JP2003007656A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2003007656A JP2003007656A JP2001193642A JP2001193642A JP2003007656A JP 2003007656 A JP2003007656 A JP 2003007656A JP 2001193642 A JP2001193642 A JP 2001193642A JP 2001193642 A JP2001193642 A JP 2001193642A JP 2003007656 A JP2003007656 A JP 2003007656A
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Abstract
存性の影響を排し、平坦性の優れた表面を備えた半導体
装置を得る。 【解決手段】 基板の素子形成領域上にストッパー層
(SiN)12を形成し、前記素子形成領域を形成した基板
11全体を覆う平坦な絶縁層13(SiO2)を形成し、C
MPによる研磨を前記ストッパー層12上に所定層厚の
絶縁層が残る状態まで行って停止し、次に、前記ストッ
パー層12が前記絶縁層13上に所定層厚突出するまで
前記絶縁層13をエッチバックし、更に、前記ストッパ
ー層12をエッチバックして除去する工程を実施して半
導体装置を得る。
Description
法、とくに化学機械研磨(Chemical MechanicalPolishi
ng、CMPという)により良好に平坦化された半導体装
置を製造する方法に関するものである。
半導体基板上に形成した絶縁層上に配線パターンを埋め
込んだ配線構造を多層積層化した多層配線構造が一般的
である。このような半導体装置は、半導体ウエーハ上に
酸化膜、金属膜、ポリシリコン等の薄膜を堆積後、生じ
た凹凸をCMP装置により平坦化処理を行い、平坦化さ
れた面上に新たな配線を行うという工程が繰り返されて
作製される。
CMP装置の1例を説明するための図である。CMP装
置では、定盤1が回転機構(図示せず)により回転自在
に設置されており、その上面には例えば両面テープなど
の適宜の手段で研磨用パッド2が固定されている。ま
た、この定盤1の上部には被研磨物3(例えば、ウエー
ハ、以下ウエーハという)を保持する研磨ヘッド5がシ
リンダ6により上下動自在に設置されている。
面にその吸着保持及び緩衝材として吸着フィルム10が
設置されており、かつ、研磨ヘッド5の外周部にはウエ
ーハ3が研磨中に研磨ヘッドから飛び出さないようにリ
テーナリング7が具備されている。さらに、定盤1上に
は研磨材をパッド面に均すために、パッドコンディショ
ナー4がシリンダで上下動自在に配備され、研磨時、或
いはそれとは独立して研磨ヘッドと同様に、パッド上に
押圧しながら回転させてパッド上のスラリー状の研磨剤
9を均しつつパッド面のコンディショニングを行う。
にウエーハを取り付け、研磨ヘッド5及び定盤1を回転
させ、その状態で研磨ヘッド5をシリング6により降下
させる。研磨ヘッド5に保持されたウエーハはパッド2
に接した後に更に加圧され、これによりパッド2に押し
つけられ、回転する定盤1とその上を回転しながら移動
する研磨ヘッド5との回転力により研磨される。その
際、スラリー状の研磨剤9が研磨剤供給ホース8により
パッド2上に供給され、必要に応じてパットコンディシ
ョナー4が供給された研磨剤をパット2上で均しながら
研磨を行う。
われるが、半導体製造技術の微細化が進むに連れ、例え
ばパターン焼き付けのための露光工程では、焦点深度が
一層浅くなっている等の理由で、更に高い平坦度が求め
られるようになってきている。特に、STICMP工程
では、その後のゲート配線のエッチングマージンが小さ
く、ウエーハ面内、面間,チップ内全域における素子形
成領域/素子分離領域(Active/Field)間の平坦度の
ばらつきを数十nm以下に抑える必要があるため、求めら
れるスペック(Spec)も非常に厳しいものとなってい
る。
ける研磨工程を示している。そのうち図5はCMPによ
る研磨を行う以前の状態、即ち、Siの導体基板11上に
形成した素子形成領域の上にストッパー層(SiN)12
を積層し、更に基板表面全体をSiO2の絶縁層13で被
覆して表面を平坦化した状態を示している。
態を示している。図から明らかなように、この状態で
は、所望の素子形成領域/素子分離領域段差を得る際に
素子形成領域上にあるストッパ層(SiN)12をある程
度まで削り込んでいる。その理由は次のとおりである。
即ち、一般に酸化膜系CMPで用いるスラリーにはSiO2
とストッパSiN間に研磨選択比つまり研磨速度差がある
ため、同じように研磨してもSiO2ではSiNより早く研磨
が進行する。そのため広い素子形成領域ではストッパSi
Nがストッパとしての効果を発揮し、なかなか研磨が進
行しないが、広い素子分離領域(Field)中に小さな素
子形成領域パターン(Active Pattern)が存在するよ
うな部分では、周辺の素子分離領域のSiO2膜の研磨が進
むため、孤立したストッパSiNもその研磨を支えきれず
に結果としてSiNの研磨も進行する。
ッパSiNをエッチングで除去した研磨面の状態を示して
いる。図示のように、素子分離領域における研磨が進行
し、その研磨面と波線で示す広い素子形成領域における
研磨面との間に、CMPの研磨パターン依存性に基づく
図示のような段差が生じている。つまり、素子形成領域
/素子分離領域比の大きい部分ではほとんどSiNストッ
パ層12は研磨されないが、孤立したロジック回路のよ
うに素子形成領域/素子分離領域比の小さい部分では、
素子形成領域周辺のSiO2の研磨が進むために、結果とし
て機械的にSiNが削り取られている。
は、研磨量の制御はある程度は可能であるが、その反面
CMPのパターン研磨依存性、つまり素子形成領域/素
子分離領域比に応じたパターン依存性を強調してしまう
ことになり、良好な研磨面を得ることには限界がある。
因みに、現在のSTICMP工程におけるチップ内での
パターン研磨依存性に依る段差ばらつきは、20nm程度に
達しており、素子形成領域/素子分離領域間の平坦度の
ばらつきを数十nm以下に抑える必要がある段差スペック
からみて、パターン研磨依存性による約20nmの段差ばら
つきは極めて問題である。
は、STICMPにおける研磨時のパターン研磨依存性
を抑制し、良好に平坦化された半導体装置の製造方法を
提供することである。
体装置の製造方法において、基板の素子形成領域上にス
トッパー層を形成する工程と、前記素子形成領域を形成
した基板全体を覆い絶縁層を形成する工程と、CMPに
よる研磨を前記ストッパー層上に所定層厚の前記絶縁層
が残る状態まで行い停止する工程と、前記ストッパー層
が前記絶縁層上に所定層厚突出するように、前記絶縁層
を除去する工程と、前記絶縁層上に所定層厚突出したス
トッパー層を除去する工程と、を有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法である。
において、基板の素子形成領域上にストッパー層を形成
する工程と、前記素子形成領域を形成した基板全体を覆
い絶縁層を形成する工程と、CMPによる研磨を前記ス
トッパー層上に所定層厚の前記絶縁層が残る状態まで行
い停止する工程と、前記ストッパー層が前記絶縁層上に
所定層厚突出するように、前記絶縁層をエッチバックす
る工程と、前記ストッパー層をエッチバックして除去す
る工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
法である。
された半導体の製造方法によって作製された半導体装置
である。
ついて、基板にSTIを形成する半導体装置を例に採っ
て図1乃至4を参照して説明する。図1は図5と同様、
Siの導体基板11上に形成した素子形成領域の上にスト
ッパ層12であるSiNを積層し、更に素子形成領域を形
成した基板全体を覆い、表面を平坦化するためSiO2の
絶縁層13を被覆したCMPによる研磨を行う以前の状
態を示しており、この状態でCMPによる研磨を行う。
状態を示しており、図6に示した従来の方法におけるC
MPとの相違は、下地のストッパ層(SiN)12まで研
磨が進行する前にCMPが終了するように研磨量を調整
していることである。本発明では、CMPは絶縁層SiO2
13についてのみ行うことになるからパターン研磨依存
性の問題は発生せず、段差のない平坦な研磨面を得るこ
とができる。また、研磨量の調整は、CMPが終了した
時点で絶縁層SiO213の平坦化が十分に終了しておくよ
うな研磨条件、例えば研磨時間等を調整することによっ
て行うが、その調整方法は任意である。なお、この方法
に依るときは、総研磨量が減ることから追加措置、例え
ばDHF等によるエッチバックが必要となるため、CM
P終了後に、例えばウエットエッチ等により研磨膜をエ
ッチバック(EtchBack)することにより所望の膜厚にす
る。
バックを行った後の状態を示している。つまり、ウエッ
トエッチ等により前記ストッパー層12が前記絶縁層Si
O213上に所定層厚分突出するまでエッチバックして所
要量の膜厚を得ている。
にエッチバックして除去した後の半導体装置の表面の状
態を示している。この表面は、図6の従来の方法におけ
る表面のようなCMP研磨パターン依存性のない平面性
の優れた表面となっている。
おいてストッパ層12に達する前に研磨を終了すること
により、パターン研磨依存性の影響が抑制された被研磨
面を得、その後この残った被研磨膜を、CMPよりも面
内/面間均一性(つまり、ウエーハ面内の加工均一性/
複数枚ウエーハ(例えばロット間)における加工均一
性)の良いウエットエッチ等で取り除いて所望の膜厚と
することで、パターン平坦性の良好な半導体を得ること
ができる。また、本発明は、STICMP以外のストッ
パ層の存在する他のCMPにおいても同様に適用するこ
とが出来る。
のおける研磨パターン依存性のない平面性の良好な半導
体装置を得ることができる。
面図である。
断面図である。
装置の断面図である。
図であって、研磨された被研磨面を説明するための図で
ある。
導体装置の断面図である。
半導体装置の断面図である。
体装置の断面図であって、研磨された被研磨面を説明す
るための図である。
ディショナー、5…研磨ヘッド、6…シリンダ、7…リ
テーナリング、8…研磨剤供給ホース、9…研磨剤、1
0…吸着フィルム、11…導体基板、12…ストッパー
層、13…絶縁層
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体装置の製造方法において、 基板の素子形成領域上にストッパー層を形成する工程
と、 前記素子形成領域を形成した基板全体を覆い絶縁層を形
成する工程とCMPによる研磨を前記ストッパー層上に
所定層厚の前記絶縁層が残る状態まで行い停止する工程
と、 前記ストッパー層が前記絶縁層上に所定層厚突出するよ
うに、前記絶縁層を除去する工程と、 前記絶縁層上に所定層厚突出したストッパー層を除去す
る工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 半導体装置の製造方法において、 基板の素子形成領域上にストッパー層を形成する工程
と、 前記素子形成領域を形成した基板全体を覆い絶縁層を形
成する工程とCMPによる研磨を前記ストッパー層上に
所定層厚の前記絶縁層が残る状態まで行い停止する工程
と、 前記ストッパー層が前記絶縁層上に所定層厚突出するよ
うに、前記絶縁層をエッチバックする工程と、 前記ストッパー層をエッチバックして除去する工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載された半導体の製
造方法によって作製された半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001193642A JP2003007656A (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001193642A JP2003007656A (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003007656A true JP2003007656A (ja) | 2003-01-10 |
Family
ID=19031890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001193642A Pending JP2003007656A (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003007656A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8357576B2 (en) | 2010-02-11 | 2013-01-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
US8871644B2 (en) | 2013-03-19 | 2014-10-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000243733A (ja) * | 1999-02-24 | 2000-09-08 | Hitachi Chem Co Ltd | 素子分離形成方法 |
JP2000340646A (ja) * | 1999-05-27 | 2000-12-08 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
2001
- 2001-06-26 JP JP2001193642A patent/JP2003007656A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2000243733A (ja) * | 1999-02-24 | 2000-09-08 | Hitachi Chem Co Ltd | 素子分離形成方法 |
JP2000340646A (ja) * | 1999-05-27 | 2000-12-08 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8871644B2 (en) | 2013-03-19 | 2014-10-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor device |
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A621 | Written request for application examination |
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A02 | Decision of refusal |
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