JPH0783049B2 - 半導体装置の素子の分離方法 - Google Patents

半導体装置の素子の分離方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は半導体装置の素子分離方法に係り、特に酸化
膜のシリコン窒化膜下への食込み(バーズビーク)の形
成を防止して素子分離領域を最小化することのできる半
導体装置の素子分離方法に関する。
(従来の技術) 最近、半導体装置は早い速度で高集積化される趨勢にあ
る。このような高集積化の趨勢にて隣接する素子を電気
的に分離する素子分離領域が素子の大きさの縮小に比例
して縮小されることは不可避である。特に、大容量メモ
リ装置では素子分離領域の大きさがメモリ素子の大きさ
を定める主要な要因であるので、素子分離領域の縮小に
関して多くの研究が成されている。
従来の半導体装置の素子分離領域ではLOCOS(シリコン
の局在酸化)、トレンチ及びフィールドシールドなどの
方法がある。
上記のLOCOS方法が素子分離技術中最も多く利用されて
いる。この方法はシリコン基板の表面に酸化膜と窒化膜
を形成した後、リソグラフィー技術によって素子分離さ
れる部分の窒化膜を除去し、高温の熱酸化方法によって
素子分離膜を形成するものである。
(発明が解決しようとする課題) しかし、上記LOCOS工程による素子分離方法は高温の熱
酸化の時に素子分離膜が素子領域へ拡大形成されて素子
分離領域を拡大させるバーズビークによる微細素子分離
に限界があり、また素子分離膜の成長の時基板に発生さ
れる応力による転位のためにP−N接合を形成した後漏
洩電流が増加する欠点がある。だから上記LOCOS工程に
よる素子分離方法はサブミクロンの素子分離を要求する
製品に適用するのに難しかった。
従って、サブミクロンの素子分離のためにトレンチ素子
分離方法及びフィールドシールド素子分離方法が提示さ
れている。
上記トレンチによる素子分離はサブミクロンの素子分離
を物理的に完全であるがトレンチを形成するために基板
をエッチングする時結晶欠陥が発生して接合特性及びト
ランジスタの特性が劣化されるだけでなく特別なエッチ
ング装備と洗浄技術が必要となる。そして上記フィール
ドシールド素子分離はフィールドプレートにバイアスを
印加しなければならないので、製品として配線上に難し
さがあって、またフィールドプレートと異なる電極間の
漏洩電流を制御しなければならない問題点がある。
上記素子分離法等の以外に種々の素子分離方法が提案さ
れたが、特別な固定技術や装備を必要とするので実際に
生産に適用することが難しい。
従って、この発明の目的は素子分離時にバーズビークが
形成されない半導体装置の素子分離方法を提供すること
にある。
この発明の他の目的は一般的な技術でサブミクロンの素
子分離領域を有し素子特性が劣化されない半導体装置の
素子分離方法を提供することである。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するためにこの発明は、第1導電形の
半導体基板上に酸化膜を形成した後、その上に少なくと
も下から連続される多結晶シリコン膜、窒化膜及び第2
酸化膜から構成される多層膜を形成する工程と、前記多
層膜中の多結晶シリコン膜を除外した膜の所定部分を除
去して素子領域と素子分離領域に限定する工程と、上述
した構造の全面に前記第2酸化膜をマスクとして第1導
電形の不純物をイオン注入して基板の素子分離領域にチ
ャンネルストップを形成する工程と、前記窒化膜上の第
2酸化膜を除去して前記露出された多結晶シリコン膜の
所定厚み部分を酸化してキャップ酸化膜を形成する工程
と、前記素子領域の窒化膜と多結晶シリコン膜を除去す
る工程と、前記キャップ酸化膜と素子領域の酸化膜を除
去して素子分離膜を形成する工程と、上述した構造の全
面に第3酸化膜を沈積した後、非等方性に蝕刻して上記
素子分離膜の側壁にスペーサを形成する工程と、前記素
子領域の基板表面にゲート酸化膜及びこのゲート酸化膜
表面の所定の部分にゲート電極を形成する工程と、前記
ゲート電極の下部にあるチャンネル領域と隔離された第
2導電形の拡散領域を形成する工程とを備えたことを特
徴とする。
(実施例) 以下、添付された図面を参照してこの発明を詳細に説明
する。
第1A〜1D図はこの発明による半導体装置の素子分離方法
の一実施例を示す製造工程図である。第1A図を参照する
に、P形の半導体基板1の表面に通常のCVD(化学蒸着
法)方法によって順次多層膜を形成する。上記多層膜は
3000〜4000Å程度の酸化膜3、1000〜2000Å程度の多結
晶シリコン膜5、1000〜2000Å程度の窒化膜7及び3000
〜4000Å程度の酸化膜9で形成される。次に通常のリソ
グラフィー技術によって上記酸化膜9と窒化膜7の所定
部分を除去して素子分離領域を限定する。上記素子分離
領域をリソグラフィー工程の限界であるサブミクロンま
で限定することができる。上記にて酸化膜9と窒化膜7
が除去されない部分は素子領域になる。
第1B図を参照するに、上記素子領域上の酸化膜9のマス
クとして利用し硼素などのP形不純物を200keVのエネル
ギーと1×1012〜1×1013cm2のドーズ(線量)でイオ
ン注入して上記素子分離領域の基板表面にイオン注入領
域11を形成する。上記イオン注入領域11はチャンネルス
トッパで利用されるものである。次に上記素子領域上の
酸化膜9を湿式蝕刻方法によって除去して上記窒化膜7
をマスクとして上記露出された素子分離領域上の多結晶
シリコン膜5を熱酸化させて500〜1000Å程度のキャッ
プ酸化膜13を形成する。この時、上記素子分離領域上の
多結晶シリコ膜5は所定厚さだけ酸化されて残りは酸化
されない。次に、上記キャップ酸化膜13をマスクとして
利用し、窒化膜7を湿式蝕刻方法によって除去する。第
1C図を参照するに、RIE方法によって上述した構造の表
面に形成されている酸化膜3、13を除去する。この時、
上記キャップ酸化膜13と素子領域上の酸化膜3が除去さ
れる。しかし、上記酸化膜3中の素子分離領域上にある
部分は上記多結晶シリコン膜5によって蝕刻されない。
上記の蝕刻されない素子分離領域上の酸化膜は素子分離
膜15になる。上述したように素子分離膜15の形成の時熱
酸化方法を利用しないので,バーズビーク及び応力によ
る転移が発生しなく、またイオン注入領域11の不純物が
拡散されない。
第1D図を参照するに、上記全面にCVD方法によって酸化
膜を厚く沈積させた後エッチバックして上記素子分離膜
15の側面にスペーサ17を形成する。この時、上記素子分
離膜15上の多結晶シリコン膜5は酸化膜の沈積の時酸化
されエッチバック工程で除去される。次に、上記基板1
の露出された表面にゲート酸化膜19を形成して、このゲ
ート酸化膜19の所定部分にゲート電極21を形成する。継
続して燐又は砒素などのN形不純物をイオン注入してソ
ース及びドレーン領域で利用される拡散領域23を形成す
る。上記にてゲート電極21下部の基板1の表面は上記拡
散領域23を電気的に連結するチャンネル25になる。ま
た、上記拡散領域23は上記スペーサー17によってチャン
ネルストッパで利用されるイオン注入領域11と重ならな
い。従って降伏電圧が高まる。
第2図は上記第1D図をゲート電極21の長さ方向へ切った
断面図である、上記にて同一の参照符号は同一な部分を
示す。
第2図は狭いチャンネル効果が発生しないことを示す。
即ち、上記素子分離膜15を形成する時熱酸化方法を使用
しないので、上記イオン注入領域11は素子領域へ拡散し
ない。従って、チャンネル25の幅が狭くならない。
上述の説明から多層膜を多結晶シリコン膜、窒化膜及び
酸化膜で形成したが、この発明の思想と一致する範囲で
いかようにも形成することができる。
上述のごとき半導体装置を製造する時はCVD工程とリソ
グラフィー技術を利用して素子分離膜を形成するので、
バーズビーク及び応力による転移が発生しなく、またチ
ャンネルストッパを形成するイオン注入領域の不純物が
拡散されない。また、素子分離膜の側面に形成されたス
ペーサーはイオン注入によって形成される拡散領域がチ
ャンネルストッパと接触することを防止する。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実
施することができる。
[発明の効果] 従って、この発明は素子分離膜を形成する時熱酸化方法
を使用しないので、いろいろの利点がある。即ち、バー
ズビークの生成を防止して素子分離をリソグラフィー技
術の限界をサブミクロンまで減少することができ、応力
による転移によって発生される漏洩電流を防止し、イオ
ン注入領域の不純物が素子領域へ拡散しないので、狭い
チャンネル効果が発生しない。またスペーサによって拡
散領域がイオン注入領域と接触することを防止するの
で、降伏電圧が高くなる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1A図〜1D図はこの発明による半導体装置の素子分離方
法を示す製造工程図、 第2図は第1D図をゲート電極の長さ方向へ切った断面図
である。 1……半導体基板、3……酸化膜 5……多結晶シリコン膜、7……窒化膜 9……酸化膜、11……イオン注入領域 13……キャップ酸化膜、15……素子分離膜 17……スペーサー、19……ゲート酸化膜 21……ゲート電極、23……拡散領域 25……チャンネル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−80943(JP,A) 特開 昭57−76847(JP,A) 特開 昭57−76855(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体装置の製造方法において、 第1導電形の半導体基板上に酸化膜を形成した後、その
    上に下から連続される多結晶シリコン膜、窒化膜及び第
    2酸化膜から構成される多層膜を形成する工程と、 前記多層膜中の多結晶シリコン膜を除外した膜の所定部
    分を除去して素子領域と素子分離領域に限定する工程
    と、 上述した構造の全面に前記第2酸化膜をマスクとして第
    1導電形の不純物をイオン注入して基板の素子分離領域
    にチャンネルストップを形成する工程と、 前記窒化膜上の第2酸化膜を除去して前記露出された多
    結晶シリコン膜の所定厚み部分を酸化してキャップ酸化
    膜を形成する工程と、 前記素子領域の窒化膜と多結晶シリコン膜を除去する工
    程と、 前記キャップ酸化膜と素子領域の酸化膜を除去して素子
    分離膜を形成する工程と、 上述した構造の全面に第3酸化膜を沈積した後、非等方
    性に蝕刻して上記素子分離膜の側壁にスペーサを形成す
    る工程と、 前記素子領域の基板表面にゲート酸化膜及びこのゲート
    酸化膜表面の所定の部分にゲート電極を形成する工程
    と、 前記ゲート電極の下部にあるチャンネル領域と隔離され
    た第2導電形の拡散領域を形成する工程とを備えたこと
    を特徴とする半導体装置の素子の分離方法。
  2. 【請求項2】前記キャップ酸化膜の下部に多結晶シリコ
    ン膜が残っていることを特徴とする請求項(1)記載の
    半導体装置の素子の分離方法。
  3. 【請求項3】前記多結晶シリコン膜をマスクとして利用
    して素子分離膜を形成することを特徴とする請求項
    (2)記載の半導体装置の素子の分離方法。
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