JPH07169760A

JPH07169760A - 素子分離方法

Info

Publication number: JPH07169760A
Application number: JP34235993A
Authority: JP
Inventors: Eiji Mochizuki; 栄二望月
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【目的】素子分離構造形成時の横方向酸化量をより小
さなものに抑えつつ、素子分離に必要な厚さの素子分離
構造を平担性良く形成することができて、素子の微細分
離に適した素子分離方法を提供する。【構成】パッドポリシリコン膜３の素子分離構造が形
成されるべき部分に、さらに、選択的にポリシリコン層
５を堆積し、選択的に堆積した前記ポリシリコン層５に
酸化を促進するためのイオン７を注入し、さらに，該ポ
リシリコン層の形状をエッチングにより変形させた後
に、酸化処理を行なって、厚さｄの素子分離構造９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、半導体集積回路の製造
などに利用される素子分離方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＬＯＣＯＳ構造おいて、パッド酸
化膜とマスク窒化膜の間にポリシリコン膜(以下、パッ
ドポリシリコンと称する)を挿入し、マスク窒化膜を用
いた熱酸化時に先ずパッドポリシリコンを局所酸化し、
パッドポリシリコンのＳｉ／ＳｉＯ₂界面が下層のパッ
ド酸化膜に到達した後に基板シリコンを局所酸化するＬ
ＯＰＯＳ工程が、近年着目されている。このＬＯＰＯＳ
工程は、これが用いられることにより、パッドポリシリ
コンを用いない場合に比べて基板の酸化量を低減し、基
板酸化膜(フィールド酸化膜)の横方向酸化を少なくさせ
ることが期待できるので、素子の微細分離に特に適して
いると考えられる。

【０００３】図４，図５はＬＯＰＯＳ工程の概略を示す
図である。ＬＯＰＯＳ工程では、先ず、Ｓｉ基板１の表
面に熱酸化法によりパッド酸化膜２を形成し、さらにＣ
ＶＤ法によりパッドポリシリコン膜３及びマスク窒化膜
４を形成する(図４(ａ))。しかる後、マスク窒化膜４を
パターニングし(図４(ｂ))、ウエット熱酸化法によって
フィールド酸化膜９を形成する(図４(ｃ))。次いで、ウ
エットエッチングによってマスク窒化膜４を全面除去し
(図５(ｄ))、また、パッドポリシリコン膜３を異方性プ
ラズマエッチング法によってエッチングし除去する(図
５(ｅ))。この際、パッドポリシリコン膜３は、フィー
ルド部(オーバーハング部)のところで一部取り除かれず
に残留する。オーバーハング部に残ったパッドポリシリ
コン膜３(図５(ｅ)を参照)を消滅させるため、ウエット
熱酸化を再び行ない、オーバーハングのない分離領域を
最終的に形成することができる(図５(ｆ))。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなＬＯＰＯＳ工程においては、従来、素子間分離に必
要なフィールド酸化膜９の膜厚を確保するために、パッ
ドポリシリコン膜３は数１００ｎｍ程度のかなりの厚さ
が必要であり、このため、パッドポリシリコン膜３内の
横方向酸化の進行量も多く、この結果、Ｓｉ基板１に１
００ｎｍ程度以上のバーズビークが生じてしまう。この
ように、ＬＯＰＯＳ法を用いる場合にも、従来では、パ
ッドポリシリコンの膜厚が厚いことと、それによるパッ
ドポリシリコンの横方向酸化量が大きいこととにより、
素子の微細分離には限界があった。

【０００５】本発明は、素子分離構造形成時の横方向酸
化量をより小さなものに抑えつつ、素子分離に必要な厚
さの素子分離構造を平担性良く形成することができて、
素子の微細分離に適した素子分離方法を提供することを
目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本発明は、パッドポリシリコン膜の素子
分離構造が形成されるべき部分に、さらに、選択的にポ
リシリコン層を堆積し、選択的に堆積した前記ポリシリ
コン層に酸化を促進するためのイオンを注入し、さら
に，該ポリシリコン層の形状をエッチングにより変形さ
せた後に、酸化処理を行なって、素子分離構造を形成す
るので、素子分離構造形成時の横方向酸化量をより小さ
なものに抑えつつ、素子分離に必要な厚さの素子分離構
造を平担性良く形成することができて、素子の微細分離
に適している。

【０００７】また、請求項３記載の発明は、選択的に堆
積したポリシリコンへの酸素イオン注入工程と、該ポリ
シリコン層のエッチング工程とを１まいのマスクで行な
う。これにより、工程数の増加を抑え、より簡単な工程
で、素子の微細分離構造を良好に得ることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１乃至図３は本発明の素子分離方法の一実施
例を示す図である。なお、以下では、ｎチャネルＭＯＳ
トランジスタ間の素子分離を行なう場合を例にとって説
明する。図１乃至図３の例では、先ず、Ｓｉ基板１上に
パッド酸化膜２を熱酸化膜法により１０ｎｍ程度の厚さ
に形成する。なお、ここで、Ｓｉ基板１としては、ｎチ
ャネルＭＯＳトランジスタを形成する場合には、ｐ型基
板が用いられる。次に、ＣＶＤ法によりパッドポリシリ
コン膜３を１０ｎｍ程度の厚さに形成し、次いで、ＣＶ
Ｄ法によりマスク窒化膜４を１００ｎｍ程度の厚さに形
成する(図１(ａ))。

【０００９】しかる後、リソグラフィーによってフォト
レジストをパターニングし、これをマスクとしてドライ
エッチングにより窒化膜４をパターニングして、開口部
１５を形成する(図１(ｂ))。ここで、エッチングガスと
してはＣＦ₄＋Ｈ₂やＣＨＦ₃などを用いることができ、
また、ドライエッチング法の選択性により、エッチング
がパッドポリシリコン膜３に達した時点で、エッチング
を停止することができる。

【００１０】次に、チャネルストッパ用のボロンをマス
クレスイオン注入し、これに続いて、低温ＥＣＲプラズ
マＣＶＤ法により、パッドポリシリコン膜３のうちマス
ク窒化膜４の開口部１５に露出している部分にのみ選択
的にポリシリコン膜５を１００ｎｍ程度の厚さに堆積す
る(図１(ｃ))。

【００１１】次に、フォトレジスト６をパターニング
し、パターニングされたフォトレジスト６をマスクとし
て、ポリシリコン膜５の中央部に酸化を促進するための
イオンとして酸素イオン７をイオン注入する。これによ
り、ポリシリコン膜５の中央部に、酸素イオンが注入さ
れたポリシリコン膜８を形成する(図２(ｄ))。

【００１２】しかる後、同じフォトレジスト６のマスク
を用いて、等方性エッチングを行ない、ポリシリコン膜
５および８を、中央で最も膜厚が薄く、マスク窒化膜４
側の端部に向かう程膜厚が厚くなるように加工する(図
２(ｅ))。

【００１３】次いで、フォトレジスト６を除去し、９８
０℃程度の温度でウエット熱酸化してフィールド酸化膜
９を形成する。なお、この酸化は、中央での酸化膜厚ｄ
が５００ｎｍとなるような酸化条件を選んでなされる
(図２(ｆ))。

【００１４】この時、パッドポリシリコン膜３の膜厚は
１０ｎｍ程度と薄いが、図１(ｂ)，(ｃ)，図２(ｄ)の工
程において、マスク窒化膜４の開口部１５に選択的に１
００ｎｍ程度の厚さにポリシリコン膜５，８が堆積さ
れ、開口部１５のところでは、ポリシリコン膜は十分な
厚さとなっているので、素子分離に必要なフィールド酸
化膜の膜厚を十分に確保できる。

【００１５】また、ポリシリコン膜５の中央部のポリシ
リコン膜８には酸化を促進するための酸素イオンが注入
されているので、端部のポリシリコン膜５は、中央部の
ポリシリコン膜８よりも酸化速度が相対的に遅く、これ
により横方向の酸化の進行を抑えることができる。

【００１６】また、ポリシリコン膜５および８は、図２
(ｅ)のように中央に向かうに従って薄くなるようにエッ
チングされているので、これにより、フィールド酸化膜
９の形成時にフィールド酸化膜９の平担化を図ることが
できる。

【００１７】このようにして、フィールド酸化膜９を形
成した後、マスク窒化膜４にかかるフィールド酸化膜９
をエッチングし、さらに、マスク窒化膜４をウエットエ
ッチングによって全面除去し、さらに異方性プラズマエ
ッチング法によってパッドポリシリコン膜３をエッチン
グする(図３(ｇ))。この際、未酸化のパッドポリシリコ
ン膜３の端部がシャドウイング効果によって、エッチン
グされずに残る。また、マスク窒化膜４のエッジ形状に
より、フィールド酸化膜９にはオーバーハング部１０が
形成される。

【００１８】この対処のため、ポリシリコン膜を１００
ｎｍ程度の厚さに全面成長し、異方性プラズマエッチン
グ法によりエッチバックし、オーバーハング部１０にポ
リシリコン膜１１を残す(図３(ｈ))。しかる後、残され
ているパッドポリシリコン膜３，およびポリシリコン膜
１１をウエット酸化法により酸化してＳｉＯ₂に変え、
本発明の微細素子分離構造を得ることができる(図３
(ｉ))。

【００１９】このように本実施例によれば、マスク窒化
膜開口部にポリシリコン層５を堆積し、その中央部に酸
素イオンを注入し、ポリシリコン膜５の端部の酸化速度
を中央部よりも相対的に遅くすることにより、横方向の
酸化の進行を抑えることができる。また、ポリシリコン
の中央部が端部に比べて薄くなるようにエッチングされ
ていることにより、フィールド酸化膜形成時においてフ
ィールド酸化膜の平担化を図ることができる。

【００２０】なお、上述の実施例では、ｎチャネルＭＯ
Ｓトランジスタ間の素子分離を行なう場合について述べ
たが、ｐチャネルＭＯＳトランジスタ間の素子分離を行
なう場合にも本発明を同様に適用できる。但し、このと
きには、ｎ形Ｓｉ基板を用いる。またウェル構造を用い
ても良く、またＭＯＳに限らずバイポーラ，バイＭＯＳ
等にも本発明を適用することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、パッドポリシリコン膜の素子分離構造が形成される
べき部分に、さらに、選択的にポリシリコン層を堆積
し、選択的に堆積した前記ポリシリコン層に酸化を促進
するためのイオンを注入し、さらに，該ポリシリコン層
の形状をエッチングにより変形させた後に、酸化処理を
行なって、素子分離構造を形成するので、素子分離構造
形成時の横方向酸化量をより小さなものに抑えつつ、素
子分離に必要な厚さの素子分離構造を平担性良く形成す
ることができて、素子の微細分離に適した素子分離方法
を提供することができる。

【００２２】また、請求項３記載の発明によれば、選択
的に堆積したポリシリコンへの酸素イオン注入工程と、
該ポリシリコン層のエッチング工程とを１枚のマスクで
行なうことにより、工程数の増加を抑え、より簡単な工
程で、素子の微細分離構造を良好に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の素子分離方法の一実施例を示す図であ
る。

【図２】本発明の素子分離方法の一実施例を示す図であ
る。

【図３】本発明の素子分離方法の一実施例を示す図であ
る。

【図４】従来の素子分離方法を説明するための図であ
る。

【図５】従来の素子分離方法を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１Ｓｉ基板２パッド酸化膜３パッドポリシリコン膜４マスク窒化膜５ポリシリコン層６フォトレジスト７酸素イオン８酸素イオンが注入されたポリシリコ
ン層９フィールド酸化膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/76 Ｈ０１Ｌ 21/76 Ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パッドポリシリコン膜の素子分離構造が
形成されるべき部分に、さらに、選択的にポリシリコン
層を堆積し、選択的に堆積した前記ポリシリコン層に酸
化を促進するためのイオンを注入し、さらに，該ポリシ
リコン層の形状をエッチングにより変形させた後に、酸
化処理を行なって、素子分離構造を形成することを特徴
とする素子分離方法。
【請求項２】請求項１記載の素子分離方法において、
酸化を促進するための前記イオンは、酸素イオンである
ことを特徴とする素子分離方法。
【請求項３】請求項１記載の素子分離方法において、
選択的に堆積した前記ポリシリコン層に酸化を促進する
イオンを注入する工程と、前記ポリシリコン層の形状を
エッチングにより変形させる工程とを１枚のマスクで行
なうことを特徴とする素子分離方法。
【請求項４】請求項１記載の素子分離方法において、
前記ポリシリコン層は、中央部で薄く、端部で厚くなる
ように、エッチングされることを特徴とする素子分離方
法。