JP2003258082A - Manufacturing method for semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method for semiconductor device

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JP2003258082A
JP2003258082A JP2002056799A JP2002056799A JP2003258082A JP 2003258082 A JP2003258082 A JP 2003258082A JP 2002056799 A JP2002056799 A JP 2002056799A JP 2002056799 A JP2002056799 A JP 2002056799A JP 2003258082 A JP2003258082 A JP 2003258082A
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silicon oxide
oxide film
element isolation
forming
film
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JP2002056799A
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Japanese (ja)
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Hidenori Shibata
英紀 柴田
Hisami Okuwada
久美 奥和田
Atsuko Kawasaki
敦子 川崎
Satoshi Matsuda
聡 松田
Hisakazu Matsumori
久和 松森
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device in which a silicon oxide film that does not deteriorate in a form is buried in an element separation groove. <P>SOLUTION: An etching resistant mask 13 is formed on a semiconductor substrate 11. By etching the semiconductor substrate 11, an element separation groove 15 is formed. On the semiconductor substrate 11 on which the element separation groove 15 is formed, a coating film of perhydrogenated silazane polymer solution is formed. Then it is chemically reacted to form a silicon oxide film 18. After the formed silicon oxide film 18 is removed while it is left in the element separation groove 15, the buried silicon oxide film 18 is densified by heat treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に係り、特に素子分離構造の形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming an element isolation structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の素子分離法として近年、S
TI(Shallow Trench Isolation)法が広く用いられて
いる。これは、半導体基板の素子分離領域に溝を形成
し、この溝に素子分離絶縁膜となるシリコン酸化膜等を
埋め込む方法である。素子分離溝への埋め込みには、埋
め込み性の優れた高密度プラズマCVD法(HDP法)
によるシリコン酸化膜が一般に用いられてきた。しか
し、素子の微細化が進み、素子分離溝が0.1μm或い
はそれ以下になると、HDP法でも十分に溝を埋めるこ
とが困難になってくる。
2. Description of the Related Art In recent years, S has been used as an element isolation method for semiconductor devices.
The TI (Shallow Trench Isolation) method is widely used. This is a method in which a groove is formed in an element isolation region of a semiconductor substrate and a silicon oxide film or the like to be an element isolation insulating film is embedded in the groove. The high-density plasma CVD method (HDP method), which has an excellent embedding property, is used to fill the element isolation trench.
The silicon oxide film according to US Pat. However, as the element is miniaturized and the element isolation groove becomes 0.1 μm or less, it becomes difficult to sufficiently fill the groove even by the HDP method.

【0003】これに対して、HDP法に依らない溝の埋
め込み法として、塗布膜を用いる方法がある。例えば、
過水素化シラザン重合体溶液を用いたSTI溝埋め込み
法が提案されている(特許第3178412号、米国特
許第6191002号参照)。この方法は、素子分離溝
が形成された半導体基板に過水素化シラザン重合体溶液
を塗布し、その塗膜を化学反応によりシリコン酸化膜に
変性させ、緻密化処理を行った後に、不要部分を除去し
て溝にシリコン酸化膜を埋め込むというものである。
On the other hand, there is a method of using a coating film as a groove burying method which does not depend on the HDP method. For example,
A STI groove filling method using a perhydrogenated silazane polymer solution has been proposed (see Japanese Patent No. 3178410 and US Pat. No. 6,191,002). This method applies a perhydrogenated silazane polymer solution to a semiconductor substrate having an element isolation groove, modifies the coating film into a silicon oxide film by a chemical reaction, and performs a densification treatment to remove unnecessary portions. This is to remove and fill the groove with a silicon oxide film.

【0004】具体的に過水素化シラザン重合体溶液の塗
膜の化学反応は、塗膜中の溶剤を揮発させた後、水蒸気
雰囲気中での熱処理により行われる。過水素化シラザン
重合体[(SiH2NH)n]はこの熱処理で、水蒸気が
分解して得られる酸素と反応してシリコン酸化膜に変性
して、アンモニアを発生する。シリコン酸化膜はその
後、不活性雰囲気中で700℃〜1100℃の熱処理を
行うことで、アンモニアや水分等の不純物が除去され、
緻密化される。
Specifically, the chemical reaction of the coating film of the perhydrogenated silazane polymer solution is carried out by evaporating the solvent in the coating film and then performing a heat treatment in a steam atmosphere. By this heat treatment, the perhydrogenated silazane polymer [(SiH 2 NH) n ] reacts with oxygen obtained by decomposition of water vapor to be modified into a silicon oxide film to generate ammonia. Thereafter, the silicon oxide film is subjected to heat treatment at 700 ° C. to 1100 ° C. in an inert atmosphere to remove impurities such as ammonia and water,
Densified.

【0005】この方法によれば、幅が0.1μm程度の
微細な素子分離溝の埋め込みに適用した場合にも、
(a)ボイドを発生することなくシリコン酸化膜を埋め
込むことができ、(b)過水素化シラザン重合体からシ
リコン酸化膜への変性には体積収縮がないため、クラッ
クが生じることもなく、(c)埋め込まれるシリコン酸
化膜はエッチング耐性が高いために、シリコン窒化膜等
のウェットエッチング工程で無用なエッチングによる窪
みが発生することもない、とされている。
According to this method, even when it is applied to the filling of a fine element isolation groove having a width of about 0.1 μm,
(A) The silicon oxide film can be embedded without generating voids, and (b) the modification of the perhydrogenated silazane polymer into the silicon oxide film does not cause volume shrinkage, so that cracks do not occur. c) Since the embedded silicon oxide film has a high etching resistance, it is said that a recess due to unnecessary etching will not occur in the wet etching process of the silicon nitride film or the like.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した過水素化シラ
ザン重合体溶液を用いる素子分離溝埋め込み法は、今後
更に微細化が進むLSIへの適用に有望であるが、本発
明者等の検討によれば、まだ解決すべき問題が残されて
いる。その一つは、素子分離溝に埋め込まれるシリコン
酸化膜のウェットエッチングに対する耐性に、溝の幅に
応じたばらつきが発生することである。
The device isolation trench filling method using the above-mentioned perhydrogenated silazane polymer solution is promising for application to LSI, which is further miniaturized in the future. Therefore, there are still problems to be solved. One of them is that the resistance of the silicon oxide film embedded in the element isolation trench to wet etching varies depending on the trench width.

【0007】具体的に、素子分離溝の幅が狭い箇所で
は、埋め込まれたシリコン酸化膜のウェットエッチング
でのエッチングレートが十分に下がらず、溝幅の広い部
分に比べて、埋め込まれるシリコン酸化膜の面位置が低
下する。従って、種々の幅の素子分離溝に一様な厚みで
シリコン酸化膜を埋め込むことができない。
Specifically, in a portion where the width of the element isolation groove is narrow, the etching rate in wet etching of the embedded silicon oxide film does not sufficiently decrease, and the silicon oxide film to be embedded is larger than that in a portion where the groove width is wide. The surface position of is lowered. Therefore, the silicon oxide film cannot be embedded in the element isolation trenches of various widths with a uniform thickness.

【0008】もう一つの問題は、化学反応により形成さ
れるシリコン酸化膜のシリコン窒化膜と接する部分のウ
ェットエッチング耐性が低いことである。シリコン窒化
膜は、素子分離溝の形成のマスクとして用いられ、その
後溝にシリコン酸化膜を埋め込むまで残される。過水素
化シラザン重合体溶液の塗膜は化学反応によりシリコン
酸化膜に変性され、その後緻密化されたシリコン酸化膜
は、CMP処理により溝に埋め込まれる。その後、燐酸
によってシリコン窒化膜を除去し、更に緩衝フッ酸によ
ってシリコン酸化膜を除去する工程が入る。この緩衝フ
ッ酸によるウェットエッチング工程では、溝に埋め込ま
れたシリコン酸化膜のシリコン窒化膜に接していた部分
のエッチングレートが高く、素子分離領域境界部に窪み
が発生してしまう。
Another problem is that the wet etching resistance of the portion of the silicon oxide film formed by the chemical reaction which is in contact with the silicon nitride film is low. The silicon nitride film is used as a mask for forming the element isolation trench, and is left until the trench is filled with the silicon oxide film. The coating film of the perhydrogenated silazane polymer solution is modified into a silicon oxide film by a chemical reaction, and then the densified silicon oxide film is embedded in the groove by CMP treatment. Then, a step of removing the silicon nitride film with phosphoric acid and further removing the silicon oxide film with buffer hydrofluoric acid is performed. In this wet etching process using buffered hydrofluoric acid, the etching rate of the portion of the silicon oxide film embedded in the groove that was in contact with the silicon nitride film is high, and a dent occurs at the boundary of the element isolation region.

【0009】具体的に図15は、上述した従来法によ
り、異なる幅の素子分離溝に埋め込まれるシリコン酸化
膜4の様子を示している。シリコン酸化膜4は、反応後
に900℃以下で緻密化処理を行って得られたものであ
る。図15では、シリコン酸化膜4を緻密化処理した
後、CMP処理により不要な部分を除去して平坦化し、
更に緩衝フッ酸によりエッチングした状態を示してい
る。図示のように、素子分離溝の幅に応じて、埋め込ま
れるシリコン酸化膜4の高さが異なってしまう。また、
0.1μmという狭い幅の素子分離溝では、シリコン窒
化膜3に接する部分が大きくエッチングされて、窪みが
発生している。
Specifically, FIG. 15 shows a state of the silicon oxide film 4 buried in the element isolation trenches having different widths by the above-mentioned conventional method. The silicon oxide film 4 is obtained by performing a densification treatment at 900 ° C. or lower after the reaction. In FIG. 15, after the silicon oxide film 4 is densified, unnecessary portions are removed by CMP to planarize it.
Further, it shows a state of being etched by buffered hydrofluoric acid. As shown in the figure, the height of the embedded silicon oxide film 4 varies depending on the width of the element isolation trench. Also,
In the element isolation groove having a narrow width of 0.1 μm, a portion in contact with the silicon nitride film 3 is largely etched, and a dent is generated.

【0010】この発明は、素子分離溝への形状劣化のな
いシリコン酸化膜埋め込みを可能とした半導体装置の製
造方法を提供することを目的としている。
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which can embed a silicon oxide film in an element isolation groove without deterioration of shape.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明による半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に耐エッチングマスクを
形成する工程と、前記耐エッチングマスクの開口を介し
て前記半導体基板をエッチングして素子分離溝を形成す
る工程と、前記素子分離溝が形成された半導体基板に、
過水素化シラザン重合体溶液の塗膜を形成する工程と、
前記塗膜を、溶媒を揮発させた後化学反応させてシリコ
ン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜を前記
素子分離溝の内部に残して除去する工程と、前記素子分
離溝に残されたシリコン酸化膜を熱処理により緻密化す
る工程と、を有することを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming an etching resistant mask on a semiconductor substrate and element isolation by etching the semiconductor substrate through an opening of the etching resistant mask. A step of forming a groove, and a semiconductor substrate in which the element isolation groove is formed,
A step of forming a coating film of a perhydrogenated silazane polymer solution,
The coating film is subjected to a chemical reaction after volatilizing a solvent to form a silicon oxide film, a step of removing the silicon oxide film by leaving it inside the element isolation trench, and a step of leaving the silicon oxide film in the element isolation trench. And a step of densifying the silicon oxide film by heat treatment.

【0012】この発明によると、過水素化シラザン重合
体溶液を化学反応させて得られたシリコン酸化膜の緻密
化工程を、素子分離溝のみに残して不要部分を除去した
後に行うことによって、狭い素子分離溝内であってもエ
ッチング耐性の優れたシリコン酸化膜として埋め込み、
その形状劣化を防止することがてきる。
According to the present invention, the step of densifying the silicon oxide film obtained by chemically reacting the perhydrogenated silazane polymer solution is performed after the unnecessary portion is removed by leaving only the element isolation trench, thereby narrowing the process. Embed as a silicon oxide film with excellent etching resistance even in the element isolation trench,
The shape deterioration can be prevented.

【0013】この発明において、素子分離溝形成のため
の耐エッチングマスクは、例えばシリコン窒化膜を含ん
で形成される。この場合、素子分離溝を形成した後、過
水素化シラザン重合体溶液の塗膜を形成する前に、シリ
コン窒化膜の表面にシリコン酸化膜を形成する工程を付
加することが好ましい。これにより、過水素化シラザン
重合体溶液を化学反応させて得られるシリコン酸化膜が
直接シリコン窒化膜に接する事態が防止され、素子分離
溝に埋め込まれるシリコン酸化膜の緻密化が均等に行わ
れる。
In the present invention, the etching resistant mask for forming the element isolation trench is formed to include, for example, a silicon nitride film. In this case, it is preferable to add a step of forming a silicon oxide film on the surface of the silicon nitride film after forming the element isolation groove and before forming a coating film of the perhydrogenated silazane polymer solution. This prevents the silicon oxide film obtained by chemically reacting the perhydrogenated silazane polymer solution from directly contacting the silicon nitride film, and uniformly densifies the silicon oxide film embedded in the element isolation trench.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を説明する。 [実施の形態1]図1〜図8は、一実施の形態による半
導体装置の素子分離工程を示している。図1に示すよう
に、シリコン基板11の表面に熱酸化法によりシリコン
酸化膜12を厚さ5nm程度形成し、その上に減圧CV
D法によりシリコン窒化膜13を厚さ200nm程度堆
積する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIGS. 1 to 8 show an element isolation process of a semiconductor device according to one embodiment. As shown in FIG. 1, a silicon oxide film 12 having a thickness of about 5 nm is formed on the surface of a silicon substrate 11 by a thermal oxidation method, and a reduced pressure CV is formed thereon.
A silicon nitride film 13 is deposited to a thickness of about 200 nm by the D method.

【0015】シリコン窒化膜13は、シリコン基板11
に素子分離溝を形成する際の耐エッチングマスクとして
利用するものである。リソグラフィ工程とRIEによ
り、図2に示すように、シリコン窒化膜13とシリコン
酸化膜12を選択エッチングして、マスク開口14を形
成する。この状態でシリコン基板11をRIEによりエ
ッチングして、図3に示すように素子分離溝15を形成
する。
The silicon nitride film 13 is formed on the silicon substrate 11
It is used as an etching resistant mask when forming the element isolation trench. As shown in FIG. 2, the silicon nitride film 13 and the silicon oxide film 12 are selectively etched by a lithography process and RIE to form a mask opening 14. In this state, the silicon substrate 11 is etched by RIE to form the element isolation groove 15 as shown in FIG.

【0016】この後熱酸化を行って、図4に示すよう
に、素子分離溝15の内面にシリコン酸化膜16を形成
する。このとき好ましくは、シリコン窒化膜13の表面
にもシリコン酸化膜6を形成する。そのためにこの実施
の形態では、ラジカル酸化を利用している。シリコン窒
化膜13の表面にまでシリコン酸化膜16を形成してい
るのは、この後形成される過水素化シラザン重合体膜が
直接シリコン窒化膜に接する事態を避けるためである。
Thereafter, thermal oxidation is performed to form a silicon oxide film 16 on the inner surface of the element isolation trench 15 as shown in FIG. At this time, preferably, the silicon oxide film 6 is also formed on the surface of the silicon nitride film 13. Therefore, in this embodiment, radical oxidation is used. The reason why the silicon oxide film 16 is formed on the surface of the silicon nitride film 13 is to avoid a situation in which the perhydrogenated silazane polymer film formed thereafter is in direct contact with the silicon nitride film.

【0017】この後、図5に示すように、スピンコーテ
ィングによって、基板上に過水素化シラザン重合体溶液
17を塗布する。そして、不活性ガス雰囲気中で熱処理
を行って、過水素化シラザン重合体溶液17中の溶媒を
揮発させた後、水蒸気等の酸化性雰囲気中で熱処理を行
って過水素化シラザン重合体を化学反応させて、図6に
示すようにシリコン酸化膜18に変性させる。
Thereafter, as shown in FIG. 5, the perhydrogenated silazane polymer solution 17 is applied onto the substrate by spin coating. Then, heat treatment is performed in an inert gas atmosphere to volatilize the solvent in the perhydrogenated silazane polymer solution 17, and then heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere such as steam to chemically react the perhydrogenated silazane polymer. The silicon oxide film 18 is reacted to be modified as shown in FIG.

【0018】形成されたシリコン酸化膜18は、緻密化
の熱処理を行う前に、CMP法を用いて不要部分を除去
して、図7に示すように、素子分離溝15内に埋め込
む。こうして素子分離溝15のみに埋め込まれた状態
で、シリコン酸化膜18を緻密化する熱処理を行う。こ
の緻密化の熱処理は、不活性雰囲気中で、900℃〜1
100℃の範囲で行うことが好ましい。
Before the heat treatment for densification, the silicon oxide film 18 thus formed is filled with the element isolation trenches 15 by removing unnecessary portions by the CMP method. In this way, a heat treatment for densifying the silicon oxide film 18 is performed in a state where it is embedded only in the element isolation trench 15. This densification heat treatment is performed at 900 ° C to 1 in an inert atmosphere.
It is preferably carried out in the range of 100 ° C.

【0019】その後、燐酸によるウェットエッチングで
シリコン窒化膜13を除去し、更に緩衝フッ酸によるウ
ェットエッチングでシリコン酸化膜12を除去して、図
8の状態を得る。
Then, the silicon nitride film 13 is removed by wet etching with phosphoric acid, and the silicon oxide film 12 is removed by wet etching with buffer hydrofluoric acid to obtain the state shown in FIG.

【0020】この実施の形態によると、素子分離溝の幅
に依らず、一様な高さで素子分離絶縁膜を埋め込むこと
ができる。その理由は次の通りである。図6に示すよう
に、CMP処理前に基板全面を厚くシリコン酸化膜18
が覆った状態で緻密化処理を行った場合には、素子分離
溝の狭い箇所ではエッチングレートの低下が十分ではな
い。これに対してこの実施の形態では、図7に示すよう
に、CMP処理により基板上の不要なシリコン酸化膜1
8を除去した後に、シリコン酸化膜18の緻密化処理を
行うことによって、素子分離溝の狭い箇所でもシリコン
酸化膜18のエッチングレートは十分に低くなる。
According to this embodiment, the element isolation insulating film can be embedded at a uniform height regardless of the width of the element isolation trench. The reason is as follows. As shown in FIG. 6, a thick silicon oxide film 18 is formed on the entire surface of the substrate before the CMP process.
When the densification treatment is performed in the state where the element isolation trench is covered, the etching rate is not sufficiently reduced in the narrow portion of the element isolation groove. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 7, the unnecessary silicon oxide film 1 on the substrate is processed by the CMP process.
By removing 8 and then densifying the silicon oxide film 18, the etching rate of the silicon oxide film 18 becomes sufficiently low even in the narrow portion of the element isolation trench.

【0021】図9は、この実施の形態により、異なる幅
の素子分離溝にほぼ均一な高さでシリコン酸化膜18が
埋め込まれる様子を、図15と対応させて示している。
またこの実施の形態の場合、シリコン窒化膜13の表面
をシリコン酸化膜16で覆って、過水素化シラザン重合
体溶液が直接シリコン窒化膜13に接触しないようにし
ている。この結果、従来のようにシリコン窒化膜に接す
る部分のエッチングレートが高く、この部分で形状劣化
が生じるという事態が確実に防止される。
FIG. 9 shows a state in which the silicon oxide film 18 is buried in the element isolation trenches of different widths at a substantially uniform height according to this embodiment, corresponding to FIG.
Further, in this embodiment, the surface of the silicon nitride film 13 is covered with the silicon oxide film 16 so that the perhydrogenated silazane polymer solution does not directly contact the silicon nitride film 13. As a result, it is possible to reliably prevent the situation where the etching rate of the portion in contact with the silicon nitride film is high and the shape deterioration occurs in this portion as in the conventional case.

【0022】[実施の形態2]図10〜図13を用いて
他の実施の形態を説明する。図1〜図3までは先の実施
の形態と同様である。素子分離溝5を形成した後にこの
実施の形態では、図10に示すように、シリコン窒化膜
13をウェットエッチングして、その開口端面を僅かに
後退させる処理を行う。この後、先の実施の形態と同様
の工程を行う。
[Second Embodiment] Another embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3 are the same as those of the previous embodiment. In this embodiment, after the element isolation trenches 5 are formed, as shown in FIG. 10, the silicon nitride film 13 is wet-etched to slightly recede the opening end face thereof. After that, the same steps as those in the previous embodiment are performed.

【0023】即ち、図11に示すように、素子分離溝1
5の内面及びシリコン窒化膜13の表面にシリコン酸化
膜16を形成する。そして、過水素化シラザン重合体溶
液を塗布し、水蒸気雰囲気での熱処理によりこれを化学
反応させて、図12に示すようにシリコン酸化膜18に
変成させる。更に、CMP処理を行って、図13に示す
ようにシリコン酸化膜18を素子分離溝15に残して平
坦化した後、緻密化の熱処理を行う。
That is, as shown in FIG. 11, the element isolation groove 1
A silicon oxide film 16 is formed on the inner surface of 5 and the surface of the silicon nitride film 13. Then, a perhydrogenated silazane polymer solution is applied, and a heat treatment in a steam atmosphere causes a chemical reaction of the solution to transform it into a silicon oxide film 18 as shown in FIG. Further, a CMP process is performed to flatten the silicon oxide film 18 in the element isolation trench 15 as shown in FIG. 13, and then a heat treatment for densification is performed.

【0024】この実施の形態によると、先の実施の形態
と同様の効果が得られる他、素子分離溝15に埋め込ま
れたシリコン酸化膜18がその後のウエットエッチング
工程でエッジ部がエッチングされることによる不都合が
回避される。即ち、シリコン窒化膜13及びシリコン酸
化膜12のウェットエッチング工程で、素子分離絶縁膜
であるシリコン酸化膜18のある程度の後退が避けられ
ない。図16は、従来法により埋め込まれるシリコン酸
化膜4のエッジ部が大きくエッチングされて、素子分離
領域境界に大きな窪みが発生した様子を示している。こ
れは、後に形成される素子のリークや短絡の原因にな
る。この実施の形態の場合、素子分離溝15より広い範
囲をシリコン酸化膜18が覆う形になるため、図16の
ような状態をもたらすことなく、素子分離溝15内を確
実にシリコン酸化膜18で埋めることができる。
According to this embodiment, the same effect as that of the previous embodiment can be obtained, and the edge portion of the silicon oxide film 18 embedded in the element isolation trench 15 is etched in the subsequent wet etching process. The inconvenience caused by is avoided. That is, in the wet etching process of the silicon nitride film 13 and the silicon oxide film 12, some receding of the silicon oxide film 18, which is an element isolation insulating film, cannot be avoided. FIG. 16 shows a state in which the edge portion of the silicon oxide film 4 to be buried by the conventional method is largely etched, and a large dent is generated at the boundary of the element isolation region. This causes leakage or short circuit of the element formed later. In the case of this embodiment, since the silicon oxide film 18 covers a wider area than the element isolation groove 15, the inside of the element isolation groove 15 is reliably covered with the silicon oxide film 18 without causing the state shown in FIG. Can be filled.

【0025】[実施の形態3]上記実施の形態におい
て、シリコン窒化膜13の表面にシリコン酸化膜16を
形成する方法として、ラジカル酸化法を用いた。この他
にも、減圧CVD法或いはプラズマCVD法を用いて、
図14に示すように、素子分離溝15の内面からシリコ
ン窒化膜13の表面までシリコン酸化膜21を薄く堆積
してもよい。但しこの場合も、素子分離溝15の面には
予め熱酸化によるシリコン酸化膜16を形成することが
好ましい。
[Third Embodiment] In the above embodiments, a radical oxidation method is used as a method for forming the silicon oxide film 16 on the surface of the silicon nitride film 13. In addition to this, using the low pressure CVD method or the plasma CVD method,
As shown in FIG. 14, the silicon oxide film 21 may be thinly deposited from the inner surface of the element isolation groove 15 to the surface of the silicon nitride film 13. However, also in this case, it is preferable to previously form the silicon oxide film 16 by thermal oxidation on the surface of the element isolation groove 15.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、過
水素化シラザン重合体溶液を用いた素子分離溝埋め込み
において、形成されるシリコン酸化膜の緻密化処理を、
不要部分の除去後に行うことによって、形状劣化のない
シリコン酸化膜埋め込みが可能となる。
As described above, according to the present invention, the densification treatment of the silicon oxide film formed in the device isolation trench filling using the perhydrogenated silazane polymer solution is performed.
By performing after removing the unnecessary portion, it becomes possible to embed the silicon oxide film without deterioration of shape.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施の形態によるシリコン窒化膜堆
積工程を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a silicon nitride film deposition step according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施の形態のシリコン窒化膜エッチングの工
程を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a step of etching a silicon nitride film of the same embodiment.

【図3】同実施の形態の素子分離溝エッチングの工程を
示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step of etching an element isolation groove of the same embodiment.

【図4】同実施の形態の素子分離溝及びシリコン窒化膜
へのシリコン酸化膜形成工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of forming a silicon oxide film on an element isolation trench and a silicon nitride film of the same embodiment.

【図5】同実施の形態の過水素化シラザン重合体溶液の
塗布工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step of applying the perhydrogenated silazane polymer solution according to the same embodiment.

【図6】同実施の形態の過水素化シラザン重合体溶液の
化学反応工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a chemical reaction step of the perhydrogenated silazane polymer solution according to the same embodiment.

【図7】同実施の形態のCMP処理と緻密化工程を示す
断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a CMP process and a densification process of the same embodiment.

【図8】同実施の形態のシリコン窒化膜及びシリコン酸
化膜のウェットエッチング工程を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a wet etching step of the silicon nitride film and the silicon oxide film of the same embodiment.

【図9】同実施の形態による異なる幅の素子分離溝への
シリコン酸化膜埋め込みの様子を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing how a silicon oxide film is embedded in element isolation trenches of different widths according to the same embodiment.

【図10】他の実施の形態による素子分離溝形成後のシ
リコン窒化膜エッチング工程を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a silicon nitride film etching step after forming element isolation trenches according to another embodiment.

【図11】同実施の形態の素子分離溝及びシリコン窒化
膜へのシリコン酸化膜形成工程を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a step of forming a silicon oxide film on an element isolation trench and a silicon nitride film of the same embodiment.

【図12】同実施の形態の過水素化シラザン重合体溶液
を用いたシリコン酸化膜形成工程を示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a silicon oxide film forming step using the perhydrogenated silazane polymer solution according to the same embodiment.

【図13】同実施の形態のCMP処理と緻密化処理工程
を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a CMP process and a densification process step of the same embodiment.

【図14】他の実施の形態によるシリコン窒化膜へのシ
リコン酸化膜形成工程を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a step of forming a silicon oxide film on a silicon nitride film according to another embodiment.

【図15】従来法による素子分離溝埋め込みの様子を示
す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a state of embedding an element isolation groove by a conventional method.

【図16】従来法による素子分離絶縁膜の形状劣化を示
す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing the deterioration of the shape of an element isolation insulating film by a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…シリコン基板、12…シリコン酸化膜、13…シ
リコン窒化膜、14…開口、15…素子分離溝、16…
シリコン酸化膜、17…過水素化シラザン重合体溶液、
18…シリコン酸化膜、21…シリコン酸化膜。
11 ... Silicon substrate, 12 ... Silicon oxide film, 13 ... Silicon nitride film, 14 ... Opening, 15 ... Element isolation groove, 16 ...
Silicon oxide film, 17 ... Perhydrogenated silazane polymer solution,
18 ... Silicon oxide film, 21 ... Silicon oxide film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 敦子 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 松田 聡 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 松森 久和 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 5F032 AA35 AA44 AA45 AA69 AA77 DA03 DA04 DA10 DA23 DA24 DA33 DA53 DA74 5F058 BA02 BC02 BF46 BH02 BH07 BH20 BJ06    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Atsuko Kawasaki             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Satoshi Matsuda             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Kazukazu Matsumori             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office F term (reference) 5F032 AA35 AA44 AA45 AA69 AA77                       DA03 DA04 DA10 DA23 DA24                       DA33 DA53 DA74                 5F058 BA02 BC02 BF46 BH02 BH07                       BH20 BJ06

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に耐エッチングマスクを形
成する工程と、 前記耐エッチングマスクの開口を介して前記半導体基板
をエッチングして素子分離溝を形成する工程と、 前記素子分離溝が形成された半導体基板に、過水素化シ
ラザン重合体溶液の塗膜を形成する工程と、 前記塗膜を、溶媒を揮発させた後化学反応させてシリコ
ン酸化膜を形成する工程と、 前記シリコン酸化膜を前記素子分離溝の内部に残して除
去する工程と、 前記素子分離溝に残されたシリコン酸化膜を熱処理によ
り緻密化する工程と、を有することを特徴とする半導体
装置の製造方法。
1. A step of forming an etching resistant mask on a semiconductor substrate, a step of etching the semiconductor substrate through an opening of the etching resistant mask to form a device isolation groove, and the device isolation groove being formed. Forming a coating film of the perhydrogenated silazane polymer solution on the semiconductor substrate, a step of forming a silicon oxide film by chemically reacting the coating film after volatilizing the solvent, and forming the silicon oxide film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of removing the silicon oxide film left inside the element isolation groove and a step of densifying the silicon oxide film left in the element isolation groove by heat treatment.
【請求項2】 前記耐エッチングマスクは、シリコン窒
化膜を含んで形成され、 前記素子分離溝を形成した後、前記過水素化シラザン重
合体溶液の塗膜を形成する前に、前記シリコン窒化膜の
表面にシリコン酸化膜を形成する工程を有することを特
徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The etching resistant mask is formed to include a silicon nitride film, and the silicon nitride film is formed after forming the isolation trench and before forming a coating film of the perhydrogenated silazane polymer solution. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of forming a silicon oxide film on the surface of the.
【請求項3】 前記耐エッチングマスクは、シリコン窒
化膜を含んで形成され、 前記素子分離溝を形成した後、前記過水素化シラザン重
合体溶液の塗膜を形成する前に、前記シリコン窒化膜の
開口端面を後退させるエッチングを行った後、前記シリ
コン窒化膜の表面にシリコン酸化膜を形成する工程を有
することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造
方法。
3. The etching resistant mask is formed to include a silicon nitride film, and the silicon nitride film is formed after forming the isolation trench and before forming a coating film of the perhydrogenated silazane polymer solution. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of forming a silicon oxide film on the surface of the silicon nitride film after performing etching for retreating the opening end face of 1.
【請求項4】 前記シリコン窒化膜の表面にシリコン酸
化膜を形成する工程は、ラジカル酸化法、減圧CVD
法、プラズマCVD法のいずれかであることを特徴とす
る請求項2又は3記載の半導体装置の製造方法。
4. The step of forming a silicon oxide film on the surface of the silicon nitride film is performed by radical oxidation or low pressure CVD.
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the method is a plasma CVD method or a plasma CVD method.
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