JPH07254594A - 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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JPH07254594A
JPH07254594A JP4295694A JP4295694A JPH07254594A JP H07254594 A JPH07254594 A JP H07254594A JP 4295694 A JP4295694 A JP 4295694A JP 4295694 A JP4295694 A JP 4295694A JP H07254594 A JPH07254594 A JP H07254594A
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JP
Japan
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film
oxide film
nitride film
substrate
silicon
Prior art date
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Withdrawn
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JP4295694A
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English (en)
Inventor
Jun Sakuma
遵 佐久間
Fumihiko Inoue
文彦 井上
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Element Separation (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 選択酸化法により素子分離酸化膜を形成する
際に, 耐酸化膜下に延びるバーズビーク長を低減する。 【構成】 1)Si基板 1上に酸化膜 2及び窒化膜 3をこ
の順に積層し,これらのの膜をパターニングし,基板を
化学薬液に浸漬してウエット処理を行い, 露出した基板
上に該ウエット処理により生成した自然酸化膜 4を形成
し,基板上にポリシリコン膜 5を成膜し,これを異方性
エッチングして窒化膜の側面にポリシリコン側壁5Aを形
成し,基板を熱酸化する工程とを有する, 2)前記ケミカル酸化膜 4の代わりに薄い窒化シリコン
膜を形成する, 3)基板 1上に酸化膜 2及び窒化膜 3をこの順に積層
し,これらの膜をパターニングし,選択エピタキシャル
成長により窒化膜の側面にシリコン側壁5Aを成長し,基
板を熱酸化する工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り, 特に選択酸化(LOCOS) 法による素子分離酸化膜の
形成方法に関する。
【0002】近年, シリコン(Si)半導体装置の高集積化
にともない, 回路パターンの微細化が進み, 素子領域の
確保, 素子分離酸化シリコン膜 (SiO2膜, 以下, 単に酸
化膜と呼ぶ) の薄膜化が要求されている。特に, 素子分
離を選択酸化法で行う場合,素子領域の確保のため,素
子領域に形成された耐酸化膜の下側に鳥の嘴状に延びる
酸化膜 (バーズビーク) を短くする必要がある。
【0003】
【従来の技術】図2(A) 〜(C) は従来例の断面図であ
る。 従来例1:図2(A) において,従来の選択酸化法による
通常の素子分離酸化膜の形成では, 半導体基板 1上に薄
くバッファ酸化膜 2を被着した後その上に耐酸化膜 3と
して窒化シリコン膜(Si3N4膜, 以下, 単に酸化膜と呼
ぶ) 膜を形成し, 熱酸化により素子分離酸化膜 7の形成
を行っている。
【0004】従来例2:図2(B) において,上記の通常
の方法では上記熱酸化の際にバーズビーク 9が長く延び
るため,窒化膜 3をパターニング後に, 基板上にポリシ
リコン膜を堆積し,異方性エッチングにより窒化膜の側
面にポリシリコン膜からなる側壁5Aを形成し, これによ
り窒化膜下への酸化の進行を阻止するようにして素子分
離酸化を行う方法がある。
【0005】ここで,ポリシリコン膜からなる側壁5Aを
形成のための異方性エッチングする際に,基板 1がエッ
チングされないように, エッチングストッパとして熱酸
化膜4' が基板上に形成されている。
【0006】従来例3:図2(C) において,エッチング
ストッパとして熱酸化膜を形成しないでポリシリコン側
壁5Aを形成する方法であって, 窒化膜 3が薄いと側壁形
成が困難であるため,窒化膜 3上に気相成長(CVD) によ
る酸化膜 9を形成してその分厚さを増してから, ポリシ
リコン膜を成膜し,異方性エッチングする場合もある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来例1の前記通常の
方法によると, バッフア酸化膜に沿って酸化種が浸入す
るため,バーズビーク長の低減は難しい。
【0008】また,従来例2の窒化膜側面にポリシリコ
ンの側壁を形成する方法では, ポリシリコンの側壁形成
のための異方性エッチングする際のエッチングストッパ
として使用する熱酸化膜の存在によりバーズビーク長の
低減は不十分である。
【0009】また,従来例3は窒化膜側面にポリシリコ
ンの側壁を形成し,その下にエッチングストッパの熱酸
化膜を形成しない場合で, 窒化膜上に気相成長酸化膜を
形成すると窒化膜除去前に, この気相成長酸化膜を除去
する必要があり,このために素子分離酸化膜の厚さが減
り, あるいは素子分離端近傍の露出したシリコン基板の
表面に段差または傾斜が生じる等の欠点がある。
【0010】本発明は, 耐酸化膜側面にポリシリコン側
壁を形成して選択酸化法により素子分離酸化膜を形成す
る際に, 耐酸化膜下に延びるバーズビーク長を低減し,
かつバーズビークを抑えるために耐酸化膜側面につける
シリコン側壁の形成を容易にすることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は, 1)シリコン基板 1上に酸化シリコン膜 2及び窒化シリ
コン膜 3をこの順に積層し,該酸化シリコン膜 2及び該
窒化シリコン膜 3をパターニングする工程と,次いで,
該半導体基板 1を化学薬液に浸漬してウエット処理を行
い, 前記パターニングにより露出した該半導体基板 1上
に該ウエット処理により生成した自然酸化膜 4を形成す
る工程と,次いで, 該半導体基板 1上にポリシリコン膜
5を成膜し,該ポリシリコン膜 5を異方性エッチングし
て該窒化シリコン膜の側面にポリシリコンからなる側壁
5Aを形成する工程と,次いで, 該半導体基板 1を熱酸化
する工程とを有する半導体装置の製造方法,あるいは 2)前記ケミカル酸化膜 4の代わりに窒化シリコン膜を
形成し,該窒化シリコン膜の膜厚は, 前記の該半導体基
板 1を熱酸化する工程において酸化される膜厚以下であ
り,かつ前記異方性エッチングで消滅する膜厚より大き
い前記1記載の半導体装置の製造方法,あるいは 3)シリコン基板 1上に酸化シリコン膜 2及び窒化シリ
コン膜 3をこの順に積層し,該酸化シリコン膜 2及び窒
化シリコン膜 3をパターニングする工程と,次いで, 選
択エピタキシャル成長により該窒化シリコン膜 3の側面
にシリコンからなる側壁5Aを成長する工程と,次いで,
該半導体基板 1を熱酸化する工程とを有する半導体装置
の製造方法により達成される。
【0012】
【作用】本発明の特徴は要約すると次のように構成され
る。 (1) 窒化膜をパターニング後にウエット処理により基板
上に酸化膜を形成し,ポリシリコンを気相成長して異方
性エッチングにより窒化膜側面にポリシリコン側壁を形
成し, この後, 熱酸化により素子分離酸化膜の形成を行
う。この際, ポリシリコン側壁形成の異方性エッチング
のエッチングストッパはシリコン基板のウエット前処理
により生じたケミカル酸化膜を用いる。 (2) ポリシリコン側壁形成の異方性エッチングのエッチ
ングストッパとして薄い窒化膜を用いる。この窒化膜の
厚さは,素子分離酸化の際に酸化されるように十分薄い
膜であり,耐酸化マスクとして用いられる窒化膜のパタ
ーニング後に成膜する。 (3)あるいは,窒化膜をパターニング後に,選択エピタ
キシャル成長により窒化膜側面にのみシリコン側壁を成
長した後に素子分離酸化膜を形成する。
【0013】以上の構成により, (1) ポリシリコン側壁の下のケミカル酸化膜は十分薄い
自然酸化膜であるので,素子分離酸化の際に酸化種の横
方向拡散が防止でき,バーズビーク長の低減が可能とな
る。 (2) 従来例3に対して,本発明は窒化膜上に気相成長酸
化膜を形成しないため,素子分離酸化膜の膜厚が減った
り,素子分離酸化膜端のシリコン基板の表面に段差は生
じない。 (3)ポリシリコン側壁のエッチングストッパに窒化膜を
用いる場合は,ポリシリコン下に酸化膜がないため,酸
化種の横方向拡散が十分に抑えることができる。 (4)選択エピタキシャル成長により形成したシリコン側
壁の場合は, 異方性エッチングを行う必要がないため,
エッチングストッパを設ける必要はない。また,シリコ
ン側壁が基板に直接被着しているためバーズビークの発
生を抑えることができる。
【0014】
【実施例】図1(A) 〜(D) は本発明の実施例1の断面図
である。図1(A) において,シリコン基板 1上に厚さ50
〜200 Åの熱酸化膜 2を形成し,その上に気相成長法に
より厚さ1000〜2000Åの窒化膜 3を成長する。次いで,
通常のリソグラフィ工程により, 窒化膜 4及び熱酸化膜
2をパターニングして,素子分離領域上を残す。
【0015】図1(B) において,基板上にエッチングス
トッパ膜 4として, 基板表面のウエット処理を行い厚さ
5〜10Å程度のケミカル酸化膜を形成する。あるいは,
気相成長法により厚さ10〜50Åの窒化膜を形成する。
【0016】ここで,ウエット処理の条件は次のとおり
である。例えば,過酸化水素水と塩酸の水溶液に浸漬す
る。このように薬液処理した後にシリコン表面に生ずる
自然酸化膜は,大気中に放置して生じた自然酸化膜と区
別してケミカル酸化膜と呼ばれている。この膜は本発明
者の実験結果より,エッチングストッパに供し得ること
がわかった。
【0017】図1(C) において,気相成長法により基板
上に厚さ 200〜500 Åのポリシリコン膜 5を成長する。
図1(D) において,基板表面のポリシリコン膜 5に異方
性エッチングを行いポリシリコン側壁5Aを形成する。
【0018】ポリシリコン膜 5の異方性エッチングは反
応性イオンエッチング(RIE) による。その条件の一例を
次に示す。 反応ガス: Cl2 100〜200 SCCM RF 電力: 150〜200 W ガス圧力: 0.05〜0.1 Torr 基板温度: 20℃ この後,従来の方法により素子分離酸化膜の形成を行
う。この際ポリシリコン側壁5Aは酸化される。次いで,
窒化膜 3を熱燐酸等により除去する。
【0019】実施例2:図1(A) の後に,選択エピタキ
シャル法により, ポリシリコンを 500Å程度成長するこ
とによりポリシリコン側壁5Aが形成される。次いで,素
子分離酸化を行う。
【0020】次に,ポリシリコンの選択エピタキシャル
成長条件の一例を示す。 反応ガス: Si2H6 50 SCCM H2 30 SLM HCl 100 SCCM ガス圧力: 50 Torr 基板温度: 900℃ この条件でエピタキシャル成長すると, 厚さ 700Å程度
まで窒化膜の側面のみ選択的に成長する。
【0021】この実施例では, ポリシリコン側壁の下に
は酸化膜等がないのでバーズビークは抑えられる。この
場合は,側壁形成に異方性エッチングの必要がないので
エッチングストッパは要らない。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば, 耐酸化膜側面にポリシ
リコン側壁を形成して選択酸化法により素子分離酸化膜
を形成する際に, 耐酸化膜下に延びるバーズビーク長を
低減でき, 半導体装置の微細化に寄与することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の断面図
【図2】 従来例の断面図
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 バッファ酸化膜で熱酸化膜 3 耐酸化膜で窒化膜 4 エッチングストッパでケミカル酸化膜または薄い窒
化膜 5 ポリシリコン膜 5A シリコン側壁 7 素子分離酸化膜 8 バーズビーク 9 気相成長酸化膜
───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板(1) 上に酸化シリコン膜
    (2) 及び窒化シリコン膜(3)をこの順に積層し,該酸化
    シリコン膜(2) 及び該窒化シリコン膜(3)をパターニン
    グする工程と,次いで, 該半導体基板(1) を化学薬液に
    浸漬してウエット処理を行い, 前記パターニングにより
    露出した該半導体基板(1) 上に該ウエット処理により生
    成した自然酸化膜(4)を形成する工程と,次いで, 該半
    導体基板(1) 上にポリシリコン膜(5) を成膜し,該ポリ
    シリコン膜(5) を異方性エッチングして該窒化シリコン
    膜の側面にポリシリコンからなる側壁 (5A)を形成する
    工程と,次いで, 該半導体基板(1) を熱酸化する工程と
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記ケミカル酸化膜(4)の代わりに窒化
    シリコン膜を形成し,該窒化シリコン膜の膜厚は, 前記
    の該半導体基板(1) を熱酸化する工程において酸化され
    る膜厚以下であり,かつ前記異方性エッチングで消滅す
    る膜厚より大きい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. 【請求項3】 シリコン基板(1) 上に酸化シリコン膜
    (2) 及び窒化シリコン膜(3)をこの順に積層し,該酸化
    シリコン膜(2) 及び窒化シリコン膜(3)をパターニング
    する工程と,次いで, 選択エピタキシャル成長により該
    窒化シリコン膜(3)の側面にシリコンからなる側壁(5A)
    を成長する工程と,次いで, 該半導体基板(1) を熱酸化
    する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
JP4295694A 1994-03-15 1994-03-15 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH07254594A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980060540A (ko) * 1996-12-31 1998-10-07 김영환 화학 산화막을 이용한 소자분리막 제조방법
KR20020068844A (ko) * 2001-02-23 2002-08-28 박병국 측벽과 선택적 산화를 이용한 극미세 패턴의 형성방법
KR100396137B1 (ko) * 2001-06-13 2003-08-27 재단법인서울대학교산학협력재단 극미세 다중 패턴의 형성방법

Cited By (3)

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KR19980060540A (ko) * 1996-12-31 1998-10-07 김영환 화학 산화막을 이용한 소자분리막 제조방법
KR20020068844A (ko) * 2001-02-23 2002-08-28 박병국 측벽과 선택적 산화를 이용한 극미세 패턴의 형성방법
KR100396137B1 (ko) * 2001-06-13 2003-08-27 재단법인서울대학교산학협력재단 극미세 다중 패턴의 형성방법

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Effective date: 20010605