JP2000021971A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2000021971A
JP2000021971A JP10199864A JP19986498A JP2000021971A JP 2000021971 A JP2000021971 A JP 2000021971A JP 10199864 A JP10199864 A JP 10199864A JP 19986498 A JP19986498 A JP 19986498A JP 2000021971 A JP2000021971 A JP 2000021971A
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JP
Japan
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insulating film
forming
semiconductor substrate
pattern
groove
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JP10199864A
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English (en)
Inventor
Masanori Takiyama
真功 滝山
Yuuri Mizuo
有里 水尾
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダミーパターンとアクティブ領域との間の段
差が無く、平坦な状態で、均一に研磨を施すことのでき
る半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板1上にパッド酸化膜2、シリ
コン窒化膜3を順次形成し、シリコン窒化膜3をパター
ニングし、これをマスクにして、半導体基板1に溝TR
1を形成し、次に全面に埋込みCVD酸化膜5を堆積
し、CVD酸化膜5およびシリコン窒化膜3にCMPを
施した後、全面にシリコン窒化膜6を形成し、フォトリ
ソグラフィーおよびエッチング法により、シリコン窒化
膜6を窒化膜パターン62とダミー窒化膜パターン61
とにパターニングし、パターン62をマスクとして半導
体基板1をエッチングすることにより素子分離用溝TR
2を形成し、次に全面にCVD酸化膜8を堆積し、CV
D酸化膜8および窒化膜パターン61,62にCMPを
施した後、窒化膜パターン61,62およびパッド酸化
膜2を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に、シャロウトレンチ型素子分離構造を有
する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】STI(シャロウトレンチ型素子分離)
の形成では、CMP(化学的機械研磨法)を用いてAC
(アクティブ)パターンを形成するが、パターン形成を
容易にし、かつCMPの面内均一性を向上させるため
に、ダミーパターンと呼ばれる、機能的に回路に全く寄
与しない構造を半導体基板に形成する手法が従来から用
いられている。従来のダミーパターンを用いた例とし
て、特開昭63−131537号公報、特開平4−27
7650号公報に開示されてるような方法がある。
【0003】特開平4−277650号公報において
は、半導体基板1に狭い素子分離溝5と広い素子分離溝
6とを設け、次に半導体基板1全面に酸化膜8を堆積
し、広い素子分離溝6の酸化膜8上にレジストパターン
9を形成し、エッチングにより狭い素子分離溝5に酸化
膜8を埋込むと同時にレジストパターン9をマスクとし
てダミーパターン酸化膜8を形成し、次に半導体基板1
全面に酸化膜10を堆積し、熱処理により酸化膜10を
平坦化した後酸化膜10をエッチバックする。
【0004】また、特開昭63−131537号公報に
おいては、半導体基板1に素子分離用溝を形成し、酸化
膜3と多結晶シリコン膜4を順次形成し、エッチングに
よりダミーパターン酸化膜3を形成する。次に全面に酸
化膜5を堆積し、多結晶シリコン膜4をストッパーとし
て酸化膜5を研磨する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】特開昭63−1315
37号公報に記載の方法においては、シリコン酸化膜3
の膜厚を、正確にトレンチ深さと等しく制御することは
困難であり、アクティブ領域とダミー酸化膜3埋込み領
域との間に段差ができやすいので、埋込み酸化膜5にC
MPを施す際、均一にCMPを仕上げることが難しいと
いう問題がある。
【0006】また、特開平4−277650号公報に記
載の方法においては、ダミー酸化膜8の膜厚が、素子分
離溝6の深さよりも小さいため、アクティブ領域と素子
分離領域との間に段差があるので、埋込み酸化膜8の研
磨の直前に、段差を無くすために、平坦化用熱処理を施
す工程が必要となり、工程簡略が困難という問題があ
る。
【0007】そこで本発明においては、ダミーパターン
とアクティブ領域との間の段差が無く、平坦な状態で、
均一に研磨を施すことの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。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する第1
の工程と、前記第1の絶縁膜を、所定形状になるようエ
ッチング加工する第2の工程と、前記第2の工程後、前
記第1の絶縁膜をマスクにして、前記半導体基板をエッ
チングすることにより、前記半導体基板に第1の溝を形
成する第3の工程と、前記第3の工程後、前記半導体基
板上に前記第1の絶縁膜とは異なる材料から成る第2の
絶縁膜を、前記第1の絶縁膜が埋るよう形成する第4の
工程と、前記第2の絶縁膜および前記第1の絶縁膜を、
前記第1の絶縁膜が前記半導体基板上に残り、前記第1
の溝に前記第2の絶縁膜が埋込まれるよう研磨する第5
の工程と、前記第5の工程後、前記第1の絶縁膜を除去
する第6の工程と、前記第6の工程後、前記半導体基板
上に前記第2の絶縁膜とは異なる材料から成る第3の絶
縁膜を形成する第7の工程と、前記第1の溝に埋込まれ
た前記第2の絶縁膜上方の前記第3の絶縁膜上に、第1
のレジストパターンを形成すると同時に、前記第1の溝
が形成されていない前記半導体基板上方の前記第3の絶
縁膜上に第2のレジストパターンを形成する第8の工程
と、前記第1および第2のレジストパターンをマスクに
して、前記第3の絶縁膜をエッチングし、それぞれダミ
ー用絶縁膜パターンと素子分離形成用絶縁膜パターンと
を形成する第9の工程と、前記素子分離形成用絶縁膜パ
ターンおよび前記ダミー用絶縁膜パターンをマスクにし
て、前記半導体基板にエッチング処理を施すことによ
り、前記半導体基板上に第2の溝を形成し、前記第2の
溝の底部の前記半導体基板上に前記第1の溝に埋込まれ
た前記第2の絶縁膜を残すようにする第10の工程と、
前記第10の工程後、前記半導体基板上に前記第2の絶
縁膜と同じ材料から成る第4の絶縁膜を、前記ダミー用
絶縁膜パターンと前記素子分離形成用絶縁膜パターンが
埋るよう形成する第11の工程と、前記第4の絶縁膜、
前記ダミー用絶縁膜パターン、および前記素子分離形成
用絶縁膜パターンを、前記ダミー用絶縁膜パターンと前
記素子分離形成用絶縁膜パターンが前記半導体基板上に
残り、前記第2の溝に前記第4の絶縁膜が埋込まれるよ
う研磨する第12の工程と、前記第12の工程後、前記
ダミー用絶縁膜パターンおよび前記素子分離形成用絶縁
膜パターンを除去する第13の工程とを備える。
【0009】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第1の工程において、前記半導
体基板上に、前記第1および第3の絶縁膜とは異なる材
料から成るパッド絶縁膜を形成し、前記パッド絶縁膜上
に前記第1の絶縁膜を形成し、前記第3の工程におい
て、前記パッド絶縁膜および前記半導体基板をエッチン
グすることにより、前記半導体基板に前記第1の溝を形
成し、前記第10の工程において、前記パッド絶縁膜お
よび前記半導体基板をエッチングすることにより、前記
半導体基板に前記第2の溝を形成し、前記第13の工程
において、前記ダミー用絶縁膜パターンおよび前記素子
分離形成用絶縁膜パターンと、前記パッド絶縁膜とを除
去する。
【0010】本発明における半導体装置の製造方法の一
態様例においては、前記第1および前記第3の絶縁膜は
シリコン窒化膜を含み、前記第2の絶縁膜、前記第4の
絶縁膜および前記パッド絶縁膜はシリコン酸化膜であ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1〜図3は、本発明にかかる実
施の形態を説明するための工程順断面図である。以下、
図1〜図3を参照しながら、本発明にかかる半導体装置
の製造方法を説明する。
【0012】図1(a)に示すように、半導体基板1上
にパッド酸化膜2を形成し、パッド酸化膜2上にシリコ
ン窒化膜3を形成し、シリコン窒化膜3上にレジストパ
ターン4を形成し、レジストパターン4をマスクにして
シリコン窒化膜3をエッチングする。
【0013】次に図1(b)に示すように、パターニン
グされたシリコン窒化膜3をマスクにして、半導体基板
1に溝TR1を形成する。
【0014】次に図1(c)に示すように、半導体基板
1全面に埋込みCVD酸化膜5を堆積する。
【0015】次に図1(d)に示すように、CVD酸化
膜5およびシリコン窒化膜3にCMP(化学的機械研
磨)を施し、パッド酸化膜2が露出しない程度で研磨を
停止する。この際、溝TR1の幅は極めて小さいため、
ディッシングは生じない。
【0016】次に図2(a)に示すように、シリコン窒
化膜3を除去する。
【0017】次に図2(b)に示すように、半導体基板
1全面にシリコン窒化膜6を形成し、シリコン窒化膜6
上に、溝TR1上にはダミー用のレジストパターン71
を、アクティブ領域AC上には素子分離領域形成用レジ
ストパターン72を、それぞれ形成する。
【0018】次に図2(c)に示すように、素子分離領
域形成用レジストパターン72およびダミー用レジスト
パターン71をマスクにして、シリコン窒化膜6をエッ
チングすることにより、それぞれ素子分離溝形成用窒化
膜パターン62と、ダミー窒化膜パターン61とを形成
する。
【0019】次に図2(d)に示すように、窒化膜パタ
ーン62をマスクとして、半導体基板1をエッチングす
ることにより、素子分離用溝TR2が形成されると同時
に、溝TR1に埋込まれたCVD酸化膜5がダミーパタ
ーンとして溝TR2内に残る。
【0020】次に、図3(a)に示すように、半導体基
板1全面にCVD酸化膜8をシリコン窒化膜61,62
が完全に埋るような膜厚に堆積する。するとダミー窒化
膜パターン61下のCVD酸化膜5と、CVD酸化膜8
とは、一体となって素子分離用溝TR2内を埋める。
【0021】次に、図3(b)に示すように、CVD酸
化膜8およびシリコン窒化膜61,62にCMP処理を
施し、パッド酸化膜2が露出する寸前で研磨を停止す
る。
【0022】次に、図3(c)に示すように、シリコン
窒化膜61,62を除去し、次にパッド酸化膜2を除去
してフィールド素子分離領IRが形成される。
【0023】このように本実施形態では、素子分離用溝
形成領域にあらかじめダミー用埋込み酸化膜パターン
(CVD酸化膜5)を形成しておいてから素子分離用溝
を形成することにより、ダミー埋込み酸化膜(CVD酸
化膜5)と、後から溝内に埋込む酸化膜(CVD酸化膜
8)との高さの高低差が生じることなく、面内均一に化
学的機械研磨を行うことができる、
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、素
子分離用溝形成領域に、あらかじめダミー用埋込み酸化
膜パターンを形成しておいてから素子分離用溝を形成す
ることにより、ダミー埋込み酸化膜と、後から溝内に埋
込む酸化膜との高さの高低差が生じることなく、面内均
一に化学的機械研磨を行うことができる。従って、高精
度の半導体装置の製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製
造方法を工程順に示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 パッド酸化膜 3 シリコン窒化膜 4 フォトレジスト 5,8 CVD酸化膜 6 シリコン窒化膜 71 ダミー用レジストパターン 72 素子分離溝用レジストパターン 61 ダミーシリコン窒化膜パターン 62 素子分離溝用シリコン窒化膜パターン TR1 ダミー用溝 TR2 素子分離溝 AC アクティブ領域 IR フィールド領域

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する
    第1の工程と、 前記第1の絶縁膜を、所定形状になるようエッチング加
    工する第2の工程と、 前記第2の工程後、前記第1の絶縁膜をマスクにして、
    前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導
    体基板に第1の溝を形成する第3の工程と、 前記第3の工程後、前記半導体基板上に前記第1の絶縁
    膜とは異なる材料から成る第2の絶縁膜を、前記第1の
    絶縁膜が埋るよう形成する第4の工程と、 前記第2の絶縁膜および前記第1の絶縁膜を、前記第1
    の絶縁膜が前記半導体基板上に残り、前記第1の溝に前
    記第2の絶縁膜が埋込まれるよう研磨する第5の工程
    と、 前記第5の工程後、前記第1の絶縁膜を除去する第6の
    工程と、 前記第6の工程後、前記半導体基板上に前記第2の絶縁
    膜とは異なる材料から成る第3の絶縁膜を形成する第7
    の工程と、 前記第1の溝に埋込まれた前記第2の絶縁膜上方の前記
    第3の絶縁膜上に、第1のレジストパターンを形成する
    と同時に、前記第1の溝が形成されていない前記半導体
    基板上方の前記第3の絶縁膜上に第2のレジストパター
    ンを形成する第8の工程と、 前記第1および第2のレジストパターンをマスクにし
    て、前記第3の絶縁膜をエッチングし、それぞれダミー
    用絶縁膜パターンと素子分離形成用絶縁膜パターンとを
    形成する第9の工程と、 前記素子分離形成用絶縁膜パターンおよび前記ダミー用
    絶縁膜パターンをマスクにして、前記半導体基板にエッ
    チング処理を施すことにより、前記半導体基板上に第2
    の溝を形成し、前記第2の溝の底部の前記半導体基板上
    に前記第1の溝に埋込まれた前記第2の絶縁膜を残すよ
    うにする第10の工程と、 前記第10の工程後、前記半導体基板上に前記第2の絶
    縁膜と同じ材料から成る第4の絶縁膜を、前記ダミー用
    絶縁膜パターンと前記素子分離形成用絶縁膜パターンが
    埋るよう形成する第11の工程と、 前記第4の絶縁膜、前記ダミー用絶縁膜パターン、およ
    び前記素子分離形成用絶縁膜パターンを、前記ダミー用
    絶縁膜パターンと前記素子分離形成用絶縁膜パターンが
    前記半導体基板上に残り、前記第2の溝に前記第4の絶
    縁膜が埋込まれるよう研磨する第12の工程と、 前記第12の工程後、前記ダミー用絶縁膜パターンおよ
    び前記素子分離形成用絶縁膜パターンを除去する第13
    の工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記第1の工程において、前記半導体基
    板上に、前記第1および第3の絶縁膜とは異なる材料か
    ら成るパッド絶縁膜を形成し、前記パッド絶縁膜上に前
    記第1の絶縁膜を形成し、 前記第3の工程において、前記パッド絶縁膜および前記
    半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基
    板に前記第1の溝を形成し、 前記第10の工程において、前記パッド絶縁膜および前
    記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体
    基板に前記第2の溝を形成し、 前記第13の工程において、前記ダミー用絶縁膜パター
    ンおよび前記素子分離形成用絶縁膜パターンと、前記パ
    ッド絶縁膜とを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。
  3. 【請求項3】 前記第1および前記第3の絶縁膜はシリ
    コン窒化膜を含み、前記第2の絶縁膜、前記第4の絶縁
    膜および前記パッド絶縁膜はシリコン酸化膜であること
    を特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005303253A (ja) * 2004-03-18 2005-10-27 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置の製造方法
KR101147382B1 (ko) 2005-10-27 2012-05-23 매그나칩 반도체 유한회사 반도체 소자의 진성 게터링 방법

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