DE19829862C2

DE19829862C2 - Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung mit Grabentrennung

Info

Publication number: DE19829862C2
Application number: DE19829862A
Authority: DE
Inventors: Katsuyuki Horita; Takashi Kuroi; Maiko Sakai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2018-07-04
Also published as: US6323102B1; TW396511B; KR100295384B1; KR19990066726A; JPH11214499A; DE19829862A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren ei ner Halbleitervorrichtung mit Grabentrennung.

Fig. 17a-17c zeigen ein Herstellungsverfahren einer Grabentren nung, das in der Japanischen Patentschrift JP 3-30300 B be schrieben ist, als herkömmliche Technik, bei der eine Ätzmaske mit einer geschichteten Struktur eines polykristallinen Silizi umfilmes und eines Siliziumnitridfilmes zur Zeit des Bildens des Öffnungsabschnitts des Grabens verwendet wird, ein Sputterätzen unter Verwendung des polykristallinen Siliziumfilmes als ein Ätzstopp durchgeführt wird, nachdem die Grabentrennung durch Einbetten eines Isolierfilmes in dem Grabenöffnungsabschnitt ge bildet ist, und die Ätzmaske durch ein Naßätzen oder ein Troc kenätzen zum Freilegen einer Oberfläche des Halbleitersubstrates und Zurücklassen der Grabentrennung entfernt wird.

Wie in Fig. 17a gezeigt ist, werden, nachdem ein Siliziumoxid film 102 auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats 101 durch ein thermisches Oxidationsverfahren gebildet ist, ein Silizium nitridfilm 103 und ein polykristalliner Siliziumfilm 104 nach einander durch Verfahren des chemischen Abscheidens aus der Gas phase (CVD-Verfahren) gebildet. Der Siliziumnitridfilm 103 und der polykristalline Siliziumfilm 104 werden als Maske zum Öffnen des Grabens verwendet, und der Siliziumnitridfilm 103 dient als Schutzfilm in dem späteren Schritt des Wärmebehandlungsprozes ses. Nach dem ein Maskenmuster mit einem Begrenzungsmuster (cripping-Muster) entsprechend der Grabentrennung durch Bemu stern des polykristallinen Siliziumfilmes 104 und des Silizium nitridfilmes 103 gebildet ist, wird ein Grabenöffnungsabschnitt 105 mit einer Breite von 1 µm in dem Halbleitersubstrat 101 un ter Verwendung dieses Maskenmusters geöffnet.

Danach wird, wie in Fig. 17b gezeigt ist, ein Siliziumoxidfilm 106 in einer Innenwand und einer Bodenoberfläche des Grabenöff nungsabschnittes 105 durch eine Wärmebehandlung gebildet. Ein Siliziumoxidfilm 107 wird durch ein CVD-Verfahren oder ein ther misches Oxidationsverfahren derart gebildet, daß er in dem Gra benöffnungsabschnitt 105 eingebettet wird. Weiterhin wird ein Photoresist 108 auf einer Oberfläche des Siliziumoxidfilmes 107 gebildet.

Als nächstes werden, wie in Fig. 17c gezeigt ist, der Photore sist 108 und der Siliziumoxidfilm 107, die beide oberhalb der Oberfläche des polykristallinen Siliziumfilmes 104 angeordnet sind, durch ein Sputterätzen entfernt.

Danach wird, wie in Fig. 17d gezeigt ist, der polykristalline Siliziumfilm 104 durch ein Naßätzen oder ein Trockenätzen ent fernt und gleichzeitig wird ein Teil des Siliziumoxidfilmes 107, der innerhalb des polykristallinen Siliziumfilmes 104 vorhanden ist, mit der gleichen Dicke wie der polykristalline Siliziumfilm 104 entfernt. Dann bzw. Dabei wird die Eigenschaft des Silizium oxidfilmes 107 durch eine Wärmebehandlung dicht gemacht.

Als nächstes wird, wie in Fig. 17e gezeigt ist, der Siliziu moxidfilm 103 durch Naßätzen oder Trockenätzen entfernt, wird der Siliziumoxidfilm 102 entfernt und wird gleichzeitig ein Teil des Siliziumoxidfilmes 107, der oberhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrates 101 vorhanden ist, selektiv entfernt, wo durch die Grabentrennung, die aus den Siliziumoxidfilmen 106 und 107 gebildet ist, in dem Grabenöffnungsabschnitt 105 erzeugbar ist.

Bei diesem wird der polykristalline Siliziumfilm 104 als Stopp film zum Zurückätzen des Siliziumoxidfilmes 107, der ein Iso lierfilm zum Einbetten ist, verwendet. Zusätzlich wird der Sili ziumnitridfilm 103 als Maske zur Zeit der Wärmebehandlung zum Verdichten des Siliziumoxidfilm 107, der als ein Oxidfilm der Grabentrennung dient, verwendet. Folglich wird das Halbleiter substrat 101, das ein aktiver Bereich wird, weder beschädigt noch kontaminiert.

Wenn jedoch die Größe der Grabentrennung durch die Mikrominiatu risierung der Elemente der Halbleitervorrichtung klein wird, treten die folgenden Schwierigkeiten auf.

Fig. 18 ist eine Querschnittsansicht in einem Fall, bei dem ein Grabenöffnungsabschnitt 105a mit einer Öffnungsbreite s als mi nimale Struktur- bzw. Merkmalsgröße und ein Grabenöffnungsab schnitt 105b mit einer größeren Öffnungsbreite als die minimale Merkmalsgröße unter Verwendung eines Maskenmusters 109 als Ätz maske geöffnet wurden.

In diesem Fall, wenn ein Siliziumoxidfilm 108a durch ein CVD- Verfahren mit niedrigem Druck gebildet wird, können die Gra benöffnungsabschnitte 105a mit den Öffnungsbreiten der minimalen Merkmalsgröße nicht mit einem Isolierfilm aufgefüllt werden, wo durch eine Fuge bzw. eine Naht (Raum) 110 auftritt. Als Ergebnis wird so eine Naht als ausgenommener Abschnitt in einem Stadium des Erhaltens einer Grabentrennung zurückgelassen, und ein lei tendes Material wird beispielsweise durch Einbetten in den aus genommenen Abschnitt in einem späteren Schritt des Bildens eines aktiven Elementes zurückgelassen, wodurch möglicherweise ein Kurzschluß verursacht wird. Die Grabentrennung, die durch Ein betten des Isolierfilmes in dem Grabenöffnungsabschnitt 105b er zielbar ist, ist durch das Bezugszeichen 107b bezeichnet.

Ein Beispiel des Einbettens eines Grabens mit einer mikrominia turisierten Größe durch ein Verfahren des chemischen Abscheidens aus der Gasphase mit einem Plasma hoher Dichte (HDP-CVD- Verfahren) wird im folgenden anstatt des Einbettens durch ein CVD-Verfahren mit niedrigem Druck beschrieben.

Fig. 19 ist eine Querschnittsansicht eines Falles, bei dem der durch ein HDP-CVD-Verfahren gebildeter Siliziumoxidfilm 108b da zu verwendet wird, in das Innere des Grabenöffnungsabschnittes 105a mit einer minimalen Merkmalsgröße eingebettet zu werden.

In Fig. 19 bezeichnen 109a, 109b und 109c Maskenmuster mit Ab messungen in der horizontalen Richtung in dieser Querschnittsan sicht mit Xa, Xb bzw. Xc, wobei Xa < Xb < Xc. Xa ist eine Größe, die der minimalen Merkmalsgröße entspricht. Bezugszeichen, die schon in der obigen Beschreibung verwendet wurden, bezeichnen gleiche oder ähnliche Abschnitte.

Wenn der Film unter Verwendung des HDP-CVD-Verfahrens gebildet wird, ist es möglich, zufriedenstellend einzubetten, ohne eine Naht zu verursachen, sogar für eine mikrominiaturisierte Öff nungsgröße, da der Siliziumoxidfilm 108b, der zum Einbetten in den Grabenöffnungsabschnitt 105a verwendet wird, gebildet wird und gleichzeitig Eckabschnitte des gebildeten Filmes intensiv geätzt werden.

Wenn der Siliziumoxidfilm 108b, der durch das HDP-CVD-Verfahren gebildet wird, mit einem Winkel von 45° in den Maskenmustern 109a, 109b und 109c gebildet wird, wird er ein Film mit den For men von einem gleichschenkligen Dreieck auf den Maskenmustern 109a und 109b im Querschnitt, wobei ihre Höhen ha und hb jeweils der Hälfte von Xa und Xb entsprechen. In einer großen Maske, wie zum Beispiel den Maskenmustern 109c, weist der Siliziumoxidfilm 108b höchstens eine Dicke von hc auf, die einer Filmdicke des gebildeten Filmes zum Einbetten in dem Grabenöffnungsabschnitt 105a entspricht.

Als Verfahren des Entfernens eines überschüssigen Teiles des Si liziumoxidfilmes 108b, der auf den Maskenmustern 109a, 109b und 109c gebildet ist, kann ein Abrieb bzw. ein Abtrag durch ein Verfahren des chemischen/mechanischen Polierens (CMP-Verfahren) oder ein Trockenätzen, das selektiv unter Verwendung einer Ätz maske durchgeführt wird, in Betracht gezogen werden.

Der Abtrag durch das CMP-Verfahren (chemisches und/oder mechani sches Polieren) war jedoch nicht für die Behandlung eines Berei ches, in dem viele Siliziumoxidfilme 108b mit einer Dicke des auf dem Maskenmusters 109c gebildeten Siliziumoxidfilmes vorhan den sind, geeignet. Dies war aufgrund einer Ebenheit einer zu bearbeitenden Oberfläche, die nach der Behandlung erzielbar war. Da in dem Maskenmuster 109a eine Oberfläche mit einer gleichen Höhe zwischen einem Bereich, der mit vielen Siliziumoxidfilmen 108b mit einer kleinen Filmdicke gebildet ist, und einem Be reich, der mit vielen Siliziumoxidfilmen 108b mit einer großen Filmdicke gebildet ist, nach der Planarisierung durch das CMP- Verfahren nicht erzielbar war, wurde diese Beeinflussung in dem Bereich mit den Siliziumoxidfilmen 108b mit einer großen Filmdicke nach der Planarisierung zurückgelassen, wodurch die Oberfläche in einer höheren Position als die in dem anderen Be reich gebildet wurde.

Da der Abtrag durch das CMP-Verfahren hohe Kosten verursachte, war es weiterhin nicht für das Atzen bezüglich eines dicken Fil mes geeignet.

In Fig. 20a und 20b ist ein Fall gezeigt, bei dem der Siliziu moxidfilm 108b auf den Maskenmustern 109a, 109b und 109c selek tiv durch Trockenätzen entfernt wird. Zuerst werden, wie in Fig. 20a gezeigt ist, Resistmuster 111 auf Bereichen, die eine Gra bentrennung 107a werden, nämlich die Grabenöffnungsabschnitte 105a, gebildet. Es treten jedoch Abweichungen x in der Ausrich tung auf, wenn die Resistmuster 111 nicht vollständig in Über einstimmungen mit den Oberseiten der Grabenöffnungsabschnitte 105a gebildet werden.

Danach wird, wie in Fig. 20b gezeigt ist, ein überschüssiger Si liziumoxidfilm 108b durch ein Trockenätzen unter Verwendung des Resistmuster 111 als Ätzmaske entfernt. Wenn jedoch die Ätzmas ken 109a, 109b und 109c aus einem Siliziumnitridfilm gebildet sind, wird das Ätzen in einem Bereich, in dem die Filmdicke des Siliziumoxidfilmes 108b, der auf den Maskenmustern 109a, 109b und 109c angeordnet ist, gering ist, derart übermäßig durchge führt, daß dadurch Kratzer bzw. Ausnehmungen A, B und C gebildet werden, da ein Selektivitätsverhältnis zwischen dem Siliziu moxidfilm 108b und dem Siliziumnitridfilm 109c nicht ausreichend sichergestellt ist. Daher gab es eine Schwierigkeit, daß ein Teil der Grabentrennung 107a aufgrund der Abweichung x in der Ausrichtung abgekratzt bzw. abgeschabt ist, und Teile der Mas kenmuster 109a, 109b und 109c, die in dem aktiven Bereich ange ordnet sind, und ein Teil des aktiven Bereiches sind abgeschabt, da die Maskenmuster 109a, 109b und 109c keinen Stopp in ihrer obersten Schicht aufweisen.

Aus der GB 2 306 050 ist ein Herstellungsverfahren einer Halb leitereinrichtung bekannt, das folgende Schritte aufweist: Bil den eines ersten Maskenmusters mit einem Begrenzungsmuster ent sprechend einem Bereich der Grabentrennung auf einem Halbleiter substrat, Bilden eines Grabenöffnungsabschnittes durch Ätzen des Bereiches der Grabentrennung auf dem Halbleitersubstrat, Bilden eines Isolierfilmes auf dem Halbleitersubstrat und Einbetten des Isolierfilmes in den Grabenöffnungsabschnitt, Bilden eines zwei ten Maskenmusters in einem dem Bereich der Grabentrennung ent sprechenden Bereich, Vorplanarisieren durch Durchführen eines Trockenätzens bezüglich des Isolierfilmes unter Verwendung des zweiten Maskenmusters als Ätzmaske und Entfernen des zweiten Maskenmusters.

Aus der nachveröffentlichten Druckschrift EP 0 825 645 A1 mit älterem Zeitrang ist ein Herstellungsverfahren einer Halbleiter vorrichtung bekannt, das folgende Schritte aufweist: Bilden ei nes ersten Maskenmusters mit einem Begrenzungsmuster entspre chend einem Bereich der Grabentrennung auf einem Halbleitersub strat, Bilden eines Grabenöffnungsabschnittes durch Ätzen des Bereiches der Grabentrennung auf dem Halbleitersubstrat, Bilden eines Isolierfilmes auf dem Halbleitersubstrat und Einbetten des Isolierfilmes in den Grabenöffnungsabschnitt, Bilden eines zwei ten Maskenmusters in einem dem Bereich der Grabentrennung ent sprechenden Bereich, Vorplanarisieren durch Durchführen eines Trockenätzens bezüglich des Isolierfilmes unter Verwendung des zweiten Maskenmusters als Ätzmaske, Entfernen des zweiten Mas kenmusters und Polieren des Isolierfilmes.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsver fahren einer Halbleitervorrichtung mit einer Grabentrennung vor zusehen, das auf eine große Integration von Elementen anwendbar ist, wobei ein Isolierfilm in einen mikrominiaturisierten Gra benöffnungsabschnitt eingebettet werden kann, ein Halbleitersub strat, das ein aktiver Bereich wird, in den folgenden Herstel lungsschritten der Halbleitervorrichtung nicht beschädigt wird und die Grabentrennung mit einer zufriedenstellenden Form vorge sehen werden kann.

Die Aufgabe wird durch das Herstellungsverfahren einer Halblei tervorrichtung des Anspruches 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben.

Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der fol genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figu ren, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Ab schnitte verwendet werden und die Beschreibung dieser Abschnitte ausgelassen wird. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Tei les einer Halbleitervorrichtung entsprechend einem Beispiel 1,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Teiles der Halblei tervorrichtung entsprechend dem Beispiel 1 zum Er läutern des Prozeßflusses davon,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Teiles der Halblei tervorrichtung entsprechend dem Beispiel 1 zum Er läutern des Prozeßflusses davon,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Teiles der Halblei tervorrichtung entsprechend dem Beispiel 1 zum Er klären des Prozeßflusses davon,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Teiles der Halblei tervorrichtung entsprechend dem Beispiel 1 zum Er klären des Prozeßflusses davon,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines Teiles der Halblei tervorrichtung entsprechend dem Beispiel 1 zum Er klären des Prozeßflusses davon,

Fig. 7 eine Querschnittsansicht eines Teiles der Halblei tervorrichtung entsprechend einem Beispiel 2 zum Erklären eines Prozeßflusses davon,

Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines Teiles der Halblei tervorrichtung entsprechend dem Beispiel 2 zum Er klären des Prozeßflusses davon,

Fig. 9 eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Tei les einer Halbleitervorrichtung entsprechend einem Beispiel 3 zum Erklären eines Prozeßflusses davon,

Fig. 10 eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Tei les der Halbleitervorrichtung entsprechend dem Beispiel 3 zum Erklären des Prozeßflusses davon,

Fig. 11 eine Querschnittsansicht eines Teiles der Halblei tervorrichtung entsprechend dem Beispiel 4 zum Er klären eines Prozeßflusses davon,

Fig. 12 eine Querschnittsansicht eines Teiles der Halblei tervorrichtung entsprechend dem Beispiel 4 zum Er klären des Prozesses davon,

Fig. 13 eine Querschnittsansicht eines Teiles einer Halb leitervorrichtung entsprechend einem Beispiel 5 zum Erklären eines Prozesses davon,

Fig. 14 eine Querschnittsansicht eines Teiles einer Halb leitervorrichtung eines Beispieles 6 zum Erklären eines Prozeßflusses davon,

Fig. 15 eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Tei les einer Halbleitervorrichtung entsprechend einem Beispiel 7,

Fig. 16a eine Querschnittsansicht eines Teiles einer Halb leitervorrichtung entsprechend dem Beispiel 7 zum Erklären eines Prozeßflusses davon,

Fig. 16b eine Querschnittsansicht eines Teiles der Halblei tervorrichtung entsprechend dem Beispiel 7 zum Er klären des Prozeßflusses davon,

Fig. 16c eine Querschnittsansicht eines Teiles der Halblei tervorrichtung entsprechend dem Beispiel 7 zum Er klären des Prozeßflusses davon,

Fig. 17a eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Tei les einer Halbleitervorrichtung entsprechend einer der Anmelderin bekannten Technik,

Fig. 17b eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Tei les der Halbleitervorrichtung entsprechend der der Anmelderin bekannten Technik,

Fig. 17c eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Tei les der Halbleitervorrichtung entsprechend der der Anmelderin bekannten Technik,

Fig. 17d eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Tei les der Halbleitervorrichtung entsprechend der An melderin bekannten Technik,

Fig. 17e eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Tei les der Halbleitervorrichtung entsprechend der der Anmelderin bekannten Technik,

Fig. 18 eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Tei les der Halbleitervorrichtung entsprechend einer der Anmelderin bekannten Technik,

Fig. 19 eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Tei les der Halbleitervorrichtung entsprechend einer der Anmelderin bekannten Technik,

Fig. 20 eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Tei les einer Halbleitervorrichtung entsprechend der der Anmelderin bekannten Technik.

Beispiel 1

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht zum Darstellen einer Graben trennung 3, die in einem Halbleitersubstrat gebildet ist, wobei die Grabentrennung 3 aus einem Isoliermaterial, das in Gra benöffnungsabschnitten 2 einer schmalen Öffnungsbreite eingebet tet ist, gebildet ist. Die Öffnungsbreite der Grabenöffnungsab schnitte 2 ist beispielsweise 200 nm.

Ein Verfahren des Bildens der in Fig. 1 gezeigten Grabentrennung 3 wird im folgenden beschrieben.

Zuerst wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, ein unterliegender Oxid film 4 mit einer Filmdicke von ungefähr 5-30 nm durch Oxidieren einer Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 gebildet, und ein Siliziumnitridfilm und ein polykristalliner Siliziumfilm werden nacheinander derart gebildet, daß sie eine Filmdicke von unge fähr 100-300 nm bzw. die Filmdicke von ungefähr 50-300 nm auf weisen. Weiterhin werden, nachdem ein Resistmuster mit einem Be grenzungsmuster entsprechend einem Bereich des Bildens der Gra bentrennung 3 gebildet ist, der polykristalline Siliziumfilm und der Siliziumnitridfilm einem selektiven Ätzen unter Verwendung des Resistmusters als Ätzmaske derart ausgesetzt, daß Maskenmu ster 7a, 7b und 7c, die durch schichtweises Bilden des Silizium nitridfilmes 5a, 5b bzw. 5c und des polykristallinen Silizium filmes 6a, 6b bzw. 6c gebildet sind, erhalten werden. Weiterhin wird das Halbleitersubstrat 1 einem anisotropen Ätzen zum Bilden der Grabenöffnungsabschnitte 2 mit einer Öffnungsbreite von 200 nm und einer Tiefe von ungefähr 100-500 nm, beispielsweise 300 nm, ausgesetzt. Dann wird das Resistmuster entfernt.

Es ist ebenfalls möglich die Grabenöffnungsabschnitte 2 durch andere Verfahren zu bilden.

Als nächstes wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ein HDP-CVD- Oxidfilm 3a durch ein HDP-CVD-Verfahren (Gasphasenabscheidung mit Plasma hoher Dichte) zum vollständigen Einbetten in den Gra benöffnungsabschnitten 2 derart gebildet, daß er eine Filmdicke von ungefähr 355-1130 nm aufweist. Da das HDP-CVD-Verfahren zum Bilden des Filmes angewendet wird, ist es möglich, das Innere der Grabenabschnitte 2 vollständig zu füllen, und ein Fehler, wie zum Beispiel eine Naht, tritt nicht auf. Beispielsweise in einem Fall, bei dem der HDP-CVD-Oxidfilm 3a mit einem Winkel von 45° von einem Ende des Maskenmusters 7a gebildet wird und eine Größe des Maskenmusters a in einem horizontalen Querschnitt eine minimale Struktur- bzw. Merkmalsgröße ist, wird eine Höhe ha des HDP-CVD-Oxidfilmes 3a in dem Maskenmuster 7a die Hälfte der mi nimalen Merkmalsgröße.

Wenn die Abmessung des Maskenmusters 7b im Querschnitt in der horizontalen Richtung das Zweifache der minimalen Merkmalsgröße ist, ist die Höhe hb des HDP-CVD-Oxidfilmes 3a so groß wie die minimale Merkmalsgröße. Auf dem Maskenmuster 7c, mit einer grö ßeren Größe als das Maskenmuster 7b, ist der HDP-CVD-Oxidfilm mit einer Höhe von hc entsprechend einer Filmdicke, die durch das HDP-CVD-Verfahren gebildet ist, gebildet.

Weiterhin ist es durch Einstellen einer oberen Oberfläche des HDP-CVD-Oxidfilmes 3a, der oberhalb des Grabenöffnungsabschnit tes 2 angeordnet ist, derart, daß sie in einer gleichen Höhe zu den oberen Oberflächen der polykristallinen Siliziumfilmes 6a, 6b und 6c ist, möglich, die Zeit des Polierens durch ein CMP- Verfahren in einem späteren Schritt zu minimieren.

Als nächstes werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, Resistmuster 8 auf der Grabentrennung 3 gebildet.

Danach werden die HDP-CVD-Oxidfilme 3a einem Trockenätzen unter Verwendung des Resistmusters 8 als Ätzmaske ausgesetzt, wodurch überschüssig gebildete HDP-CVD-Oxidfilme 3a entfernt werden und Abschnitte, die zum Bilden der Grabentrennung 3 notwendig sind, zurückgelassen werden.

Zu dieser Zeit werden, obwohl ein Teil oder das gesamte der Oberflächen der polykristallinen Siliziumfilme 6a, 6b und 6c in einer ebenen Form in dem Bereich, der dem Trockenätzen ausge setzt wird, freigelegt werden, da der polykristalline Silizium film eine ausreichend große Selektivität im Vergleich mit dem Siliziumoxidfilm aufweist, die Siliziumnitridfilme 5a, 5b und 5c, die in einer unteren Schicht davon vorgesehen sind, nicht freigelegt, und ein Teil der Siliziumnitridfilme wird nicht durch das Ätzen entfernt.

Als nächstes werden, wie in Fig. 6 gezeigt ist, die Resistmuster 8 entfernt, wird ein Abrieb bzw. Abtrag durch ein CMP-Verfahren unter Verwendung der Siliziumnitridfilme 5a, 5b und 5c als Stop per derart durchgeführt bzw. dabei derart durchgeführt, daß die polykristallinen Siliziumfilme 6a, 6b und 6c der Maskenmuster 7a, 7b und 7c entfernt werden, und der Abrieb wird gleichzeitig bezüglich der HDP-CVD-Oxidfilme 3a derart durchgeführt, daß da durch eine zu behandelnde Oberfläche planarisiert wird. Zu die ser Zeit wird, da die polykristallinen Siliziumfilme und die Si liziumoxidfilme eine gleiche Rate des Polierens aufweisen, Planarisierung der zu behandelnden Oberfläche zufriedenstellend.

Danach werden die Siliziumnitridfilme 5a, 5b und 5c durch ein Naßätzen unter Verwendung von heißer Phosphorsäure mit einer Ätzbedingung, bei der beispielsweise die Selektivität des Sili ziumoxidfilmes ausreichend verglichen mit dem Siliziumnitridfilm erhalten wird, entfernt, und der unterliegende Oxidfilm 4, der aus dem Siliziumoxidfilm gebildet ist, wird einem Zurückätzen ausgesetzt, bis eine Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 frei gelegt wird, wodurch die Grabentrennung 3, wie in Fig. 1 gezeigt ist, erhalten werden kann.

Die so gebildete Grabentrennung 3 weist eine zufriedenstellende Form mit ausgezeichneter Planarität ohne ausgenommene Abschnitte auf ihren Oberflächen, die durch eine Naht oder ähnliches verur sacht sind, auf. Weiterhin wird, nachdem die Grabenöffnungsab schnitte 2 durch das HDP-CVD-Verfahren eingebettet sind, die Vorplanarisierung des Entfernens von den überschüssigen Isolier filmen auf den Maskenmuster 7a, 7b und 7c durchgeführt. Daher ist es möglich, die zu behandelnde Oberfläche so eben wie mög lich zur Zeit des Polierens durch das CMP-Verfahren in einem späteren Schritt zu bilden und die Planarität der zu behandeln den Oberfläche, die durch den Abrieb unter Verwendung des CMP- Verfahrens erhalten wird, kann verbessert werden, und die Ober flächenplanarität der zu erhaltenden Grabentrennung 3 kann folg lich verbessert werden.

Weiterhin kann eine Bearbeitungszeit durch das CMP, das hohe Ko sten verursacht, reduziert werden, da der Absolutwert des Oxid filmes, der durch das CMP-Verfahren poliert werden soll, durch Durchführen der Vorplanarisierung reduziert ist.

Weiterhin ist es möglich, die polykristallinen Siliziumfilme 6a, 6b und 6c, die die Maskenmuster 7a, 7b und 7c bilden, durch ein amorphes Silizium zu bilden, wodurch ähnliche Effekte wie die, die oben beschrieben wurden, erzielbar sind.

Beispiel 2

In dem Beispiel 1 wurde der Fall, bei dem die Resistmuster 8, die zur Zeit der Vorplanarisierung als Ätzmaske verwendet wer den, auf der Grabentrennung 3 ohne Abweichung der Überlappung gebildet sind, beispielhaft beschrieben. Eine Eigenschaft des Beispiels 2 ist die, daß eine Resistmaske, die als Ätzmaske zur Zeit der Vorplanarisierung verwendet wird, derart gebildet ist, daß sie nach außen um einen Ausrichtungsspielraum x1, beispiels weise 50 nm, von einem Bereich der Bildung einer Grabentrennung 3 vorsteht.

Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht zur Zeit des Bildens der Re sistmuster 9, die als Ätzmaske dienen, wenn die Vorplanarisie rung in dem Beispiel 2 durchgeführt wird. Ähnliche Schritte zu denen von Beispiel 1 werden durchgeführt, bevor die Resistmuster 9 gebildet werden.

Da die Endoberflächen der Resistmuster 9 derart gebildet sind, daß sie um eine Größe x1, die einem Ausrichtungsspielraum ent spricht, von den Endoberflächen der Grabentrennung 3 nach außen vorstehen, sind die Endoberflächen der Resistmuster 9 nicht auf der Grabentrennung 3 vorgesehen, obwohl die Ausrichtung unter einer solchen Bedingung verschoben ist, wie in Fig. 7 gezeigt ist.

Durch Durchführen eines anisotropen Ätzens bezüglich des HDP- CVD-Oxidfilmes 3a unter Verwendung der Resistmuster 9 wird der HDP-CVD-Oxidfilm 3a in einem Bereich, in dem der HDP-CVD- Oxidfilm 3a dick ist, entfernt, wie in Fig. 8 gezeigt ist.

Da die Form der Resistmuster 9 unter Berücksichtigung des Aus richtungsspielraumes x1 bestimmt ist, wird ein Isolierfilm, der zum Bilden der Grabentrennung 3 notwendig ist, zur Zeit der Vor planarisierung nicht entfernt, und es ist möglich, den Isolier film, der die Grabentrennung 3 bildet, ohne Fehler zurückzulas sen.

Durch dies werden die Resistmuster 9, die als Ätzmaske verwendet werden, zur Zeit der Vorplanarisierung nicht oberhalb des Mas kenmusters 7a, das derart bemustert ist, daß eine Größe entspre chend einer minimalen Merkmalsgröße aufweist, geöffnet und wer den selektiv oberhalb des Maskenmusters mit einer Größe oder mehr in seiner horizontalen Richtung, wobei die Größe durch Ad dieren der minimalen Merkmalsgröße und dem Zweifachen der Größe des Justierspielraumes x1 erhalten wird, selektiv geöffnet. Durch ein derartiges Bestimmen des Öffnungsabschnittes wird ein Muster mit der minimalen Merkmalsgröße oder weniger nicht herge stellt, wodurch es nicht notwendig ist, eine Entwurfsregel zu sammenzuziehen bzw. zu verkleinern.

Wie oben beschrieben wurde, werden die Resistmuster 9 als Ätz maske unter Berücksichtigung des Ausrichtungsspielraumes derart gebildet, daß dadurch eine Vorplanarisierung durchgeführt wird, wodurch es möglich wird, die Form der zu behandelnden Oberfläche so eben wie möglich zu bilden. Es gibt ebenfalls einen Effekt, daß die Planarität verbessert wird, nachdem das CMP-Verfahren durchgeführt ist, da die Größen der vorstehenden Abschnitte, die aus dem HDP-CVD-Oxidfilm 3a gebildet sind, der durch das CMP- Verfahren poliert werden soll, im wesentlichen gleich sind. Wei terhin ist es ebenfalls möglich, eine Verarbeitungszeit durch das CMP-Verfahren, das eine teure Behandlung ist, durch Reduzie ren der Größe des Abtragens unter Verwendung des CMP-Verfahrens zu reduzieren, wodurch die Kosten ebenfalls reduziert werden können.

Übrigens werden die Schichten, die die Siliziumnitridfilme 5a, 5b und 5c enthalten, und niedrigere Teile als die Siliziumni tridfilme nicht übermäßig geätzt, da die obersten Schichten der Maskenmuster 7a, 7b und 7c aus polykristallinen Siliziumfilmen 6a, 6b und 6c, die als Ätzstopp zur Zeit der Vorplanarisierung dienen, gebildet sind, wie im Beispiel 1.

Beispiel 3

In Beispiel 2 ist der Fall, bei dem das Resistmuster 9, das als Ätzmaske zur Zeit der Vorplanarisierung verwendet wird, eine Form des nach außen Vorstehens von dem Bereich des Bildens der Grabentrennung 3 um die Abweichung x1 der Überlappung aufweist, beispielhaft beschrieben. In Beispiel 3 wird ein Fall beschrie ben, bei dem die Formen der Resistmuster 10, die als Ätzmaske zur Zeit der Vorplanarisierung verwendet werden, von den Endoberflächen der Grabentrennung um eine Größe x2, die eine Hälfte einer minimalen Merkmalsgröße ist, vorstehen. Wenn die minimale Merkmalsgröße 200 nm beträgt, beträgt die Größe x2 100 nm.

Betreffend die Schritte vor einem Schritt des Bildens eines HDP- CVD-Oxidfilmes 3a werden ähnliche Schritte zu denen, die in dem Beispiel 1 beschrieben wurden, angewendet. Die Resistmuster 10, die als Ätzmaske zur Zeit der Vorplanarisierung in einem späte ren Prozeß verwendet werden, sind in einem Bereich gebildet, der von der Grabentrennung um die Hälfte der minimalen Merkmalsgröße auf dem HDP-CVD-Oxidfilm 3a, der auf der Grabentrennung und den Maskenmuster 7a, 7b und 7c gebildet ist, vorsteht, wie in Fig. 9 gezeigt ist.

Wenn ein Trockenätzen bezüglich des HDP-CVD-Oxidfilmes 3a unter Verwendung der oben beschriebenen Resistmuster 10 als Ätzmaske durchgeführt wird, entspricht die Größe des zurückzulassenden HDP-CVD-Oxidfilmes 3a auf den Maskenmustern 7a, 7b und 7c in seiner Höhenrichtung einer Hälfte der minimalen Merkmalsgröße, wie in Fig. 10 gezeigt ist, vorausgesetzt daß ein Neigungswinkel des HDP-CVD-Oxidfilmes 3a, der auf den Maskenmustern gebildet ist, von seinem Endabschnitt 45° beträgt.

Zu dieser Zeit sind die Formen der HDP-CVD-Oxidfilme, die auf den Maskenmustern 7a, 7b und 7c zurückgelassen sind, derart an geordnet, daß sie die Höhen von einer Hälfte der minimalen Merk malsgröße aufweisen.

Danach werden die Resistmuster 10 entfernt. Die polykristallinen Siliziumfilme 6a, 6b und 6c werden durch ein CMP-Verfahren unter Verwendung der Siliziumnitridfilme 5a, 5b und 5c als Stopp po liert und gleichzeitig werden Teile der HDP-CVD-Oxidfilme 3a, die auf und überhalb einer Höhe entsprechend der Höhe der poly kristallinen Siliziumfilme 6a, 6b und 6c auf der Grabentrennung 3 angeordnet sind, poliert.

Da die Höhe des auf den Maskenmustern 7a, 7b und 7c zurückgelas senen HDP-CVD-Oxidfilmes 3a derart angeordnet ist, daß sie im wesentlichen eine Hälfte der minimalen Merkmalsgröße in dem Sta dium des Polierens durch das CMP-Verfahren beträgt, ist es mög lich, weiter die Planarität der zu behandelnden Oberfläche nach dem Abrieb durch das CMP-Verfahren zu verbessern.

Folgende Prozesse werden in einer ähnlichen Art zu der, die in dem Beispiel 1 beschrieben ist, durchgeführt, wobei die Silizi umnitridfilme 5a, 5b und 5c durch eine heiße Phosphorsäure ent fernt werden und ein unterliegender Oxidfilm 4 derart zurückge ätzt wird, daß ein aktiver Bereich freigelegt wird, wodurch die in Fig. 1 gezeigte Grabentrennung erhalten werden kann.

In dem Beispiel 3 sind die Endflächen der Resistmuster 10, die als Ätzmaske zur Zeit der Vorplanarisierung dienen, nicht auf der Grabentrennung 3 angeordnet, sogar wenn die Ausrichtungs spielräume x1 ähnlich zu denen in dem Beispiel 2 erzeugt sind. Folglich wird ein Isolierfilm, der die Grabentrennung 3 bildet, nicht übermäßig zur Zeit der Vorplanarisierung geätzt, und es ist folglich möglich, eine Grabentrennung 3 mit einer zufrieden stellenden Form zu erzielen. Weiterhin werden, da die oberste Schicht der Maskenmuster 7a, 7b und 7c aus dem polykristallinen Siliziumfilm 6a, 6b bzw. 6c, der als Ätzstopp zur Zeit der Vor planarisierung dient, gebildet ist, die Siliziumnitridfilme 5a, 5b und 5c und die unterhalb der Siliziumnitridfilme angeordneten Schichten nicht übermäßig nach der Vorplanarisierung geätzt, und es ist möglich, ein Halbleitersubstrat 1 als aktiver Bereich und die Siliziumnitridfilme 5a, 5b und 5c, die die Maskenmuster 7a, 7b und 7c bilden, zu schützen.

Beispiel 4

In den Beispielen 1 bis 3, die oben beschrieben wurden, wurde der Fall, bei dem der Isolierfilm, der durch das HDP-CVD- Verfahren gebildet ist, zur Zeit des Einbettens in die Gra benöffnungsabschnitte 2 verwendet wird, beispielhaft beschrie ben. In diesem Beispiel 4 wird ein Fall beschrieben, bei dem in den Grabenöffnungsabschnitt 2 ein Isolierfilm, der durch ein CVD-Verfahren mit niedrigem Druck gebildet wird, eingebettet wird.

Fig. 11 zeigt einen Schritt der Herstellung der Grabentrennung 3 entsprechend dem Beispiel 4, wobei eine Querschnittsansicht ei nes Stadiums des Einbettens in das Innere der Grabenöffnungsab schnitte 2 durch Bilden eines Oxidfilmes 13 durch CVD mit nied rigem Druck, nachdem Grabenöffnungsabschnitte 2 mit einer Öff nungsbreite von 500 nm oder mehr in einem Halbleitersubstrat 1 gebildet sind, gezeigt ist. Es sind Maskenmuster 12a, 12b und 12c auf einem Bereich des Halbleitersubstrates 1, der ein akti ver Bereich sein soll, mit Ausnahme der Grabenöffnungsabschnitte 2 durch aufeinanderfolgendes Bilden eines Siliziumnitridfilmes und eines polykristallinen Siliziumfilmes in einer ähnlichen Art des Bildens der Maskenmuster in den Beispielen 1 bis 3 gebildet.

Die gleichen Bezugszeichen wie die, die oben schon beschrieben wurden, bezeichnen die gleichen oder ähnliche Abschnitte.

In Fig. 11 bezeichnet das Bezugszeichen A1 eine Öffnungsbreite von einem der Grabenöffnungsabschnitte 2, wobei die Größe davon beispielsweise 500 nm beträgt, und eine minimale Merkmalsgröße dieser Halbleitervorrichtung beträgt 500 nm. Das Bezugszeichen A2 bezeichnet ebenfalls eine Öffnungsbreite des anderen Gra benöffnungsabschnittes 2, wobei die Größe davon größer ist als das Zweifache eines Isolierfilmes in einem Fall, in dem der Iso lierfilm mit einer Filmdicke von 500 nm zur Zeit des Einbettens in den Grabenöffnungsabschnitt 2 gebildet wird. Das Bezugszei chen A2 bezeichnet die Öffnungsbreite des Grabenöffnungsab schnittes 2, der einen ausgenommenen Abschnitt 11 auf einer Oberfläche des Oxidfilmes 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, verursacht, wenn er gebildet bzw. geschichtet wird.

Wie oben beschrieben wurde, wird, nachdem der Oxidfilm 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, in den Grabenöff nungsabschnitt 2 eingebettet ist, ein Resistmuster 14 auf dem Grabenöffnungsabschnitt 2 mit einer Öffnungsbreite von A2 bemu stert, und der Oxidfilm 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, wird einem Trockenätzen unter Verwendung des Re sistmusters 14 als Ätzmaske derart ausgesetzt, daß dadurch ein überschüssig gebildeter Teil des Oxidfilms 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, entfernt wird, wodurch er vor planarisiert wird. Zur Zeit der Vorplanarisierung durch ein Trockenätzen ist es effektiv, die obere Schicht der Maskenmuster 12a, 12b und 12c durch ein polykristallines Silizium zu bilden, da eine Rate der Vorplanarisierung normalerweise in Abhängigkeit der Dichten und/oder Abmessungen der Muster und einer Stelle des Musters auf dem Wafer verteilt bzw. gestreut ist. Folglich wird, sogar in einem Fall, bei dem ein Abschnitt übermäßig geätzt wird, eine Oberfläche des Halbleitersubstrates 1, die der aktive Bereich wird, nicht geätzt, da die polykristalline Silizium schicht als Stopp dient, wodurch eine notwendige und genügende Vorplanarisierung durchgeführt werden kann.

Danach wird ähnlich zu dem Fall des Einbettens durch das HDP- CVD-Verfahren, wie oben beschrieben wurde, gearbeitet. Das Re sistmuster 14 wird entfernt, der Oxidfilm 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, wird ein CMP-Verfahren unter Ver wendung der Maskenmuster 12a, 12b und 12c als Stopp derart ge ätzt, daß dadurch eine zu behandelnde Oberfläche planarisiert wird, die Maskenmuster 12a, 12b und 12c werden entfernt, und der Oxidfilm 13 bzw. 4, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, wird auf dem aktiven Bereich durch das Zurückätzen der ge samten Oberfläche des Oxidfilmes vollständig entfernt, wodurch die Grabentrennung mit ausgezeichneter Oberflächenplanarität er halten werden kann.

Wie oben beschrieben wurde, ist es, sogar in dem Fall, bei dem in die Grabenöffnung 2 der Oxidfilm 13, der durch CVD mit nied rigem Druck gebildet ist, eingebettet wird, möglich, eine Größe des Abriebs unter Verwendung des CMP-Verfahrens durch Reduzieren der Dicke des überschüssig gebildeten Oxidfilmes 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, durch die Vorplanarisie rung zu reduzieren. Es ist ebenfalls möglich, die Planarität zu reduzieren, da die Höhen der vorstehenden Abschnitte, die geätzt werden sollen, des nach der Vorplanarisierung zurückgelassenen Filmes 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, im wesentlichen gleich gemacht werden können.

Beispiel 5

In dem Beispiel 4 ist der Fall, bei dem in den Grabenöffnungsab schnitt 2 der Isolierfilm, der durch das CVD-Verfahren mit nied rigem Druck gebildet ist, eingebettet wird, beispielhaft be schrieben, wobei das Resistmuster 14, das als Ätzmaske zur Zeit der Vorplanarisierung verwendet wird, oberhalb des Grabenöff nungsabschnittes 2, in dem die Oberfläche des Oxidfilmes 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, den ausgenommenen Abschnitt 11 aufweist, positioniert ist und die Endoberfläche des Resistmusters 14 oberhalb der Endoberfläche des Grabenöff nungsabschnittes 2 positioniert ist.

In dem Beispiel 5 wird ein Fall beschrieben, bei dem eine Ätz maske, die für die Vorplanarisierung verwendet wird, in einem Bereich gebildet wird, der einen Grabenöffnungsabschnitt 2 auf weist, auf dem die Oberfläche des Oxidfilmes 13, der mit CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, einen ausgenommenen bzw. ausge sparten Abschnitt 11 aufweist, und bei dem sie von der Endober fläche des Grabenöffnungsabschnittes 2 zu der Seite eines akti ven Bereiches (oder Maskenmuster 12b und 12c) um einen Ausrich tungsspielraum x1 vorsteht.

Fig. 13 ist eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Schrittes der Vorplanarisierung in einem Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung entsprechend dem Beispiel 5.

In dieser Figur bezeichnet 15 ein Resistmuster, das als Ätzmaske auf dem Oxidfilm 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, gebildet ist, wobei das Resistmuster derart bemustert ist, daß es eine Form des Bedeckens eines Bildungsbereiches des Gra benöffnungsabschnittes 2, der eine größere Öffnungsbreite als eine minimale Merkmalsgröße aufweist, und eines Bereiches, der von dem Bildungsbereich des Grabenöffnungsabschnittes 2 um den Ausrichtungsspielraum x1 vorsteht, aufweist.

Währenddessen wird in einem Grabenöffnungsabschnitt, in dem eine Öffnungsbreite der Grabentrennung 3 größer ist als die minimale Merkmalsbreite, ein Resistmuster in dem Bereich, in dem ein durch Subtrahieren des Zweifachen des Ausrichtungsspielraumes x1 von einem Abstand zwischen dem Grabenöffnungsabschnitt 2 und ei nem anderen Grabenöffnungsabschnitt 2, der nahe an diesem posi tioniert ist, erhaltener Wert die minimale Merkmalsgröße oder weniger wird, nicht gebildet.

Wenn das Resistmuster 15 als Ätzmaske derart verwendet wird, daß ein Trockenätzen bezüglich des Oxidfilmes 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, durchgeführt wird, werden die mei sten Teile des überschüssigen Oxidfilmes 13, der durch das CVD- Verfahren mit niedrigem Druck gebildet ist, derart entfernt, daß dadurch die Vorplanarisierung erreicht wird.

Danach wird in einer ähnlichen Art zu dem Beispiel 1 das Re sistmuster 15 entfernt und ein Abrieb wird durch ein CMP- Verfahren durchgeführt, wodurch es möglich ist, die Planarität einer zu bearbeitenden Oberfläche nach der Planarisierung zu verbessern.

Durch Vorsehen des Resistmusters 15 mit einer Form, die den Ju stierspielraum x1 widerspiegelt, kann die Grabentrennung 3 mit einer zufriedenstellenden Form erhalten werden, ohne den Iso lierfilm zu entfernen, der als Grabentrennung 3 vorhanden sein soll, sogar in einem Fall, bei dem das Trockenätzen übermäßig zur Zeit der Vorplanarisierung durchgeführt wird. Weiterhin ist es nicht notwendig, eine Designregel zu verkleinern, da das Re sistmuster 15 nicht derart gebildet wird, daß es eine Größe der minimalen Merkmalsgröße oder weniger aufweist.

Beispiel 6

In den Beispielen 4 und 5 wurden beispielhaft Fälle beschrieben, bei denen der Oxidfilm 13, der durch CVD mit niedrigem Druck ge bildet ist, zum Einbetten in den Öffnungsabschnitt 2 verwendet wird und das Resistmuster 14 oder 15 mit einem Bildungsbereich entsprechend zu dem des Grabenöffnungsabschnittes 2 oder mehr als Ätzmaske für die Vorplanarisierung verwendet wird.

In diesem Beispiel 6 wird ein Fall beschrieben, bei dem zur Zeit der Vorplanarisierung eine Ätzmaske derart gebildet ist, daß sie einen Bildungsbereich aufweist, der kleiner ist als ein Gra benöffnungsabschnitt 2, und ein Oxidfilm, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, in einem vorbestimmten Bereich von der äußeren Peripherie des Grabenöffnungsabschnittes 2 zu dem Inneren davon angeordnet ist.

Fig. 14 zeigt einen Fall, daß die Vorplanarisierung bezüglich des Oxidfilmes 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, unter Verwendung eines Resistmusters 16 als Ätzmaske durch geführt wird.

Wie in der Figur gezeigt ist, ist eine Position, an der das Re sistmuster gebildet ist, derart bestimmt, daß eine Oberfläche des Oxidfilmes 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, eine Höhe von der oberen Oberfläche eines unterliegenden Oxidfilmes 4 oder mehr aufweist.

Die Endoberfläche des Resistmusters 16 ist auf einem Bereich vorgesehen, in dem die Filmdicke des Oxidfilmes 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, eine Größe ist, die einer Summe der Tiefe des Grabenöffnungsabschnittes 2, der Filmdicke des unterliegenden Oxidfilmes 4 und der Filmdicke eines durch die Vorplanarisierung zu entfernenden Teiles des Oxidfilmes 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, oder mehr ent spricht. Das Resistmuster 16 ist auf einem Bereich vorgesehen, der einen ausgenommenen Abschnitt 11 in einer Oberfläche des Oxidfilmes 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, bedeckt. Das Resistmuster 16 ist nicht auf einem Grabenöffnungs abschnitt 2 mit einer relativ kleinen Öffnungsbreite, über dem eine Oberfläche des Oxidfilmes 13, der durch CVD mit niedrigem Druck gebildet ist, keinen ausgesparten Abschnitt 11 aufweist, gebildet.

Wenn die Vorplanarisierung unter Verwendung des oben beschriebe nen Resistmusters 16 durchgeführt wird, ist es möglich, einen Abschnitt des durch CVD mit niedrigem Druck gebildeten Oxidfil mes, der nachfolgend als die Grabentrennung 3 benötigt wird, zu rückzulassen und effektiv andere Abschnitte als diesen zu ent fernen. Weiterhin ist es durch einen Abrieb, der später durch ein CMP-Verfahren durchzuführen ist, möglich, eine bearbeitete Oberfläche zu erzielen, die eine exzellentere Planarität auf weist, wobei die Grabentrennung 3 in zufriedenstellender Form erzielt werden kann.

Speziell das Beispiel 6 wird auf einen Fall angewendet, bei dem viele Grabenöffnungsabschnitte 2 mit relativ großer Öffnungs breite gebildet werden, wodurch die Größe des durch ein CMP- Verfahren bearbeiteten Abriebs reduziert werden kann, die Plana rität verbessert werden kann und die Bearbeitungszeit verkürzt werden kann.

Beispiel 7

In den Beispielen 1 bis 6 wurden die Schritte beschrieben, die bis zum Bilden der Grabentrennung 3 durchgeführt werden. In die sem Beispiel 7 wird ein Fall beschrieben, bei dem eine DRAM- Speicherzelle durch eine Grabentrennung 3, die entsprechend dem Herstellungsverfahren von einem der Beispiele 1 bis 6 gebildet wird, gebildet wird.

Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht einer DRAM-Speicherzelle, wobei 17 einen auf einer Oberfläche eines aktiven Bereiches in einem Halbleitersubstrat gebildeten Gateoxidfilm bezeichnet, 18 einen auf dem Gateoxidfilm 17 bemusterten Wortdraht bezeichnet (ein Abschnitt auf dem Gateoxidfilm 17 ist eine Gateelektrode 18), 19 ein Paar von Source-/Drainbereichen bezeichnet, die auf einem Oberflächenbereich des Halbleitersubstrates 1 gebildet sind und mit einem dazwischen vorgesehenen Kanalbereich unter halb der Gateelektrode 18 angeordnet sind, und 20 Seitenwände bezeichnet, die aus einem Isolierfilm gebildet sind, der an den Seiten der Gateelektroden 18 abgeschieden ist.

Das Bezugszeichen 21 bezeichnet einen Bitdraht, der auf einem der Source-/Drainbereiche 19 gebildet ist. Das Bezugszeichen 22 bezeichnet einen Zwischenschichtisolierfilm, auf dem Oberflä chenbereich des Halbleitersubstrates 1 einschließlich dem Bit draht 21 und den Gateelektroden 18 gebildet ist. Das Bezugszei chen 23 bezeichnet einen Speicherknoten, der auf dem Zwischen schichtisolierfilm derart vorgesehen ist, daß er in Kontakt mit dem anderen der Source-/Drainbereiche 19 ist. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet eine Zellplatte, die oberhalb des Speicherknotens 23 mit einem dazwischen gebildeten dielektrischen Film 24 gebil det ist. Das Bezugszeichen 26 bezeichnet einen Kondensator, der aus dem Speicherknoten 23, dem dielektrischen Film 24 und der Zellplatte 25 gebildet ist.

Ein Herstellungsverfahren der in Fig. 15 gezeigten DRAM- Speicherzelle ist wie folgt.

Zuerst wird die Grabentrennung 3 durch das Verfahren entspre chend einem der Beispiele 1 bis 6 gebildet. Wenn die Öffnungs breite des Grabenöffnungsabschnittes 2, in den die Grabentren nung 3 eingebettet wird, so klein ist, daß die Naht durch Ein betten unter Verwendung des CVD-Verfahrens mit niedrigem Druck erzeugt wird, ist es notwendig, das Verfahren zu verwenden, das in einem der Beispiele 1-3 beschrieben ist. In anderen Fällen kann jedoch das Verfahren, das in einem der Beispiele 1-6 be schrieben ist, ohne Schwierigkeit Verwendet werden.

Danach wird, wie in Fig. 16a gezeigt ist, ein P-Wannenbereich in der Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 gebildet. Die Oberflä che des Halbleitersubstrates 1 wird einer thermischen Oxidation ausgesetzt und der Gateoxidfilm 17 wird derart gebildet, daß er eine Filmdicke von ungefähr 10 nm aufweist. Weiterhin wird bei spielsweise ein polykristalliner Siliziumfilm durch ein CVD- Verfahren derart gebildet, daß er eine Filmdicke von ungefähr 100 nm aufweist, und der so gebildete polykristalline Silizium film wird zum Erhalten des Wortdrahtes bzw. der Wortverdrahtung 18 (Gateelektrode) bemustert. Als nächstes wird As unter Verwen dung der Grabentrennung 3 und der Gateelektrode 18 als Maske mit der Bedingung von 500 KeV und 5 × 10¹³/cm² derart implantiert, daß dadurch die Source-/Drainbereiche des n-Typs gebildet wer den. Weiterhin werden, nachdem ein Oxidfilm mit einer Filmdicke von ungefähr 100 nm auf der gesamten Oberfläche durch ein CVD- Verfahren gebildet ist, die Seitenwände 20 durch ein Zurückätzen gebildet.

Als nächstes wird, wie in Fig. 16b gezeigt ist, der Silizium oxidfilm durch ein CVD-Verfahren derart gebildet, daß er eine Filmdicke von ungefähr 700 nm aufweist, um einen Zwischen schichtisolierfilm 20a zu erzielen. Dann wird ein Kontaktloch durch Durchstoßen des Zwischenschichtisolierfilmes 22a derart gebildet, daß eine Oberfläche von einem der Source- /Drainbereiche 19 teilweise freigelegt wird. Als nächstes wird ein polykristallines Silizium, das Dotierungen enthält, durch ein CVD-Verfahren derart gebildet, daß es eine Filmdicke von un gefähr 100 nm aufweist. Es wird Wolframsilizid derart gebildet, daß eine Filmdicke von ungefähr 100 nm zum Einbetten in ein Kon taktloch erhalten wird. Ein leitender Film, der aus polykri stallinem Silizium und Wolframsilizid auf der Oberfläche des Zwischenschichtisolierfilmes 22a gebildet ist, wird schichtweise gebildet. Danach wird der leitende Film einem Bemustern zum Er zielen einer Bitverdrahtung bzw. eines Bitdrahtes 23 ausgesetzt.

Danach wird zum Erzielen eines Zwischenschichtisolierfilmes, wie in Fig. 16c gezeigt ist, ein Siliziumoxidfilm durch ein CVD- Verfahren derart gebildet, daß er eine Filmdicke von ungefähr 700 nm aufweist. Ein Kontaktloch zum Freilegen eines Teiles des anderen der Source-/Drainbereiche 19 wird durch Durchstoßen des Zwischenschichtisolierfilmes 22 geöffnet. Weiterhin wird ein po lykristallines Silizium mit Dotierungen derart gebildet, daß es eine Filmdicke von ungefähr 800 nm derart aufweist, daß es in das Kontaktloch eingebettet wird. Gleichzeitig wird ein Spei cherknoten, der aus einem leitenden Film gebildet ist, auf einer Oberfläche des Zwischenschichtisolierfilmes 22 gebildet. Dann wird der leitende Film einem Bemustern derart ausgesetzt, daß der Speicherknoten 23 erhalten wird.

Danach kann ein Kondensator 26 durch schichtweises Bilden eines Siliziumoxinitridfilmes (SiON) derart, daß er eine Filmdicke von ungefähr 7 nm als dielektrischer Film aufweist, und durch Bilden eines polykristallinen Siliziums mit Dotierungen, das eine Zell platte 25 sein soll, durch ein CVD-Verfahren derart, daß es eine Filmdicke von ungefähr 50 nm aufweist, erhalten werden. Somit kann eine DRAM-Speicherzellenstruktur, die in Fig. 15 gezeigt ist, gebildet werden. Obwohl einige andere Prozesse, wie zum Beispiel eine Verbindung mit einer peripheren Schaltung notwen dig sind, wird die Beschreibung solcher Prozesse hier ausgelas sen.

In einer Vorrichtung, die sehr stark integriert ist, wie zum Beispiel die DRAM-Vorrichtung, die in dem Beispiel 7 beschrieben ist, wird die Grabentrennung zum Trennen der Elemente, zwischen denen eine Trennbreite schmal ist, verwendet. Es ist möglich, eine Grabentrennung mit zufriedenstellender Form durch Erzeugen derselben entsprechend der vorliegenden Erfindung zu erzielen. Weiterhin ist es, da die Grabentrennung eine gleichmäßige Form in der DRAM-Vorrichtung aufweisen kann, in der viele Speicher zellen angeordnet sind, möglich, die Streuung der Eigenschaften der Elemente zwischen entsprechenden Speicherzellen zu be schränkten, wodurch ein stabiler Betrieb der Vorrichtung und folglich eine hohe Ausbeute erzielt werden können.

Der erste Vorteil des Herstellungsverfahrens einer Halbleiter vorrichtung ist, daß die Größe des Abriebs durch das CMP- Verfahren reduziert werden kann, die Form der zu erzielenden Grabentrennung folglich durch Verbessern der Planarität der zu behandelnden Oberfläche zufriedenstellend gebildet werden kann, da, nachdem der Isolierfilm in den Grabenöffnungsabschnitt ein gebettet ist, ein Teil des auf dem Halbleitersubstrat zu viel gebildeten Isolierfilmes durch das Trockenätzen für die Vor planarisierung entfernt wird und danach durch das CMP-Verfahren poliert wird.

Der zweite Vorteil des Herstellungsverfahrens einer Halbleiter vorrichtung ist, daß die zweite Maskenschicht mit im wesentli chen der gleichen Polierrate wie die in der Isolierschicht zur Zeit der Vorplanarisierung durch das CMP-Verfahren poliert wer den kann und daß die erste Maskenschicht als Stopp zur Zeit des Polierens verwendet werden kann, da das erste Maskenmuster eine Mehrschichtstruktur aufweist, in der die erste Maskenschicht und die zweite Maskenschicht aufeinanderfolgend gebildet sind, und daß die zweite Maskenschicht als ein Ätzstopp zur Zeit der Vor planarisierung zum Beschränken des Durchstoßens des Maskenmu sters, das durch das Trockenätzen verursacht ist, Verwendet wer den kann. Es ist ebenfalls möglich, die Planarität der zu behan delnden Oberfläche nach dem CMP zu verbessern, da die Größe des Abriebs durch das CMP-Verfahren durch die Vorplanarisierung re duziert ist, wodurch die Oberflächenplanarität der zu erzielen den Grabentrennung folglich ebenfalls verbessert werden kann.

Der dritte Vorteil des Herstellungsverfahrens einer Halbleiter vorrichtung ist, daß eine ausreichende Ätzselektivität, wenn die Vorplanarisierung bezüglich des Isolierfilmes, der zum Einbetten in den Grabenöffnungsabschnitt verwendet wird, zum Beispiel ein Siliziumoxidfilm, durchgeführt wird, derart sichergestellt wer den kann, daß ein übermäßiges Ätzen bezüglich der ersten Masken schicht und des aktiven Bereiches beschränkt werden kann, da die zweite Maskenschicht aus einem Nicht-Einkristallsiliziumfilm ge bildet ist.

Der vierte Vorteil des Herstellungsverfahrens einer Halbleiter vorrichtung ist, daß ein übermäßiges Ätzen bezüglich des Bil dungsbereiches der Grabentrennung beschränkt werden kann, wenn die Ausrichtung verschoben ist, da das zweite Maskenmuster unter Berücksichtigung eines Ausrichtungsspielraumes gebildet ist.

Der fünfte Vorteil des Herstellungsverfahrens einer Halbleiter vorrichtung ist, daß die Höhen der vorstehenden Abschnitte in dem Isolierfilm, der nach der Vorplanarisierung zurückgelassen ist, im wesentlichen gleich gemacht werden können, da das zweite Maskenmuster in einem Bereich gebildet ist, der von der äußeren Peripherie des Bildungsbereiches der Grabentrennung um eine Hälfte der minimalen Merkmalsgröße vorsteht, wenn der Isolier film durch das HDP-CVD-Verfahren zum Einbetten in den Grabenöff nungsabschnitt gebildet wird. Folglich wird die Planarität der zu behandelnden Oberfläche und die Grabentrennung, die durch das Planarisieren unter Verwendung des CMP-Verfahrens in einen spä teren Schritt erhalten werden, verbessert.

Der sechste Vorteil des Herstellungsverfahrens einer Halbleiter vorrichtung ist, daß in einem Fall des Einbettens des Isolier filmes, der durch ein CVD-Verfahren mit niedrigem Druck gebildet ist, in den Grabenöffnungsabschnitt ein Teil des Isolierfilmes, der überschüssig gebildet wurde, effektiv durch Ätzen zur Zeit der Vorplanarisierung entfernt werden kann, wodurch die Polier menge des Isolierfilmes zur Zeit der Planarisierung durch das CMP-Verfahren in einem späteren Schritt reduziert werden kann und die Planarität der zu behandelnden Oberfläche weiter verbes sert werden kann.

Der siebte Vorteil des Herstellungsverfahrens einer Halbleiter vorrichtung ist, daß die Beschränkung bzw. Verkleinerung der Entwurfsregel unnötig wird, da das zweite Maskenmuster, das als Ätzmaske zur Zeit der Vorplanarisierung verwendet wird, derart gebildet wird, daß es eine minimale Merkmalsgröße oder mehr auf weist.

Claims

1. Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung mit
einem Schritt des Bildens eines ersten Maskenmusters (7) mit ei nem Begrenzungsmuster entsprechend einem Bereich der Grabentren nung (3) auf einem Halbleitersubstrat (1),
einem Schritt des Bildens eines Grabenöffnungsabschnittes (2) durch Ätzen des Bereiches der Grabentrennung (3) auf dem Halb leitersubstrat (1),
einem Schritt des Bildens eines Isolierfilmes (3, 3a) auf dem Halbleitersubstrat (1) und Einbettens des Isolierfilmes (3) in den Grabenöffnungsabschnitt (2),
einem Schritt des Bildens eines zweiten Maskenmusters (8) in ei nem dem Bereich der Grabentrennung entsprechenden Bereich (3),
einem Schritt der Vorplanarisierung durch Durchführen eines Trockenätzens bezüglich des Isolierfilmes (3a) unter Verwendung des zweiten Maskenmusters (8) als Ätzmaske,
einem Schritt des Entfernens des zweiten Maskenmusters (8) und des Polierens des Isolierfilmes (3, 3a) durch ein CMP-Verfahren unter Verwendung des ersten Maskenmusters (7) als Stopp und
einem Schritt des Erhaltens der Grabentrennung (3) in dem Be reich der Grabentrennung (3) durch Entfernen des ersten Masken musters (7) und Freilegen einer Oberfläche des Halbleitersub strates (1), wobei
das erste Maskenmuster (7) eine Mehrschichtstruktur aufweist, bei der eine erste Maskenschicht (5) und eine zweite Masken schicht (6) nacheinander gebildet werden,
die zweite Maskenschicht (6) als Ätzstopp bei einem Trockenätzen zur Zeit der Vorplanarisierung dient und
die zweite Maskenschicht (6) zur Zeit der Planarisierung durch das CMP-Verfahren unter Verwendung der ersten Maskenschicht (5) als Stopp mit der gleichen Polierrate wie die des Isolierfilmes (3a) poliert wird.

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Maskenschicht (5) ein Siliziumnitridfilm ist und die zweite Maskenschicht (6) aus einem Siliziumfilm gebildet ist, der kein Einkristallfilm ist.

3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Endoberfläche des zweiten Maskenmusters (9), das zum Durch führen der Vorplanarisierung bezüglich des Isolierfilmes (3a) verwendet wird, an einem Endabschnitt eines ersten Bereiches entsprechend dem Bereich der Grabentrennung (3) oder einem zwei ten Bereich, der den ersten Bereich umgibt, vorgesehen ist und ein Abstand von dem Endabschnitt des ersten Bereiches zu der äu ßeren Peripherie des zweiten Bereiches einem Justierspielraum (x1) entspricht, der zur Zeit des Bildens des zweiten Maskenmu sters (9) erforderlich ist.

4. Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, bei dem ein Abstand von dem Endabschnitt des ersten Bereiches zu der äu ßeren Peripherie des zweiten Bereiches einer Hälfte der minima len Strukturgröße entspricht, wenn der Isolierfilm (3, 3a) durch ein HDP-CVD-Verfahren gebildet wird.

5. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem, wenn der Isolierfilm (13) durch ein CVD-Verfahren mit niedrigem Druck gebildet wird, die Endoberfläche des zweiten Maskenmusters (14), das zum Durchführen der Vorplanarisierung bezüglich des Isolierfilmes (13) verwendet wird, auf einem Bereich (A2) ange ordnet ist, in dem die Filmdicke des auf dem Grabentrennbereich (3) gebildeten Isolierfilmes (13) in der senkrechten Richtung der Summe einer Höhe von der Bodenoberfläche des Grabenöffnungs abschnittes (2) zu der Bodenoberfläche des ersten Maskenmusters (12a, 12b, 12c) und der Filmdicke des auf dem ersten Maskenmu sters (12a, 12b, 12c) gebildeten Isolierfilmes (13) oder mehr entspricht.

6. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das zweite Maskenmuster (14) derart bemustert wird, daß es eine Größe der minimalen Strukturgröße oder mehr aufweist.