(57)【要約】【課題】フィールド酸化膜１１の水平方向への削り過ぎを防止しつつ、能動領域の拡大を可能とした半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】所定領域のシリコン基板１上だけを窒化膜パターン５で覆う工程と、窒化膜パターン５で覆われたシリコン基板１に熱処理を施して、当該シリコン基板１にフィールド酸化膜１１を形成する工程と、フィールド酸化膜１１上にレジストパターン１３を形成して、当該フィールド酸化膜１１の所定領域に入り込んで形成された部分（即ち、バーズビーク１１ａ及びバーズヘッド１１ｂ）のうちの少なくとも一部を露出し、それ以外の当該フィールド酸化膜１１を覆う工程と、レジストパターン１３をマスクにフィールド酸化膜１１をドライエッチングして除去する工程と、を含む。【選択図】図１
2007158254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定領域の半導体基板上だけを耐酸化性の膜で覆う工程と、
前記耐酸化性の膜で覆われた前記半導体基板に熱処理を施して、当該半導体基板に素子分離膜を形成する工程と、
前記素子分離膜上にマスクパターンを形成して、当該素子分離膜の前記所定領域に入り込んで形成された部分のうちの少なくとも一部を露出し、それ以外の当該素子分離膜を覆う工程と、
前記マスクパターンをマスクに前記素子分離膜をドライエッチングして除去する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記素子分離膜の少なくとも前記一部をドライエッチングして除去する工程では、
前記マスクパターンをマスクに前記耐酸化性の膜と前記素子分離膜とを順次ドライエッチングして除去する、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】
前記素子分離膜の少なくとも前記一部がドライエッチングにより除去された後の前記半導体基板に熱酸化処理を施して、当該半導体基板の表面に犠牲酸化膜を形成する工程と、
前記犠牲酸化膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記犠牲酸化膜を除去した後で前記半導体基板の表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
ＬＯＣＯＳ法によって半導体基板に素子分離膜を形成する工程と、
前記素子分離膜のバーズビーク及びバーズヘッドの少なくとも一部をドライエッチングして除去する工程と、を含むことを特徴とする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、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、例えば特許文献１がある。即ち、この特許文献１にあっては、ＬＯＣＯＳ法によって形成したフィールド酸化膜の厚膜部分上をレジストパターンで覆い、フィールド酸化膜のバーズビークをレジストパターン下から露出させた状態でウエットエッチングを行い、バーズビークの全部または一部を取り除いていた。かかる従来技術によれば、バーズビークを取り除いた部分の基板に半導体素子を形成することができるので、下地面積中、半導体素子を形成可能な領域（以下、「能動領域」という。）を拡大することができ、同一面積当たりの集積度を高めることができた。
【特許文献１】特開平５−１６０１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来技術によれば、バーズビークのエッチングをウエットエッチングで行っていた。しかしながら、ウエットエッチングは等方性エッチングであり、フィールド酸化膜を厚さ方向だけでなく、水平方向にもエッチングしてしまう。それゆえ、フィールド酸化膜のレジストパターンで覆われた部分も削ってしまい、フィールド酸化膜の面積を設計されたデザインよりも狭くしてしまうおそれがあった。
【０００４】
そこで、この発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、素子分離膜の水平方向への削り過ぎを防止しつつ、能動領域の拡大を可能とした半導体装置の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、発明１の半導体装置の製造方法は、所定領域の半導体基板上だけを耐酸化性の膜で覆う工程と、前記耐酸化性の膜で覆われた前記半導体基板に熱処理を施して、当該半導体基板に素子分離膜を形成する工程と、前記素子分離膜上にマスクパターンを形成して、当該素子分離膜の前記所定領域に入り込んで形成された部分のうちの少なくとも一部を露出し、それ以外の当該素子分離膜を覆う工程と、前記マスクパターンをマスクに前記素子分離膜をドライエッチングして除去する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【０００６】
発明２の半導体装置の製造方法は、発明１の半導体装置の製造方法において、前記素子分離膜の少なくとも前記一部をドライエッチングして除去する工程では、前記マスクパターンをマスクに前記耐酸化性の膜と前記素子分離膜とを順次ドライエッチングして除去する、ことを特徴とするものである。
【０００７】
発明３の半導体装置の製造方法は、発明１又は発明２の半導体装置の製造方法において、前記素子分離膜の少なくとも前記一部がドライエッチングにより除去された後の前記半導体基板に熱酸化処理を施して、当該半導体基板の表面に犠牲酸化膜を形成する工程と、
前記犠牲酸化膜を除去する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
発明４の半導体装置の製造方法は、発明３の半導体装置の製造方法において、前記犠牲酸化膜を除去した後で前記半導体基板の表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【０００９】
発明５の半導体装置の製造方法は、ＬＯＣＯＳ法によって半導体基板に素子分離膜を形成する工程と、前記素子分離膜のバーズビーク及びバーズヘッドの少なくとも一部をドライエッチングして除去する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１０】
発明１〜５の半導体装置の製造方法によれば、半導体素子を形成可能な領域（即ち、能動領域）の面積を拡げることができ、拡げた面積分だけ半導体素子を多く形成することができる。これにより、半導体素子のさらなる高集積化が可能となる。また、素子分離膜をウエットエッチングによって選択的に除去する場合と比べて、エッチングを水平方向へ進行させないようにすることができるので、素子分離膜の加工形状の制御が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。この実施の形態では、まず始めに、バルクのシリコン基板（シリコンウエーハ）１を用意し、次に、ＬＯＣＯＳ法によって、シリコン基板１にフィールド酸化膜１１を形成する。
【００１２】
即ち、シリコン基板１を熱酸化してその表面にＳｉＯ２からなるパッド酸化膜３を薄く形成する。次に、パッド酸化膜３上に窒化シリコン膜をＣＶＤ法にて堆積させる。そして、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法により、この窒化シリコン膜をパターニングする。これにより、所定領域のシリコン基板１上方を覆い、それ以外の領域のシリコン基板１上方を露出させる窒化膜パターン５を形成する。次に、窒化膜パターン５をマスクにしてシリコン基板１を熱酸化して、フィールド酸化膜１１を形成する。
【００１３】
上述のＬＯＣＯＳ法では、図１（Ａ）に示すように、フィールド酸化膜１１が窒化膜パターン５の下にも入り込むように成長し、結果として鳥の口ばしのような形状のバーズビーク１１ａと、鳥の頭のような形状のバーズヘッド１１ｂとが形成される。
次に、図１（Ｂ）に示すように、窒化膜パターン５の上方を露出し、その他を覆うようにしてシリコン基板１上にレジストパターン１３を形成する。そして、このレジストパターン１３をマスクに窒化膜パターン５を異方性のドライエッチングでエッチングし除去する。この窒化膜パターン５のエッチングに使用するガスは、例えばＣＦ4＋Ｏ2である。続けて、ドライエッチング装置のチャンバー内にシリコン基板１を配置したままエッチングガスを切替える。そして、同一のレジストパターン１３をマスクにフィールド酸化膜１１を異方性のドライエッチングでエッチングし除去する。このフィールド酸化膜１１のエッチングに使用するガスは、例えばＣＦ4＋ＣＨＦ3である。
【００１４】
このような窒化膜パターン５とフィールド酸化膜１１とに対する連続的ドライエッチングにより、バーズビーク１１ａ、バーズヘッド１１ｂは取り除かれ、その下からシリコン基板１の表面が露出した状態となる。つまり、バーズビーク１１ａ、バーズヘッド１１ｂ直下のシリコン基板１に半導体素子を直接形成することが可能な状態となる。次に、図１（Ｃ）に示すように、レジストパターン１３を例えば硫酸を用いて除去する。
【００１５】
ところで、この製造方法では、上記ドライエッチングによって所定領域のシリコン基板１はプラズマ等に晒されて、ダメージが入ってしまう可能性が高い。そこで、この実施の形態においても、通常の半導体装置の製造方法と同様に、ゲート絶縁膜の形成工程前に犠牲酸化膜の形成及びその除去を行う。即ち、レジストパターン１３を除去した後で、図１（Ｄ）に示すように、シリコン基板１の（ダメージ層を含む）表面を熱酸化して犠牲酸化膜２１を形成する。さらに、この犠牲酸化膜２１を例えば希フッ酸を用いたウエットエッチングで除去する。これにより、シリコン基板１の表面からダメージ層を取り除くことができる。
【００１６】
次に、犠牲酸化膜２１を取り除いた後の所定領域のシリコン基板１表面にゲート絶縁膜を形成する。そして、このゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する。さらに、ゲート電極両側のシリコン基板１にリン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）、ボロン（Ｂ）等の導電型不純物をイオン注入する。その後、シリコン基板１を熱処理してソース、ドレインを形成し、トランジスタを完成させる。この実施の形態では、バーズビーク１１ａ、バーズヘッド１１ｂが存在していた部分のシリコン基板１にもトランジスタを形成する。
【００１７】
このように、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、トランジスタ等の半導体素子の形成が可能な能動領域の面積を拡げることができ、拡げた面積分だけ半導体素子を多く形成することができる。これにより、半導体素子のさらなる高集積化が可能となる。また、フィールド酸化膜１１をウエットエッチングによって選択的に除去する場合と比べて、エッチングを水平方向へ進行させないようにすることができ、フィールド酸化膜１１の水平方向への削り過ぎを防止することができる。フィールド酸化膜１１の加工形状の制御が容易である。
【００１８】
この実施の形態では、シリコン基板１が本発明の「半導体基板」に対応し、窒化膜パターン５が本発明の「耐酸化性の膜」に対応している。また、フィールド酸化膜１１が本発明の「素子分離膜」に対応し、レジストパターン１３が本発明の「マスクパターン」に対応している。
なお、この実施の形態では、フィールド酸化膜１１の所定領域に入り込んで形成された部分（即ち、バーズビーク１１ａ及びバーズヘッド１１ｂ）の全てをドライエッチングで除去する場合について説明した。しかしながら、本発明では、例えば、バーズビーク１１ａについてはその全てをドライエッチングで除去し、バッズヘッド１１ｂについてはその上方をレジストパターンで１３で覆ってシリコン基板１にそのまま残すようにしても良い。このような構成であっても、能動領域の面積拡大に十分寄与することができる。
【００１９】
また、この実施の形態では、レジストパターン１３をマスクに窒化膜パターン５をドライエッチングして除去する場合について説明した。しかしながら、窒化膜パターン５の除去方法はドライエッチングに限られることはない。例えば、図１（Ｂ）において、フィールド酸化膜１１を形成した後であって、レジストパターン１３を形成する前に、窒化膜パターン５を熱リン酸（一例として、８０℃程度のリン酸）で除去しても良い。その場合には、窒化膜パターン５を除去した後で、シリコン基板１上にレジストパターン１３を形成する。そして、形成したレジストパターン１３をマスクにフィールド酸化膜１１をドライエッチングする。
【００２０】
このような方法によれば、窒化膜パターン５とフィールド酸化膜１１とを連続的にドライエッチングする場合と比べて、ウエットエッチングが追加となるのでその分だけ工程数が増えてしまう。しかし、その一方で、シリコン基板１に対するドライエッチングの処理時間を短くすることができるので、シリコン基板１が受けるエッチングダメージを少なくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図。
【符号の説明】
【００２２】
１  シリコン基板、３  パッド酸化膜、５  窒化膜パターン、１１  フィールド酸化膜、１１ａ  バーズビーク、１１ｂ  バーズヘッド、１３  レジストパターン、２１  犠牲酸化膜
【図１】
2007158254.tif 000003