JPS6269645A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関するもので、特に＾
密度の半導体装置に使用されるものである。

〔発明の技術的背禁〕

従来、半導体装置における素子分離は第２図（ａ）〜（
Ｃ）に示すような選択酸化法により行なわれている。

まず、表面の結晶方位（１００）のＰ−型シリコン基板
１上に膜厚約９００人の熱酸化膜２を形成する。次に、
全面に膜厚的５００Ａの多結晶シリコン膜３及び膜厚的
２５００Ａのシリコン窒化膜４を順次堆積する（第２図
（ａ））。つづいて、シリコン窒化膜４上にホトレジス
トパターン５を形成し、これをマスクとしてシリコン窒
化膜４をエツチングする。つづいて、ホトレジストパタ
ーン５をマスクとして多結晶シリコン膜３及び熱酸化１
１！２を通して、反転防止用の１１Ｂ＋を加速エネルギ
ー１００ＫｅＶ、ドーズ量的１×１０１３Ｃ＃Ｉ−２の
条件でイオン注入してホウ素イオン注入層６を形成する
（同図（ｂ））。次いで、ホトレジストパターン５を除
去した後、残存したシリコン窒化膜４を耐酸化性マスク
として酸化性雰囲気中で熱酸化を行ない、膜厚的８００
０人のフィールド酸化膜７を形成する。この熱処理によ
りホウ素イオン注入層６のホウ素イオンを活性化させ、
フィールド酸化膜７下の基板１にフィールド反転防止層
８を形成する。つづいて、残存したシリコン窒化膜４及
び多結晶シリコン膜３を除去づ”る（同図（Ｃ）図示）
。その後、フィールド酸化膜７で囲まれた素子領域内に
所定の半導体素子を形成する。

（背景技術の問題貞） しかしながら、このような方法ではフィールド酸化膜の
幅が大きくなって微細な半導体装置の形成が困難である
という問題がある。

すなわら、第２図（ｂ）において行なわれるシリコン窒
化１８！４の除去幅は光を用いた装置では紫外線を用い
た場合でも写真蝕刻法における解像痩上の限界から約１
１１ｍが限度である。しかも、フィールド酸化膜を形成
するための酸化工程においてフィールド酸化膜７の幅は
横方向にも拡大して約１．６μｍとなっている。フィー
ルド酸化膜は素子分離のためには約１μｍの幅があれば
」−分と考えられているため、このように大きな幅のフ
ィールド酸化膜は素子形成領域を狭め、微細化、＾集積
化を妨げることになる。

（発明の目的） 本発明はこのような従来技術の問題を除去するためなさ
れたもので、微細なフィールド酸化膜を可能にする半導
体装置の製造方法を捉供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的達成のため、本発明にかかる半導体装置の製造
方法においては半導体基板上に耐酸化性膜、第１の被酸
化性膜を順次堆積し、この第１の被酸化性膜を素子分離
形成領域上で選択除去して開口部を形成した後に熱酸化
して第１の絶縁膜に変え、この上に第２の被酸化性膜を
形成した後に熱酸化して第２の絶縁膜に変え、異方性エ
ツチングにより開口部内で耐酸化性膜を除去し、この耐
酸化性膜をマスクとして酸化を行ないフィールド酸化膜
を形成するようにしている。これにより、微小幅のフィ
ールド酸化膜の形成が可能となり半導体装置の＾集積化
が可能となる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を第１図を参照して詳細に説明する
。

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施例を示す工程別
断面図であって、まず、例えば表面結晶方位（１００）
のＰ′″型シリコン基板１１を約１１００℃の酸化雰囲
気中で熱酸化し、表面に膜厚的９００Ａの熱酸化膜１２
を形成する。さらに全面に膜厚的５００Ａの多結晶シリ
コン膜１３、膜厚約２５００人のシリコン窒化１１１Ｊ
１４および膜厚的３０００Ａの多結晶シリコン膜１５を
それぞれＣＶＤ法で順次堆積させる。続いてフィールド
酸化膜形成領域上の多結晶シリコン膜１５をレジストを
マスクとして反応性イオンエツチングにより選択的にエ
ツチングする（第１図（ａ））。

次に、基板全体を約１０００℃の酸化雰囲気中で熱酸化
すると、多結晶シリコンｌ！１５は熱酸化膜１７に変わ
り、その際体積が膨張して開口幅１６′は例えば０．７
５μｍとなる（第１図（ｂ））。

次に、全面に膜厚１０００人の多結晶シリコン膜を堆積
させた後、約１０００℃の酸化雰囲気中で熱酸化すると
多結晶シリコン膜は熱酸化膜１８に変わり、開口幅１６
″はＱ、４ｆ１ｍ程麿となる（第１図（Ｃ））。

続いてこの状態で反応性イオンエツチングを用いて熱酸
化膜１８およびシリコン窒化膜１４をエツチングし、多
結晶シリコン膜１３が露出するようにする（第１図（ｄ
））。

次に、熱酸化膜１７および１８をマスクとして反転防止
用のホウ素１１Ｂ＋を加速エネルギー１００ＫｅＶ　、
ト−ＸＩ　Ｉ　Ｘ　１０１３ｃｍ−２（Ｄ’１ｋｌｆＦ
　’Ｆ多多結晶シリコ脱膜１３よび熱酸化膜１２を通し
て基板１１内にイオン注入することによりイオン注入層
１９を形成する。その後熱酸化膜１７および１８を除去
する（第１図（ｅ））。

次に全体を約１０００℃の酸化雰囲気中で残存したシリ
コン窒化＃！１４を耐酸化性マスクとして膜厚約８００
０人のフィールド酸化膜２０を形成する。また、この際
注入されたホウ素イオンは活性化され、フィールド反転
防止層２１となる。なお、フィールド酸化膜２０の形成
時には酸化は上下方向のみでなく横方向にも拡がるため
、フィールド酸化膜２０の幅は開口部１６″’の幅Ｊ：
りも大きくなり約１．０ｔｔｒｎとなっている。次にシ
リコン窒化膜を除去ηることにＪ：り第１図（ｆ）の状
態となり、非常に幅の小さいフィールド酸化膜２０が得
られたことになる。

このようにしてフィールド酸化膜を冑た後、フィールド
酸化膜で囲まれた素子領域内に半導体素子が形成され、
半導体装置が完成する。

以上の実施例では基板１１０表面に熱酸化膜１２および
多結晶シリコン膜１３を形成してからシリコン窒化膜１
４を堆積するようにしているが、半導体素子形成領域で
の工程によっては必ずしも必要でない場合がある。

また、実施例ではｒ１チャネルＭＯ８ｔ−ランジスタを
例にとって説明したが、ＰチャネルＭ　ＯＳ　ｊ−ラン
ジスタ、ＣＭＯ，Ｓｌ−ランジスタ等にも同様に適用す
ることができる。

〔発明の効５ｆ！〕 以上のように、本発明によれば耐酸化性膜−りに形成さ
れた被酸化性膜を酸化膨張させた上第２の被酸化性膜を
形成、酸化して開口部幅を狭めた上で耐酸化性膜をエツ
チングし、これを酸化のマスクとして厚い酸化膜を形成
するようにしているので、写真蝕刻法で直接形成できな
い微小開口部を耐酸化性膜に形成できる結果、微小幅の
フィールド酸化膜の形成が可能となり、素子の微細化、
高集積化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる半導体装置の製造方法の一実施
例を示す工程別断面図、第２図は従来の半導体装置の製
造方法を示す工程別断面図である。 １１・・・半導体基板、１２・・・シリコン酸化膜、１
３．１５・・・多結晶シリコン膜、１４・・・シリコン
窒化膜、１６．１６’　、１６”　、１６″・・・開口
部、１７．１８・・・シリコン酸化膜、１９・・・イオ
ン注入層、２０・・・フィールド酸化膜、２１・・・フ
ィールド反転防止層。 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上に耐酸化性膜を形成する工程と、 その上に第１の被酸化性膜を形成する工程と、素子分離
   膜形成領域上の前記第１の被酸化性膜を選択的に除去し
   て開口部を形成し、熱酸化により前記第１の被酸化性膜
   を第１の絶縁膜に変える工程と、 全体の上に第２の被酸化性膜を形成し、熱酸化によりこ
   れを第２の絶縁膜に変える工程と、異方性エッチングに
   より前記開口部内で前記耐酸化性膜が露出するように前
   記第２の絶縁膜を除去する工程と、 残存した前記第２の絶縁膜および前記第１の絶縁膜をマ
   スクとして前記耐酸化性膜を選択的にエッチングする工
   程と、 この選択エッチングにより形成された開口部下の前記半
   導体基板を選択的に酸化し、厚い酸化膜を形成する工程
   と、 を備えた半導体装置の製造方法。 ２、被酸化性膜が多結晶シリコン膜である特許請求の範
   囲第１項記載の半導体装置の製造方法。 ３、耐酸化性膜がシリコン窒化膜である特許請求の範囲
   第２項記載の半導体装置の製造方法。 ４、異方性エッチングが反応性イオンエッチングである
   特許請求の範囲第３項記載の半導体装置の製造方法。