JP2002368079A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

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JP2002368079A
JP2002368079A JP2001176976A JP2001176976A JP2002368079A JP 2002368079 A JP2002368079 A JP 2002368079A JP 2001176976 A JP2001176976 A JP 2001176976A JP 2001176976 A JP2001176976 A JP 2001176976A JP 2002368079 A JP2002368079 A JP 2002368079A
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Japan
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insulating film
semiconductor device
manufacturing
forming
groove
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JP2001176976A
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Japanese (ja)
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Kenji Sakai
健志 坂井
Yoshinori Kondou
由憲 近藤
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve flatness in a main surface of a wafer by CMP treatment. SOLUTION: After isolation grooves 4 are formed in the main surface of a semiconductor substrate 1S, an insulation film 6 having a thickness of not less than D+W/2, wherein D denotes the depths of the isolation grooves 4 and W denotes a minimum width of active regions surrounded by the isolation grooves 4, is deposited on the main surface by a high density plasma chemical vapor phase deposition method. Then, after a photoresist pattern PR2 is formed on the insulation film 6 so as to cover the film 6 except protrusions 6a of the film 6 which are exposed from the pattern PR2, the exposed top parts of the insulation film 6 are removed by etching. After that, the photoresist pattern PR2 is removed and the insulation film 6 is subjected to a CMP treatment to make parts of the insulation film 6 left in the isolation grooves 4.

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、半導体装置の製造
技術に関し、特に、溝の埋込み技術に適用して有効な技
術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a technique effective when applied to a trench filling technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明者らは、半導体基板に形成された
複数の素子間を電気的に分離するための、いわゆる素子
分離溝の埋込み技術について検討した。その概要は、例
えば次のとおりである。まず、半導体基板の主面に溝を
掘った後、例えばTEOS(Tetraethoxysilane)とオ
ゾン(O3)との混合ガスを用いた熱化学気相成長法(T
hermal Chemical Vapor Deposition)によって半導体基
板の主面上に、上記溝を埋め込むように絶縁膜を堆積す
る。その後、その絶縁膜が上記溝内にのみ残されるよう
に、上記絶縁膜をCMP(Chemical Mechanical Polish
ing)法等によって研磨する。これにより、溝型の素子
分離部を形成する。
2. Description of the Related Art The present inventors have studied a technique of embedding a so-called element isolation groove for electrically isolating a plurality of elements formed in a semiconductor substrate. The outline is, for example, as follows. First, after a groove is dug in the main surface of a semiconductor substrate, a thermal chemical vapor deposition (T) method using a mixed gas of, for example, TEOS (Tetraethoxysilane) and ozone (O 3 ) is performed.
An insulating film is deposited on the main surface of the semiconductor substrate by hermal chemical vapor deposition so as to fill the trench. Thereafter, the insulating film is removed by CMP (Chemical Mechanical Polish) so that the insulating film remains only in the groove.
ing) polishing. Thus, a groove-shaped element isolation portion is formed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
は、上記溝の埋込みに際して、狭い溝を上記熱CVD法
と同程度に埋め込むことが可能な高密度プラズマ化学気
相成長法(High DensityPlasma CVD)を用いた場合につ
いて実験を行い検討した。その結果、以下の課題がある
ことを初めて見出した。
By the way, the present inventors have proposed a high density plasma chemical vapor deposition (High Density Plasma) method in which a narrow groove can be buried at the same time as the above thermal CVD method. An experiment was conducted to examine the case of using CVD. As a result, they found for the first time that they had the following problems.

【0004】すなわち、埋込み絶縁膜を高密度プラズマ
化学気相成長法によって形成した場合は、その絶縁膜の
断面形状や膜の付き方が上記化学気相成長法で形成され
た絶縁膜と異なる。このため、半導体ウエハ主面内での
絶縁膜厚の均一性を確保することができず、CMPによ
る絶縁膜の研磨により、半導体ウエハの主面を削り込ん
でしまう等の不具合が生じるので、溝を埋め込む絶縁膜
の半導体ウエハ主面内での平坦性を図ることが困難であ
る。また、半導体ウエハの主面内の絶縁膜厚のバラツキ
を抑えるために、ダミーパターンの配置や活性領域の反
転パターンの配置の最適化が必要である。さらに、半導
体装置の分野では、半導体ウエハの大径化や素子の高集
積化が益々進められているが、上記のような問題は、特
に半導体ウエハの大径化や分離部の微細化に伴って顕著
となる。
That is, when a buried insulating film is formed by a high-density plasma enhanced chemical vapor deposition method, the sectional shape of the insulating film and the manner of attaching the film are different from those of the insulating film formed by the chemical vapor deposition method. For this reason, the uniformity of the insulating film thickness within the main surface of the semiconductor wafer cannot be ensured, and the polishing of the insulating film by CMP may cause a problem such as grinding the main surface of the semiconductor wafer. It is difficult to achieve the flatness of the insulating film in which is embedded the main surface of the semiconductor wafer. In addition, in order to suppress the variation in the insulating film thickness in the main surface of the semiconductor wafer, it is necessary to optimize the arrangement of the dummy patterns and the arrangement of the inversion patterns of the active regions. Furthermore, in the field of semiconductor devices, the diameter of semiconductor wafers and the degree of integration of elements have been increasingly increased, but the above-mentioned problems have been accompanied by the increase in diameter of semiconductor wafers and the miniaturization of separation parts. It becomes remarkable.

【0005】本発明の目的は、CMP処理による半導体
基板の主面内の平坦性を向上させることのできる技術を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique capable of improving flatness in a main surface of a semiconductor substrate by a CMP process.

【0006】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0008】すなわち、本発明は、半導体基板の主面に
溝を形成した後、その溝を高密度プラズマ化学気相成長
法により堆積した絶縁膜で埋め込む際に、その絶縁膜の
堆積時の厚さに応じて、研磨処理前の前記絶縁膜の平坦
性を向上させる処理を行うものである。
That is, according to the present invention, when a groove is formed on a main surface of a semiconductor substrate and then the groove is filled with an insulating film deposited by high-density plasma chemical vapor deposition, the thickness of the insulating film at the time of deposition is reduced. Accordingly, a process for improving the flatness of the insulating film before the polishing process is performed.

【0009】また、本発明は、半導体基板の主面に溝を
形成した後、その主面上に、前記溝の深さをD、前記溝
により囲まれる活性領域の最小幅をWとした場合に、D
+W/2またはそれ以上となるような厚さを持つ絶縁膜
を高密度プラズマ化学気相成長法により堆積する工程、
前記絶縁膜上に、前記絶縁膜の上面に形成された相対的
に大きな突起部が露出され、それ以外が覆われるような
マスキングパターンを形成する工程、前記マスキングパ
ターンをマスクとして、そこから露出される絶縁膜の上
部をエッチング除去する工程、前記マスキングパターン
を除去した後、前記絶縁膜が前記溝内に残されるように
前記絶縁膜を研磨する工程を有するものである。
Further, the present invention is directed to a case where a groove is formed on a main surface of a semiconductor substrate, and the depth of the groove is D and the minimum width of an active region surrounded by the groove is W on the main surface. And D
Depositing an insulating film having a thickness of + W / 2 or more by high-density plasma chemical vapor deposition;
Forming a masking pattern on the insulating film such that a relatively large protrusion formed on the upper surface of the insulating film is exposed and the other portion is covered, and the masking pattern is exposed from the masking pattern as a mask. Etching the upper portion of the insulating film, and polishing the insulating film such that the insulating film remains in the groove after removing the masking pattern.

【0010】また、本発明は、半導体基板の主面に溝を
形成する工程、前記溝の深さをD、前記溝により囲まれ
る活性領域の最小幅をWとした場合に、D+W/2より
も薄い厚さを持つ絶縁膜を高密度プラズマ化学気相成長
法により前記半導体基板の主面上に堆積する工程、前記
絶縁膜上に犠牲膜を堆積した後、前記犠牲膜および絶縁
膜をエッチバックする工程、この工程後の絶縁膜が前記
溝内に残されるように前記絶縁膜を研磨することによ
り、前記半導体基板の主面に溝型の分離部を形成する工
程を有するものである。
Further, the present invention provides a step of forming a groove in the main surface of a semiconductor substrate, wherein D is the depth of the groove, and W is the minimum width of the active region surrounded by the groove. Depositing an insulating film having a small thickness on the main surface of the semiconductor substrate by high-density plasma chemical vapor deposition, depositing a sacrificial film on the insulating film, and etching the sacrificial film and the insulating film. A backing step, and a step of forming a groove-type separation portion on the main surface of the semiconductor substrate by polishing the insulating film so that the insulating film after this step is left in the groove.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本願発明を詳細に説明する前に、
本願における用語の意味を説明すると次の通りである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing the present invention in detail,
The meaning of the terms in the present application is as follows.

【0012】1.ウエハとは、集積回路の製造に用いる
シリコン単結晶基板(半導体ウエハとも呼ばれ、一般に
ほぼ平面円形状)、サファイア基板、ガラス基板、その
他の絶縁、反絶縁または半導体基板等並びにそれらの複
合的基板等のような基板を言う。
1. A wafer is a silicon single crystal substrate (also referred to as a semiconductor wafer, generally having a substantially circular shape), a sapphire substrate, a glass substrate, other insulating, anti-insulating or semiconductor substrates used for manufacturing integrated circuits, and a composite substrate thereof. And the like.

【0013】2.高密度プラズマ化学気相成長法(HD
P−CVD:High Density Plasma-Chemical Vapor Dep
osition)とは、埋込み絶縁膜の形成方法の一つであ
り、一般に、1012〜1013/cm3程度のイオン密度
のプラズマを用いたCVD法である。イオン密度が高い
ため、基板側にバイアスRF(高周波)電圧を印加する
ことにより、基板表面に活性種が衝突してスパッタエッ
チングする効果が加わり、スパッタエッチングを行いな
がら膜を形成することが可能となる。これにより、狭い
溝内への膜の埋込みが可能となる。また、スパッタエッ
チングレートと成膜レートとの比率を変更することによ
り、埋込み性能等を制御できる。
2. High density plasma chemical vapor deposition (HD
P-CVD: High Density Plasma-Chemical Vapor Dep
Osition) is one method of forming a buried insulating film, and is generally a CVD method using plasma having an ion density of about 10 12 to 10 13 / cm 3 . Due to the high ion density, applying a bias RF (high frequency) voltage to the substrate side adds the effect of sputter etching due to collision of active species with the substrate surface, making it possible to form a film while performing sputter etching. Become. Thereby, the film can be embedded in the narrow groove. The embedding performance and the like can be controlled by changing the ratio between the sputter etching rate and the film forming rate.

【0014】3.化学機械研磨(CMP:Chemical Mec
hanical Polishing)とは、一般に被研磨面を相対的に
軟らかい布様のシート材料などからなる研磨パッドに接
触させた状態で、スラリを供給しながら面方向に相対移
動させて研磨を行うことをいい、本願においてはその
他、被研磨面を硬質の砥石面に対して相対移動させるこ
とによって研磨を行うCML(Chemical Mechanical Lap
ping)、その他の固定砥粒を使用するもの、及び砥粒を
使用しない砥粒フリーCMP等も含むものとする。
3. Chemical mechanical polishing (CMP: Chemical Mec)
In general, hanical polishing is a process in which a surface to be polished is brought into contact with a polishing pad made of a relatively soft cloth-like sheet material or the like, and polishing is performed by moving the surface relatively while supplying slurry. In addition, in the present application, a CML (Chemical Mechanical Lap) that performs polishing by relatively moving a surface to be polished with respect to a hard grindstone surface.
ping), other types that use fixed abrasives, and abrasive-free CMP that does not use abrasives.

【0015】以下の実施の形態においては便宜上その必
要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に
分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それら
はお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部ま
たは全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
In the following embodiments, when necessary for the sake of convenience, the description will be made by dividing into a plurality of sections or embodiments, but unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. One has a relationship with some or all of the other, such as modified examples, details, and supplementary explanations.

【0016】また、以下の実施の形態において、要素の
数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場
合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数
に限定される場合等を除き、その特定の数に限定される
ものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, amount, range, etc.), the number is particularly limited and is limited to a specific number in principle. Except in some cases, the number is not limited to the specific number, and may be more than or less than the specific number.

【0017】さらに、以下の実施の形態において、その
構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場
合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合
等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまで
もない。
Furthermore, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily essential unless otherwise specified and when it is deemed essential in principle. Needless to say, there is nothing.

【0018】同様に、以下の実施の形態において、構成
要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示
した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられ
る場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似
するもの等を含むものとする。このことは、上記数値お
よび範囲についても同様である。
Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, and the like of the constituent elements, etc., unless otherwise specified, and unless otherwise apparently in principle, it is substantially the same. And those similar or similar to the shape or the like. This is the same for the above numerical values and ranges.

【0019】また、本実施の形態を説明するための全図
において同一機能を有するものは同一の符号を付し、そ
の繰り返しの説明は省略する。
In all the drawings for describing the embodiment, parts having the same functions are denoted by the same reference numerals, and their repeated description will be omitted.

【0020】また、本実施の形態で用いる図面において
は、平面図であっても図面を見易くするためにハッチン
グを付す場合もある。
In the drawings used in the present embodiment, hatching may be used even in a plan view so as to make the drawings easy to see.

【0021】また、本実施の形態においては、電界効果
トランジスタを代表するMIS・FET(Metal Insula
tor Semiconductor Field Effect Transistor)をMI
Sと略し、pチャネル型のMIS・FETをpMISと
略し、nチャネル型のMIS・FETをnMISと略
す。
In this embodiment, a MIS • FET (Metal Insula) representing a field effect transistor is used.
tor Semiconductor Field Effect Transistor)
S is abbreviated, p-channel MIS • FET is abbreviated as pMIS, and n-channel MIS • FET is abbreviated as nMIS.

【0022】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0023】(実施の形態1)本実施の形態の半導体装
置の製造方法を図1〜図10によって説明する。
(Embodiment 1) A method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

【0024】図1は、その半導体装置の製造工程中にお
けるウエハ1の要部断面図を示している。ウエハ1は、
例えば直径300mm程度の平面円形状の薄板からな
る。ウエハ1を構成する半導体基板(以下、単に基板と
いう)1Sは、例えば単結晶シリコンからなり、その主
面(デバイス形成面)上には、例えば厚さ10nm程度
の酸化シリコン(SiOx)等からなる絶縁膜2が熱酸
化法等によって形成されている。また、その絶縁膜2上
には、例えば厚さ200nm程度の窒化シリコン(Si
xy)等からなる絶縁膜(第1絶縁膜)3が低圧CVD
法等によって形成されている。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a wafer 1 during a manufacturing process of the semiconductor device. Wafer 1
For example, it is made of a flat circular thin plate having a diameter of about 300 mm. A semiconductor substrate (hereinafter, simply referred to as a substrate) 1S constituting the wafer 1 is made of, for example, single-crystal silicon, and its main surface (device formation surface) is made of, for example, silicon oxide (SiO x ) having a thickness of about 10 nm. The insulating film 2 is formed by a thermal oxidation method or the like. Further, on the insulating film 2, for example, silicon nitride (Si
xN y ) or the like (first insulating film) 3 is formed by low-pressure CVD.
It is formed by a method or the like.

【0025】まず、このような基板1の絶縁膜3上に、
図2に示すように、例えばフォトレジストパターンPR
1をフォトリソグラフィ技術によって形成する。フォト
レジストパターンPR1は、活性領域(デバイス形成領
域)を覆い、それ以外の領域(分離領域)が露出される
ようにパターニングされている。
First, on the insulating film 3 of such a substrate 1,
As shown in FIG. 2, for example, a photoresist pattern PR
1 is formed by a photolithography technique. The photoresist pattern PR1 is patterned so as to cover the active region (device formation region) and expose the other region (isolation region).

【0026】続いて、このフォトレジストパターンPR
1をエッチングマスクとして、そこから露出する絶縁膜
2,3を除去した後、フォトレジストパターンPR1を
除去する。その後、残された絶縁膜2,3をエッチング
マスクとして、そこから露出する基板1をエッチング除
去することにより、図3に示すように、基板1の主面部
に分離溝(溝)4を形成する。この段階の分離溝4の深
さ(基板1の主面から分離溝4の底面までの距離)は、
例えば200〜350nm程度である。ここでは、相対
的に幅の広い分離溝4、幅の狭い分離溝4および相対的
に離れて配置されている分離溝4および相対的に密集し
て配置されている分離溝4の一群を例示している。互い
に隣接する分離溝4の中で最も離間している距離、すな
わち、活性領域の中で最も広いものの幅WLは、例えば
100μm程度である。
Subsequently, the photoresist pattern PR
1 is used as an etching mask, the insulating films 2 and 3 exposed therefrom are removed, and then the photoresist pattern PR1 is removed. Thereafter, using the remaining insulating films 2 and 3 as an etching mask, the substrate 1 exposed therefrom is removed by etching, thereby forming a separation groove (groove) 4 in the main surface of the substrate 1 as shown in FIG. . At this stage, the depth of the separation groove 4 (the distance from the main surface of the substrate 1 to the bottom surface of the separation groove 4) is
For example, it is about 200 to 350 nm. Here, a group of relatively wide separation grooves 4, narrow width separation grooves 4, separation grooves 4 arranged relatively apart and separation grooves 4 arranged relatively densely are illustrated. are doing. The distance between the separation grooves 4 adjacent to each other, ie, the width WL of the widest active region is, for example, about 100 μm.

【0027】次いで、基板1に対して熱酸化処理を施す
ことにより、図4に示すように、分離溝4の内面(側面
および底面)に、例えば厚さ30nm程度の酸化シリコ
ンからなる絶縁膜5を形成する。この際、図4(b)に
示すように、この段階の分離溝4の深さ、すなわち、絶
縁膜3の上面から分離溝4の底面の絶縁膜5の上面まで
の距離を段差D、デバイス領域(活性領域)の最小幅
を、最小デバイス領域幅Wとする。
Next, by subjecting the substrate 1 to a thermal oxidation treatment, as shown in FIG. 4, an insulating film 5 made of, for example, silicon oxide having a thickness of about 30 nm is formed on the inner surface (side surface and bottom surface) of the separation groove 4. To form At this time, as shown in FIG. 4B, the depth of the isolation groove 4 at this stage, that is, the distance from the upper surface of the insulating film 3 to the upper surface of the insulating film 5 on the bottom surface of the isolation groove 4 is determined by the step D and the device. The minimum width of the region (active region) is defined as a minimum device region width W.

【0028】続いて、図5および図6に示すように、基
板1の主面上に、例えばモノシランガスと酸素(O2
ガスとアルゴン(Ar)ガスとの混合ガスを用いたHD
P−CVD法等によって酸化シリコン膜からなる絶縁膜
(第2絶縁膜)6を堆積する。HDP−CVD法を採用
することにより、分離溝4内への絶縁膜6の埋め込み性
を向上させることができる。反応ガスとして、例えばT
EOS(Tetraethoxysilane)ガスと酸素(O2)ガスと
アルゴンガスとの混合ガスやジシランガスと酸素
(O2)とアルゴンガスとの混合ガスを用いても良い。
また、上記アルゴンガスに代えてヘリウム(He)ガス
を混合しても良い。
Subsequently, as shown in FIGS. 5 and 6, for example, a monosilane gas and oxygen (O 2 )
HD using mixed gas of gas and argon (Ar) gas
An insulating film (second insulating film) 6 made of a silicon oxide film is deposited by a P-CVD method or the like. By adopting the HDP-CVD method, the embedding property of the insulating film 6 in the isolation trench 4 can be improved. As a reaction gas, for example, T
A mixed gas of EOS (Tetraethoxysilane) gas, oxygen (O 2 ) gas and argon gas, or a mixed gas of disilane gas, oxygen (O 2 ) and argon gas may be used.
Further, a helium (He) gas may be mixed instead of the argon gas.

【0029】本実施の形態においては、この絶縁膜6の
膜厚が、段差D+(最小デバイス領域幅W/2)以上と
なるようにされている(図6参照)。仮に、これよりも
薄く絶縁膜6を堆積すると、その上面に断面三角形上の
突起ができるが、これが後述のCMP処理に際して欠け
て絶縁膜6の上面を削り絶縁膜6の上面に小さな凹みを
形成する(いわゆるマイクロスクラッチ)の原因とな
る。マイクロスクラッチは、CMP処理後のエッチング
や洗浄処理によって増長されて、素子間ショートやゲー
ト間ショートの問題を引き起こす。これを防止するため
である。
In the present embodiment, the thickness of the insulating film 6 is set to be not less than the step D + (minimum device region width W / 2) (see FIG. 6). If the insulating film 6 is deposited thinner than this, a projection having a triangular cross section is formed on the upper surface thereof. (So-called micro-scratch). Micro-scratch is increased by etching or cleaning after the CMP process, and causes a problem of short circuit between elements or short circuit between gates. This is to prevent this.

【0030】また、絶縁膜6において、相対的に幅広の
活性領域上に堆積されている絶縁膜6部分は、その上面
が、他の領域の絶縁膜6部分の上面よりも相対的に高く
突出されている(突起部)。この突起部において最も高
く突出する突起部6aの膜厚(絶縁膜3の上面から絶縁
膜6の上面までの距離)D2は、特に、限定されるわけ
ではないが、例えば900〜1200nm程度である。
また、突起部6aにおける側面の傾斜角度(絶縁膜6の
上面と突起部6aの側面とのなす角度)θは、例えば4
5°程度である。
In the insulating film 6, the portion of the insulating film 6 deposited on the relatively wide active region has its upper surface protruding relatively higher than the upper surface of the insulating film 6 in the other region. (Protrusions). The thickness (distance from the upper surface of the insulating film 3 to the upper surface of the insulating film 6) D2 of the highest protruding portion 6a of the protruding portion is not particularly limited, but is, for example, about 900 to 1200 nm. .
The inclination angle θ of the side surface of the protrusion 6a (the angle between the upper surface of the insulating film 6 and the side surface of the protrusion 6a) is, for example, 4
It is about 5 °.

【0031】その後、図7に示すように、絶縁膜6上
に、例えばフォトレジストパターン(マスキングパター
ン)PR2をフォトリソグラフィ技術によって形成す
る。フォトレジストパターンPR2は、その絶縁膜6の
突起部6aがある一定以上露出され、それ以外が被覆さ
れるように形成されている。このようなフォトレジスト
パターンPR2は、活性領域の幅が所定値よりも大きい
ところは、フォトレジスト膜が除去されるようにするこ
とで形成すれば良い。
Thereafter, as shown in FIG. 7, a photoresist pattern (masking pattern) PR2 is formed on the insulating film 6 by photolithography. The photoresist pattern PR2 is formed such that the protrusion 6a of the insulating film 6 is exposed to a certain degree or more, and the other part is covered. Such a photoresist pattern PR2 may be formed by removing the photoresist film where the width of the active region is larger than a predetermined value.

【0032】また、ここでは、フォトレジストパターン
PR2の端部(開口端部)が、突起部6aの傾斜側面の
途中で終端せず、突起部6aの側面にかからない絶縁膜
6の上面の略平坦部分で終端するようにされている。こ
れは、次の理由からである。すなわち、この後に行う絶
縁膜6のエッチング処理に際して、その突起部6aの傾
斜側面にフォトレジストパターンPR2がかかっている
と、そのフォトレジストパターンPR2がかかっている
部分の絶縁膜6が残される一方、フォトレジストパター
ンPR2がかかっていない突起部6a部分がエッチング
除去される結果、そのフォトレジストパターンPR2が
かかっている突起部6aの傾斜側面部分に断面角形状の
エッチング残りが生じてしまう。このようなエッチング
残りは、この後に行うCMP(Chemical Mechanical Po
lish)処理に際して、欠けて上記マイクロスクラッチの
原因となる。上記のようにフォトレジストパターンPR
2の終端設定をしたのは、このようなエッチング残りに
起因する不具合を防止するためである。
Here, the end portion (opening end portion) of the photoresist pattern PR2 does not end in the middle of the inclined side surface of the protrusion 6a, and the upper surface of the insulating film 6 does not cover the side surface of the protrusion 6a. It is designed to terminate at a part. This is for the following reason. That is, in the subsequent etching process of the insulating film 6, if the photoresist pattern PR2 is applied to the inclined side surface of the protrusion 6a, the insulating film 6 where the photoresist pattern PR2 is applied is left, As a result of the etching removal of the projection 6a that is not covered with the photoresist pattern PR2, an etching residue having a square cross section is generated on the inclined side surface of the projection 6a that is covered with the photoresist pattern PR2. Such an etching residue is removed by a CMP (Chemical Mechanical Po
lish) During processing, chipping causes micro-scratch. As described above, the photoresist pattern PR
The reason why the termination is set to 2 is to prevent such a problem caused by the residual etching.

【0033】次いで、図8に示すように、フォトレジス
トパターンPR2をエッチングマスクとして、そこから
露出する絶縁膜6の上部をエッチング除去する。これに
より、突起部6aの上面の高さが、絶縁膜6において突
起部6a以外の上面の高さとほぼ同じになるようにす
る。このエッチング処理に際しては、絶縁膜3と絶縁膜
6とのエッチングレート比を大きくする。これは、例え
ば次の理由からである。フォトレジストパターンPR2
から露出する絶縁膜6部分において突起部6aの裾野の
部分は上記フォトレジストパターンPR2の終端設定の
理由からほぼ平坦部分となっており、絶縁膜6の膜厚が
突起部6aの膜厚に比べて相対的に薄い。このため、そ
の突起部6aの裾野部分においては、図8の破線で示す
ように他の露出部分よりも深くエッチング除去され、基
板1の上部をもエッチング除去してしまう恐れがある。
これに対して、絶縁膜3と絶縁膜6とのエッチングレー
ト比を大きくしておくことにより、仮に、突起部6aの
裾野部分でエッチングが大きく進んでしまったとして
も、そのエッチングを絶縁膜3で停止させることができ
るので、基板1の上部をエッチング除去してしまう不具
合を防止できるからである。
Next, as shown in FIG. 8, using the photoresist pattern PR2 as an etching mask, the upper portion of the insulating film 6 exposed from the photoresist pattern PR2 is removed by etching. Thereby, the height of the upper surface of the protrusion 6a is made substantially the same as the height of the upper surface of the insulating film 6 other than the protrusion 6a. In this etching process, the etching rate ratio between the insulating film 3 and the insulating film 6 is increased. This is for the following reason, for example. Photoresist pattern PR2
In the portion of the insulating film 6 exposed from the bottom, the foot portion of the protrusion 6a is almost flat because of the termination of the photoresist pattern PR2, and the thickness of the insulating film 6 is smaller than that of the protrusion 6a. And relatively thin. For this reason, as shown by the broken line in FIG. 8, the bottom portion of the projection 6a is etched deeper than the other exposed portions, and the upper portion of the substrate 1 may be etched away.
On the other hand, by increasing the etching rate ratio between the insulating film 3 and the insulating film 6, even if the etching progresses greatly at the foot of the protrusion 6a, the etching is performed on the insulating film 3 This can prevent the problem that the upper portion of the substrate 1 is removed by etching.

【0034】続いて、ウエハ1上の絶縁膜6の上部を、
図9に示すように、例えば異方性のドライエッチングに
よって全面的にエッチバックする。この処理を施すこと
により、この後のCMP処理における研磨量を減らすこ
とができるので、ウエハ主面内における絶縁膜6の研磨
量のバラツキを低減することができる。なお、この処理
は施さなくても良い場合もある。
Subsequently, the upper part of the insulating film 6 on the wafer 1 is
As shown in FIG. 9, the entire surface is etched back by, for example, anisotropic dry etching. By performing this process, the polishing amount in the subsequent CMP process can be reduced, so that the variation in the polishing amount of the insulating film 6 in the main surface of the wafer can be reduced. In some cases, this processing need not be performed.

【0035】その後、このウエハ1の主面に対してCM
P処理を施し、絶縁膜3の上面が露出するまで絶縁膜6
を研磨することにより、図10に示すように、ウエハ1
の主面を平坦にする。このCMP処理に際しては、酸化
シリコン膜と窒化シリコン膜との間の研磨選択比が大き
くなるような条件とする。すなわち、酸化シリコン膜の
方が、窒化シリコン膜よりも研磨され易い条件とする。
これにより、窒化シリコン膜からなる絶縁膜3をストッ
パとした状態で、絶縁膜6をほぼ選択的に研磨すること
が可能となる。このようにして、分離溝4内に絶縁膜6
を埋め込みフィールド絶縁部7を形成する。この場合の
フィールド絶縁部7は、SGI(Shallow Groove Isola
tion)等と呼ばれる溝型の分離部である。
Thereafter, the main surface of the wafer 1 is
P treatment is performed until the upper surface of the insulating film 3 is exposed.
Is polished, as shown in FIG.
The main surface of is flattened. In this CMP process, conditions are set such that the polishing selectivity between the silicon oxide film and the silicon nitride film is increased. That is, the condition is such that the silicon oxide film is more easily polished than the silicon nitride film.
Thus, the insulating film 6 can be almost selectively polished with the insulating film 3 made of the silicon nitride film as a stopper. Thus, the insulating film 6 is formed in the separation groove 4.
To form a field insulating portion 7. In this case, the field insulating portion 7 is made of SGI (Shallow Groove Isola).
This is a groove-shaped separation part called an option).

【0036】その後、絶縁膜3を選択的にエッチング除
去し、活性領域に、例えばMIS、バイポーラトランジ
スまたはダイオード等のような所定の素子を通常の方法
で形成する。例えばMISであれば、基板1の活性領域
上にゲート絶縁膜を熱酸化法等によって形成した後、基
板1の主面上にゲート電極形成用の導体膜を堆積し、こ
れをフォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技
術によってパターニングしてゲート電極を形成する。続
いて、基板1に対して所定の不純物(リン(P)、ヒ素
(As)またはホウ素(B))をイオン注入法等によっ
て導入することでMISのソースおよびドレイン用の半
導体領域を基板1に形成する。
Thereafter, the insulating film 3 is selectively removed by etching, and a predetermined element such as a MIS, a bipolar transistor or a diode is formed in the active region by a usual method. For example, in the case of MIS, after a gate insulating film is formed on the active region of the substrate 1 by a thermal oxidation method or the like, a conductor film for forming a gate electrode is deposited on the main surface of the substrate 1, and this is subjected to photolithography technology and A gate electrode is formed by patterning using a dry etching technique. Subsequently, a predetermined impurity (phosphorus (P), arsenic (As), or boron (B)) is introduced into the substrate 1 by an ion implantation method or the like, so that MIS source and drain semiconductor regions are formed on the substrate 1. Form.

【0037】次に、上記CMP処理で用いたCMP装置
の一例を図11に示す。CMP装置8の研磨処理部は、
上部が開口された筐体8aを有しており、この筐体8a
に回転可能な状態で取り付けられた回転軸8bの上端部
には、モータ8cによって回転駆動される研磨盤(プラ
テン)8dが取り付けられている。この研磨盤8dの表
面には、多数の気孔を有する合成樹脂を均一に貼り付け
て形成した研磨パッド8eが取り付けられている。
Next, FIG. 11 shows an example of a CMP apparatus used in the above-mentioned CMP processing. The polishing processing unit of the CMP apparatus 8 includes:
A housing 8a having an open top is provided.
A polishing plate (platen) 8d, which is rotationally driven by a motor 8c, is attached to the upper end of a rotating shaft 8b rotatably attached to the rotating shaft 8b. A polishing pad 8e formed by uniformly applying a synthetic resin having a large number of pores is attached to the surface of the polishing plate 8d.

【0038】また、この研磨処理部は、基板1を保持す
るためのウエハキャリア8fを備えている。ウエハキャ
リア8fを取り付けた駆動軸8gは、ウエハキャリア8
fと一体となってモータ(図示せず)により回転駆動さ
れ、かつ研磨盤8dの上方で上下動されるようになって
いる。
The polishing section has a wafer carrier 8f for holding the substrate 1. The drive shaft 8g to which the wafer carrier 8f is attached is
f, and is rotatably driven by a motor (not shown), and is moved up and down above the polishing plate 8d.

【0039】基板1は、ウエハキャリア8fに設けられ
た真空吸着機構(図示せず)により、その主面すなわち
被研磨面を下向きとしてウエハキャリア8fに保持され
る。ウエハキャリア8fの下端部には、基板1が収容さ
れる凹部8f1が形成されており、この凹部8f1内に
基板1を収容すると、その被研磨面がウエハキャリア8
fの下端面とほぼ同一か僅かに突出した状態となる。
The substrate 1 is held on the wafer carrier 8f by a vacuum suction mechanism (not shown) provided on the wafer carrier 8f with its main surface, that is, the surface to be polished facing downward. A concave portion 8f1 for accommodating the substrate 1 is formed at a lower end portion of the wafer carrier 8f. When the substrate 1 is accommodated in the concave portion 8f1, the surface to be polished is
f is substantially the same as or slightly protrudes from the lower end surface.

【0040】研磨盤8dの上方には、研磨パッド8eの
表面と基板1の被研磨面との間に研磨スラリSを供給す
るためのスラリ供給管8hが設けられており、その下端
から供給される研磨スラリSによって基板1の被研磨面
が化学的および機械的に研磨される。研磨スラリSは、
例えばフェームドシリカやコロイダルシリカ等のような
酸化シリコン(SiO2)系または酸化セリウム(Ce
O)系の砥粒を含む強アルカリ性の液体を用いている。
後者の方を用いた場合は、前者に比べて研磨速度を向上
でき、また、酸化セリウムは酸化シリコン膜と化学反応
を起こす性質を有するため酸化シリコン膜と窒化シリコ
ン膜との選択比を充分にとれ、研磨後の酸化シリコン膜
の上面において充分な平坦性を得ることができる。アル
カリ性にするためには、アンモニア(NH4OH)や有
機アミン等を用いる方法と、水酸化カリウム(KOH)
を用いる方法とがある。後者の方を用いた場合は、砥粒
の分散性に優れている。すなわち、凝集が起こり難く、
マイクロスクラッチが生じ難いスラリーを得ることがで
きる。
A slurry supply pipe 8h for supplying a polishing slurry S is provided above the polishing plate 8d between the surface of the polishing pad 8e and the surface to be polished of the substrate 1, and is supplied from the lower end thereof. The polished surface of the substrate 1 is chemically and mechanically polished by the polishing slurry S. The polishing slurry S is
For example, silicon oxide (SiO 2 ) such as famed silica or colloidal silica, or cerium oxide (Ce)
A strong alkaline liquid containing O) -based abrasive grains is used.
In the case of using the latter, the polishing rate can be improved as compared with the former, and the selectivity between the silicon oxide film and the silicon nitride film is sufficiently high because cerium oxide has a property of causing a chemical reaction with the silicon oxide film. Thus, sufficient flatness can be obtained on the upper surface of the polished silicon oxide film. To make it alkaline, a method using ammonia (NH 4 OH), an organic amine, or the like, and a method using potassium hydroxide (KOH)
Is used. When the latter is used, the dispersibility of the abrasive grains is excellent. That is, aggregation is unlikely to occur,
It is possible to obtain a slurry that hardly causes micro scratches.

【0041】また、この研磨処理部は、研磨パッド8e
の表面を整形(ドレッシング)するための工具であるド
レッサ8iを備えている。このドレッサ8iは、研磨盤
8dの上方で上下動する駆動軸8jの下端部に取り付け
られ、モータ(図示せず)により回転駆動されるように
なっている。
Further, the polishing processing section is provided with a polishing pad 8e.
Is provided with a dresser 8i, which is a tool for shaping (dressing) the surface of. The dresser 8i is attached to the lower end of a drive shaft 8j that moves up and down above the polishing plate 8d, and is driven to rotate by a motor (not shown).

【0042】このように、本実施の形態によれば、以下
の効果を得ることが可能となる。 (1).分離溝4をHDP−CVD法による絶縁膜6によっ
て埋め込むことにより、分離溝4内への絶縁膜6の埋め
込み性を向上させることが可能となる。 (2).絶縁膜6をHDP−CVD法で堆積する際に、その
厚さを(D+W/2)以上と設定することにより、CM
P処理に際してマイクロスクラッチを抑制または防止で
きるので、マイクロスクラッチに起因する素子間ショー
トやゲート間ショートを抑制または防止できる。これに
より、半導体装置の歩留まりを向上させることが可能と
なる。 (3).絶縁膜6をHDP−CVD法で堆積した後、その上
面の中で最も突出する突起部6aのみをエッチングし
て、その高さを周囲の絶縁膜6の高さに揃えることによ
り、CMP処理前の絶縁膜6の膜厚均一性を向上させる
ことが可能となる。 (4).上記(3)により、CMP処理後におけるウエハ1の
主面内の平坦性を向上させることが可能となる。 (5).上記(3)により、CMP処理に際してウエハ1の主
面(活性領域)を削り込んでしまう等の不具合を抑制ま
たは防止することが可能となる。このため、活性領域に
形成される素子の電気的特性を向上させることが可能と
なる。 (6).CMP処理に先立ってウエハ1の主面内の絶縁膜6
の厚さのバラツキを抑えるためのダミーパターンを配置
する必要が無くなるので、半導体装置の製造工程の簡略
化が可能となる。 (7).上記(2),(6)により、半導体装置のコストを低減す
ることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained. (1) By embedding the isolation groove 4 with the insulating film 6 by the HDP-CVD method, it is possible to improve the embedding property of the insulating film 6 in the isolation groove 4. (2) When the insulating film 6 is deposited by the HDP-CVD method, the thickness is set to (D + W / 2) or more, so that the
Since micro-scratching can be suppressed or prevented during the P process, short-circuiting between elements and short-circuiting between gates due to microscratching can be suppressed or prevented. Thus, the yield of the semiconductor device can be improved. (3) After depositing the insulating film 6 by the HDP-CVD method, only the most protruding protrusion 6a on the upper surface is etched, and the height is made equal to the height of the surrounding insulating film 6. In addition, it is possible to improve the film thickness uniformity of the insulating film 6 before the CMP process. (4) By the above (3), it is possible to improve the flatness in the main surface of the wafer 1 after the CMP processing. (5) According to the above (3), it is possible to suppress or prevent such a problem that the main surface (active region) of the wafer 1 is cut off during the CMP process. For this reason, it is possible to improve the electrical characteristics of the element formed in the active region. (6). The insulating film 6 in the main surface of the wafer 1 prior to the CMP process
It is not necessary to dispose a dummy pattern for suppressing the variation in the thickness of the semiconductor device, so that the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified. (7) According to the above (2) and (6), the cost of the semiconductor device can be reduced.

【0043】(実施の形態2)本実施の形態2の半導体
装置の製造方法を図12〜図16により説明する。
(Second Embodiment) A method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment will be described with reference to FIGS.

【0044】まず、前記実施の形態1で用いた図1〜図
4の工程を経た後、本実施の形態2においては、図12
および図13に示すように、基板1の主面上に、前記実
施の形態1と同様のHDP−CVD法によって酸化シリ
コン膜からなる絶縁膜6を堆積する。ただし、本実施の
形態2においては、この絶縁膜6の膜厚(分離溝5の底
部からその上方の絶縁膜6の平坦上面までの厚さ)が、
段差D+(最小デバイス領域幅W/2)以下となるよう
にされている(図13参照)。この場合、絶縁膜6の上
面には、断面三角形状または断面台形状の突起部6bが
形成されている。本実施の形態2では、この突起部6b
が、ウエハ1の主面内に分散されて残されるようにされ
ている。これは、この後の工程でこの絶縁膜6の上面上
にSOG(Spin On Glass)膜等のような絶縁膜を堆積
するが、その際に、その突起部6bが残されていない箇
所があるとすると、その残されていない箇所に堆積され
た絶縁膜と、突起部6bが残されている箇所に堆積され
た絶縁膜とで厚さが変わってしまうので、それを防止す
るためである。
First, after going through the steps shown in FIGS. 1 to 4 used in the first embodiment, in the second embodiment, FIG.
As shown in FIG. 13, an insulating film 6 made of a silicon oxide film is deposited on the main surface of the substrate 1 by the same HDP-CVD method as in the first embodiment. However, in the second embodiment, the thickness of the insulating film 6 (the thickness from the bottom of the isolation groove 5 to the flat upper surface of the insulating film 6 above it) is
The height is set to be equal to or less than the step D + (minimum device area width W / 2) (see FIG. 13). In this case, a projection 6b having a triangular cross section or a trapezoidal cross section is formed on the upper surface of the insulating film 6. In the second embodiment, the protrusion 6b
Are dispersed and left in the main surface of the wafer 1. In this case, an insulating film such as an SOG (Spin On Glass) film is deposited on the upper surface of the insulating film 6 in a subsequent step, but there is a portion where the protrusion 6b is not left. Then, the thickness of the insulating film deposited on the portion where the protrusion 6b is left and the thickness of the insulating film deposited on the portion where the protrusion 6b is left are changed, and this is to prevent the thickness.

【0045】続いて、その絶縁膜6上に、図14に示す
ように、例えばSOG膜またはフォトレジスト膜等のよ
うな犠牲膜9を回転塗布法等によって堆積する。上記の
ように絶縁膜6の上面に突起部6bが分散されているた
めに、犠牲膜9は、その上面がほぼ平坦になるように堆
積されている。その後、犠牲膜9および絶縁膜6を、犠
牲膜9と絶縁膜6とのエッチング選択比が無い条件で異
方性のドライエッチング法によってエッチバックする。
これにより、図15に示すように、絶縁膜6の上面を平
坦にする。この段階では、絶縁膜3上に絶縁膜6が残さ
れている。
Subsequently, as shown in FIG. 14, a sacrificial film 9 such as an SOG film or a photoresist film is deposited on the insulating film 6 by a spin coating method or the like. Since the projections 6b are dispersed on the upper surface of the insulating film 6 as described above, the sacrificial film 9 is deposited such that the upper surface is substantially flat. Thereafter, the sacrificial film 9 and the insulating film 6 are etched back by an anisotropic dry etching method under the condition that there is no etching selectivity between the sacrificial film 9 and the insulating film 6.
Thereby, as shown in FIG. 15, the upper surface of the insulating film 6 is flattened. At this stage, the insulating film 6 is left on the insulating film 3.

【0046】その後、基板1の主面上に残された絶縁膜
6を、前記実施の形態1と同様にCMP法によって研磨
することにより、図16に示すように、ウエハ1の主面
を平坦にし、分離溝4内に絶縁膜6を埋め込みフィール
ド絶縁部7を形成する。これ以降は、前記実施の形態1
と同じなので説明を省略する。
Thereafter, the insulating film 6 remaining on the main surface of the substrate 1 is polished by the CMP method in the same manner as in the first embodiment, thereby flattening the main surface of the wafer 1 as shown in FIG. Then, an insulating film 6 is buried in the isolation trench 4 to form a field insulating portion 7. Hereinafter, the first embodiment will be described.
Therefore, the description is omitted.

【0047】このように、本実施の形態2によれば、前
記実施の形態1で得られた(1)の効果の他に、以下の効
果を得ることが可能となる。 (1).厚さが(D+W/2)以下となるように絶縁膜6を
HDP−CVD法で堆積した後、その上に犠牲膜9を堆
積し、さらに絶縁膜6,9に対して全面エッチバック処
理を施すことにより、CMP処理前の絶縁膜6の膜厚均
一性を向上させることが可能となる。 (2).上記(1)により、CMP処理後におけるウエハ1の
主面内の平坦性を向上させることが可能となる。 (3).上記(1)により、CMP処理に際してウエハ1の主
面(活性領域)を削り込んでしまう等の不具合を抑制ま
たは防止することが可能となる。このため、活性領域に
形成される素子の電気的特性を向上させることが可能と
なる。 (4).CMP処理に先立ってウエハ1の主面内の絶縁膜6
の厚さのバラツキを抑えるためのダミーパターンの配置
や活性領域の反転パターンの配置(前記実施の形態1の
図7〜図9の工程)を無くすことができるので、半導体
装置の製造工程の簡略化が可能となる。 (5).上記(1)により、突起部6bをエッチバックにより
除去してしまうことにより、CMP処理に際してマイク
ロスクラッチの発生を抑制または防止することができの
で、マイクロスクラッチに起因する素子間ショートやゲ
ート間ショートを抑制または防止できる。これにより、
半導体装置の歩留まりを向上させることが可能となる。 (6).上記(4),(5)により、半導体装置のコストを低減す
ることが可能となる。
As described above, according to the second embodiment, the following effect can be obtained in addition to the effect (1) obtained in the first embodiment. (1) After depositing an insulating film 6 by HDP-CVD so that the thickness is not more than (D + W / 2), a sacrificial film 9 is deposited thereon, By performing the etch-back process, it is possible to improve the film thickness uniformity of the insulating film 6 before the CMP process. (2) According to the above (1), it is possible to improve the flatness in the main surface of the wafer 1 after the CMP processing. (3) According to the above (1), it is possible to suppress or prevent inconveniences such as cutting the main surface (active region) of the wafer 1 during the CMP process. For this reason, it is possible to improve the electrical characteristics of the element formed in the active region. (4) Prior to the CMP process, the insulating film 6 in the main surface of the wafer 1
The arrangement of the dummy pattern for suppressing the variation in the thickness of the semiconductor device and the arrangement of the inversion pattern of the active region (the steps of FIGS. 7 to 9 in the first embodiment) can be eliminated, thereby simplifying the manufacturing process of the semiconductor device. Is possible. (5) According to the above (1), the protrusion 6b is removed by etch-back, so that the occurrence of micro-scratch can be suppressed or prevented during the CMP process. A short circuit between gates can be suppressed or prevented. This allows
It is possible to improve the yield of semiconductor devices. (6) According to the above (4) and (5), the cost of the semiconductor device can be reduced.

【0048】(実施の形態3)本実施の形態3において
は、例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)
に本発明の技術思想を適用した場合について説明する。
Third Embodiment In the third embodiment, for example, a DRAM (Dynamic Random Access Memory)
The case where the technical idea of the present invention is applied to the embodiment will be described.

【0049】図17は、本実施の形態3のDRAMにお
けるメモリセルアレイの要部平面図を示している。この
メモリセルアレイには、図17の左右方向に延びる短い
帯状の複数の活性領域Lが図17の上下方向(方向Y)
および左右方向(方向X)に沿って規則的に並んで配置
されている。上記最小デバイス領域幅Wは、この活性領
域Lの最小幅である。この場合は、最小デバイス領域幅
が、ほぼメモリセル選択用のMISQsのゲート幅に相
当する。活性領域Lの周囲は、前記した溝型の分離用の
フィールド絶縁部7で取り囲まれている。このフィール
ド絶縁部7は、前記実施の形態1または実施の形態2の
方法で形成されている。
FIG. 17 is a plan view of a main part of a memory cell array in the DRAM of the third embodiment. In this memory cell array, a plurality of short band-shaped active regions L extending in the left-right direction of FIG.
And are arranged regularly along the left-right direction (direction X). The minimum device region width W is the minimum width of the active region L. In this case, the minimum device area width substantially corresponds to the gate width of MISQs for memory cell selection. The periphery of the active region L is surrounded by the above-mentioned trench type field insulating portion 7 for isolation. This field insulating part 7 is formed by the method of the first or second embodiment.

【0050】また、図18は、図17のメモリセルアレ
イにワード線10、データ線11等を配置して示したメ
モリセルアレイの要部平面図を示している。また、図1
9は、図18のA−A線に相当する部分の断面図を示し
ている。
FIG. 18 is a plan view of a main part of a memory cell array in which word lines 10, data lines 11 and the like are arranged in the memory cell array of FIG. FIG.
9 is a sectional view of a portion corresponding to the line AA in FIG.

【0051】基板1において、溝型の分離用のフィール
ド絶縁部7に囲まれた活性領域Lには、メモリセル選択
用のMISQsが設けられている。このMISQsは、
例えばnMISからなり、ソースおよびドレイン用の一
対の半導体領域12と、ゲート絶縁膜13と、ゲート電
極14とを有している。半導体領域12には、例えばリ
ン(P)またはヒ素(As)が含有されている。ゲート
絶縁膜13は、例えば酸化シリコン膜からなる。ゲート
電極14は、ワード線10の一部を構成しており、例え
ば低抵抗ポリシリコン膜上に窒化タングステン等のよう
なバリアメタルを介してタングステン等のようなメタル
膜が設けられてなる、いわゆるポリメタルゲート構造と
されている。ゲート電極構造は、ポリメタルゲート構造
に限定されるものではなく、例えば低抵抗ポリシリコン
膜上にタングステンシリサイド(WSix)やコバルト
シリサイド(CoSix)を設けてなる、いわゆるポリ
サイドゲート構造としても良いし、低抵抗ポリシリコン
膜の単体膜で構成しても良い。ポリメタルゲート構造と
した場合には、ワード線10の抵抗を低減できる。この
ため、信号の伝送速度を向上でき、また、1つのワード
線10に接続できるメモリセルの個数を増加できる。こ
のMISQsの一方の半導体領域12には、プラグ15
Aを通じてデータ線11が電気的に接続されている。ま
た、このMISQsの他方の半導体領域12には、プラ
グ15B,15Cを通じてキャパシタ16が電気的に接
続されている。キャパシタ16は、情報記憶を行う電荷
を蓄積するための素子であり、下部電極16Aと上部電
極16Bとの間に容量絶縁膜16Cを介して構成されて
いる。
In the substrate 1, MISQs for selecting a memory cell are provided in an active region L surrounded by a trench type field insulating portion 7 for isolation. This MISQs
For example, it is made of nMIS, and has a pair of source and drain semiconductor regions 12, a gate insulating film 13, and a gate electrode 14. The semiconductor region 12 contains, for example, phosphorus (P) or arsenic (As). The gate insulating film 13 is made of, for example, a silicon oxide film. The gate electrode 14 constitutes a part of the word line 10, and is formed by providing a metal film such as tungsten on a low-resistance polysilicon film via a barrier metal such as tungsten nitride. It has a polymetal gate structure. The gate electrode structure is not limited to poly-metal gate structure, for example, by providing a tungsten silicide on a low resistance polysilicon film (WSi x) or cobalt silicide (CoSi x), also as a so-called polycide gate structure Alternatively, a single film of a low-resistance polysilicon film may be used. When a polymetal gate structure is used, the resistance of the word line 10 can be reduced. Therefore, the signal transmission speed can be improved, and the number of memory cells that can be connected to one word line 10 can be increased. A plug 15 is provided in one semiconductor region 12 of the MISQs.
The data line 11 is electrically connected through A. A capacitor 16 is electrically connected to the other semiconductor region 12 of the MIS Qs through plugs 15B and 15C. The capacitor 16 is an element for storing a charge for storing information, and is configured between the lower electrode 16A and the upper electrode 16B via a capacitance insulating film 16C.

【0052】このような本実施の形態3によれば、前記
実施の形態1,2で説明した理由から以下の効果を得る
ことができる。
According to the third embodiment, the following effects can be obtained for the reasons described in the first and second embodiments.

【0053】まず、メモリセル選択用のMISQsの電
気的特性を向上させることができる。例えばキャパシタ
16の電荷のリークを抑制できるので、リフレッシュ特
性を向上させることができる。また、MISQsのしき
い値電圧の設定精度を向上させることができるので、D
RAMの動作信頼性を向上させることができる。
First, the electrical characteristics of the MISQs for selecting a memory cell can be improved. For example, since the leakage of the charge of the capacitor 16 can be suppressed, the refresh characteristics can be improved. Further, since the setting accuracy of the threshold voltage of MISQs can be improved, D
The operation reliability of the RAM can be improved.

【0054】また、フィールド絶縁部7における埋め込
み性を向上させることができるので、これを挟んで隣接
するメモリセル間のショート不良を抑制または防止でき
る。このため、隣接するメモリセル間の間隔を狭めるこ
とができるので、1チップ内に可能なメモリ容量の増大
を推進させることができる。
Further, since the burying property in the field insulating portion 7 can be improved, short-circuit failure between memory cells adjacent to each other can be suppressed or prevented. For this reason, the interval between adjacent memory cells can be narrowed, and the possible increase in the memory capacity in one chip can be promoted.

【0055】(実施の形態4)本実施の形態4において
は、例えばフラッシュメモリ(EEPROM;Electric
Erasable Programmable Read Only Memory)に本発明
の技術思想を適用した場合について説明する。
(Embodiment 4) In Embodiment 4, for example, a flash memory (EEPROM; Electric)
A case where the technical idea of the present invention is applied to an erasable programmable read only memory (Erasable Programmable Read Only Memory) will be described.

【0056】図20は、本実施の形態4のAND型のフ
ラッシュメモリ(EEPROM)におけるメモリセルア
レイの要部平面図を示している。このメモリセルアレイ
には、図20の上下方向に延びる帯状の複数の活性領域
Lが図17の左右方向に沿ってフィールド分離部7を隔
てて並んで配置されている。上記最小デバイス領域幅W
は、この活性領域Lの最小幅である。このフィールド絶
縁部7は、前記実施の形態1または実施の形態2の方法
で形成されている。
FIG. 20 is a plan view of a main part of a memory cell array in an AND type flash memory (EEPROM) according to the fourth embodiment. In this memory cell array, a plurality of band-shaped active regions L extending in the vertical direction in FIG. 20 are arranged along the horizontal direction in FIG. The above minimum device area width W
Is the minimum width of the active region L. This field insulating part 7 is formed by the method of the first or second embodiment.

【0057】また、図21は、図20のメモリセルアレ
イにワード線17、データ線18およびソース線19等
を配置して示したメモリセルアレイの要部平面図を示し
ている。また、図22は、図21のC−C線に相当する
部分の断面図を示している。フラッシュメモリ(EEP
ROM)のメモリセルは、1MIS構造で構成されてお
り、ソースおよびドレイン用の半導体領域20s,20
dと、トンネル絶縁膜21と、フローティングゲート電
極22と、ゲート間絶縁膜23と、コントロールゲート
電極24とを有している。ソースおよびドレイン用の半
導体領域20s,20dには、例えばリンまたはヒ素が
含有されている。ソース用の半導体領域20sは、ソー
ス線19の一部を構成している。また、ドレイン用の半
導体領域20dは、データ線18の一部を構成してい
る。すなわち、ソース線19およびデータ線18は基板
1に形成された半導体領域で形成されている。トンネル
絶縁膜21は、例えば酸化シリコン膜からなる。フロー
ティングゲート電極22は、例えば低抵抗ポリシリコン
からなる。ゲート間絶縁膜23は、例えば酸化シリコン
膜からなる。コントロールゲート電極24は、例えば低
抵抗ポリシリコン上にタングステンシリサイド等のよう
なシリサイド層が設けられてなる。このコントロールゲ
ート電極24は、ワード線17の一部で構成されてい
る。
FIG. 21 is a plan view of a main part of a memory cell array in which word lines 17, data lines 18, source lines 19 and the like are arranged in the memory cell array of FIG. FIG. 22 is a cross-sectional view of a portion corresponding to line CC in FIG. Flash memory (EEP
ROM) has a 1MIS structure, and has source and drain semiconductor regions 20s, 20s.
d, a tunnel insulating film 21, a floating gate electrode 22, an inter-gate insulating film 23, and a control gate electrode 24. The source and drain semiconductor regions 20s and 20d contain, for example, phosphorus or arsenic. The source semiconductor region 20s forms a part of the source line 19. The drain semiconductor region 20 d forms a part of the data line 18. That is, the source line 19 and the data line 18 are formed in a semiconductor region formed on the substrate 1. The tunnel insulating film 21 is made of, for example, a silicon oxide film. The floating gate electrode 22 is made of, for example, low-resistance polysilicon. The inter-gate insulating film 23 is made of, for example, a silicon oxide film. The control gate electrode 24 is formed by providing a silicide layer such as tungsten silicide on low-resistance polysilicon, for example. The control gate electrode 24 is constituted by a part of the word line 17.

【0058】このような本実施の形態4によれば、前記
実施の形態1,2で説明した理由から以下の効果を得る
ことができる。
According to the fourth embodiment, the following effects can be obtained for the reasons described in the first and second embodiments.

【0059】まず、メモリセルの書込み、消去およびデ
ータ読み出し動作の安定性を向上させることができる。
また、フィールド絶縁部7における埋め込み性を向上さ
せることができるので、これを挟んで隣接するメモリセ
ル間のショート不良を抑制または防止できる。このた
め、フラッシュメモリ(EEPROM)においても、隣
接するメモリセル間の間隔を狭めることができ、1チッ
プ内に形成可能なメモリ容量の増大を推進させることが
できる。
First, the stability of the writing, erasing and data reading operations of the memory cell can be improved.
Further, since the burying property in the field insulating portion 7 can be improved, short-circuit failure between memory cells adjacent to each other can be suppressed or prevented. Therefore, also in a flash memory (EEPROM), the interval between adjacent memory cells can be narrowed, and the memory capacity that can be formed in one chip can be promoted.

【0060】(実施の形態5)本実施の形態5において
は、例えばSRAM(Static Random Access Memory)
に本発明の技術思想を適用した場合について説明する。
(Fifth Embodiment) In the fifth embodiment, for example, an SRAM (Static Random Access Memory)
The case where the technical idea of the present invention is applied to the embodiment will be described.

【0061】図23は、本実施の形態5のSRAMにお
けるメモリセルアレイの要部平面図を示している。ま
た、図24は、図23のE−E線に相当する部分の断面
図を示している。このメモリセルアレイには、平面L字
状および逆L字状の活性領域L1と、図23の左右方向
に延びる短い矩形状の活性領域L2とが配置されてい
る。最小デバイス領域幅Wは、ワード線25が交差する
活性領域L1の最小幅である。各活性領域L1,L2の
周囲は、フィールド絶縁部7によって取り囲まれてい
る。このフィールド絶縁部7は、前記実施の形態1また
は実施の形態2の方法で形成されている。配線26A,
26Bは、活性領域L1,L2に交差するように配置さ
れている。
FIG. 23 is a plan view of a main part of a memory cell array in an SRAM according to the fifth embodiment. FIG. 24 is a sectional view of a portion corresponding to line EE in FIG. In this memory cell array, a planar L-shaped and inverted L-shaped active region L1 and a short rectangular active region L2 extending in the left-right direction of FIG. 23 are arranged. The minimum device region width W is the minimum width of the active region L1 where the word lines 25 intersect. The periphery of each of the active regions L1 and L2 is surrounded by a field insulating portion 7. This field insulating part 7 is formed by the method of the first or second embodiment. Wiring 26A,
26B is arranged to cross active regions L1 and L2.

【0062】図23において破線で囲んだ領域は、1個
のメモリセルMCを示している。メモリセルMCは、2
個のドライバ用のMISQd1,Qd2と、2個の転送
用のMISQt1,Qt2と、2個の負荷用のMISQ
L1,QL2とを有している。各MISQd1,Qd
2,Qt1,Qt2,QL1,QL2は、例えばnMI
Sで構成されている。各MISQd1,Qd2,Qt
1,Qt2,QL1,QL2の基本構造はほぼ同じであ
る。ここでは、図24に示すように、ドライバ用のMI
SQd1,Qd2を例示してその基本構造を説明する。
In FIG. 23, a region surrounded by a broken line shows one memory cell MC. The memory cell MC has 2
MISQd1 and Qd2 for two drivers, MISQt1 and Qt2 for two transfers, and MISQ for two loads
L1 and QL2. Each MIS Qd1, Qd
2, Qt1, Qt2, QL1, and QL2 are, for example, nMI
S. Each MIS Qd1, Qd2, Qt
1, Qt2, QL1, and QL2 have substantially the same basic structure. Here, as shown in FIG.
The basic structure will be described using SQd1 and Qd2 as an example.

【0063】ドライバ用のMISQd1,Qd2は、ソ
ースおよびドレイン用の半導体領域27と、ゲート絶縁
膜28と、ゲート電極29とを有している。半導体領域
27には、例えばリンまたはヒ素が含有されている。ゲ
ート絶縁膜28は、例えば酸化シリコン膜または酸窒化
シリコン膜からなる。酸窒化シリコン膜は、ゲート絶縁
膜28と基板1との界面に窒素が析出される構造を有し
ており、これを用いることでホットキャリア耐性を向上
させることが可能となっている。ゲート電極29は、例
えば低抵抗ポリシリコン膜上にタングステンシリサイド
またはコバルトシリサイドが形成されてなり、上記配線
26A,26Bの一部で形成されている。転送用のMI
SQt1,Qt2のゲート電極はワード線25の一部
(活性領域L1と重なる部分)で構成されている。ま
た、負荷用のMISQL1,QL2のゲート電極は、配
線26A,26Bの一部(活性領域L2と重なる部分)
で構成されている。
Each of the driver MISs Qd1 and Qd2 has a semiconductor region 27 for source and drain, a gate insulating film 28, and a gate electrode 29. The semiconductor region 27 contains, for example, phosphorus or arsenic. The gate insulating film 28 is made of, for example, a silicon oxide film or a silicon oxynitride film. The silicon oxynitride film has a structure in which nitrogen is deposited at the interface between the gate insulating film 28 and the substrate 1, and by using this, it is possible to improve hot carrier resistance. The gate electrode 29 is formed by forming tungsten silicide or cobalt silicide on a low-resistance polysilicon film, for example, and is formed by a part of the wirings 26A and 26B. MI for transfer
The gate electrodes of SQt1 and Qt2 are formed by a part of the word line 25 (a part overlapping the active region L1). The gate electrodes of the load MISs QL1 and QL2 are part of the wirings 26A and 26B (the part overlapping the active region L2).
It is composed of

【0064】このような本実施の形態5によれば、前記
実施の形態1,2で説明した理由から以下の効果を得る
ことができる。
According to the fifth embodiment, the following effects can be obtained for the reasons described in the first and second embodiments.

【0065】まず、SRAMの動作信頼性を向上させる
ことができる。また、フィールド絶縁部7における埋め
込み性を向上させることができるので、これを挟んで隣
接するメモリセル間のショート不良を抑制または防止で
きる。このため、SRAMにおいても、隣接するメモリ
セル間の間隔を狭めることができ、1チップ内に形成可
能なメモリ容量の増大を推進させることができる。
First, the operational reliability of the SRAM can be improved. Further, since the burying property in the field insulating portion 7 can be improved, short-circuit failure between memory cells adjacent to each other can be suppressed or prevented. Therefore, also in the SRAM, the interval between adjacent memory cells can be narrowed, and the increase in the memory capacity that can be formed in one chip can be promoted.

【0066】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the embodiment and can be variously modified without departing from the gist of the invention. Needless to say,

【0067】例えば半導体基板上の隣接配線間に形成さ
れた溝を絶縁膜で埋め込む際の方法として採用すること
ができる。
For example, it can be adopted as a method for filling a groove formed between adjacent wirings on a semiconductor substrate with an insulating film.

【0068】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるメモリ
回路を有する半導体装置の製造方法に適用した場合につ
いて説明したが、それに限定されるものではなく、例え
ばマイクロプロセッサ等のような論理回路を有する半導
体装置や上記メモリ回路と論理回路とを同一基板に形成
してなる混載型の半導体装置の製造方法にも適用でき
る。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the method of manufacturing a semiconductor device having a memory circuit, which is the field of application, has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a method of manufacturing a semiconductor device having a logic circuit such as a microprocessor or the like, and a method of manufacturing a hybrid semiconductor device in which the memory circuit and the logic circuit are formed on the same substrate.

【0069】[0069]

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0070】すなわち、半導体基板の主面に溝を形成し
た後、その溝を高密度プラズマ化学気相成長法により堆
積した絶縁膜で埋め込む際に、その絶縁膜の堆積時の厚
さに応じて、研磨処理前の前記絶縁膜の平坦性を向上さ
せる処理を行うことにより、その研磨処理による半導体
基板の主面内の平坦性を向上させることが可能となる。
That is, after a groove is formed on the main surface of the semiconductor substrate, when the groove is filled with an insulating film deposited by high-density plasma enhanced chemical vapor deposition, the thickness depends on the thickness of the insulating film at the time of deposition. By performing the process for improving the flatness of the insulating film before the polishing process, it is possible to improve the flatness in the main surface of the semiconductor substrate by the polishing process.

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

【図1】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
工程中における要部断面図である。
FIG. 1 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention during a manufacturing step thereof;

【図2】図1に続く半導体装置の製造工程中における要
部断面図である。
FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 1;

【図3】図2に続く半導体装置の製造工程中における要
部断面図である。
3 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 2;

【図4】(a)は図3に続く半導体装置の製造工程中に
おける要部断面図、(b)は(a)の要部拡大断面図で
ある。
4A is a cross-sectional view of a main part of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 3, and FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG.

【図5】図4に続く半導体装置の製造工程中における要
部断面図である。
5 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 4;

【図6】図5の要部拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged sectional view of a main part of FIG. 5;

【図7】図5及び図6に続く半導体装置の製造工程中に
おける要部断面図である。
FIG. 7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIGS. 5 and 6;

【図8】図7に続く半導体装置の製造工程中における要
部断面図である。
8 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 7;

【図9】図8に続く半導体装置の製造工程中における要
部断面図である。
9 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 8;

【図10】図9に続く半導体装置の製造工程中における
要部断面図である。
10 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 9;

【図11】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造方法で用いたCMP装置の一例の説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of an example of a CMP apparatus used in a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図12】本発明の他の実施の形態である半導体装置の
製造工程中における要部断面図である。
FIG. 12 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device of another embodiment of the present invention during a manufacturing step;

【図13】図12と同工程時における半導体装置の要部
拡大断面図である。
FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the semiconductor device in the same step as in FIG. 12;

【図14】図12および図13に続く半導体装置の製造
工程中における要部断面図である。
FIG. 14 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIGS. 12 and 13;

【図15】図14に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。
15 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 14;

【図16】図15に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。
16 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 15;

【図17】本発明の他の実施の形態である半導体装置の
要部平面図である。
FIG. 17 is a plan view of relevant parts of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention;

【図18】図17に他の部材を配置して示した半導体装
置の要部平面図である。
18 is a main part plan view of the semiconductor device in which another member is arranged in FIG.

【図19】図18のA−A線に相当する部分の断面図で
ある。
FIG. 19 is a sectional view of a portion corresponding to line AA in FIG. 18;

【図20】本発明の他の実施の形態である半導体の要部
平面図である。
FIG. 20 is a plan view of a main part of a semiconductor according to another embodiment of the present invention;

【図21】図20に他の部材を配置して示した半導体装
置の要部平面図である。
FIG. 21 is a plan view of a principal part of the semiconductor device in which another member is arranged in FIG. 20;

【図22】図21のC−C線に相当する部分の断面図で
ある。
FIG. 22 is a cross-sectional view of a portion corresponding to line CC in FIG. 21;

【図23】本発明の他の実施の形態である半導体の要部
平面図である。
FIG. 23 is a plan view of a main part of a semiconductor according to another embodiment of the present invention;

【図24】図23のE−E線に相当する部分の断面図で
ある。
24 is a sectional view of a portion corresponding to line EE in FIG. 23;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ウエハ 1S 半導体基板 2 絶縁膜 3 絶縁膜(第1絶縁膜) 4 分離溝 5 絶縁膜 6 絶縁膜(第2絶縁膜) 6a 突起部 6b 突起部 7 フィールド絶縁部(溝型の分離部) 8 CMP装置 8a 筐体 8b 回転軸 8c モータ 8d 研磨盤 8e 研磨パッド 8f ウエハキャリア 8f1 凹部 8g 駆動軸 8h スラリ供給管 8i ドレッサ 8j 駆動軸 9 犠牲膜 10 ワード線 11 データ線 12 半導体領域 13 ゲート絶縁膜 14 ゲート電極 15A〜15C プラグ 16 キャパシタ 16A 下部電極 16B 上部電極 16C 容量絶縁膜 17 ワード線 18 データ線 19 ソース線 20s,20d 半導体領域 21 トンネル絶縁膜 22 フローティングゲート電極 23 ゲート間絶縁膜 24 コントロールゲート電極 25 ワード線 26A,26B 配線 27 半導体領域 28 ゲート絶縁膜 29 ゲート電極 PR1 フォトレジストパターン PR2 フォトレジストパターン(マスキングパター
ン) L 活性領域 L1,L2 活性領域 Qs メモリセル選択用のMIS・FET Qd1,Qd2 ドライバ用のMIS・FET Qt1,Qt2 転送用のMIS・FET QL1,QL2 負荷用のMIS・FET
Reference Signs List 1 wafer 1S semiconductor substrate 2 insulating film 3 insulating film (first insulating film) 4 separation groove 5 insulating film 6 insulating film (second insulating film) 6a protrusion 6b protrusion 7 field insulating portion (groove-type separation portion) 8 CMP device 8a Housing 8b Rotary shaft 8c Motor 8d Polishing machine 8e Polishing pad 8f Wafer carrier 8f1 Depression 8g Drive shaft 8h Slurry supply tube 8i Dresser 8j Drive shaft 9 Sacrificial film 10 Word line 11 Data line 12 Semiconductor region 13 Gate insulating film 14 Gate electrode 15A to 15C Plug 16 Capacitor 16A Lower electrode 16B Upper electrode 16C Capacitive insulating film 17 Word line 18 Data line 19 Source line 20s, 20d Semiconductor region 21 Tunnel insulating film 22 Floating gate electrode 23 Intergate insulating film 24 Control gate electrode 25 Word line 26A, 2 B wiring 27 semiconductor region 28 gate insulating film 29 gate electrode PR1 photoresist pattern PR2 photoresist pattern (masking pattern) L active region L1, L2 active region Qs MIS • FET for memory cell selection Qd1, Qd2 MIS • FET for driver MIS • FET for transfer Qt1, Qt2 MIS • FET for load QL1, QL2

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/108 H01L 29/78 371 27/11 27/115 29/788 29/792 Fターム(参考) 5F032 AA37 AA44 AA45 BA02 CA14 CA17 DA02 DA04 DA10 DA22 DA25 DA28 DA33 DA53 5F083 AD10 AD42 AD48 BS27 EP02 EP05 EP22 EP79 ER22 GA02 GA09 GA27 GA30 JA03 JA05 JA32 JA38 JA39 JA40 JA53 KA13 MA06 MA17 MA20 NA01 PR12 PR21 PR40 ZA12 5F101 BA07 BA12 BB02 BD34 BD35 BE07 BF09 BH02 BH30 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (51) Int.Cl. 7 identification mark FI theme Court Bu (reference) H01L 27/108 H01L 29/78 371 27/11 27/115 29/788 29/792 F -term (reference) 5F032 AA37 AA44 AA45 BA02 CA14 CA17 DA02 DA04 DA10 DA22 DA25 DA28 DA33 DA53 5F083 AD10 AD42 AD48 BS27 EP02 EP05 EP22 EP79 ER22 GA02 GA09 GA27 GA30 JA03 JA05 JA32 JA38 JA39 JA40 JA53 KA13 MA06 MA17 MA20 NA01 PR12 PR21 PR40 BA0712 BE07 BF09 BH02 BH30

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 以下の工程を有することを特徴とする半
導体装置の製造方法; (a)半導体基板の主面に溝を形成する工程、(b)前
記溝の深さをD、前記溝により囲まれる活性領域の最小
幅をWとした場合に、D+W/2またはそれ以上となる
ような厚さを持つ絶縁膜を高密度プラズマ化学気相成長
法により前記半導体基板の主面上に堆積する工程、
(c)前記絶縁膜上に、前記絶縁膜の上面に形成された
相対的に大きな突起部が露出され、それ以外が覆われる
ようなマスキングパターンを形成する工程、(d)前記
マスキングパターンをマスクとして、そこから露出され
る絶縁膜の上部をエッチング除去する工程、(e)前記
マスキングパターンを除去する工程、(f)前記(e)
工程後の前記絶縁膜が前記溝内に残されるように前記絶
縁膜を研磨することにより、前記半導体基板の主面に溝
型の分離部を形成する工程。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) forming a groove in a main surface of a semiconductor substrate; (b) setting the depth of the groove to D, Assuming that the minimum width of the enclosed active region is W, an insulating film having a thickness of D + W / 2 or more is deposited on the main surface of the semiconductor substrate by high-density plasma chemical vapor deposition. Process,
(C) forming a masking pattern on the insulating film so that a relatively large protrusion formed on the upper surface of the insulating film is exposed and the other is covered, and (d) masking the masking pattern. (E) removing the masking pattern by etching the upper portion of the insulating film exposed therefrom; (f) removing the masking pattern;
A step of forming a groove-type isolation portion in the main surface of the semiconductor substrate by polishing the insulating film so that the insulating film after the step is left in the groove.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記マスキングパターンの開口端部が、前記突
起部の傾斜部で終端せず、その裾野の前記絶縁膜上面の
略平坦部で終端するように、前記マスキングパターンを
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the opening end of the masking pattern does not end at an inclined portion of the protrusion, but ends at a substantially flat portion of the upper surface of the insulating film at the foot thereof. Forming the masking pattern.
【請求項3】 請求項1または2記載の半導体装置の製
造方法において、前記(e)工程後、前記(f)工程前
に、前記絶縁膜の上面全面をエッチバックする工程を有
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of etching back the entire upper surface of said insulating film after said step (e) and before said step (f). Manufacturing method of a semiconductor device.
【請求項4】 以下の工程を有することを特徴とする半
導体装置の製造方法; (a)半導体基板の主面に第1絶縁膜をパターニングす
る工程、(b)前記第1絶縁膜のパターンをマスクとし
て、そこから露出される半導体基板をエッチング除去す
ることにより、前記半導体基板の主面に溝を形成する工
程、(c)前記溝の深さをD、前記溝により囲まれる活
性領域の最小幅をWとした場合に、D+W/2またはそ
れ以上となるような厚さを持つ第2絶縁膜を高密度プラ
ズマ化学気相成長法により前記半導体基板の主面上に堆
積する工程、(d)前記第2絶縁膜上に、前記第2絶縁
膜の上面に形成された相対的に大きな突起部が露出さ
れ、それ以外が覆われるようなマスキングパターンを形
成する工程、(e)前記マスキングパターンをマスクと
して、そこから露出される第2絶縁膜の上部をエッチン
グ除去する工程、(f)前記マスキングパターンを除去
する工程、(g)前記(f)工程後の前記第2絶縁膜が
前記溝内に残されるように前記第2絶縁膜を研磨するこ
とにより、前記半導体基板の主面に溝型の分離部を形成
する工程。
4. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) patterning a first insulating film on a main surface of a semiconductor substrate; and (b) forming a pattern on the first insulating film. Forming a groove in the main surface of the semiconductor substrate by etching and removing the semiconductor substrate exposed therefrom as a mask, (c) setting the depth of the groove to D, and setting the depth of the active region surrounded by the groove to the maximum. Depositing a second insulating film having a thickness of D + W / 2 or more when the small width is W on the main surface of the semiconductor substrate by high-density plasma chemical vapor deposition; A) forming a masking pattern on the second insulating film such that a relatively large protrusion formed on the upper surface of the second insulating film is exposed and the other is covered; and (e) the masking pattern. The mask Etching the upper portion of the second insulating film exposed therefrom, (f) removing the masking pattern, and (g) placing the second insulating film after the (f) process in the trench. Forming a groove-shaped separation portion on the main surface of the semiconductor substrate by polishing the second insulating film so as to be left in the step.
【請求項5】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記マスキングパターンの開口端部が、前記突
起部の傾斜部で終端せず、その裾野の前記絶縁膜の略平
坦部で終端するように、前記マスキングパターンを形成
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein an opening end of the masking pattern does not end at an inclined portion of the protrusion, but ends at a substantially flat portion of the insulating film at a foot thereof. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming the masking pattern as described above.
【請求項6】 請求項4または5記載の半導体装置の製
造方法において、前記(e)工程に際して、前記第2絶
縁膜と前記第1絶縁膜とのエッチング選択比を大きくし
た条件でエッチング処理を施すことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein in the step (e), the etching process is performed under a condition that an etching selectivity between the second insulating film and the first insulating film is increased. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項7】 請求項4、5または6記載の半導体装置
の製造方法において、前記(f)工程後、前記(g)工
程前に、前記絶縁膜の上面全面をエッチバックする工程
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, further comprising a step of etching back the entire upper surface of the insulating film after the step (f) and before the step (g). A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項8】 請求項4〜7のいずれか1項に記載の半
導体装置の製造方法において、前記(g)工程に際し
て、前記第2絶縁膜と、前記第1絶縁膜との研磨選択比
が大きくなるような条件で研磨処理を施すことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein, in the step (g), a polishing selectivity between the second insulating film and the first insulating film is reduced. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: performing a polishing process under conditions that increase the size.
【請求項9】 請求項4〜8のいずれか1項に記載の半
導体装置の製造方法において、前記第1絶縁膜が窒化シ
リコン膜からなり、前記第2絶縁膜が酸化シリコン膜か
らなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein said first insulating film is made of a silicon nitride film, and said second insulating film is made of a silicon oxide film. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項10】 請求項4〜9のいずれか1項に記載の
半導体装置の製造方法において、前記(g)工程後、前
記溝型の分離部に囲まれる半導体基板の活性領域にゲー
ト絶縁膜を形成する工程、前記ゲート絶縁膜上にゲート
電極を形成する工程、前記半導体基板にソースおよびド
レイン用の半導体領域を形成する工程を有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein after the step (g), a gate insulating film is formed in an active region of the semiconductor substrate surrounded by the trench-shaped isolation portion. Forming a semiconductor device, forming a gate electrode on the gate insulating film, and forming source and drain semiconductor regions on the semiconductor substrate.
【請求項11】 以下の工程を有することを特徴とする
半導体装置の製造方法; (a)半導体基板の主面に溝を形成する工程、(b)前
記溝の深さをD、前記溝により囲まれる活性領域の最小
幅をWとした場合に、D+W/2よりも薄い厚さを持つ
絶縁膜を高密度プラズマ化学気相成長法により前記半導
体基板の主面上に堆積する工程、(c)前記絶縁膜上に
犠牲膜を堆積する工程、(d)前記犠牲膜および絶縁膜
をエッチバックする工程、(e)前記(d)工程後の前
記絶縁膜が前記溝内に残されるように前記絶縁膜を研磨
することにより、前記半導体基板の主面に溝型の分離部
を形成する工程。
11. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) forming a groove in a main surface of a semiconductor substrate; (b) setting the depth of the groove to D; Depositing an insulating film having a thickness smaller than D + W / 2 on the main surface of the semiconductor substrate by high-density plasma chemical vapor deposition, where W is the minimum width of the enclosed active region; (c) A) a step of depositing a sacrificial film on the insulating film, (d) a step of etching back the sacrificial film and the insulating film, and (e) a step of leaving the insulating film after the step (d) in the groove. A step of forming a groove-type separation portion on the main surface of the semiconductor substrate by polishing the insulating film.
【請求項12】 請求項11記載の半導体装置の製造方
法において、前記(b)工程の絶縁膜の形成処理に際し
て、前記絶縁膜の上面に突起部が分散されて配置される
ようにすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein, in the process of forming the insulating film in the step (b), the protrusions are dispersedly arranged on the upper surface of the insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項13】 以下の工程を有することを特徴とする
半導体装置の製造方法; (a)半導体基板の主面に第1絶縁膜をパターニングす
る工程、(b)前記第1絶縁膜のパターンをマスクとし
て、そこから露出される半導体基板をエッチング除去す
ることにより、前記半導体基板の主面に溝を形成する工
程、(c)前記溝の深さをD、前記溝により囲まれる活
性領域の最小幅をWとした場合に、D+W/2よりも薄
い厚さを持つ第2絶縁膜を高密度プラズマ化学気相成長
法により前記半導体基板の主面上に堆積する工程、
(d)前記第2絶縁膜上に犠牲膜を堆積する工程、
(e)前記犠牲膜および第2絶縁膜をエッチバックする
工程、(f)前記(e)工程後の前記第2絶縁膜が前記
溝内に残されるように前記第2絶縁膜を研磨することに
より、前記半導体基板の主面に溝型の分離部を形成する
工程。
13. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) patterning a first insulating film on a main surface of a semiconductor substrate; and (b) forming a pattern on the first insulating film. Forming a groove in the main surface of the semiconductor substrate by etching and removing the semiconductor substrate exposed therefrom as a mask, (c) setting the depth of the groove to D, and setting the depth of the active region surrounded by the groove to the maximum. Depositing a second insulating film having a thickness smaller than D + W / 2 on the main surface of the semiconductor substrate by a high-density plasma chemical vapor deposition method, where the small width is W;
(D) depositing a sacrificial film on the second insulating film;
(E) a step of etching back the sacrificial film and the second insulating film, and (f) polishing the second insulating film so that the second insulating film after the step (e) remains in the groove. Forming a groove-shaped separation portion on the main surface of the semiconductor substrate.
【請求項14】 請求項13記載の半導体装置の製造方
法において、前記(c)工程の絶縁膜の形成処理に際し
て、前記絶縁膜の上面に突起部が分散されて配置される
ようにすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein, in the process of forming the insulating film in the step (c), the protrusions are dispersed on the upper surface of the insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項15】 請求項13または14記載の半導体装
置の製造方法において、前記(f)工程に際して、前記
第2絶縁膜と、前記第1絶縁膜との研磨選択比が大きく
なるような条件で研磨処理を施すことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein in the step (f), conditions are set such that a polishing selectivity between the second insulating film and the first insulating film is increased. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing a polishing process.
【請求項16】 請求項13、14または15記載の半
導体装置の製造方法において、前記第1絶縁膜が窒化シ
リコン膜からなり、前記第2絶縁膜が酸化シリコン膜か
らなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein said first insulating film is made of a silicon nitride film, and said second insulating film is made of a silicon oxide film. Device manufacturing method.
【請求項17】 請求項13〜16のいずれか1項に記
載の半導体装置の製造方法において、前記(f)工程
後、前記溝型の分離部に囲まれる半導体基板の活性領域
にゲート絶縁膜を形成する工程、前記ゲート絶縁膜上に
ゲート電極を形成する工程、前記半導体基板にソースお
よびドレイン用の半導体領域を形成する工程を有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein after the step (f), a gate insulating film is formed in an active region of the semiconductor substrate surrounded by the trench-shaped isolation portion. Forming a semiconductor device, forming a gate electrode on the gate insulating film, and forming source and drain semiconductor regions on the semiconductor substrate.
【請求項18】 以下の工程を有することを特徴とする
半導体装置の製造方法; (a)半導体基板の主面に溝を形成する工程、(b)前
記半導体基板の主面上に高密度プラズマ化学気相成長法
により絶縁膜を堆積する工程、(c)前記絶縁膜上に、
前記絶縁膜の上面に形成された相対的に大きな突起部が
露出され、それ以外が覆われるようなマスキングパター
ンを形成する工程、(d)前記マスキングパターンをマ
スクとして、そこから露出される絶縁膜の上部をエッチ
ング除去する工程、(e)前記マスキングパターンを除
去する工程、(f)前記(e)工程後の前記絶縁膜が前
記溝内に残されるように前記絶縁膜を研磨することによ
り、前記半導体基板の主面に溝型の分離部を形成する工
程。
18. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the following steps: (a) forming a groove in a main surface of a semiconductor substrate; and (b) high-density plasma on the main surface of the semiconductor substrate. Depositing an insulating film by chemical vapor deposition, (c) forming an insulating film on the insulating film;
Forming a masking pattern such that the relatively large protrusions formed on the upper surface of the insulating film are exposed and the other portions are covered, (d) the insulating film exposed therefrom using the masking pattern as a mask (E) removing the masking pattern, (f) polishing the insulating film so that the insulating film after the (e) step is left in the groove, Forming a groove-shaped separation portion on the main surface of the semiconductor substrate.
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JP2012043879A (en) * 2010-08-17 2012-03-01 On Semiconductor Trading Ltd Semiconductor device
JP2018101738A (en) * 2016-12-21 2018-06-28 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing device, substrate processing system and substrate processing method

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