JPH0817814A - 素子分離用酸化阻止膜の形成方法 - Google Patents
素子分離用酸化阻止膜の形成方法Info
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- JPH0817814A JPH0817814A JP6168949A JP16894994A JPH0817814A JP H0817814 A JPH0817814 A JP H0817814A JP 6168949 A JP6168949 A JP 6168949A JP 16894994 A JP16894994 A JP 16894994A JP H0817814 A JPH0817814 A JP H0817814A
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- sin
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- Element Separation (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体基板における結晶欠陥や格子歪等の発
生を抑制しつつ素子分離用の半導体酸化膜を形成する。 【構成】 Si基板11に緩衝用のSiO2 膜12を形
成し、SiO2 膜12の表面を窒化してSiN膜13を
形成し、CVD法でSiN膜13上にSiN膜14を堆
積させる。そして、パターニング後のSiN膜13、1
4を酸化阻止膜にして、素子分離用のSiO2 膜15を
形成する。SiN膜13、14は、SiN膜14のみに
比べて膜質が優れており、酸化阻止能力を低下させるこ
となくその膜厚を薄くすることができるので、SiO2
膜15を形成する際にSi基板11に与える応力を低減
させることができる。
生を抑制しつつ素子分離用の半導体酸化膜を形成する。 【構成】 Si基板11に緩衝用のSiO2 膜12を形
成し、SiO2 膜12の表面を窒化してSiN膜13を
形成し、CVD法でSiN膜13上にSiN膜14を堆
積させる。そして、パターニング後のSiN膜13、1
4を酸化阻止膜にして、素子分離用のSiO2 膜15を
形成する。SiN膜13、14は、SiN膜14のみに
比べて膜質が優れており、酸化阻止能力を低下させるこ
となくその膜厚を薄くすることができるので、SiO2
膜15を形成する際にSi基板11に与える応力を低減
させることができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、素子分離用の半導体酸
化膜を半導体基板に形成するために用いる素子分離用酸
化阻止膜の形成方法に関するものである。
化膜を半導体基板に形成するために用いる素子分離用酸
化阻止膜の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】素子分離用の半導体酸化膜を半導体基板
に形成する方法として、LOCOS法等がある。LOC
OS法では、Si基板の表面を熱酸化して緩衝用の薄い
SiO2 膜を形成し、このSiO2 膜上にSiN膜をC
VD法で堆積させる。そして、これらのSiN膜とSi
O2 膜とを素子活性領域のパターンに加工し、パターニ
ング後のSiN膜を酸化阻止膜にしてSi基板の表面を
熱酸化して、素子分離用のSiO2 膜を選択的に形成す
る。
に形成する方法として、LOCOS法等がある。LOC
OS法では、Si基板の表面を熱酸化して緩衝用の薄い
SiO2 膜を形成し、このSiO2 膜上にSiN膜をC
VD法で堆積させる。そして、これらのSiN膜とSi
O2 膜とを素子活性領域のパターンに加工し、パターニ
ング後のSiN膜を酸化阻止膜にしてSi基板の表面を
熱酸化して、素子分離用のSiO2 膜を選択的に形成す
る。
【0003】ところで、酸化阻止膜として用いているS
iN膜は、Si基板に与える応力が大きく、その膜厚が
厚いほど、Si基板の結晶欠陥や格子歪等を増大させ
て、接合リークやゲート絶縁膜耐圧等の素子特性を劣化
させる。従って、SiN膜の膜厚を薄くするほど、特性
の優れた半導体素子を形成することができる。
iN膜は、Si基板に与える応力が大きく、その膜厚が
厚いほど、Si基板の結晶欠陥や格子歪等を増大させ
て、接合リークやゲート絶縁膜耐圧等の素子特性を劣化
させる。従って、SiN膜の膜厚を薄くするほど、特性
の優れた半導体素子を形成することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、CVD法で堆
積させるSiN膜の膜厚を薄くし過ぎると、SiN膜の
酸化阻止能力が低下し、H2 OやO2 等の酸化因子がこ
のSiN膜を透過して、下地のSi基板が酸化されてし
まう。つまり、素子分離用のSiO2 膜をSi基板の表
面に選択的に形成することができなくなる。
積させるSiN膜の膜厚を薄くし過ぎると、SiN膜の
酸化阻止能力が低下し、H2 OやO2 等の酸化因子がこ
のSiN膜を透過して、下地のSi基板が酸化されてし
まう。つまり、素子分離用のSiO2 膜をSi基板の表
面に選択的に形成することができなくなる。
【0005】このため、従来は、CVD法で堆積させる
SiN膜の膜厚として少なくとも150nm程度は必要
であり、SiN膜の酸化阻止能力を低下させることなく
その膜厚を薄くして特性が優れた半導体素子を形成する
ことが困難であった。
SiN膜の膜厚として少なくとも150nm程度は必要
であり、SiN膜の酸化阻止能力を低下させることなく
その膜厚を薄くして特性が優れた半導体素子を形成する
ことが困難であった。
【0006】なお、Si基板の結晶欠陥を抑制しつつ素
子分離用のSiO2 膜におけるバーズビークを抑制する
ために、緩衝用のSiO2 膜を形成せず、Si基板をN
H3プラズマ雰囲気に曝す処理等によって膜厚の薄いS
iN膜をSi基板の表面に直接に形成するSILO法が
ある。
子分離用のSiO2 膜におけるバーズビークを抑制する
ために、緩衝用のSiO2 膜を形成せず、Si基板をN
H3プラズマ雰囲気に曝す処理等によって膜厚の薄いS
iN膜をSi基板の表面に直接に形成するSILO法が
ある。
【0007】しかし、SiとSiNとではエッチング選
択比が小さく、Si基板の表面からSiN膜を完全に除
去することが難しいので、SILO法では、その後に素
子活性領域の表面に所望の膜厚のゲート酸化膜を形成す
ることができない等の可能性がある。
択比が小さく、Si基板の表面からSiN膜を完全に除
去することが難しいので、SILO法では、その後に素
子活性領域の表面に所望の膜厚のゲート酸化膜を形成す
ることができない等の可能性がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の素子分離用酸
化阻止膜の形成方法は、素子分離用の半導体酸化膜1
5、24、25を形成すべき半導体基板11の表面に緩
衝用の半導体酸化膜12を形成する工程と、前記緩衝用
の半導体酸化膜12の表面を窒化して第1の半導体窒化
膜13を形成する工程と、前記第1の半導体窒化膜13
上に第2の半導体窒化膜14、17を堆積させる工程と
を有することを特徴としている。
化阻止膜の形成方法は、素子分離用の半導体酸化膜1
5、24、25を形成すべき半導体基板11の表面に緩
衝用の半導体酸化膜12を形成する工程と、前記緩衝用
の半導体酸化膜12の表面を窒化して第1の半導体窒化
膜13を形成する工程と、前記第1の半導体窒化膜13
上に第2の半導体窒化膜14、17を堆積させる工程と
を有することを特徴としている。
【0009】請求項2の素子分離用酸化阻止膜の形成方
法は、窒化性雰囲気中での熱処理によって前記窒化を行
うことを特徴としている。
法は、窒化性雰囲気中での熱処理によって前記窒化を行
うことを特徴としている。
【0010】請求項3の素子分離用酸化阻止膜の形成方
法は、前記窒化性雰囲気がN2 、NH3 またはN2 Oを
含む雰囲気であることを特徴としている。
法は、前記窒化性雰囲気がN2 、NH3 またはN2 Oを
含む雰囲気であることを特徴としている。
【0011】
【作用】本発明による素子分離用酸化阻止膜の形成方法
では、緩衝用の半導体酸化膜12の表面を窒化して形成
した第1の半導体窒化膜13とこの第1の半導体窒化膜
13上に堆積させた第2の半導体窒化膜14、17との
積層膜を素子分離用酸化阻止膜としており、この積層膜
は堆積のみで形成した半導体窒化膜14、17に比べて
膜質が優れている。
では、緩衝用の半導体酸化膜12の表面を窒化して形成
した第1の半導体窒化膜13とこの第1の半導体窒化膜
13上に堆積させた第2の半導体窒化膜14、17との
積層膜を素子分離用酸化阻止膜としており、この積層膜
は堆積のみで形成した半導体窒化膜14、17に比べて
膜質が優れている。
【0012】このため、素子分離用酸化阻止膜の酸化阻
止能力を低下させることなくその膜厚を薄くすることが
でき、素子分離用の半導体酸化膜15、24、25を半
導体基板11に形成する際に、この半導体基板11に与
える応力を低減させることができる。
止能力を低下させることなくその膜厚を薄くすることが
でき、素子分離用の半導体酸化膜15、24、25を半
導体基板11に形成する際に、この半導体基板11に与
える応力を低減させることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の第1〜第3実施例を、図1〜
4を参照しながら説明する。図1が、LOCOS法に適
用した第1実施例を示している。この第1実施例では、
H2 /O2 =4/6、温度850℃のパイロジェニック
酸化によって、図1(a)に示す様に、Si基板11の
表面に、膜厚10nmの緩衝用のSiO2 膜12を形成
する。
4を参照しながら説明する。図1が、LOCOS法に適
用した第1実施例を示している。この第1実施例では、
H2 /O2 =4/6、温度850℃のパイロジェニック
酸化によって、図1(a)に示す様に、Si基板11の
表面に、膜厚10nmの緩衝用のSiO2 膜12を形成
する。
【0014】そして、NH3 雰囲気中における1000
℃、1分間の高速アニールでSiO2 膜12の表面を窒
化して、膜厚0.3〜1nm程度のSiN膜13をSi
O2膜12の表面に形成する。このときの雰囲気は窒化
性雰囲気であればよく、NH 3 の代わりにN2 やN2 O
等の雰囲気を用いることもできる。また、高速アニール
の代わりに、電気炉アニールを行ってもよい。
℃、1分間の高速アニールでSiO2 膜12の表面を窒
化して、膜厚0.3〜1nm程度のSiN膜13をSi
O2膜12の表面に形成する。このときの雰囲気は窒化
性雰囲気であればよく、NH 3 の代わりにN2 やN2 O
等の雰囲気を用いることもできる。また、高速アニール
の代わりに、電気炉アニールを行ってもよい。
【0015】その後、NH3 /SiH2 Cl2 =40/
1、温度760℃のCVD法によって、膜厚30nmの
SiN膜14をSiN膜13上に堆積させる。そして、
図1(b)に示す様に、SiN膜14、13とSiO2
膜12とをRIEで素子活性領域のパターンに加工し、
図1(c)に示す様に、パターニング後のSiN膜1
3、14を酸化阻止膜にしてSi基板11の表面を熱酸
化して、素子分離用のSiO2 膜15を選択的に形成す
る。
1、温度760℃のCVD法によって、膜厚30nmの
SiN膜14をSiN膜13上に堆積させる。そして、
図1(b)に示す様に、SiN膜14、13とSiO2
膜12とをRIEで素子活性領域のパターンに加工し、
図1(c)に示す様に、パターニング後のSiN膜1
3、14を酸化阻止膜にしてSi基板11の表面を熱酸
化して、素子分離用のSiO2 膜15を選択的に形成す
る。
【0016】以上の様な第1実施例では、CVD法で堆
積させたSiN膜14の膜厚が、30nmであり、従来
の150nm程度に比べて非常に薄くなっている。しか
し、SiO2 膜15を選択的に形成することができて、
SiN膜13、14全体の酸化阻止能力は低下していな
い。このため、Si基板11に与える応力が小さく、S
i基板11における結晶欠陥や格子歪等の発生が少な
い。
積させたSiN膜14の膜厚が、30nmであり、従来
の150nm程度に比べて非常に薄くなっている。しか
し、SiO2 膜15を選択的に形成することができて、
SiN膜13、14全体の酸化阻止能力は低下していな
い。このため、Si基板11に与える応力が小さく、S
i基板11における結晶欠陥や格子歪等の発生が少な
い。
【0017】図2が、所謂埋め込みLOCOS法に適用
した第2実施例を示している。この第2実施例でも、図
2(a)(b)に示す様に、SiN膜14、13とSi
O2膜12とをRIEで素子活性領域のパターンに加工
するまでは、図1に示した第1実施例と実質的に同様の
工程を実行する。
した第2実施例を示している。この第2実施例でも、図
2(a)(b)に示す様に、SiN膜14、13とSi
O2膜12とをRIEで素子活性領域のパターンに加工
するまでは、図1に示した第1実施例と実質的に同様の
工程を実行する。
【0018】しかし、この第2実施例では、SiO2 膜
12に対するRIEに引き続き、同じパターンでSi基
板11に対するRIEをも行って、Si基板11に溝1
6を形成する。そして、SiO2 膜12及びSiN膜1
3を形成したときと同様の工程を繰り返して、溝16の
内面にもSiO2 膜12及びSiN膜13を形成する。
12に対するRIEに引き続き、同じパターンでSi基
板11に対するRIEをも行って、Si基板11に溝1
6を形成する。そして、SiO2 膜12及びSiN膜1
3を形成したときと同様の工程を繰り返して、溝16の
内面にもSiO2 膜12及びSiN膜13を形成する。
【0019】次に、図2(c)に示す様に、SiN膜1
7をCVD法で全面に堆積させ、SiN膜17、13を
エッチバックして、これらのSiN膜17、13から成
る側壁を溝16の内側面にのみ形成する。その後、図2
(d)に示す様に、SiN膜13、14、17を酸化阻
止膜にして溝16の底面を熱酸化して、Si基板11内
に埋め込まれた素子分離用のSiO2 膜15を選択的に
形成する。
7をCVD法で全面に堆積させ、SiN膜17、13を
エッチバックして、これらのSiN膜17、13から成
る側壁を溝16の内側面にのみ形成する。その後、図2
(d)に示す様に、SiN膜13、14、17を酸化阻
止膜にして溝16の底面を熱酸化して、Si基板11内
に埋め込まれた素子分離用のSiO2 膜15を選択的に
形成する。
【0020】以上の様な第2実施例では、溝16の内側
面に形成した側壁が、CVD法によって堆積させたSi
N膜17のみではなく、アニールによる窒化で形成した
SiN膜13からも成っているので、溝16の内側面に
おける酸化阻止能力が高い。従って、SiO2 膜15に
おけるバーズビークの成長を抑制する効果もあり、所謂
埋め込みLOCOS法に適用したこの第2実施例は効果
が大きい。
面に形成した側壁が、CVD法によって堆積させたSi
N膜17のみではなく、アニールによる窒化で形成した
SiN膜13からも成っているので、溝16の内側面に
おける酸化阻止能力が高い。従って、SiO2 膜15に
おけるバーズビークの成長を抑制する効果もあり、所謂
埋め込みLOCOS法に適用したこの第2実施例は効果
が大きい。
【0021】図3、4が、トレンチ素子分離に適用した
第3実施例を示している。なお、図3、4は、Si基板
のうちでトレンチの幅が狭い領域と広い領域とを夫々示
している。この第3実施例では、図3(a)、図4
(a)に示す様に、素子分離領域のパターンでSi基板
11をエッチングして、幅の狭いトレンチ21と幅の広
いトレンチ22とを形成する。
第3実施例を示している。なお、図3、4は、Si基板
のうちでトレンチの幅が狭い領域と広い領域とを夫々示
している。この第3実施例では、図3(a)、図4
(a)に示す様に、素子分離領域のパターンでSi基板
11をエッチングして、幅の狭いトレンチ21と幅の広
いトレンチ22とを形成する。
【0022】その後、上述の第1実施例と同様の工程を
実行して、トレンチ21、22の内面をも含む全面に、
SiO2 膜12及びSiN膜13、14を形成する。そ
して、図3(b)に示す様に、多結晶Si膜23をCV
D法で全面に堆積させ、この多結晶Si膜23をエッチ
バックして、トレンチ21を多結晶Si膜23で埋め
る。
実行して、トレンチ21、22の内面をも含む全面に、
SiO2 膜12及びSiN膜13、14を形成する。そ
して、図3(b)に示す様に、多結晶Si膜23をCV
D法で全面に堆積させ、この多結晶Si膜23をエッチ
バックして、トレンチ21を多結晶Si膜23で埋め
る。
【0023】ところで、多結晶Si膜23をCVD法で
全面に堆積させても、幅の狭いトレンチ21上では平坦
に堆積するが、幅の広いトレンチ22上では平坦には堆
積しない。このため、図3(b)に示した様に、トレン
チ21を埋める程度に多結晶Si膜23をエッチバック
しても、図4(b)に示す様に、幅の広いトレンチ22
では、多結晶Si膜23は内側面に側壁状にしか残ら
ず、SiN膜14、13及びSiO2 膜12もエッチン
グされてしまう。
全面に堆積させても、幅の狭いトレンチ21上では平坦
に堆積するが、幅の広いトレンチ22上では平坦には堆
積しない。このため、図3(b)に示した様に、トレン
チ21を埋める程度に多結晶Si膜23をエッチバック
しても、図4(b)に示す様に、幅の広いトレンチ22
では、多結晶Si膜23は内側面に側壁状にしか残ら
ず、SiN膜14、13及びSiO2 膜12もエッチン
グされてしまう。
【0024】次に、SiN膜13、14を酸化阻止膜に
して熱酸化を行う。この結果、図3(c)に示す様に、
トレンチ21内の多結晶Si膜23の表面が酸化され
て、SiO2 膜24が形成される。また、図4(c)に
示す様に、トレンチ22内の側壁状の多結晶Si膜23
とこのトレンチ22の底面で露出しているSi基板11
とが酸化されて、SiO2 膜25が自己整合的に形成さ
れる。
して熱酸化を行う。この結果、図3(c)に示す様に、
トレンチ21内の多結晶Si膜23の表面が酸化され
て、SiO2 膜24が形成される。また、図4(c)に
示す様に、トレンチ22内の側壁状の多結晶Si膜23
とこのトレンチ22の底面で露出しているSi基板11
とが酸化されて、SiO2 膜25が自己整合的に形成さ
れる。
【0025】以上の様な第3実施例では、SiO2 膜2
4におけるバーズビークの成長を抑制するためにトレン
チ21内にもSiN膜14を堆積させているが、このS
iN膜14の膜厚を薄くするほど、多結晶Si膜23で
トレンチ21を良好に埋め込むことができる。従って、
SiN膜13によってSiN膜14の膜厚を薄くするこ
ともできるこの第3実施例は効果が大きい。
4におけるバーズビークの成長を抑制するためにトレン
チ21内にもSiN膜14を堆積させているが、このS
iN膜14の膜厚を薄くするほど、多結晶Si膜23で
トレンチ21を良好に埋め込むことができる。従って、
SiN膜13によってSiN膜14の膜厚を薄くするこ
ともできるこの第3実施例は効果が大きい。
【0026】
【発明の効果】本発明による素子分離用酸化阻止膜の形
成方法では、素子分離用酸化阻止膜の酸化阻止能力を低
下させることなくその膜厚を薄くすることができ、素子
分離用の半導体酸化膜を半導体基板に形成する際に、こ
の半導体基板に与える応力を低減させることができる。
成方法では、素子分離用酸化阻止膜の酸化阻止能力を低
下させることなくその膜厚を薄くすることができ、素子
分離用の半導体酸化膜を半導体基板に形成する際に、こ
の半導体基板に与える応力を低減させることができる。
【0027】このため、半導体基板における結晶欠陥や
格子歪等の発生を抑制しつつ素子分離用の半導体酸化膜
を形成することができて、接合リークやゲート絶縁膜耐
圧等の特性が優れた半導体素子を形成することが可能に
なる。
格子歪等の発生を抑制しつつ素子分離用の半導体酸化膜
を形成することができて、接合リークやゲート絶縁膜耐
圧等の特性が優れた半導体素子を形成することが可能に
なる。
【図1】本発明の第1実施例を工程順に示す側断面図で
ある。
ある。
【図2】本発明の第2実施例を工程順に示す側断面図で
ある。
ある。
【図3】本発明の第3実施例のうちでトレンチの幅が狭
い領域を工程順に示す側断面図である。
い領域を工程順に示す側断面図である。
【図4】第3実施例のうちでトレンチの幅が広い領域を
工程順に示す側断面図である。
工程順に示す側断面図である。
11 Si基板 12 SiO2 膜 13 SiN膜 14 SiN膜 15 SiO2 膜 17 SiN膜 24 SiO2 膜 25 SiO2 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 21/8234 27/06 27/08 331 A H01L 21/76 Z 27/06 102 D
Claims (3)
- 【請求項1】 素子分離用の半導体酸化膜を形成すべき
半導体基板の表面に緩衝用の半導体酸化膜を形成する工
程と、 前記緩衝用の半導体酸化膜の表面を窒化して第1の半導
体窒化膜を形成する工程と、 前記第1の半導体窒化膜上に第2の半導体窒化膜を堆積
させる工程とを有することを特徴とする素子分離用酸化
阻止膜の形成方法。 - 【請求項2】 窒化性雰囲気中での熱処理によって前記
窒化を行うことを特徴とする請求項1記載の素子分離用
酸化阻止膜の形成方法。 - 【請求項3】 前記窒化性雰囲気がN2 、NH3 または
N2 Oを含む雰囲気であることを特徴とする請求項2記
載の素子分離用酸化阻止膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6168949A JPH0817814A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 素子分離用酸化阻止膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6168949A JPH0817814A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 素子分離用酸化阻止膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0817814A true JPH0817814A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15877532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6168949A Pending JPH0817814A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 素子分離用酸化阻止膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817814A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08316477A (ja) * | 1995-05-13 | 1996-11-29 | Lg Semicon Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
| JPH09321131A (ja) * | 1996-05-30 | 1997-12-12 | Nec Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2005353766A (ja) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-06-28 JP JP6168949A patent/JPH0817814A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08316477A (ja) * | 1995-05-13 | 1996-11-29 | Lg Semicon Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
| JPH09321131A (ja) * | 1996-05-30 | 1997-12-12 | Nec Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2005353766A (ja) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
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