JP2003158179A - Semiconductor device and its fabricating method - Google Patents

Semiconductor device and its fabricating method

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JP2003158179A
JP2003158179A JP2001357836A JP2001357836A JP2003158179A JP 2003158179 A JP2003158179 A JP 2003158179A JP 2001357836 A JP2001357836 A JP 2001357836A JP 2001357836 A JP2001357836 A JP 2001357836A JP 2003158179 A JP2003158179 A JP 2003158179A
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JP
Japan
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trench
semiconductor substrate
etching
alignment mark
forming
Prior art date
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JP2001357836A
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Japanese (ja)
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Hideo Okubo
英雄 大久保
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a highly reliable isolation trench having a flat surface. SOLUTION: The semiconductor device comprises an isolation region formed of a first trench made in a specified region on the surface of a semiconductor substrate and an insulation film filling the first trench and isolating the semiconductor substrate into a plurality of element regions, and an alignment mark consisting of an empty second trench exposed to the surface of the substrate wherein the surface level of the insulation film in the isolation region projects from the surface of the semiconductor substrate in the vicinity of the alignment mark.

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、半導体装置および
その製造方法に関し、特に、アライメントマークの形成
を含むトレンチの形成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to formation of a trench including formation of an alignment mark.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年半導体装置の微細化、高集積化は進
む一方であり、サブクオータミクロンの加工を高精度か
つ再現性よく行う技術が必要となってきている。なかで
も素子分離をはじめ、素子の多層化あるいは3次元化を
はかるにあたり、高精度かつ微細なトレンチの形成は極
めて重要な課題となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor devices have become finer and more highly integrated, a technique for processing subquarter micron with high accuracy and reproducibility is required. Especially, in forming a multi-layer or three-dimensional element including element isolation, formation of a highly precise and fine trench has become an extremely important issue.

【0003】近年、半導体装置の高集積化に伴い、ST
I(Shallow Trench Isolation)素子分離法と指称され
る、微細なトレンチを用いた素子分離方法が注目されて
いる。このSTI素子分離法を用いて素子分離を行う場
合、後続の素子形成プロセスで用いられるアライメント
マークをトレンチで形成する工程を伴うことが多い。後
続のマスクアライメント工程で検出を容易にするため
に、このアライメントマークは酸化シリコンを充填する
ことなく凹部として残した状態で用いる必要がある。
In recent years, with the high integration of semiconductor devices, ST
An element isolation method using a fine trench, which is called an I (Shallow Trench Isolation) element isolation method, is drawing attention. When element isolation is performed using this STI element isolation method, it often involves a step of forming an alignment mark by a trench used in a subsequent element formation process. In order to facilitate detection in the subsequent mask alignment process, this alignment mark needs to be used in a state where it is left as a recess without being filled with silicon oxide.

【0004】そこで従来は、アライメントマークをトレ
ンチ形成と同一工程で形成し、トレンチ内に絶縁膜を埋
め込んだ後、アライメントマーク領域においてのみこの
埋め込まれた絶縁膜を除去することにより、アライメン
トマークの形成を行っていた。
Therefore, conventionally, an alignment mark is formed by forming the alignment mark in the same step as forming the trench, filling the trench with an insulating film, and then removing the buried insulating film only in the alignment mark region. Was going on.

【0005】すなわち、まず図3(a)に示すように、
シリコン基板1表面に窒化シリコン膜2を形成し、この
上層にフォトリソグラフィを用いてトレンチ形成のため
のレジストパターン3を形成する。
That is, first, as shown in FIG.
A silicon nitride film 2 is formed on the surface of a silicon substrate 1, and a resist pattern 3 for forming trenches is formed on the silicon nitride film 2 by photolithography.

【0006】続いて、このレジストパターン3をマスク
として窒化シリコン膜2をパターニングし、さらにこの
レジストパターン3および窒化シリコン膜2をマスクと
してシリコン基板1表面をRIEによりエッチングし、
所望の深さのトレンチ4を形成する。
Subsequently, the silicon nitride film 2 is patterned using the resist pattern 3 as a mask, and the surface of the silicon substrate 1 is etched by RIE using the resist pattern 3 and the silicon nitride film 2 as masks.
The trench 4 having a desired depth is formed.

【0007】そしてレジストパターン3を除去した後、
CVD法により酸化シリコン膜5を形成し、CMP(Ch
emical Mechanical Etching)法により、表面の平坦化
を行い、図3(b)に示すように、酸化シリコン膜5の
充填されたトレンチを形成する。
After removing the resist pattern 3,
A silicon oxide film 5 is formed by the CVD method, and CMP (Ch
The surface is flattened by an emical mechanical etching method to form a trench filled with the silicon oxide film 5 as shown in FIG.

【0008】更に、図3(c)に示すように、窒化シリ
コン膜2表面にレジストを塗布し、アライメントマーク
となる領域のトレンチの周辺のみに開口を有する第2の
レジストパターン6を形成する。
Further, as shown in FIG. 3C, a resist is applied to the surface of the silicon nitride film 2 to form a second resist pattern 6 having an opening only around the trench in the region serving as an alignment mark.

【0009】そして、ウエットエッチングまたはRIE
を用いて酸化シリコンのエッチングを行いトレンチ内部
の酸化シリコン膜をエッチング除去する。そして、レジ
ストパターン6を除去し、図3(d)に示すように、ト
レンチからなるアライメントマーク7を形成する。
Then, wet etching or RIE is performed.
Is used to etch the silicon oxide film to remove the silicon oxide film inside the trench by etching. Then, the resist pattern 6 is removed, and as shown in FIG. 3D, an alignment mark 7 composed of a trench is formed.

【0010】このようにして形成されるアライメントマ
ークを備えた半導体基板は、図3(d)から明らかなよ
うに素子分離のためのトレンチ4表面では酸化シリコン
膜5が盛り上がっており、表面に段差が形成される。こ
こでは窒化シリコン膜の膜厚相当の段差が形成されるこ
とになり、段差は約200nm程度となっている。この
ため、リソグラフィ工程でのフォーカスマージンが小さ
くなり、これが、高精度のパターン形成を阻む大きな問
題となっていた。
In the semiconductor substrate having the alignment mark thus formed, as is apparent from FIG. 3D, the silicon oxide film 5 is raised on the surface of the trench 4 for element isolation, and a step is formed on the surface. Is formed. Here, a step corresponding to the film thickness of the silicon nitride film is formed, and the step is about 200 nm. For this reason, the focus margin in the lithography process becomes small, which has been a serious problem that prevents highly accurate pattern formation.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】このように従来の素子
分離方法では、アライメントマーク形成のために表面に
段差が形成され、これが微細化を阻む大きな問題となっ
ていた。
As described above, in the conventional element isolation method, a step is formed on the surface for forming the alignment mark, which is a big problem to prevent miniaturization.

【0012】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、表面が平坦で信頼性の高い素子分離トレンチを形成
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to form a highly reliable element isolation trench having a flat surface.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】そこで本発明の第1で
は、半導体基板表面の所定の領域に形成されたトレンチ
と、前記トレンチ内に充填された絶縁膜とによって形成
され、前記半導体基板を複数の素子領域に分離する素子
分離領域を含み、前記素子分離領域の前記絶縁膜の表面
レベルが前記半導体基板表面よりも突出しないように構
成されていることを特徴とする。
Therefore, in the first aspect of the present invention, a plurality of semiconductor substrates are formed by a trench formed in a predetermined region on the surface of the semiconductor substrate and an insulating film filled in the trench. The device isolation region is divided into the device regions of the above, and the surface level of the insulating film in the device isolation region is configured not to protrude beyond the surface of the semiconductor substrate.

【0014】かかる構成によれば、基板表面の平坦化を
図ることが可能となる。従って、多層化に際しても、リ
ソグラフィ工程でのフォーカスマージンの向上を図るこ
とができ、信頼性の高い半導体装置を得ることが可能と
なる。
According to this structure, the surface of the substrate can be flattened. Therefore, even when the number of layers is increased, the focus margin in the lithography process can be improved, and a highly reliable semiconductor device can be obtained.

【0015】本発明の第2では、半導体基板表面の所定
の領域に形成された第1のトレンチと、前記第1トレン
チ内に充填された絶縁膜とによって形成され、前記半導
体基板を複数の素子領域に分離する素子分離領域と、基
板表面に露呈する空の第2のトレンチからなるアライメ
ントマークとを含み、前記素子分離領域は少なくとも、
前記アライメントマークの近傍で、前記素子分離領域の
前記絶縁膜の表面レベルが前記半導体基板表面よりも突
出しないように構成されていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, the semiconductor substrate is formed of a plurality of elements by a first trench formed in a predetermined region on the surface of the semiconductor substrate and an insulating film filled in the first trench. An element isolation region that is separated into regions, and an alignment mark formed of an empty second trench exposed on the surface of the substrate, wherein the element isolation region is at least
It is characterized in that the surface level of the insulating film in the element isolation region does not protrude beyond the surface of the semiconductor substrate in the vicinity of the alignment mark.

【0016】かかる構成によれば、アライメントマーク
周辺の基板表面の平坦化を図ることが可能となり、リソ
グラフィ工程でのフォーカスマージンの向上を図ること
ができ、信頼性の高い半導体装置を得ることが可能とな
る。
According to this structure, the surface of the substrate around the alignment mark can be flattened, the focus margin in the lithography process can be improved, and a highly reliable semiconductor device can be obtained. Becomes

【0017】望ましくは、前記半導体基板はシリコン基
板であり、前記トレンチは、内壁に酸化シリコン膜が形
成され、素子分離領域を構成していることを特徴とす
る。
Preferably, the semiconductor substrate is a silicon substrate, and a silicon oxide film is formed on an inner wall of the trench to form an element isolation region.

【0018】かかる構成によれば、MOSデバイスなど
における信頼性の高い構造を得ることが可能となる。
According to this structure, it is possible to obtain a highly reliable structure such as a MOS device.

【0019】また本発明の方法によれば、半導体基板表
面にトレンチを形成する工程が、半導体基板表面のトレ
ンチ形成領域に開口を有する耐エッチング性の第1のマ
スクを形成する工程と、前記開口のうちアライメントマ
ークを形成すべき領域を被覆するように第2のマスクを
形成する工程と、前記第1および第2のマスクをマスク
として、前記半導体基板をエッチングし、素子分離用の
トレンチを形成する第1のエッチング工程と、前記第2
のマスクを除去し、アライメントマーク形成領域の前記
開口を露呈せしめる工程と、前記素子分離用トレンチ内
に絶縁膜を充填する工程と、前記アライメントマーク形
成領域の前記半導体基板表面が露呈するまで、前記絶縁
膜をエッチングするエッチバック工程と、前記絶縁膜に
対してエッチング選択性をもつようなエッチング条件
で、前記アライメントマーク形成領域の前記半導体基板
表面をエッチングし、アライメントマーク用トレンチを
形成する第2のエッチング工程と、前記第1のマスクを
除去する工程とを含むことを特徴とする。
According to the method of the present invention, the step of forming the trench on the surface of the semiconductor substrate includes the step of forming a first etching-resistant mask having an opening in the trench formation region on the surface of the semiconductor substrate, and the opening. A step of forming a second mask so as to cover a region in which an alignment mark is to be formed, and the semiconductor substrate is etched using the first and second masks as masks to form trenches for element isolation. The first etching step, and the second step
Removing the mask, exposing the opening of the alignment mark formation region, filling an insulating film in the element isolation trench, until the semiconductor substrate surface of the alignment mark formation region is exposed, An etch-back step of etching the insulating film, and etching the surface of the semiconductor substrate in the alignment mark forming region under an etching condition having etching selectivity with respect to the insulating film to form an alignment mark trench. And the step of removing the first mask.

【0020】かかる構成によれば、トレンチ形成のため
の第1のエッチング工程では素子分離用トレンチのみを
形成し、この素子分離用トレンチを絶縁膜で充填した
後、アライメントマーク用トレンチを形成する為のエッ
チングを実行するようにしているため、アライメントマ
ーク用トレンチの周辺の素子分離トレンチ内での絶縁膜
の盛り上がりがなく、平坦な表面を得ることができ、リ
ソグラフィ精度が高く信頼性の高い半導体装置を容易に
形成することが可能となる。
According to this structure, only the element isolation trench is formed in the first etching process for forming the trench, and the alignment mark trench is formed after filling the element isolation trench with the insulating film. Since the etching is performed on the semiconductor device, a flat surface can be obtained without rising of the insulating film in the element isolation trench around the alignment mark trench, and a highly reliable and highly reliable semiconductor device can be obtained. Can be easily formed.

【0021】望ましくは、前記半導体基板はシリコン基
板であり、前記第1のマスクを形成する工程は、窒化シ
リコン膜を形成する工程と、フォトリソグラフィにより
前記窒化シリコン膜をパターニングする工程とを含むこ
とを特徴とする。
Preferably, the semiconductor substrate is a silicon substrate, and the step of forming the first mask includes a step of forming a silicon nitride film and a step of patterning the silicon nitride film by photolithography. Is characterized by.

【0022】望ましくは、前記絶縁膜の形成工程はCV
D法により酸化シリコン膜を形成する工程であることを
特徴とする。
Preferably, the step of forming the insulating film is CV.
It is characterized in that it is a step of forming a silicon oxide film by the D method.

【0023】望ましくは、前記エッチバック工程は、C
MP工程であることを特徴とする。
Preferably, the etch-back step is C
It is characterized by being an MP process.

【0024】望ましくは、前記第2のエッチング工程
は、ウエットエッチング工程であることを特徴とする。
Preferably, the second etching step is a wet etching step.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】次に本発明の第1の実施形態につ
いて図面を参照しつつ詳細に説明する。この方法では、
トレンチ形成のための第1のエッチング工程では素子分
離用トレンチのみを形成し、この素子分離用トレンチを
絶縁膜で充填した後、アライメントマーク用トレンチを
形成する為のエッチングを実行するようにし、アライメ
ントマーク用トレンチの周辺の素子分離トレンチ内での
絶縁膜の盛り上がりがなく、平坦な表面を得るようにし
ている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. in this way,
In the first etching step for forming the trench, only the element isolation trench is formed, the element isolation trench is filled with an insulating film, and then etching for forming the alignment mark trench is performed. The insulating film does not rise in the element isolation trench around the mark trench to obtain a flat surface.

【0026】まず、図1(a)に示すように、シリコン
基板1表面に膜厚170nmの窒化シリコン膜2(Si
34)を形成し、この上層にフォトリソグラフィにより
レジストパターン3を形成しパターニングする。
First, as shown in FIG. 1A, a 170 nm thick silicon nitride film 2 (Si) is formed on the surface of a silicon substrate 1.
3 N 4 ) is formed, and a resist pattern 3 is formed on this upper layer by photolithography and patterned.

【0027】そして、このレジストパターン3をマスク
としてエッチングを行い、図1(b)に示すように、ト
レンチ形成領域に開口Hを有する窒化シリコン膜からな
る第1のマスク2を形成する。
Then, etching is performed using the resist pattern 3 as a mask to form a first mask 2 made of a silicon nitride film having an opening H in the trench formation region as shown in FIG. 1B.

【0028】そしてさらに、窒化シリコン膜を形成しこ
れをフォトリソグラフィによりパターニングし、前記開
口Hのうちアライメントマーク形成領域の開口周縁を覆
うように第3のマスク8を形成し、このマスク2を介し
て、図1(c)に示すように、プラズマエッチングを行
い素子分離のためのトレンチ4を形成する。
Further, a silicon nitride film is formed and patterned by photolithography, and a third mask 8 is formed so as to cover the opening edge of the alignment mark forming region in the opening H, and this mask 2 is used. Then, as shown in FIG. 1C, plasma etching is performed to form trenches 4 for element isolation.

【0029】このエッチングのための装置としては、例
えば誘導結合型プラズマエッチング装置を使用し、ポリ
イミド静電チャックに前記シリコン基板1を載置し、以
下の条件で3ステップエッチングを行う。
As an apparatus for this etching, for example, an inductively coupled plasma etching apparatus is used, the silicon substrate 1 is placed on a polyimide electrostatic chuck, and three-step etching is performed under the following conditions.

【0030】ステップ1:圧力=15mTorr、ソー
スパワー:1200W,バイアスパワー:100W、H
Br/CF4=80/80sccmの混合ガスを用い
て、5秒間のエッチングを行う。
Step 1: Pressure = 15 mTorr, Source power: 1200 W, Bias power: 100 W, H
Etching is performed for 5 seconds using a mixed gas of Br / CF 4 = 80/80 sccm.

【0031】ステップ2:圧力=15mTorr、ソー
スパワー:1000W,バイアスパワー:150W、C
2/N2=125/50sccmの混合ガスを用いて、
15秒間のエッチングを行う。
Step 2: Pressure = 15 mTorr, Source power: 1000 W, Bias power: 150 W, C
Using a mixed gas of l 2 / N 2 = 125/50 sccm,
Etch for 15 seconds.

【0032】ステップ3:圧力=40mTorr、ソー
スパワー:1500W,バイアスパワー:180W、H
Br/Cl2/O2=160/20/5sccmの混合ガ
スを用いて、50秒間のエッチングを行う。
Step 3: Pressure = 40 mTorr, Source power: 1500 W, Bias power: 180 W, H
Etching is performed for 50 seconds using a mixed gas of Br / Cl 2 / O 2 = 160/20/5 sccm.

【0033】このように3ステップエッチングを行うこ
とにより、このように開口部が緩やかでかつ深い領域で
は急峻なテーパ面をもつなだらかなトレンチを得ること
が可能となる。
By performing the three-step etching in this way, it becomes possible to obtain a gentle trench having a steep taper surface in a region where the opening is gentle and deep.

【0034】ここでステップ1のエッチング工程では、
残さ発生防止のために、圧力は30mTorr以下に設
定しておくことが望ましい。また、マスクの膜減り量を
抑えるためにソースパワーは1500W以下、バイアス
パワーは300W以下とすることが望ましい。
Here, in the etching process of step 1,
The pressure is preferably set to 30 mTorr or less in order to prevent the generation of residue. Further, it is desirable that the source power is 1500 W or less and the bias power is 300 W or less in order to suppress the amount of mask film reduction.

【0035】更にHBr/CF4の流量比は120:4
0から40:120sccmの範囲で使用可能であると
考えられる。ただし、CF4比率が高い場合はマスクの
膜減り量が大きくなる。
Further, the flow rate ratio of HBr / CF 4 is 120: 4.
It is considered to be usable in the range of 0 to 40: 120 sccm. However, when the CF 4 ratio is high, the amount of mask film loss is large.

【0036】なお、エッチングガスおよび流量比率は、
所望のテーパ角度を得ることができるように選択すれば
よい。
The etching gas and flow rate ratio are
It may be selected so that a desired taper angle can be obtained.

【0037】次に第2のエッチングステップについて
は、Cl2およびN2の混合ガスに限定されることなくシ
リコンのハロゲン化物と反応して基板表面に堆積するよ
うな反応生成物を生成することのできるガス組成を選択
するようにするのが望ましい。
Next, regarding the second etching step, the reaction product is not limited to the mixed gas of Cl 2 and N 2 and is reacted with the halide of silicon to form a reaction product which is deposited on the substrate surface. It is desirable to select a gas composition that can be used.

【0038】このガスの組み合わせとしては、HBr+
2、HBr+Cl2+O2、HBr+Br2+O2、Cl2
+O2+N2、HCl+N2、HCl2+Cl2+N2などが
選択可能である。
As a combination of this gas, HBr +
N 2 , HBr + Cl 2 + O 2 , HBr + Br 2 + O 2 , Cl 2
+ O 2 + N 2 , HCl + N 2 , HCl 2 + Cl 2 + N 2 and the like can be selected.

【0039】第3のエッチングステップにおいては、ガ
スとしては、Cl2、HCl、Br2、HBr、HIなど
が選択可能である。
In the third etching step, Cl 2 , HCl, Br 2 , HBr, HI or the like can be selected as the gas.

【0040】このようにして得られたトレンチのテーパ
角度は48.2度から59.0度であり、設計値どおり
のものがバラツキなく得られた。バラツキはせいぜい1
1.8度であり、従来の方法で形成したトレンチのテー
パ角度は45.7度から68.0度であり、バラツキは
22.3度であった。
The taper angle of the trench thus obtained was from 48.2 degrees to 59.0 degrees, and the values as designed were obtained without variation. Variation is at most 1
The angle was 1.8 degrees, the taper angle of the trench formed by the conventional method was 45.7 degrees to 68.0 degrees, and the variation was 22.3 degrees.

【0041】続いて、図1(d)に示すように、前記第
3のマスク8を剥離除去し、CVD法により酸化シリコ
ン膜を形成し、トレンチ4内部に酸化シリコン膜5を形
成する。このとき第3のマスク8を除去したあとのアラ
イメントマーク形成領域にも酸化シリコン膜が形成され
ている。
Subsequently, as shown in FIG. 1D, the third mask 8 is peeled and removed, a silicon oxide film is formed by a CVD method, and a silicon oxide film 5 is formed inside the trench 4. At this time, a silicon oxide film is also formed in the alignment mark formation region after removing the third mask 8.

【0042】続いて、図1(d)に示すように、この酸
化シリコン膜5が除去され、アライメントマーク形成領
域の基板表面1が露呈するまでCMPを行う。
Subsequently, as shown in FIG. 1D, CMP is performed until the silicon oxide film 5 is removed and the substrate surface 1 in the alignment mark forming region is exposed.

【0043】そして、同様に誘導結合型プラズマエッチ
ング装置を使用しシリコンのエッチングを行うことによ
り、図1(e)に示すようにアライメントマーク形成領
域にアライメントマーク用トレンチ7を形成する。
Then, similarly, silicon is etched using an inductively coupled plasma etching apparatus to form the alignment mark trench 7 in the alignment mark forming region as shown in FIG. 1 (e).

【0044】最後に、窒化シリコン膜2を除去し、図1
(f)に示すように、表面の平坦な素子分離ウェハを形
成することができる。
Finally, the silicon nitride film 2 is removed, and
As shown in (f), an element isolation wafer having a flat surface can be formed.

【0045】このようにして形成された素子分離ウェハ
は、アライメントマーク用トレンチの周辺の素子分離ト
レンチ内での絶縁膜の盛り上がりがなく、平坦な表面と
することができ、またフォーカスマージンが向上し、リ
ソグラフィ精度が高く、信頼性の高い半導体装置を容易
に形成することが可能となる。微細でかつ信頼性の高い
トレンチ形成が可能となり、素子分離に要する面積も小
さく、素子の微細化が可能となる。
The element-isolated wafer thus formed can have a flat surface without rising of the insulating film in the element-isolation trench around the alignment mark trench, and can improve the focus margin. In addition, it is possible to easily form a highly reliable semiconductor device with high lithography accuracy. A fine and highly reliable trench can be formed, an area required for element isolation is small, and an element can be miniaturized.

【0046】なお、前記実施形態では窒化シリコン膜を
マスクとして用いたが、他の材料を用いてもよい。また
アライメントマーク形成領域の開口を覆う第3のマスク
としては窒化シリコンに限定されるものではなく、シリ
コンのエッチング条件に対してエッチング耐性をもつも
のであればレジストなどでもよい。
Although the silicon nitride film is used as a mask in the above embodiment, other materials may be used. The third mask that covers the opening of the alignment mark formation region is not limited to silicon nitride, and a resist or the like may be used as long as it has etching resistance to the etching conditions of silicon.

【0047】さらにまた、アライメントマークを有する
もののみならず、トレンチを用いた素子分離構造全般に
適用可能であることはいうまでもない。
Further, needless to say, the present invention can be applied not only to those having an alignment mark, but also to general element isolation structures using trenches.

【0048】なお、トレンチ5は、SITにおける歪の
低減や上層に形成されるパターン精度から、開口部が緩
やかでかつ深い領域では急峻なテーパ面をもつなだらか
な形状を必要としている。そこで、前記第1の実施形態
では、3回のエッチングステップにより、トレンチを形
成している。しかしながら、アライメントマーク用のト
レンチは、エッジが急峻で、アライメントに必要な深さ
をもつように形成すればよい。
The trench 5 is required to have a gentle shape having a steep taper surface in a region where the opening is gentle and deep in view of reduction of strain in SIT and pattern accuracy formed in the upper layer. Therefore, in the first embodiment, the trench is formed by three etching steps. However, the trench for the alignment mark may be formed so as to have a sharp edge and have a depth required for alignment.

【0049】そこで、本発明の第2の実施形態として、
アライメントマーク用のトレンチを他のトレンチよりも
小さな開口面積をもちかつ、エッジがより急峻で、浅い
形状をもつようにした例について説明する。
Therefore, as a second embodiment of the present invention,
An example will be described in which the trench for the alignment mark has a smaller opening area than the other trenches and has a sharper edge and a shallow shape.

【0050】図2(a)乃至(f)にその製造工程を示
す。この方法でも前記第1の実施形態と同様、トレンチ
形成のための第1のエッチング工程では素子分離用トレ
ンチのみを形成し、この素子分離用トレンチを絶縁膜で
充填した後、アライメントマーク用トレンチ7を形成す
る為のエッチングを実行するようにし、アライメントマ
ーク用トレンチ7の周辺の素子分離トレンチ内での絶縁
膜の盛り上がりがなく、平坦な表面を得るようにしてい
る。
2 (a) to 2 (f) show the manufacturing process. Also in this method, as in the first embodiment, only the element isolation trench is formed in the first etching step for forming the trench, and the element isolation trench is filled with the insulating film, and then the alignment mark trench 7 is formed. Etching is performed to form a flat surface with no swelling of the insulating film in the element isolation trench around the alignment mark trench 7.

【0051】前記第1の実施形態と異なるのは、シリコ
ン基板1表面の窒化シリコン膜2の上層に形成されるレ
ジストパターン3を、図2(a)および(b)に示すよ
うにアライメントマーク用部分で開口Hがより小さくな
るようにした点、およびアライメントマーク用トレンチ
7のエッチング工程を、図2(e)に示すように異方性
の高いドライエッチング工程で行う点である。
The difference from the first embodiment is that the resist pattern 3 formed in the upper layer of the silicon nitride film 2 on the surface of the silicon substrate 1 is used for alignment marks as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). The opening H is made smaller at a portion, and the etching step of the alignment mark trench 7 is performed by a dry etching step having high anisotropy as shown in FIG.

【0052】他の工程については、前記第1の実施形態
と同様に行った。かかる構成によれば、SITのトレン
チプロファイルに依存することなく、急峻で高精度の位
置検出の可能なアライメントマーク用トレンチ7Sを形
成することができる。
Other steps were the same as those in the first embodiment. According to such a configuration, it is possible to form the alignment mark trench 7S capable of detecting the position sharply and accurately without depending on the trench profile of the SIT.

【0053】また、アライメント用マーク用トレンチの
深さについても、SITのトレンチ深さに依存すること
なく、設定することができる。ここではSITのトレン
チ深さよりも浅く形成したが、SITのトレンチ深さと
同程度であってもよいし、SITのトレンチ深さよりも
深く形成してもよい。
Also, the depth of the alignment mark trench can be set without depending on the SIT trench depth. Here, it is formed to be shallower than the SIT trench depth, but it may be formed to be approximately the same as the SIT trench depth or deeper than the SIT trench depth.

【0054】さらにまた、前記実施形態では、SITの
トレンチについて説明したが、トレンチキャパシタを形
成する場合あるいはトレンチ内壁をコンタクト領域とし
て用いた半導体装置を形成する場合、トレンチ内壁をチ
ャネル領域とするトランジスタを形成する場合など、場
合に応じてトレンチの形状は異なるが、前記実施形態で
はこれに依存することなく、所望のプロファイルのアラ
イメントマークを形成することができ、かつ基板表面に
ついても良好な平坦性を得ることが可能となる。
Furthermore, although the SIT trench has been described in the above embodiment, when forming a trench capacitor or forming a semiconductor device using the inner wall of the trench as a contact region, a transistor having the inner wall of the trench as a channel region is used. Although the shape of the trench is different depending on the case, such as in the case of forming, in the above-described embodiment, the alignment mark having a desired profile can be formed without depending on this, and the substrate surface also has good flatness. It becomes possible to obtain.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、素子分離領域に充填される絶縁膜の表面レベルが前
記半導体基板表面よりも突出しないように構成されてい
るため、基板表面の平坦化を図ることが可能となり、多
層化に際しても、リソグラフィ工程でのフォーカスマー
ジンの向上を図ることができ、信頼性の高い半導体装置
を得ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, since the surface level of the insulating film filled in the element isolation region does not protrude beyond the semiconductor substrate surface, the substrate surface It is possible to achieve planarization, and it is possible to improve the focus margin in the lithography process even when forming multiple layers, and it is possible to obtain a highly reliable semiconductor device.

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

【図1】本発明の第1の実施形態によるトレンチの形成
工程を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a step of forming a trench according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態によるトレンチの形成
工程を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a step of forming a trench according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来例のトレンチの形成工程を示す図FIG. 3 is a diagram showing a conventional trench forming process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 窒化シリコン膜(第1のマスク) 3 レジストパターン 4 トレンチ 5 酸化シリコン膜 6 レジストパターン 7 アライメントマーク用トレンチ 8 第3のマスク 1 Silicon substrate 2 Silicon nitride film (first mask) 3 resist pattern 4 trench 5 Silicon oxide film 6 resist pattern 7 Alignment mark trench 8 third mask

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板表面の所定の領域に形成され
たトレンチと、前記トレンチ内に充填された絶縁膜とに
よって形成され、前記半導体基板を複数の素子領域に分
離する素子分離領域を含み、 前記素子分離領域の前記絶縁膜の表面レベルが前記半導
体基板表面よりも突出しないように構成されていること
を特徴とする半導体装置。
1. A device isolation region, which is formed by a trench formed in a predetermined region of a semiconductor substrate surface and an insulating film filled in the trench, and which divides the semiconductor substrate into a plurality of device regions, A semiconductor device, wherein a surface level of the insulating film in the element isolation region is configured so as not to protrude beyond the surface of the semiconductor substrate.
【請求項2】 半導体基板表面の所定の領域に形成され
た第1のトレンチと、前記第1のトレンチ内に充填され
た絶縁膜とによって形成され、前記半導体基板を複数の
素子領域に分離する素子分離領域と、 空の状態で、基板表面に露呈する第2のトレンチからな
るアライメントマークとを含み、 前記素子分離領域は少なくとも、前記アライメントマー
クの近傍で、前記素子分離領域の前記絶縁膜の表面レベ
ルが前記半導体基板表面よりも突出しないように構成さ
れていることを特徴とする半導体装置。
2. A semiconductor substrate is divided into a plurality of element regions by a first trench formed in a predetermined region on the surface of the semiconductor substrate and an insulating film filled in the first trench. An element isolation region, and an alignment mark formed of a second trench exposed on the substrate surface in an empty state, wherein the element isolation region is at least near the alignment mark and is formed of the insulating film in the element isolation region. A semiconductor device, characterized in that the surface level thereof is configured so as not to protrude beyond the surface of the semiconductor substrate.
【請求項3】 前記半導体基板はシリコン基板であり、
前記トレンチは、内壁に酸化シリコン膜が形成され、素
子分離領域を構成していることを特徴とする請求項2に
記載の半導体装置。
3. The semiconductor substrate is a silicon substrate,
The semiconductor device according to claim 2, wherein a silicon oxide film is formed on an inner wall of the trench to form an element isolation region.
【請求項4】 半導体基板表面にトレンチを形成する工
程が、 半導体基板表面のトレンチ形成領域に開口を有する耐エ
ッチング性の第1のマスクを形成する工程と、 前記開口のうちアライメントマークを形成すべき領域を
被覆するように第2のマスクを形成する工程と、 前記第1および第2のマスクをマスクとして、前記半導
体基板をエッチングし、素子分離用のトレンチを形成す
る第1のエッチング工程と、 前記第2のマスクを除去し、アライメントマーク形成領
域の前記開口を露呈せしめる工程と、 前記素子分離用トレンチ内に絶縁膜を充填する工程と、 前記アライメントマーク形成領域の前記半導体基板表面
が露呈するまで、前記絶縁膜をエッチングするエッチバ
ック工程と、 前記絶縁膜に対してエッチング選択性をもつようなエッ
チング条件で、前記アライメントマーク形成領域の前記
半導体基板表面をエッチングし、アライメントマーク用
トレンチを形成する第2のエッチング工程と、 前記第1のマスクを除去する工程とを含むことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
4. The step of forming a trench on the surface of a semiconductor substrate includes the step of forming a first etching-resistant mask having an opening in a trench formation region on the surface of the semiconductor substrate, and forming an alignment mark among the openings. A step of forming a second mask so as to cover the desired region, and a first etching step of etching the semiconductor substrate using the first and second masks as masks to form trenches for element isolation. Removing the second mask to expose the opening in the alignment mark formation region, filling an insulating film in the element isolation trench, and exposing the semiconductor substrate surface in the alignment mark formation region Until an etching-back step of etching the insulating film is performed, and an etch-selection process having etching selectivity with respect to the insulating film is performed. A semiconductor comprising: a second etching step of etching the surface of the semiconductor substrate in the alignment mark forming region to form an alignment mark trench under etching conditions; and a step of removing the first mask. Device manufacturing method.
【請求項5】 前記半導体基板はシリコン基板であり、
前記第1のマスクを形成する工程は、窒化シリコン膜を
形成する工程と、フォトリソグラフィにより前記窒化シ
リコン膜をパターニングする工程とを含むことを特徴と
する請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
5. The semiconductor substrate is a silicon substrate,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the step of forming the first mask includes a step of forming a silicon nitride film and a step of patterning the silicon nitride film by photolithography. .
【請求項6】 前記絶縁膜の形成工程はCVD法により
酸化シリコン膜を形成する工程であることを特徴とする
請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the step of forming the insulating film is a step of forming a silicon oxide film by a CVD method.
【請求項7】 前記エッチバック工程は、CMP工程で
あることを特徴とする請求項4乃至6のいずれかに記載
の半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the etch back step is a CMP step.
【請求項8】 前記第2のエッチング工程は、ウエット
エッチング工程であることを特徴とする請求項4乃至7
のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
8. The method according to claim 4, wherein the second etching step is a wet etching step.
A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009158588A (en) * 2007-12-25 2009-07-16 Rohm Co Ltd Semiconductor device
JP2013135233A (en) * 2011-12-22 2013-07-08 Samsung Electronics Co Ltd Semiconductor element and forming method thereof
JP2014209653A (en) * 2014-06-25 2014-11-06 ローム株式会社 Semiconductor device

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