JPH08186105A - 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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JPH08186105A
JPH08186105A JP33868294A JP33868294A JPH08186105A JP H08186105 A JPH08186105 A JP H08186105A JP 33868294 A JP33868294 A JP 33868294A JP 33868294 A JP33868294 A JP 33868294A JP H08186105 A JPH08186105 A JP H08186105A
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JP
Japan
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element isolation
insulating film
isolation insulating
film
region
Prior art date
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Withdrawn
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JP33868294A
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English (en)
Inventor
Tomofune Tani
智船 谷
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 寸法変換差によって制限されていた集積度の
向上を図ることができる半導体装置の製造方法を提供す
る。 【構成】 1回目の熱酸化によって、領域4の開口部6
に素子分離絶縁膜7を形成する。その後、同様に領域5
に開口部8を形成して二回目の熱酸化を行う。このと
き、開口部8には素子分離絶縁膜9が形成され、同時に
既に形成されている素子分離絶縁膜7の膜厚は増大す
る。膜厚の厚い素子分離絶縁膜7のバーズビークは大き
く、薄い素子分離絶縁膜9のバーズビークは小さいの
で、素子分離絶縁膜9の寸法変換差は素子分離絶縁膜7
の寸法変換差より小さい。領域4には、要求されるしき
い値電圧がVtf1 の寄生MOSトランジスタを、領域5
には、要求されるしきい値電圧がVtf2 (Vtf1 >Vtf
2 )の寄生MOSトランジスタを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LOCOS 法を用いて素子
分離を行う半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、MOSトランジスタ等の半導体装
置の製造方法において、LOCOS 法が用いられている。こ
のLOCOS 法は、半導体装置における素子分離方法として
広く用いられている。このLOCOS 法を工程順に説明する
と、例えば図7に示すように、シリコン基板101上
に、10〜50nm程度の酸化シリコン膜102を堆積さ
せ、その上に窒化シリコン膜103を堆積させたあと、
フォトリソグラフィー及びドライエッチングによって、
窒化シリコン膜103に開口部104を形成する。同図
において、aは開口部104の幅を示す。
【0003】次に、図8に示すように、熱酸化を行うこ
とによって、上記開口部104の領域に素子分離絶縁膜
105を形成する。そして、ウェットエッチングを行っ
て窒化シリコン膜103、及びこの窒化シリコン膜10
3直下の酸化シリコン膜102を除去することにより、
図9に示すように、素子分離を完了する。尚、図9にお
いて、bは形成された素子分離絶縁膜105の幅であ
る。
【0004】素子分離が行われると、素子分離絶縁膜1
05の両側の素子形成領域に、本来の回路素子(図示せ
ず)が形成され、さらにこれらの回路素子及び素子分離
絶縁膜105の上部には、電極配線などが形成される。
この場合、各回路素子は、素子分離絶縁膜105によっ
て、互いに電気的な絶縁が確保される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記のようにして素子
分離絶縁膜105を形成すると、熱酸化の際に素子絶縁
膜105の端部に形成されるいわゆるバーズビーク10
5a、105bに起因して、上記開口部104の幅aと
素子分離絶縁膜105の幅bとの間には、b−aの寸法
変換差が生じる。この寸法変換差b−aは、素子分離絶
縁膜105の厚さを厚くするほど大きくなる傾向があ
る。一方、素子分離絶縁膜105は、素子分離領域に形
成される寄生MOSトランジスタのゲート絶縁膜ともな
るが、このゲート絶縁膜が厚くなるほど、寄生MOSト
ランジスタのしきい値電圧Vtfは高くなる。
【0006】ところで、素子分離絶縁膜105の幅bの
領域には回路素子を形成することはできないため、LS
Iの集積度を向上させるためには、このbを小さくして
素子形成領域の面積を大きくすることが望ましい。しか
し、開口部104の幅aは、フォトリソグラフィーの露
光限界によって決まるため、同一のデザインルールのも
とでは、aの値を小さくするには限界がある。また、素
子形成領域の回路素子同士の電気的絶縁を確保するため
には、寄生MOSトランジスタのしきい値電圧Vtfとし
てある程度以上の大きさを確保しなければならない。
【0007】一方、寄生MOSトランジスタに要求され
るしきい値電圧Vtfは、それがPウェルに形成されるも
のか、Nウェルに形成されるものかによって異なる場合
がある。しかしながら、従来は、高いしきい値電圧Vtf
が要求される寄生MOSトランジスタを基準として、一
様な厚さの素子分離絶縁膜105を形成していた。この
ため、本来要求されるしきい値電圧が低く寸法変換差が
小さくて済む寄生MOSトランジスタの寸法変換差も膜
厚の厚い素子分離絶縁膜の寸法変換差に揃えられ、その
分素子形成領域の面積が減少して、半導体装置の集積度
の向上が妨げられるという問題があった。
【0008】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
のであり、寸法変換差によって制限されていた集積度の
向上を図ることができる半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、第1の領域と第2の領域を有する基板上
に酸化シリコン膜を堆積し、この上に窒化シリコン膜を
堆積する工程と、この窒化シリコン膜の前記第1の領域
に対応する箇所を部分的に除去して、前記酸化シリコン
膜を露出させる工程と、この工程により露出した酸化シ
リコン膜を酸化させて第1の素子分離膜を形成する工程
と、前記窒化シリコン膜の前記第2の領域に対応する箇
所を部分的に除去して、前記酸化シリコン膜を露出させ
る工程と、この工程により露出した酸化シリコン膜を酸
化させて第2の素子分離膜を形成するとともに、前記第
1の素子分離膜を酸化させる工程とを有することを特徴
とするものである。
【0010】
【作用】本発明は、前記の構成により、第2の素子分離
絶縁膜の厚さは第1の素子分離絶縁膜の厚さよりも薄く
なり、このため第2の素子分離絶縁膜のバーズビークの
寸法を小さくできるので、第2の素子分離絶縁膜をゲー
ト絶縁膜とする寄生MOSトランジスタの寸法変換差を
小さくすることができる。このとき、第1の素子分離絶
縁膜をゲート絶縁膜とする寄生MOSトランジスタのし
きい値電圧は、第2の素子分離絶縁膜をゲート絶縁膜と
する寄生MOSトランジスタのしきい値電圧よりも高く
なる。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
ついて説明する。図1〜図6は、本実施例の製造方法を
工程順に示した半導体装置の概略断面図である。これら
の各図において、1はシリコン基板であり、このシリコ
ン基板1の左側を領域4、右側を領域5とする。
【0012】まず、図1に示すように、シリコン基板1
上に酸化シリコン膜2を形成し、その上に更に窒化シリ
コン膜3を形成する。ここで、領域4には、要求される
しきい値電圧がVtf1 の寄生MOSトランジスタを、領
域5には、要求されるしきい値電圧がVtf2 の寄生MO
Sトランジスタを形成し、両しきい値電圧の間には、V
tf1 >Vtf2 の関係があるものとする。
【0013】酸化シリコン膜2及び窒化シリコン膜3を
堆積させた図1のシリコン基板1について、領域4にお
いて、フォトリソグラフィー及びエッチングによって窒
化シリコン膜3をパターニングし、図2に示すように、
第1の開口部6を形成する。その結果、開口部6の底部
には、図2に示すように、酸化シリコン膜2が露出す
る。ここで、開口部6の幅をa1 とする。この状態で一
回目の熱酸化を行う。この酸化により、露出された酸化
シリコン膜2が成長し、図3に示すように、素子分離絶
縁膜7が形成される。
【0014】次に、領域5に対して、領域4に対して行
ったのと同様に、フォトリソグラフィー及びエッチング
によって窒化シリコン膜3をパターニングして第2の開
口部8を形成し、図4に示すように酸化シリコン膜2を
露出させる。ここで、開口部8の幅をa2 とする。この
状態で、二回目の熱酸化を施す。これにより、開口部8
には、図5に示すように、第2の素子分離絶縁膜9が形
成される。このとき、既に形成されている第1の開口部
6の第1の素子分離絶縁膜7も、同時に熱酸化されるの
で、素子分離絶縁膜7は更に成長して膜厚が増大する。
したがって、第1の素子分離絶縁膜7の最終的な膜厚
は、一回目と二回目の熱酸化の合計で決定される。
【0015】素子分離絶縁膜7及び9の形成が終了した
ら、図6に示すように、窒化シリコン膜3及びこの直下
の酸化シリコン膜2を順次除去する。これによって、シ
リコン基板1上の素子分離が完了する。ここで、素子分
離絶縁膜7の幅をb1 、素子分離絶縁膜9の幅をb2
する。その後、領域4及び領域5に、所望のトランジス
タ等の回路素子(図示せず)を形成する。こうして形成
された領域4の左右の回路素子は素子分離絶縁膜7によ
って、また、領域5の左右の回路素子は素子分離絶縁膜
9によって、それぞれ電気的に分離される。
【0016】上記の工程によって得られた素子分離絶縁
膜7及び9は、図6に示すように、その膜厚が異なる。
すなわち、二回の熱酸化が行われた素子分離絶縁膜7の
膜厚は、一回のみの熱酸化が行われた素子分離絶縁膜9
の膜厚よりも厚い。したがって、一回目及び二回目の熱
酸化の度合いを適当に調節することによって、素子分離
絶縁膜7及び9それぞれの膜厚を任意に制御することが
できる。
【0017】一方、素子分離絶縁膜7及び9の端部に生
じるバーズビーク7a、7b及び9a、9bの大きさ
は、それぞれの膜厚に依存し、膜厚が薄い素子分離絶縁
膜9のバーズビークは、膜厚が厚い素子分離絶縁膜7の
バーズビークよりも小さい。したがって、第1の開口部
6の幅と第2の開口部8の幅が等しい(a1 =a2 )場
合であっても、素子分離絶縁膜9の寸法変換差b2 −a
2 を、素子分離絶縁膜7の寸法変換差b1 −a1 よりも
小さい値とすることができる。
【0018】従来は、要求されるしきい値電圧がVtf1
及びVtf2 (Vtf1 >Vtf2 )である二種類の寄生MO
Sトランジスタを同一基板上に形成する場合は、高いし
きい値電圧Vtfに合わせて、素子分離絶縁膜の厚さを設
計していた。このため、本来小さな寸法変換差で済むは
ずの素子分離絶縁膜のバーズビークが大きくなり、その
分シリコン基板上の素子形成領域の面積が減少し、集積
回路、特に、メモリ素子の高集積化の妨げとなってい
た。しかし、本実施例のように、要求されるしきい値電
圧に合わせて個別に素子分離絶縁膜7及び9の膜厚を制
御することによって、バーズビークの大きさを最小限に
抑えて、より微細な加工が可能となり、同一のデザイン
ルールのもとで、従来よりも集積度を向上させることが
できる。
【0019】したがって、例えば、一つのシリコン基板
上にPウェルとNウェルが形成され、各ウェルに回路素
子用のMOSトランジスタ及び寄生MOSトランジスタ
が形成される場合、Pウェルに形成される寄生MOSト
ランジスタとNウェルに形成される寄生MOSトランジ
スタでは、要求されるしきい値電圧が異なる場合があ
る。したがって、高いしきい値が要求される寄生MOS
トランジスタを前記第1の素子分離絶縁膜を用いて形成
し、しきい値電圧が低い寄生MOSトランジスタを前記
第2の素子分離絶縁膜を用いて形成することにより、適
正な動作特性を維持しながら、同一のデザインルールの
もとで集積度がより向上する半導体装置が得られる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
要求されるしきい値電圧が異なる素子分離絶縁膜につい
て、それぞれの膜厚をそのしきい値電圧に応じた厚さと
することによって、膜厚に依存する寸法変換差が最小限
に抑えられるので、同一のデザインルールのもとでの回
路素子の集積度を向上させることができる半導体装置の
製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリコン基板上に酸化シリコン膜、窒化シリコ
ン膜を順次堆積させた状態を示す概略断面図である。
【図2】窒化シリコンの一部をエッチングで除去するこ
とによって第1の開口部を形成した状態を示す概略断面
図である。
【図3】熱酸化により第1の開口部に素子分離絶縁膜を
形成した状態を示す概略断面図である。
【図4】更に窒化シリコンの一部をエッチングで除去す
ることによって第2の開口部を形成した状態を示す概略
断面図である。
【図5】熱酸化により第2の開口部に素子分離絶縁膜を
形成するとともに、第1の素子分離絶縁膜をさらに酸化
させた状態を示す概略断面図である。
【図6】窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜をエッチン
グで除去して、素子分離の工程を完了した状態を示す概
略断面図である。
【図7】シリコン基板上に酸化シリコン膜、窒化シリコ
ン膜を順次堆積させたあと、窒化シリコンの一部をエッ
チングで除去することによって開口部を形成した状態を
示す概略断面図である。
【図8】熱酸化により開口部に素子分離絶縁膜を形成し
た状態を示す概略断面図である。
【図9】窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜をエッチン
グで除去して、素子分離の工程を完了した状態を示す概
略断面図である。
【符号の説明】
1、101 シリコン基板 2、102 酸化シリコン膜 3、103 窒化シリコン膜 4、5 領域 6 第1の開口部 7、9、105 素子分離絶縁膜 8 第2の開口部 7a、7b、9a、9b、105a、105b バー
ズビーク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の領域と第2の領域を有する基板上
    に酸化シリコン膜を堆積し、この上に窒化シリコン膜を
    堆積する工程と、 この窒化シリコン膜の前記第1の領域に対応する箇所を
    部分的に除去して、前記酸化シリコン膜を露出させる工
    程と、 この工程により露出した酸化シリコン膜を酸化させて第
    1の素子分離膜を形成する工程と、 前記窒化シリコン膜の前記第2の領域に対応する箇所を
    部分的に除去して、前記酸化シリコン膜を露出させる工
    程と、 この工程により露出した酸化シリコン膜を酸化させて第
    2の素子分離膜を形成するとともに、前記第1の素子分
    離膜を酸化させ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。
JP33868294A 1994-12-29 1994-12-29 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH08186105A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002050681A (ja) * 2000-08-03 2002-02-15 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002050681A (ja) * 2000-08-03 2002-02-15 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法

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Effective date: 20020305