JPH0541376A - 半導体素子間分離の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体素子間分離を形成する際に、基板に加
わる応力を緩和して、基板に結晶欠陥を生じなくする。 【構成】 シリコン基板１１上に酸化シリコン膜１２と
多結晶シリコン膜１３と窒化シリコン膜１４とを積層状
態に成膜した後、各膜の一部分を除去することで、シリ
コン基板１１の上面１１ａを露出した状態に、素子間分
離の形成空間１５を設ける。その後素子間分離の形成空
間１５における各膜の側壁１７にサイドウォール１８を
形成後、サイドウォール１８とシリコン基板１１の上層
とを酸化して、素子間分離領域１９を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子間分離の形
成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子間分離を形成するには、通常
ＬＯＣＯＳ法やバーズビークの発生を抑制したいわゆる
改良ＬＯＣＯＳ法によって形成されている。特に改良Ｌ
ＯＣＯＳ法は、バーズビークの発生を抑えることにより
素子間分離の幅を小さくすることができるので、高集積
化を必要とする半導体装置の素子間分離に用いられてい
る。

【０００３】次に改良ＬＯＣＯＳ法を図３により説明す
る。図（１）に示す如く、例えば熱酸化法によって、シ
リコン基板３１の上面に酸化シリコン膜３２を成膜す
る。続いて化学的気相成長法によって、窒化シリコン膜
３３を成膜する。次いで図（２）に示すように、窒化シ
リコン膜３３と酸化シリコン膜３２との一部分を、シリ
コン基板３１の上面の一部３１ａが露出される状態に除
去して、素子間分離の形成空間３４を設ける。続いて図
（３）に示す如く、素子間分離の形成空間３４内と窒化
シリコン膜３３の上面とに多結晶シリコン膜（以下ｐｏ
ｌｙ−Ｓｉと記す）３５を形成する。その後ｐｏｌｙ−
Ｓｉ膜３５の２点鎖線で示す部分をエッチバックして、
側壁３６にサイドウォール３７を形成する。その後図
（４）に示すように、サイドウォール３７（２点鎖線で
示す部分）とシリコン基板３１の上層の一部分（１点鎖
線で示す部分）とを酸化する、いわゆるフィールド酸化
を行って、素子間分離領域３８を形成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法によって素子間分離領域を形成した場合には、フィー
ルド酸化時に、窒化シリコン膜が酸化シリコン膜よりは
がされる。この原因としては、サイドウォールが酸化さ
れるときに、サイドウォールに引張応力が働く。この引
張応力は、サイドウォールの上部側に接している窒化シ
リコン膜を酸化シリコン膜よりはがそうとする応力とし
て作用する。このため窒化シリコン膜は酸化シリコン膜
よりはがされる。この結果、窒化シリコン膜がはがされ
るときに、酸化シリコン膜を介して基板に引張応力が加
わるので、基板に結晶欠陥が生じる。

【０００５】本発明は、結晶欠陥を発生しない半導体素
子間分離の形成方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた半導体素子間分離の形成方法であ
る。すなわち、第１の工程で、シリコン基板上に酸化シ
リコン膜と多結晶シリコン膜と窒化シリコン膜とを積層
状態に成膜する。その後第２の工程で、上記各膜の一部
分を除去することで、シリコン基板の上面の一部分を露
出した状態に、素子間分離の形成空間を設ける。次いで
第３の工程で、素子間分離の形成空間における各膜の側
壁にサイドウォールを形成する。その後第４の工程で、
サイドウォールとシリコン基板の上層の一部分とを酸化
して、素子間分離の形成空間を埋める状態に素子間分離
領域を生成する。

【０００７】

【作用】上記半導体素子間分離の形成方法では、酸化シ
リコン膜と窒化シリコン膜との間に多結晶シリコン膜を
成膜したことにより、酸化によって素子間分離領域を生
成する際に、サイドウォールに発生する引張応力によっ
て窒化シリコン膜がはがされようとする。このとき、基
板に加わる応力を多結晶シリコン膜が緩和する。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を図１に示す工程図により説
明する。図に示すように、第１の工程で、熱酸化法によ
って、シリコン基板１１の上層を酸化して、厚さが例え
ば１０ｎｍ程度の酸化シリコン膜１２を形成する。次い
で例えば化学的気相成長法によって、酸化シリコン膜１
２の上面に、多結晶シリコン（以下ｐｏｌｙ−Ｓｉと記
す）膜１３を、例えば３０ｎｍないし４０ｎｍの厚さの
成膜する。続いて例えば低圧の化学的気相成長法によっ
て、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１３の上面に窒化シリコン膜１４
を例えば１５０ｎｍの厚さに成膜する。

【０００９】次いで第２の工程で、通常のホトリソグラ
フィーとエッチングとによって、窒化シリコン膜１４と
ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１３と酸化シリコン膜１２との一部分
を除去して、シリコン基板１１の一部分１１ａを露出す
る状態に、素子間分離の形成空間１５を設ける。その後
ホトリソグラフィーで形成したエッチングマスク（図示
せず）を、例えばアッシャー処理により除去する。

【００１０】続いて第３の工程で、例えば低圧の化学的
気相成長法によって、素子間分離の形成空間１５内と窒
化シリコン膜１４の上面とに多結晶シリコンよりなるサ
イドウォール形成膜１６を、例えば１００ｎｍ程度の厚
さに形成する。その後エッチバックによって、サイドウ
ォール形成膜１６の２点鎖線で示す部分を除去し、窒化
シリコン膜１４とｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１３と酸化シリコン
膜１２との側壁１７にサイドウォール１８を形成する。

【００１１】その後第４の工程で、熱酸化法によって、
サイドウォール１８（２点鎖線で示す部分）とシリコン
基板１１の上層の一部分（１点鎖線で示す部分）とを酸
化して、素子間分離領域１９を形成する。

【００１２】上記の如くに、酸化シリコン膜１２と窒化
シリコン膜１４との間にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１３を成膜し
たので、第４の工程における熱酸化時には、ｐｏｌｙ−
Ｓｉ膜１３が窒化シリコン膜１４に発生する応力を緩和
して、この応力をシリコン基板１１に伝えにくくする。
したがって、窒化シリコン膜１４に発生した応力によっ
て、シリコン基板１１には結晶欠陥が生じない。

【００１３】上記方法において、素子間分離領域１９を
さらに深く形成して、素子間分離性能を高める方法を図
２により説明する。図２の（１）に示すように、前記図
１で説明した第３の工程のサイドウォール１８を形成す
るためのエッチバック時に、例えば反応性イオンエッチ
ングでオーバエッチングして、シリコン基板１１の上層
（２点鎖線で示す部分）を除去する。このように、シリ
コン基板１１の上層を除去した場合には、図２の（２）
に示すように、前記図１で説明した第４の工程での熱酸
化時に、素子間分離領域１９は前記図１で説明した場合
よりも深く形成される。このため、素子間分離性能はさ
らに向上する。

【００１４】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との間に多結晶シリコ
ン膜を形成した。このため第４の工程で、窒化シリコン
膜がはがされようとするときに、多結晶シリコン膜によ
って基板に加わる応力が緩和されるので、基板に結晶欠
陥が生じなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の形成工程図である。

【図２】別の実施例の形成工程図である。

【図３】従来例の形成工程図である。

【符号の説明】

１１ シリコン基板 １２ 酸化シリコン膜 １３ 多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜 １４ 窒化シリコン膜 １５ 素子間分離の形成空間 １７ 側壁 １８ サイドウォール １９ 素子間分離領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板上に酸化シリコン膜と多結
   晶シリコン膜と窒化シリコン膜とを積層状態に成膜する
   第１の工程と、 前記窒化シリコン膜と前記多結晶シリコン膜と前記酸化
   シリコン膜との一部分を除去することで、前記シリコン
   基板の上面の一部分を露出した状態に、素子間分離の形
   成空間を設ける第２の工程と、 前記素子間分離の形成空間における前記各膜の側壁にサ
   イドウォールを形成する第３の工程と、 前記サイドウォールと前記シリコン基板の上層の一部分
   とを酸化して、前記素子間分離の形成空間を埋める状態
   に素子間分離領域を生成する第４の工程とによりなるこ
   とを特徴とする半導体素子間分離の形成方法。