JPS62290146A - 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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JPS62290146A
JPS62290146A JP61133212A JP13321286A JPS62290146A JP S62290146 A JPS62290146 A JP S62290146A JP 61133212 A JP61133212 A JP 61133212A JP 13321286 A JP13321286 A JP 13321286A JP S62290146 A JPS62290146 A JP S62290146A
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茂 森田
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  • Element Separation (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 (産業上の利用分野) この発明は、半導体装置の製造方法に関するもので、特
に半導体基板上に形成される半導体素子の分離技術に係
わる。
(従来の技術) 従来、素子分離技術としてLOCO8法が広く知られて
いる。LOCO8法とは、半導体基板上に絶縁膜を介し
て耐酸化性膜、例えばシリコン窒化膜(SiH2膜)を
形成して・卆ターニングを行なった後、上記シリコン窒
化膜をマスクにして選択酸化を行なうことにより素子分
離用の厚い絶縁膜を形成するものである。
ところで、上述したLOCO8法では1選択酸化用マス
ク材(シリコン窒化膜)の寸法と形成された素子分離領
域の寸法との間に誤差が生ずる。例えば、シリコン窒化
膜の膜厚を2500X、半導体基板(シリコン基板)と
シリコン窒化膜間の絶縁膜(シリコン酸化膜)のB!X
厚を1500X、選択酸化時の素子分離用絶縁膜厚を8
000A%出来上り素子分離用絶縁膜厚を5000〜6
000Xとすると、上記寸法誤差は、1.2〜1.6 
ttmとなる。
このため、LOCO8法を用いて電気的に充分な素子分
離用絶縁膜厚を得ようとする場合、実用的な素子分離領
域の幅は2.0μm8度が限界であり、これ以下の微細
な素子分離には向かない欠点がある。
また、上記素子分離領域の幅と形成される素子分離用絶
縁膜厚との間には相関関係があることが実験的に確かめ
られており、素子分離領域の幅を狭めるとその膜厚が減
少し、!気的に充分な素子分離特性が得られなくなると
いう問題がある。例えば、先に示した条件で出来上シ素
子分離用絶縁膜の幅を1.4μmとする場合、半導体基
板内の結晶欠陥の発生を考慮すると、得られる最大の素
子分離用絶縁膜厚は出来上り寸法で約3000〜320
0X程度であり、これ以上の膜厚の形成は困難である。
なお、素子分離用絶縁膜厚は、この絶縁膜下の反転防止
層の濃度との相互関係で決まり、高濃度なほど厚くでき
るが、反転防止層をむやみに高濃度にすることは素子の
耐性や動作速度を劣化させることとなり、素子の形成上
不利となる。
(発明が解決しようとする問題点) 上述したように、LOCOS法を用いて素子分離用絶縁
膜を形成する従来の半導体装置の製造方法では、寸法誤
差が大きいとともに、素子分離領域の幅が狭い所には厚
い素子分離用絶縁j模が形成できない欠点がある。
従って、この発明は上記の欠点を除去するためのもので
、狭い素子分離領域に高精度に厚い素子分離用絶縁膜を
形成できる半導体装置の製造方法か界4fLナスとμを
8的ふ1丁1八六−[発明の構成コ (問題点を解決するための手段と作用)すなわち、この
発明においては、上記の目的を達成するために、半導体
基板上に多結晶シリコン膜、シリコン酸化膜、および耐
酸化性膜を]I式次形成し、素子分離領域の耐酸化性膜
とシリコン酸化、模を選択的に除去する。次に、フォト
レゾスト、残存された上記耐酸化性膜および上jピシリ
コン識化膜をマスクにして半導体基板中にチャネルスト
ッ・ぜ用の不純物をイオン注入し、上記フォトレゾスト
を除去した後、露出された上記多結晶シリコン膜上にシ
リコン層t−選択的に成長形成する。次に、上記l1i
It酸化性農をマスクにしてPA酸化を行ない、上記シ
リコン層および多結晶シリコン膜を選択的に酸化して素
子分離用絶縁、嗅を形成した後。
上記耐酸化性膜を除去する。そして・、上記素子分離用
絶縁膜の側面の凹部を液化物で埋め込んで平坦化した後
、エツチングを行なって素子領域となる半導体基板表面
を露出させている。
このような製造方法では、耐酸化性膜で側面を囲まれた
領域内のシリコン層を酸化するので、寸法誤差を極めて
小さくでき、しかも半導体基板自体はわずかじか酸化さ
れないので基板の結晶欠陥の発生も少なくなる。yに素
子分離用絶縁膜となるシリコン層の成長膜厚を制御する
ことによシ、微細な素子分離領域でも出来上りの素子分
離膜厚を容易に制御でき、電気的な素子分離に充分足り
る膜厚が得られる。
(実施例) 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第1図(a)〜(h)はそれぞれ、素子分離用絶
縁膜の製造′工程を工程頭に示している。
まず、P型(100)で比抵抗が1〜2Ω・1のシリコ
ン基板11の主表面を1ooo℃の0z1f−囲気中で
酸化し、この基板11の表面保護用の第1のシリコン酸
化膜12(膜厚500X)を形成する。次に、このシリ
コン酸化膜12上に気相成長法によシ膜厚750Xの多
結晶シリコン膜13を堆積形成し、続いてこの多結晶シ
リコン膜13の裏面を1000℃のO!雰囲気中で酸化
し、膜厚5oolの第2のシリコン酸化膜14を形成す
る。そして、上記シリコン酸化膜14上に、気相成長法
により膜厚2000Xのシリコン窒化膜15を堆積形成
すると(IL)図に示すようになる。
次に、(b)図に示すように、写真蝕刻法によりフォト
レジスト16をマスクにして素子分離領域のシリコン窒
化膜15をフッ素系ガスを用いたリセストイオンエツチ
ング(異方性蝕刻法)により選択的に除去した後、残存
されたシリコン窒化膜15をマスクにしてシリコン酸化
膜14を除去し、開孔17を形成する。
その後、フォトレジスト、シリコン窒化膜15、および
シリコン酸化膜14をマスクとして、素子分離領域のシ
リコン基板11内に多結晶シリコン膜13とシリコン酸
化膜12を介して反転防止のための不純wJ(B+)1
8を加速電圧100 kevで、ドーズ量5X1013
crr2程度イオン注入する。その後、上記開孔17内
の露出した多結晶シリコン膜13の表面上にのみ選択エ
ピタキシャル成長法で多結晶(もしくは単結晶)シリコ
ン層19を厚さ約3000Xに成長形成すると(C)図
に示すようになる。
次に、シリコン窒化膜15を選択酸化用のマスクとし、
1000℃のH,+O,雰囲気中で露出している多結晶
シリコン層19、この下の多結晶シリコン膜13、およ
びこの下のシリコン基板11の深さ約250Xまで選択
酸化し、膜厚8000Xの素子分離シリコン酸化膜(素
子分離用絶縁膜)2θを形成する。この時、前述した工
程で予めシリコン基板1ノ内にイオン注入されていた不
純物(a”)z8は、再拡散および活性化され、反転防
止層21を形成する((d)図)。
その後、不要となったシリコン窒化膜15をフッ素系ガ
スを用いたケミカルドライエツチング(等方性蝕刻法)
によシ選択的に除去し、上記素子分離シリコン酸化膜2
0およびシリコン酸化膜14上に、気相成長法を用いて
多結晶シリコン膜22を膜厚2000X程度堆積形成す
る((e)図)。
次に、塩素系ガスを用いたリセスドイオンエツ牛・7が
l/r ? i  μm2名枯晶シリコン隠22を5余
去する。このエツチングは異方性であるので、シリコン
窒化膜15を除去する際に形成された素子分離シリコン
酸化膜20の側面のひさし形状の凹部にのみ多結晶シリ
コン22tsが残存され、(f)図に示すように素子分
離シリコン酸化膜20のひさし形状は埋められて滑らか
な形状に整形される。
次に、1000℃の0.雰囲気中で熱酸化を行ない、素
子領域上に残存されている多結晶シリコン膜13を全て
酸化し、シリコン酸化膜23とする。この際、多結晶シ
リコン22aは、多結晶シリコン膜13に比べて膜厚が
薄く、且つ微少であるので残らずシリコン酸化膜に変わ
り、(g)図に示すように素子分離シリコン酸化膜20
の一部となる。
そして、素子領域上のシリコン基板11が露出するまで
NH4F’溶液によシリコン基板Ml 4 e23.1
2を除去すると、初期のシリコン酸化膜厚の差により素
子分離領域上にのみシリコン酸化膜、すなわち素子分離
シリコン酸化膜20Aが残存される((h)図)。
以後は、公知の半導体装置の製造方法にしたがってMO
8型トランノスタあるいはバイポーラ型トランソスタ等
の半導体素子を作り込み、アルミ配線等によシ各素子相
互の接続を行なって半導体装置を完成する。
このような製造方法によれば、選択酸化によるシリコン
酸化膜の形成の際、決められた領域(シリコン窒化膜1
5で側面を囲まれた領域)の多結晶シリコン層19を酸
化するので、寸法誤差は極めて小さくなる。また、シリ
コン基板11自体はわずかじか酸化されないので、基板
1ノの結晶欠陥の発生も少なくなる。更に、結晶欠陥の
問題がないので、酸化されて素子分離用絶縁膜となるシ
リコンノー19の成長膜厚を制御することにより、微細
な素子分離領域(幅)でも出来上りの素子分離膜厚を容
易に厚くでき、電気的な菓子分離に光分足シる膜厚が得
られる。
具体的には、上述した実施例によシ形成した最小索子分
離幅は、出来上りで1.2例まで可能であり、その素子
分離用絶縁膜(シリコン酸化膜)の膜厚は5000Xで
あった。この膜厚は、素子間の電気的な分離に充分な膜
厚であり、且つ半導体基板(シリコン基板)内の結晶欠
陥は、素子特性に影響を与えない程度しか発生していな
いことを確認した。さらに、素子分離用絶縁膜の選択酸
化のだめの選択酸化マスク材(シリコン9化M)の加工
寸法と出来上9寸法の誤差は0.2〜0.4μmと極め
て小さくできた。
なお、上記実施例では、素子分離用絶縁膜の形成の際に
、多結晶シリコン膜を堆積形成してリセストイオンエツ
チングを行なったが、気相成長によりシリコン酸化膜を
堆積形成した後、リセストイオンエツチングを行なって
も良い。また、上記実施例ではシリコン基板の表面にこ
の基板の表面保護用のシリコン酸化膜12を形成したが
、他の工程での汚染等の影響が少ない場合には不要であ
る。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、狭い素子分離領
域に高精度に厚い素子分離用絶縁膜を形成°できる半導
体装置の製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(&)〜(h)はそれぞれこの発明の一実施例に
係わる半導体装置の製造方法について説明するための図
である。 11・・・半導体基板、12・・・シリコン酸化膜(表
面保護膜)、13・・・多結晶シリコン膜、14・・・
シリコン酸化膜、15・・・シリコン窒化膜(耐酸化性
M)、16・・・フォトレジスト、19・・・シリコン
層、20・・・素子分離シリコン酸化膜(素子分離用絶
縁膜)、22・・・多結晶シリコン膜。 出願人代理人  弁理士 鈴 圧式 彦第1y!J

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上に多結晶シリコン膜を形成する工程
    と、この多結晶シリコン膜上にシリコン酸化膜を形成す
    る工程と、このシリコン酸化膜上に耐酸化性膜を形成す
    る工程と、写真蝕刻法により素子分離領域の上記耐酸化
    性膜を選択的に除去する工程と、残存された耐酸化性膜
    をマスクにして上記シリコン酸化膜を選択的に除去する
    工程と、フォトレジスト、上記耐酸化性膜および上記シ
    リコン酸化膜をマスクにして半導体基板中にチャネルス
    トッパ用の不純物をイオン注入する工程と、上記フォト
    レジストを除去した後、露出された上記多結晶シリコン
    膜上にシリコン層を選択的に成長形成する工程と、上記
    耐酸化性膜をマスクにして熱酸化を行ない、上記シリコ
    ン層および多結晶シリコン膜を選択的に酸化して素子分
    離用絶縁膜を形成する工程と、上記耐酸化性膜を除去す
    る工程と、上記素子分離用絶縁膜の側面の凹部を酸化物
    で埋め込む工程と、エッチングを行なって素子領域とな
    る半導体基板表面を露出させる工程とを具備することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)前記半導体基板上に表面保護膜を形成してから前
    記多結晶シリコン膜を形成することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
  3. (3)前記素子分離用絶縁膜の側面の凹部を酸化物で埋
    め込む工程は、半導体基板の全面に多結晶シリコン膜を
    堆積形成する工程と、この多結晶シリコン膜を異方性エ
    ッチングにより除去する工程と、上記酸化物の側面の凹
    部内に残存された多結晶シリコンを熱酸化して酸化物に
    変える工程とから成ることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の半導体装置の製造方法。
  4. (4)前記素子分離用絶縁膜の側面の凹部を酸化物で埋
    め込む工程は、半導体基板の全面にシリコン酸化膜を堆
    積形成する工程と、このシリコン酸化膜を異方性エッチ
    ングにより除去する工程とから成ることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
  5. (5)前記耐酸化性膜をマスクにして熱酸化を行ない、
    前記シリコン層および多結晶シリコン膜を選択的に酸化
    して素子分離用絶縁膜を形成する工程において、前記半
    導体基板の一部まで酸化することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
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