JP2000183155A - Method of forming grooved element isolation region and manufacture of semiconductor device - Google Patents

Method of forming grooved element isolation region and manufacture of semiconductor device

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JP2000183155A
JP2000183155A JP10360947A JP36094798A JP2000183155A JP 2000183155 A JP2000183155 A JP 2000183155A JP 10360947 A JP10360947 A JP 10360947A JP 36094798 A JP36094798 A JP 36094798A JP 2000183155 A JP2000183155 A JP 2000183155A
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insulating material
material layer
layer
groove
forming
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Hiroshi Takahashi
洋 高橋
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a method of forming a grooved element isolation region which can surely prevent generation of junction leakage even when deviation is generated in the alignment for formation of a contact hole. SOLUTION: A method of forming a grooved element isolating region comprises the processes for forming a mask layer 12 on the surface of a semiconductor substrate 10, forming an opening to the mask layer, subsequently forming a groove 13 to the semiconductor substrate exposed at the bottom part of the opening, embedding the groove with a first insulating material layer 15 by depositing the first insulating material layer 15 on the mask layer including the inside of the groove, depositing a second insulating material layer 16 on the first insulating material layer and mask layer in the groove, executing the flattening process at least to the second insulating material layer, matching the level of the top surface of mask layer with the top surface of the second insulating material layer 16, and thereafter exposing the surface of semiconductor substrate by removing the mask layer.

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】本発明は、溝型素子分離領
域、即ち、トレンチ構造を有する素子分離領域の形成方
法、及び、かかる溝型素子分離領域の形成方法を適用し
た半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a groove-type element isolation region, that is, an element isolation region having a trench structure, and a method of manufacturing a semiconductor device to which such a method of forming a groove-type element isolation region is applied. .

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン半導体装置においては、トラン
ジスタ素子を電気的に分離するために、シリコン半導体
基板にシリコン酸化膜層から構成された素子分離領域が
形成されている。素子分離領域は、従来、LOCOS法
にて形成されている。ところが、LOCOS法において
は、シリコン酸化膜層の形成領域が等方的にXY方向に
広がる、所謂バーズピーク現象が発生してしまう。その
結果、半導体装置の微細化と素子分離特性の両立が困難
になりつつある。
2. Description of the Related Art In a silicon semiconductor device, an element isolation region composed of a silicon oxide film layer is formed on a silicon semiconductor substrate in order to electrically isolate a transistor element. The element isolation region is conventionally formed by the LOCOS method. However, in the LOCOS method, a so-called bird's peak phenomenon occurs in which the formation region of the silicon oxide film layer isotropically spreads in the XY directions. As a result, it has become difficult to achieve both miniaturization and element isolation characteristics of semiconductor devices.

【0003】一方、溝型素子分離領域、所謂、シャロー
トレンチ構造を有する素子分離領域の形成方法の検討
も、鋭意、進められている。従来の溝型素子分離領域の
形成方法を含む半導体装置の製造方法の概要を、シリコ
ン半導体基板等の模式的な一部断面図である図15〜図
17を参照して説明する。
On the other hand, studies on a method of forming a groove-type element isolation region, that is, an element isolation region having a so-called shallow trench structure, have been earnestly advanced. An outline of a conventional method of manufacturing a semiconductor device including a method of forming a trench-type element isolation region will be described with reference to FIGS. 15 to 17 which are schematic partial cross-sectional views of a silicon semiconductor substrate and the like.

【0004】[工程−10]先ず、シリコン半導体基板
10の表面に、熱酸化法にて厚さ約8nmのパッド酸化
膜111を形成する。尚、パッド酸化膜は、次に形成す
るSiN層とシリコン半導体基板との間の応力緩和を目
的として形成される。その後、CVD法にて、厚さ15
0nm程度のSiN層112を全面に形成する。そし
て、リソグラフィ技術に基づきSiN層112上にレジ
スト層(図示せず)を形成し、かかるレジスト層をエッ
チング用マスクとしてSiN層112及びパッド酸化膜
111をエッチングし、SiN層112及びパッド酸化
膜111に開口部を形成する。更に、シリコン半導体基
板10をエッチングして、シリコン半導体基板10に溝
部113を形成する。その後、レジスト層を除去し、溝
部113に露出したシリコン半導体基板10の表面を熱
酸化することによって溝部113の内面にシリコン酸化
膜114を形成する。この状態を、図15の(A)に示
す。
[Step-10] First, a pad oxide film 111 having a thickness of about 8 nm is formed on the surface of the silicon semiconductor substrate 10 by a thermal oxidation method. Note that the pad oxide film is formed for the purpose of relaxing stress between the SiN layer to be formed next and the silicon semiconductor substrate. After that, the thickness 15
An about 0 nm SiN layer 112 is formed on the entire surface. Then, a resist layer (not shown) is formed on the SiN layer 112 based on the lithography technique, and the SiN layer 112 and the pad oxide film 111 are etched using the resist layer as an etching mask. An opening is formed in the opening. Further, the silicon semiconductor substrate 10 is etched to form a groove 113 in the silicon semiconductor substrate 10. Then, the silicon oxide film 114 is formed on the inner surface of the groove 113 by removing the resist layer and thermally oxidizing the surface of the silicon semiconductor substrate 10 exposed in the groove 113. This state is shown in FIG.

【0005】[工程−20]その後、溝部113内を含
む全面にSiO2から成る絶縁材料層115をCVD法
にて堆積させる。次いで、エッチバック法あるいは化学
的・機械的研磨法(CMP法)によって、SiN層11
2上の絶縁材料層115を除去し、平坦化する(図15
の(B)参照)。この際、SiN層112はストッパ層
として機能する。そして、ウェットエッチング法により
SiN層112を除去することによって、溝部113が
SiO2から成る絶縁材料層115によって埋め込まれ
たシャロートレンチ構造を有する溝型素子分離領域11
7を形成する(図15の(C)参照)。
[Step-20] Thereafter, an insulating material layer 115 made of SiO 2 is deposited on the entire surface including the inside of the groove 113 by a CVD method. Next, the SiN layer 11 is formed by an etch back method or a chemical mechanical polishing method (CMP method).
2 is removed and the surface is planarized (FIG. 15).
(B)). At this time, the SiN layer 112 functions as a stopper layer. Then, by removing the SiN layer 112 by a wet etching method, the groove-type element isolation region 11 having a shallow trench structure in which the groove 113 is filled with an insulating material layer 115 made of SiO 2.
7 (see FIG. 15C).

【0006】[工程−30]その後、パッド酸化膜11
1を除去し、シリコン半導体基板10の表面を熱酸化す
ることによってゲート絶縁膜20を形成し、公知の方法
でゲート領域23を形成し、更に、イオン注入を行うこ
とによって低濃度不純物領域24を形成する。尚、ゲー
ト領域23は、例えば、不純物が含有されたポリシリコ
ン層21、及びその上に形成されたSiNから成るオフ
セット膜22から構成されている。その後、全面にSi
N層をCVD法にて堆積させ、かかるSiN層をエッチ
バックすることによって、ゲート領域23の側壁にSi
Nから成るゲートサイドウオール25を形成する(図1
6の(A)参照)。
[Step-30] Thereafter, the pad oxide film 11 is formed.
1 is removed, a gate insulating film 20 is formed by thermally oxidizing the surface of the silicon semiconductor substrate 10, a gate region 23 is formed by a known method, and a low concentration impurity region 24 is formed by ion implantation. Form. The gate region 23 includes, for example, a polysilicon layer 21 containing an impurity and an offset film 22 made of SiN formed thereon. After that, Si
An N layer is deposited by a CVD method, and the SiN layer is etched back to form a Si layer on the side wall of the gate region 23.
The gate sidewall 25 made of N is formed (FIG. 1).
6 (A)).

【0007】[工程−40]次に、イオン注入法によっ
てシリコン半導体基板10の表面に高濃度不純物領域を
形成した後、イオン注入された不純物の活性化処理を行
い、ソース/ドレイン領域26を形成する(図16の
(B)参照)。
[Step-40] Next, after a high-concentration impurity region is formed on the surface of the silicon semiconductor substrate 10 by an ion implantation method, an ion-implanted impurity is activated to form a source / drain region 26. (See FIG. 16B).

【0008】[工程−50]その後、SiO2から成る
層間絶縁層27を全面に堆積させ、ソース/ドレイン領
域26の上方の層間絶縁層27をエッチすることによっ
て開口部28を形成する(図17の(A)参照)。そし
て、かかる開口部28内を含む層間絶縁層27の上に導
電材料をスパッタ法にて形成し、かかる導電材料をパタ
ーニングすることによって配線29を形成する(図17
の(B)参照)。ソース/ドレイン領域26と配線と
は、コンタクトホール29Aによって電気的に接続され
ている。以上によって、MOS−FETタイプのトラン
ジスタ素子を備えた半導体装置を得ることができる。
[Step-50] Thereafter, an interlayer insulating layer 27 made of SiO 2 is deposited on the entire surface, and the interlayer insulating layer 27 above the source / drain region 26 is etched to form an opening 28 (FIG. 17). (A)). Then, a conductive material is formed by sputtering on the interlayer insulating layer 27 including the inside of the opening 28, and the wiring 29 is formed by patterning the conductive material (FIG. 17).
(B)). The source / drain region 26 and the wiring are electrically connected by a contact hole 29A. As described above, a semiconductor device including a MOS-FET type transistor element can be obtained.

【0009】このように、シリコン半導体基板10に溝
型素子分離領域117を形成することによって、シリコ
ン酸化膜層の形成領域が等方的にXY方向に広がるとい
った現象の発生を防止することができ、半導体装置の微
細化と素子分離特性の両立を図ることが可能となる。
As described above, by forming the groove-type element isolation region 117 in the silicon semiconductor substrate 10, it is possible to prevent the phenomenon that the region where the silicon oxide film layer is formed isotropically expands in the XY directions. In addition, it is possible to achieve both miniaturization of a semiconductor device and element isolation characteristics.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
装置の微細化、集積化が進むに従い、コンタクトホール
29Aを形成するために開口部28を形成するとき、リ
ソグラフィ工程における合わせずれの問題が従来以上に
深刻な問題となっている。層間絶縁層27に開口部28
を形成するときに合わせずれが発生すると、SiO2
ら成る層間絶縁層27をエッチングして開口部28を形
成したとき、溝型素子分離領域117がSiO2から成
るので、溝型素子分離領域117の肩部が同時にエッチ
ングされてしまう。尚、この領域を、図17において矢
印「X」で示した。その結果、図17の(B)に示すよ
うに、コンタクトホール29Aを形成したとき、コンタ
クトホール29Aがシリコン半導体基板10の内部まで
延び、接合リークが発生する。尚、層間絶縁層27をS
iNから構成したのでは、SiNの比誘電率がSiO 2
よりも高いため、配線間の容量が増加してしまうといっ
た問題がある。また、溝部113をSiNから成る絶縁
材料層によって埋め込んだ場合には、素子分離領域の容
量増加といった問題が生じたり、シリコン半導体基板1
0に界面準位や膜ストレスによる結晶欠陥が発生すると
いった問題が生じる。従って、溝部113を埋め込む絶
縁材料及び層間絶縁層27を構成する材料として、現
在、SiO 2系材料を用いることが最も現実的である。
SUMMARY OF THE INVENTION However, semiconductors
As device miniaturization and integration progress, contact holes
When forming the opening 28 to form 29A,
The problem of misalignment in the lithography process is greater than before
It is a serious problem. Opening 28 in interlayer insulating layer 27
When misalignment occurs during the formation ofTwoOr
The opening 28 is formed by etching the interlayer insulating layer 27 made of
When formed, the groove-type element isolation region 117 is made of SiO.TwoConsisting of
Therefore, the shoulders of the groove-type element isolation regions 117 are simultaneously etched.
It will be. This region is indicated by an arrow in FIG.
Marked with "X". As a result, as shown in FIG.
When the contact hole 29A is formed,
The hole 29A extends to the inside of the silicon semiconductor substrate 10.
And the junction leaks. Note that the interlayer insulating layer 27 is made of S
In the case of using iN, the relative dielectric constant of SiN is SiO Two
Higher, the capacitance between the wires would increase.
There is a problem. Further, the groove 113 is made of an insulating material made of SiN.
When embedded by a material layer, the capacity of the element isolation region
Problems such as an increase in the amount of the silicon semiconductor substrate 1
When crystal defects occur due to interface states and film stress at 0
Such a problem arises. Therefore, it is not necessary to embed the groove 113.
As materials for forming the edge material and the interlayer insulating layer 27,
Currently, SiO TwoIt is most practical to use a system material.

【0011】従って、本発明の目的は、コンタクトホー
ルを形成するときのリソグラフィ工程において合わせず
れが発生し、ソース/ドレイン領域からコンタクトホー
ルがはみ出し、溝型素子分離領域に掛かった場合であっ
ても、接合リークが発生することを確実に防止し得る溝
型素子分離領域の形成方法、及び、かかる溝型素子分離
領域の形成方法を適用した半導体装置の製造方法を提供
することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which a misalignment occurs in a lithography process for forming a contact hole, the contact hole protrudes from a source / drain region, and the contact hole extends over a groove-type element isolation region. Another object of the present invention is to provide a method of forming a groove-type element isolation region capable of reliably preventing a junction leak from occurring, and a method of manufacturing a semiconductor device to which the method of forming a groove-type element isolation region is applied.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の溝型素子分離領域の形成方法は、(イ)半
導体基板の表面にマスク層を形成する工程と、(ロ)マ
スク層に開口部を形成し、引き続き、開口部の底部に露
出した半導体基板に溝部を形成する工程と、(ハ)溝部
内を含むマスク層上に第1の絶縁材料層を堆積させ、溝
部を第1の絶縁材料層で埋め込む工程と、(ニ)溝部内
の第1の絶縁材料層上、及び、マスク層の上に第2の絶
縁材料層を堆積させる工程と、(ホ)少なくとも第2の
絶縁材料層に平坦化処理を施し、マスク層の頂面と第2
の絶縁材料層の頂面の水準とを一致させる工程と、
(ヘ)マスク層を除去し、半導体基板の表面を露出させ
る工程、から成り、以て、半導体基板に形成された溝部
と、該溝部を埋めた第1の絶縁材料層と、該第1の絶縁
材料層上に形成された第2の絶縁材料層とから成る溝型
素子分離領域を形成することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of forming a trench type element isolation region according to the present invention comprises the steps of (a) forming a mask layer on the surface of a semiconductor substrate; Forming an opening in the layer and subsequently forming a groove in the semiconductor substrate exposed at the bottom of the opening; and (c) depositing a first insulating material layer on the mask layer including the inside of the groove, Embedding with a first insulating material layer; (d) depositing a second insulating material layer on the first insulating material layer in the groove and on the mask layer; Is subjected to a planarization process, and the top surface of the mask layer and the second
Matching the level of the top surface of the insulating material layer of
(F) removing the mask layer and exposing the surface of the semiconductor substrate, whereby the groove formed in the semiconductor substrate, the first insulating material layer filling the groove, and the first A groove-type element isolation region including a second insulating material layer formed on the insulating material layer is formed.

【0013】上記の目的を達成するための本発明の半導
体装置の製造方法は、(イ)半導体基板の表面にマスク
層を形成する工程と、(ロ)マスク層に開口部を形成
し、引き続き、開口部の底部に露出した半導体基板に溝
部を形成する工程と、(ハ)溝部内を含むマスク層上に
第1の絶縁材料層を堆積させ、溝部を第1の絶縁材料層
で埋め込む工程と、(ニ)溝部内の第1の絶縁材料層
上、及び、マスク層の上に第2の絶縁材料層を堆積させ
る工程と、(ホ)少なくとも第2の絶縁材料層に平坦化
処理を施し、マスク層の頂面と第2の絶縁材料層の頂面
の水準とを一致させる工程と、(ヘ)マスク層を除去
し、半導体基板の表面を露出させ、以て、半導体基板に
形成された溝部と、該溝部を埋めた第1の絶縁材料層
と、該第1の絶縁材料層上に形成された第2の絶縁材料
層とから成る溝型素子分離領域を形成する工程と、
(ト)溝型素子分離領域に囲まれた半導体基板にトラン
ジスタ素子を形成する工程と、(チ)エッチング速度が
第2の絶縁材料層を構成する材料よりも早い材料から構
成された層間絶縁層を全面に形成した後、トランジスタ
素子に達する開口部をエッチング法に基づき該層間絶縁
層に形成し、次いで、該開口部を導電材料で埋め込むこ
とによりトランジスタ素子に達するコンタクトホールを
層間絶縁層に形成する工程、から成ることを特徴とす
る。尚、第2の絶縁材料層を構成する材料のエッチング
速度を1としたとき、層間絶縁層を構成する材料のエッ
チング速度は、5以上、好ましくは10以上であること
が望ましい。ここで、エッチング速度とは、半導体基板
の法線方向におけるエッチング速度を意味する。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of (a) forming a mask layer on a surface of a semiconductor substrate, and (b) forming an opening in the mask layer. Forming a groove in the semiconductor substrate exposed at the bottom of the opening; and (c) depositing a first insulating material layer on a mask layer including the inside of the groove and filling the groove with the first insulating material layer. (D) depositing a second insulating material layer on the first insulating material layer in the groove and on the mask layer; and (e) performing a planarization process on at least the second insulating material layer. Applying the same to the level of the top surface of the mask layer and the level of the top surface of the second insulating material layer; and (f) removing the mask layer to expose the surface of the semiconductor substrate, thereby forming the semiconductor substrate. Groove, a first insulating material layer filling the groove, and a portion on the first insulating material layer Forming a trench isolation region comprising a second insulating material layer which is formed,
(G) a step of forming a transistor element on a semiconductor substrate surrounded by a groove-type element isolation region; and (h) an interlayer insulating layer made of a material having an etching rate higher than that of the material forming the second insulating material layer. Is formed over the entire surface, an opening reaching the transistor element is formed in the interlayer insulating layer based on an etching method, and then the opening is filled with a conductive material to form a contact hole reaching the transistor element in the interlayer insulating layer. Performing the steps of: Note that when the etching rate of the material forming the second insulating material layer is 1, the etching rate of the material forming the interlayer insulating layer is desirably 5 or more, preferably 10 or more. Here, the etching rate means the etching rate in the normal direction of the semiconductor substrate.

【0014】本発明の溝型素子分離領域の形成方法ある
いは半導体装置の製造方法(以下、総称して、本発明の
方法と呼ぶ場合がある)により、半導体基板に形成され
た溝部と、溝部を埋めた第1の絶縁材料層と、第1の絶
縁材料層上に形成された第2の絶縁材料層とから成る溝
型素子分離領域を形成することができる。しかも、工程
(ホ)において、少なくとも第2の絶縁材料層に平坦化
処理を施し、マスク層の頂面と第2の絶縁材料層の頂面
の水準とを一致させるので、工程(ヘ)において、マス
ク層を除去し、半導体基板の表面を露出させたとき、溝
型素子分離領域の肩部は、その頂面のみならず側面の少
なくとも上部も第2の絶縁材料層から構成されることに
なる。
According to the method of forming a groove type element isolation region or the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention (hereinafter sometimes collectively referred to as the method of the present invention), a groove formed in a semiconductor substrate and a groove formed in a semiconductor substrate are formed. A groove-type element isolation region including the buried first insulating material layer and a second insulating material layer formed over the first insulating material layer can be formed. In addition, in step (e), at least the second insulating material layer is subjected to a planarization process so that the level of the top surface of the mask layer matches the level of the top surface of the second insulating material layer. When the mask layer is removed and the surface of the semiconductor substrate is exposed, the shoulder of the groove-shaped element isolation region is formed not only of the top surface but also at least the upper part of the side surface from the second insulating material layer. Become.

【0015】従って、本発明の溝型素子分離領域の形成
方法において、エッチング速度が層間絶縁層を構成する
材料よりも遅い材料から第2の絶縁材料層を構成すれ
ば、あるいは又、本発明の半導体装置の製造方法におい
ては、エッチング速度が層間絶縁層を構成する材料より
も遅い材料から第2の絶縁材料層を構成するので、層間
絶縁層に開口部を形成するときのリソグラフィ工程で合
わせずれが発生し、層間絶縁層をエッチングすることに
よって開口部が溝型素子分離領域の上に掛かるように形
成された場合であっても、溝型素子分離領域がエッチン
グされることは無い。それ故、コンタクトホールを形成
したとき、コンタクトホールがシリコン半導体基板の内
部まで延び、接合リークが発生するといった問題の発生
を確実に回避することができる。
Therefore, in the method of forming the groove-type element isolation region according to the present invention, if the second insulating material layer is made of a material having an etching rate lower than that of the material forming the interlayer insulating layer, In the method of manufacturing a semiconductor device, since the second insulating material layer is formed from a material having an etching rate lower than that of the material forming the interlayer insulating layer, misalignment occurs in a lithography step when an opening is formed in the interlayer insulating layer. Is generated, and even if the opening is formed over the groove-type element isolation region by etching the interlayer insulating layer, the groove-type element separation region is not etched. Therefore, when the contact hole is formed, it is possible to reliably avoid the problem that the contact hole extends to the inside of the silicon semiconductor substrate and a junction leak occurs.

【0016】本発明の方法において、工程(ハ)におけ
る第1の絶縁材料層の堆積方法は、高密度プラズマCV
D法に基づくことが好ましい。通常のコンフォーマル
な、即ち等方的な堆積状態が得られるCVD法によって
第1の絶縁材料層を形成した場合、溝部を十分な厚さの
第1の絶縁材料層で埋め込めない場合がある。このよう
な現象が発生すると、第2の絶縁材料層に平坦化処理を
施し、マスク層の頂面と第2の絶縁材料層の頂面の水準
とを一致させた後、マスク層を除去すると、図13の
(A)に示すように、溝部内の第1の絶縁材料層が露出
し、溝型素子分離領域の肩部に第1の絶縁材料層が露出
してしまうといった問題が発生する虞がある。あるいは
又、通常、幅の広い溝部よりも幅の狭い溝部に堆積する
第1の絶縁材料層の方が膜厚が厚くなる傾向にあるの
で、マスク層の頂面と第2の絶縁材料層の頂面の水準と
を一致させようとしても、図13の(B)に模式的に示
すように、溝部の上方に第2の絶縁材料層が残らなくな
る場合がある。
In the method of the present invention, the method of depositing the first insulating material layer in the step (c) includes the steps of:
Preferably, it is based on Method D. In the case where the first insulating material layer is formed by a normal conformal, that is, a CVD method capable of obtaining an isotropic deposition state, the groove may not be filled with the first insulating material layer having a sufficient thickness. When such a phenomenon occurs, a planarization process is performed on the second insulating material layer so that the level of the top surface of the mask layer matches the level of the top surface of the second insulating material layer, and then the mask layer is removed. As shown in FIG. 13A, there arises a problem that the first insulating material layer in the groove is exposed and the first insulating material layer is exposed at the shoulder of the groove type element isolation region. There is a fear. Alternatively, since the thickness of the first insulating material layer deposited in the narrow groove portion generally tends to be larger than that in the wide groove portion, the top surface of the mask layer and the second insulating material layer Even when trying to match the level of the top surface, the second insulating material layer may not remain above the groove, as schematically shown in FIG.

【0017】高密度プラズマCVD法におけるプラズマ
の生成方法として、例えば、ECR法、ICP法、ヘリ
コン法を挙げることができる。高密度プラズマCVD法
においては、半導体基板にバイアスを加えることが好ま
しい。尚、高密度プラズマCVD法を採用することによ
り、第1の絶縁材料層の水平方向の堆積速度が水平方向
のスパッタエッチング速度よりも早くなる。即ち、第1
の絶縁材料層は、水平方向には層が堆積せずに後退す
る。垂直方向のスパッタエッチング速度SEと垂直方向
の堆積速度DPとの関係は、SE≦DP≦10SE、好
ましくは、2SE≦DP≦5SEを満足することが望ま
しい。
The plasma generation method in the high-density plasma CVD method includes, for example, an ECR method, an ICP method, and a helicon method. In the high-density plasma CVD method, it is preferable to apply a bias to the semiconductor substrate. Note that by employing the high-density plasma CVD method, the deposition rate of the first insulating material layer in the horizontal direction becomes faster than the sputter etching rate in the horizontal direction. That is, the first
The insulating material layer recedes without being deposited in the horizontal direction. It is desirable that the relationship between the sputter etching rate SE in the vertical direction and the deposition rate DP in the vertical direction satisfies SE ≦ DP ≦ 10SE, preferably 2SE ≦ DP ≦ 5SE.

【0018】また、本発明の方法においては、前記工程
(ハ)と工程(ニ)との間で、第1の絶縁材料層をエッ
チバックする工程を含むことが好ましい。第1の絶縁材
料層のエッチバックを、例えばフッ酸を用いたウェット
エッチング法に基づき行うことができ、あるいは、エッ
チング用ガスを用いたドライエッチング法に基づき行う
ことができる。前者のウェットエッチング法に基づくエ
ッチバック法を含む本発明の方法を、便宜上、本発明の
第1の態様に係る方法と呼ぶ。一方、後者のドライエッ
チング法に基づくエッチバック法を含む本発明の方法
を、便宜上、本発明の第2の態様に係る方法と呼ぶ。本
発明の第1若しくは第2の態様に係る方法においては、
第1の絶縁材料層をエッチバックする際、マスク層の側
面の少なくとも一部分が露出し、しかも、溝部の側壁は
露出しないように、第1の絶縁材料層をエッチバックす
ることが望ましい。
Further, the method of the present invention preferably includes a step of etching back the first insulating material layer between the step (c) and the step (d). Etching back of the first insulating material layer can be performed based on, for example, a wet etching method using hydrofluoric acid, or can be performed based on a dry etching method using an etching gas. The method of the present invention including the former etch back method based on the wet etching method is referred to as a method according to the first embodiment of the present invention for convenience. On the other hand, the method of the present invention including the latter etch-back method based on the dry etching method is referred to as a method according to the second aspect of the present invention for convenience. In the method according to the first or second aspect of the present invention,
When etching back the first insulating material layer, it is preferable to etch back the first insulating material layer so that at least a part of the side surface of the mask layer is exposed and the side wall of the groove is not exposed.

【0019】更には、本発明の方法においては、前記工
程(ニ)と工程(ホ)との間で、所定の幅を有するマス
ク層の頂面を部分的に露出させる工程を含むことが好ま
しい。幅の広いマスク層上の第2の絶縁材料層や第1の
絶縁材料層を除去しない場合、次の工程で、第2の絶縁
材料層を均一に平坦化することが困難となる虞がある。
ここで、リソグラフィ技術に基づきレジスト層を形成す
るための最小露光幅をL0(μm)、合わせずれに対す
る余裕を考慮したかぶり領域幅を左右L1(μm)とし
た場合、L0+2L1(μm)を所定の幅とすることが望
ましい。
Further, the method of the present invention preferably includes a step of partially exposing the top surface of the mask layer having a predetermined width between the step (d) and the step (e). . If the second insulating material layer and the first insulating material layer on the wide mask layer are not removed, it may be difficult to uniformly planarize the second insulating material layer in the next step. .
Here, if the minimum exposure width for forming the resist layer based on the lithography technique is L 0 (μm), and the width of the fogging region in consideration of the margin for misalignment is L 1 (μm) on the left and right, L 0 + 2L 1 ( μm) is preferably a predetermined width.

【0020】本発明の方法においては、工程(ホ)にお
ける平坦化処理を、エッチバック法に基づき行ってもよ
いが、化学的・機械的研磨法(CMP法)に基づき行う
ことが好ましい。このとき、溝部内における第2の絶縁
材料層の下の第1の絶縁材料層が露出しないように平坦
化処理を行うことが望ましい。尚、「少なくとも第2の
絶縁材料層に平坦化処理を施す」とは、第2の絶縁材料
層に平坦化処理を施すだけでなく、マスク層に対しても
平坦化処理を施してもよいことを意味する。更には、平
坦化処理によって生じるマスク層の頂面と第2の絶縁材
料層の頂面の水準に若干の不一致が生じる場合もある
が、かかる場合も、マスク層の頂面と第2の絶縁材料層
の頂面の水準とは一致しているという概念に包含され
る。
In the method of the present invention, the flattening treatment in the step (e) may be performed based on an etch-back method, but is preferably performed based on a chemical-mechanical polishing method (CMP method). At this time, it is preferable to perform a planarization process so that the first insulating material layer below the second insulating material layer in the groove is not exposed. Note that “to at least perform the planarization process on the second insulating material layer” means not only to perform the planarization process on the second insulating material layer but also to perform the planarization process on the mask layer. Means that. Further, the level of the top surface of the mask layer and the level of the top surface of the second insulating material layer may be slightly inconsistent due to the planarization process. It is included in the concept that it is in agreement with the level of the top surface of the material layer.

【0021】本発明の溝型素子分離領域の形成方法にお
いては、マスク層をポリシリコンから構成し、第1の絶
縁材料層を酸化ケイ素(SiO2)から構成し、第2の
絶縁材料層を窒化ケイ素(SiN)から構成することが
好ましい。また、本発明の半導体装置の製造方法におい
ては、マスク層をポリシリコンから構成し、第1の絶縁
材料層を酸化ケイ素(SiO2)から構成し、第2の絶
縁材料層を窒化ケイ素(SiN)から構成し、層間絶縁
層を酸化ケイ素(SiO2)系材料から構成することが
好ましい。ここで、酸化ケイ素(SiO2)系材料とし
て、LTO(LowTemperature Oxide、低温CVD−Si
2)、HTO(High Temperature Oxide、低温CVD
−SiO2)、プラズマCVD−SiO2、HDP・CV
D−SiO2を含むSiO2のみならず、BPSG、PS
G、BSG、AsSG、PbSG、SbSG、NSG、
SOG、有機SOG、SiOF、あるいはこれらの材料
を積層したものを例示することができる。
In the method of forming a trench type element isolation region according to the present invention, the mask layer is made of polysilicon, the first insulating material layer is made of silicon oxide (SiO 2 ), and the second insulating material layer is made of silicon oxide (SiO 2 ). It is preferable to be composed of silicon nitride (SiN). In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the mask layer is made of polysilicon, the first insulating material layer is made of silicon oxide (SiO 2 ), and the second insulating material layer is made of silicon nitride (SiN). ), And the interlayer insulating layer is preferably made of a silicon oxide (SiO 2 ) -based material. Here, as a silicon oxide (SiO 2 ) -based material, LTO (Low Temperature Oxide, low-temperature CVD-Si) is used.
O 2 ), HTO (High Temperature Oxide, low temperature CVD)
-SiO 2 ), plasma CVD-SiO 2 , HDP / CV
Not only SiO 2 including D-SiO 2 but also BPSG, PS
G, BSG, AsSG, PbSG, SbSG, NSG,
Examples thereof include SOG, organic SOG, SiOF, and a stack of these materials.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態(以下、実施の形態と略称する)に基づき本発
明を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings based on embodiments of the present invention (hereinafter, abbreviated as embodiments).

【0023】(実施の形態1)実施の形態1は、本発明
の第1の態様に係る溝型素子分離領域の形成方法及び半
導体装置の製造方法に関する。即ち、第1の絶縁材料層
のエッチバックを、フッ酸を用いたウェットエッチング
法に基づき行う。マスク層はポリシリコンから構成さ
れ、第1の絶縁材料層は酸化ケイ素(SiO2)から構
成され、第2の絶縁材料層は窒化ケイ素(SiN)から
構成されており、層間絶縁層は酸化ケイ素(SiO2
から構成されている。第2の絶縁材料層に平坦化処理を
施すが、この平坦化処理は化学的・機械的研磨法(CM
P法)に基づく。以下、シリコン半導体基板等の模式的
な一部断面図である図1〜図6を参照して、実施の形態
1の溝型素子分離領域の形成方法を含む半導体装置の製
造方法を説明する。
(Embodiment 1) Embodiment 1 relates to a method of forming a trench-type element isolation region and a method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention. That is, the first insulating material layer is etched back by a wet etching method using hydrofluoric acid. The mask layer is made of polysilicon, the first insulating material layer is made of silicon oxide (SiO 2 ), the second insulating material layer is made of silicon nitride (SiN), and the interlayer insulating layer is made of silicon oxide. (SiO 2 )
It is composed of A planarization process is performed on the second insulating material layer, and the planarization process is performed by a chemical mechanical polishing method (CM).
P method). Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device including a method of forming a trench-type element isolation region according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6 which are schematic partial cross-sectional views of a silicon semiconductor substrate and the like.

【0024】[工程−100]先ず、シリコン半導体基
板10から成る半導体基板の表面にマスク層12を形成
する。即ち、シリコン半導体基板10の表面に、熱酸化
法にて厚さ約8nmのパッド酸化膜11を形成する。
尚、パッド酸化膜11は、後の工程においてマスク層1
2を除去するときのエッチングストッパとしての機能を
有する。熱酸化法としては、乾燥酸素ガス雰囲気でシリ
コン半導体基板10を約850゜Cに加熱する方法を挙
げることができるが、このような方法に限定するもので
はない。その後、以下の表1に例示する条件の減圧CV
D法にて、厚さ150nm程度のポリシリコンから成る
マスク層12を全面に形成する。
[Step-100] First, a mask layer 12 is formed on the surface of a semiconductor substrate composed of a silicon semiconductor substrate 10. That is, a pad oxide film 11 having a thickness of about 8 nm is formed on the surface of the silicon semiconductor substrate 10 by a thermal oxidation method.
Incidentally, the pad oxide film 11 is used as a mask layer 1 in a later step.
2 has a function as an etching stopper when removing 2. Examples of the thermal oxidation method include a method in which the silicon semiconductor substrate 10 is heated to about 850 ° C. in a dry oxygen gas atmosphere, but is not limited to such a method. Then, the reduced pressure CV under the conditions exemplified in Table 1 below
By the method D, a mask layer 12 made of polysilicon having a thickness of about 150 nm is formed on the entire surface.

【0025】[0025]

【表1】 原料ガス:SiH4=400sccm 温度 :625゜C 圧力 :20Pa[Table 1] Source gas: SiH 4 = 400 sccm Temperature: 625 ° C Pressure: 20 Pa

【0026】[工程−110]次に、マスク層12に開
口部を形成し、引き続き、開口部の底部に露出したシリ
コン半導体基板10に溝部13を形成する。具体的に
は、リソグラフィ技術に基づきマスク層12上にレジス
ト層(図示せず)を形成し、かかるレジスト層をエッチ
ング用マスクとしてマスク層12及びパッド酸化膜11
をエッチングし、マスク層12及びパッド酸化膜11に
開口部を形成する。そして、更にシリコン半導体基板1
0をエッチングして、シリコン半導体基板10に深さ約
0.3μmの溝部13を形成する。その後、レジスト層
を除去し、溝部13に露出したシリコン半導体基板10
の表面、及び、ポリシリコンから成るマスク層12の頂
面及び側面を約1000゜Cにて熱酸化することによっ
て、溝部13の内面、並びに、マスク層12の頂面及び
側面に厚さ約10nmのシリコン酸化膜14を形成す
る。この状態を、図1の(A)に示す。シリコン酸化膜
14を形成せずに、次の[工程−120]において溝部
13内をSiO2から成る第1の絶縁材料層で埋め込む
と、シリコン半導体基板10に界面準位が発生したり、
溝部13内の第1の絶縁材料層の膜質が劣化するといっ
た問題が発生する虞がある。
[Step-110] Next, an opening is formed in the mask layer 12, and subsequently, a groove 13 is formed in the silicon semiconductor substrate 10 exposed at the bottom of the opening. Specifically, a resist layer (not shown) is formed on the mask layer 12 based on a lithography technique, and the mask layer 12 and the pad oxide film 11 are used as an etching mask using the resist layer.
Is etched to form openings in the mask layer 12 and the pad oxide film 11. And further, the silicon semiconductor substrate 1
0 is etched to form a groove 13 having a depth of about 0.3 μm in the silicon semiconductor substrate 10. After that, the resist layer is removed, and the silicon semiconductor substrate 10 exposed in the groove 13 is removed.
By thermally oxidizing the surface of the mask layer 12 and the top surface and side surface of the mask layer 12 made of polysilicon at about 1000 ° C., the inner surface of the groove 13 and the top surface and side surface of the mask layer 12 have a thickness of about 10 nm. Of silicon oxide film 14 is formed. This state is shown in FIG. If the trench 13 is filled with a first insulating material layer made of SiO 2 in the next [Step-120] without forming the silicon oxide film 14, an interface state may be generated in the silicon semiconductor substrate 10,
There is a possibility that a problem that the film quality of the first insulating material layer in the groove 13 is deteriorated.

【0027】[工程−120]その後、溝部13内を含
むマスク層12上に、SiO2から成る第1の絶縁材料
層15を堆積させ、溝部13を第1の絶縁材料層15で
埋め込む(図1の(B)参照)。具体的には、以下の表
2に示す高密度プラズマCVD法に基づき、厚さ約0.
3μmの第1の絶縁材料層15を堆積させる。尚、第1
の絶縁材料層15の厚さは0.3μmに限定されない
が、余り膜厚が厚過ぎると、膜厚のばらつきが大きくな
り過ぎる。ここで、第1の絶縁材料層15の膜厚は、平
坦な面に第1の絶縁材料層を堆積させたと想定したとき
の膜厚である。一般に、溝部13内の第1の絶縁材料層
の厚さは0.3μmよりも若干厚くなる。高密度プラズ
マCVD法以外のCVD法を採用した場合、先に説明し
たとおりの問題が生じる虞がある。尚、マスク層12上
に堆積した第1の絶縁材料層15を垂直面で切断したと
きの第1の絶縁材料層15の形状は、第1の絶縁材料層
15の膜厚等に依存して、概ね三角形に近い形状となる
場合がある。
[Step-120] After that, a first insulating material layer 15 made of SiO 2 is deposited on the mask layer 12 including the inside of the groove 13, and the groove 13 is filled with the first insulating material layer 15 (FIG. 1 (B)). Specifically, based on the high-density plasma CVD method shown in Table 2 below, a thickness of about 0.
A 3 μm first insulating material layer 15 is deposited. The first
The thickness of the insulating material layer 15 is not limited to 0.3 μm, but if the thickness is too large, the variation in the thickness becomes too large. Here, the thickness of the first insulating material layer 15 is a thickness assuming that the first insulating material layer is deposited on a flat surface. Generally, the thickness of the first insulating material layer in the groove 13 is slightly larger than 0.3 μm. When a CVD method other than the high-density plasma CVD method is employed, the problem described above may occur. The shape of the first insulating material layer 15 when the first insulating material layer 15 deposited on the mask layer 12 is cut along a vertical plane depends on the thickness of the first insulating material layer 15 and the like. In some cases, the shape may be substantially triangular.

【0028】[0028]

【表2】 使用ガス :SiH4/O2/Ar=90/180/130sccm 圧力 :3×102Pa(2トル) 温度 :500゜C パワー :2kW DP/SE比:4.5(垂直方向)Gas used: SiH 4 / O 2 / Ar = 90/180/130 sccm Pressure: 3 × 10 2 Pa (2 torr) Temperature: 500 ° C. Power: 2 kW DP / SE ratio: 4.5 (vertical direction) )

【0029】[工程−130]次に、第1の絶縁材料層
15をエッチバックする(図1の(C)参照)。実施の
形態1においては、SiO2から成る第1の絶縁材料層
15のエッチバックをフッ酸を用いたウェットエッチン
グ法に基づき行う。第1の絶縁材料層15のエッチバッ
ク量を約20nmとした。このような第1の絶縁材料層
15のエッチバックによって、同時に、かかるマスク層
12の側面上部のシリコン酸化膜14が除去され、マス
ク層12の側面上部が露出する(図1の(C)の矢印
「A」の部分を参照)。マスク層12の側面のシリコン
酸化膜14が除去されてマスク層12の側面の全てが露
出するように、第1の絶縁材料層15をエッチバックし
てもよい。但し、この場合には、溝部13の側壁に形成
されたシリコン酸化膜14はエッチングされないことが
肝要である。溝部13の側壁に形成されたシリコン酸化
膜14がエッチングされると、次の工程で第2の絶縁材
料層16を形成したとき、第2の絶縁材料層16がシリ
コン半導体基板10と直接接することになり、シリコン
半導体基板10に界面準位が生成してしまうという問題
が生じる虞がある。
[Step-130] Next, the first insulating material layer 15 is etched back (see FIG. 1C). In the first embodiment, the first insulating material layer 15 made of SiO 2 is etched back by a wet etching method using hydrofluoric acid. The amount of etch back of the first insulating material layer 15 was set to about 20 nm. By the etching back of the first insulating material layer 15, the silicon oxide film 14 on the upper side of the mask layer 12 is removed at the same time, and the upper side of the mask layer 12 is exposed (FIG. 1C). (See arrow "A"). The first insulating material layer 15 may be etched back so that the silicon oxide film 14 on the side surface of the mask layer 12 is removed and the entire side surface of the mask layer 12 is exposed. However, in this case, it is important that the silicon oxide film 14 formed on the side wall of the groove 13 is not etched. When the silicon oxide film 14 formed on the side wall of the groove 13 is etched, when the second insulating material layer 16 is formed in the next step, the second insulating material layer 16 is in direct contact with the silicon semiconductor substrate 10. This may cause a problem that an interface state is generated on the silicon semiconductor substrate 10.

【0030】一方、このような第1の絶縁材料層15の
エッチバックによっても、マスク層12の側面上部が露
出せず、しかも、マスク層12の肩部の上方における第
1の絶縁材料層15の厚さが厚過ぎる場合には、[工程
−170]においてマスク層12を除去してシリコン半
導体基板10の表面を露出させたとき、溝型素子分離領
域の側面はその上端部までSiO2から成る第1の絶縁
材料層15が露出した状態となるばかりか、溝型素子分
離領域の肩部の頂面にもSiO2から成る第1の絶縁材
料層15が露出した状態となる。その結果、溝型素子分
離領域は図13の(A)に示したような状態となり、コ
ンタクトホールを形成するために層間絶縁層に開口部を
形成する際のリソグラフィ工程において合わせずれが発
生した場合、SiO2から成る層間絶縁層をエッチング
して開口部を形成したとき、溝型素子分離領域の肩部が
エッチングされてしまう虞がある。
On the other hand, even when the first insulating material layer 15 is etched back, the upper side of the mask layer 12 is not exposed, and the first insulating material layer 15 above the shoulder of the mask layer 12 is not exposed. Is too thick, when the mask layer 12 is removed to expose the surface of the silicon semiconductor substrate 10 in [Step-170], the side surface of the groove-type element isolation region is formed from SiO 2 to its upper end. The first insulating material layer 15 made of SiO 2 is exposed not only in the state where the first insulating material layer 15 is exposed, but also on the top surface of the shoulder of the groove type element isolation region. As a result, the trench-type element isolation region is in a state as shown in FIG. 13A, and a misalignment occurs in a lithography process when an opening is formed in an interlayer insulating layer to form a contact hole. When the opening is formed by etching the interlayer insulating layer made of SiO 2 , the shoulder of the groove type element isolation region may be etched.

【0031】然るに、第1の絶縁材料層15のエッチバ
ックによって、マスク層12の側面上部のシリコン酸化
膜14が除去されてマスク層12の側面上部が露出した
状態、あるいは又、マスク層12の側面のシリコン酸化
膜14が全て除去されてマスク層12の側面の全てが露
出した状態であれば、溝型素子分離領域の側面の少なく
とも上端部にはSiNから成る第2の絶縁材料層が存在
することになる。その結果、SiO2から成る層間絶縁
層をエッチングして開口部を形成したとき、溝型素子分
離領域の肩部がエッチングされてしまうことを確実に回
避することができる。
However, by etching back the first insulating material layer 15, the silicon oxide film 14 on the upper side of the mask layer 12 is removed and the upper side of the mask layer 12 is exposed. If the silicon oxide film 14 on the side surface is completely removed and all the side surfaces of the mask layer 12 are exposed, a second insulating material layer made of SiN exists at least at the upper end of the side surface of the trench type element isolation region. Will do. As a result, when the opening is formed by etching the interlayer insulating layer made of SiO 2 , it is possible to reliably prevent the shoulder of the groove-type element isolation region from being etched.

【0032】但し、[工程−130]は必須ではない。
図7の(A)に示すように、溝部13内の第1の絶縁材
料層15の端部がマスク層12の側面に位置するように
溝部13内を第1の絶縁材料層15で埋め込めば、溝部
13内の第1の絶縁材料層15上、及び、マスク層12
の上に第2の絶縁材料層16を堆積させたときの状態は
図7の(B)に示すとおりとなり、図7の(C)に示す
ように、最終的に得られる溝型素子分離領域の側部には
薄いシリコン酸化膜14が存在するだけである。従っ
て、SiO2から成る層間絶縁層をエッチングして開口
部を形成したとき、シリコン酸化膜14がエッチングさ
れるが、実質的な問題は生じ難い。
However, [Step-130] is not essential.
As shown in FIG. 7A, if the first insulating material layer 15 is buried in the groove 13 so that the end of the first insulating material layer 15 in the groove 13 is located on the side surface of the mask layer 12. On the first insulating material layer 15 in the groove 13 and on the mask layer 12
FIG. 7B shows the state when the second insulating material layer 16 is deposited on the substrate, and as shown in FIG. 7C, the groove-type element isolation region finally obtained. There is only a thin silicon oxide film 14 on the side of. Accordingly, when the opening is formed by etching the interlayer insulating layer made of SiO 2 , the silicon oxide film 14 is etched, but a substantial problem hardly occurs.

【0033】[工程−140]その後、溝部13内の第
1の絶縁材料層15上、及び、マスク層12の上に、S
iNから成る第2の絶縁材料層16を堆積させる(図2
の(A)参照)。ここで、「溝部13内の第1の絶縁材
料層15上に第2の絶縁材料層16を堆積させる」と
は、第1の絶縁材料層15上に、直接、第2の絶縁材料
層16を堆積させることを意味する。一方、「マスク層
12の上に第2の絶縁材料層16を堆積させる」とは、
マスク層12上に、直接、第2の絶縁材料層16を堆積
させる場合、マスク層の頂面12上及びマスク層12の
頂面上に堆積した第1の絶縁材料層15上に第2の絶縁
材料層16を堆積させる場合(図2の(A)参照)、マ
スク層12の頂面上に堆積した第1の絶縁材料層15上
に第2の絶縁材料層16を堆積させる場合の全てを包含
する。
[Step-140] After that, on the first insulating material layer 15 in the groove 13 and on the mask layer 12,
A second layer of insulating material 16 of iN is deposited (FIG. 2).
(A)). Here, “depositing the second insulating material layer 16 on the first insulating material layer 15 in the groove 13” means that the second insulating material layer 16 is directly formed on the first insulating material layer 15. Means to deposit. On the other hand, “depositing the second insulating material layer 16 on the mask layer 12”
When depositing the second insulating material layer 16 directly on the mask layer 12, the second insulating material layer 16 is deposited on the top surface 12 of the mask layer and the first insulating material layer 15 deposited on the top surface of the mask layer 12. In the case where the insulating material layer 16 is deposited (see FIG. 2A), all cases in which the second insulating material layer 16 is deposited on the first insulating material layer 15 deposited on the top surface of the mask layer 12 Is included.

【0034】具体的には、表3に例示するCVD条件に
て厚さ約150nmの第2の絶縁材料層16を全面に成
膜すればよい。第1の絶縁材料層15上に第2の絶縁材
料層16を形成した後の溝部13上方の第2の絶縁材料
層16の表面の最低水準(図2の(A)において水平の
実線Aで示す)は、シリコン半導体基板10の表面の水
準(図2の(A)において水平の一点鎖線Bで示す)よ
りも高いことが必要とされる。尚、溝部13上方の第2
の絶縁材料層16の表面の最低水準が、マスク層12の
表面の水準よりも余りに高い場合には、第2の絶縁材料
層16の平坦化処理に長時間を要する。従って、溝部1
3上方の第2の絶縁材料層16の表面の最低水準は、適
切に選択する必要がある。シリコン半導体基板10の表
面を基準としたとき、溝部13上方の第2の絶縁材料層
16の表面の最低水準をH16、マスク層12の表面の水
準をH12、マスク層12の側面と接する第1の絶縁材料
層15の頂面の部分の水準をH15(図2の(A)におい
て水平の二点鎖線Cで示す)とする。このとき、0<H
16を満足する必要がある。尚、好ましくは0.8H 12
16≦1.2H12、一層好ましくは0.9H12≦H16
1.1H12の関係を満足することが望ましい。また、0
≦H15を満足する必要がある。更には、0<H15
12、好ましくは0<H15≦0.8H12の関係を満足す
ることが望ましい。加えて、H15<H16の関係を満足す
ることが好ましい。また、溝部13の底部を基準とした
とき、溝部13内の第1の絶縁材料層15の表面の最低
水準をH’ 15、溝部13の深さをDとしたとき、H’15
<Dであっても、H’15=Dであっても、H’15>Dで
あってもよい。
Specifically, the CVD conditions shown in Table 3 were used.
A second insulating material layer 16 having a thickness of about 150 nm is formed on the entire surface.
What is necessary is just to film. A second insulating material on the first insulating material layer 15
Second insulating material above the groove 13 after forming the material layer 16
The lowest level of the surface of layer 16 (horizontal in FIG.
The solid line A indicates water on the surface of the silicon semiconductor substrate 10.
2 (indicated by a horizontal dashed line B in FIG. 2A)
Higher is required. The second portion above the groove 13
Of the surface of the insulating material layer 16 of the
If it is too high, the second insulating material
It takes a long time to planarize the layer 16. Therefore, the groove 1
The minimum level of the surface of the second insulating material layer 16 above 3 is appropriate.
You need to make a choice. Table of silicon semiconductor substrate 10
A second insulating material layer above the groove 13 with respect to the surface
The lowest level of the surface of H16Water on the surface of the mask layer 12
H12First insulating material in contact with the side surface of mask layer 12
The level at the top of layer 15 is H15(Smell of (A) in FIG. 2)
(Shown by a horizontal two-dot chain line C). At this time, 0 <H
16Needs to be satisfied. Preferably, 0.8H 12
H16≦ 1.2H12, More preferably 0.9H12≤H16
1.1H12It is desirable to satisfy the following relationship. Also, 0
≤H15Needs to be satisfied. Furthermore, 0 <H15
H12, Preferably 0 <H15≦ 0.8H12Satisfy the relationship
Is desirable. In addition, H15<H16Satisfy the relationship
Preferably. Moreover, the bottom of the groove 13 was used as a reference.
At this time, the minimum of the surface of the first insulating material layer 15 in the groove 13 is
H 'level 15, When the depth of the groove 13 is D, H ′15
<D, H '15= D, H '15> D
There may be.

【0035】[0035]

【表3】 使用ガス :SiH2Cl2/NH3/N2=90/600/500sccm 圧力 :53Pa(0.4トル) 成膜温度 :760゜CTable 3 Gas used: SiH 2 Cl 2 / NH 3 / N 2 = 90/600/500 sccm Pressure: 53 Pa (0.4 torr) Film forming temperature: 760 ° C.

【0036】[工程−150]その後、必須の工程では
ないが、所定の幅を有するマスク層12の頂面を部分的
に露出させる。即ち、幅の広いマスク層12上の第2の
絶縁材料層16及び第1の絶縁材料層15を除去する。
具体的には、リソグラフィ技術に基づき、パターニング
されたレジスト層(図示せず)を幅の広いマスク層12
上に形成し、かかるレジスト層をエッチング用マスクと
して第2の絶縁材料層16及び第1の絶縁材料層15を
エッチングする。一例として、リソグラフィ技術に基づ
きレジスト層を形成するための最小露光幅L0を0.5
μm、合わせずれに対する余裕を考慮したかぶり領域幅
1を左右0.25μmとした場合には、幅がL0+2L
1=1.0μm以上のマスク層12上に、開口部を有す
るレジスト層を形成し、かかるレジスト層をエッチング
用マスクとしてマスク層12上の第2の絶縁材料層16
及び第1の絶縁材料層15の部分をエッチングして除去
した後、レジスト層を除去する(図2の(B)参照)。
尚、図2の(B)において、第2の絶縁材料層16及び
第1の絶縁材料層15をエッチングして除去したマスク
層12の領域を矢印「C」で示す。このように、幅の広
いマスク層12上の第2の絶縁材料層16及び第1の絶
縁材料層15を除去しない場合、次の工程で、第2の絶
縁材料層16を均一に平坦化することが困難となる虞が
ある。
[Step-150] Thereafter, although not an essential step, the top surface of the mask layer 12 having a predetermined width is partially exposed. That is, the second insulating material layer 16 and the first insulating material layer 15 on the wide mask layer 12 are removed.
Specifically, a resist layer (not shown) patterned based on a lithography technique
Then, the second insulating material layer 16 and the first insulating material layer 15 are etched using the resist layer as an etching mask. As an example, the minimum exposure width L 0 for forming a resist layer by lithography 0.5
[mu] m, in the case where the head region width L 1 in consideration of margin for misalignment and the lateral 0.25μm has a width L 0 + 2L
1 = a resist layer having an opening is formed on the mask layer 12 of 1.0 μm or more, and the second insulating material layer 16
After the portion of the first insulating material layer 15 is removed by etching, the resist layer is removed (see FIG. 2B).
In FIG. 2B, an area of the mask layer 12 where the second insulating material layer 16 and the first insulating material layer 15 are removed by etching is indicated by an arrow “C”. As described above, when the second insulating material layer 16 and the first insulating material layer 15 on the wide mask layer 12 are not removed, the second insulating material layer 16 is uniformly planarized in the next step. This may be difficult.

【0037】[工程−160]次に、少なくとも第2の
絶縁材料層16に化学的・機械的研磨法(CMP法)に
基づき平坦化処理を施し、マスク層12の頂面と第2の
絶縁材料層16の頂面の水準とを一致させる(図3の
(A)参照)。尚、第2の絶縁材料層16の肩部(図3
の(A)の丸印「B」で囲んだ領域)を拡大した模式的
な一部断面図を図3の(B)に示す。ここで、第2の絶
縁材料層16にCMP法に基づき平坦化処理を施し、併
せて、マスク層12を厚さ方向にCMP法によって一部
分研磨することによってシリコン酸化膜14及びマスク
層12の一部分を除去し、マスク層12の頂面と第2の
絶縁材料層16の頂面の水準とを一致させてもよい。こ
の場合、出来るだけ第1の絶縁材料層15が露出しない
ように平坦化処理を行うことが好ましい。ここで、マス
ク層12上に第1の絶縁材料層15が残存している場合
には、かかる第1の絶縁材料層15はCMP法によって
平坦化処理が施され、マスク層12の頂面から除去され
る。
[Step-160] Next, a flattening process is performed on at least the second insulating material layer 16 based on a chemical mechanical polishing method (CMP method), so that the top surface of the mask layer 12 and the second insulating material are removed. The level of the top surface of the material layer 16 is matched (see FIG. 3A). The shoulder of the second insulating material layer 16 (FIG. 3)
FIG. 3B is an enlarged schematic partial cross-sectional view of an area surrounded by a circle “B” in FIG. Here, the second insulating material layer 16 is subjected to a planarization process based on the CMP method, and at the same time, the mask layer 12 is partially polished in the thickness direction by the CMP method, so that the silicon oxide film 14 and a portion of the mask layer 12 are partially polished. May be removed, and the level of the top surface of the mask layer 12 and the level of the top surface of the second insulating material layer 16 may be matched. In this case, it is preferable to perform a planarization process so that the first insulating material layer 15 is not exposed as much as possible. Here, when the first insulating material layer 15 remains on the mask layer 12, the first insulating material layer 15 is subjected to a flattening process by a CMP method, and from the top surface of the mask layer 12. Removed.

【0038】CMP法の実行に適した研磨装置の概念図
を図14に示す。この研磨装置は、研磨プレート、基板
保持台、研磨剤スラリー供給系から成る。研磨プレート
は、回転する研磨プレート回転軸に支承され、その表面
には研磨パッドが備えられている。基板保持台は、研磨
プレートの上方に配置され、基板保持台回転軸に支承さ
れている。研磨すべき基板は基板保持台に載置される。
基板保持台回転軸は、基板保持台を研磨パッドの方向に
押す研磨圧力調整機構(図示せず)に取り付けられてい
る。研磨剤を含んだ研磨剤スラリーは、研磨剤スラリー
供給系から研磨パッドに供給される。CMP法はこのよ
うな研磨装置を用いる。そして、研磨剤を含んだスラリ
ーを研磨パッドに供給しながら、研磨プレートを回転さ
せる。同時に基板保持台に載置された基板を回転させな
がら、研磨圧力調整機構によって、研磨パッドに対する
基板の研磨圧力を調整する。こうして、基板の表面を研
磨することができる。
FIG. 14 is a conceptual diagram of a polishing apparatus suitable for performing the CMP method. This polishing apparatus includes a polishing plate, a substrate holder, and an abrasive slurry supply system. The polishing plate is supported on a rotating polishing plate rotation shaft, and a polishing pad is provided on the surface thereof. The substrate holder is disposed above the polishing plate, and is supported on a substrate holder rotating shaft. The substrate to be polished is placed on a substrate holder.
The substrate holder rotating shaft is attached to a polishing pressure adjusting mechanism (not shown) that pushes the substrate holder in the direction of the polishing pad. The abrasive slurry containing the abrasive is supplied to the polishing pad from the abrasive slurry supply system. The CMP method uses such a polishing apparatus. Then, the polishing plate is rotated while supplying the slurry containing the abrasive to the polishing pad. At the same time, the polishing pressure of the substrate with respect to the polishing pad is adjusted by the polishing pressure adjusting mechanism while rotating the substrate placed on the substrate holding table. Thus, the surface of the substrate can be polished.

【0039】[工程−170]その後、ドライエッチン
グ法によってポリシリコンから成るマスク層12を除去
し、シリコン半導体基板10の表面を露出させる(図4
の(A)参照)。尚、第2の絶縁材料層16の肩部(図
4の(A)の丸印「B」で囲んだ領域)を拡大した模式
的な一部断面図を図4の(B)に示す。こうして、シリ
コン半導体基板10に形成された溝部13と、溝部13
を埋めたSiO2から成る第1の絶縁材料層15と、第
1の絶縁材料層15上に形成されたSiNから成る第2
の絶縁材料層16とから成る溝型素子分離領域17を形
成することができる。
[Step-170] Thereafter, the mask layer 12 made of polysilicon is removed by dry etching to expose the surface of the silicon semiconductor substrate 10 (FIG. 4).
(A)). FIG. 4B is a schematic partial cross-sectional view in which the shoulder portion of the second insulating material layer 16 (the area surrounded by a circle “B” in FIG. 4A) is enlarged. Thus, the groove 13 formed in the silicon semiconductor substrate 10 and the groove 13
A first insulating material layer 15 made of SiO 2 and a second insulating material layer made of SiN formed on the first insulating material layer 15.
Of the insulating material layer 16 of the groove type element isolation region 17 can be formed.

【0040】[工程−180]次に、パッド酸化膜11
を除去し、シリコン半導体基板10の表面を熱酸化する
ことによってゲート絶縁膜20を形成した後、公知の方
法でゲート領域23を形成し、更に、イオン注入を行う
ことによって低濃度不純物領域24を形成する。尚、ゲ
ート領域23は、例えば、不純物が含有されたポリシリ
コン層21、及びその上に形成されたSiNから成るオ
フセット膜22から構成されている。その後、CVD法
にて全面にSiN層を堆積させ、かかるSiN層をエッ
チバックすることによって、ゲート領域23の側壁にS
iNから成るゲートサイドウオール25を形成する(図
5の(A)参照)。次に、イオン注入法によってシリコ
ン半導体基板10の表面に高濃度不純物領域を形成した
後、イオン注入された不純物の活性化処理を行い、ソー
ス/ドレイン領域26を形成する(図5の(B)参
照)。こうして、MOS−FETタイプのトランジスタ
素子を得ることができる。
[Step-180] Next, the pad oxide film 11
Is removed, the surface of the silicon semiconductor substrate 10 is thermally oxidized to form the gate insulating film 20, then the gate region 23 is formed by a known method, and the low concentration impurity region 24 is formed by ion implantation. Form. The gate region 23 includes, for example, a polysilicon layer 21 containing an impurity and an offset film 22 made of SiN formed thereon. Thereafter, a SiN layer is deposited on the entire surface by the CVD method, and the SiN layer is etched back, so that S
A gate sidewall 25 made of iN is formed (see FIG. 5A). Next, after a high-concentration impurity region is formed on the surface of the silicon semiconductor substrate 10 by an ion implantation method, activation treatment of the ion-implanted impurity is performed to form a source / drain region 26 (FIG. 5B). reference). Thus, a MOS-FET type transistor element can be obtained.

【0041】[工程−190]その後、SiO2から成
る層間絶縁層27を全面に形成し、トランジスタ素子
(具体的にはソース/ドレイン領域26)に達する開口
部28をエッチング法(RIE法)に基づき層間絶縁層
27に形成し(図6の(A)参照)、かかる開口部28
内を含む層間絶縁層27の上に導電材料をスパッタ法に
て成膜して、開口部28を導電材料で埋め込むことによ
りトランジスタ素子(具体的にはソース/ドレイン領域
26)に達するコンタクトホール29Aを層間絶縁層2
7に形成する。次いで、層間絶縁層27上の導電材料を
パターニングすることによって配線29を形成する(図
6の(B)参照)。以上によって、MOS−FETタイ
プのトランジスタ素子を含む半導体装置を得ることがで
きる。尚、エッチング条件にも依るが、SiNから成る
第2の絶縁材料層16のエッチング速度を1としたと
き、SiO2から成る層間絶縁層27のエッチング速度
は5以上である。
[Step-190] Thereafter, an interlayer insulating layer 27 made of SiO 2 is formed on the entire surface, and the opening 28 reaching the transistor element (specifically, the source / drain region 26) is formed by etching (RIE). The opening 28 is formed in the interlayer insulating layer 27 (see FIG. 6A).
A conductive material is formed on the interlayer insulating layer 27 including the inside by a sputtering method, and the opening 28 is filled with the conductive material to form a contact hole 29A reaching the transistor element (specifically, the source / drain region 26). To the interlayer insulating layer 2
7 is formed. Next, a wiring 29 is formed by patterning a conductive material on the interlayer insulating layer 27 (see FIG. 6B). As described above, a semiconductor device including a MOS-FET transistor element can be obtained. Although depending on the etching conditions, when the etching rate of the second insulating material layer 16 made of SiN is 1, the etching rate of the interlayer insulating layer 27 made of SiO 2 is 5 or more.

【0042】層間絶縁層27に開口部28を形成すると
きのリソグラフィ工程における合わせずれが発生したと
しても、SiO2から成る層間絶縁層27をエッチング
して開口部28を形成したとき、溝型素子分離領域17
の頂面にはSiNから成る第2の絶縁材料層16が形成
されているので、溝型素子分離領域17の肩部がエッチ
ングされてしまうことは無い。従って、図6の(B)に
示したように、コンタクトホール29Aを形成したと
き、コンタクトホール29Aがシリコン半導体基板10
の内部まで延び、接合リークが発生するといった問題を
確実に回避することができる。尚、実施の形態1にて説
明した方法においては、第1の絶縁材料層15の堆積膜
厚を比較的薄くすることができるので、成膜後の第1の
絶縁材料層15の膜厚ばらつきが少なく、第1の絶縁材
料層15の成膜時の膜厚制御性に優れる。また、第1の
絶縁材料層15のエッチバック量も少なくてよいので、
エッチバック後の第1の絶縁材料層15の膜厚ばらつき
が小さい。
Even if misalignment occurs in the lithography step when forming the opening 28 in the interlayer insulating layer 27, when the opening 28 is formed by etching the interlayer insulating layer 27 made of SiO 2 , Separation area 17
Since the second insulating material layer 16 made of SiN is formed on the top surface of the trench, the shoulder of the groove-type element isolation region 17 is not etched. Therefore, as shown in FIG. 6B, when the contact hole 29A is formed, the contact hole 29A is
And the problem that junction leakage occurs can be reliably avoided. In the method described in the first embodiment, since the deposited film thickness of the first insulating material layer 15 can be made relatively thin, the film thickness variation of the first insulating material layer 15 after film formation can be reduced. And the film thickness of the first insulating material layer 15 is excellent. In addition, since the amount of etch back of the first insulating material layer 15 may be small,
The thickness variation of the first insulating material layer 15 after the etch back is small.

【0043】(実施の形態2)実施の形態2は、本発明
の第2の態様に係る溝型素子分離領域の形成方法及び半
導体装置の製造方法に関する。即ち、第1の絶縁材料層
のエッチバックをドライエッチング法に基づき行う。実
施の形態1と同様に、マスク層はポリシリコンから構成
され、第1の絶縁材料層は酸化ケイ素(SiO2)から
構成され、第2の絶縁材料層は窒化ケイ素(SiN)か
ら構成され、層間絶縁層は酸化ケイ素(SiO2)から
構成されている。第2の絶縁材料層に平坦化処理を施す
が、この平坦化処理は化学的・機械的研磨法(CMP
法)に基づく。以下、シリコン半導体基板等の模式的な
一部断面図である図8〜図11を参照して、実施の形態
2の溝型素子分離領域の形成方法を含む半導体装置の製
造方法を説明する。
Embodiment 2 Embodiment 2 relates to a method for forming a trench-type element isolation region and a method for manufacturing a semiconductor device according to a second aspect of the present invention. That is, the first insulating material layer is etched back based on the dry etching method. As in the first embodiment, the mask layer is made of polysilicon, the first insulating material layer is made of silicon oxide (SiO 2 ), the second insulating material layer is made of silicon nitride (SiN), The interlayer insulating layer is made of silicon oxide (SiO 2 ). A planarization process is performed on the second insulating material layer, and the planarization process is performed by a chemical mechanical polishing method (CMP).
Law). Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device including a method of forming a trench-type element isolation region according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 11 which are schematic partial cross-sectional views of a silicon semiconductor substrate and the like.

【0044】[工程−200]先ず、実施の形態1の
[工程−100]と同様にして、シリコン半導体基板1
0から成る半導体基板の表面にパッド酸化膜11を形成
した後、CVD法にて厚さ150nm程度のポリシリコ
ンから成るマスク層12を全面に形成する。
[Step-200] First, as in [Step-100] of the first embodiment, the silicon semiconductor substrate 1
After a pad oxide film 11 is formed on the surface of a semiconductor substrate made of zero, a mask layer 12 made of polysilicon having a thickness of about 150 nm is formed on the entire surface by a CVD method.

【0045】[工程−210]次に、実施の形態1の
[工程−110]と同様にして、マスク層12及びパッ
ド酸化膜11に開口部を形成し、引き続き、開口部の底
部に露出したシリコン半導体基板10に深さ約0.3μ
mの溝部13を形成する。その後、レジスト層を除去
し、溝部13に露出したシリコン半導体基板10の表
面、並びに、ポリシリコンから成るマスク層12の頂面
及び側面に厚さ約10nmのシリコン酸化膜14を形成
する。この状態を、図8の(A)に示す。
[Step-210] Next, an opening is formed in the mask layer 12 and the pad oxide film 11 in the same manner as in [Step-110] of the first embodiment, and subsequently, the opening is exposed at the bottom of the opening. The silicon semiconductor substrate 10 has a depth of about 0.3 μ
The groove 13 of m is formed. Thereafter, the resist layer is removed, and a silicon oxide film 14 having a thickness of about 10 nm is formed on the surface of the silicon semiconductor substrate 10 exposed in the trench 13 and on the top and side surfaces of the mask layer 12 made of polysilicon. This state is shown in FIG.

【0046】[工程−220]その後、溝部13内を含
むマスク層12上に、SiO2から成る第1の絶縁材料
層15を堆積させ、溝部13を第1の絶縁材料層15で
埋め込む(図8の(B)参照)。具体的には、表2に示
したと同様の条件の高密度プラズマCVD法に基づき、
厚さ約0.7μmの第1の絶縁材料層15を堆積させ
る。ここで、第1の絶縁材料層15の膜厚は、平坦な面
に第1の絶縁材料層15を堆積させたと想定したときの
膜厚である。第1の絶縁材料層の形成条件は表2と同じ
とすればよい。
[Step-220] Thereafter, a first insulating material layer 15 made of SiO 2 is deposited on the mask layer 12 including the inside of the groove 13, and the groove 13 is buried with the first insulating material layer 15 (FIG. 8 (B)). Specifically, based on a high-density plasma CVD method under the same conditions as shown in Table 2,
A first insulating material layer 15 having a thickness of about 0.7 μm is deposited. Here, the thickness of the first insulating material layer 15 is a thickness assuming that the first insulating material layer 15 is deposited on a flat surface. The conditions for forming the first insulating material layer may be the same as those in Table 2.

【0047】[工程−230]次に、第1の絶縁材料層
15をエッチバックする(図9の(A)参照)。実施の
形態2においては、SiO2から成る第1の絶縁材料層
15のエッチバックをC48/CO系エッチングガスを
用いたドライエッチング法(RIE法)に基づき行う。
第1の絶縁材料層15のエッチバック量を約0.4μm
とした。このような第1の絶縁材料層15のエッチバッ
クによって、同時に、かかるマスク層12の側面のシリ
コン酸化膜14が除去されてマスク層12の側面が露出
する。但し、この場合には、溝部13の側壁に形成され
たシリコン酸化膜14はエッチングされないことが肝要
である。溝部13の側壁に形成されたシリコン酸化膜1
4がエッチングされると、次の工程で第2の絶縁材料層
16を形成したとき、第2の絶縁材料層16がシリコン
半導体基板10と直接接することになり、シリコン半導
体基板10に界面準位が生成してしまうという問題が生
じる虞がある。マスク層12の側面上部のシリコン酸化
膜14が除去されてマスク層12の側面上部が露出する
ように、第1の絶縁材料層15をエッチバックしてもよ
い。第2の絶縁材料層16の堆積膜厚を0.7μm、エ
ッチバック量を0.4μmとした場合、幅1.0μm未
満のマスク層12上の第1の絶縁材料層15は概ね除去
される。
[Step-230] Next, the first insulating material layer 15 is etched back (see FIG. 9A). In the second embodiment, the first insulating material layer 15 made of SiO 2 is etched back by a dry etching method (RIE method) using a C 4 F 8 / CO-based etching gas.
The etch back amount of the first insulating material layer 15 is set to about 0.4 μm
And By the etching back of the first insulating material layer 15, the silicon oxide film 14 on the side surface of the mask layer 12 is removed at the same time, and the side surface of the mask layer 12 is exposed. However, in this case, it is important that the silicon oxide film 14 formed on the side wall of the groove 13 is not etched. Silicon oxide film 1 formed on the side wall of groove 13
4 is etched, when the second insulating material layer 16 is formed in the next step, the second insulating material layer 16 comes into direct contact with the silicon semiconductor substrate 10, and the interface state May be generated. The first insulating material layer 15 may be etched back so that the silicon oxide film 14 on the upper side of the mask layer 12 is removed and the upper side of the mask layer 12 is exposed. When the deposited film thickness of the second insulating material layer 16 is 0.7 μm and the etch-back amount is 0.4 μm, the first insulating material layer 15 on the mask layer 12 having a width of less than 1.0 μm is almost removed. .

【0048】第1の絶縁材料層15の堆積膜厚が薄い場
合には、以下に説明するような不都合が生じる場合があ
るので注意する必要がある。尚、リソグラフィ技術に基
づきレジスト層を形成するための最小露光幅L0を0.
5μm、合わせずれに対する余裕を考慮したかぶり領域
幅L1を左右0.25μmとした場合には、後述する
[工程−250]において、1.0μm以上の幅を有す
るマスク層12上の第2の絶縁材料層16及び第1の絶
縁材料層15をエッチングによって部分的に除去するこ
とができる。ところで、高密度プラズマCVD法にて第
1の絶縁材料層15を堆積させた場合であって、第1の
絶縁材料層15の堆積膜厚が薄い場合には、図12の
(A)に模式的な一部断面図を示すように、1.0μm
未満の幅を有するマスク層12の上には断面形状が三角
形の第1の絶縁材料層15Aが堆積する傾向にある。こ
のような場合、そもそも第1の絶縁材料層15の堆積膜
厚が薄いので、第1の絶縁材料層15全体としてもエッ
チバック量が少ない。それ故、第1の絶縁材料層15A
をエッチバックしても、図12の(B)に示すように、
マスク層12の上には断面形状が三角形の第1の絶縁材
料層15Bが残されてしまう。このように残存した第1
の絶縁材料層15Bの上にも、次の[工程−240]に
おいて第2の絶縁材料層16が堆積する。ところで、後
述する[工程−250]においては、幅が1.0μm以
上のマスク層12上の第2の絶縁材料層及び第1の絶縁
材料層はエッチングによって除去することができるが、
幅が1.0μm未満のマスク層12上の第2の絶縁材料
層及び第1の絶縁材料層は除去しない。従って、後述す
る[工程−260]において、CMP法に基づき平坦化
処理を施しても、マスク層12上の第2の絶縁材料層1
6及び第1の絶縁材料層15Bを除去することは困難で
あり、最終的に、幅1.0μm未満のマスク層12上の
第2の絶縁材料層16及び第1の絶縁材料層15Bが残
されてしまう虞がある。従って、第2の絶縁材料層16
の堆積膜厚は、溝部13の深さだけでなく、マスク層の
最小幅をも考慮して決定することが好ましい。
It should be noted that if the deposited film thickness of the first insulating material layer 15 is small, the following inconvenience may occur. Incidentally, the minimum exposure width L 0 for forming a resist layer by lithography 0.
5 [mu] m, in the case where the head region width L 1 in consideration of margin for misalignment and the lateral 0.25μm will be described later in [Step-250], second on the mask layer 12 having a width of more than 1.0μm of The insulating material layer 16 and the first insulating material layer 15 can be partially removed by etching. By the way, in the case where the first insulating material layer 15 is deposited by the high-density plasma CVD method, and when the deposited film thickness of the first insulating material layer 15 is small, a schematic diagram of FIG. 1.0 μm
The first insulating material layer 15A having a triangular cross section tends to be deposited on the mask layer 12 having a width smaller than the width. In such a case, since the deposited film thickness of the first insulating material layer 15 is small in the first place, the etch back amount of the first insulating material layer 15 as a whole is also small. Therefore, the first insulating material layer 15A
Is etched back, as shown in FIG.
The first insulating material layer 15B having a triangular cross-sectional shape is left on the mask layer 12. The first remaining
The second insulating material layer 16 is also deposited on the insulating material layer 15B in the next [Step-240]. By the way, in [Step-250] described below, the second insulating material layer and the first insulating material layer on the mask layer 12 having a width of 1.0 μm or more can be removed by etching.
The second insulating material layer and the first insulating material layer on the mask layer 12 having a width of less than 1.0 μm are not removed. Therefore, even if a planarization process is performed based on the CMP method in [Step-260] described later, the second insulating material layer 1 on the mask layer 12
6 and the first insulating material layer 15B are difficult to remove, and finally, the second insulating material layer 16 and the first insulating material layer 15B on the mask layer 12 having a width of less than 1.0 μm remain. There is a risk of being done. Therefore, the second insulating material layer 16
Is preferably determined in consideration of not only the depth of the groove 13 but also the minimum width of the mask layer.

【0049】一方、図8の(B)に示したように、第1
の絶縁材料層15の堆積膜厚を十分に厚く(例えば、約
0.7μm)すれば、第1の絶縁材料層15を[工程−
240]においてエッチバックしたとき、幅が1.0μ
m未満のマスク層12上に堆積した第1の絶縁材料層で
あっても除去することができる。
On the other hand, as shown in FIG.
If the thickness of the deposited insulating material layer 15 is sufficiently large (for example, about 0.7 μm), the first insulating material layer 15 can be formed in [Step-
240], the width is 1.0 μm
Even the first insulating material layer deposited on the mask layer 12 of less than m can be removed.

【0050】尚、このような第1の絶縁材料層15のエ
ッチバックによっても、マスク層12の頂面が露出しな
い場合には、後述する[工程−260]においてCMP
法に基づき平坦化処理を施しても、マスク層の頂面と第
2の絶縁材料層の頂面の水準とを一致させることができ
ず、マスク層12の頂面が露出したとき、第2の絶縁材
料層は既に除去され、第1の絶縁材料層15が露出した
状態となる。従って、マスク層12を除去してシリコン
半導体基板10の表面を露出させたとき、図13の
(B)に示すように、溝部13の上方に第2の絶縁材料
層が残らなくなってしまう。その結果、層間絶縁層に開
口部を形成する際のリソグラフィ工程において合わせず
れが発生した場合、SiO2から成る層間絶縁層をエッ
チングして開口部を形成したとき、溝型素子分離領域の
肩部がエッチングされてしまう。
If the top surface of the mask layer 12 is not exposed by the etch back of the first insulating material layer 15, the CMP will be performed in [Step-260] described later.
Even if a planarization process is performed based on the method, the level of the top surface of the mask layer and the level of the top surface of the second insulating material layer cannot be matched, and when the top surface of the mask layer 12 is exposed, Is already removed, and the first insulating material layer 15 is exposed. Accordingly, when the surface of the silicon semiconductor substrate 10 is exposed by removing the mask layer 12, the second insulating material layer does not remain above the groove 13, as shown in FIG. As a result, when misalignment occurs in a lithography process when forming an opening in the interlayer insulating layer, when the opening is formed by etching the interlayer insulating layer made of SiO 2 , the shoulder of the groove-type element isolation region is formed. Is etched.

【0051】然るに、第1の絶縁材料層15のエッチバ
ックによって、マスク層12の頂面が露出し、しかも、
マスク層12の側面上部のシリコン酸化膜14が除去さ
れてマスク層12の側面上部が露出した状態、あるいは
又、マスク層12の側面のシリコン酸化膜14が全て除
去されてマスク層12の側面の全てが露出した状態であ
れば、溝型素子分離領域の側面の少なくとも上端部には
SiNから成る第2の絶縁材料層が存在することにな
る。その結果、SiO2から成る層間絶縁層をエッチン
グして開口部を形成したとき、溝型素子分離領域の肩部
がエッチングされてしまうことを確実に回避することが
できる。
However, the etch-back of the first insulating material layer 15 exposes the top surface of the mask layer 12, and furthermore,
The state where the silicon oxide film 14 on the upper side of the mask layer 12 is removed and the upper part of the side surface of the mask layer 12 is exposed, or the case where the silicon oxide film 14 on the side of the mask layer 12 is entirely removed and the side of the mask layer 12 is removed If all are exposed, the second insulating material layer made of SiN exists at least at the upper end of the side surface of the groove-type element isolation region. As a result, when the opening is formed by etching the interlayer insulating layer made of SiO 2 , it is possible to reliably prevent the shoulder of the groove-type element isolation region from being etched.

【0052】[工程−240]その後、溝部13内の第
1の絶縁材料層15上、及び、マスク層12の上に、S
iNから成る第2の絶縁材料層16を堆積させる(図9
の(B)参照)。具体的には、表3に例示したと同様の
CVD条件にて厚さ約150nmの第2の絶縁材料層1
6を全面に成膜する。第1の絶縁材料層15上に第2の
絶縁材料層16を形成した後の溝部13上方の第2の絶
縁材料層16の表面の最低水準は、シリコン半導体基板
10の表面の水準よりも高い。シリコン半導体基板10
の表面を基準としたとき、溝部13上方の第2の絶縁材
料層16の表面の最低水準をH16、マスク層12の表面
の水準をH12、マスク層12の側面と接する第1の絶縁
材料層15の頂面の部分の水準をH15とする。このと
き、0<H16を満足する必要がある。尚、好ましくは
0.8H12≦H16≦1.2H12、一層好ましくは0.9
12≦H16≦1.1H12の関係を満足することが望まし
い。また、0≦H15を満足する必要がある。更には、0
<H15≦H12、好ましくは0<H15≦0.8H12の関係
を満足することが望ましい。加えて、H15<H16の関係
を満足することが好ましい。また、溝部13の底部を基
準としたとき、溝部13内の第1の絶縁材料層15の表
面の最低水準をH’15、溝部13の深さをDとしたと
き、D≦H’ 15の関係を満足することが好ましい。
[Step-240] Then, the second step in the groove 13 is performed.
1 on the insulating material layer 15 and the mask layer 12.
A second layer of insulating material 16 of iN is deposited (FIG. 9).
(B)). Specifically, the same as illustrated in Table 3
Second insulating material layer 1 having a thickness of about 150 nm under CVD conditions
6 is formed on the entire surface. On the first insulating material layer 15, a second
The second insulating layer above the groove 13 after forming the insulating material layer 16
The lowest level of the surface of the edge material layer 16 is a silicon semiconductor substrate.
10 higher than the surface level. Silicon semiconductor substrate 10
The second insulating material above the groove 13 with respect to the surface of
The minimum level of the surface of the material layer 16 is H16Surface of the mask layer 12
The level of H12First insulation contacting the side surface of the mask layer 12
The level of the top surface of the material layer 15 is H15And This and
0 <H16Needs to be satisfied. Preferably,
0.8H12≤H16≦ 1.2H12, More preferably 0.9
H12≤H16≤1.1H12Want to satisfy the relationship
No. Also, 0 ≦ H15Needs to be satisfied. Furthermore, 0
<H15≤H12, Preferably 0 <H15≦ 0.8H12connection of
It is desirable to satisfy In addition, H15<H16connection of
Is preferably satisfied. Also, based on the bottom of the groove 13,
The table of the first insulating material layer 15 in the groove 13
The minimum level of the surface is H '15When the depth of the groove 13 is D
D ≦ H ′ 15Is preferably satisfied.

【0053】[工程−250]その後、実施の形態1の
[工程−150]と同様にして、必須の工程ではない
が、所定の幅を有するマスク層12の頂面を部分的に露
出させる。即ち、幅の広いマスク層12上の第2の絶縁
材料層16及び第1の絶縁材料層15を除去する(図1
0の(A)参照)。尚、図10の(A)において、第2
の絶縁材料層16及び第1の絶縁材料層15をエッチン
グして除去したマスク層12の領域を矢印「C」で示
す。
[Step-250] Then, as in [Step-150] of the first embodiment, although not an essential step, the top surface of the mask layer 12 having a predetermined width is partially exposed. That is, the second insulating material layer 16 and the first insulating material layer 15 on the wide mask layer 12 are removed (FIG. 1).
0 (A)). Note that, in FIG.
The region of the mask layer 12 where the insulating material layer 16 and the first insulating material layer 15 are removed by etching is indicated by an arrow “C”.

【0054】[工程−260]次に、少なくとも第2の
絶縁材料層16に、化学的・機械的研磨法(CMP法)
に基づき平坦化処理を施し、マスク層12の頂面と第2
の絶縁材料層16の頂面の水準とを一致させる(図10
の(B)参照)。ここで、第2の絶縁材料層16にCM
P法に基づき平坦化処理を施し、併せて、マスク層12
を厚さ方向にCMP法によって一部分研磨することによ
ってシリコン酸化膜14及びマスク層12の一部分を除
去し、マスク層12の頂面と第2の絶縁材料層16の頂
面の水準とを一致させてもよい。この場合、第1の絶縁
材料層15が露出しないように、平坦化処理を行うこと
が肝要である。ここで、マスク層12上に第1の絶縁材
料層15が残存している場合には、かかる第1の絶縁材
料層15はCMP法によって平坦化処理が施され、マス
ク層12の頂面から除去される。
[Step-260] Next, a chemical / mechanical polishing method (CMP method) is applied to at least the second insulating material layer 16.
Is applied to the top surface of the mask layer 12 and the second surface.
The level of the top surface of the insulating material layer 16 of FIG.
(B)). Here, CM is applied to the second insulating material layer 16.
A flattening process is performed based on the P method, and the mask layer 12
Is partially polished in the thickness direction by a CMP method to remove the silicon oxide film 14 and a part of the mask layer 12 so that the top surface of the mask layer 12 and the level of the top surface of the second insulating material layer 16 are matched. You may. In this case, it is important to perform a planarization process so that the first insulating material layer 15 is not exposed. Here, when the first insulating material layer 15 remains on the mask layer 12, the first insulating material layer 15 is subjected to a flattening process by a CMP method, and from the top surface of the mask layer 12. Removed.

【0055】[工程−270]その後、ドライエッチン
グ法によって、ポリシリコンから成るマスク層12を除
去し、シリコン半導体基板10の表面を露出させる(図
11の(A)参照)。こうして、シリコン半導体基板1
0に形成された溝部13と、溝部13を埋めたSiO2
から成る第1の絶縁材料層15と、第1の絶縁材料層1
5上に形成されたSiNから成る第2の絶縁材料層16
とから成る溝型素子分離領域17を形成することができ
る。
[Step-270] Then, the mask layer 12 made of polysilicon is removed by dry etching to expose the surface of the silicon semiconductor substrate 10 (see FIG. 11A). Thus, the silicon semiconductor substrate 1
0 and a SiO 2 filling the groove 13
A first insulating material layer 15 made of
5, a second insulating material layer 16 made of SiN
Can be formed.

【0056】[工程−280]次に、実施の形態1の
[工程−180]及び[工程−190]と同様の工程を
実行することによって、図11の(B)に示すMOS−
FETタイプのトランジスタ素子を含む半導体装置を得
ることができる。
[Step-280] Next, by performing the same steps as [Step-180] and [Step-190] of the first embodiment, the MOS-MOS shown in FIG.
A semiconductor device including a FET-type transistor element can be obtained.

【0057】層間絶縁層27に開口部28を形成すると
きのリソグラフィ工程において合わせずれが発生したと
しても、SiO2から成る層間絶縁層27をエッチング
して開口部28を形成したとき、溝型素子分離領域17
の頂面にはSiNから成る第2の絶縁材料層16が形成
されているので、溝型素子分離領域17の肩部がエッチ
ングされてしまうことは無い。従って、図11の(B)
に示したように、コンタクトホール29Aを形成したと
き、コンタクトホール29Aがシリコン半導体基板10
の内部まで延び、接合リークが発生するといった問題を
確実に回避することができる。尚、実施の形態2にて説
明した方法においては、エッチバック後の溝部13内の
第1の絶縁材料層15の頂面が比較的平坦となるので、
溝部13上方の第2の絶縁材料層16の表面の最低水準
16の制御性、マスク層12の側面と接する第1の絶縁
材料層15の頂面の部分の水準H15の制御性に優れる。
Even if misalignment occurs in the lithography step when forming the opening 28 in the interlayer insulating layer 27, when the opening 28 is formed by etching the interlayer insulating layer 27 made of SiO 2 , Separation area 17
Since the second insulating material layer 16 made of SiN is formed on the top surface of the trench, the shoulder of the groove-type element isolation region 17 is not etched. Therefore, FIG.
As shown in FIG. 2, when the contact hole 29A is formed, the contact hole 29A is
And the problem that junction leakage occurs can be reliably avoided. In the method described in the second embodiment, the top surface of the first insulating material layer 15 in the groove 13 after the etch back becomes relatively flat.
A second control of the minimum level H 16 of the surface of the insulating material layer 16 of the groove 13 upwardly, excellent controllability of levels H 15 portion of the top surface of the first layer of insulating material 15 which is in contact with the side surface of the mask layer 12 .

【0058】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態における各種の条件や数値、半導
体装置やトランジスタ素子の構造は例示であり、適宜設
計変更することができる。
Although the present invention has been described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to these embodiments. Various conditions and numerical values in the embodiment of the invention, and the structures of the semiconductor device and the transistor element are merely examples, and the design can be changed as appropriate.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明においては、層間絶縁層にエッチ
ング法に基づき開口部を形成するためのリソグラフィ工
程で合わせずれが発生し、開口部が溝型素子分離領域の
上に掛かるように形成された場合であっても、溝型素子
分離領域がエッチングされることが無い。それ故、コン
タクトホールを形成したとき、コンタクトホールがシリ
コン半導体基板の内部まで延び、接合リークが発生する
といった問題の発生を確実に回避することができ、高い
信頼性を有する半導体装置を製造することができる。
According to the present invention, misalignment occurs in a lithography process for forming an opening in an interlayer insulating layer based on an etching method, and the opening is formed so as to hang over the groove-type element isolation region. Even if it is, the trench type element isolation region is not etched. Therefore, when the contact hole is formed, it is possible to reliably avoid the problem that the contact hole extends to the inside of the silicon semiconductor substrate and cause a junction leak, and to manufacture a highly reliable semiconductor device. Can be.

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

【図1】発明の実施の形態1の溝型素子分離領域の形成
方法を含む半導体装置の製造方法を説明するためのシリ
コン半導体基板等の模式的な一部断面図である。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate and the like for describing a method of manufacturing a semiconductor device including a method of forming a groove-type element isolation region according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に引き続き、発明の実施の形態1の溝型素
子分離領域の形成方法を含む半導体装置の製造方法を説
明するためのシリコン半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate or the like for explaining a method of manufacturing a semiconductor device including a method of forming a trench-type element isolation region according to the first embodiment of the invention, following FIG. 1; .

【図3】図2に引き続き、発明の実施の形態1の溝型素
子分離領域の形成方法を含む半導体装置の製造方法を説
明するためのシリコン半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate and the like for illustrating a method for manufacturing a semiconductor device including a method for forming a trench-type element isolation region according to the first embodiment of the invention, following FIG. 2; .

【図4】図3に引き続き、発明の実施の形態1の溝型素
子分離領域の形成方法を含む半導体装置の製造方法を説
明するためのシリコン半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate and the like for explaining a method of manufacturing a semiconductor device including a method of forming a groove-type element isolation region according to the first embodiment of the present invention, following FIG. .

【図5】図4に引き続き、発明の実施の形態1の溝型素
子分離領域の形成方法を含む半導体装置の製造方法を説
明するためのシリコン半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate or the like for explaining a method of manufacturing a semiconductor device including a method of forming a trench-type element isolation region according to the first embodiment of the present invention, following FIG. .

【図6】図5に引き続き、発明の実施の形態1の溝型素
子分離領域の形成方法を含む半導体装置の製造方法を説
明するためのシリコン半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate and the like for explaining a method of manufacturing a semiconductor device including the method of forming the groove-type element isolation region according to the first embodiment of the present invention, following FIG. .

【図7】第1の絶縁材料層の成膜状態の変形例を示すシ
リコン半導体基板等の模式的な一部断面図である。
FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate or the like showing a modified example of a film formation state of a first insulating material layer.

【図8】発明の実施の形態2の溝型素子分離領域の形成
方法を含む半導体装置の製造方法を説明するためのシリ
コン半導体基板等の模式的な一部断面図である。
FIG. 8 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate or the like for describing a method of manufacturing a semiconductor device including a method of forming a groove-type element isolation region according to a second embodiment of the present invention.

【図9】図8に引き続き、発明の実施の形態2の溝型素
子分離領域の形成方法を含む半導体装置の製造方法を説
明するためのシリコン半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
FIG. 9 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate or the like for explaining a method of manufacturing a semiconductor device including a method of forming a trench-type element isolation region according to a second embodiment of the present invention, following FIG. .

【図10】図9に引き続き、発明の実施の形態2の溝型
素子分離領域の形成方法を含む半導体装置の製造方法を
説明するためのシリコン半導体基板等の模式的な一部断
面図である。
FIG. 10 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate or the like for illustrating a method of manufacturing a semiconductor device including a method of forming a groove-type element isolation region according to a second embodiment of the present invention, following FIG. .

【図11】図10に引き続き、発明の実施の形態2の溝
型素子分離領域の形成方法を含む半導体装置の製造方法
を説明するためのシリコン半導体基板等の模式的な一部
断面図である。
11 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate or the like for explaining a method of manufacturing a semiconductor device including a method of forming a groove-type element isolation region according to a second embodiment of the present invention, following FIG. 10; .

【図12】第1の絶縁材料層の堆積膜厚が薄い場合に生
じる可能性のある問題点を説明するためのシリコン半導
体基板等の模式的な一部断面図である。
FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate or the like for describing a problem that may occur when the deposited film thickness of the first insulating material layer is small.

【図13】第1の絶縁材料層の成膜状態に依存して発生
し得る問題点を説明するためのシリコン半導体基板等の
模式的な一部断面図である。
FIG. 13 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate or the like for describing a problem that may occur depending on a film formation state of a first insulating material layer.

【図14】化学的・機械的研磨法の実行に適した研磨装
置の概念図である。
FIG. 14 is a conceptual diagram of a polishing apparatus suitable for performing a chemical / mechanical polishing method.

【図15】従来の溝型素子分離領域の形成方法を含む半
導体装置の製造方法を説明するためのシリコン半導体基
板等の模式的な一部断面図である。
FIG. 15 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate and the like for describing a method of manufacturing a semiconductor device including a conventional method of forming a trench-type element isolation region.

【図16】図15に引き続き、従来の溝型素子分離領域
の形成方法を含む半導体装置の製造方法を説明するため
のシリコン半導体基板等の模式的な一部断面図である。
FIG. 16 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate or the like for illustrating a method of manufacturing a semiconductor device including a conventional method of forming a trench-type element isolation region, following FIG.

【図17】図16に引き続き、従来の溝型素子分離領域
の形成方法を含む半導体装置の製造方法を説明するため
のシリコン半導体基板等の模式的な一部断面図である。
FIG. 17 is a schematic partial cross-sectional view of a silicon semiconductor substrate or the like for explaining a method of manufacturing a semiconductor device including a conventional method of forming a trench-type element isolation region, following FIG. 16;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・シリコン半導体基板、11・・・パッド酸化
膜、12・・・マスク層、13・・・溝部、14・・・
シリコン酸化膜、15・・・第1の絶縁材料層、16・
・・第1の絶縁材料層、17・・・溝型素子分離領域、
20・・・ゲート絶縁膜、21・・・ポリシリコン層、
22・・・オフセット膜、23・・・ゲート領域、24
・・・低濃度不純物領域、25・・・ゲートサイドウオ
ール、26・・・ソース/ドレイン領域、27・・・層
間絶縁層、28・・・開口部、29・・・配線、29A
・・・コンタクトホール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silicon semiconductor substrate, 11 ... Pad oxide film, 12 ... Mask layer, 13 ... Groove, 14 ...
Silicon oxide film, 15... First insulating material layer, 16.
..First insulating material layer, 17 ... groove type element isolation region,
20: gate insulating film, 21: polysilicon layer,
22: offset film, 23: gate region, 24
... low concentration impurity region, 25 ... gate side wall, 26 ... source / drain region, 27 ... interlayer insulating layer, 28 ... opening, 29 ... wiring, 29A
... Contact holes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F032 AA34 AA44 AA45 AA46 AA70 CA17 DA03 DA04 DA23 DA24 DA28 DA33 DA34 DA43 DA53 DA78 5F040 DA00 DB01 DC01 EC07 EF02 FA07 FB02 FB04 FC10 5F058 BD01 BD04 BD10 BE03 BF07 BF23 BF24 BF29 BF30 BH20 BJ01 BJ06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F032 AA34 AA44 AA45 AA46 AA70 CA17 DA03 DA04 DA23 DA24 DA28 DA33 DA34 DA43 DA53 DA78 5F040 DA00 DB01 DC01 EC07 EF02 FA07 FB02 FB04 FC10 5F058 BD01 BD04 BD10 BE03 BF07 BF23 BJ01 BJ06

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(イ)半導体基板の表面にマスク層を形成
する工程と、 (ロ)マスク層に開口部を形成し、引き続き、開口部の
底部に露出した半導体基板に溝部を形成する工程と、 (ハ)溝部内を含むマスク層上に第1の絶縁材料層を堆
積させ、溝部を第1の絶縁材料層で埋め込む工程と、 (ニ)溝部内の第1の絶縁材料層上、及び、マスク層の
上に第2の絶縁材料層を堆積させる工程と、 (ホ)少なくとも第2の絶縁材料層に平坦化処理を施
し、マスク層の頂面と第2の絶縁材料層の頂面の水準と
を一致させる工程と、 (ヘ)マスク層を除去し、半導体基板の表面を露出させ
る工程、から成り、以て、半導体基板に形成された溝部
と、該溝部を埋めた第1の絶縁材料層と、該第1の絶縁
材料層上に形成された第2の絶縁材料層とから成る溝型
素子分離領域を形成することを特徴とする溝型素子分離
領域の形成方法。
(A) forming a mask layer on the surface of a semiconductor substrate; and (b) forming an opening in the mask layer and subsequently forming a groove in the semiconductor substrate exposed at the bottom of the opening. (C) depositing a first insulating material layer on the mask layer including the inside of the groove, and embedding the groove with the first insulating material layer; and (d) on the first insulating material layer in the groove. And depositing a second insulating material layer on the mask layer; and (e) subjecting at least the second insulating material layer to a flattening process, so that the top surface of the mask layer and the top of the second insulating material layer (F) removing the mask layer and exposing the surface of the semiconductor substrate, whereby the groove formed in the semiconductor substrate and the first filling the groove are formed. And a second insulating material layer formed on the first insulating material layer. Groove type element formation method of the isolation region and forming a type isolation region.
【請求項2】工程(ハ)における第1の絶縁材料層の堆
積方法は、高密度プラズマCVD法に基づくことを特徴
とする請求項1に記載の溝型素子分離領域の形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the method of depositing the first insulating material layer in the step (c) is based on a high-density plasma CVD method.
【請求項3】前記工程(ハ)と工程(ニ)との間で、第
1の絶縁材料層をエッチバックする工程を含むことを特
徴とする請求項1に記載の溝型素子分離領域の形成方
法。
3. The trench type element isolation region according to claim 1, further comprising a step of etching back the first insulating material layer between the step (c) and the step (d). Forming method.
【請求項4】前記工程(ニ)と工程(ホ)との間で、所
定の幅を有するマスク層の頂面を部分的に露出させる工
程を含むことを特徴とする請求項1に記載の溝型素子分
離領域の形成方法。
4. The method according to claim 1, further comprising the step of partially exposing the top surface of the mask layer having a predetermined width between the step (d) and the step (e). A method for forming a groove type element isolation region.
【請求項5】工程(ホ)における平坦化処理は、化学的
・機械的研磨法に基づくことを特徴とする請求項1に記
載の溝型素子分離領域の形成方法。
5. The method according to claim 1, wherein the planarization in the step (e) is based on a chemical / mechanical polishing method.
【請求項6】マスク層はポリシリコンから成り、第1の
絶縁材料層は酸化ケイ素から成り、第2の絶縁材料層は
窒化ケイ素から成ることを特徴とする請求項1に記載の
溝型素子分離領域の形成方法。
6. The trench-type device according to claim 1, wherein the mask layer is made of polysilicon, the first insulating material layer is made of silicon oxide, and the second insulating material layer is made of silicon nitride. A method for forming an isolation region.
【請求項7】(イ)半導体基板の表面にマスク層を形成
する工程と、 (ロ)マスク層に開口部を形成し、引き続き、開口部の
底部に露出した半導体基板に溝部を形成する工程と、 (ハ)溝部内を含むマスク層上に第1の絶縁材料層を堆
積させ、溝部を第1の絶縁材料層で埋め込む工程と、 (ニ)溝部内の第1の絶縁材料層上、及び、マスク層の
上に第2の絶縁材料層を堆積させる工程と、 (ホ)少なくとも第2の絶縁材料層に平坦化処理を施
し、マスク層の頂面と第2の絶縁材料層の頂面の水準と
を一致させる工程と、 (ヘ)マスク層を除去し、半導体基板の表面を露出さ
せ、以て、半導体基板に形成された溝部と、該溝部を埋
めた第1の絶縁材料層と、該第1の絶縁材料層上に形成
された第2の絶縁材料層とから成る溝型素子分離領域を
形成する工程と、 (ト)溝型素子分離領域に囲まれた半導体基板にトラン
ジスタ素子を形成する工程と、 (チ)エッチング速度が第2の絶縁材料層を構成する材
料よりも早い材料から構成された層間絶縁層を全面に形
成した後、トランジスタ素子に達する開口部をエッチン
グ法に基づき該層間絶縁層に形成し、次いで、該開口部
を導電材料で埋め込むことによりトランジスタ素子に達
するコンタクトホールを層間絶縁層に形成する工程、か
ら成ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. A step of forming a mask layer on the surface of the semiconductor substrate, and a step of forming an opening in the mask layer and subsequently forming a groove in the semiconductor substrate exposed at the bottom of the opening. (C) depositing a first insulating material layer on the mask layer including the inside of the groove, and embedding the groove with the first insulating material layer; and (d) on the first insulating material layer in the groove. And depositing a second insulating material layer on the mask layer; and (e) subjecting at least the second insulating material layer to a flattening process, so that the top surface of the mask layer and the top of the second insulating material layer (F) removing the mask layer to expose the surface of the semiconductor substrate, and thereby forming a groove formed in the semiconductor substrate and a first insulating material layer filling the groove. And a groove-type element isolation region comprising a second insulating material layer formed on the first insulating material layer Forming a transistor element on a semiconductor substrate surrounded by a groove-type element isolation region; and (h) forming a transistor element having a higher etching rate than a material forming the second insulating material layer. After the formed interlayer insulating layer is formed on the entire surface, an opening reaching the transistor element is formed in the interlayer insulating layer based on an etching method, and then the opening is filled with a conductive material to form a contact hole reaching the transistor element. Forming a semiconductor device on an interlayer insulating layer.
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