(57)【要約】【課題】  シリコン基板にＬＯＣＯＳ酸化膜を形成する際に、幅の狭い素子形成領域上に配置させた窒化膜下部における酸化を抑制できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  シリコン基板１において、素子を形成する領域である素子形成領域４に隣接する位置にダミー領域５を配置させ、このダミー領域５に窒化膜を配置する。これにより、ＬＯＣＯＳ酸化膜３を形成する際に、シリコン基板１に対する酸素の供給面積を抑え、シリコン基板１に侵入する酸素量を抑制する。このようにして、窒化膜下部への酸素の供給を抑えることで、窒化膜下部における酸化を抑制することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板（１）に形成される素子をＬＯＣＯＳ酸化膜（３）で電気的に分離してなる半導体装置の製造方法であって、
前記シリコン基板を用意し、前記シリコン基板の表面にパッド酸化膜（２）を形成する工程と、
前記パッド酸化膜の表面に窒化膜（６）を形成する工程と、
前記窒化膜をパターニングする工程と、
前記窒化膜をマスクとして、前記パッド酸化膜が露出している領域に前記ＬＯＣＯＳ酸化膜を形成する工程とを有し、
前記窒化膜をパターニングする工程では、
前記シリコン基板において前記素子が形成される領域を素子形成領域（４）とし、前記素子形成領域上と、この素子形成領域に隣接するダミー領域（５）上とに前記窒化膜が配置されるように、前記窒化膜をパターニングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記窒化膜をパターニングする工程では、一直線状となるように前記素子形成領域をレイアウトすると共に、前記一直線状の素子形成領域に平行な形状の前記ダミー領域をレイアウトすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記窒化膜をパターニングする工程では、四角形状となるように前記素子形成領域をレイアウトすると共に、前記四角形状の素子形成領域の各辺に垂直な直線上に配置されるように前記ダミー領域をレイアウトすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記窒化膜をパターニングする工程では、四角形状となるように前記素子形成領域をレイアウトすると共に、前記四角形状の素子形成領域の外縁を一周するように前記ダミー領域をレイアウトすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記窒化膜をパターニングする工程では、四角形状となるように前記素子形成領域をレイアウトすると共に、前記四角形状の素子形成領域の角部に対向する位置に前記ダミー領域をレイアウトすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＯＣＯＳ酸化膜で素子を電気的に分離してなる半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリコン基板に複数の素子（例えばトランジスタ）を形成する際、それぞれの素子を電気的に絶縁するために、素子と素子との間にＬＯＣＯＳ酸化による酸化膜（以下、ＬＯＣＯＳ酸化膜と記す）を配置する方法が知られている。
【０００３】
この方法では、まず、シリコン基板を用意し、熱処理によってシリコン基板表面にパッド酸化膜を形成する。そして、シリコン基板において素子が形成される領域である素子形成領域上に、シリコン基板に比べて酸化速度の遅い窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）を形成する。このような状態で、シリコン基板を酸素雰囲気中で熱処理すると、シリコン基板のうち窒化膜に覆われていない領域のシリコンが酸化して、素子形成領域以外の領域に選択的にＬＯＣＯＳ酸化膜が形成される。
【０００４】
このようにＬＯＣＯＳ酸化膜を形成することにより、各素子形成領域がＬＯＣＯＳ酸化膜によって電気的に絶縁分離され、半導体素子間での電気的な影響を防止できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、シリコン基板に形成される素子の微細化が進んでいる。これに伴い、素子形成領域を覆う窒化膜の幅も狭くなると考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記のように窒化膜の幅が狭い場合、ＬＯＣＯＳ酸化膜を形成しようとすると、素子形成領域を覆う窒化膜の端から窒化膜下部のシリコン基板内に酸素が入り込み、素子形成領域の外縁部が酸化されてしまうという問題がある。素子形成領域の表面に形成される酸化膜の膜厚が大きくなってしまう問題は、窒化膜の幅が狭いほど酸素が素子形成領域の中心まで到達しやすくなるために生じると考えられる。
【０００７】
本発明者らは、上記のように窒化膜の幅が狭くなるほど窒化膜とシリコン基板との間に形成される酸化膜の厚みが増すことを実験で確かめた。その結果、窒化膜の幅が広い場合（例えば０．８５μｍ）、素子形成領域上には厚さ０．０４μｍの酸化膜が形成されることがわかった。一方、窒化膜の幅が狭い場合（例えば０．３１μｍ）、素子形成領域の表面には、厚さ０．３０μｍの酸化膜が形成された。これは、窒化膜の幅と同程度である。
【０００８】
このように、素子の微細化にともない、素子形成領域上に厚い酸化膜が形成されてしまうことが避けられない。また、素子形成領域の表面に厚い酸化膜が形成されることに伴い、以下のような問題も生じる。
【０００９】
具体的には、シリコン基板に設計された複数の素子形成領域において、各素子形成領域の大きさに差があると、すなわち窒化膜の幅に差があると、各素子形成域上に形成される酸化膜の膜厚に差が生じてしまう。また、窒化膜下部に形成された酸化膜をエッチングにより除去する際には、厚い酸化膜を除去するためにエッチング時間が長くなってしまう。      
【００１０】
さらに、素子形成領域上に形成された厚い酸化膜をエッチングにより除去しようとすると、その酸化膜の膜厚分だけＬＯＣＯＳ酸化膜もエッチングされてしまうこととなる。この結果、素子形成領域上の酸化膜を除去できたとしても、ＬＯＣＯＳ酸化膜の膜厚が減ってしまい、ＬＯＣＯＳ酸化膜が素子絶縁分離としての役割を果たせない状態になってしまう。
【００１１】
本発明は、上記点に鑑み、シリコン基板にＬＯＣＯＳ酸化膜を形成する工程において、幅の狭い素子形成領域上に配置させた窒化膜下部における酸化を抑制することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、窒化膜下部の酸化膜が厚くなるのは、窒化膜の端からシリコン基板内に酸素が供給されることが原因であるという点に着目した。つまり、素子形成領域の近隣にダミーの領域を配置してこの領域に窒化膜を配置することにより、シリコン基板に対する酸素の供給面積を抑えることで、シリコン基板に取り込まれる酸素量を抑制し、窒化膜下部における酸化を抑制できると思われる。
【００１３】
したがって、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、シリコン基板（１）に形成される素子をＬＯＣＯＳ酸化膜（３）で電気的に分離してなる半導体装置の製造方法であって、シリコン基板を用意し、シリコン基板の表面にパッド酸化膜（２）を形成する工程と、パッド酸化膜の表面に窒化膜（６）を形成する工程と、窒化膜をパターニングする工程と、窒化膜をマスクとして、パッド酸化膜が露出している領域にＬＯＣＯＳ酸化膜を形成する工程とを有し、窒化膜をパターニングする工程では、シリコン基板において素子が形成される領域を素子形成領域（４）とし、素子形成領域上と、この素子形成領域に隣接するダミー領域（５）上とに窒化膜が配置されるように、窒化膜をパターニングすることを特徴としている。
【００１４】
このように、素子形成領域に近接する位置にダミー領域を設け、ＬＯＣＯＳ酸化膜を形成する際に、そのダミー領域を窒化膜で覆うことで、素子形成領域の端から酸素がシリコン基板に入り込む面積を縮小することができ、シリコン基板に対する酸素供給量を抑制することができる。このため、窒化膜下部に入り込む酸素量を抑制できるので、窒化膜下部における素子形成領域の酸化を抑制することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、窒化膜をパターニングする工程では、一直線状となるように素子形成領域をレイアウトすると共に、一直線状の素子形成領域に平行な形状のダミー領域をレイアウトすることを特徴としている。このように、一直線状の素子形成領域に対してダミー領域も一直線状とし、素子形成領域に平行に配置することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、窒化膜をパターニングする工程では、四角形状となるように素子形成領域をレイアウトすると共に、四角形状の素子形成領域の各辺に垂直な直線上に配置されるようにダミー領域をレイアウトすることを特徴としている。このように、四角形状の素子形成領域を中心として十字型になるようにダミー領域を配置することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、窒化膜をパターニングする工程では、四角形状となるように素子形成領域をレイアウトすると共に、四角形状の素子形成領域の外縁を一周するようにダミー領域をレイアウトすることを特徴としている。このように、素子形成領域を完全に囲ってしまうこともできる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、窒化膜をパターニングする工程では、四角形状となるように素子形成領域をレイアウトすると共に、四角形状の素子形成領域の角部に対向する位置にダミー領域をレイアウトすることを特徴としている。このように、四角形状の素子形成領域の角部に対向する位置にダミー領域を配置することができる。
【００１９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態における半導体装置を示した図であり、（ａ）は半導体装置を上面から見たときのレイアウトを示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す半導体装置のＡ−Ａ断面図である。
【００２２】
図１（ｂ）に示すように、半導体装置は、シリコン基板１と、シリコン基板１上に形成されたパッド酸化膜２と、ＬＯＣＯＳ酸化膜３とを備えて構成されている。シリコン基板１には、ＬＯＣＯＳ酸化膜３とＬＯＣＯＳ酸化膜３との間に素子形成領域４が設けられ、この素子形成領域４の両側、つまりＬＯＣＯＳ酸化膜３を介して素子形成領域４とは反対側にダミー領域５が設けられている。
【００２３】
素子形成領域４は、シリコン基板１に形成されるトランジスタや抵抗、コンデンサ等の素子や配線等の電子部品が配置される領域である。また、ダミー領域５は、その領域に何も有しておらず、素子形成領域４に隣接するように配置される領域である。
【００２４】
上記の素子形成領域４およびダミー領域５のレイアウト構成は以下のようになっている。すなわち、図１（ａ）に示されるように、素子形成領域４は、シリコン基板１上に一直線状にレイアウトされており、一直線状の素子形成領域４の両側に、ダミー領域５が所定の距離を隔てて素子形成領域４に平行に配置されている。
【００２５】
本実施形態では、この素子形成領域４の幅はサブミクロン程度であり、例えば０．３μｍである。また、ダミー領域５の幅は、素子形成領域４と同程度（サブミクロン）であり、例えば０．３μｍである。また、シリコン基板１において素子形成領域４およびダミー領域５以外の領域にはＬＯＣＯＳ酸化膜３が配置されている。
【００２６】
また、素子形成領域４とダミー領域５との間隔は、シリコン基板１上に配置される素子形成領域４が様々な形態をとりうるため、レイアウトされる素子形成領域４のサイズや形状によって異なるが、本実施形態では、ダミー領域５は素子形成領域４の両端から１μｍ離れた位置に配置されている。なお、ここでは素子形成領域４とダミー領域５との間隔を１μｍとしているが、０．６〜２．０μｍの範囲、より好ましくは１μｍである。
【００２７】
図２に、図１に示す半導体装置の製造工程を示し、この図に基づき半導体装置の製造方法について説明する。なお、以下に示される熱処理の工程は、酸素雰囲気中で実行される。
【００２８】
図２（ａ）に示す工程では、シリコン基板１の表面を保護するパッド酸化膜２を形成する。まず、シリコン基板１を用意する。そして、シリコン基板１を熱処理することで、シリコン基板１の表面にパッド酸化膜２（例えば５００Å）を形成する。
【００２９】
図２（ｂ）に示す工程では、フォトリソグラフィーを行う。具体的には、ＬＰ−ＣＶＤの方法により、パッド酸化膜２上に窒化膜６であるＳｉ３Ｎ４膜を形成する。そして、この窒化膜６上にフォトレジスト７を形成する。この後、シリコン基板１の素子形成領域４と、素子形成領域４に近接するダミー領域５との部位にフォトレジスト７が残るように、フォトレジスト７を露光し開口する。本実施形態では、一直線状の素子形成領域４を素子形成領域４に平行な直線状のダミー領域５で挟むようにレイアウトされるように、フォトレジスト７が露光される。
【００３０】
図２（ｃ）に示す工程では、素子形成領域４上およびダミー領域５以外の領域の窒化膜６を除去する。つまり、図２（ｂ）の工程の後、ドライエッチングを行い、フォトレジスト７が開口した位置の窒化膜６を除去する。そして、フォトレジスト７を除去する。
【００３１】
図２（ｄ）に示す工程では、ＬＯＣＯＳ酸化膜３を形成する。具体的には、シリコン基板１を例えば１０００℃で熱処理することで、窒化膜６に覆われていない部位を酸化する。このようにしてシリコン基板１上にＬＯＣＯＳ酸化膜３を形成する。この後、フッ酸等で窒化膜６を除去すると、図１に示す半導体装置が完成する。
【００３２】
このように、素子形成領域４の両側にダミー領域５を設け、ＬＯＣＯＳ酸化膜３を形成する際に、そのダミー領域５を窒化膜６で覆うことで、素子形成領域４の端から酸素がシリコン基板１に入り込む領域を減らすことができる。つまり、ダミー領域５上の窒化膜６が、シリコン基板１に対する酸素の供給面積を縮小することとなり、シリコン基板１に侵入する酸素量を抑制することができる。このようにして、窒化膜下部に入り込む酸素量を抑制できるので、窒化膜６下部における素子形成領域４の酸化を抑制することができる。
【００３３】
また、素子形成領域４の酸化が抑制されることで、素子形成領域４に形成される酸化膜の膜厚を薄くすることができる。これにより、シリコン基板１上の各素子形成領域４に形成された酸化膜を除去するためのエッチング量を少なくすることができる。このように、エッチング量を少なくすることができるため、素子形成領域４に形成された酸化膜と同時にエッチングされるＬＯＣＯＳ酸化膜３がエッチングされる量が減るので、ＬＯＣＯＳ酸化膜３の耐圧を確保することができる。また、エッチング時間を短縮することも可能になる。
【００３４】
さらに、窒化膜６の端からシリコン基板１内に侵入する酸素の量が減少するため、窒化膜６の端部が酸化されて形成されるバーズビーク量が小さくなり、ＬＯＣＯＳ酸化膜３の端部における耐圧低下を抑制できる。
【００３５】
（他の実施形態）
第１実施形態では、ＬＯＣＯＳ酸化膜３を形成する工程のみを示しているが、例えばトランジスタ等を素子形成領域４に形成する場合には、図２（ａ）に示すパッド酸化膜２を形成後に、所定の領域に不純物をイオン注入する等の工程がなされる。このように、素子形成領域４に素子を形成する工程は、図２に示す製造工程中である場合や、ＬＯＣＯＳ酸化膜３の形成後である場合がある。このように、素子を形成する工程は、ＬＯＣＯＳ酸化膜３を形成する工程にかかわらず、どの時点でも良い。
【００３６】
第１実施形態では、図１（ａ）に示されるように、一直線状の素子形成領域４の両側にダミー領域５が配置されている。このような状態において、ダミー領域５の外側にさらにダミー領域５を配置するようにしてもよい。このように、複数のダミー領域５を配置することで、ＬＯＣＯＳ酸化膜３の形成の際に、シリコン基板１内部に酸素が入り込める面積を減少させることができる。したがって、シリコン基板１に対して酸素供給量が減るので、素子形成領域４の表面の酸化を抑制することができる。また、ダミー領域５を複数形成する他に、素子形成領域４の数倍の広さのダミー領域５を設けるようにしてもよい。このように、ダミー領域５の形態や数は、特に限定されるものではない。
【００３７】
第１実施形態では、素子形成領域４とダミー領域５との間は例えば１μｍの間隔が開けられているが、この間隔はこれに限るものではない。この間隔は、例えば加工ルールに規定される寸法で決定される。つまり、素子形成領域４をレイアウト設計した上で、ダミー領域５を形成できる範囲を検討し、その範囲内で素子形成領域４とダミー領域５との間隔が決定され、レイアウトされるようになっている。
【００３８】
また、第１実施形態では、ダミー領域５は、素子形成領域４の表面の酸化を抑制するためだけに配置されたが、このダミー領域５に素子等の電子部品を形成するようにしても良い。
【００３９】
第１実施形態では、直線状の素子形成領域４を両端から挟むように所定の間隔でダミー領域５が配置されていたが、素子形成領域５のサイズや形状によってダミー領域５のサイズや形状を変更することができる。以下に、素子形成領域４およびダミー領域５のレイアウト例について図３を参照して説明する。図３は素子形成領域４とダミー領域５との配置レイアウトの一例を示した図である。
【００４０】
図３（ａ）は、四角形状の素子形成領域４に対して、素子形成領域４を中心として十字型にダミー領域５が配置された様子を示した図である。この図に示されるように、四角形状の素子形成領域４の各辺に垂直に交わる直線上にダミー領域５が設けられ、素子形成領域４の前後左右に４つのダミー領域５が配置されている。このように、素子形成領域４の各辺近傍にダミー領域５が配置されることで、ＬＯＣＯＳ酸化膜３の形成の際に、素子形成領域４を覆う窒化膜６の端からシリコン基板１内に侵入する酸素量を抑制することができる。
【００４１】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のダミー領域５の配置レイアウトに対して、四角形状の素子形成領域４の角部に対向する位置にもダミー領域５を配置させた様子を示した図である。この図に示されるように、四角形状の素子形成領域４を９個のダミー領域５で囲むようにすることもできる。これにより、素子形成領域４の角部におけるシリコン基板１への酸素の侵入を防止することができる。
【００４２】
図３（ｃ）は、素子形成領域４の周りを一周するようにダミー領域５を配置させた様子を示した図である。このように、素子形成領域４をダミー領域５で囲ってしまうこともできる。
【００４３】
図３（ｄ）は、各素子形成領域４が繋がれた状態において、各素子形成領域４の角部に対向した位置にダミー領域５が配置された様子を示した図である。この図に示されるように、各素子形成領域４が例えば電極８で繋がれた状態であると、ダミー領域５を四角形状の各素子形成領域４の辺と辺との間に配置することができないため、各素子形成領域４の角部に対向する位置にのみダミー領域５を配置するようにしている。
【００４４】
上記した図１（ａ）、図３（ａ）〜（ｃ）では、一つの素子形成領域４に対してダミー領域５を配置した状態を示しているが、素子形成領域４が規則的に複数配置されている場合、ダミー領域５は素子形成領域４と素子形成領域４との間に挟まれることとなる。このようにして、ダミー領域５の両端に位置する素子形成領域４における酸化を抑制することができる。つまり、図３（ｄ）に示されるように、各素子形成領域４の酸化の抑制のためにダミー領域５を兼用することができる。
【００４５】
また、図３に示す素子形成領域４およびダミー領域５のレイアウトは一例であり、上記に限るものではない。したがって、素子形成領域４およびダミー領域５の形態やサイズによって様々なレイアウト設計が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態における半導体装置であって、（ａ）は半導体装置を上面から見た時のレイアウトを示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の製造方法を示した図である。
【図３】素子形成領域とダミー領域とのレイアウトの一例を示した図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…シリコン基板、２…パッド酸化膜、３…ＬＯＣＯＳ酸化膜、４…素子形成領域、
５…ダミー領域。
【図１】
2005229046.tif 000003
【図２】
2005229046.tif 000004
【図３】
2005229046.tif 000005