JPH0661221A - 集積回路内の局所フィールド酸化物を形成する方法 - Google Patents

集積回路内の局所フィールド酸化物を形成する方法

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JPH0661221A
JPH0661221A JP3077277A JP7727791A JPH0661221A JP H0661221 A JPH0661221 A JP H0661221A JP 3077277 A JP3077277 A JP 3077277A JP 7727791 A JP7727791 A JP 7727791A JP H0661221 A JPH0661221 A JP H0661221A
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JP
Japan
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nitride layer
layer
forming
integrated circuit
pad oxide
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Application number
JP3077277A
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English (en)
Inventor
S Lee Steven
エス. リー スティーブン
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NCR International Inc
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NCR International Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】シリコン基板中に局所的フィールド酸化物を形
成する新規かつ改良された工程を提供する。 【構成】基板上にパッド酸化物が形成され、比較的薄い
第一の窒化物層が該パッド酸化物上に形成される。該第
一窒化物層上にはポリシリコン層が形成され、該ポリシ
リコン層上には第二の窒化物層が形成される。その後、
該第一、第二窒化物層、およびポリシリコン層中にウィ
ンドが空けられ、その中にフィールド酸化物を成長させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路についての孤立
化工程に関し、さらに特定すると、シリコン基板を局所
的に酸化させることにより孤立化領域を形成する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路は共通の半導体基板上に形成さ
れた多数のアクティブ装置を含む。それらの間の電気的
干渉を防止するためには、これらアクティブ装置は相互
に孤立されなければならない。シリコン基板上でMOS
装置を使用する集積回路では、上記孤立をさせる方法の
一つはアクティブ領域の間にフィールド酸化物を局所的
に「成長」させることである。普通、LOCOS(LOCa
l Oxidation of Silicon)と呼ばれるこの方法は、アク
ティブ領域のマスキングを行なってから孤立化する領域
を酸化する。さらに特定すると、初めシリコン基板を高
酸素濃度の雰囲気内で加熱することにより酸化して二酸
化シリコンを形成する。これは普通、「パッド酸化物
層」と呼ばれる。次いでシリコン窒化物層がパッド酸化
物の上に堆積される。孤立化領域はアクティブ領域をフ
ォトレジスト材料で覆ってから、マスキングを受けてい
ない窒化物層を通してエッチングされる。フォトレジス
トが除去されてから集積回路は再び高酸素濃度雰囲気中
で加熱されてフィールド酸化物を成長させる。
【0003】窒化物層はその下に存在する基板領域の酸
化を防止する。窒化物は直接にシリコン表面に付着させ
ることはできない。その理由は熱的ストレスがシリコン
窒化物とシリコンの間に生ずるからである。このストレ
スは窒化物層の厚さと共に増大する。中間のパッド酸化
物層はこのストレスを低減する緩衝材として働く。
【0004】パッド酸化物の存在によって生ずる問題
は、パッド酸化物がフィールド酸化物に成長路を与える
ことである。フィールド酸化物の成長過程で酸素がパッ
ド酸化物層中に拡散すると、アクティブデバイスの形成
のために用意した領域中に進入する尖鋭物を酸素が形成
する。この尖鋭物は通常、「鳥嘴」と呼ばれている。鳥
嘴が占領した領域はアクティブデバイス製造の点から観
る限り、失われた領域である。さらに、鳥嘴の長さは一
般的に制御不可能なので、製造工程の変動を考慮すると
もっと広い領域が使用不能となる。
【0005】上に述べたように、窒化物層はその下の基
板の直接的酸化を防止する。さらにこの窒化物層はそれ
がパッド酸化物に与える機会的ストレスによって、鳥嘴
の横方向の侵入を抑制する。一般的にいって、窒化物層
が厚い程、鳥嘴の形成を良く抑制できる。しかしながら
厚い窒化物層はその下のパッド酸化物層に不当なストレ
スを与える。
【0006】鳥嘴形成をさらに低減できる別の孤立法は
多結晶シリコン緩衝材LOCOS(ポリバッファLOC
OS)工程を使うことである。ポリバッファLOCOS
法では多結晶シリコン層がパッド酸化物上、パッド酸化
物と上にある窒化物層の間に堆積される。この多結晶は
一番上の窒化物層と下の層との間のバッファ(緩衝材)
として働く。これによって、幾分厚い窒化物層および/
又は薄いパッド酸化物の使用が可能となる。厚い窒化物
層は鳥嘴の横方向侵入を低減する。しかしながら、多結
晶はそれ自体、単結晶基板よりも早い速度で酸化され
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的は
新規かつ改良された局所フィールド酸化法を与えること
である。
【0008】本発明のもう一つの目的は半導体チップの
アクティブ領域中にフィールド酸化物が横方向に侵入す
ることを低減する方法を与えることである。
【0009】本発明のさらに別の目的は局所的フィール
ド酸化工程中におけるストレスを低減する方法を与える
ことである。
【0010】本発明のさらに別の目的は、シリコン基板
中に別の欠陥を起こさずに鳥嘴形成を低減することがで
きる局所フィールド酸化工程を与えることである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明はシリコン基板中
に局所フィールド酸化物を形成するための工程ないし製
造方法である。パッド酸化物が基板上に形成され、比較
的薄い第一の窒化物層がそのパッド酸化物の上に形成さ
れる。その第一窒化物層の上に多結晶シリコン層が形成
され、多結晶シリコン層上に第二窒化物層が形成され
る。次いで第一、第二窒化物および多結晶シリコン層に
ウィンドが空けられ、その中でフィールド酸化物の成長
ができるようにする。
【0012】
【実施例】図1は先行技術のLOCOS工程中の集積回
路10を示す。集積回路10はシリコン基板14の上に
積層されたパッド酸化物層12を有する。パッド酸化物
12の頂上には窒化物層16が形成されており、マスク
をかけられ、エッチングされてその中にウィンドが空け
られる。
【0013】集積回路10は次に高酸素濃度の雰囲気中
で加熱されて、ウィンド18付近のシリコン基板14を
さらに酸化する。これが図2に示すようにフィールド酸
化物20を発生させる。フィールド酸化物20はシリコ
ン基板14の元の表面の上下垂直方向に延びるのみなら
ず、横方向にも延びて窒化物層16を持ち上げることに
注目されたい。横方向の侵入の程度はb2と記されてい
る。横方向のこの侵入b2は通常、鳥嘴と呼ばれる。
【0014】ポリバッファLOCOS工程は図2に示す
ように鳥嘴を低減する。図3は先行技術によるポリバッ
ファLOCOS工程で処理している段階の集積回路を示
す。集積回路22はシリコン基板26の上に積層された
パッド酸化物層24を有する。多結晶シリコン(ポリシ
リコン)の層28はパッド酸化物24の上に形成され
る。さらに、。窒化物層30および多結晶シリコン28
がマスクをかけられてエッチングを受け、中にウィンド
32を空けている。
【0015】集積回路22は次に高濃度酸素雰囲気中で
さらに加熱されてさらにウィンド32付近のシリコン基
板を酸化する。この追加的酸化によって図4に示すよう
に、フィールド酸化物34が生ずる。フィールド酸化物
34はシリコン基板26の元の表面上下方向に延びるの
みならず、横方向にも延びて窒化物層30を持ち上げ、
また部分的にポリシリコン28を持ち上げ、かつ部分的
にポリシリコン28を消耗することに注目されたい。横
方向の侵入(鳥嘴)の程度はb4と記されている。
【0016】図2および図4を比較すると、鳥嘴は幾分
かポリバッファLOCOS工程で低減されていること、
すなわちb4<b2であることが判かろう。
【0017】図5は本発明の方法に基づく処理の一段階
にある集積回路36を示す。集積回路36はシリコン基
板40上に積層されたパッド酸化物層38を有する。比
較的薄い窒化物層42がパッド酸化物38の頂部に形成
されている。ポリシリコン層44が窒化物層38の頂部
に形成され、窒化物層46がポリシリコン層44の頂部
に形成される。窒化物層46、ポリシリコン層44、お
よび窒化物層42はマスクをかけられてエッチングを受
け、その中にウィンド48を空けられる。
【0018】集積回路36は次に高酸素濃度雰囲気中で
加熱され、ウィンド48付近のシリコン基板40をさら
に酸化する。この追加的酸化が図6に示すようにフィー
ルド酸化物50を発生させる。フィールド酸化物50は
シリコン基板14の元の表面の上下方向に延びるのみな
らず、横方向にも延び、窒化物層46を持ち上げ、部分
的にポリシリコン44を持ち上げ、かつポリシリコン4
4を消耗し、また部分的に薄い窒化物層42を部分的に
消耗することが判る。横方向の侵入(鳥嘴)の程度はb
6と記されている。
【0019】図2、図4、および図6を比較すると、本
発明の方法で生ずる鳥嘴はいずれの先行技術について示
したものよりも小さい、即ち、b6<b4<b2である
ことに注意されたい。
【0020】図7から図12までは図6に示す構造を達
成するための方法の諸段の詳細を示す。図7は酸化によ
ってシリコン基板40上にパッド酸化物層38を形成す
ることを示す。基板40の表面は清浄にされてから酸素
の存在下に加熱されて二酸化シリコンを形成する。良く
知られているように、時間、温度、酸素を変えることに
よりその結果得られるパッド酸化物層38の厚さが制御
される。好ましい実施例ではパッド酸化物層38の厚さ
は2nmから50nmの間である。
【0021】図8はパッド酸化物38上に比較的薄い窒
化物層42(Si3N4) が形成されていることを示す。窒
化物層42は化学的蒸着(CVD)法によって形成する
ことが好ましい。実施例では窒化物層42の厚さは2n
mから50nmの間にあり、5nmと30nmの範囲に
あることが好ましい。
【0022】図9は窒化物層42の上にポリシリコン層
44(多結晶シリコン)を形成することを示す。ポリシ
リコン層44は好ましくはCVD法で形成する。好まし
い実施例ではポリシリコン層44の厚さは10nmから
300nmの間にある。
【0023】図10はポリシリコン層44の上に窒化物
層46(Si3N4)を形成することを示す。窒化物層46は
好ましくはCVDで形成する。好ましい実施例では窒化
物層46の厚さは50nmから500nmの間にある。
【0024】図11に示すように、ウィンド48は、ウ
ィンドとならない窒化物層46の表面52、54をフォ
トマスキングしてから窒化物層46、ポリシリコン層4
4および窒化物層42をエッチングすることにより、窒
化物層46、ポリシリコン層44および窒化物層42の
中に空けられる。好ましい実施例ではウィンド48を空
けるのに反応性イオンエッチ(RIE)が利用される。
必要であればシリコン基板40をエッチ停止層として使
用して、パッド酸化物層38をその後のエッチング方法
で除去してもよい。
【0025】窒化物層42の表面からフォトレジストを
除去した後、不純物表面濃度を増大するため、フィール
ド不純物が基板40中にイオン埋め込み法によって導入
される。この装置は次いで高酸素濃度雰囲気中で加熱さ
れ、図12に示すようにウィンド48内にフィールド酸
化物50を成長させる。その結果得られる構造は前述し
たように低減された鳥嘴を有するものである。さらに窒
化物層42は十分に薄く、ストレスはあるとしても小さ
い。
【0026】当業者には本発明が上記特定の実施例およ
び図解に限定されないことは明瞭であろう。図面に例示
した寸法、縮尺、および構造的関係は例示のためであ
り、局所フィールド酸化法の実際の寸法、縮尺、構造的
関係ではないことを理解されたい。本発明は特許請求の
範囲に記載した発明の要旨内で種々の設計変更がなし得
よう。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はLOCOS工程におけるフィールド酸化
の前の先行技術集積回路の断面図である。
【図2】図2はフィールド酸化後における図1の回路の
断面図である。
【図3】図3はポリバッファLOCOS工程におけるフ
ィールド酸化をする前の先行技術集積回路の断面図であ
る。
【図4】図4はフィールド酸化後における図3の回路の
断面図である。
【図5】図5は本発明によるフィールド酸化をする前の
断面図である。
【図6】図6はフィールド酸化後における図5の回路の
断面図である。
【図7】図7は本発明に基づく方法の逐次的段階を選択
的に示す第一番目の集積回路断面図である。
【図8】図8は図7に続く段階を示す第二番目の集積回
路断面図である。
【図9】図9は図8に続く段階を示す第三番目の集積回
路断面図である。
【図10】図10は図9に続く段階を示す第四番目の集
積回路断面図である。
【図11】図11は図10に続く段階を示す第五番目の
集積回路断面図である。
【図12】図12は図11に続く段階を示す第六番目の
集積回路断面図である。
【符号の説明】
10 集積回路 18 ウィンド 22 集積回路 32 ウィンド 36 集積回路 48 ウィンド

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン基板内に局所化されたフィールド
    酸化物を形成する方法であって、 該基板上にパッド酸化物を形成することと、 該パッド酸化物上に第一の窒化物層を形成することと、 該第一窒化物層上にポリシリコン層を形成することと、 該ポリシリコン層上に第にの窒化物層を形成すること
    と、 該第一、第二窒化物層およびポリシリコン層内にフィー
    ルド酸化物を成長させるためのウィンドを空けることを
    含むことを特徴とする局所フィールド酸化物の形成方
    法。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の方法において、該第一窒
    化物層が比較的の薄いことを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の方法において、該第一窒
    化物層の厚さが50nm未満であることを特徴とする方
    法。
  4. 【請求項4】請求項3に記載の方法において、該パッド
    酸化物層の厚さが2nmより大きいことを特徴とする方
    法。
  5. 【請求項5】請求項4に記載の方法において、該第一窒
    化物層の厚さが5nmから30nmの間であることを特
    徴とする方法。
  6. 【請求項6】請求項5に記載の方法において、該ポリシ
    リコン層の厚さが10nmから300nmの間であるこ
    とを特徴とする方法。
  7. 【請求項7】請求項6に記載の方法において、該第二窒
    化物層の厚さが50nmから500nmの間であること
    を特徴とする方法。
  8. 【請求項8】請求項1に記載の方法において、該第一窒
    化物層が化学蒸着で形成されたSi3N4 であることを特徴
    とする方法。
  9. 【請求項9】請求項1に記載の方法において、該ポリシ
    リコン層が化学蒸着で形成されることを特徴とする方
    法。
  10. 【請求項10】請求項1に記載の方法において、該第二
    窒化物層が化学蒸着で形成されたSi3N4 であることを特
    徴とする方法。
  11. 【請求項11】請求項1に記載の方法において、該ウィ
    ンドを空ける方法が、 該第二窒化物層の非ウィンド領域をフォトマスキングす
    ることと、 該第二窒化物層、ポリシリコン層、および第一窒化物層
    をエッチングすることを含むことを特徴とする方法。
  12. 【請求項12】請求項11に記載の方法において、該エ
    ッチングが反応性イオンエッチングで行なわれることを
    特徴とする方法。
  13. 【請求項13】請求項11に記載の方法において、さら
    に該ウィンドに面したシリコン基板中にイオン埋め込み
    によりフィールド不純物を導入することを含む方法。
  14. 【請求項14】請求項13に記載の方法において、さら
    に該ウィンド内に該フィールド酸化物を成長させること
    を含む方法。
JP3077277A 1990-03-21 1991-03-18 集積回路内の局所フィールド酸化物を形成する方法 Pending JPH0661221A (ja)

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