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JPS61214537A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

Info

Publication number
JPS61214537A
JPS61214537A JP5449385A JP5449385A JPS61214537A JP S61214537 A JPS61214537 A JP S61214537A JP 5449385 A JP5449385 A JP 5449385A JP 5449385 A JP5449385 A JP 5449385A JP S61214537 A JPS61214537 A JP S61214537A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
silicon oxide
si3n4
etching
silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5449385A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Tsukuni
和之 津国
Kazuo Nojiri
野尻 一男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5449385A priority Critical patent/JPS61214537A/en
Publication of JPS61214537A publication Critical patent/JPS61214537A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Abstract

PURPOSE:To contrive to micronize a semiconductor device as well as to enhance the integration thereof by a method wherein a first SiO2 film, a first Si3N4 film and a second SiO2 film are laminated on the specific region of the Si substrate, and after that, the second SiO2 film is covered with a second Si3N4 film and a third SiO2 film, an anisotropic etching is performed on the third SiO2 film, whereby the second Si3N4 film is made to expose, an aperture is provided, the second SiO2 film is removed, a selective oxidation is performed and after a flattening is performed, the first Si3N4 film is removed. CONSTITUTION:An SiO2 film 2, an Si3N4 film 3 and an SiO2 film 4 selectively provided on a P-type Si substrate 1 are covered with an Si3N4 film 5 and an SiO2 film 6, and an anisotropic etching is performed on the SiO2 film 6 to expose the Si3N4 film 5, an aperture is provided and parts of the film 6 are left on the side surfaces. After B implanted layers 7 are formed, the exposed Si3N4 films 6 are etched away, successively the SiO2 films 4 and 6 are removed. Then, when a selective oxidation is performed on the parts of 10 using the Si3N4 film 3 and residual Si3N4 films 8 and 9 as masks, an encroachment of bird's beak onto the element regions is prevented by the width part of each film 8 and the height part of each film 9. An etching is performed on parts of the oxide films 10, which are higher than the surface of the substrate, and the oxide films 10 are formed into layers 10a. The rest is performed according to a well-known process, whereby the semiconductor device, NchMOSLSI, is completed. According to this constitution, a highly reliable element isolation can be performed as the mask pattern is formed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は集積回路(IC)、例えば大規模集積回路(L
SI)などの半導体装置の製造方法に関し、特に高集積
化を可能とする素子間分離方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to integrated circuits (ICs), such as large scale integrated circuits (L
The present invention relates to a method for manufacturing semiconductor devices such as SI), and particularly to a method for isolating elements that enables high integration.

〔背景技術〕[Background technology]

IC1例えばLSIにおいては、一つのチップ内に多数
の素子を作り込み回路を構成するため各々の素子は電気
的に絶縁分離する必要がある。現在LSIの製造工程で
一般的に行なわれている素子間分離法はL OCO5(
Local 0xidationof 5ilicon
)法と呼ばれるもので、Si、N4膜の耐酸化作用の大
きいことを利用し、窒化シリコン(Si、N、)膜を酸
化のマスクとして選択酸化する方法である。この方法は
、例えば、フィリップスリサーチレポート(Phili
ps Re5earch Reports)25.11
8(1970)等に記されている。
In an IC 1, for example, an LSI, a large number of elements are built into one chip to form a circuit, so each element must be electrically insulated and separated. The element isolation method currently commonly used in the LSI manufacturing process is LOCO5 (
Local Oxidation of 5ilicon
) method, which utilizes the high oxidation resistance of Si and N4 films to selectively oxidize a silicon nitride (Si, N,) film as an oxidation mask. This method is used, for example, in the Philips Research Report (Phili
ps Research Reports) 25.11
8 (1970) etc.

本方法の場合、Si、N4膜を直接シリコン(Si)基
板に被着せしめ選択酸化を行なうと膜の応力のためにS
i基板に欠陥が発生する。そのため一般にパッド5iO
1と呼ばれる熱酸化膜(Sin、膜)をSi、N、膜と
Si基板の間忙挿入して応力を緩和する方法が行なわれ
ている。
In the case of this method, when Si and N4 films are directly deposited on a silicon (Si) substrate and selective oxidation is performed, S
A defect occurs on the i-substrate. Therefore, generally pad 5iO
A method has been used to alleviate stress by inserting a thermal oxide film (Sin film) called 1 between the Si, N film and the Si substrate.

従ってSi基板上にパッド5iO1を形成し、更にその
上に5ilN4膜を形成し、この5isN、膜を素子領
域形状にパターニングし、残った5ilN4膜をマスク
に選択酸化を行ない素子分離領域にフィールド酸化膜を
形成する。
Therefore, a pad 5iO1 is formed on the Si substrate, a 5ilN4 film is further formed on it, this 5isN film is patterned in the shape of the element region, and selective oxidation is performed using the remaining 5ilN4 film as a mask to field oxidize the element isolation region. Forms a film.

しかしながら、この選択酸化時にパッド5iftを通し
て横方向の酸化が進行するため酸化膜が素子分離領域か
ら鳥のくちばし状に素子領域に食い込んで行(、所謂バ
ーズビーク現象が起こる。このバーズビークの長さはパ
ッド5101gの厚さ、5ilN、膜の厚さ、酸化条件
によりて異なるが通常0.5〜0.8μm程度である。
However, during this selective oxidation, oxidation progresses in the lateral direction through the pad 5ift, so the oxide film digs into the element region from the element isolation region in the shape of a bird's beak (a so-called bird's beak phenomenon occurs.The length of this bird's beak is Although it varies depending on the thickness of 5101g, 5ilN, film thickness, and oxidation conditions, it is usually about 0.5 to 0.8 μm.

そしてこのバーズビーり現象によってLSIの素子領域
の巾がバーズビーク分減少し、このためLSI’の素子
領域の有効面積がそれだけ減少する。そのうえLSIの
集積度が増し、素子領域の巾が3〜2μm以下になって
くると、バーズビークの影響は大となり、集積度向上は
とって大きな障害となる。例えば標単的なダイナミック
RAMにおいて素子領域、素子分離領域の最小線幅(マ
スク設計値)を2μmとした場合、集積度はバーズビー
ク発生が無い時で1・3X106セル/I:M2である
のに対し、o、spmのバーズビークが発生すると9X
10’セル/cm 2まで低下する。
Due to this bird's beak phenomenon, the width of the element area of the LSI is reduced by the bird's beak, and therefore the effective area of the element area of the LSI' is reduced accordingly. Moreover, as the degree of integration of LSI increases and the width of the element region becomes 3 to 2 μm or less, the influence of bird's beak becomes significant and becomes a major hindrance to improving the degree of integration. For example, in a standard dynamic RAM, if the minimum line width (mask design value) of the element region and element isolation region is 2 μm, the integration density is 1.3×106 cells/I:M2 when no bird's beak occurs. On the other hand, when o, spm bird's beak occurs, 9X
down to 10' cells/cm2.

更に素子分離領域には、厚いフィールド酸化膜が、その
膜厚の約半分がSi基板内に埋置されずにSi基板上に
盛上って形成されるため、素子分離領域と素子領域の段
差が太きくLSIの高集積化を図るうえでの大きな問題
となっている。
Furthermore, in the element isolation region, approximately half of the thick field oxide film is not buried in the Si substrate but is formed on the Si substrate, so that the difference in level between the element isolation region and the element region is This is a big problem in achieving higher integration of LSIs.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、素子領域へのバーズビークの食い込み
がなく、従ってマスクパターン(ホトレジストパターン
)との寸法変換差が零であるような新規な素子間分離法
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a novel device isolation method in which the bird's beak does not dig into the device region, and therefore the difference in dimension conversion from the mask pattern (photoresist pattern) is zero.

本発明の他の目的は、素子領域と素子分離領域との段差
を著しく減少させることができ、平坦化を図れるように
した新規な素子間分離法を提供することKある。
Another object of the present invention is to provide a novel device isolation method that can significantly reduce the level difference between the device region and the device isolation region and achieve planarization.

本発明の他の目的はLSI、VLSHなどICの高集積
化をより一層可能ならしめる半導体技術を提供すること
にある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor technology that enables even higher integration of ICs such as LSI and VLSH.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述及び添付図面から明らかKなるであろう
The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will be clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明丁れば、下記のとおりである。
A brief summary of typical inventions disclosed in this application is as follows.

丁なわち、第1の酸化シリコン膜、第1の窒化シリコン
膜及び第2の酸化シリコン膜の3層を順次堆積させ素子
領域の形状にパターニングしたのち前記3層の側面、及
び周囲のシリコン基板表面に、第2の窒化シリコン膜を
形成して第1.第2の窒化シリコン膜に覆われない領域
を酸化して素子分離領域を形成する際、第2の窒化シリ
コン膜をストッパーにして、バーズビークの素子領域へ
の侵入を防ぐと共に、形成した素子分離領域の酸化シリ
コン層を略シリコン基板表面の位置ないしその近傍位置
までエツチングすることにより素子領域と素子分離領域
との段差を著しく減少させ、平坦化が行なえるようにし
、もって微細化及び高集積化を実現するものである。
That is, after three layers of a first silicon oxide film, a first silicon nitride film, and a second silicon oxide film are sequentially deposited and patterned into the shape of an element region, the side surfaces of the three layers and the surrounding silicon substrate are deposited. A second silicon nitride film is formed on the surface of the first silicon nitride film. When forming an element isolation region by oxidizing the region not covered by the second silicon nitride film, the second silicon nitride film is used as a stopper to prevent bird's beaks from entering the element region, and the formed element isolation region By etching the silicon oxide layer to approximately the position of the silicon substrate surface or a position close to it, the difference in level between the element region and the element isolation region can be significantly reduced, and planarization can be achieved, thereby facilitating miniaturization and high integration. It is something that will be realized.

〔実施例〕〔Example〕

第1図(a)〜(i)は本発明によるNチャンネルMI
SLSIの製造方法の一実施例を示し、第2治(a)お
よび(blは第1図の要部工程の変形例を示すものであ
る。以下本発明を第1図、第2図を用いて説明する。
FIGS. 1(a) to (i) show N-channel MI according to the present invention.
An embodiment of the SLSI manufacturing method is shown, and the second parts (a) and (bl) show modifications of the main steps in FIG. 1.The present invention will be explained below using FIGS. I will explain.

まず、P型Si基板]を用意し、その表面を熱酸化して
第1のS t Ot膜2を形成する。更に、この上にた
とえばCVD法で第1のSi@N4膜3及び第2のS 
iOs膜4を第1図(a)の如く被着せしめる。
First, a P-type Si substrate is prepared, and its surface is thermally oxidized to form the first S t Ot film 2 . Furthermore, a first Si@N4 film 3 and a second S
An iOs film 4 is deposited as shown in FIG. 1(a).

5iOy膜2と5isN、膜3の膜厚は、フィールド酸
化時にシリコン基板に廠晶欠陥が発生しないような厚さ
に設定するのがよい。たとえばSing膜2を50 O
A 、 5ilN4膜3を1500A程度に設定すると
よい。CVD法で形成した5iO1膜4の役割及び膜厚
の設定理由については同図(d)の説明で明らかにする
The thicknesses of the 5iOy film 2, 5isN film 3, and the 5isN film 3 are preferably set to such a thickness that crystal defects will not occur in the silicon substrate during field oxidation. For example, the Sing film 2 is heated to 50 O
A. It is preferable to set the 5ilN4 film 3 to about 1500A. The role of the 5iO1 film 4 formed by the CVD method and the reason for setting the film thickness will be clarified in the explanation of FIG. 4(d).

次に、第1の5iQz膜2.第1の5isN、膜3゜第
2のSin、膜4の3層膜を、たとえば反応性イオンエ
ツチング(RIE)法を用い、同図(b)に示す如く素
子領域の形状にパターニングする。この時前記3層を連
続的にRIE法でエツチングしてもよいし、5iO1膜
4及びSi、N4膜4をRIE法でエツチングした後S
i、N4膜3をマスクとして5ift膜2をウェットエ
ツチングしても良い。なお、エツチング形状は垂直であ
ることが望ましくRIE法を用いることKより容易に達
成できる。
Next, the first 5iQz film 2. The three-layer film of the first 5isN film 3 and the second Sin film 4 is patterned into the shape of the device region as shown in FIG. At this time, the three layers may be etched successively by the RIE method, or the 5iO1 film 4 and the Si, N4 film 4 may be etched by the RIE method and then etched by the S.
i. The 5ift film 2 may be wet etched using the N4 film 3 as a mask. Note that it is desirable that the etching shape be vertical, and this can be achieved more easily than by using the RIE method.

本発明においてはバーズビークは僅少になるためこの素
子領域のパターニングには、バーズビークの長さを考慮
してパターニングする必要はない。
In the present invention, since the bird's beak is small, there is no need to take the length of the bird's beak into consideration when patterning this element region.

実際使用する素子領域の寸法で十分である。The dimensions of the element area actually used are sufficient.

次にCVD法で比較的薄い第2の5ilN4膜5及び第
3のSin、膜6を同図(clに示す如く被着する。
Next, a relatively thin second 5ilN4 film 5 and a third Sin film 6 are deposited by CVD as shown in FIG.

5ilN4膜5の膜厚は後のフィールド酸化時に欠陥が
発生し厚い範囲で適当に設定することかできる。
The thickness of the 5ilN4 film 5 can be appropriately set within a thick range to prevent defects from occurring during later field oxidation.

この場合、S i 3 N、膜は、窒素雰囲気中でSi
基板と化合させて形成することも可能であるが、この方
法で形成したS l s N4膜では十分な膜厚が得ら
れないため5iO1膜の素子領域への侵入を十分に防ぐ
ことができず製品使用不可能であるため、CVD法で堆
積させて形成するのがよい。
In this case, Si 3 N, the film is made of Si in a nitrogen atmosphere.
Although it is possible to form the S l s N4 film by combining it with the substrate, the S l s N4 film formed by this method does not have a sufficient film thickness and cannot sufficiently prevent the 5iO1 film from entering the element region. Since it cannot be used as a product, it is preferable to deposit it using the CVD method.

その後RIE法により、CVD法による5ift膜6及
びSi@N4膜5をエツチングする。RIE法は指向性
の強いエツチング法であるため、段差部の側面のCV 
D S i Ot膜6(6a)はエツチングされずに残
る。この5iQ1膜6aをマスクとして用イてSi、N
4膜5をエツチングすることにより、素子領域の形状に
パターニングされた第1のS i3 N4膜30周辺に
、ある幅をもった薄い55NJI7が残ろ〜とのSi、
N□臆7(以下オフセラ)Si、N、膜7という。)は
パッドS ion膜2の側面を被いかつSi基板】に直
接被着した同図(d)に示す如き構造となりている。こ
のオフセット5ilN、膜70幅はパターン側壁に残る
C V D S i Os膜6aによりてコントロール
できる。言いかえれば、同図(C)に示す5iQ1膜6
の厚さによってコントロールできる。たとえばS iQ
1膜6の厚さを厚(てれはオフセラ)Si、N4膜70
幅を広く形成することか可能である。又、第2のSiQ
、膜4も重要な役割を演する。丁なわち、パターン側壁
に5i02膜6aを再現性良(残丁ためには段差部が十
分な高さを持っている必要があり、5ift膜4はその
高さをかせぐ役割をしている。つまりSin、膜6(6
a)を再現性良く残丁ためにはこの5iQ1膜4.si
、N。
Thereafter, the 5ift film 6 and the Si@N4 film 5 formed by the CVD method are etched by the RIE method. Since the RIE method is a highly directional etching method, the CV of the side surface of the stepped portion is
The D Si Ot film 6 (6a) remains without being etched. Using this 5iQ1 film 6a as a mask, Si, N
By etching the 4 film 5, a thin 55NJI7 with a certain width remains around the first Si3N4 film 30 which is patterned in the shape of the device region.
N□column 7 (hereinafter referred to as Off-Sera) Si, N, film 7. ) covers the side surface of the pad Si ion film 2 and is directly attached to the Si substrate, forming a structure as shown in FIG. 2(d). The offset 5ilN and the width of the film 70 can be controlled by the C V D Si Os film 6a remaining on the sidewalls of the pattern. In other words, the 5iQ1 film 6 shown in FIG.
It can be controlled by the thickness. For example, S iQ
1 Thickness of film 6 (thickness is off-sera) Si, N4 film 70
It is possible to form it with a wide width. Also, the second SiQ
, membrane 4 also plays an important role. In other words, in order to coat the pattern sidewall with the 5i02 film 6a with good reproducibility (remaining pattern), the stepped portion must have a sufficient height, and the 5ift film 4 plays the role of increasing this height. In other words, Sin, film 6 (6
In order to retain a) with good reproducibility, this 5iQ1 film 4. si
,N.

膜3.パッドSin、膜2の厚さを加えたものが少なく
ともSin、膜6の厚さより厚くなるようにSin、膜
4を設定する必要がある。後述するがこの5iO1膜6
aの厚さつまりSi@N4膜70幅及び5ilN、膜l
Oの高さで、バーズビークの素子領域への侵入を防ぐこ
とができるのである。以上の工程の後、パターン側壁に
Sin、膜6aを残した状態でチャンネルストッパー用
のボロンイオン(B+)をイオン打込みしボロン打込層
8を形成する。このイオン打込みによる素子領域への影
響がないようKSiOt膜4の厚さを選ぶことはいうま
でもない。なお、第2の5ilN4膜5のエツチングは
5ift膜6の反応性イオンエツチングと連続的に行な
りてもよいし、またパターン側壁に残りた8i0.膜6
(6a)をマスクにウェットエツチング法でエツチング
しても良い。またチャンネルストッパー用イオン打込み
はSi、N4膜5のエツチング前に行  ゛なりてもエ
ツチング後に行なってもよい。
Membrane 3. It is necessary to set Sin and the film 4 so that the sum of the thicknesses of the pad Sin and the film 2 is at least thicker than the thickness of the film 6. As will be described later, this 5iO1 film 6
Thickness of a, that is, width of Si@N4 film 70 and 5ilN, film l
The height of O can prevent the bird's beak from entering the element region. After the above steps, boron ions (B+) for a channel stopper are implanted with the Sin film 6a remaining on the sidewalls of the pattern to form a boron implanted layer 8. It goes without saying that the thickness of the KSiOt film 4 should be selected so that the element region is not affected by this ion implantation. Note that the etching of the second 5ilN4 film 5 may be performed continuously with the reactive ion etching of the 5ift film 6, or the etching of the 8i0. membrane 6
Etching may be performed by wet etching using (6a) as a mask. Further, the ion implantation for the channel stopper may be performed before or after etching the Si, N4 film 5.

次にSiO*膜4及びsio、膜6aを同図(e)に示
す如(ウェットエツチング法にて除去する。この後Si
、Na膜3及びオフセラ)SilN、膜7をマスクに選
択酸化を行ない素子分離領域にフィールド5iO1膜9
を同図(f)に示す如く形成する。このときオフセット
S i HN4膜7の存在によりその分だけバーズビー
クが素子領域に食い込むのを防ぐことができる。また素
子領域の端部ではパターン側壁に第2のSi3N4膜1
0が垂直に存在し、実質的に第1の窒化膜の高さに相当
する厚さの5ilN、膜が直下に設けられているのと等
価であるため、この部分でも横方向の酸化が一定期間食
い止められる。
Next, the SiO* film 4, sio, and film 6a are removed by wet etching as shown in FIG.
, Na film 3 and off-cella) SilN, selective oxidation is performed using the film 7 as a mask, and a field 5iO1 film 9 is formed in the element isolation region.
is formed as shown in the same figure (f). At this time, the presence of the offset S i HN4 film 7 can prevent the bird's beak from digging into the element region. In addition, at the end of the element region, a second Si3N4 film 1 is formed on the sidewall of the pattern.
0 exists vertically and has a thickness of 5ilN, which is substantially equivalent to the height of the first nitride film, and is equivalent to having a film directly below it, so oxidation in the lateral direction is constant even in this part. The period can be stopped.

丁なわち本発明においては、牛導体基板表面方向に在る
si、N、膜7幅及び牛導体基板表面に略垂直方向に在
る5ilN4膜10の高さによって、フィールドsto
w膜9が素子領域に侵入することを防止できる。
In other words, in the present invention, the field sto
It is possible to prevent the W film 9 from entering the element region.

またオフセットSi、N4膜7が厚くなるほどフィール
ドSin、膜9の段差形状がゆるやかになる。
Furthermore, the thicker the offset Si, N4 film 7 is, the gentler the step shape of the field Sin, film 9 becomes.

丁なわち、オフセットS l s N+膜7の厚さによ
りフィールド5iQ1膜9の段差形状をコントロールで
きる。オフセット5ilN4膜7はSi基板1に直付け
になりているが、幅が狭いことと膜厚を薄く設定するこ
とにより結晶欠陥の発生は無い。本実施例においてはバ
ーズビークの素子領域への食い込みを零、丁なわちマス
クとの寸法変換差が零でかつ良好な断面形状を得ること
ができる。
That is, the step shape of the field 5iQ1 film 9 can be controlled by the thickness of the offset S l s N+ film 7. Although the offset 5ilN4 film 7 is directly attached to the Si substrate 1, no crystal defects occur because the width is narrow and the film thickness is set thin. In this embodiment, the penetration of the bird's beak into the element region is zero, that is, the difference in dimension conversion from the mask is zero, and a good cross-sectional shape can be obtained.

次に同図(gl K示す如く、Si、N4膜3 + 7
.10をマスクとして異方性エツチング法たとえばRI
E法によりフィールドSi0g膜9を略Si基板1表面
の位置ないし5iO1膜2の略高さ位置までエツチング
する。残りたフィールドSin、膜9aはSi基板1に
略埋置された形となる。
Next, as shown in the same figure (gl K, Si, N4 film 3 + 7
.. 10 as a mask, an anisotropic etching method such as RI
The field Si0g film 9 is etched from approximately the surface of the Si substrate 1 to approximately the height of the 5iO1 film 2 using the E method. The remaining field Sin and film 9a are substantially buried in the Si substrate 1.

この後同図(h)に示す如(SilN4膜3,7.10
をウェットエツチング法により除去する。これにより略
平坦な素子分離領域が形成される。
After this, as shown in the same figure (h) (SilN4 film 3, 7.10
is removed by wet etching. As a result, a substantially flat element isolation region is formed.

次に第1の5iO1膜2をエツチングにより除去する。Next, the first 5iO1 film 2 is removed by etching.

このとき又はその後の通常の処理工程(たとえばゲート
形成1穆など)によりSi基板1表面位置よりも上部の
フィールドSin、膜9aの部分は突部9bも含めて殆
んどエツチングされて平坦化されると共に、素子領域と
素子分離領域の段差がな(なり全面が平坦化される。
At this time or in subsequent normal processing steps (for example, gate formation), most of the field Sin and film 9a above the surface position of the Si substrate 1, including the protrusion 9b, are etched and flattened. At the same time, the level difference between the element region and the element isolation region is eliminated, and the entire surface is flattened.

そして以下周知の工程によりNチャンネルMO8LSI
を同図(i)に示す如(作成する。同図(i)において
、l】はゲート酸化膜、12はゲート電極13aおよび
13bは夫々ソース及びドレイン領域を構成−f6N”
拡散層、14 ハCV D S i Ot膜やりんシリ
ケートガラス(PSG)膜などを用いた層間絶縁膜、1
5はコンタクト、16はパッジページせン膜である。
Then, by following the well-known process, N-channel MO8LSI
is prepared as shown in the same figure (i). In the same figure (i), l] is a gate oxide film, and gate electrodes 13a and 13b constitute the source and drain regions, respectively -f6N"
Diffusion layer, 14 Interlayer insulating film using CV D Si Ot film or phosphorous silicate glass (PSG) film, 1
5 is a contact, and 16 is a pad page membrane.

本実施例により作成したMO8LSIではマスク寸法通
りの素子領域、素子分離領域を得ることができる。また
、素子分離領域の盛り上りをなくし略Si基板1表面の
位置よりも上部に存在するフィールド5iQ1膜9の部
分を除去することができ、しかも略平坦化され、従って
素子領域と素子分離領域の段差も殆んどなく丁ことかで
き全面が平坦化される。このため、これ以後のMO8L
SI製作工穆でのパターニング精度を向上させることが
できる。従って高集積化が可能になる。
In the MO8LSI manufactured according to this example, element regions and element isolation regions can be obtained according to the mask dimensions. Furthermore, it is possible to eliminate the protrusion of the element isolation region and remove the portion of the field 5iQ1 film 9 that exists above the surface of the Si substrate 1, and is also substantially flattened, so that the separation between the element region and the element isolation region can be removed. There are almost no steps and the entire surface is flattened. For this reason, the MO8L after this
Patterning accuracy in the SI manufacturing process can be improved. Therefore, high integration becomes possible.

〔効 果〕〔effect〕

1、オフセット51mN4膜を形成することにより、バ
ーズビークが素子領域に食い込むのを防ぐことができる
1. By forming an offset 51 mN4 film, it is possible to prevent the bird's beak from digging into the element region.

2、素子領域の端部では、パターン側壁にSi3N4膜
が垂直に存在し、実質的にその高さに相当する厚さのS
i、N、膜が直付けされているのと等価であるため、こ
の部分でも横方向の酸化が食い止められる。
2. At the edge of the element region, the Si3N4 film exists vertically on the sidewall of the pattern, and the Si3N4 film has a thickness substantially corresponding to the height of the Si3N4 film.
Since this is equivalent to directly attaching the i,N film, lateral oxidation can be prevented in this part as well.

3、オフセットSi、N、膜の厚さの調整により、フィ
ールドS ion膜の段差形状をコントロールできる。
3. The step shape of the field Si ion film can be controlled by adjusting the offset Si, N, and film thickness.

4、オフセラ)Si、N、膜7はSi基板に直付けにな
っているが、幅が狭いこと、及び、膜厚を薄く設定する
ことにより、結晶欠陥の発生はない。
4. Off-Cera) The Si, N, film 7 is directly attached to the Si substrate, but due to its narrow width and thin film thickness, no crystal defects occur.

5、第2の5ilN4膜をCVD法で形成しているため
シリコンを窒化して形成したSi、N4膜に比べその膜
厚を厚くでき、従って上記1〜4の内容がより効果的に
行なうことができる。
5. Since the second 5ilN4 film is formed by the CVD method, it can be made thicker than the Si, N4 film formed by nitriding silicon, and therefore the above 1 to 4 can be carried out more effectively. I can do it.

6、 第1の5iO1膜の厚さ、第1の5i3Na膜の
厚さ、及び第2のSiOx膜の厚さの和が第3の5iO
y膜の厚さよりも厚(なるように第2のSi0g膜の厚
さを決定することにより、上記1〜4の内容に効果的f
xオ7セッ)SilN、膜を形成できる。
6. The sum of the thickness of the first 5iO1 film, the thickness of the first 5i3Na film, and the thickness of the second SiOx film is the third 5iO1 film.
By determining the thickness of the second Si0g film so that it is thicker than the thickness of the y film, the contents of 1 to 4 above can be effectively
xO7set) SilN film can be formed.

7、本発明により作成した集積回路、特にLSIでは上
記1〜6によりマスク寸法通りの素子領域。
7. In an integrated circuit, especially an LSI, produced according to the present invention, the element area matches the mask dimensions according to 1 to 6 above.

素子分離領域を得ることができる。An element isolation region can be obtained.

8、略シリコン基板表面の位置よりも上部に存在する素
子分離領域の酸化シリコン層をエツチングすることによ
りこの酸化シリコン層の表面を平坦化できしかも素子領
域と素子分離領域の段差を殆んどな(丁ことかでき、全
面を平坦化することができる。
8. By etching the silicon oxide layer in the element isolation region that exists above the surface of the silicon substrate, the surface of this silicon oxide layer can be flattened, and the level difference between the element region and the element isolation region can be almost eliminated. (The whole surface can be flattened.)

9、素子領域と素子分離領域の段差を殆んどな(丁こと
かでき、全面が平坦化されることにより、それ以後の半
導体装置、特にLSIの製作工程でツバターニング精度
を向上させることができる。
9. The level difference between the element region and the element isolation region can be almost completely eliminated, and the entire surface can be flattened, which improves the burr patterning accuracy in the subsequent manufacturing process of semiconductor devices, especially LSI. can.

10、  上記7〜9によりLSIでの高集積化が可能
になる。
10. The above 7 to 9 enable high integration in LSI.

以上、本発明者によってなされた発明を実施例にもとづ
き具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。たとえば、本実施例
における第1図(g)。
Above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on the examples, but it should be noted that the present invention is not limited to the above examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Not even. For example, FIG. 1(g) in this example.

(h)では異方性エツチング法(たとえばRIE法)に
よりフィールド5iO1膜9をエツチングし、この後5
i6N4膜3.7.10をエツチングしているが、次の
ようにするとより効果的である。即ち、異方性エツチン
グたとえばRIE法によりフィールド5iO1膜9を第
1のS io、膜2の略高さ位置までエツチングし、残
りたフィールド5iO1膜9aに対し更に7ツ酸系エツ
チング液を用いたウェットエツチングを行ない、フィー
ルド5iO1膜9aを略Si基板1表面の位置までエツ
チングする。
In (h), the field 5iO1 film 9 is etched by an anisotropic etching method (for example, RIE method), and then the field 5iO1 film 9 is etched.
Although the i6N4 film 3.7.10 is etched, the following method is more effective. That is, the field 5iO1 film 9 was etched by anisotropic etching, for example RIE, to a position approximately at the height of the first Sio film 2, and a heptonic acid-based etching solution was further used for the remaining field 5iO1 film 9a. Wet etching is performed to etch the field 5iO1 film 9a to approximately the surface of the Si substrate 1.

このときSi3N4膜7の下部分のフィールドS io
At this time, the field S io in the lower part of the Si3N4 film 7
.

膜9aの突出部分9bには5ilN、膜7により応力(
ストレス)が加わっているため、この突出部分9bのエ
ツチング速度は他の部分よりも速(、上記位置までのエ
ツチング完了時には突出部分9bは第2図(a)に示す
如(エッチされている。従って残ったフィールドSin
、膜9cは略Si基板1表面の位置よりも上部のS i
o1膜9aがエツチングされた形となり表面が平坦化さ
れると共に、そのフィールドS io、膜9cはSi基
板1表面に略埋置された状態となる。次に第1図(hl
の工程で説明したと同様にsi、N、膜3.7.IOを
エツチングすると第2図(b)に示す如(なる。この後
Sin、膜2をエツチングにより除去して以下、前述し
たと同様に周知の工程によりNチャンネルMO8LSI
を第1図(i)に示す如(作成する。このようにすると
、本実施例(第1図)の場合よりもより効果的である。
5ilN is applied to the protruding portion 9b of the film 9a, and stress (
Because of the applied stress, the etching speed of the protruding portion 9b is faster than that of other portions. When the etching to the above-mentioned position is completed, the protruding portion 9b is etched as shown in FIG. 2(a). Therefore, the remaining field Sin
, the film 9c is located approximately above the surface of the Si substrate 1.
The o1 film 9a is etched and its surface is flattened, and the field Sio and film 9c are almost buried in the surface of the Si substrate 1. Next, Figure 1 (hl
Si, N, film 3.7. When the IO is etched, it becomes as shown in FIG.
is created as shown in FIG. 1(i). Doing this is more effective than the case of this embodiment (FIG. 1).

〔利用分野〕[Application field]

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野であるNチャンネルMI
SLSI半導体装置に適用した場合について説明したが
、それに限定されるものではな(、たとえばPチャンネ
ルMISLSI半導体装置、相補形MISLSI牛導体
装置更にはバイポーラLSI半導体装置等に適用できる
。本発明は少なくとも選択酸化による絶縁膜を形成する
技術に丁べて適用できる。
In the above explanation, the invention made by the present inventor will be mainly explained in relation to N-channel MI, which is the field of application that formed the background thereof.
Although the case where the present invention is applied to an SLSI semiconductor device has been described, it is not limited thereto (for example, it can be applied to a P-channel MISLSI semiconductor device, a complementary MISLSI conductor device, a bipolar LSI semiconductor device, etc.). It can be applied to any technology that forms an insulating film by oxidation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(al〜(i)は本発明による半導体装置の製造
方法の一実施例を示す要部工程断面図である。 第2図(a)および(b)は第1図の要部工程の変形例
を示す工程断面図である。 1・・・Si基板、2・・・第1の5ift膜、3・・
・第1のSi、N4膜、4・・・第2の5i01膜、5
・・・第2の5iIN4膜、6.6a=第3の5iQ1
膜、7・・・オフセットSi、N4膜、8・・・ボロン
打込み層、9 # 9 a +90はフィールド5iQ
1膜、10・・・第2の5ilN。 膜の垂直に残った部分、】】・・・ゲート酸化膜、12
・・・ゲート電極、13a、13b・・・N 拡散層、
14・・・層間絶縁膜、】5・・・コンタクト、16・
・・パッジページ目ン膜。 ””++−− 第  1  図 第  1  図 第  2  図 ((L) (b)
1(a) to 1(i) are cross-sectional views showing the main steps of an embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. FIGS. 2(a) and (b) are the main steps of FIG. It is a process sectional view showing a modification of 1... Si substrate, 2... First 5ift film, 3...
・First Si, N4 film, 4... Second 5i01 film, 5
...Second 5iIN4 film, 6.6a = third 5iQ1
Film, 7...Offset Si, N4 film, 8...Boron implantation layer, 9 #9 a +90 is field 5iQ
1 film, 10...second 5ilN. Vertical remaining part of the film, ]]...Gate oxide film, 12
...gate electrode, 13a, 13b...N diffusion layer,
14... Interlayer insulating film, ]5... Contact, 16.
... Pudge Page eye membrane. ””++−− Figure 1 Figure 1 Figure 2 ((L) (b)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、シリコン基板表面に第1の酸化シリコン膜と第1の
窒化シリコン膜と第2の酸化シリコン膜の3層を形成す
る工程と、素子形成領域以外の領域上の前記3層をエッ
チングする工程と、この後第2の窒化シリコン膜及び第
3の酸化シリコン膜の2層を全体に堆積する工程と、前
記第3の酸化シリコン膜を前記シリコン基板表面上に存
在する前記第2の窒化シリコン膜の表面が露出するまで
異方性エッチング法を用いて除去する工程と、露出した
前記第2の窒化シリコン膜を前記シリコン基板表面が露
出するまでエッチングする工程と、前記第2及び第3の
酸化シリコン膜を除去する工程と、前記第1及び第2の
窒化シリコン膜をマスクとして前記シリコン基板表面を
酸化し素子分離領域としての酸化シリコン層を形成する
工程と、前記第1及び第2の窒化シリコン膜をマスクと
して略前記シリコン基板表面の位置よりも上部に存在す
る前記素子分離領域の酸化シリコン層をエッチングする
工程と、前記第1および第2の窒化シリコン膜を除去す
る工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法
。 2、前記第2の窒化シリコン膜は、気相化学反応法で形
成してな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、前記第1の酸化シリコン膜と前記第1の窒化シリコ
ン膜と前記第2の酸化シリコン膜の3層の厚さの和を、
前記第3の酸化シリコン膜の厚さよりも厚くしてなる特
許請求の範囲第1項又は第2項記載の半導体装置の製造
方法。 4、前述した素子分離領域の酸化シリコン層をエッチン
グするに当り、異方性エッチングを用いてなる特許請求
の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の半導体装
置の製造方法。 5、前述した素子分離領域の酸化シリコン層をエッチン
グするに当り、前記酸化シリコン層を異方性エッチング
により略前記第1の酸化シリコン膜の高さ位置まで除去
し、この後ウェットエッチング法により前記酸化シリコ
ン層を略前記シリコン基板表面の位置まで除去するよう
にしてなる特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれ
かに記載の半導体装置の製造方法。
[Claims] 1. A step of forming three layers of a first silicon oxide film, a first silicon nitride film, and a second silicon oxide film on the surface of a silicon substrate, and a step of etching three layers, a step of depositing two layers of a second silicon nitride film and a third silicon oxide film over the entire surface, and a step of depositing the third silicon oxide film on the surface of the silicon substrate. a step of removing the second silicon nitride film using an anisotropic etching method until the surface of the second silicon nitride film is exposed; a step of etching the exposed second silicon nitride film until the surface of the silicon substrate is exposed; a step of removing the second and third silicon oxide films; a step of oxidizing the silicon substrate surface using the first and second silicon nitride films as masks to form a silicon oxide layer as an element isolation region; etching the silicon oxide layer in the element isolation region located substantially above the surface of the silicon substrate using the first and second silicon nitride films as masks; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of removing. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second silicon nitride film is formed by a vapor phase chemical reaction method. 3. The sum of the thicknesses of the three layers of the first silicon oxide film, the first silicon nitride film, and the second silicon oxide film,
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of the third silicon oxide film is greater than that of the third silicon oxide film. 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein anisotropic etching is used in etching the silicon oxide layer in the element isolation region. 5. When etching the silicon oxide layer in the element isolation region described above, the silicon oxide layer is removed by anisotropic etching to approximately the height of the first silicon oxide film, and then wet etching is performed to remove the silicon oxide layer. 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon oxide layer is removed to approximately the surface of the silicon substrate.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5397733A (en) * 1993-05-21 1995-03-14 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Method for the construction of field oxide film in semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5397733A (en) * 1993-05-21 1995-03-14 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Method for the construction of field oxide film in semiconductor device

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