JP2002033381A - 素子分離絶縁膜の形成方法及び、半導体装置の製造方法 - Google Patents
素子分離絶縁膜の形成方法及び、半導体装置の製造方法Info
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- JP2002033381A JP2002033381A JP2000218390A JP2000218390A JP2002033381A JP 2002033381 A JP2002033381 A JP 2002033381A JP 2000218390 A JP2000218390 A JP 2000218390A JP 2000218390 A JP2000218390 A JP 2000218390A JP 2002033381 A JP2002033381 A JP 2002033381A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコン基板の肩部を丸みを帯びた形状とし
つつ、トレンチの内壁酸化膜の膜厚を薄く設定し得る素
子分離絶縁膜の形成方法を得る。 【解決手段】 シリコン窒化膜3をエッチングマスクに
用いて、シリコン基板1の深さ方向にエッチングレート
の高い異方性ドライエッチング法によって、シリコン基
板1をその上面から所定の深さ(例えば300nm)だ
けエッチングする。これにより、シリコン基板1の上面
内にトレンチ5を形成する。次に、周知のプラズマ酸化
装置内において、高濃度の酸化性ガス(例えば酸素ガ
ス)を用いたプラズマ酸化法によって、トレンチ5の内
壁に、膜厚が15nm程度のシリコン酸化膜6を形成す
る。
つつ、トレンチの内壁酸化膜の膜厚を薄く設定し得る素
子分離絶縁膜の形成方法を得る。 【解決手段】 シリコン窒化膜3をエッチングマスクに
用いて、シリコン基板1の深さ方向にエッチングレート
の高い異方性ドライエッチング法によって、シリコン基
板1をその上面から所定の深さ(例えば300nm)だ
けエッチングする。これにより、シリコン基板1の上面
内にトレンチ5を形成する。次に、周知のプラズマ酸化
装置内において、高濃度の酸化性ガス(例えば酸素ガ
ス)を用いたプラズマ酸化法によって、トレンチ5の内
壁に、膜厚が15nm程度のシリコン酸化膜6を形成す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に関し、特に、互いに隣接する半導体素子同士を
分離するための素子分離絶縁膜の形成方法に関するもの
である。
造方法に関し、特に、互いに隣接する半導体素子同士を
分離するための素子分離絶縁膜の形成方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】DRAM(Dynamic Random Access Memo
ry)をはじめとする半導体デバイスにおいては、素子分
離絶縁膜の分離性能の向上と分離幅の縮小とが要求され
ている。図10〜図17は、従来の半導体装置の製造方
法を工程順に示す断面図である。まず、CVD(Chemic
al Vapor Deposition)法等によって、シリコン基板1
01の上面上に、シリコン酸化膜102及びシリコン窒
化膜103をこの順に全面に形成する(図10)。次
に、写真製版法によって、素子分離絶縁膜108を形成
する予定の領域の上方が開口したパターンを有するフォ
トレジスト104を、シリコン窒化膜103上に形成す
る(図11)。
ry)をはじめとする半導体デバイスにおいては、素子分
離絶縁膜の分離性能の向上と分離幅の縮小とが要求され
ている。図10〜図17は、従来の半導体装置の製造方
法を工程順に示す断面図である。まず、CVD(Chemic
al Vapor Deposition)法等によって、シリコン基板1
01の上面上に、シリコン酸化膜102及びシリコン窒
化膜103をこの順に全面に形成する(図10)。次
に、写真製版法によって、素子分離絶縁膜108を形成
する予定の領域の上方が開口したパターンを有するフォ
トレジスト104を、シリコン窒化膜103上に形成す
る(図11)。
【0003】次に、フォトレジスト104をエッチング
マスクに用いて、シリコン基板101の深さ方向にエッ
チングレートの高い異方性ドライエッチング法によっ
て、シリコン窒化膜103及びシリコン酸化膜102を
この順にエッチングして、シリコン基板101の上面を
露出する。その後、フォトレジスト104を除去する
(図12)。次に、シリコン窒化膜103をエッチング
マスクに用いて、シリコン基板101の深さ方向にエッ
チングレートの高い異方性ドライエッチング法によっ
て、シリコン基板101をその上面から所定の深さだけ
エッチングする。これにより、シリコン基板101の上
面内にトレンチ105を形成する(図13)。
マスクに用いて、シリコン基板101の深さ方向にエッ
チングレートの高い異方性ドライエッチング法によっ
て、シリコン窒化膜103及びシリコン酸化膜102を
この順にエッチングして、シリコン基板101の上面を
露出する。その後、フォトレジスト104を除去する
(図12)。次に、シリコン窒化膜103をエッチング
マスクに用いて、シリコン基板101の深さ方向にエッ
チングレートの高い異方性ドライエッチング法によっ
て、シリコン基板101をその上面から所定の深さだけ
エッチングする。これにより、シリコン基板101の上
面内にトレンチ105を形成する(図13)。
【0004】次に、トレンチ105の内壁を熱酸化する
ことにより、シリコン酸化膜106を形成する(図1
4)。これにより、トレンチ105を形成するための異
方性ドライエッチングによってシリコン基板101内に
生じたダメージを、シリコン酸化膜106内に取り込ま
せることができる。次に、HDP(High Density Plasm
a)−CVD法によって、トレンチ105内を埋め込む
ように、シリコン酸化膜107を全面に形成する(図1
5)。
ことにより、シリコン酸化膜106を形成する(図1
4)。これにより、トレンチ105を形成するための異
方性ドライエッチングによってシリコン基板101内に
生じたダメージを、シリコン酸化膜106内に取り込ま
せることができる。次に、HDP(High Density Plasm
a)−CVD法によって、トレンチ105内を埋め込む
ように、シリコン酸化膜107を全面に形成する(図1
5)。
【0005】次に、CMP(Chemical Mechanical Poli
shing)法によって、シリコン酸化膜107を除去す
る。このCMP処理は、シリコン窒化膜103の上面が
露出した時点で停止する。次に、シリコン窒化膜103
と、その下地のシリコン酸化膜102とをウェットエッ
チング法によって除去する。次に、フッ酸を用いたウェ
ットエッチング法によって、シリコン基板101の上面
よりも上方に位置する部分のシリコン酸化膜107を、
その上面から所定の膜厚だけ除去する(図16)。図1
6に示した例では、ウェットエッチング後のシリコン酸
化膜107の上面が、シリコン基板101の上面よりも
若干高くなっている。以上の工程により、シリコン酸化
膜106,107から成る素子分離絶縁膜108を形成
することができる。
shing)法によって、シリコン酸化膜107を除去す
る。このCMP処理は、シリコン窒化膜103の上面が
露出した時点で停止する。次に、シリコン窒化膜103
と、その下地のシリコン酸化膜102とをウェットエッ
チング法によって除去する。次に、フッ酸を用いたウェ
ットエッチング法によって、シリコン基板101の上面
よりも上方に位置する部分のシリコン酸化膜107を、
その上面から所定の膜厚だけ除去する(図16)。図1
6に示した例では、ウェットエッチング後のシリコン酸
化膜107の上面が、シリコン基板101の上面よりも
若干高くなっている。以上の工程により、シリコン酸化
膜106,107から成る素子分離絶縁膜108を形成
することができる。
【0006】次に、熱酸化法によって、素子分離絶縁膜
108によって規定される素子形成領域におけるシリコ
ン基板101の上面上に、ゲート酸化膜109を形成す
る。次に、CVD法等によってポリシリコン膜を全面に
形成し、写真製版法によってこのポリシリコン膜をパタ
ーニングすることにより、ゲート電極110を形成する
(図17)。図17に示すように、ゲート電極110の
端部は素子分離絶縁膜108上に位置している。その
後、ソース・ドレイン領域の形成工程や配線工程等のプ
ロセスを経て、デバイスが完成する。
108によって規定される素子形成領域におけるシリコ
ン基板101の上面上に、ゲート酸化膜109を形成す
る。次に、CVD法等によってポリシリコン膜を全面に
形成し、写真製版法によってこのポリシリコン膜をパタ
ーニングすることにより、ゲート電極110を形成する
(図17)。図17に示すように、ゲート電極110の
端部は素子分離絶縁膜108上に位置している。その
後、ソース・ドレイン領域の形成工程や配線工程等のプ
ロセスを経て、デバイスが完成する。
【0007】ここで、シリコン酸化膜106の膜厚につ
いて説明する。図17を参照して、ゲート電極110に
電圧を印加した時に、ゲート電極110の端部下方にお
けるシリコン基板101の肩部200に電界が集中する
と、その付近においてゲート酸化膜109の絶縁破壊が
起こり易く、全体としてゲート酸化膜109の特性が低
下する。これを抑制するためには、電界集中を緩和する
ために、シリコン基板101の肩部200を、丸みを帯
びた形状とする必要がある。上記した従来の半導体装置
の製造方法のように、シリコン酸化膜106を熱酸化法
によって形成する場合、シリコン基板101の肩部20
0を丸みを帯びた形状とするためには、シリコン酸化膜
106の膜厚は20nm以上必要である。
いて説明する。図17を参照して、ゲート電極110に
電圧を印加した時に、ゲート電極110の端部下方にお
けるシリコン基板101の肩部200に電界が集中する
と、その付近においてゲート酸化膜109の絶縁破壊が
起こり易く、全体としてゲート酸化膜109の特性が低
下する。これを抑制するためには、電界集中を緩和する
ために、シリコン基板101の肩部200を、丸みを帯
びた形状とする必要がある。上記した従来の半導体装置
の製造方法のように、シリコン酸化膜106を熱酸化法
によって形成する場合、シリコン基板101の肩部20
0を丸みを帯びた形状とするためには、シリコン酸化膜
106の膜厚は20nm以上必要である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
半導体装置の製造方法においては、トレンチ105の内
壁を熱酸化することによってシリコン酸化膜106を形
成するため、シリコン酸化膜106の膜厚として、20
nm以上の膜厚が必要となる。一方で、トランジスタの
駆動能力の向上及びチップの高集積化を図るためには、
素子分離絶縁膜の分離幅自体を広げることはできない。
例えば、256MDRAMでは、分離幅は0.1μm程
度に抑えることが要求されている。
半導体装置の製造方法においては、トレンチ105の内
壁を熱酸化することによってシリコン酸化膜106を形
成するため、シリコン酸化膜106の膜厚として、20
nm以上の膜厚が必要となる。一方で、トランジスタの
駆動能力の向上及びチップの高集積化を図るためには、
素子分離絶縁膜の分離幅自体を広げることはできない。
例えば、256MDRAMでは、分離幅は0.1μm程
度に抑えることが要求されている。
【0009】そのため、シリコン酸化膜106を形成し
た後のHDP−CVD工程でシリコン酸化膜107をト
レンチ105内に埋め込むにあたり、厚いシリコン酸化
膜106を形成したことに起因してトレンチ105の開
口幅が小さくなるため、埋め込み不良が生じ易いという
問題があった。図18は、かかる埋め込み不良が生じた
状況を示す断面図である。図18に示すように、シリコ
ン酸化膜107の中心部に、埋め込み不良111が発生
している。
た後のHDP−CVD工程でシリコン酸化膜107をト
レンチ105内に埋め込むにあたり、厚いシリコン酸化
膜106を形成したことに起因してトレンチ105の開
口幅が小さくなるため、埋め込み不良が生じ易いという
問題があった。図18は、かかる埋め込み不良が生じた
状況を示す断面図である。図18に示すように、シリコ
ン酸化膜107の中心部に、埋め込み不良111が発生
している。
【0010】本発明はかかる問題を解決するために成さ
れたものであり、電界集中を緩和するためにシリコン基
板の肩部を丸みを帯びた形状としつつ、トレンチの内壁
酸化膜の膜厚を薄くすることにより、埋め込み不良の発
生を抑制し得る素子分離絶縁膜の形成方法を得ること、
及び該方法を備える半導体装置の製造方法を得ることを
目的とするものである。
れたものであり、電界集中を緩和するためにシリコン基
板の肩部を丸みを帯びた形状としつつ、トレンチの内壁
酸化膜の膜厚を薄くすることにより、埋め込み不良の発
生を抑制し得る素子分離絶縁膜の形成方法を得ること、
及び該方法を備える半導体装置の製造方法を得ることを
目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明のうち請求項1
に記載の素子分離絶縁膜の形成方法は、(a)基板を準
備する工程と、(b)基板の主面内に、凹部を選択的に
形成する工程と、(c)プラズマ酸化によって、凹部の
内壁に酸化膜を形成する工程と、(d)酸化膜が形成さ
れた凹部内に、絶縁膜を埋め込む工程とを備えるもので
ある。
に記載の素子分離絶縁膜の形成方法は、(a)基板を準
備する工程と、(b)基板の主面内に、凹部を選択的に
形成する工程と、(c)プラズマ酸化によって、凹部の
内壁に酸化膜を形成する工程と、(d)酸化膜が形成さ
れた凹部内に、絶縁膜を埋め込む工程とを備えるもので
ある。
【0012】また、この発明のうち請求項2に記載の素
子分離絶縁膜の形成方法は、請求項1に記載の素子分離
絶縁膜の形成方法であって、工程(d)は、HDP(Hi
gh Density Plasma)−CVDチャンバ内で絶縁膜を堆
積する工程を有し、工程(c)は、HDP−CVDチャ
ンバ内で実行されることを特徴とするものである。
子分離絶縁膜の形成方法は、請求項1に記載の素子分離
絶縁膜の形成方法であって、工程(d)は、HDP(Hi
gh Density Plasma)−CVDチャンバ内で絶縁膜を堆
積する工程を有し、工程(c)は、HDP−CVDチャ
ンバ内で実行されることを特徴とするものである。
【0013】また、この発明のうち請求項3に記載の素
子分離絶縁膜の形成方法は、請求項1又は2に記載の素
子分離絶縁膜の形成方法であって、工程(c)におい
て、プラズマ酸化は、不活性ガスを含む原料ガスを用い
て実行されることを特徴とするものである。
子分離絶縁膜の形成方法は、請求項1又は2に記載の素
子分離絶縁膜の形成方法であって、工程(c)におい
て、プラズマ酸化は、不活性ガスを含む原料ガスを用い
て実行されることを特徴とするものである。
【0014】また、この発明のうち請求項4に記載の素
子分離絶縁膜の形成方法は、請求項3に記載の素子分離
絶縁膜の形成方法であって、不活性ガスは、Ne,A
r,Kr,Xeのうちのいずれか一つのガスであること
を特徴とするものである。
子分離絶縁膜の形成方法は、請求項3に記載の素子分離
絶縁膜の形成方法であって、不活性ガスは、Ne,A
r,Kr,Xeのうちのいずれか一つのガスであること
を特徴とするものである。
【0015】また、この発明のうち請求項5に記載の素
子分離絶縁膜の形成方法は、請求項3又は4に記載の素
子分離絶縁膜の形成方法であって、工程(c)におい
て、基板には、不活性ガスのイオンとは逆極性のバイア
ス電圧が印加されることを特徴とするものである。
子分離絶縁膜の形成方法は、請求項3又は4に記載の素
子分離絶縁膜の形成方法であって、工程(c)におい
て、基板には、不活性ガスのイオンとは逆極性のバイア
ス電圧が印加されることを特徴とするものである。
【0016】また、この発明のうち請求項6に記載の半
導体装置の製造方法は、請求項1〜5のいずれか一つに
記載の素子分離絶縁膜の形成方法を備えるものである。
導体装置の製造方法は、請求項1〜5のいずれか一つに
記載の素子分離絶縁膜の形成方法を備えるものである。
【0017】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1〜図7は、本
発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を工程
順に示す断面図である。まず、熱酸化法によって、シリ
コン基板1の上面上にシリコン酸化膜2を全面に形成す
る。次に、CVD法によって、シリコン酸化膜2上にシ
リコン窒化膜3を全面に形成する(図1)。シリコン酸
化膜2は、シリコン窒化膜3をシリコン基板1上に直接
形成することに因るストレスを緩和する目的で形成され
る。次に、写真製版法によって、素子分離絶縁膜8を形
成する予定の領域の上方が開口したパターンを有するフ
ォトレジスト4を、シリコン窒化膜3上に形成する(図
2)。
発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を工程
順に示す断面図である。まず、熱酸化法によって、シリ
コン基板1の上面上にシリコン酸化膜2を全面に形成す
る。次に、CVD法によって、シリコン酸化膜2上にシ
リコン窒化膜3を全面に形成する(図1)。シリコン酸
化膜2は、シリコン窒化膜3をシリコン基板1上に直接
形成することに因るストレスを緩和する目的で形成され
る。次に、写真製版法によって、素子分離絶縁膜8を形
成する予定の領域の上方が開口したパターンを有するフ
ォトレジスト4を、シリコン窒化膜3上に形成する(図
2)。
【0018】次に、フォトレジスト4をエッチングマス
クに用いて、シリコン基板1の深さ方向にエッチングレ
ートの高い異方性ドライエッチング法によって、シリコ
ン窒化膜3及びシリコン酸化膜2をこの順にエッチング
して、シリコン基板1の上面を露出する。その後、フォ
トレジスト4を除去する(図3)。次に、シリコン窒化
膜3をエッチングマスクに用いて、シリコン基板1の深
さ方向にエッチングレートの高い異方性ドライエッチン
グ法によって、シリコン基板1をその上面から所定の深
さ(例えば300nm)だけエッチングする。これによ
り、シリコン基板1の上面内にトレンチ5を形成する
(図4)。
クに用いて、シリコン基板1の深さ方向にエッチングレ
ートの高い異方性ドライエッチング法によって、シリコ
ン窒化膜3及びシリコン酸化膜2をこの順にエッチング
して、シリコン基板1の上面を露出する。その後、フォ
トレジスト4を除去する(図3)。次に、シリコン窒化
膜3をエッチングマスクに用いて、シリコン基板1の深
さ方向にエッチングレートの高い異方性ドライエッチン
グ法によって、シリコン基板1をその上面から所定の深
さ(例えば300nm)だけエッチングする。これによ
り、シリコン基板1の上面内にトレンチ5を形成する
(図4)。
【0019】次に、周知のプラズマ酸化装置内におい
て、高濃度の酸化性ガス(例えば酸素ガス)を用いたプ
ラズマ酸化法によって、トレンチ5の内壁に、膜厚が1
5nm程度のシリコン酸化膜6を形成する(図5)。こ
れにより、トレンチ5を形成するための異方性ドライエ
ッチングによってシリコン基板1内に生じたダメージ
を、シリコン酸化膜6内に取り込ませることができる。
て、高濃度の酸化性ガス(例えば酸素ガス)を用いたプ
ラズマ酸化法によって、トレンチ5の内壁に、膜厚が1
5nm程度のシリコン酸化膜6を形成する(図5)。こ
れにより、トレンチ5を形成するための異方性ドライエ
ッチングによってシリコン基板1内に生じたダメージ
を、シリコン酸化膜6内に取り込ませることができる。
【0020】ここで、酸素プラズマ中には、負の酸素イ
オンのほかに、反応性の高い、化学的に活性な酸素ラジ
カル(O*)が存在する。酸素ラジカルは電気的に中性
であるが、シリコン基板1の表面(厳密にはシリコン基
板上に形成された酸化膜の表面)でシリコン基板1から
電子を奪い、その結果、酸素ラジカルは負に帯電する。
また、シリコン基板1は正に帯電して電界を生じる。そ
して、トレンチ5の側面とシリコン基板1の上面とによ
って規定されるシリコン基板1の肩部10では、上記電
界が集中するため、酸素ラジカルは、その電界に引き寄
せられてシリコン基板10の肩部10に多く集中する。
そのため、シリコン基板1の肩部10では、他の部分よ
りも酸化が促進され、シリコン基板1の肩部10は丸み
を帯びた形状となる。
オンのほかに、反応性の高い、化学的に活性な酸素ラジ
カル(O*)が存在する。酸素ラジカルは電気的に中性
であるが、シリコン基板1の表面(厳密にはシリコン基
板上に形成された酸化膜の表面)でシリコン基板1から
電子を奪い、その結果、酸素ラジカルは負に帯電する。
また、シリコン基板1は正に帯電して電界を生じる。そ
して、トレンチ5の側面とシリコン基板1の上面とによ
って規定されるシリコン基板1の肩部10では、上記電
界が集中するため、酸素ラジカルは、その電界に引き寄
せられてシリコン基板10の肩部10に多く集中する。
そのため、シリコン基板1の肩部10では、他の部分よ
りも酸化が促進され、シリコン基板1の肩部10は丸み
を帯びた形状となる。
【0021】次に、HDP−CVD法によって、トレン
チ5内を埋め込むように、シリコン酸化膜7を全面に形
成する(図6)。次に、CMP法によって、シリコン酸
化膜7を除去する。このCMP処理は、シリコン窒化膜
3の上面が露出した時点で停止する。次に、シリコン窒
化膜3と、その下地のシリコン酸化膜2とをウェットエ
ッチング法によって除去する。次に、フッ酸を用いたウ
ェットエッチング法によって、シリコン基板1の上面よ
りも上方に位置する部分のシリコン酸化膜7を、その上
面から所定の膜厚だけ除去する(図7)。図7に示した
例では、ウェットエッチング後のシリコン酸化膜7の上
面が、シリコン基板1の上面よりも若干高くなってい
る。以上の工程により、シリコン酸化膜6,7から成る
素子分離絶縁膜8を形成することができる。
チ5内を埋め込むように、シリコン酸化膜7を全面に形
成する(図6)。次に、CMP法によって、シリコン酸
化膜7を除去する。このCMP処理は、シリコン窒化膜
3の上面が露出した時点で停止する。次に、シリコン窒
化膜3と、その下地のシリコン酸化膜2とをウェットエ
ッチング法によって除去する。次に、フッ酸を用いたウ
ェットエッチング法によって、シリコン基板1の上面よ
りも上方に位置する部分のシリコン酸化膜7を、その上
面から所定の膜厚だけ除去する(図7)。図7に示した
例では、ウェットエッチング後のシリコン酸化膜7の上
面が、シリコン基板1の上面よりも若干高くなってい
る。以上の工程により、シリコン酸化膜6,7から成る
素子分離絶縁膜8を形成することができる。
【0022】その後、従来の半導体装置の製造方法と同
様に、素子分離絶縁膜8によって規定される素子形成領
域におけるシリコン基板1の上面上にゲート酸化膜を形
成した後、CVD法及び写真製版法等によってゲート酸
化膜上にゲート電極する。そして、ソース・ドレイン領
域の形成工程や配線工程等のプロセスを経て、デバイス
が完成する。
様に、素子分離絶縁膜8によって規定される素子形成領
域におけるシリコン基板1の上面上にゲート酸化膜を形
成した後、CVD法及び写真製版法等によってゲート酸
化膜上にゲート電極する。そして、ソース・ドレイン領
域の形成工程や配線工程等のプロセスを経て、デバイス
が完成する。
【0023】このように本実施の形態1に係る半導体装
置の製造方法によれば、シリコン基板1の上面内にトレ
ンチ5を形成した後、酸素プラズマを用いたプラズマ酸
化法によって、トレンチ5の内壁にシリコン酸化膜6を
形成する。従来の半導体装置の製造方法のように、シリ
コン酸化膜106を熱酸化法によって形成する場合は、
シリコン基板101の肩部120を丸みを帯びた形状と
するためには、20nm以上の膜厚でシリコン酸化膜1
06を形成する必要があった。
置の製造方法によれば、シリコン基板1の上面内にトレ
ンチ5を形成した後、酸素プラズマを用いたプラズマ酸
化法によって、トレンチ5の内壁にシリコン酸化膜6を
形成する。従来の半導体装置の製造方法のように、シリ
コン酸化膜106を熱酸化法によって形成する場合は、
シリコン基板101の肩部120を丸みを帯びた形状と
するためには、20nm以上の膜厚でシリコン酸化膜1
06を形成する必要があった。
【0024】これに対して、本実施の形態1に係る半導
体装置の製造方法では、上記のように、15nm程度の
膜厚でシリコン酸化膜6を形成することによって、シリ
コン基板1の肩部10を丸みを帯びた形状とすることが
できる。その結果、シリコン酸化膜6を形成した後のH
DP−CVD工程でシリコン酸化膜7をトレンチ5内に
埋め込むにあたり、シリコン酸化膜6を形成することに
伴うトレンチ5の開口幅の縮小を低減できるため、埋め
込み不良の発生を抑制することが可能となる。
体装置の製造方法では、上記のように、15nm程度の
膜厚でシリコン酸化膜6を形成することによって、シリ
コン基板1の肩部10を丸みを帯びた形状とすることが
できる。その結果、シリコン酸化膜6を形成した後のH
DP−CVD工程でシリコン酸化膜7をトレンチ5内に
埋め込むにあたり、シリコン酸化膜6を形成することに
伴うトレンチ5の開口幅の縮小を低減できるため、埋め
込み不良の発生を抑制することが可能となる。
【0025】なお、シリコン酸化膜6を形成するための
プラズマ酸化工程(図6)、及びシリコン酸化膜7を形
成するためのCVD工程(図7)は、いずれも高濃度の
酸素プラズマを用いて行われる。従って、シリコン酸化
膜6を形成するためのプラズマ酸化工程は、HDP−C
VDチャンバ内で実行してもよい。これにより、異なる
製造装置間でウェハを搬送するという処理を伴うことな
く、上記両工程を連続的に実行することが可能となり、
製造効率の向上を図ることができる。
プラズマ酸化工程(図6)、及びシリコン酸化膜7を形
成するためのCVD工程(図7)は、いずれも高濃度の
酸素プラズマを用いて行われる。従って、シリコン酸化
膜6を形成するためのプラズマ酸化工程は、HDP−C
VDチャンバ内で実行してもよい。これにより、異なる
製造装置間でウェハを搬送するという処理を伴うことな
く、上記両工程を連続的に実行することが可能となり、
製造効率の向上を図ることができる。
【0026】実施の形態2.図8は、本発明の実施の形
態2に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図
である。本実施の形態2に係る半導体装置の製造方法
は、上記実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を基
礎として、図5に示したプラズマ酸化によるシリコン酸
化膜6の形成工程において、プラズマ酸化装置に供給す
る原料ガス中に、酸化性ガスと濃度が同程度のArガス
を添加したものである。Arのような質量の大きいガス
を添加することによってプラズマの発生効率が向上し、
酸素プラズマの密度が高くなる。その結果、処理対象で
あるシリコン基板1の周辺における酸素ラジカルの密度
も高くなる。本実施の形態2に係る半導体装置の製造方
法のその他の工程は、上記実施の形態1に係る半導体装
置の製造方法と同様である。
態2に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図
である。本実施の形態2に係る半導体装置の製造方法
は、上記実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を基
礎として、図5に示したプラズマ酸化によるシリコン酸
化膜6の形成工程において、プラズマ酸化装置に供給す
る原料ガス中に、酸化性ガスと濃度が同程度のArガス
を添加したものである。Arのような質量の大きいガス
を添加することによってプラズマの発生効率が向上し、
酸素プラズマの密度が高くなる。その結果、処理対象で
あるシリコン基板1の周辺における酸素ラジカルの密度
も高くなる。本実施の形態2に係る半導体装置の製造方
法のその他の工程は、上記実施の形態1に係る半導体装
置の製造方法と同様である。
【0027】このように本実施の形態2に係る半導体装
置の製造方法によれば、プラズマ酸化によるシリコン酸
化膜6の形成工程において、原料ガス中にArガスを添
加した。これにより、上記実施の形態1と比較して、シ
リコン基板1の周辺における酸素ラジカルの密度が高く
なり、シリコン基板1の肩部10に集中する酸素ラジカ
ルの量も増加する。その結果、シリコン基板1の肩部1
0において丸みを帯びた形状を維持しつつ、シリコン酸
化膜6の膜厚をさらに薄くすることができるため、続く
シリコン酸化膜7の形成工程において埋め込み不良の発
生をさらに抑制することが可能となる。
置の製造方法によれば、プラズマ酸化によるシリコン酸
化膜6の形成工程において、原料ガス中にArガスを添
加した。これにより、上記実施の形態1と比較して、シ
リコン基板1の周辺における酸素ラジカルの密度が高く
なり、シリコン基板1の肩部10に集中する酸素ラジカ
ルの量も増加する。その結果、シリコン基板1の肩部1
0において丸みを帯びた形状を維持しつつ、シリコン酸
化膜6の膜厚をさらに薄くすることができるため、続く
シリコン酸化膜7の形成工程において埋め込み不良の発
生をさらに抑制することが可能となる。
【0028】なお、以上の説明では、原料ガス中にAr
ガスを添加する場合の例について述べたが、Ar以外に
も、He,Ne,Kr,Xe等の不活性ガスを使用して
もよい。但し、酸素原子よりも質量が重いNe,Ar,
Kr,Xeを使用することにより、酸素を効率良く活性
化することができる。
ガスを添加する場合の例について述べたが、Ar以外に
も、He,Ne,Kr,Xe等の不活性ガスを使用して
もよい。但し、酸素原子よりも質量が重いNe,Ar,
Kr,Xeを使用することにより、酸素を効率良く活性
化することができる。
【0029】実施の形態3.図9は、本発明の実施の形
態3に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図
である。本実施の形態3に係る半導体装置の製造方法
は、上記実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を基
礎として、図8に示したプラズマ酸化によるシリコン酸
化膜6の形成工程において、シリコン基板1に所定の基
板バイアス電圧を印加したものである。シリコン基板1
には、上記不活性ガスのイオンと逆極性の基板バイアス
電圧を、シリコン基板1に接続された電源9から印加す
る。図9では不活性ガスとしてArを使用しているた
め、シリコン基板1には、負のアルゴンイオン(A
r-)とは逆極性の正の基板バイアス電圧を印加する。
本実施の形態3に係る半導体装置の製造方法のその他の
工程は、上記実施の形態2に係る半導体装置の製造方法
と同様である。
態3に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図
である。本実施の形態3に係る半導体装置の製造方法
は、上記実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を基
礎として、図8に示したプラズマ酸化によるシリコン酸
化膜6の形成工程において、シリコン基板1に所定の基
板バイアス電圧を印加したものである。シリコン基板1
には、上記不活性ガスのイオンと逆極性の基板バイアス
電圧を、シリコン基板1に接続された電源9から印加す
る。図9では不活性ガスとしてArを使用しているた
め、シリコン基板1には、負のアルゴンイオン(A
r-)とは逆極性の正の基板バイアス電圧を印加する。
本実施の形態3に係る半導体装置の製造方法のその他の
工程は、上記実施の形態2に係る半導体装置の製造方法
と同様である。
【0030】このように、本実施の形態3に係る半導体
装置の製造方法によれば、シリコン酸化膜6の形成工程
において、シリコン基板1に所定の基板バイアス電圧を
印加した。トレンチ5の内壁酸化が進行すると、トレン
チ5の側面には、トレンチ5の内部方向に向かってシリ
コン酸化膜6が成長し、トレンチ5の開口幅が縮小す
る。しかしながら本実施の形態3に係る半導体装置の製
造方法によれば、シリコン酸化膜6の成長する一方で、
正の基板バイアス電圧によってシリコン基板1に垂直に
引き込まれた負のアルゴンイオンによって、トレンチ5
の側面に成長したシリコン酸化膜6をスパッタすること
ができる。即ち、アルゴンイオンによるスパッタによっ
て、トレンチ5の側面におけるシリコン酸化膜6の成長
を抑制することができる。その結果、上記実施の形態
1,2と比較して、トレンチ5の側面におけるシリコン
酸化膜6の膜厚が薄くなるため、続くシリコン酸化膜7
の形成工程において、埋め込み不良の発生をさらに抑制
することが可能となる。
装置の製造方法によれば、シリコン酸化膜6の形成工程
において、シリコン基板1に所定の基板バイアス電圧を
印加した。トレンチ5の内壁酸化が進行すると、トレン
チ5の側面には、トレンチ5の内部方向に向かってシリ
コン酸化膜6が成長し、トレンチ5の開口幅が縮小す
る。しかしながら本実施の形態3に係る半導体装置の製
造方法によれば、シリコン酸化膜6の成長する一方で、
正の基板バイアス電圧によってシリコン基板1に垂直に
引き込まれた負のアルゴンイオンによって、トレンチ5
の側面に成長したシリコン酸化膜6をスパッタすること
ができる。即ち、アルゴンイオンによるスパッタによっ
て、トレンチ5の側面におけるシリコン酸化膜6の成長
を抑制することができる。その結果、上記実施の形態
1,2と比較して、トレンチ5の側面におけるシリコン
酸化膜6の膜厚が薄くなるため、続くシリコン酸化膜7
の形成工程において、埋め込み不良の発生をさらに抑制
することが可能となる。
【0031】
【発明の効果】この発明のうち請求項1に係るものによ
れば、工程(c)において、凹部の内壁の酸化膜を、プ
ラズマ酸化によって形成する。従って、プラズマ中の酸
素ラジカルの作用により、基板の肩部を丸みを帯びた形
状とするために必要な酸化膜の膜厚を、熱酸化によって
該酸化膜を形成する場合よりも薄く設定できる。その結
果、酸化膜を形成することに伴う凹部の開口幅の縮小を
低減できるため、工程(d)において、絶縁膜の埋め込
み不良の発生を抑制することができる。
れば、工程(c)において、凹部の内壁の酸化膜を、プ
ラズマ酸化によって形成する。従って、プラズマ中の酸
素ラジカルの作用により、基板の肩部を丸みを帯びた形
状とするために必要な酸化膜の膜厚を、熱酸化によって
該酸化膜を形成する場合よりも薄く設定できる。その結
果、酸化膜を形成することに伴う凹部の開口幅の縮小を
低減できるため、工程(d)において、絶縁膜の埋め込
み不良の発生を抑制することができる。
【0032】また、この発明のうち請求項2に係るもの
によれば、工程(c)及び(d)を同一のHDP−CV
Dチャンバ内で連続的に実行することができ、処理効率
の向上を図ることができる。
によれば、工程(c)及び(d)を同一のHDP−CV
Dチャンバ内で連続的に実行することができ、処理効率
の向上を図ることができる。
【0033】また、この発明のうち請求項3に係るもの
によれば、プラズマの発生効率が向上して酸素ラジカル
の密度も高くなるため、基板の肩部を丸みを帯びた形状
とするために必要な酸化膜の膜厚を、さらに薄く設定す
ることができる。その結果、埋め込み不良の発生をさら
に抑制することが可能となる。
によれば、プラズマの発生効率が向上して酸素ラジカル
の密度も高くなるため、基板の肩部を丸みを帯びた形状
とするために必要な酸化膜の膜厚を、さらに薄く設定す
ることができる。その結果、埋め込み不良の発生をさら
に抑制することが可能となる。
【0034】また、この発明のうち請求項4に係るもの
によれば、Ne,Ar,Kr,Xeの各原子は、酸素原
子よりも質量が重いため、不活性ガスとしてこれらのガ
スを使用することにより、酸素を効率良く活性化するこ
とができる。
によれば、Ne,Ar,Kr,Xeの各原子は、酸素原
子よりも質量が重いため、不活性ガスとしてこれらのガ
スを使用することにより、酸素を効率良く活性化するこ
とができる。
【0035】また、この発明のうち請求項5に係るもの
によれば、不活性ガスのイオンは、基板に印加されたバ
イアス電圧によって基板に垂直に引き込まれ、このイオ
ンによるスパッタによって、凹部の側面における酸化膜
の成長を抑制することができる。その結果、凹部の側面
における酸化膜の膜厚が薄くなるため、工程(d)にお
いて、埋め込み不良の発生をさらに抑制することが可能
となる。
によれば、不活性ガスのイオンは、基板に印加されたバ
イアス電圧によって基板に垂直に引き込まれ、このイオ
ンによるスパッタによって、凹部の側面における酸化膜
の成長を抑制することができる。その結果、凹部の側面
における酸化膜の膜厚が薄くなるため、工程(d)にお
いて、埋め込み不良の発生をさらに抑制することが可能
となる。
【0036】また、この発明のうち請求項6に係るもの
によれば、分離幅を拡げることなく、分離性能の高い素
子分離絶縁膜を備える半導体装置を得ることができる。
によれば、分離幅を拡げることなく、分離性能の高い素
子分離絶縁膜を備える半導体装置を得ることができる。
【図1】 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す断面図である。
造方法を工程順に示す断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す断面図である。
造方法を工程順に示す断面図である。
【図3】 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す断面図である。
造方法を工程順に示す断面図である。
【図4】 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す断面図である。
造方法を工程順に示す断面図である。
【図5】 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す断面図である。
造方法を工程順に示す断面図である。
【図6】 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す断面図である。
造方法を工程順に示す断面図である。
【図7】 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す断面図である。
造方法を工程順に示す断面図である。
【図8】 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製
造方法の一工程を示す断面図である。
造方法の一工程を示す断面図である。
【図9】 本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製
造方法の一工程を示す断面図である。
造方法の一工程を示す断面図である。
【図10】 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示
す断面図である。
す断面図である。
【図11】 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示
す断面図である。
す断面図である。
【図12】 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示
す断面図である。
す断面図である。
【図13】 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示
す断面図である。
す断面図である。
【図14】 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示
す断面図である。
す断面図である。
【図15】 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示
す断面図である。
す断面図である。
【図16】 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示
す断面図である。
す断面図である。
【図17】 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示
す断面図である。
す断面図である。
【図18】 トレンチ内に埋め込み不良が発生した状況
を示す断面図である。
を示す断面図である。
1 シリコン基板、5 トレンチ、6,7 シリコン酸
化膜、8 素子分離絶縁膜、9 電源。
化膜、8 素子分離絶縁膜、9 電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 昇 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5F032 AA14 AA36 AA44 AA77 BA01 CA17 DA04 DA23 DA24 DA25 DA53 5F058 BA02 BC02 BD01 BD04 BF07 BF73 BJ01 BJ06
Claims (6)
- 【請求項1】 (a)基板を準備する工程と、 (b)前記基板の主面内に、凹部を選択的に形成する工
程と、 (c)プラズマ酸化によって、前記凹部の内壁に酸化膜
を形成する工程と、 (d)前記酸化膜が形成された前記凹部内に、絶縁膜を
埋め込む工程とを備える、素子分離絶縁膜の形成方法。 - 【請求項2】 前記工程(d)は、HDP(High Densi
ty Plasma)−CVDチャンバ内で前記絶縁膜を堆積す
る工程を有し、 前記工程(c)は、前記HDP−CVDチャンバ内で実
行されることを特徴とする、請求項1に記載の素子分離
絶縁膜の形成方法。 - 【請求項3】 前記工程(c)において、前記プラズマ
酸化は、不活性ガスを含む原料ガスを用いて実行される
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の素子分離絶
縁膜の形成方法。 - 【請求項4】 前記不活性ガスは、Ne,Ar,Kr,
Xeのうちのいずれか一つのガスである、請求項3に記
載の素子分離絶縁膜の形成方法。 - 【請求項5】 前記工程(c)において、前記基板に
は、前記不活性ガスのイオンとは逆極性のバイアス電圧
が印加されることを特徴とする、請求項3又は4に記載
の素子分離絶縁膜の形成方法。 - 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか一つに記載の素
子分離絶縁膜の形成方法を備える、半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000218390A JP2002033381A (ja) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | 素子分離絶縁膜の形成方法及び、半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000218390A JP2002033381A (ja) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | 素子分離絶縁膜の形成方法及び、半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002033381A true JP2002033381A (ja) | 2002-01-31 |
Family
ID=18713349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000218390A Pending JP2002033381A (ja) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | 素子分離絶縁膜の形成方法及び、半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002033381A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004023549A1 (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-18 | Fujitsu Amd Semiconductor Limited | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2006140521A (ja) * | 2006-01-10 | 2006-06-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2009200483A (ja) * | 2008-01-24 | 2009-09-03 | Tokyo Electron Ltd | シリコン酸化膜の形成方法 |
| JP2009272596A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-11-19 | Sony Corp | 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 |
| US7858467B2 (en) | 2008-03-28 | 2010-12-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2011222860A (ja) * | 2010-04-13 | 2011-11-04 | Fujifilm Corp | プラズマ酸化方法及びプラズマ酸化装置 |
| US8728852B2 (en) | 2008-04-09 | 2014-05-20 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, production method thereof, and electronic device |
-
2000
- 2000-07-19 JP JP2000218390A patent/JP2002033381A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8097503B2 (en) | 2008-03-28 | 2012-01-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor device |
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| JP2011222860A (ja) * | 2010-04-13 | 2011-11-04 | Fujifilm Corp | プラズマ酸化方法及びプラズマ酸化装置 |
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