JPH0992647A - 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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JPH0992647A
JPH0992647A JP24640595A JP24640595A JPH0992647A JP H0992647 A JPH0992647 A JP H0992647A JP 24640595 A JP24640595 A JP 24640595A JP 24640595 A JP24640595 A JP 24640595A JP H0992647 A JPH0992647 A JP H0992647A
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JP
Japan
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nitride film
film
semiconductor substrate
polycrystalline silicon
oxide film
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JP24640595A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Kaigawa
裕之 貝川
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、バーズビークの長さが短く、しか
も窒化膜の下端部での半導体基板への電気的特性欠陥が
ほとんど発生しない素子分離方法を提供することにあ
る。 【解決手段】 本発明の半導体装置の製造方法は、半導
体基板1上に酸化膜2及び第一窒化膜3を順次形成した
後、第一窒化膜3下端部の半導体基板1との間に残留多
結晶シリコン膜5を形成する工程と、第一窒化膜3及び
残留多結晶シリコン膜5を覆うように第二窒化膜6を形
成する工程と、前記第二窒化膜6をエッチングし側壁窒
化膜7を形成する工程と、前記半導体基板1を酸化して
素子分離酸化膜8を形成する工程とを含むものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に素子分離酸化膜の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、半導体素子の製造工程において
は、隣接する半導体素子を分離して製造を行う必要があ
る。半導体素子の分離方法として、従来からLOCOS
(Local Oxidation of Silicon) 法が広く用いられてい
る。このLOCOS法を、図4を参照に説明する。ま
ず、図4(a)に示すように、半導体基板31に酸化膜
32を形成し、その上に窒化膜を形成する。そして、素
子形成予定領域上の窒化膜33のみを残し、窒化膜を選
択的にエッチング除去する。次に、図4(b)に示すよ
うに、窒化膜33を耐酸化マスクとして、半導体基板3
1を酸化する。この酸化により、窒化膜33が覆われて
いない領域には所定膜厚の素子分離酸化膜34が形成さ
れる。この素子分離酸化膜34によって隣接する素子形
成領域35間の分離が達成される。
【0003】しかし、従来のLOCOS法では、図4
(b)に示すように、酸化膜の成長は半導体基板31に
垂直方向だけでなく水平方向にも進行する。従って、素
子分離酸化膜34が窒化膜33の端から素子形成領域に
食い込むように成長し、いわゆるバーズビーク36が形
成されていた。このため、実質的な素子形成領域35の
面積が、小さくなるという欠点があった。
【0004】この問題を解決するための技術として改良
LOCOS法が提案されている。この改良LOCOS法
を図5を参照に説明する。まず、図5(a)に示すよう
に、、半導体基板31に薄い酸化膜32を形成し、その
上に多結晶シリコン膜37および窒化膜をこの順で形成
する。そして、素子形成領域上の窒化膜33のみを残
し、窒化膜を選択的にエッチング除去する。このとき同
時に多結晶シリコン膜37も最初の膜厚の半分程度の膜
厚となるようエッチングする。
【0005】次に、、図5(b)に示すように、窒化膜
33を耐酸化マスクとして、半導体基板31を酸化す
る。従来のLOCOS法と同様に所定膜厚の素子分離酸
化膜34が形成される。この方法では、多結晶シリコン
膜37と薄い酸化膜32を組合わせることにより、バー
ズビーグ36を抑えるというものである。これは、酸化
時における多結晶シリコン膜37の酸素成長速度が遅い
ため、多結晶シリコン膜37の横方向への酸化は小さく
なる。その結果、バーズビーク36は素子形成領域35
内にはあまり長く延びてこない。
【0006】このようにして、改良LOCOS法ではバ
ーズビーク36が短い素子分離酸化膜34を形成できる
ので、より広い素子形成領域35を得ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、改良LOCO
S法では図5(c)に示すように、バーズビーク36の
長さLを短かくして、所定厚さの素子分離酸化膜34を
得ようとすると、素子分離酸化膜34が成長するときに
バーズビーク36下の半導体基板1に発生する応力が、
従来のLOCOS法に比べ大きくなる。特に、膜厚が多
結晶シリコン膜37と薄い酸化膜32の合計厚さが約1
0倍くらいある窒化膜33の下端では、素子分離酸化膜
34の成長が抑えられため、その応力が半導体基板31
側により強く加わることになる。この結果、半導体基板
31に結晶欠陥38が生じ、電流リーク等の電気的特性
欠陥が発生しやすくなるおそれがあった。
【0008】本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、
バーズビークの長さが短く、しかも窒化膜の下端部での
半導体基板への電気的特性欠陥がほとんど発生しない素
子分離方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次のような構成をとる。すなわち、本発明
の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に酸化膜及び
第一窒化膜を順次形成した後、第一窒化膜下端部の半導
体基板との間に残留多結晶シリコン膜を形成する工程
と、前記第一窒化膜及び残留多結晶シリコン膜を覆うよ
うに第二窒化膜を形成する工程と、前記第二窒化膜をエ
ッチングし側壁窒化膜を形成する工程と、前記半導体基
板を酸化して素子分離酸化膜を形成する工程とを含むも
のである。
【0010】本発明の半導体装置の製造方法において
は、素子分離酸化膜を形成する際に、耐酸化性マスクと
して通常使用される第一窒化膜の他に側壁窒化膜を利用
している。この側壁窒化膜が形成されている領域では、
酸素の横方向への拡散が抑制されるので、バーズビーク
が素子形成領域内にはあまり成長せず、広い素子形成領
域を得ることができる。
【0011】また、第一窒化膜の下端部に残留多結晶シ
リコン膜を形成することで、素子分離酸化膜の成長時に
生じる応力による半導体基板への物理的ストレスを低減
させている。すなわち、素子分離酸化膜は成長と同時に
体積膨張も起こり、耐酸化性マスクの窒化膜を押し上げ
ようとするが、窒化膜の下端に、結晶粒が多くそれによ
って応力が分散されやすい物質である多結晶シリコン膜
を形成することで体積膨張に伴う応力を吸収している。
この結果、半導体基板に加わる物理的ストレスを大幅に
減らすことができる。
【0012】また、窒化膜の下端の多結晶シリコン膜自
身が酸化されることで、バーズビークが素子形成領域内
にはあまり成長しない。これは、多結晶シリコン膜の酸
素の拡散速度が、半導体基板材料であるシリコンの拡散
速度の比べ小さいため、多結晶シリコン膜は横方向へは
酸化されにくい。従って、バーズビークは素子形成領域
内にはあまり長く延びることはない。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面を
参照しつつ具体的に説明する。図1は本発明に係る半導
体装置の製造方法の実施例の工程順を示す断面図であ
る。まず、図1(a)に示すように、シリコン基板など
の半導体基板1の表面全体を、例えば約900℃の酸化
雰囲気中で熱酸化して膜厚約500オングストロームの
酸化膜2を形成し、その上に例えばCVD(Chemical Va
por Deposition)法により窒化膜を形成する。次に、こ
の窒化膜を素子形成領域を除いて選択的にエッチング除
去して、第一窒化膜3を形成する。このエッチングはウ
エットエッチングでもドライエッチングでも良いが、サ
イドエッチングが少ないドライエッチングのほうがより
好ましい。
【0014】次いで、図1(b)に示すように、半導体
基板1を、例えばフッ酸水溶液を用いたウエットエッチ
ングで、酸化膜2をエッチング除去する。この場合、第
一窒化膜3がフッ酸水溶液に対してほとんどエッチング
されないので、第一窒化膜3の下に形成されている酸化
膜2の一部が除去され、結果的に第一窒化膜3がオーバ
ーハング形状となる。
【0015】次いで、図1(c)に示すように、半導体
基板1及び第一窒化膜3を覆うように、CVD法等によ
り膜厚約300オングストロームの多結晶シリコン膜4
を堆積する。この多結晶シリコン膜4の堆積は、オーバ
ーハング形状の第一窒化膜3と半導体基板1との間にも
多結晶シリコン膜4が堆積されるような条件で行われ
る。
【0016】次いで、図1(d)に示すように、多結晶
シリコン膜4を全面エッチバックして除去する。このエ
ッチングでは、半導体基板1及び第一窒化膜3を覆って
いる多結晶シリコン膜のみが除去されるので、第一窒化
膜3と半導体基板1との間の堆積した多結晶シリコン膜
は残留多結晶シリコン膜5として残る。次いで、図2
(e)に示すように、CVD法等により半導体基板1及
び第一窒化膜3を覆うように、一定の膜厚でその厚さが
約2000オングストロームの第二窒化膜6を堆積す
る。
【0017】次いで、図2(f)に示すように、例えば
プラズマエッチングや反応性イオンエッチング等のドラ
イエッチングで、第二窒化膜をエッチング除去する。ド
ライエッチングは異方性エッチングであるので、第二窒
化膜は膜厚方向に同じ厚さ岳だけエッチングされる。そ
の結果、第一窒化膜3及び残留多結晶シリコン膜5の側
壁部分に側壁窒化膜7が形成される。
【0018】最後に、図2(g)に示すように、第一窒
化膜3及び側壁窒化膜7を耐酸化性のマスクとして、半
導体基板1を酸化雰囲気中で熱酸化する。そうすると、
第一窒化膜3及び側壁窒化膜7で覆われていない領域の
半導体基板1が酸化され、その結果、所定膜厚の素子分
離酸化膜8が形成される。この酸化に伴い残留多結晶シ
リコン膜も一部あるいは大部分もしくは全部が酸化膜9
に変わる。
【0019】素子分離酸化膜8を形成した後は、素子形
成領域10上の酸化膜2,9、第一窒化膜3及び側壁窒
化膜7を除去し、通常のプロセスを用いて素子、例えば
MOSFET等を形成する。尚、本実施例では図示しな
かったが、(b)及び(d)の後に、半導体基板1の表
面に膜厚100オングストロームの酸化膜を形成しても
良い。この酸化膜を形成することで、多結晶シリコン膜
4及び第二窒化膜6をエッチングする際のストッパーと
して利用でき、半導体基板1の表面を保護することがで
きる。
【0020】次に本発明の作用について図2を参照に説
明する。図3(a)は、側壁窒化膜7が形成された後
に、素子分離酸化膜を形成するために行われる酸化処理
の初期段階を示している。初期段階では、半導体基板1
の表面が酸素に接触することで酸化が開始されるが、本
発明の方法では第一窒化膜3に隣接して側壁窒化膜7を
設けているので、これが素子形成領域方向への酸化のス
トッパとして作用し、酸素(O2) が第一窒化膜3の下
端部から半導体基板1に浸透しない。従って、素子分離
酸化膜がバーズビークとなって、素子形成領域10内に
成長することはほとんどない。
【0021】図3(b)は、素子分離酸化膜を形成する
ために行われる酸化処理の最終段階を示している。この
段階では、素子分離酸化膜8が所定の膜厚に達するまで
成長している。この成長にともない側壁窒化膜7は少し
押し上げられる。しかし、第一窒化膜3の下端部には、
結晶粒が多い残留多結晶シリコン膜5が形成されている
ので、酸化に際しての緩衝材の役割を果たし素子分離酸
化膜8の成長にともなう応力を吸収している。従って、
応力は矢印に示すように残留多結晶シリコン膜5に分散
するので、半導体基板1側へ加わる応力はかなり減少す
る。この結果、半導体基板1への物理的ストレスによる
結晶欠陥等の問題もほとんど発生しなくなる。
【0022】残留多結晶シリコン膜がこの酸化により、
酸化膜9に変わるが、多結晶シリコン膜の酸化速度が遅
いため、所定膜厚の素子分離酸化膜8を形成する間にお
いても、自身が酸化されるだけで横方向への酸化はほと
んどされない。従って、バーズビークができて素子形成
領域内に達するおそれは少ない。
【0023】
【発明の効果】以上、説明したように本発明による半導
体装置の製造方法によれば、バーズビーク幅をより小さ
くできて素子形成領域を広くすることができるので、高
集積化が可能となる。また、残留多結晶シリコン膜を設
けているので、素子分離酸化膜の成長に伴う応力を分散
でき、結果として、半導体基板のへの物理的ストレスを
減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の製造方法の一部を示す説
明図。
【図2】本発明の半導体装置の製造方法の一部を示す説
明図。
【図3】本発明の半導体装置の製造方法の作用を示す説
明図。
【図4】従来の半導体装置の製造方法を示す説明図。
【図5】従来の半導体装置の製造方法を示す説明図。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 酸化膜 3 第一窒化膜 4 多結晶シリコン膜 5 残留多結晶シリコン膜 6 第二窒化膜 7 側壁窒化膜 8 素子分離酸化膜 9 酸化膜 10 素子形成領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に酸化膜及び第一窒化膜を
    順次形成した後、第一窒化膜下端部の半導体基板との間
    に残留多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記第一窒
    化膜及び残留多結晶シリコン膜を覆うように第二窒化膜
    を形成する工程と、前記第二窒化膜をエッチングし側壁
    窒化膜を形成する工程と、前記半導体基板を酸化して素
    子分離酸化膜を形成する工程とを含む半導体装置の製造
    方法。
JP24640595A 1995-09-25 1995-09-25 半導体装置の製造方法 Pending JPH0992647A (ja)

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