JPH09237784A - 素子分離方法 - Google Patents
素子分離方法Info
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- JPH09237784A JPH09237784A JP4367896A JP4367896A JPH09237784A JP H09237784 A JPH09237784 A JP H09237784A JP 4367896 A JP4367896 A JP 4367896A JP 4367896 A JP4367896 A JP 4367896A JP H09237784 A JPH09237784 A JP H09237784A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓｉ膜の表面を酸化して、Ｓｉ膜の深さ方向
に厚い熱酸化によるパイロ酸化膜を形成する場合に生じ
る長い熱酸化時間を低減する。 【解決手段】 Ｓｉ膜１上にパッド酸化膜２、酸化抑止
膜３の順序に形成する工程と、パッド酸化膜２上に形成
されている酸化抑止膜３を所定形状にパターニングした
後、フッ素７を所定形状の酸化抑止膜５以外の領域のＳ
ｉ膜１にイオン注入する工程と、注入されたフッ素を含
むＳｉ膜をパイロ酸化する工程とにより、従来と比べて
パイロ酸化時間を半減させる。
に厚い熱酸化によるパイロ酸化膜を形成する場合に生じ
る長い熱酸化時間を低減する。 【解決手段】 Ｓｉ膜１上にパッド酸化膜２、酸化抑止
膜３の順序に形成する工程と、パッド酸化膜２上に形成
されている酸化抑止膜３を所定形状にパターニングした
後、フッ素７を所定形状の酸化抑止膜５以外の領域のＳ
ｉ膜１にイオン注入する工程と、注入されたフッ素を含
むＳｉ膜をパイロ酸化する工程とにより、従来と比べて
パイロ酸化時間を半減させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン（Ｓｉ）
の微細加工プロセス、特に、複数の微細素子を同一ウェ
ハ上に形成するための、素子分離方法に関するものであ
る。
の微細加工プロセス、特に、複数の微細素子を同一ウェ
ハ上に形成するための、素子分離方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体記憶装置の作製プロセスでは、加
工寸法の微細化に伴う高集積化が進められている。多数
の半導体素子を同一基板上に集積させるためには、個々
の半導体素子を電気的に絶縁させる必要がある。
工寸法の微細化に伴う高集積化が進められている。多数
の半導体素子を同一基板上に集積させるためには、個々
の半導体素子を電気的に絶縁させる必要がある。
【０００３】従来の素子分離方法では、例えば、図５に
示すような工程により、半導体素子の分離を行ってい
る。図５は従来のＬＯＣＯＳによる素子分離方法の工程
断面図である。この方法では、あらかじめ、Ｓｉ基板の
Ｓｉ膜１の表面を熱酸化して薄いパッド酸化膜２を形成
した後（図５ａ）、Ｓｉ膜の熱酸化抑止膜としてパッド
酸化膜上にＳｉ3Ｎ4製の酸化抑止膜３の堆積を行い（図
５ｂ）、レジストを酸化抑止膜上に塗布した後、素子形
成領域のみＳｉ3Ｎ4製の酸化抑止膜を残すために露光現
像により所定形状のレジスト４を形成した後（図５
ｃ）、レジストが無い領域の酸化抑止膜へのドライエッ
チング（例えばＲｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉ
ｎｇ等）を行い、パッド酸化膜２上に所定形状の酸化抑
止膜５を形成した後、レジストを除去する（図５ｄ）。
示すような工程により、半導体素子の分離を行ってい
る。図５は従来のＬＯＣＯＳによる素子分離方法の工程
断面図である。この方法では、あらかじめ、Ｓｉ基板の
Ｓｉ膜１の表面を熱酸化して薄いパッド酸化膜２を形成
した後（図５ａ）、Ｓｉ膜の熱酸化抑止膜としてパッド
酸化膜上にＳｉ3Ｎ4製の酸化抑止膜３の堆積を行い（図
５ｂ）、レジストを酸化抑止膜上に塗布した後、素子形
成領域のみＳｉ3Ｎ4製の酸化抑止膜を残すために露光現
像により所定形状のレジスト４を形成した後（図５
ｃ）、レジストが無い領域の酸化抑止膜へのドライエッ
チング（例えばＲｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉ
ｎｇ等）を行い、パッド酸化膜２上に所定形状の酸化抑
止膜５を形成した後、レジストを除去する（図５ｄ）。
【０００４】さらに、パイロ酸化により、Ｓｉ3Ｎ4膜が
エッチング除去された領域の表面のＳｉ膜を、波長５４
６ｎｍでの屈折率が１．４５２〜１．４６２となる厚い
パイロ酸化膜６に変換した後（図５ｅ）、Ｓｉ3Ｎ4製の
酸化抑止膜を熱燐酸等を用いて除去し、素子形成領域を
形成する（図５ｆ）。上記の製造工程により、図５にお
いて、中央のＳｉ膜の領域に素子形成領域が、また、素
子形成領域の左右の相対的に薄いＳｉ膜の領域に素子分
離領域がそれぞれ形成される。
エッチング除去された領域の表面のＳｉ膜を、波長５４
６ｎｍでの屈折率が１．４５２〜１．４６２となる厚い
パイロ酸化膜６に変換した後（図５ｅ）、Ｓｉ3Ｎ4製の
酸化抑止膜を熱燐酸等を用いて除去し、素子形成領域を
形成する（図５ｆ）。上記の製造工程により、図５にお
いて、中央のＳｉ膜の領域に素子形成領域が、また、素
子形成領域の左右の相対的に薄いＳｉ膜の領域に素子分
離領域がそれぞれ形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような素子分離領
域の形成では、厚いパイロ酸化膜のためのパイロ酸化に
長時間の熱酸化が必要なため、処理時間を短縮させ、Ｌ
ＳＩ製造工程の短時間化を図る必要がある。本発明は、
かかる点に鑑みて成されたもので、特に、素子分離工程
における熱処理時間を短時間化することを目的としてい
る。
域の形成では、厚いパイロ酸化膜のためのパイロ酸化に
長時間の熱酸化が必要なため、処理時間を短縮させ、Ｌ
ＳＩ製造工程の短時間化を図る必要がある。本発明は、
かかる点に鑑みて成されたもので、特に、素子分離工程
における熱処理時間を短時間化することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の素子分離方法
は、Ｓｉ製ＬＳＩのＬＯＣＯＳによる素子分離方法にお
いて、Ｓｉ膜上に酸化抑止膜を形成する工程と、酸化抑
止膜を所定形状にパターニングした後、フッ素を所定形
状の酸化抑止膜以外の領域のＳｉ膜にイオン注入する工
程と、注入されたフッ素を含むＳｉ膜をパイロ酸化する
工程とを備えることを特徴とする。
は、Ｓｉ製ＬＳＩのＬＯＣＯＳによる素子分離方法にお
いて、Ｓｉ膜上に酸化抑止膜を形成する工程と、酸化抑
止膜を所定形状にパターニングした後、フッ素を所定形
状の酸化抑止膜以外の領域のＳｉ膜にイオン注入する工
程と、注入されたフッ素を含むＳｉ膜をパイロ酸化する
工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】あるいは、本発明の素子分離方法は、Ｓｉ
製ＬＳＩのＬＯＣＯＳによる素子分離方法において、Ｓ
ｉ膜上にパッド酸化膜、酸化抑止膜の順序に形成する工
程と、パッド酸化膜上に形成されている酸化抑止膜を所
定形状にパターニングした後、フッ素を所定形状の酸化
抑止膜以外の領域のＳｉ膜にイオン注入する工程と、注
入されたフッ素を含むＳｉ膜をパイロ酸化する工程とを
備えることを特徴とする。
製ＬＳＩのＬＯＣＯＳによる素子分離方法において、Ｓ
ｉ膜上にパッド酸化膜、酸化抑止膜の順序に形成する工
程と、パッド酸化膜上に形成されている酸化抑止膜を所
定形状にパターニングした後、フッ素を所定形状の酸化
抑止膜以外の領域のＳｉ膜にイオン注入する工程と、注
入されたフッ素を含むＳｉ膜をパイロ酸化する工程とを
備えることを特徴とする。
【０００８】即ち、本発明は、Ｓｉ3Ｎ4膜のパターン形
成後に、フッ素(Ｆ)イオンをＳｉ基板表面のパッド酸化
膜上からイオン注入法を用いて注入後、パイロ酸化を行
い、Ｓｉ基板表面のパイロ酸化速度を増加させることに
より酸化膜層を形成し、酸化時間の短縮を図るものであ
る。機構として、まず、Ｓｉ基板表面に注入されたＦイ
オンは、Ｓｉ−Ｓｉ結合を切断し、Ｓｉ基板表面でＳｉ
のダングリングボンドの形成や、Ｓｉ−Ｆ結合を形成す
ると考えられる。
成後に、フッ素(Ｆ)イオンをＳｉ基板表面のパッド酸化
膜上からイオン注入法を用いて注入後、パイロ酸化を行
い、Ｓｉ基板表面のパイロ酸化速度を増加させることに
より酸化膜層を形成し、酸化時間の短縮を図るものであ
る。機構として、まず、Ｓｉ基板表面に注入されたＦイ
オンは、Ｓｉ−Ｓｉ結合を切断し、Ｓｉ基板表面でＳｉ
のダングリングボンドの形成や、Ｓｉ−Ｆ結合を形成す
ると考えられる。
【０００９】次に、このＳｉのダングリングボンドやＳ
ｉ−Ｆ結合は、熱酸化により従来に比べて容易にＳｉ−
Ｏの結合へ変化すると思われる。
ｉ−Ｆ結合は、熱酸化により従来に比べて容易にＳｉ−
Ｏの結合へ変化すると思われる。
【００１０】
（第１実施形態）本発明を具体化した第１の実施形態を
図１を参照しつつ説明する。図１は本発明のＬＯＣＯＳ
による素子分離方法の工程断面図である。 （１）酸化抑止膜形成 最終的にＳｉ製のＬＳＩとなるＳｉ膜１上に温度１１０
０℃での熱酸化により薄いＳｉＯ2製のパッド酸化膜２
を形成後（図１ａ）、局所的に酸化するＬＯＣＯＳ工程
用に温度５００℃でのプラズマＣＶＤによりパッド酸化
膜上にＳｉ3Ｎ4製の酸化抑止膜３を堆積する（図１
ｂ）。
図１を参照しつつ説明する。図１は本発明のＬＯＣＯＳ
による素子分離方法の工程断面図である。 （１）酸化抑止膜形成 最終的にＳｉ製のＬＳＩとなるＳｉ膜１上に温度１１０
０℃での熱酸化により薄いＳｉＯ2製のパッド酸化膜２
を形成後（図１ａ）、局所的に酸化するＬＯＣＯＳ工程
用に温度５００℃でのプラズマＣＶＤによりパッド酸化
膜上にＳｉ3Ｎ4製の酸化抑止膜３を堆積する（図１
ｂ）。
【００１１】この時のパッド酸化膜の膜厚は、５００
Å、酸化抑止膜の膜厚は、２０００Åである。 （２）酸化抑止層のパターニング 図中央の素子形成領域上のみにＳｉ3Ｎ4製の酸化抑止膜
を残すようにするため、レジストの塗布、露光、現像に
より酸化抑止膜３上に所定形状のレジスト４を形成する
（図１ｃ）。
Å、酸化抑止膜の膜厚は、２０００Åである。 （２）酸化抑止層のパターニング 図中央の素子形成領域上のみにＳｉ3Ｎ4製の酸化抑止膜
を残すようにするため、レジストの塗布、露光、現像に
より酸化抑止膜３上に所定形状のレジスト４を形成する
（図１ｃ）。
【００１２】さらに、Ｓｉ膜１に垂直な方向にＲＩＥ等
のドライエッチングを行い、Ｓｉ3Ｎ4製の酸化抑止層を
レジストの形状に合わせて所定形状にパターニングし
て、所定形状の酸化抑止膜５をパッド酸化膜２上に残
し、レジストを剥離する（図１ｄ）。 （３）Ｆイオン注入 フッ素７をパッド酸化膜２上からＳｉ膜１表面にイオン
注入する（図１ｅ）。
のドライエッチングを行い、Ｓｉ3Ｎ4製の酸化抑止層を
レジストの形状に合わせて所定形状にパターニングし
て、所定形状の酸化抑止膜５をパッド酸化膜２上に残
し、レジストを剥離する（図１ｄ）。 （３）Ｆイオン注入 フッ素７をパッド酸化膜２上からＳｉ膜１表面にイオン
注入する（図１ｅ）。
【００１３】その注入条件はイオン種Ｆ+、加速電圧１
００ｋｅＶ、ドーズ量１×１０16ａｔｍｓｃｍ-2であ
る。この時、厚さ２０００ÅのＳｉ3Ｎ4製の所定形状の
酸化抑止膜５の被覆部では、Ｓｉ膜１へのイオン注入は
疎外されるが、表面に厚さ５００ÅのＳｉＯ2製のパッ
ド酸化膜２が露出している酸化抑止膜の非被覆部では、
ＦイオンがＳｉ膜１に注入される。
００ｋｅＶ、ドーズ量１×１０16ａｔｍｓｃｍ-2であ
る。この時、厚さ２０００ÅのＳｉ3Ｎ4製の所定形状の
酸化抑止膜５の被覆部では、Ｓｉ膜１へのイオン注入は
疎外されるが、表面に厚さ５００ÅのＳｉＯ2製のパッ
ド酸化膜２が露出している酸化抑止膜の非被覆部では、
ＦイオンがＳｉ膜１に注入される。
【００１４】ここで、図１で左右に位置し、のちに左右
の素子分離領域となるＳｉ膜１へのＦイオンの注入深さ
を、約２０００Åに設定している。この場合、ＬＯＣＯ
Ｓ形成時のＳｉ3Ｎ4膜中へのＦイオンの注入深さは、公
知の文献、例えば、Ｊａｍｅｓ Ｆ．Ｇｉｂｂｏｎｓ，
Ｗｉｌｌｉａｍ Ｓ．Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｓｔｅｖｅｎ
Ｗ．Ｍｙｌｏｒｅ 等の著による”Ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ
ＲａｎｇｅＳｔａｔｉｓｔｉｃｓ２ｎｄ Ｅｄｉｔｉ
ｏｎ”ＨＡＬＳＴＥＡＤ ＰＲＥＳＳ（１９７５）を参
照すると、同一条件下でのＳｉ基板中へのＦイオンの注
入深さと比較して約１０００Åと約１/２となる。
の素子分離領域となるＳｉ膜１へのＦイオンの注入深さ
を、約２０００Åに設定している。この場合、ＬＯＣＯ
Ｓ形成時のＳｉ3Ｎ4膜中へのＦイオンの注入深さは、公
知の文献、例えば、Ｊａｍｅｓ Ｆ．Ｇｉｂｂｏｎｓ，
Ｗｉｌｌｉａｍ Ｓ．Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｓｔｅｖｅｎ
Ｗ．Ｍｙｌｏｒｅ 等の著による”Ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ
ＲａｎｇｅＳｔａｔｉｓｔｉｃｓ２ｎｄ Ｅｄｉｔｉ
ｏｎ”ＨＡＬＳＴＥＡＤ ＰＲＥＳＳ（１９７５）を参
照すると、同一条件下でのＳｉ基板中へのＦイオンの注
入深さと比較して約１０００Åと約１/２となる。
【００１５】このことから、本実施形態では、Ｓｉ3Ｎ4
膜のドライエッチング後にレジスト剥離をしてから、Ｆ
イオン注入を行った。 （４）パイロ酸化 熱処理炉において、注入されたフッ素を含むＳｉ膜をパ
イロ酸化して波長５４６ｎｍでの屈折率が１．４５６〜
１．４６０となるパイロ酸化膜６とし、素子分離層の形
成を行う（図１ｆ）。
膜のドライエッチング後にレジスト剥離をしてから、Ｆ
イオン注入を行った。 （４）パイロ酸化 熱処理炉において、注入されたフッ素を含むＳｉ膜をパ
イロ酸化して波長５４６ｎｍでの屈折率が１．４５６〜
１．４６０となるパイロ酸化膜６とし、素子分離層の形
成を行う（図１ｆ）。
【００１６】本発明の素子分離方法で作製されるパイロ
酸化膜の屈折率の値１．４５６〜１．４６０は、前述し
たフッ素を含まない従来のパイロ酸化膜の屈折率の値
１．４５２〜１．４６２と同等である。形成条件は、温
度１０００℃、流量Ｈ2：３ＳＬＭ、Ｏ2：３ＳＬＭ（た
だし、ＳＴＭは毎分あたりの気体の標準状態におけるリ
ットル数）である。
酸化膜の屈折率の値１．４５６〜１．４６０は、前述し
たフッ素を含まない従来のパイロ酸化膜の屈折率の値
１．４５２〜１．４６２と同等である。形成条件は、温
度１０００℃、流量Ｈ2：３ＳＬＭ、Ｏ2：３ＳＬＭ（た
だし、ＳＴＭは毎分あたりの気体の標準状態におけるリ
ットル数）である。
【００１７】１３０分のパイロ酸化を行い素子分離領域
の酸化膜厚が６０００Åとなるように素子分離形成条件
の設定を行った。Ｓｉ膜をパイロ酸化すると、パイロ酸
化膜は、酸化されるＳｉ膜の２〜４倍以上になる。その
ため、Ｓｉ膜へのＦイオンの注入深さは、形成されるパ
イロ酸化膜の厚さより小さな値で良い。
の酸化膜厚が６０００Åとなるように素子分離形成条件
の設定を行った。Ｓｉ膜をパイロ酸化すると、パイロ酸
化膜は、酸化されるＳｉ膜の２〜４倍以上になる。その
ため、Ｓｉ膜へのＦイオンの注入深さは、形成されるパ
イロ酸化膜の厚さより小さな値で良い。
【００１８】特記すべきことは、本実施形態において、
パイロ酸化速度が従来に比べて７０％大きくなることで
ある。 （５）活性層形成 左右に素子分離領域形成後、中央の活性領域表面に形成
されたＳｉ3Ｎ4製の酸化抑止膜を１４０℃の熱燐酸中で
エッチングして活性層領域を形成する（図１ｇ）。
パイロ酸化速度が従来に比べて７０％大きくなることで
ある。 （５）活性層形成 左右に素子分離領域形成後、中央の活性領域表面に形成
されたＳｉ3Ｎ4製の酸化抑止膜を１４０℃の熱燐酸中で
エッチングして活性層領域を形成する（図１ｇ）。
【００１９】結果として、本実施形態の素子分離方法に
よれば、イオン注入されたフッ素に基づいて、短い時間
でパイロ酸化膜が形成される。 （第２実施形態）上の実施形態は、素子分離領域となる
左右のＳｉ膜へのイオン注入深さに応じて酸化抑止膜の
厚さが変わる構成であったが、次にフッ素のＳｉ膜への
イオン注入時に酸化抑止膜の他に、レジストもマスクに
利用する素子分離方法について述べる。
よれば、イオン注入されたフッ素に基づいて、短い時間
でパイロ酸化膜が形成される。 （第２実施形態）上の実施形態は、素子分離領域となる
左右のＳｉ膜へのイオン注入深さに応じて酸化抑止膜の
厚さが変わる構成であったが、次にフッ素のＳｉ膜への
イオン注入時に酸化抑止膜の他に、レジストもマスクに
利用する素子分離方法について述べる。
【００２０】図２は別の本発明のＬＯＣＯＳによる素子
分離方法の工程断面図である。 （１）酸化抑止膜形成 最終的にＳｉ製のＬＳＩとなるＳｉ膜１上に温度１１０
０℃での熱酸化により厚さ５００ÅのＳｉＯ2製のパッ
ド酸化膜２を形成後（図２ａ）、局所的に酸化するＬＯ
ＣＯＳ工程用に温度５００℃でのプラズマＣＶＤにより
厚さ１０００Åのパッド酸化膜上にＳｉ3Ｎ4製の酸化抑
止膜３を堆積する（図２ｂ）。
分離方法の工程断面図である。 （１）酸化抑止膜形成 最終的にＳｉ製のＬＳＩとなるＳｉ膜１上に温度１１０
０℃での熱酸化により厚さ５００ÅのＳｉＯ2製のパッ
ド酸化膜２を形成後（図２ａ）、局所的に酸化するＬＯ
ＣＯＳ工程用に温度５００℃でのプラズマＣＶＤにより
厚さ１０００Åのパッド酸化膜上にＳｉ3Ｎ4製の酸化抑
止膜３を堆積する（図２ｂ）。
【００２１】レジストをフッ素の注入阻止膜に用いるの
で、酸化抑止膜の膜厚は、１０００Åと薄くなってい
る。 （２）酸化抑止層のパターニング 図中央の素子形成領域上のみにＳｉ3Ｎ4製の酸化抑止膜
を残すようにするため、レジストの塗布、露光、現像に
より酸化抑止膜３上に所定形状のレジスト４を形成する
（図２ｃ）。
で、酸化抑止膜の膜厚は、１０００Åと薄くなってい
る。 （２）酸化抑止層のパターニング 図中央の素子形成領域上のみにＳｉ3Ｎ4製の酸化抑止膜
を残すようにするため、レジストの塗布、露光、現像に
より酸化抑止膜３上に所定形状のレジスト４を形成する
（図２ｃ）。
【００２２】さらに、Ｓｉ膜１に垂直な方向にＲＩＥ等
のドライエッチングを行い、Ｓｉ3Ｎ4製の酸化抑止層を
レジストの形状に合わせて所定形状にパターニングし
て、所定形状の酸化抑止膜５をパッド酸化膜２上に残す
（図２ｄ）。このとき、厚さ６０００Åのレジスト４は
所定形状の酸化抑止膜５上に残っている。 （３）Ｆイオン注入 フッ素７をパッド酸化膜２上からＳｉ膜１表面にイオン
注入する（図２ｅ）。
のドライエッチングを行い、Ｓｉ3Ｎ4製の酸化抑止層を
レジストの形状に合わせて所定形状にパターニングし
て、所定形状の酸化抑止膜５をパッド酸化膜２上に残す
（図２ｄ）。このとき、厚さ６０００Åのレジスト４は
所定形状の酸化抑止膜５上に残っている。 （３）Ｆイオン注入 フッ素７をパッド酸化膜２上からＳｉ膜１表面にイオン
注入する（図２ｅ）。
【００２３】その注入条件はイオン種Ｆ+、加速電圧１
００ｋｅＶ、ドーズ量１×１０16ａｔｍｓｃｍ-2であ
る。この時、厚さ６０００Åのレジスト４及び厚さ１０
００ÅのＳｉ3Ｎ4製の所定形状の酸化抑止膜５の被覆部
では、Ｓｉ膜１へのイオン注入は疎外されるが、表面に
厚さ５００ÅのＳｉＯ2製のパッド酸化膜２が露出して
いる、所定形状の酸化抑止膜５の非被覆部では、Ｆイオ
ンがＳｉ膜１に注入される。
００ｋｅＶ、ドーズ量１×１０16ａｔｍｓｃｍ-2であ
る。この時、厚さ６０００Åのレジスト４及び厚さ１０
００ÅのＳｉ3Ｎ4製の所定形状の酸化抑止膜５の被覆部
では、Ｓｉ膜１へのイオン注入は疎外されるが、表面に
厚さ５００ÅのＳｉＯ2製のパッド酸化膜２が露出して
いる、所定形状の酸化抑止膜５の非被覆部では、Ｆイオ
ンがＳｉ膜１に注入される。
【００２４】ここで、図１で左右に位置し、のちに左右
の素子分離領域となるＳｉ膜１へのＦイオンの注入深さ
を、約２０００Åに設定している。この場合、Ｓｉ3Ｎ4
膜中へのＦイオンは、レジストに阻まれて、注入されな
い。フッ素のイオン注入後、酸化抑止膜上のレジストを
剥離した。
の素子分離領域となるＳｉ膜１へのＦイオンの注入深さ
を、約２０００Åに設定している。この場合、Ｓｉ3Ｎ4
膜中へのＦイオンは、レジストに阻まれて、注入されな
い。フッ素のイオン注入後、酸化抑止膜上のレジストを
剥離した。
【００２５】なぜなら、Ｓｉ3Ｎ4膜の膜厚を、注入する
Ｆイオンの注入深さの半分以下に設定するプロセスを行
う場合、Ｓｉ3Ｎ4膜のドライエッチング後のレジスト剥
離前にＦイオン注入を行い、素子形成領域に、Ｆイオン
が注入されないようにする必要があるからである。本実
施形態の場合、酸化抑止膜が薄くても素子形成領域に悪
影響が生じることがなく、特に、厚くするとクラック
（ひび）が入りやすいＳｉ3Ｎ4膜を種々のイオン注入条
件で酸化抑止膜として利用できるようになる。 （４）パイロ酸化 熱処理炉において、注入されたフッ素を含むＳｉ膜をパ
イロ酸化してパイロ酸化膜６とし、素子分離層の形成を
行う（図２ｆ）。
Ｆイオンの注入深さの半分以下に設定するプロセスを行
う場合、Ｓｉ3Ｎ4膜のドライエッチング後のレジスト剥
離前にＦイオン注入を行い、素子形成領域に、Ｆイオン
が注入されないようにする必要があるからである。本実
施形態の場合、酸化抑止膜が薄くても素子形成領域に悪
影響が生じることがなく、特に、厚くするとクラック
（ひび）が入りやすいＳｉ3Ｎ4膜を種々のイオン注入条
件で酸化抑止膜として利用できるようになる。 （４）パイロ酸化 熱処理炉において、注入されたフッ素を含むＳｉ膜をパ
イロ酸化してパイロ酸化膜６とし、素子分離層の形成を
行う（図２ｆ）。
【００２６】形成条件は、温度１０００℃、流量Ｈ2：
３ＳＬＭ、Ｏ2：３ＳＬＭ（ただし、ＳＴＭは毎分あた
りの気体の標準状態におけるリットル数）である。１３
０分のパイロ酸化を行い素子分離領域の酸化膜厚が６０
００Åとなるように素子分離形成条件の設定を行った。
特記すべきことは、本実施形態において、パイロ酸化速
度が従来に比べて７０％大きくなることである。 （５）活性層形成 左右に素子分離領域形成後、中央の活性領域表面に形成
されたＳｉ3Ｎ4製の酸化抑止膜を１４０℃の熱燐酸中で
エッチングして活性層領域を形成する（図２ｇ）。
３ＳＬＭ、Ｏ2：３ＳＬＭ（ただし、ＳＴＭは毎分あた
りの気体の標準状態におけるリットル数）である。１３
０分のパイロ酸化を行い素子分離領域の酸化膜厚が６０
００Åとなるように素子分離形成条件の設定を行った。
特記すべきことは、本実施形態において、パイロ酸化速
度が従来に比べて７０％大きくなることである。 （５）活性層形成 左右に素子分離領域形成後、中央の活性領域表面に形成
されたＳｉ3Ｎ4製の酸化抑止膜を１４０℃の熱燐酸中で
エッチングして活性層領域を形成する（図２ｇ）。
【００２７】結果として、本実施形態の素子分離方法に
よれば、所定形状の酸化抑止膜５が薄いため、第１実施
形態より短い時間で所定形状の酸化抑止膜５を形成でき
るだけでなく、フッ素を含有するＳｉ膜から短い時間で
パイロ酸化膜が形成される。上の実施形態は一定条件で
のパイロ酸化膜の製造工程について述べてきたが、以下
にフッ素が増えると、どの程度酸化速度が増すのかを種
々のドーズ量と酸化温度をパラメータとして示すことに
する。
よれば、所定形状の酸化抑止膜５が薄いため、第１実施
形態より短い時間で所定形状の酸化抑止膜５を形成でき
るだけでなく、フッ素を含有するＳｉ膜から短い時間で
パイロ酸化膜が形成される。上の実施形態は一定条件で
のパイロ酸化膜の製造工程について述べてきたが、以下
にフッ素が増えると、どの程度酸化速度が増すのかを種
々のドーズ量と酸化温度をパラメータとして示すことに
する。
【００２８】図３に２０００Åの深さにＦイオン注入
後、酸化温度を変化させてパイロ酸化膜を形成したとき
の酸化速度の酸化温度依存性を示す。形成条件は、温度
１０００℃、流量Ｈ2：５ＳＬＭ、Ｏ2：５ＳＬＭ（ただ
し、ＳＴＭは毎分あたりの気体の標準状態におけるリッ
トル数）である。また、注入条件はイオン種Ｆ+、加速
電圧１００ｋｅＶ、ドーズ量１×１０15〜１×１０16ａ
ｔｍｓｃｍ-2である。
後、酸化温度を変化させてパイロ酸化膜を形成したとき
の酸化速度の酸化温度依存性を示す。形成条件は、温度
１０００℃、流量Ｈ2：５ＳＬＭ、Ｏ2：５ＳＬＭ（ただ
し、ＳＴＭは毎分あたりの気体の標準状態におけるリッ
トル数）である。また、注入条件はイオン種Ｆ+、加速
電圧１００ｋｅＶ、ドーズ量１×１０15〜１×１０16ａ
ｔｍｓｃｍ-2である。
【００２９】図３の●は、従来のイオン注入が無いとき
の酸化速度、○は、本発明のフッ素のドーズ量１×１０
15ａｔｍｓｃｍ-2のときの酸化速度、◆は、本発明のフ
ッ素のドーズ量５×１０15ａｔｍｓｃｍ-2のときの酸化
速度、◇は、本発明のフッ素のドーズ量１×１０16ａｔ
ｍｓｃｍ-2のときの酸化速度をそれぞれ、示している。
の酸化速度、○は、本発明のフッ素のドーズ量１×１０
15ａｔｍｓｃｍ-2のときの酸化速度、◆は、本発明のフ
ッ素のドーズ量５×１０15ａｔｍｓｃｍ-2のときの酸化
速度、◇は、本発明のフッ素のドーズ量１×１０16ａｔ
ｍｓｃｍ-2のときの酸化速度をそれぞれ、示している。
【００３０】酸化速度は、イオン注入を行わなかった場
合と比較して、全体に速くなっている。また、酸化速度
はイオン注入時のフッ素イオンの注入量と相関が認めら
れ、特に、９５０℃以上で酸化速度が大きく変化してい
る。これは、Ｆイオンの注入により形成されたＳｉ−Ｆ
がＳｉ−Ｏに変化したためと考えられる。
合と比較して、全体に速くなっている。また、酸化速度
はイオン注入時のフッ素イオンの注入量と相関が認めら
れ、特に、９５０℃以上で酸化速度が大きく変化してい
る。これは、Ｆイオンの注入により形成されたＳｉ−Ｆ
がＳｉ−Ｏに変化したためと考えられる。
【００３１】例えば、図３でパイロ酸化温度が１０００
℃、ガス流量がＨ2：５ＳＬＭ、Ｏ2：５ＳＬＭの場合、
従来のイオン注入がないときの酸化速度が２４００Å／
時間であるのに対して、フッ素のドーズ量が１×１０15
ａｔｍｓｃｍ-2（図中で１Ｅ１５ａｔｍｓ／ｃｍ2と表
現）では２８００Å／時間と約１６％向上している。同
様にフッ素のドーズ量が５×１０15ａｔｍｓｃｍ-2（図
中で５Ｅ１５ａｔｍｓ／ｃｍ2と表現）では３５００Å
／時間と約４５％向上している。
℃、ガス流量がＨ2：５ＳＬＭ、Ｏ2：５ＳＬＭの場合、
従来のイオン注入がないときの酸化速度が２４００Å／
時間であるのに対して、フッ素のドーズ量が１×１０15
ａｔｍｓｃｍ-2（図中で１Ｅ１５ａｔｍｓ／ｃｍ2と表
現）では２８００Å／時間と約１６％向上している。同
様にフッ素のドーズ量が５×１０15ａｔｍｓｃｍ-2（図
中で５Ｅ１５ａｔｍｓ／ｃｍ2と表現）では３５００Å
／時間と約４５％向上している。
【００３２】さらに、フッ素のドーズ量が１×１０16ａ
ｔｍｓｃｍ-2（図中で１Ｅ１６ａｔｍｓ／ｃｍ2と表
現）では４２００Å／時間と約７５％向上している。続
いて、このような酸化速度の向上が一定の厚さの素子分
離領域を形成するのにどのくらいの時間の短縮につなが
るかを述べる。同様のイオン注入条件でパイロ酸化を行
った時の酸化膜厚の酸化時間依存性を図４に示す。
ｔｍｓｃｍ-2（図中で１Ｅ１６ａｔｍｓ／ｃｍ2と表
現）では４２００Å／時間と約７５％向上している。続
いて、このような酸化速度の向上が一定の厚さの素子分
離領域を形成するのにどのくらいの時間の短縮につなが
るかを述べる。同様のイオン注入条件でパイロ酸化を行
った時の酸化膜厚の酸化時間依存性を図４に示す。
【００３３】図４中の記号の条件は、先の図３の同一記
号の条件と同じである。例えば、この図中の（●）は、
Ｆイオン注入層を形成しない場合の酸化膜厚の酸化時間
依存性を示している。酸化膜厚は、酸化時間と共に単調
に増加している。これに対し、Ｆイオンを注入して熱酸
化を行った試料（○）、（◇）、（◆）では、最初、熱
酸化速度はＦイオン注入量の増大に伴なって急激に増加
しているが、熱酸化時間が長くなるにつれて、酸化膜厚
の増加が飽和する傾向を示す。
号の条件と同じである。例えば、この図中の（●）は、
Ｆイオン注入層を形成しない場合の酸化膜厚の酸化時間
依存性を示している。酸化膜厚は、酸化時間と共に単調
に増加している。これに対し、Ｆイオンを注入して熱酸
化を行った試料（○）、（◇）、（◆）では、最初、熱
酸化速度はＦイオン注入量の増大に伴なって急激に増加
しているが、熱酸化時間が長くなるにつれて、酸化膜厚
の増加が飽和する傾向を示す。
【００３４】そして、１×１０16ａｔｍｓｃｍ-2の濃度
で、２０００Åの深さにフッ素イオン注入を行ない６０
００Åの酸化膜を形成する場合、フッ素イオン注入を行
わない場合と比較して、従来の１７０分間から本発明の
６０分間へと約１．５時間の時間短縮が可能となること
が分かる。よって、従来の素子分離方法のパイロ酸化に
比べて、本実施形態の素子分離方法のパイロ酸化は、熱
酸化時間が半減する。
で、２０００Åの深さにフッ素イオン注入を行ない６０
００Åの酸化膜を形成する場合、フッ素イオン注入を行
わない場合と比較して、従来の１７０分間から本発明の
６０分間へと約１．５時間の時間短縮が可能となること
が分かる。よって、従来の素子分離方法のパイロ酸化に
比べて、本実施形態の素子分離方法のパイロ酸化は、熱
酸化時間が半減する。
【００３５】尚、前述した実施形態において、いずれも
パッド酸化膜をＳｉ膜表面に設けているが、パッド酸化
膜２は、パイロ酸化膜６のバーズビーク（ｂｉｒｄｓ
ｂｅａｋ）を抑制する上で有効であるが、パイロ酸化時
間を短縮するという目的を鑑みれば、特に必要としな
い。
パッド酸化膜をＳｉ膜表面に設けているが、パッド酸化
膜２は、パイロ酸化膜６のバーズビーク（ｂｉｒｄｓ
ｂｅａｋ）を抑制する上で有効であるが、パイロ酸化時
間を短縮するという目的を鑑みれば、特に必要としな
い。
【００３６】
【発明の効果】本発明の素子分離方法は、素子分離形成
時の工程の熱酸化時間の短縮化を図ることができる。こ
のことにより、ＴＡＴ（Ｔｕｒｎ Ａｒｏｕｎｄ Ｔｉ
ｍｅ：応答時間）の短縮、ロット処理量の増大が可能と
なる。
時の工程の熱酸化時間の短縮化を図ることができる。こ
のことにより、ＴＡＴ（Ｔｕｒｎ Ａｒｏｕｎｄ Ｔｉ
ｍｅ：応答時間）の短縮、ロット処理量の増大が可能と
なる。
【００３７】さらに、熱酸化に要する熱エネルギー消費
の削減も行うことができる。
の削減も行うことができる。
【図１】本発明の剥離後フッ素イオンを注入する素子分
離方法の工程図である。
離方法の工程図である。
【図２】本発明の剥離前フッ素イオンを注入する素子分
離方法の工程図である。
離方法の工程図である。
【図３】本発明のフッ素イオン量と酸化速度との相関図
である。
である。
【図４】本発明のフッ素イオン量と酸化膜厚との相関図
である。
である。
【図５】従来の素子分離方法の工程図である。
１ Ｓｉ膜 ２ パッド酸化膜 ３ 酸化抑止膜 ４ レジスト ５ 所定形状の酸化抑止膜 ６ パイロ酸化膜 ７ フッ素
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉ製ＬＳＩのＬＯＣＯＳによる素子分
離方法において、Ｓｉ膜上に酸化抑止膜を形成する工程
と、酸化抑止膜を所定形状にパターニングした後、フッ
素を所定形状の酸化抑止膜以外の領域のＳｉ膜にイオン
注入する工程と、注入されたフッ素を含むＳｉ膜をパイ
ロ酸化する工程とを備えることを特徴とする素子分離方
法。 - 【請求項２】 Ｓｉ膜と酸化抑止膜との間にパッド酸化
膜を形成することを特徴とする請求項１の素子分離方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4367896A JPH09237784A (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 素子分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4367896A JPH09237784A (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 素子分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09237784A true JPH09237784A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=12670507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4367896A Pending JPH09237784A (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 素子分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09237784A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000353699A (ja) * | 1999-05-14 | 2000-12-19 | Lucent Technol Inc | ある材料層の上に酸化物を形成する方法 |
| JP2000357689A (ja) * | 1999-05-14 | 2000-12-26 | Lucent Technol Inc | 酸化物領域を有する集積回路デバイス |
-
1996
- 1996-02-29 JP JP4367896A patent/JPH09237784A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000353699A (ja) * | 1999-05-14 | 2000-12-19 | Lucent Technol Inc | ある材料層の上に酸化物を形成する方法 |
| JP2000357689A (ja) * | 1999-05-14 | 2000-12-26 | Lucent Technol Inc | 酸化物領域を有する集積回路デバイス |
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