JPH05160118A - 素子分離方法 - Google Patents

素子分離方法

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JPH05160118A
JPH05160118A JP3322093A JP32209391A JPH05160118A JP H05160118 A JPH05160118 A JP H05160118A JP 3322093 A JP3322093 A JP 3322093A JP 32209391 A JP32209391 A JP 32209391A JP H05160118 A JPH05160118 A JP H05160118A
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JP
Japan
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bird
beak
oxide film
film
field oxide
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Withdrawn
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JP3322093A
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English (en)
Inventor
Takanao Hayashi
孝尚 林
Morifumi Oono
守▲史▼ 大野
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 MOSFETの形成において、シリコン酸化
膜(SiO2 膜)の選択酸化を行うと、マスキングされ
ている個所に“鳥の口ばし”状のいわゆるバーズビーク
を生じて能動領域が狭められる。従って、このバーズビ
ーク個所をエッチングによって除去し、能動領域を広
め、同一面積当たりの集積度を高める。 【構成】 MOSFET(金属酸化物半導体電界効果型
トランジスタ)の形成過程において、不所望に形成され
るバーズビークを、フッ酸などによってエッチング除去
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体素子の製法に
用いられる素子分離方法に関する。
【0002】
【従来の技術】素子分離方法は、半導体素子分、特にM
OS・ VLSI(金属酸化物半導体による超大規模集積
回路)の形成工程で素子を作り込む素子領域を画成する
ために好適な方法であるとして利用されている。以下こ
の発明の説明に先立ち、図5および図6を参照して、代
表的なMOSFETの製造方法を簡単に説明し、そのあ
と、この発明が問題とするシリコン酸化膜によって形成
されるフィールド酸化膜のバーズビークについて説明す
る。
【0003】MOSFETの形成方法については、例え
ば、文献:香山 晋著『超高速MOSデバイス』(培風
館発行)P.120〜122に開示されている。これに
開示されている方法によれば、P型シリコン基板10上
に、パッド酸化膜としてシリコン酸化膜12を熱酸化法
により形成した後、次いで、素子領域を形成する予定領
域の上側の酸化膜部分上にシリコン窒化膜(Si3 4
膜)14をCVD(Chemicalvapor de
position:化学蒸着)技術および適当なパター
ニング技術を用いて形成する(図5の(A))。
【0004】次に、パターン化されたSi3 4 膜14
をマスクにしてシリコン酸化膜(SiO2 膜)の選択酸
化を行うと、Si3 4 膜で被覆されていない部分のみ
が酸化される。このとき酸化された部分は膨張してフィ
ールド酸化膜16が形成され、その一部がSi3 4
直下にもぐりこんでバーズビーク18を形成する(図5
の(B))。 Si3 4 膜およびこのSi3 4 膜下
の選択酸化されていないシリコン酸化膜(SiO2 膜)
の部分を除去すると、図5の(C)のように、ほぼ素子
領域のシリコン面が露出する。
【0005】この後まだ数工程があってMOSFETは
完成するが、これ以降は、この発明に直接関係がないの
で、その詳細な説明は省略する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィー
ルド酸化膜形成のための選択酸化を行うと、Si3 4
で被覆されていない部分のみが酸化され体積が約2倍に
膨れ上がる。一方Si34 膜で被覆されている部分は、
酸化されずそのままの体積を維持している。このため、
下地のシリコン基板面に垂直な面で断面を見ると、膨れ
上がった端部部分は“鳥のくちばし”状となって、一部
はSi3 4 膜の下にまでもぐりこんで、いわゆるバー
ズビークを生ずる。
【0007】このバーズビークは本来不要なものであり
フィールド酸化膜(シリコン酸化膜)を形成する際に生
ずる副産物である。
【0008】図6はこの状態の説明に供する図で、シリ
コン基板10の表面のフィールド酸化膜16を形成した
状態を、断面図および上面図で示してある。上述した通
りバーズビーク18があるとその幅Xだけ周辺領域(実
線18aと一点鎖線16aとで囲まれた領域)が覆われ
ているため、この部分は素子を作り込めないムダな領域
となり、能動領域は実線18aで囲まれた内側の領域が
19と狭くなる。この幅Xは、おおむね1μm程度であ
るが、先の文献によれば、素子分離の距離が0.1μm
改善されるだけで、チップサイズは1Mビットクラスで
は0.2〜0.4mmも縮まるとされており、1μmの
縮小が図られれば、2〜4mmのサイズダウンとなる。
【0009】従って、この発明の目的はバーズビークが
占有する面積に応じて能動領域の有効面積を広げて、半
導体素子の集積化を高めることができる素子分離方法を
提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、表面にフィールド酸化膜を形成することによって素
子領域を画成する素子分離法において、下地表面に素子
分離膜を形成する工程(a)と、形成された素子分離膜
のバーズビークの少なくとも一部分をエッチング除去す
る工程(b)とを含むことを特徴とする。
【0011】この発明の実施にあたり、好ましくは
(b)工程を等方性エッチング技術を用い、下地はシリ
コンとし、素子分離膜をSiO2 (二酸化シリコン)膜
とし、素子分離膜はLOCOS分離法で形成したSiO
2 膜とするのがよい。
【0012】
【作用】この発明の構成によれば、素子分離膜のバーズ
ビークの全部または一部をエッチング除去してしまう。
従って、下地面積中、素子を形成する能動領域の面積を
その分だけ拡大することができる。また能動領域がバー
ズビークを除去しない従来と同じ面積でよい場合は、不
要なバーズビーク部分を除去することにより、その除去
された面積だけ半導体素子の高集積化が可能となる。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。
【0014】図はこの発明が理解できる程度に、各構成
成分の形状、大きさ、および配置関係は概略的に示して
あるにすぎない。
【0015】なお、以下の実施例では下地をシリコン基
板とし、このシリコン基板にMOSFETを作り込む例
につき説明する。上述した従来の方法に従い、図5の
(A)から(C)までの工程を経てフィールド酸化膜と
なるシリコン酸化膜を形成したところから、この発明の
実施例を説明する。
【0016】まず、この方法では形成したフィールド酸
化膜16のバーズビーク18の少なくとも一部分をエッ
チング除去する。そのため、バーズビーク18部分以外
のフィールド酸化膜16上に通常の方法でレジストパタ
ーン20を形成する(図1の(A))。
【0017】次に、レジストパターン20をマスクとし
て、露出している素子分離膜としてのフィールド酸化膜
16のバーズビーク18の部分をエッチング除去する
(図1の(B))。このエッチング除去を好ましくは等
方性エッチングで行う。従って、この実施例では、例え
ばHF(フッ酸)などによりバーズビーク18をエッチ
ングする。HFで除去した場合、等方性エッチングとな
り図1の(B)中、斜めの破線で示した領域22のバー
ズビーク部分がエッチングされ、図に示すような形状と
なる。
【0018】なお、図1の(A)および(B)におい
て、W1はバーズビーク16の対向端間の距離であり、
W2はエッチング除去後の残存したフィールド酸化膜1
6の対向端間の距離である。
【0019】図2はこの発明による素子分離形成方法
と、従来の素子分離形成方法とによる素子領域の基板面
上での占有面積の違いを説明するための図である。この
図2は、図1の(A)および(B)を基板面上のレジス
トパターンを除去した後の残存したフィールド酸化膜1
6を上から見た平面図である。なお、一点鎖線はゲート
電極24を設けた状態を仮想的に示している。この図2
からも理解できるように、バーズビーク18の部分を除
去する前の素子領域は破線26で囲まれた領域内とな
り、W1のゲート幅を有している。また、この説明に従
って、バーズビーク18をエッチング除去した後は、エ
ッチング除去された分だけ面積が広がり、実線28で示
した領域内となる。そのため、ゲート幅もW2となるこ
とがわかる。
【0020】この事実より、設計のときゲート幅をバー
ズビーク18の対向端間の距離W1と設定してある場合
には、バーズビーク18の除去により、ゲート幅はW2
となり長くなる。また図には示していないが、逆に、あ
らかじめバーズビーク16を除去することを想定してお
いて除去後の素子分離膜、すなわちフィールド酸化膜1
6の対向端間の距離は、距離W2を上述した距離W1と
同一に設定しておけば、隣接するアクティブ領域間の距
離を短縮できることになる。以下この点につき説明す
る。
【0021】図3の(A)は従来のバーズビーク18の
部分をエッチング除去しないままで基板10の素子領域
にMOSFETを作り込んだ状態を示す断面図であり、
バーズビーク18の対向端間の距離をW1とする。ま
た、図3の(B)は、図3の(A)に示した構造におい
て、この発明に従ってバーズビーク18の部分をエッチ
ング除去し、残存したフィールド酸化膜16の対向端距
離がW2(>W1)となっている基板10の素子領域に
MOSFETを作り込んだ状態を示す断面図である。
【0022】図3の(A)および(B)において共通の
構成成分には同一符号を付して示す。また、フィールド
酸化膜のバーズビークのエッチング除去後のMOSFE
Tの各構成成分を作り込む工程は従来周知の任意好適な
方法で行い得るので、その詳細な説明は省略する。な
お、これら図3において、30a、30bはソース・ド
レイン領域、32はゲート絶縁膜、34はゲート電極、
36は中間絶縁膜、37aおよび37bはコンタクト
孔、38a,38bはアルミニウム(Al)等の金属電
極である。
【0023】この図3の(A)および(B)に示した実
施例では、従来の素子領域の面積に比べて、この発明に
従ってバーズビーク部分を除去した場合の方が素子領域
が拡大していることがわかる。
【0024】従ってコンタクト孔37aおよび37bの
形成の際のエッチングの余裕度が大きくなる。また、コ
ンタクト孔自体も大きくできるのでコンタクト抵抗の低
減を図れる。
【0025】図4の(A)および(B)は、同一基板の
上に多数のMOSFETを作り込んだ場合、この発明の
方法を用いて作り込んだ場合の構造の方が、従来構造の
場合よりも集積度が上がることを説明するための断面図
である。設計上、各部分の寸法を次のように定めるとす
る。図4の(A)において、MOSFETのゲート長方
向の直線を横切って、順次に並んだ3個のフィールド酸
化膜16の領域について、両側のバーズビーク18を含
む2つのフィールド酸化膜16の領域のゲート長方向の
長さを1/2(L2)とし、中央のバーズビーク18を
含むフィールド酸化膜酸化膜16のゲート長方向の長さ
をL2とし、バーズビーク18の対向端間の距離をそれ
ぞれL1とする。
【0026】また、図4の(B)においてバーズビーク
18が除去された残存フィールド酸化膜16のゲート長
方向の長さをL3とし、両側のバーズビーク18が除去
された残存フィールド酸化膜16の領域の、ゲート長方
向の長さを1/2(L3)とする。また、バーズビーク
18が除去された残存フィールド酸化膜16の対向端間
の距離を図4の(A)のバーズビーク16の対向端間の
距離を、図4の(A)および(B)について同一のL1
とする。
【0027】このように、設定すれば、ゲート長方向の
素子領域の長さL1は従来構造およびこの発明に従って
形成した構造ともに同一であるので、素子を作り込む基
板面での面積を等しくできる。しかしながら、従来構造
ではフィールド酸化膜16の両端のバーズビーク18の
分だけ分離領域が長くなり、一方、この発明で得られる
構造ではバーズビーク18を除去した分だけ素子分離領
域が短くなっている。すなわち距離L3<L2となる。
【0028】従って図4の(A)および(B)に示し
た、互いに対応する領域間の距離L4およびL5を比較
すると、当然ながらL5<L4となる。このことから、
この発明による素子分離方法によって同一ウエハ上に素
子を作り込む場合、従来よりも高集積化することができ
ることが理解できる。
【0029】
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明によればバーズビークという不要な部分を取り除
き、素子間の表面を有効に利用することができる。従っ
て、素子領域にFETを作り込んだ場合、以下のような
効果が得られる。
【0030】素子分離領域の中心間距離を一定とした
場合に、従来構造のゲート幅に比べて、この発明ではゲ
ート幅を広くとれるので、MOSFETの駆動電流が増
大し、動作速度が早くなる。
【0031】従来構造に比べて、この発明ではコンタ
クト孔を大きくとることができるので、コンタクト抵抗
を低減することができる。また、コンタクト孔形成のた
めのホトリソエッチング工程で位置合わせの余裕が大き
くとれる。
【0032】素子領域の幅または長さを従来法による
素子構成と、この発明による素子構成とで同一とした場
合に、この発明を用いると素子分離領域を従来よりも縮
小して形成できるので、素子の高集積化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】バーズビークのエッチング工程図である。
【図2】この発明の説明図である。
【図3】従来とこの発明の比較説明図である。
【図4】従来とこの発明の比較説明図である。
【図5】MOSFET形成の工程図である。
【図6】バーズビークを示す断面図および上面図であ
る。
【符号の説明】
10:シリコン基板 12:シリコン酸化膜 14:シリコン窒化膜 16:フィールド酸化膜 16a:バーズビーク形成直前のフィールド酸化膜端部 18:バーズビーク 18a:能動領域の前縁 20:レジスト 22:エッチングによって除去されたバーズビーク 24:ゲート電極 30a、30b:ソース・ドレイン領域 32:ゲート絶縁膜 34:ゲート電極 36:中間絶縁膜 37a,37b:コンタクト孔 38a,38b:ソース・ドレイン電極 W1:従来のゲート幅 W2:この発明のゲート幅 L1:バーズビーク対向端間の距離 L2:バーズビークを含むフィールド酸化膜のゲート長
方向の長さ L3:残存フィールド酸化膜のゲート長方向の長さ L4:従来の2個分素子間距離 L5:この発明の2個分素子間距離

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面にフィールド酸化膜を形成すること
    によって素子領域を画成する素子分離法において、 (a)下地表面に素子分離膜を形成する工程と、 (b)形成された素子分離膜のバーズビークの少なくと
    も一部分をエッチング除去する工程とを含むことを特徴
    とする素子分離方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の(b)工程を等方性エ
    ッチング技術を用いて行うことを特徴とする素子分離方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の下地をシリコンとした
    ことを特徴とする素子分離方法。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載のフィールド酸化膜をS
    iO2 (二酸化シリコン)膜とする素子分離方法。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の素子分離膜をLOCO
    S分離法で形成したSiO2 膜とすることを特徴とする
    素子分離方法。
JP3322093A 1991-12-05 1991-12-05 素子分離方法 Withdrawn JPH05160118A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005069377A1 (ja) * 2004-01-19 2005-07-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 固体撮像装置およびその製造方法

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