JPS6281041A - 素子分離領域の形成方法 - 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】 （産業上の利用分Ｔｆ′Ｉ） 未発明は、ト導体素子における素子分離領域の形成方法
、特にチャネルストップ拡散層における横方向の拡散抑
制する素子分離領域の形成方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、ローコス７１　
（Ｌｏｃｏｓ　法）　ヤ、フレームド・ローニス法（Ｆ
ｒａｍｅｄ−Ｌｏｃｏｓ法）と呼ばれる素子分離領域の
形成力Ｄ；があった。以下、その方法を図を用いて説明
する。

第２　図（１）〜（３）は、従来のローニス法による素
子分離領域の形成力法を示す製造工程図である。

この方法は、：５２図（１）のようにＰ形半導体基板ｌ
Ｌに薄い熱酸化ＩＩ！、！２及び窒化膜３を成長させる
。次いで、第２図（２）のように、窒化膜３北にレジス
ト４を塗布し、ホトリソグラフィにより窒化膜３の所定
箇所をエツチングした後、チャネルストップ不純物をイ
オン注入してＰ゛型拡散■々５を形成する。さらに、第
２図（３）のように、レジスト４を除去した後、高温で
ウェント酸化してフィールド酸化膜６を形成すれば、そ
のフィールド酪化膜６により両端がバーズビーク形の素
子分離領域が形成される。その後、窒化ｖ３を除去すれ
ば、素子分ｇｉ１程が終る。

なお、第２図（３）のＬｌは、厚い熱酸化膜２が横力向
に広がった長さである。

ｍ　３　図（１）　、（２）は、従来のフレーム・ロー
ニス法による素子分離領域の形成方法を示す要部の製造
工程である。

この方法では、第２図（２）の工程で、チャネルストッ
プ不純物をイオン注入する前に、第２図（１）のように
、再び窒化膜成長を行ない、方向性を持つ異方性エツチ
ングにより全面エッチバックを行ない、窒化膜による厚
さＬ２のフレーム７を形成する。その後、第２図（２）
に示すようなチャネルストップ不純物をイオン注入する
工程を経て、第３図のようなフィールド酸化＋１！２６
による素子分離領域が得られる。

なお、第３図（２）のＬ３は、厚い８醇化膜２の横力向
の広がり長さである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、Ｌ記の方法では、次のような問題点があ
った。

即ち、前者の方法では、フォトリングラフィで区分され
た素子分離領域の境界を基準として、厚い熱酸化１漠２
が長さＬｌと大きく広がるばかりか、チャネルストップ
不純物の拡散層５も大きく広がる。これに対して後者の
方法では、熱酸化膜２の広がりを長さＬ３と小さく抑え
られ、さらに窒化膜のフレーム７の厚さＬ２だけ拡散層
５の広がりを抑えられるものの、その制御範囲が小さい
。

このチャネルストップ不純物による拡散層５の広がりは
、素子分離領域外にまで達するため、素子分離領域の間
隔を狭くするにつれてその素子分離領域外でのチャネル
ストップ不純物濃度が」二昇し、半導体素子の特性に悪
影響をγえる。そのため、素子分離領域の間隔を狭める
ことができず、１つ導体素子の高集積化の妨げになると
いう問題点かあった。

本発明は、前記従来技術が持っていた問題点として、チ
ャネルストップ不純物の拡散層の広がりによる半導体素
子の高集積化の妨げの点について解決した素子分離領域
の形成方法を提供するものである。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明は、前記問題点を解決するために、半導体ノ、（
板の表面にチャネルス）　ツブ不純物をイオン注入し、
その上にフィールド酸化膜を成長させて素子分離領域を
形成する素子分離領域の形成方法において、前記イオン
注入を行う前の段階で、前記半導体基板の表面に、順次
第１の酸化膜、窒化１１り及び第２の酸化膜を積層状態
に形成し、ホトリソグラフィにより素子分子ａ領域を区
分した後、第３の酸化ＩＱを成長させ、それを異方性エ
ツチングで全面エッチバックすることにより、前記区分
された素子分離領域の境界内に前記第３の酸化膜による
フレームを形成する。その後、そのフレーム内にチャネ
ルストップ不純物をイオン注入するようにしたものであ
る。

（作　用） 本発明によれば、以上のように素子分離領域の形成方法
を構成したので、第３の酸化膜によるフレームは、チャ
ネルストップ不純物のイオン注入領域を狭めるように働
く。これによってチャネルストップ不純物により形成さ
れる拡散層の広がりの抑制が行えるのである。したがっ
て、前記問題点を除去できるのである。

（実施例） 第１図（１）〜（９）は本発明の実施例を示す分離領域
成形方法の製造工程図である。この方法は、例えば第１
〜第９工程で構成されている。

（１）第１図（１）の第１工程 先ず、Ｐ形シリコン等からなる半導体基板ｌＯの表面に
、第１の醇化ＩＩ！２である熱酸化膜（Ｓｉ０７）１１
を、例えば３００〜５００Ａ形成し、ぞの」−に、例え
ば減圧気相成長法（以ド、減圧ＣＶＤ法という）で１７
００〜２臣００λ程度の窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）１２を形
成する。さらに、窒化膜１２の表面に、第２の酸化（Ｓ
ｉｎ；・）を例えば常圧ＣＶＤ法により３０００〜５０
００Ａ程度に形成する。

（２）第１図（２）の第２玉程 醇化ｉＬ！１３の表面に、例えば７０００Å以上のレジ
スト膜１４を形成した後、フォトリソ１程により開口部
を形成する。開口部の径は、例えばフォトリソ丁程の限
界値である１〜１．４　ｇｍ　０度に形成する。次に、
レジスト膜１４をエツチングマスクとして、例えば Ｃ，ンＦ６：　ＣＨＦ３　＝　５０　：　１０２．５Ｋ
Ｗ、８０Ｐａ、１０ｍｍ の条件下″で、Ｃ，ｌＦ６とＣｌ４Ｆ３の混合ガス中に
おいて露出した酸化膜１３および窒化Ｉ！Ｑ　１２をエ
ンチングし、熱酸化膜１１を露出して幅Ｗ１の素子分離
領域を区分する。この工程において、熱酸化■り１１も
エツチングで除去してもよい。

（３）第１図（３）の第３［ユ程 レジストｌｌ’；！Ｉ４を除去した後、第３の酸化膜（
Ｓｉ０２）１５を、例えば常ＩＥ　ＣＶＤ法ニヨリ３０
００〜５０００人程度形成する。

（４）第１図（４）の第４玉程 方向性を持った異方性エツチングにより、熱酸化膜１１
の表面が露出するまで全面エッチバックして酸化膜１５
を除去し、サイドウオールであるフレーム１５−１を形
成する。この酸化膜１５のフレーム１５−１は　例えば Ｃ；Ｆｔ、　：　ＣＨＦ３　＝　３０　：　３０２、Ｉ
ＫＷ、８０Ｐａ、１０ｍｍ の条件下で、形成される。フし・−ム１５−１の厚さＷ
２は、素子力＃領域幅ｔｉｌｌの例えば１ｚ３以丁で、
０．２５〜０．３　ｇｍ程度に形成される。

この工程において熱酸化ｎｑ　ｔ　ｌもエツチングで除
去して良いが、その場合には後の工程である。

チャネルストップ不純物のイオン注入時におけるチャネ
リング等を防止するため、再び熱酸化膜を２００λ程度
、成長させる方が良い。

（５）第１図（５）の第５工程 開口部の熱酸化膜１１を通してチャネルストップ不純物
、例えばポロンイオン（Ｂ＝、　ＢＦ３−等）を、注入
エネルギー・・・・・・約３０ｋｅマ〜４０ｋｅｖド　
　−　　ズ　　ヘし・・・・・約　５文１２〜　ｌｌ’
ｌ／。１ｚの条件下で注入し、チャネルストップ領域で
あるＰ°形の拡散層１６を形成する。

（６）第１図（６）の第６玉程 ５％フッ酎耐等で酸化膜１３、フレーム１５−１、及び
熱酸化膜１１を除去し、半導体基板１０の表面を露出す
る。

（７）第１図（７）の第７エ程 （１び、窒化膜（Ｓｉ３ＮＡ）１７　ヲ、例えば減圧ｃ
ｖｏ法により２０００〜４０００λ程度形成する。

（８）第１図（８）の第８工程 異方性エツチングにより全面エッチバックを行なって窒
化１ｑ１７を除去し、半導体ノ、（板ｌＯの表面を露出
すると共に、サイドウオールであるフレーム！７−１を
形成する。この窒化＋１ｚ１７のフレーム１７−１は、
例えば Ｃ，＋Ｆｏ４８ｓｃｃｍ、　ＣＨＦ’、１２ｓｃｃｍ、
７０Ｐａ、電極間隔１０ｍｍ、 高周波（ＲＦ）パワー２．ｌｋｗ の条件下で、厚み−３が０．１５壓ｍ程度に形成される
。

（９）第１図（８）の第９工程 熱処理を、例えば、 温　度・・・・・・約１０００°Ｃ 雰囲気・・・・・・ウェット０？ 鮎１間・・・・・・約４時間 の条件ドで施せば、拡散層１６」二にフィールド酸化膜
（ＳｉＯ２）１８が形成される。このフィールド醇化膜
１８は、膜厚が約６０００〜７０００人の素子分離領域
である。その後、窒化膜１２及びフレー１．＋７−１を
除去することにより、素子分離領域を終了する。

以上のよ′うな製造１程によれば、チャネルストップ領
域である拡散層１６における横方向の広がりは、その片
側で、従来のフレーム・ローニス法に比べて０．１〜０
．＋５ＪＬｍ程度小さく抑えることができる。

ここで、第１図（４）のフレーム厚Ｗ２は、第１図（１
）、（１）における酸化膜１３．１５の厚さ、および第
１図（４）のエッチバンク時におけるエツチングの異方
性の強さによって定まる。しかもこのフレーＬ、厚Ｗ２
は、拡散層１６における横方向の広がりの抑制−Ｖに影
ゴするため、該フレーム厚Ｗ２を大きくすることにより
、前記制御−Ｖをより大きくすることかで３る。

なお、本発明では、」−記実施例に限定されず、半導体
基板１０をＮ形にすると共に、それに応じて拡散層１６
をＮ°形にすると共に、それに応じて拡散層１６をうＮ
・形にする等、種々の変形が可能である。

（発明の効果） 以［−詳細に説明したように、本発明よれば、フレーム
を形成したチャネルストップ不純物のイオン注入領域を
狭くしたため、素子分離領域形成後のチャネルストップ
不純物における横方向の広がりを前記イオン注入領域の
縮小量に応じて小さくすることができる。従って半導体
素子の集積度を向」二させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）〜（９）は本発明の実施例を示す素子分離
領域形成方法の製造工程図、第２図（１）〜（３）及び
第３図（１）、（２）は従来の素子分離領域形成方法を
示す製造工程図である。 １０・・・・・・半導体ノ、（板、　１１．１３・・・
・・・第１．第２の酸化膜、１２・・・・・・窒化膜、
１５−１・・・・・・フレーム、１６・・・・・・チャ
ネルストップ不純物の拡散層、１７−１・・・・・・フ
レーム、１８・・・・・・フィールド酸化膜（素子分離
領域）。 出願人代理人　　　姉　　本　　恭　　成第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体基板の表面にチャネルストップ不純物イオン注入
   し、その上にフィールド酸化膜を成長させて素子分離領
   域を形成する素子分離領域の形成方法において、 前記イオン注入の前工程で、 前記半導体基板の表面に、順次第１の酸化膜、窒化膜及
   び第２の酸化膜を積層状態に形成し、ホトリソグラフィ
   により素子分離領域を区分した後、 第３の酸化膜を成長させ、異方性エッチングで全面エッ
   チバックすることにより、前記区分された素子分離領域
   の境界内に、前記第３の酸化膜によるフレームを形成し
   、 その後、そのフレーム内に前記イオン注入を行なうこと
   を特徴とする素子分離領域の形成方法。