孔を有するレジスト膜を形成する工程と、該レジス
ト膜の開孔を介し、該開孔内に表出する該耐酸化膜パタ
ーン及びその周辺近傍の多結晶シリコン層に炭素をイオ
ン注入し、該多結晶シリコン層の該耐酸化膜パターンの
周辺近傍の領域に炭素イオン注入領域を形成する工程と
、該レジスト膜を除去した後、熱処理により該多結晶シ
リコン層の該炭素注入領域に選択的に炭化珪素層を形成
せしめる工程と、該耐酸化膜パターンをマスクにして該
多結晶シリコン層及び該炭化珪素層を選択的に酸化し、
該素子形成領域の周囲に、該炭化珪素層によってバーズ
ビークの成長が抑えられた素子間分離用酸化膜を形成す
る工程を含む、本発明による半導体装置の製造方法によ
って解決される。
〔作 用〕
即ち本発明の方法においては、素子形成領域上を選択的
に覆う耐酸化膜パターンの周囲に選択的に形成した多結
晶シリコン層を主として選択酸化することによって素子
間分離用酸化膜を形成する。
従って、耐酸化膜パターン端部下の半導体基板が酸化性
雰囲気に触れるのは多結晶シリコン層の酸化がほぼ完了
する時点からである。更にまた、本発明の方法において
は耐酸化膜パターンの端部近傍の多結晶シリコン層には
選択的に炭素がイオン注入されてその部分に多結晶シリ
コンに比べて酸化レートが1/10程度と極めて遅い炭
化珪素層が形成されるので、他領域の多結晶シリコン層
が底部まで完全に酸化された時点でまだ上記耐酸化膜パ
ターンの端部近傍領域には上記炭化珪素層が残留し、こ
れによって上記耐酸化膜パターンの端部下の半導体基板
面は酸化性雰囲気から遮断されている。そのため選択酸
化が多少過剰になっても、上記耐酸化膜パターンの端部
下の半導体基板面が酸化性雰囲気に触れることがなく、
従ってその部分にバーズビーク状に基板面の酸化が進行
することは防止され、選択酸化による素子形成領域面積
の縮小を殆ど皆無にすることができる。
〔実施例〕
以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。
第1図(a)〜(社)は本発明の方法の一実施例の工程
断面図で、第2図(a)〜(b)は本発明の方法の他の
実施例の工程断面図である。
全図を通じ同一対象物は同一符合で示す。
第1図(a)参照 本発明の方法により素子間分離がなされたMO8型半導
体装置を形成するに際しては、例えばp型シリコン(S
i)基板−1上に、耐酸化膜となる厚さ3000人程度
0窒化シリコン(SisNa)膜を気相成長する工程と
、この5lsN4膜を通常のフォトリソグラフィ技術を
用いてパターンする工程を経て、素子形成領域2上を選
択的に覆う厚さ3000人程度0窒isN4膜パターン
3を形成する。
第1図(b)参照 次いで、上記5isNa膜パターン3を有するSi基板
l上に厚さ3000人程度0窒結晶Si層4を形成する
第1図(C)参照 次いでこの多結晶Si層4が形成された基板上に第1の
レジスト膜5を上面が平坦になる厚さ(例えば2μm程
度)に塗布する。
第1図fd)参照 次いで、レジストとSiとのエツチングレートがほぼ等
しくなるようなドライエツチング手段、例えば弗素系の
ガスC5Fsによるプラズマエツチングにより、5js
N4膜パターン3の上面が表出するまで全面エツチング
を施し、5isNa膜パターン3の周辺部に5iJi膜
パターン3とほぼ等しい厚さに選択的に多結晶St層4
を残留形成させる、次いで残留する第1のレジスト膜5
を除去する。
第1図(e)参照 次いで、通常のフォトプロセスにより上記基板上に、5
isNi膜パターン3と、その縁部に接する多結晶Si
層4を例えば3000〜5000人程度の幅で表出する
開孔7を有する厚さIμm程度の第2のレジスト膜6を
形成し、このレジスト膜6をマスクにしレジスト膜6の
開孔7内に表出する5isN<膜パターン3及びそれに
接する多結晶Si層4の端部領域に選択的に、炭素(C
+)を、例えば、加速エネルギ一二160〜180 K
eV、ドーズ量: I Xl015〜I X 10”c
m−’程度の条件でイオン注入する。
これにより5isN4膜パタ一ン3周囲の近傍部に、5
isN、膜パターン3側端部が5jJ4膜パタ一ン3第
1図げ)参照 次いで、レジスト膜6を除去した後、窒素(N2)中に
おいて1000〜1100℃で30分程度アニール処理
を行い、前記多結晶Si層の炭素(C+)注入領域のS
iとCを反応させて炭化珪素(SiC)層8とする。
第1図(g)参照 次いで、通常通り5isN4膜パターン3をマスクにし
、1000℃程度の温度でウェット酸素を用い選択酸化
を行い、多結晶Si層4を底部まで酸化して厚さ600
0人程度0素子間分離用酸化膜9を形成する。この際、
多結晶Si端部のSiC層8は上面部に600〜100
0人程度の厚さの酸化シリコン(SiO□)膜10が形
成された状態で残留する。そのためSi、N。
膜パターン3の縁部下のSi基板1面は上記ウェット酸
素に触れないので、そこにバーズビーク状に酸化膜が侵
入形成されることはない。
第1図(h)参照 次いで、5isN4膜パターン3を燐酸煮沸処理等によ
り除去した後、表出された素子形成領域2に通常のMO
Sプロセスにより、ゲート酸化膜11、ゲート電極12
、n++ソース領域13、n+型トドレイン領域14り
なるnチャネルMOSトランジスタ(n−MOS)が形
成される。
本発明の方法は以下に示す他の実施例のように行うこと
もできる。
第2図(a)参照 即ち、前記実施例同様にSi基板lの素子形成領域2上
に厚さ3000人程度0SiJ4膜パターン3を形成し
、この基板上に厚さ3000人程度0S結晶Si層4を
形成した後、この基板上に第1のレジスト膜15を上面
が平坦になる厚さに塗布形成し、酸素(02)プラズマ
等によりこのレジスト膜15を、Si3N4膜パターン
3上の多結晶Si層4面が表出するまで全面エツチング
する。ここで、Si、Ni膜パターン3の周辺部に形成
される多結晶Si層4の凹部には選択的に第1のレジス
ト膜15が残留形成される。
第2図(b)参照 次いで、前記第1のレジスト膜15をマスクにし、例え
ば塩素系ガスであるCCl4等を用いるドライエツチン
グ手段により、表出する多結晶Si層4を下部のSi、
N、膜パターン3の上面が表出するまでエツチングし、
このエツチングによって形成されたレジスト膜I5の開
孔I6内に表出するSi3N4膜パターン3とその縁部
に接する多結晶Si層4の端部に、上記レジスト膜15
をマスクにして選択的に炭素(C+)をイオン注入する
。この際のイオンの加速エネルギーは、レジスト膜15
が薄いので50〜60KeV程度が適切である。ドーズ
量は前記実施例と同様でよい。図中、108は多結晶S
i層のC++入領域を示している。
以後、上記レジスト膜15を除去した後、第1図げ)以
降の前記実施例と同様な工程を経て、前記実施例同様な
素子間分離酸化膜を有するMOS)ランジスタが形成さ
れる。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明の方法によれば、耐酸化膜パタ
ーンをマスクにして選択酸化により素子間分離用酸化膜
を形成する際、耐酸化膜縁部下の半導体基板面が直に酸
化性雰囲気に触れることがないので、耐酸化膜パターン
の下部に素子間分離用酸化膜がバーズビーク状に侵入形
成されることがない。従って本発明によれば、上記選択
酸化による素子間分離用酸化膜の形成によって素子形成
領域が縮小されることがないので素子の配設密度を高め
ることが可能になり、LSI等の半導体ICの高集積化
がはかれる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(h)は本発明の方法の一実施例の工程
断面図、 第2図(a)〜(b)は本発明の方法の他の実施例の工
程断面図、 第3図(a)〜(e)は従来方法の工程断面図である。 図において、 lはp型Si基板、 2は素子形成領域、 3は5isN4膜パターン、 4は多結晶Si層、 5.15は第1のレジスト膜、 6は第2のレジスト膜、 7.16は開孔、 8はSiC層、 9は素子間分離用酸化膜、 10はSin、膜、 11はゲート酸化膜、 12はゲート電極、 13はn+型ソース領域、 14はn+型ドレイン領域、 1θ8は多結晶Si層のC+注入領域 を示す。 嬉1図(tf)l) 不年明のη;、tn−災橙flfl 工程断薗図第1図
(tf)2) 本fBAの′15汰n偕の実治夕・jの1祥断面図Y2
図 従来乃遭/)工性断面図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板上に、該半導体基板の素子形成領域上を
    選択的に覆う耐酸化膜パターンを形成する工程と、 該耐酸化膜パターン上を覆って該半導体基板上に多結晶
    シリコン層を形成する工程と、 該耐酸化膜パターンの上面より上部にある多結晶シリコ
    ン層を選択的に除去する工程と、 該多結晶シリコン層と該耐酸化膜パターンを有する半導
    体基板上に、該耐酸化膜パターンの全面とその周辺近傍
    部の多結晶シリコン層を所定の幅で表出する開孔を有す
    るレジスト膜を形成する工程と、 該レジスト膜の開孔を介し、該開孔内に表出する該耐酸
    化膜パターン及びその周辺近傍の多結晶シリコン層に炭
    素をイオン注入し、該多結晶シリコン層の該耐酸化膜パ
    ターンの周辺近傍の領域に炭素イオン注入領域を形成す
    る工程と、 該レジスト膜を除去した後、熱処理により該多結晶シリ
    コン層の該炭素注入領域に選択的に炭化珪素層を形成せ
    しめる工程と、 該耐酸化膜パターンをマスクにして該多結晶シリコン層
    及び該炭化珪素層を選択的に酸化し、該素子形成領域の
    周囲に、該炭化珪素層によってバーズビークの成長が抑
    えられた素子間分離用酸化膜を形成する工程を含むこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。 2、前記耐酸化膜パターンの上面より上位にある多結晶
    シリコン層を選択的に除去する工程が、該耐酸化膜パタ
    ーン上を覆って形成した該多結晶シリコン層上にレジス
    ト膜を平坦に形成した後、該レジストと該多結晶シリコ
    ンのエッチングレートのほぼ等しいドライエッチング手
    段による全面エッチングにより該レジスト膜と該耐酸化
    膜パターンの上面より上位にある多結晶シリコン層を該
    耐酸化膜パターンの上面が表出するまで平坦にエッチン
    グ除去する工程からなることを特徴とする請求項1記載
    の半導体装置の製造方法。 3、前記該耐酸化膜パターンの上面より上位にある多結
    晶シリコン層を選択的に除去する工程が、該耐酸化パタ
    ーン上を覆って形成した多結晶シリコン層の凹部内に選
    択的にレジスト膜を埋込んだ後、該埋込みレジスト膜を
    マスクにして該多結晶シリコン層を該耐酸化膜パターン
    の上面が表出するまで選択的にエッチング除去する工程
    からなることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の
    製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5706757A (en) * 1993-08-06 1998-01-13 Nippondenso Co., Ltd. Indicating instrument

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5706757A (en) * 1993-08-06 1998-01-13 Nippondenso Co., Ltd. Indicating instrument

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