JPH088297B2 - 半導体装置の素子分離方法 - Google Patents

半導体装置の素子分離方法

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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素子分離方
法に係り、特に素子分離領域の形成工程を簡素化しうる
半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体製造技術の発達とメモリ素
子の応用分野の拡張に伴って大容量のメモリ素子の開発
が進められているが、このようなメモリ素子の大容量化
は各世代ごとに２倍に進む微細化プロセス技術を基本と
したメモリセル研究により推進されてきている。特に、
素子間を分離する素子分離領域の縮小はメモリ素子の微
細化技術において重要な項目の一つである。
【０００３】素子分離技術としては、半導体基板上に選
択的に厚い酸化膜を成長させ分離領域で使用するＬＯＣ
ＯＳ法(LOCal Oxidation of Silicon)や、分離領域の半
導体基板をエッチングしその側面部に窒化膜を形成する
ことによってフィールド酸化時に分離領域から素子形成
領域に酸化膜が形成されることを防止するＳＷＡＭＩ法
(Side WAll Masked Isolation)、多結晶シリコン膜を酸
化して分離領域で使用するＳＥＰＯＸ法(SElective Pol
ysilicon OXidation) 、溝を形成して絶縁物を埋め込む
ＢＯＸ法(BuriedOXide isolation)等が挙げられる。
【０００４】図１Ａないし図１Ｆは、従来のＳＷＡＭＩ
技術による素子分離領域の形成工程を示す工程順序図で
ある。図１Ａは開口OPの形成工程を示したもので、まず
第１伝導型の半導体基板100上にバッファ酸化膜という
第１酸化膜OX1 と第１窒化膜N1とを順次形成する。次い
で、分離領域に対応する部分の第１酸化膜および第１窒
化膜をドライエッチングにより除去して前記半導体基板
を露出させた後、この露出された部分の半導体基板をウ
ェットエッチングを用いてエッチングすることにより、
図示のように傾いた側面を有する浅い開口OPを形成す
る。
【０００５】図１Ｂは、図１Ａの工程を通じて得られた
基板の全面にバッファ用の第２酸化膜OX2 、第２窒化膜
N2およびスペーサ用の第３酸化膜OX3 を順次形成する工
程を示したものである。
【０００６】図１Ｃはスペーサの形成工程を示したもの
で、図１Ｂの工程後、ドライエッチングにより第２と第
３酸化膜および第２窒化膜を異方性エッチングして、図
示のようにスペーサを形成する。次いで、フィールド反
転防止のための第１伝導型の不純物、例えばホウ素をイ
オン注入してチャネルストップ層13を形成する。
【０００７】図１Ｄは前記スペーサの第３酸化膜をウェ
ットエッチングで除去する工程を示したもので、図１Ｅ
は露出部分の半導体基板を酸化させてフィールド酸化膜
14を形成する工程を示したものである。
【０００８】図１Ｆは図１Ｅの工程後に第１と第２窒化
膜および第１酸化膜を除去して素子分離工程を完成する
工程を示したものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のＳＷ
ＡＭＩ技術を用いた素子分離法は、ＬＯＣＯＳ法で問題
となるバーズビーク（bird’s beak)の大きさを縮小す
るために素子分離領域に対応する部分の半導体基板をエ
ッチングしその側面部にスペーサを形成するというもの
であるが、この従来の方法は前述のようにスペーサの形
成工程が極めて複雑である。また従来の方法では、スペ
ーサ形成後にフィールド酸化膜を形成するため、素子分
離領域と素子形成領域との境界付近でフィールド酸化膜
の表面に激しい凹凸が生じる傾向があり、後工程に影響
を与える虞がある。
【００１０】従って、本発明の目的は、このような従来
技術の問題点を解決するために、スペーサを形成しなく
てもバーズビークの大きさを縮小できる半導体装置の素
子分離方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、半導体基板上の素子分離領域にトレンチを
形成した後、前記トレンチの内壁に酸化阻止用物質を注
入し、前記トレンチの内部にフィールド酸化膜を形成す
ることを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明の方法によれば、トレンチの内壁に酸化
阻止用物質を直接に傾斜イオン注入するだけでよいので
工程を簡素化することができ、またスペーサを形成しな
いのでフィールド酸化膜の表面には全く凹凸が生じな
い。
【００１３】
【実施例】以下、添付した図面を参照して本発明を詳細
に説明する。図２Ａないし図２Ｅは、本発明による素子
分離領域の形成工程の一例を示す工程順序図である。図
２Ａは第１酸化膜OX1 及び第１窒化膜N1の形成工程を示
したもので、まず第１伝導型、例えばＰ型の半導体基板
100 上にバッファ酸化膜という２４０オングストローム
の厚さの第１酸化膜OX1 を熱的に成長させ、この第１酸
化膜OX1 上に１５００オングストロームの厚さの第１窒
化膜N1を低圧ＣＶＤ法(Low PressureChemical Vapor De
position:LPCVD)で形成する。
【００１４】図２Ｂはトレンチ10および酸化膜11の形成
工程を示したもので、まず前記第１窒化膜N1にフォトレ
ジストを塗布し、このフォトレジスト上にパターンの大
きさが０．４μｍのマスクを重ね合わせた後、露光およ
び現像工程を経て、前記基板上に素子形成領域および素
子分離領域を限定するためのレジストパターンを形成す
る。このレジストパターンを利用して素子分離領域に対
応する部分の第１酸化膜OX1 および第１窒化膜N1をドラ
イエッチングでエッチングすることにより前記基板を露
出させ、続けてこの露出された部分の半導体基板を一定
の深さ、例えば０．１５μｍほどドライエッチングする
ことにより図示のようにトレンチ10を形成する。そし
て、このトレンチ10の形成時に生じうるトレンチ内面の
基板表面の損傷を除去するため、トレンチ10の内面に熱
酸化により２００オングストロームの厚さの酸化膜11を
形成する。さらに、後工程で前記トレンチ内部にフィー
ルド酸化膜を形成する際に素子分離領域に酸化膜が形成
される（ＬＯＣＯＳ技術で問題となるバーズビークに相
当するもの）のを防止するために、前記トレンチ10の内
壁に酸化阻止用物質、例えば窒素12を１×１０１６イオ
ン／ｃｍ２以上のドーズ(dose)量で４５°傾斜イオン注
入する。この時、傾斜イオン注入の打込み角度はトレン
チ10の大きさに応じて１０°〜６０°の範囲内で可変と
する。
【００１５】図２Ｃはチャネルストップ層13の形成工程
を示したもので、図２Ｂの工程後、前記レジストパター
ンを除去し、フィールド反転防止のための第１伝導型の
不純物、例えばホウ素を１×１０１３イオン／ｃｍ２の
ドーズ(dose)量で３０ｋｅＶのエネルギーでイオン注入
してチャネルストップ層13を形成する。
【００１６】図２Ｄはフィールド酸化膜14の形成工程を
示したもので、図２Ｃの工程後、前記トレンチ10の内部
の半導体基板を熱酸化して４５００オングストロームの
厚さのフィールド酸化膜14を形成する。この時、窒素イ
オン12が注入された部分は酸化膜の成長を阻止するの
で、前記フィールド酸化膜14はその注入部分で図示のよ
うに窪んだ形状になる。
【００１７】図２Ｅに示す工程では、図２Ｄの工程後、
前記第１窒化膜N1および第１酸化膜OX1 を通常のウェッ
トエッチングにより順次除去することによって素子分離
工程が完成する。
【００１８】以上のように本実施例においてはＰ型の半
導体基板を用いたが、Ｎ型の半導体基板を用いてもよい
ことはもちろんである。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の方法は、従
来の素子分離領域で素子形成領域にフィールド酸化膜が
形成されるのを防止するための窒化膜および酸化膜のス
ペーサの役割を果たすものであって、素子分離領域に形
成したトレンチの内壁に酸化阻止用の窒素イオンを直接
に傾斜イオン注入することにより、従来のスペーサ形成
工程の複雑さに比べて工程を簡易化することができる。
【００２０】また、素子分離領域に形成されるフィール
ド酸化膜の形状を比較してみると、従来の方法ではスペ
ーサを利用するためフィールド酸化膜の表面に激しい凹
凸が生じてしまうのに対し、本発明の方法ではスペーサ
が形成されないためフィールド酸化膜の表面に全く凹凸
が生じないという利点がある。
【００２１】さらに、分離距離の観点から見ても、同じ
大きさの素子分離領域でも従来の方法に比べて電気的に
有効な分離距離が長くなるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＳＷＡＭＩ技術を用いた素子分離領域の
形成工程を示す工程順序図である。
【図２】本発明による素子分離領域の形成工程の一例を
示す工程順序図である。
【符号の説明】
１０…トレンチ １１…酸化膜 １２…窒素イオン（酸化阻止用物質） １３…チャネルストップ層 １４…フィールド酸化膜 １００…半導体基板 ＯＸ１…第１酸化膜 Ｎ１…第１窒化膜

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体基板上の素子分離領域にトレンチを
    形成した後、前記トレンチの内壁に酸化阻止用物質を注
    入し、前記トレンチの内部にフィールド酸化膜を形成す
    ることを特徴とする半導体装置の素子分離方法。
  2. 【請求項２】第１伝導型の半導体基板上に第１酸化膜お
    よび第１窒化膜を順次形成する工程と、前記第１窒化膜
    上にレジストパターンを形成して素子分離領域および素
    子形成領域を限定した後、前記素子分離領域に対応する
    部分の前記第１窒化膜および前記第１酸化膜を順次エッ
    チングして前記半導体基板を露出させる工程と、前記露
    出された部分の半導体基板を一定の深さエッチングして
    トレンチを形成する工程と、前記トレンチの内壁に酸化
    阻止用物質を傾斜イオン注入する工程と、前記トレンチ
    の底部に第１伝導型の不純物を注入してチャネルストッ
    プ層を形成する工程と、前記トレンチの内部にフィール
    ド酸化膜を形成する工程と、を有することを特徴とする
    半導体装置の素子分離方法。
  3. 【請求項３】前記トレンチを形成する工程の後に、前記
    トレンチの内面に酸化膜を形成する工程を有することを
    特徴とする請求項２記載の半導体装置の素子分離方法。
  4. 【請求項４】前記酸化阻止用物質は窒素であることを特
    徴とする請求項２記載の半導体装置の素子分離方法。
  5. 【請求項５】前記窒素のイオン注入量は１×１０１６イ
    オン／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項４記載
    の半導体装置の素子分離方法。
  6. 【請求項６】前記傾斜イオン注入の打込み角度は前記ト
    レンチの大きさを考慮して１０°〜６０°の範囲内で可
    変であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の
    素子分離方法。
JP3303651A 1991-05-18 1991-11-20 半導体装置の素子分離方法 Expired - Fee Related JPH088297B2 (ja)

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