JP2003224109A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2003224109A
JP2003224109A JP2002019331A JP2002019331A JP2003224109A JP 2003224109 A JP2003224109 A JP 2003224109A JP 2002019331 A JP2002019331 A JP 2002019331A JP 2002019331 A JP2002019331 A JP 2002019331A JP 2003224109 A JP2003224109 A JP 2003224109A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure high selectivity for an insulation film becoming a mask material while suppressing the generation of a conical pattern defect in dry etching for machining a silicon substrate. <P>SOLUTION: In dry etching employing a resist pattern 13 for patterning a silicon nitride film 12 and a silicon oxide film 11, a defect introduced into a silicon substrate 10 at the time of growth to cause a conical pattern defect is removed by digging down the surface of an isolation trench forming region on a silicon substrate at the time of overetching. Subsequently, the silicon substrate 10 is dry-etched using a patterned silicon nitride film 12A as a mask, thus forming an isolation trench. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、シリコン基板をエ
ッチングする際に円錐状のパターン欠陥を低減しつつ、
良好な加工形状を得ることができる半導体装置の製造方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention reduces conical pattern defects when etching a silicon substrate,
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device capable of obtaining a good processed shape.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の微細半導体素子の素子分離形成に
おいては、シリコン基板に溝を形成した後、該溝にシリ
コン酸化膜を埋め込み、その後、該シリコン酸化膜の表
面を平坦化することによって素子分離を形成するSTI
(Shallow Trench Isolation)法が用いられている。
2. Description of the Related Art In the element isolation formation of a fine semiconductor element in recent years, a groove is formed in a silicon substrate, a silicon oxide film is embedded in the groove, and then the surface of the silicon oxide film is flattened to form an element. STI forming a separation
(Shallow Trench Isolation) method is used.

【0003】以下、従来の半導体装置の製造方法、具体
的には従来の素子分離形成方法について図面を参照しな
がら説明する。
A conventional method of manufacturing a semiconductor device, specifically, a conventional element isolation forming method will be described below with reference to the drawings.

【0004】図9(a)〜(d)は従来の半導体装置の
製造方法の各工程を示す断面図である。
9A to 9D are sectional views showing the steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【0005】まず、図9(a)に示すように、シリコン
基板80上にシリコン酸化膜81を熱酸化により形成し
た後、シリコン酸化膜81の上にシリコン窒化膜82を
CVD法等の成膜方法により形成し、その後、シリコン
窒化膜82の上に所望の素子分離パターンと対応するレ
ジストパターン83をフォトリソグラフィー技術により
形成する。
First, as shown in FIG. 9A, after a silicon oxide film 81 is formed on a silicon substrate 80 by thermal oxidation, a silicon nitride film 82 is formed on the silicon oxide film 81 by a CVD method or the like. Then, a resist pattern 83 corresponding to a desired element isolation pattern is formed on the silicon nitride film 82 by a photolithography technique.

【0006】次に、レジストパターン83をマスクとし
てシリコン窒化膜82及びシリコン酸化膜81に対して
順次ドライエッチングを行なった後、図9(b)に示す
ように、アッシング及び洗浄によりレジストパターン8
3をシリコン基板80から剥離する。これにより、パタ
ーン化されたシリコン酸化膜81Aとパターン化された
シリコン窒化膜82Aとが形成される。すなわち、所望
の素子分離パターンがシリコン窒化膜82及びシリコン
酸化膜81に転写される。また、このとき、シリコン窒
化膜82及びシリコン酸化膜81に対するエッチングを
正確に停止させるために、シリコン基板80に対するシ
リコン酸化膜81又はシリコン窒化膜82の選択比を高
く保つ必要がある。例えば、シリコン酸化膜81のシリ
コン基板80に対する選択比(=(シリコン酸化膜81
のエッチングレート)/(シリコン基板80のエッチン
グレート))を5以上に保つ必要がある。このため、シ
リコン窒化膜82及びシリコン酸化膜81に対するドラ
イエッチングにおいては、エッチングガスとしてCF4
又はCHF3 が用いられる。
Next, the silicon nitride film 82 and the silicon oxide film 81 are sequentially dry-etched using the resist pattern 83 as a mask, and then the resist pattern 8 is ashed and washed as shown in FIG. 9B.
3 is peeled from the silicon substrate 80. As a result, the patterned silicon oxide film 81A and the patterned silicon nitride film 82A are formed. That is, a desired element isolation pattern is transferred to the silicon nitride film 82 and the silicon oxide film 81. Further, at this time, in order to accurately stop the etching of the silicon nitride film 82 and the silicon oxide film 81, it is necessary to maintain a high selection ratio of the silicon oxide film 81 or the silicon nitride film 82 with respect to the silicon substrate 80. For example, the selection ratio of the silicon oxide film 81 to the silicon substrate 80 (= (silicon oxide film 81
(Etching rate of) / (etching rate of silicon substrate 80)) needs to be maintained at 5 or more. Therefore, in dry etching the silicon nitride film 82 and the silicon oxide film 81, CF 4 is used as an etching gas.
Or CHF 3 is used.

【0007】次に、図9(c)に示すように、パターン
化されたシリコン窒化膜82Aをマスクとしてシリコン
基板80に対してドライエッチングを行なった後、該ド
ライエッチング時に形成された堆積物を除去するために
洗浄を行なうことにより、シリコン基板80に分離用溝
84を形成する。このとき、シリコン基板80のドライ
エッチングにおいては、マスク材であるシリコン窒化膜
82に対して高い選択比が求められる。具体的には、
「(シリコン基板80のエッチングレート)/(シリコ
ン窒化膜82のエッチングレート)」が15以上である
ことが求められる。このため、シリコン基板80のドラ
イエッチングにおいては、プロセスガスとして、塩素又
は臭化水素等のハロゲンを含む混合ガスが用いられる。
一般に、このようなシリコン基板のドライエッチングで
は、シリコン酸化膜に対するシリコン基板の選択比も高
くなる。
Next, as shown in FIG. 9C, dry etching is performed on the silicon substrate 80 using the patterned silicon nitride film 82A as a mask, and then the deposits formed during the dry etching are removed. By performing cleaning for removing, the separation groove 84 is formed in the silicon substrate 80. At this time, in the dry etching of the silicon substrate 80, a high selection ratio is required for the silicon nitride film 82 that is a mask material. In particular,
It is required that "(etching rate of silicon substrate 80) / (etching rate of silicon nitride film 82)" be 15 or more. Therefore, in the dry etching of the silicon substrate 80, a mixed gas containing halogen such as chlorine or hydrogen bromide is used as the process gas.
In general, such dry etching of a silicon substrate also increases the selection ratio of the silicon substrate to the silicon oxide film.

【0008】ところで、図9(c)に示すドライエッチ
ング工程を開始する前の時点において、シリコン基板8
0の表面には自然酸化膜(図示省略)が形成されている
ので、この状態でシリコン基板80に対するドライエッ
チングを開始すると、エッチングが停止してしまう。こ
のため、前述の自然酸化膜をフッ酸により除去した後に
シリコン基板のドライエッチングを行なったり、又はシ
リコン基板のドライエッチングの始めに、シリコン酸化
膜のエッチングレートが大きいガス(CF4 又はSF6
等)のプラズマを用いて自然酸化膜に対してエッチング
を行なった後にシリコン基板のドライエッチングを行な
う。
By the way, before starting the dry etching process shown in FIG. 9C, the silicon substrate 8
Since a natural oxide film (not shown) is formed on the surface of 0, if dry etching is started on the silicon substrate 80 in this state, the etching stops. Therefore, after the natural oxide film is removed with hydrofluoric acid, the silicon substrate is dry-etched, or at the beginning of the dry etching of the silicon substrate, a gas (CF 4 or SF 6) having a high etching rate of the silicon oxide film is used.
Etching is performed on the natural oxide film using plasma of (1), and then the silicon substrate is dry-etched.

【0009】次に、分離用溝84の壁面(以下、トレン
チ側壁と称する)の表面準位を低減するために、トレン
チ側壁のシリコン基板80を熱酸化により酸化する。そ
の後、分離用溝84にシリコン酸化膜をCVD法により
埋め込んだ後、該シリコン酸化膜をCMP法により平坦
化し、その後、残存するシリコン窒化膜82(パターン
化されたシリコン窒化膜82A)をウェットエッチング
により除去する。これにより、図9(d)に示すよう
に、シリコン酸化膜よりなる素子分離絶縁膜85が完成
する。
Next, in order to reduce the surface level of the wall surface of the isolation trench 84 (hereinafter referred to as the trench side wall), the silicon substrate 80 on the trench side wall is oxidized by thermal oxidation. After that, a silicon oxide film is buried in the isolation trench 84 by the CVD method, the silicon oxide film is flattened by the CMP method, and then the remaining silicon nitride film 82 (patterned silicon nitride film 82A) is wet-etched. To remove. As a result, the element isolation insulating film 85 made of a silicon oxide film is completed as shown in FIG.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体装置の製造方法においては、図10に示すよう
に、シリコン基板80に対してドライエッチングを行な
って分離用溝84を形成したときに、分離用溝84に円
錐状のパターン欠陥86が生じて素子分離が不十分にな
るという問題点がある。それに対して、シリコン基板の
ドライエッチング時におけるシリコン窒化膜に対する選
択比を低下させることによって、円錐状パターン欠陥を
低減できることが知られている。ところが、この場合、
シリコン基板のドライエッチング時にマスクとして機能
するシリコン窒化膜が薄くなることにより、シリコン基
板の加工精度が劣化するという問題がある。また、この
シリコン窒化膜が薄くなることにより、素子分離形成時
にシリコン窒化膜がCMPのストッパーとして十分に機
能しなくなる結果、シリコン基板表面まで削られて研磨
異常が発生するという問題がある。
However, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device, as shown in FIG. 10, when the silicon substrate 80 is dry-etched to form the separation groove 84, the separation groove 84 is separated. There is a problem that a conical pattern defect 86 occurs in the use groove 84 and the element isolation becomes insufficient. On the other hand, it is known that the conical pattern defect can be reduced by reducing the selection ratio with respect to the silicon nitride film during the dry etching of the silicon substrate. However, in this case,
When the silicon substrate is dry-etched, the silicon nitride film that functions as a mask becomes thin, which causes a problem that the processing accuracy of the silicon substrate deteriorates. Further, since the silicon nitride film becomes thin, the silicon nitride film does not function sufficiently as a CMP stopper during element isolation formation, resulting in a problem that the surface of the silicon substrate is shaved and polishing abnormalities occur.

【0011】前記に鑑み、本発明は、シリコン基板を加
工するためのドライエッチングにおいて、円錐状パター
ン欠陥の発生を抑制しつつマスク材となる絶縁膜に対し
て高い選択比を確保できるようにすることを目的とす
る。
In view of the above, according to the present invention, in dry etching for processing a silicon substrate, it is possible to secure a high selection ratio for an insulating film serving as a mask material while suppressing the occurrence of conical pattern defects. The purpose is to

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本願発明者は、図10に示すような円錐状パター
ン欠陥86が発生してしまう原因を調査したところ、シ
リコン基板のドライエッチングの際に、シリコン基板中
に存在する欠陥が核となってマスクとして作用する結
果、円錐状パターン欠陥が発生していることが確認され
た。以下、図面を参照しながら具体的に説明する。
In order to achieve the above object, the inventor of the present application investigated the cause of occurrence of a conical pattern defect 86 as shown in FIG. At that time, it was confirmed that as a result of defects existing in the silicon substrate serving as nuclei and acting as a mask, conical pattern defects were generated. Hereinafter, a specific description will be given with reference to the drawings.

【0013】図11(a)及び(b)は円錐状パターン
欠陥の発生メカニズムを示す模式図である。尚、図11
(a)及び(b)において、図9(a)〜(d)に示す
従来の半導体装置と同一の部材には同一の符号を付すこ
とにより説明を省略する。また、図11(a)は、シリ
コン窒化膜82及びシリコン酸化膜81をドライエッチ
ング技術によりパターン化した後にレジストパターン8
3を除去した直後の状態(図9(b)参照)を示してお
り、図11(b)は、シリコン基板80に対してドライ
エッチングを行なって分離用溝84を形成した直後の状
態(図9(c)参照)を示している。
FIGS. 11A and 11B are schematic views showing the mechanism of occurrence of a conical pattern defect. Incidentally, FIG.
In FIGS. 9A and 9B, the same members as those of the conventional semiconductor device shown in FIGS. 9A to 9D are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In addition, FIG. 11A shows that the resist pattern 8 is formed after the silicon nitride film 82 and the silicon oxide film 81 are patterned by the dry etching technique.
3 shows a state immediately after removing 3 (see FIG. 9B), and FIG. 11B shows a state immediately after the separation groove 84 is formed by dry etching the silicon substrate 80 (see FIG. 9B). 9 (c)).

【0014】図11(a)に示すように、シリコン基板
80の表面部には、その結晶成長時に成長時導入欠陥と
呼ばれる8面体の欠陥(ボイド)80aが形成されてい
る。また、8面体ボイド80aの角部には異常酸化に起
因すると思われるシリコン酸化物80bが形成されてい
る。このような状態のシリコン基板80に対してドライ
エッチングを行なうと、図11(b)に示すように、8
面体ボイド80aは消滅する一方、シリコン基板80の
ドライエッチングにおけるシリコン酸化膜に対する選択
比が高いため、シリコン酸化物80bは除去されずにマ
スクとなって円錐状パターン欠陥86を形成してしま
う。このとき、パターン欠陥の形状が円錐状になるの
は、シリコン基板80のドライエッチングにおいてトレ
ンチ側壁にテーパを付けるために側壁保護膜を形成して
いることによる。
As shown in FIG. 11 (a), an octahedral defect (void) 80a called a defect introduced during growth is formed on the surface of the silicon substrate 80 during crystal growth. Further, silicon oxide 80b, which is considered to be caused by abnormal oxidation, is formed at the corner of the octahedral void 80a. When the silicon substrate 80 in such a state is dry-etched, as shown in FIG.
While the planar voids 80a disappear, the silicon oxide 80b is not removed and the conical pattern defects 86 are formed because the silicon oxide 80b is not removed because the selection ratio of the silicon substrate 80 to the silicon oxide film in the dry etching is high. At this time, the pattern defect has a conical shape because the sidewall protective film is formed in order to taper the trench sidewall in the dry etching of the silicon substrate 80.

【0015】すなわち、本願発明者は、シリコン基板を
加工するためのドライエッチングにおいて円錐状パター
ン欠陥の発生を抑制するためには、該ドライエッチング
を行なう前に、シリコン基板の表面部に含まれる成長時
導入欠陥を除去する必要があるという知見を得た。尚、
シリコン酸化物を含む成長時導入欠陥はシリコン基板中
に埋まっており、前述の自然酸化膜除去処理(図9
(c)に示すシリコン基板80のドライエッチング工程
の開始前にシリコン基板80の表面に形成されている自
然酸化膜をフッ酸等により除去する処理)等では除去で
きない。このため、成長時導入欠陥、特にシリコン基板
中のシリコン酸化物を除去するためには、シリコンとシ
リコン酸化物とに対して同時にエッチングを行なえる状
態でシリコン基板の表面部を掘り下げる必要性がある。
That is, in order to suppress the occurrence of a conical pattern defect in the dry etching for processing the silicon substrate, the inventor of the present application, the growth included in the surface portion of the silicon substrate before performing the dry etching. We have found that it is necessary to remove the defect introduced at the time. still,
The defects introduced during growth containing silicon oxide are buried in the silicon substrate, and the above-mentioned natural oxide film removal treatment (see FIG. 9) is performed.
It cannot be removed by a process of removing the natural oxide film formed on the surface of the silicon substrate 80 with hydrofluoric acid or the like before starting the dry etching step of the silicon substrate 80 shown in (c). Therefore, in order to remove defects introduced during growth, particularly silicon oxide in the silicon substrate, it is necessary to dig into the surface portion of the silicon substrate in a state where silicon and silicon oxide can be simultaneously etched. .

【0016】本発明は、以上の知見に基づきなされたも
のであって、具体的には、本発明に係る半導体装置の製
造方法は、シリコン基板の表面部に含まれる成長時導入
欠陥を除去する工程と、マスクパターンを用いるドライ
エッチングにより、シリコン基板における成長時導入欠
陥が除去された領域に凹部を形成する工程とを備えてい
る。尚、本発明の半導体装置の製造方法において、成長
時導入欠陥の除去は、シリコン基板の表面部のうち所定
の領域(つまり凹部形成領域)のみについて行なっても
よいし、又は、シリコン基板の全面について行なっても
よい。後者の場合、「シリコン基板における成長時導入
欠陥が除去された領域」つまり「シリコン基板全面」の
うち、所定の領域に凹部を形成する。
The present invention has been made on the basis of the above findings. Specifically, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the defects introduced during growth included in the surface portion of the silicon substrate are removed. The method includes a step and a step of forming a recess in a region of the silicon substrate from which a defect introduced during growth is removed by dry etching using a mask pattern. In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the defects introduced during growth may be removed only in a predetermined region (that is, a recess formation region) of the surface portion of the silicon substrate, or in the entire surface of the silicon substrate. May be done. In the latter case, a recess is formed in a predetermined region of the "region where the defects introduced during growth in the silicon substrate are removed", that is, "the entire surface of the silicon substrate".

【0017】本発明の半導体装置の製造方法よると、凹
部を形成するためのシリコン基板のドライエッチング前
に、円錐状パターン欠陥の原因となるシリコン基板中の
成長時導入欠陥を除去するため、シリコン基板のドライ
エッチング条件として、パターン欠陥低減のための制約
を考慮する必要が無くなる。従って、シリコン基板のド
ライエッチングにおいて、円錐状パターン欠陥の発生を
抑制しつつマスク材となる絶縁膜に対して高い選択比を
確保できるので、シリコン基板を高精度で加工できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, before the dry etching of the silicon substrate for forming the concave portion, the introduction defect during growth in the silicon substrate which causes the conical pattern defect is removed. It is not necessary to consider a constraint for reducing pattern defects as a dry etching condition for the substrate. Therefore, in the dry etching of the silicon substrate, it is possible to secure a high selection ratio with respect to the insulating film serving as the mask material while suppressing the occurrence of conical pattern defects, and thus the silicon substrate can be processed with high accuracy.

【0018】本発明の半導体装置の製造方法において、
成長時導入欠陥を除去する工程よりも前に、シリコン基
板上に絶縁膜を形成した後、絶縁膜に対してレジストパ
ターンを用いてドライエッチングを行なうことにより、
絶縁膜をパターン化してマスクパターンを形成する工程
を備え、成長時導入欠陥を除去する工程は、シリコン基
板に対してレジストパターンを用いてドライエッチング
を行なうことにより、シリコン基板における凹部が形成
される領域の表面部を掘り下げて成長時導入欠陥を除去
する工程を含むことが好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
By forming an insulating film on a silicon substrate and performing dry etching using a resist pattern on the insulating film before the step of removing the defects introduced during growth,
A step of patterning the insulating film to form a mask pattern is provided, and the step of removing defects introduced during growth is performed by dry etching the silicon substrate using the resist pattern, thereby forming a recess in the silicon substrate. It is preferable to include a step of digging down the surface portion of the region to remove defects introduced during growth.

【0019】このようにすると、シリコン基板のドライ
エッチングに用いられるマスクパターンを損傷させるこ
となく、シリコン基板のドライエッチング前に、パター
ン欠陥の原因となるシリコン基板中の成長時導入欠陥を
除去できる。
By doing so, it is possible to remove the defect introduced during growth in the silicon substrate, which causes the pattern defect, before the dry etching of the silicon substrate without damaging the mask pattern used for the dry etching of the silicon substrate.

【0020】この場合、成長時導入欠陥を除去する工程
における、シリコン基板のエッチングレートに対するシ
リコン酸化膜のエッチングレートの比は0.5以上で且
つ5.0以下であることが好ましい。
In this case, the ratio of the etching rate of the silicon oxide film to the etching rate of the silicon substrate in the step of removing the defects introduced during growth is preferably 0.5 or more and 5.0 or less.

【0021】このようにすると、シリコンとシリコン酸
化物とに対して同時にエッチングを行なえるので、シリ
コン基板中の成長時導入欠陥、具体的には8面体ボイド
の角部に形成されているシリコン酸化物を確実に除去で
きる。
In this way, since it is possible to simultaneously etch silicon and silicon oxide, defects introduced during growth in the silicon substrate, specifically, silicon oxide formed at the corners of the octahedral voids. Can reliably remove things.

【0022】或いは、この場合、成長時導入欠陥を除去
する工程における、シリコン基板が掘り下げられる深さ
は25nm以上であることが好ましい。
Alternatively, in this case, the depth at which the silicon substrate is dug in the step of removing the defects introduced during growth is preferably 25 nm or more.

【0023】このようにすると、パターン欠陥の原因と
なる成長時導入欠陥を確実に除去できる。
By doing so, it is possible to surely remove the defect introduced during growth which causes the pattern defect.

【0024】或いは、この場合、絶縁膜は、シリコン酸
化膜、シリコン窒化膜及びシリコン窒化酸化膜のうちの
少なくとも1つからなることが好ましい。
Alternatively, in this case, the insulating film is preferably made of at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film and a silicon oxynitride film.

【0025】このようにすると、シリコン基板に凹部を
高精度で形成できる。
In this way, the recess can be formed in the silicon substrate with high accuracy.

【0026】本発明の半導体装置の製造方法において、
成長時導入欠陥を除去する工程よりも前に、シリコン窒
化膜及びシリコン窒化酸化膜のうちの少なくとも1つか
らなるマスクパターンを形成する工程を備え、成長時導
入欠陥を除去する工程は、シリコン基板に対してマスク
パターンを用いてドライエッチングを行なうことによ
り、シリコン基板における凹部が形成される領域の表面
部を掘り下げて成長時導入欠陥を除去する工程を含み、
成長時導入欠陥を除去する工程における、シリコン基板
のエッチングレートに対するシリコン酸化膜のエッチン
グレートの比は0.5以上で且つ5.0以下であり、成
長時導入欠陥を除去する工程における、シリコン基板の
エッチングレートに対するマスクパターンとなる絶縁膜
のエッチングレートの比は10以上であることが好まし
い。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
The method includes a step of forming a mask pattern made of at least one of a silicon nitride film and a silicon oxynitride film before the step of removing the defect introduced during growth, and the step of removing the defect introduced during growth is performed on the silicon substrate. A dry etching using a mask pattern for the step of digging the surface portion of the region of the silicon substrate where the concave portion is formed to remove the defects introduced during growth,
The ratio of the etching rate of the silicon oxide film to the etching rate of the silicon substrate in the step of removing the introduced defects during growth is 0.5 or more and 5.0 or less, and the silicon substrate in the step of removing the introduced defects during growth The ratio of the etching rate of the insulating film serving as the mask pattern to the etching rate of is preferably 10 or more.

【0027】このようにすると、シリコン基板のドライ
エッチングに用いられるマスクパターンを損傷させるこ
となく、シリコン基板のドライエッチング前に、パター
ン欠陥の原因となるシリコン基板中の成長時導入欠陥を
除去できる。
By doing so, it is possible to remove the defect introduced during growth in the silicon substrate which causes the pattern defect before the dry etching of the silicon substrate without damaging the mask pattern used for the dry etching of the silicon substrate.

【0028】この場合、成長時導入欠陥を除去する工程
は、シリコン基板に対してC48ガス又はC58ガスか
らなるプラズマを用いてドライエッチングを行なう工程
を含むことが好ましい。
In this case, it is preferable that the step of removing the defects introduced during growth includes a step of performing dry etching on the silicon substrate using plasma of C 4 F 8 gas or C 5 F 8 gas.

【0029】このようにすると、シリコン基板のエッチ
ングレートに対するマスクパターンとなる絶縁膜のエッ
チングレートの比を確実に10以上に保つことができ
る。
By doing so, the ratio of the etching rate of the insulating film serving as the mask pattern to the etching rate of the silicon substrate can be reliably maintained at 10 or more.

【0030】或いは、この場合、成長時導入欠陥を除去
する工程における、シリコン基板が掘り下げられる深さ
は25nm以上であることが好ましい。
Alternatively, in this case, the depth at which the silicon substrate is dug in the step of removing the defects introduced during growth is preferably 25 nm or more.

【0031】このようにすると、パターン欠陥の原因と
なる成長時導入欠陥を確実に除去できる。
By doing so, it is possible to surely remove the defect introduced during growth, which causes the pattern defect.

【0032】本発明の半導体装置の製造方法において、
成長時導入欠陥を除去する工程は、シリコン基板の表面
部を酸化し、それによって形成された酸化層を除去する
ことにより、成長時導入欠陥を除去する工程を含み、成
長時導入欠陥を除去する工程と凹部を形成する工程との
間に、シリコン基板上に絶縁膜を形成した後、絶縁膜に
対してレジストパターンを用いてドライエッチングを行
なうことにより、絶縁膜をパターン化してマスクパター
ンを形成する工程を備えていることが好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
The step of removing the defect introduced during growth includes the step of removing the defect introduced during growth by oxidizing the surface portion of the silicon substrate and removing the oxide layer formed thereby, and the defect introduced during growth is removed. Between the step and the step of forming the recess, after forming an insulating film on a silicon substrate, dry etching is performed on the insulating film using a resist pattern to pattern the insulating film to form a mask pattern. It is preferable to include a step of

【0033】このようにすると、シリコン基板のドライ
エッチングに用いられるマスクパターンの形成前に、パ
ターン欠陥の原因となるシリコン基板中の成長時導入欠
陥を除去できる。このため、マスクパターンとなる絶縁
膜及びシリコン基板のそれぞれのドライエッチング条件
において、円錐状パターン欠陥低減のための制約を考慮
する必要が無くなる。また、成長時導入欠陥の除去処理
によってマスクパターンとなる絶縁膜が損傷を受けるこ
ともない。
In this way, the defects introduced during growth in the silicon substrate, which cause pattern defects, can be removed before forming the mask pattern used for dry etching of the silicon substrate. Therefore, it is not necessary to consider the restriction for reducing the conical pattern defects under the dry etching conditions of the insulating film to be the mask pattern and the silicon substrate. In addition, the insulating film serving as the mask pattern is not damaged by the process of removing the defects introduced during growth.

【0034】この場合、酸化層の厚さは50nm以上で
あることが好ましい。
In this case, the thickness of the oxide layer is preferably 50 nm or more.

【0035】このようにすると、パターン欠陥の原因と
なる成長時導入欠陥を酸化層に確実に取り込むことがで
きる。
By doing so, it is possible to reliably incorporate the defects introduced during growth, which cause pattern defects, into the oxide layer.

【0036】或いは、この場合、絶縁膜は、シリコン酸
化膜、シリコン窒化膜及びシリコン窒化酸化膜のうちの
少なくとも1つからなることが好ましい。
Alternatively, in this case, the insulating film is preferably made of at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film and a silicon oxynitride film.

【0037】このようにすると、シリコン基板に凹部を
高精度で形成できる。
In this way, the recess can be formed in the silicon substrate with high accuracy.

【0038】或いは、この場合、成長時導入欠陥を除去
する工程は、炭素及びフッ素を含むガスからなるプラズ
マを用いて酸化層に対してドライエッチングを行なう工
程を含んでいてもよいし、フッ酸を含む溶液、又はフッ
酸及び硝酸を含む溶液を用いて酸化層に対してウエット
エッチングを行なう工程を含んでいてもよい。フッ酸及
び硝酸を含む溶液を用いて酸化層に対してウエットエッ
チングを行なう場合、酸化層の下側のシリコン基板(酸
化されていない部分)の表面部も除去できるので、成長
時導入欠陥をより確実に除去できる。
Alternatively, in this case, the step of removing the defects introduced during growth may include the step of performing dry etching on the oxide layer using a plasma containing a gas containing carbon and fluorine, or hydrofluoric acid. The method may include a step of performing wet etching on the oxide layer by using a solution containing the above or a solution containing hydrofluoric acid and nitric acid. When performing wet etching on the oxide layer using a solution containing hydrofluoric acid and nitric acid, the surface portion of the silicon substrate (non-oxidized portion) below the oxide layer can also be removed, so that defects introduced during growth can be further reduced. Can be reliably removed.

【0039】本発明の半導体装置の製造方法において、
成長時導入欠陥を除去する工程は、シリコン基板の表面
部を酸化し、それによって形成された酸化層のうち凹部
が形成される領域の上側部分を除去することにより、成
長時導入欠陥を除去すると共に残存する酸化層からなる
マスクパターンを形成する工程を含むことが好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
The step of removing the introduced defects during growth removes the introduced defects during growth by oxidizing the surface portion of the silicon substrate and removing the upper part of the region where the concave portion is formed in the oxide layer formed thereby. It is preferable to include a step of forming a mask pattern made of the remaining oxide layer.

【0040】このようにすると、マスクパターンとなる
絶縁膜及びシリコン基板のそれぞれのドライエッチング
条件において、円錐状パターン欠陥低減のための制約を
考慮する必要が無くなる。また、シリコン基板のドライ
エッチングのためのマスク材として、成長時導入欠陥の
除去時に形成した酸化層を用いるため、工程を簡単化で
きる。
By doing so, it is not necessary to consider the constraint for reducing the conical pattern defects under the dry etching conditions of the insulating film to be the mask pattern and the silicon substrate. Moreover, since the oxide layer formed at the time of removing the defects introduced during growth is used as a mask material for dry etching of the silicon substrate, the process can be simplified.

【0041】この場合、酸化層の厚さは50nm以上で
あることが好ましい。
In this case, the thickness of the oxide layer is preferably 50 nm or more.

【0042】このようにすると、パターン欠陥の原因と
なる成長時導入欠陥を確実に除去できる。
By doing so, it is possible to surely remove the defect introduced during growth, which causes the pattern defect.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法について
図面を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) A method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0044】図1(a)〜(d)は第1の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 1A to 1D are sectional views showing each step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment.

【0045】まず、図1(a)に示すように、シリコン
基板10上に厚さ10nm程度のシリコン酸化膜11を
熱酸化により形成した後、シリコン酸化膜11の上に厚
さ150nm程度のシリコン窒化膜12をCVD法等の
成膜方法により形成し、その後、シリコン窒化膜12の
上に所望の素子分離パターンと対応するレジストパター
ン13をフォトリソグラフィー技術により形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film 11 having a thickness of about 10 nm is formed on a silicon substrate 10 by thermal oxidation, and then a silicon film having a thickness of about 150 nm is formed on the silicon oxide film 11. The nitride film 12 is formed by a film forming method such as a CVD method, and then a resist pattern 13 corresponding to a desired element isolation pattern is formed on the silicon nitride film 12 by a photolithography technique.

【0046】次に、図1(b)に示すように、レジスト
パターン13をマスクとしてシリコン窒化膜12及びシ
リコン酸化膜11に対して順次ドライエッチングを行な
う。これにより、パターン化されたシリコン酸化膜11
Aとパターン化されたシリコン窒化膜12Aとが形成さ
れる。すなわち、所望の素子分離パターンがシリコン窒
化膜12及びシリコン酸化膜11に転写される。
Next, as shown in FIG. 1B, dry etching is sequentially performed on the silicon nitride film 12 and the silicon oxide film 11 using the resist pattern 13 as a mask. As a result, the patterned silicon oxide film 11 is formed.
A and a patterned silicon nitride film 12A are formed. That is, a desired element isolation pattern is transferred to the silicon nitride film 12 and the silicon oxide film 11.

【0047】第1の実施形態では、シリコン窒化膜12
及びシリコン酸化膜11のドライエッチングにおいて、
オーバーエッチング時におけるシリコン酸化膜11のシ
リコン基板10に対する選択比(=(シリコン酸化膜1
1のエッチングレート)/(シリコン基板10のエッチ
ングレート))を0.5程度から5.0程度までの範囲
に調整しながら、シリコン基板10の分離用溝形成領域
(レジストパターン13又はパターン化されたシリコン
窒化膜12Aの開口部の下側の基板領域)の表面部を削
り取る。具体的には、例えば平行平板型RIE(Reacti
ve Ion Etching)装置において、プロセスガスとなるC
HF3 、CF4 及びO2 の流量をそれぞれ50ml/min
(標準状態)、150ml/min(標準状態)及び20ml/m
in(標準状態)に設定すると共に、プロセス圧力及び高
周波電力(プラズマ発生用)をそれぞれ30Pa及び40
0Wに設定して、シリコン窒化膜12及びシリコン酸化
膜11に対してドライエッチングを行なう。このドライ
エッチング条件におけるシリコン酸化膜11のシリコン
基板10に対する選択比は2程度であり、第1の実施形
態においては、この条件下でオーバーエッチング時にシ
リコン基板10の分離用溝形成領域を基板表面側から3
0nm程度削り取る。これにより、シリコン基板10の
ドライエッチング時(図1(c))に円錐状パターン欠
陥の原因となるシリコン基板10中の成長時導入欠陥が
除去される。
In the first embodiment, the silicon nitride film 12
And in the dry etching of the silicon oxide film 11,
The selection ratio of the silicon oxide film 11 to the silicon substrate 10 during over-etching (= (silicon oxide film 1
1 etching rate) / (etching rate of silicon substrate 10)) in the range of about 0.5 to about 5.0, and the separation groove forming region (resist pattern 13 or patterned) of the silicon substrate 10 is adjusted. The surface portion of the substrate region under the opening of the silicon nitride film 12A) is removed. Specifically, for example, parallel plate type RIE (Reacti
ve Ion Etching) equipment, which is the process gas C
The flow rate of HF 3 , CF 4 and O 2 is 50 ml / min each
(Standard condition), 150 ml / min (standard condition) and 20 ml / m
Set to in (standard state) and set process pressure and high frequency power (for plasma generation) to 30 Pa and 40, respectively.
The silicon nitride film 12 and the silicon oxide film 11 are dry-etched at 0 W. The selection ratio of the silicon oxide film 11 to the silicon substrate 10 under the dry etching condition is about 2. In the first embodiment, the separation groove forming region of the silicon substrate 10 is formed on the substrate surface side at the time of overetching under this condition. From 3
Shave off about 0 nm. As a result, defects introduced during growth in the silicon substrate 10 that cause conical pattern defects during dry etching of the silicon substrate 10 (FIG. 1C) are removed.

【0048】尚、シリコン窒化膜12及びシリコン酸化
膜11のドライエッチングにおいて、メインエッチング
の条件はオーバーエッチングの条件と同じであってもよ
いし又は異なっていてもよい。また、オーバーエッチン
グの程度はシリコン基板10を掘り下げる深さによって
変わるが、おおよそ15〜20%程度である。
In the dry etching of the silicon nitride film 12 and the silicon oxide film 11, the main etching conditions may be the same as or different from the over etching conditions. The degree of over-etching is about 15 to 20%, though it depends on the depth of the silicon substrate 10.

【0049】次に、図1(c)に示すように、アッシン
グ及び洗浄によりレジストパターン13をシリコン基板
10から剥離した後、パターン化されたシリコン窒化膜
12Aをマスクとしてシリコン基板10に対して例えば
エッチング深さが400nm程度になるまでドライエッ
チングを行なう。このとき、マスク材であるシリコン窒
化膜12に対して高い選択比が求められる。具体的に
は、「(シリコン基板10のエッチングレート)/(シ
リコン窒化膜12のエッチングレート)」が15以上で
あることが求められる。このため、例えば誘導結合型プ
ラズマエッチング装置において、プロセスガスとなるC
2 及びO2 の流量をそれぞれ150ml/min(標準状
態)及び8ml/min(標準状態)に設定すると共に、プロ
セス圧力、ソース電力及びバイアス電力をそれぞれ1.
3Pa、600W及び200Wに設定して、シリコン基板
10に対して例えば45秒間ドライエッチングを行な
う。尚、第1の実施形態においては、この条件でシリコ
ン基板10のドライエッチングを行なう直前に、シリコ
ン基板10の露出部分(図1(b)参照)の上に形成さ
れている自然酸化膜(図示省略)を除去するために、前
述の誘導結合型プラズマエッチング装置において、プロ
セスガスとなるCl2 の流量を150ml/min(標準状
態)に設定すると共に、プロセス圧力、ソース電力及び
バイアス電力をそれぞれ0.67Pa、150W及び20
0Wに設定して5秒間程度エッチングを行なう。
Next, as shown in FIG. 1C, after the resist pattern 13 is removed from the silicon substrate 10 by ashing and cleaning, the patterned silicon nitride film 12A is used as a mask for the silicon substrate 10, for example. Dry etching is performed until the etching depth reaches about 400 nm. At this time, a high selection ratio is required for the silicon nitride film 12 that is the mask material. Specifically, "(etching rate of silicon substrate 10) / (etching rate of silicon nitride film 12)" is required to be 15 or more. Therefore, for example, in an inductively coupled plasma etching apparatus, C that becomes a process gas is used.
The flow rates of l 2 and O 2 are set to 150 ml / min (standard state) and 8 ml / min (standard state), respectively, and the process pressure, source power and bias power are set to 1.
The silicon substrate 10 is set to 3 Pa, 600 W and 200 W, and the silicon substrate 10 is dry-etched for 45 seconds, for example. In the first embodiment, immediately before the dry etching of the silicon substrate 10 under these conditions, the natural oxide film (shown in the figure) formed on the exposed portion of the silicon substrate 10 (see FIG. 1B) is shown. In order to remove (abbreviation), in the above-mentioned inductively coupled plasma etching apparatus, the flow rate of Cl 2 as a process gas is set to 150 ml / min (standard state), and the process pressure, source power and bias power are each 0 67 Pa, 150 W and 20
It is set to 0 W and etching is performed for about 5 seconds.

【0050】次に、シリコン基板10のドライエッチン
グ時に形成された堆積物を除去するために洗浄を行なう
ことにより、図1(c)に示すように、シリコン基板1
0に分離用溝14を形成する。その後、分離用溝14の
壁面、つまりトレンチ側壁の表面準位を低減するため
に、トレンチ側壁のシリコン基板10を熱酸化により酸
化する。その後、分離用溝14にシリコン酸化膜をCV
D法により埋め込んだ後、該シリコン酸化膜をCMP法
により平坦化し、その後、残存するシリコン窒化膜12
(パターン化されたシリコン窒化膜12A)をウェット
エッチングにより除去する。これにより、図1(d)に
示すように、シリコン酸化膜よりなる素子分離絶縁膜1
5が完成する。
Next, as shown in FIG. 1C, the silicon substrate 1 is cleaned by performing cleaning to remove deposits formed during dry etching of the silicon substrate 10.
The separation groove 14 is formed at 0. Then, in order to reduce the surface state of the wall surface of the isolation trench 14, that is, the trench sidewall, the silicon substrate 10 on the trench sidewall is oxidized by thermal oxidation. After that, a silicon oxide film is applied to the isolation trench 14 by CV.
After embedding by the D method, the silicon oxide film is flattened by the CMP method, and then the remaining silicon nitride film 12 is formed.
(Patterned silicon nitride film 12A) is removed by wet etching. As a result, as shown in FIG. 1D, the element isolation insulating film 1 made of a silicon oxide film is formed.
5 is completed.

【0051】第1の実施形態によると、シリコン基板1
0の表面部に含まれる成長時導入欠陥を除去した後、パ
ターン化されたシリコン窒化膜12Aをマスクとして用
いるドライエッチングにより、シリコン基板10におけ
る成長時導入欠陥が除去された領域に分離用溝14を形
成する。すなわち、シリコン基板10のドライエッチン
グ前に、円錐状パターン欠陥の原因となるシリコン基板
10中の成長時導入欠陥を除去するため、シリコン基板
10のドライエッチング条件として、パターン欠陥低減
のための制約を考慮する必要が無くなる。従って、シリ
コン基板10のドライエッチングにおいて、円錐状パタ
ーン欠陥の発生を抑制しつつマスク材となるシリコン窒
化膜12に対して高い選択比を確保できるので、分離用
溝14を高精度で形成できる。
According to the first embodiment, the silicon substrate 1
After removal of the growth-introduced defects contained in the surface portion of 0, the separation groove 14 is formed in the region of the silicon substrate 10 from which the growth-introduced defects are removed by dry etching using the patterned silicon nitride film 12A as a mask. To form. That is, before the dry etching of the silicon substrate 10, in order to remove the defect introduced during the growth in the silicon substrate 10 which causes the conical pattern defect, the dry etching condition of the silicon substrate 10 has a restriction for reducing the pattern defect. Eliminates the need to consider. Therefore, in the dry etching of the silicon substrate 10, a high selection ratio can be secured for the silicon nitride film 12 serving as a mask material while suppressing the occurrence of a conical pattern defect, so that the separation groove 14 can be formed with high accuracy.

【0052】また、第1の実施形態によると、シリコン
窒化膜12及びシリコン酸化膜11をパターン化するた
めのレジストパターン13を用いたドライエッチングに
おいて、オーバーエッチング時にシリコン基板10にお
ける分離用溝形成領域の表面部を掘り下げることにより
成長時導入欠陥を除去する。このため、シリコン基板1
0のドライエッチング時にマスクとして用いられるシリ
コン窒化膜12を損傷させることなく、シリコン基板1
0のドライエッチング前に、パターン欠陥の原因となる
シリコン基板10中の成長時導入欠陥を除去できる。
Further, according to the first embodiment, in the dry etching using the resist pattern 13 for patterning the silicon nitride film 12 and the silicon oxide film 11, the separation groove formation region in the silicon substrate 10 is overetched. Defects introduced during growth are removed by digging the surface portion of. Therefore, the silicon substrate 1
Silicon substrate 1 without damaging the silicon nitride film 12 used as a mask during dry etching
Before the dry etching of 0, the defects introduced during growth in the silicon substrate 10 which cause pattern defects can be removed.

【0053】図2は、図1(b)に示すシリコン窒化膜
12及びシリコン酸化膜11のドライエッチング工程に
おけるシリコン酸化膜11のシリコン基板10に対する
選択比(=(シリコン酸化膜11のエッチングレート)
/(シリコン基板10のエッチングレート))に対す
る、円錐状パターン欠陥数(1cm2 当たり)の依存性
を調べた結果を示している。図2に示すように、シリコ
ン酸化膜11のシリコン基板10に対する選択比(以
下、対シリコン選択比と称する)が0.5程度から5.
0程度までの範囲においてパターン欠陥数が大幅に低減
していることがわかる。それに対して、対シリコン選択
比が0.5程度以下の場合、シリコン酸化膜11のエッ
チングレートが低すぎるためにシリコン基板10中の成
長時導入欠陥(具体的にはシリコン酸化物)を除去でき
ず、その結果、該シリコン酸化物がマスクとして作用し
て円錐状パターン欠陥が発生してしまう。また、対シリ
コン選択比が5.0程度以上の場合、シリコン基板10
のエッチングレートが低すぎるためにシリコン基板10
中に埋まっているシリコン酸化物を掘り起こすことがで
きず、その結果、該シリコン酸化物がマスクとして作用
して円錐状パターン欠陥が発生してしまう。
FIG. 2 shows a selection ratio of the silicon oxide film 11 to the silicon substrate 10 (= (etching rate of the silicon oxide film 11) in the dry etching process of the silicon nitride film 12 and the silicon oxide film 11 shown in FIG. 1B).
The result of examining the dependency of the number of conical pattern defects (per 1 cm 2 ) on / (etching rate of the silicon substrate 10) is shown. As shown in FIG. 2, the selection ratio of the silicon oxide film 11 to the silicon substrate 10 (hereinafter referred to as the silicon selection ratio) is about 0.5 to 5.
It can be seen that the number of pattern defects is significantly reduced in the range of up to about 0. On the other hand, when the selection ratio to silicon is about 0.5 or less, the defects introduced during growth (specifically, silicon oxide) in the silicon substrate 10 can be removed because the etching rate of the silicon oxide film 11 is too low. As a result, the silicon oxide acts as a mask to generate a conical pattern defect. When the selection ratio to silicon is about 5.0 or more, the silicon substrate 10
Because the etching rate of silicon is too low
The embedded silicon oxide cannot be dug up, and as a result, the silicon oxide acts as a mask to generate a conical pattern defect.

【0054】すなわち、第1の実施形態においては、成
長時導入欠陥を除去するためのオーバーエッチング時に
おける、シリコン酸化膜11のシリコン基板10に対す
る選択比は0.5以上で且つ5.0以下であることが好
ましい。このようにすると、シリコンとシリコン酸化物
とに対して同時にエッチングを行なえるので、シリコン
基板10中の成長時導入欠陥、具体的には8面体ボイド
の角部に形成されているシリコン酸化物を確実に除去で
き、それによってパターン欠陥の発生を抑制できる。
That is, in the first embodiment, the selection ratio of the silicon oxide film 11 to the silicon substrate 10 is 0.5 or more and 5.0 or less at the time of over-etching for removing the defects introduced during growth. Preferably there is. By doing this, since it is possible to simultaneously etch silicon and silicon oxide, defects introduced during growth in the silicon substrate 10, specifically, silicon oxide formed at the corners of the octahedral voids can be removed. It can be surely removed, thereby suppressing the occurrence of pattern defects.

【0055】図3は、図1(b)に示すシリコン窒化膜
12及びシリコン酸化膜11のドライエッチング工程に
おけるシリコン基板10の表面部の削り込み量に対す
る、円錐状パターン欠陥数(1cm2 当たり)の依存性
を調べた結果を示している。図3に示すように、シリコ
ン基板10の表面部の削りこみ量を25nm以上にする
ことによって、パターン欠陥数を低減できることがわか
る。
FIG. 3 shows the number of conical pattern defects (per 1 cm 2 ) with respect to the amount of shaving of the surface portion of the silicon substrate 10 in the dry etching process of the silicon nitride film 12 and the silicon oxide film 11 shown in FIG. 1B. The result of examining the dependency of is shown. As shown in FIG. 3, it can be seen that the number of pattern defects can be reduced by setting the shaving amount of the surface portion of the silicon substrate 10 to 25 nm or more.

【0056】すなわち、第1の実施形態においては、成
長時導入欠陥を除去するためのオーバーエッチング時に
おける、シリコン基板10が掘り下げられる深さは25
nm以上であることが好ましい。このようにすると、シ
リコン基板10中の成長時導入欠陥を確実に除去でき、
それによってパターン欠陥の発生を抑制できる。
That is, in the first embodiment, the depth to which the silicon substrate 10 is dug is 25 during overetching for removing defects introduced during growth.
It is preferably at least nm. In this way, defects introduced during growth in the silicon substrate 10 can be reliably removed,
Thereby, the generation of pattern defects can be suppressed.

【0057】尚、第1の実施形態において、シリコン基
板10のドライエッチング時のマスクとしてシリコン窒
化膜12(正確にはシリコン窒化膜12とシリコン酸化
膜11との積層膜)を用いたが、これに限られず、シリ
コン窒化膜、シリコン酸化膜若しくはシリコン窒化酸化
膜の単層膜を用いてもよいし、又は、シリコン窒化膜、
シリコン酸化膜及びシリコン窒化酸化膜のうちの2つ以
上の絶縁膜の積層膜等を用いてもよい。
In the first embodiment, the silicon nitride film 12 (more precisely, a laminated film of the silicon nitride film 12 and the silicon oxide film 11) is used as a mask during the dry etching of the silicon substrate 10. However, a single layer film of a silicon nitride film, a silicon oxide film or a silicon nitride oxide film may be used, or a silicon nitride film,
A laminated film of two or more insulating films of a silicon oxide film and a silicon oxynitride film may be used.

【0058】また、第1の実施形態において、ドライエ
ッチングによってシリコン基板10にSTI用の分離用
溝14を形成する場合を対象としたが、これに代えて、
ドライエッチングによってシリコン基板10にキャパシ
タ形成用溝又はディープトレンチ等の凹部を形成する場
合を対象としても同様の効果が得られる。
In the first embodiment, the case where the STI isolation groove 14 is formed in the silicon substrate 10 by dry etching is targeted, but instead of this,
Similar effects can be obtained even when a recess for forming a capacitor or a deep trench is formed in the silicon substrate 10 by dry etching.

【0059】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参
照しながら説明する。
(Second Embodiment) A method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0060】図4(a)〜(e)は第2の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 4A to 4E are sectional views showing each step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment.

【0061】まず、図4(a)に示すように、シリコン
基板20上に厚さ10nm程度のシリコン酸化膜21を
熱酸化により形成した後、シリコン酸化膜21の上に厚
さ150nm程度のシリコン窒化膜22をCVD法等の
成膜方法により形成し、その後、シリコン窒化膜22の
上に所望の素子分離パターンと対応するレジストパター
ン23をフォトリソグラフィー技術により形成する。
First, as shown in FIG. 4A, a silicon oxide film 21 having a thickness of about 10 nm is formed on a silicon substrate 20 by thermal oxidation, and then a silicon film having a thickness of about 150 nm is formed on the silicon oxide film 21. The nitride film 22 is formed by a film forming method such as a CVD method, and then a resist pattern 23 corresponding to a desired element isolation pattern is formed on the silicon nitride film 22 by a photolithography technique.

【0062】次に、レジストパターン23をマスクとし
てシリコン窒化膜22及びシリコン酸化膜21に対して
順次ドライエッチングを行なった後、図4(b)に示す
ように、アッシング及び洗浄によりレジストパターン2
3をシリコン基板20から剥離する。これにより、パタ
ーン化されたシリコン酸化膜21Aとパターン化された
シリコン窒化膜22Aとが形成される。すなわち、所望
の素子分離パターンがシリコン窒化膜22及びシリコン
酸化膜21に転写される。第2の実施形態においては、
シリコン酸化膜21及びシリコン窒化膜22のドライエ
ッチングでエッチングを正確に停止させるため、シリコ
ン基板20に対して高い選択比を確保する。具体的に
は、例えば平行平板型RIE装置において、プロセスガ
スとなるCHF3 及びO2 の流量をそれぞれ50ml/min
(標準状態)及び5ml/min(標準状態)に設定すると共
に、プロセス圧力及び高周波電力(プラズマ発生用)を
それぞれ60Pa及び400Wに設定して、シリコン窒化
膜22及びシリコン酸化膜21に対してドライエッチン
グを行なう。このドライエッチング条件におけるシリコ
ン酸化膜21のシリコン基板20に対する選択比は8程
度である。
Next, the silicon nitride film 22 and the silicon oxide film 21 are sequentially dry-etched using the resist pattern 23 as a mask, and then the resist pattern 2 is ashed and washed as shown in FIG. 4B.
3 is peeled from the silicon substrate 20. As a result, the patterned silicon oxide film 21A and the patterned silicon nitride film 22A are formed. That is, a desired element isolation pattern is transferred to the silicon nitride film 22 and the silicon oxide film 21. In the second embodiment,
Since the etching is accurately stopped by the dry etching of the silicon oxide film 21 and the silicon nitride film 22, a high selection ratio with respect to the silicon substrate 20 is secured. Specifically, for example, in a parallel plate type RIE device, the flow rates of CHF 3 and O 2 which are process gases are 50 ml / min, respectively.
(Standard state) and 5 ml / min (standard state), process pressure and high frequency power (for plasma generation) are set to 60 Pa and 400 W, respectively, to dry the silicon nitride film 22 and the silicon oxide film 21. Etch. The selection ratio of the silicon oxide film 21 to the silicon substrate 20 under this dry etching condition is about 8.

【0063】次に、パターン化されたシリコン窒化膜2
2Aをマスクとしてシリコン基板20に対してドライエ
ッチングを行なって分離用溝24を形成する工程(図4
(d)参照)の前処理として、図4(c)に示すよう
に、パターン化されたシリコン窒化膜22Aをマスクと
して用いたドライエッチングにより、シリコン基板20
の分離用溝形成領域(パターン化されたシリコン窒化膜
22Aの開口部の下側の基板領域)上の自然酸化膜(図
示省略)と、該分離用溝形成領域の表面部とを除去す
る。これにより、分離用溝24を形成する工程(図4
(d)参照)で円錐状パターン欠陥の原因となるシリコ
ン基板20中の成長時導入欠陥(8面体ボイド及びその
角部に形成されているシリコン酸化物)を除去できる。
具体的には、例えば誘導結合型プラズマエッチング装置
において、プロセスガスとなるC48及びO2 の流量を
それぞれ20ml/min(標準状態)ずつに設定すると共
に、プロセス圧力、ソース電力及びバイアス電力をそれ
ぞれ0.67Pa、300W及び200Wに設定して例え
ば30秒間ドライエッチングを行なう。ここで、プロセ
スガスとしてC48ガスを用いると、前述の前処理にお
ける、シリコン基板20のエッチングレートに対するシ
リコン酸化膜(シリコン酸化物)のエッチングレートの
比を0.5程度から5.0程度までの範囲に設定でき、
それによってシリコンとシリコン酸化物とに対して同時
にエッチングを行なえる。また、該前処理における、シ
リコン基板20のエッチングレートに対するシリコン窒
化膜22のエッチングレートの比を高く(具体的には1
0以上に)設定できる。第2の実施形態においては、こ
の条件下でシリコン基板20の分離用溝形成領域を基板
表面側から30nm程度削り取る。これにより、後のシ
リコン基板20に対するドライエッチング時(図4
(d)参照)にマスクとして用いられる、パターン化さ
れたシリコン窒化膜22Aの損傷を防止しつつ、シリコ
ン基板20上の自然酸化膜とシリコン基板20中の成長
時導入欠陥とを確実に除去できる。
Next, the patterned silicon nitride film 2 is formed.
2A is used as a mask to dry-etch the silicon substrate 20 to form the separation groove 24 (FIG. 4).
As shown in FIG. 4C, as a pretreatment of (d), the silicon substrate 20 is dry-etched using the patterned silicon nitride film 22A as a mask.
The natural oxide film (not shown) on the isolation trench formation region (the substrate region below the opening of the patterned silicon nitride film 22A) and the surface portion of the isolation trench formation region are removed. Thereby, the step of forming the separation groove 24 (see FIG.
(D)), defects introduced during growth (octahedral voids and silicon oxides formed at the corners thereof) in the silicon substrate 20 which cause the conical pattern defects can be removed.
Specifically, for example, in an inductively coupled plasma etching apparatus, the flow rates of C 4 F 8 and O 2 as process gases are set to 20 ml / min (standard state), and the process pressure, source power and bias power are set. Are set to 0.67 Pa, 300 W and 200 W, respectively, and dry etching is performed for 30 seconds, for example. Here, when C 4 F 8 gas is used as the process gas, the ratio of the etching rate of the silicon oxide film (silicon oxide) to the etching rate of the silicon substrate 20 in the above-described pretreatment is about 0.5 to 5.0. You can set up to a range of
This allows simultaneous etching of silicon and silicon oxide. Further, the ratio of the etching rate of the silicon nitride film 22 to the etching rate of the silicon substrate 20 in the pretreatment is set high (specifically, 1).
It can be set to 0 or more). In the second embodiment, under this condition, the separation groove forming region of the silicon substrate 20 is removed by about 30 nm from the substrate surface side. As a result, during the subsequent dry etching of the silicon substrate 20 (see FIG.
It is possible to reliably remove the natural oxide film on the silicon substrate 20 and the defects introduced during growth in the silicon substrate 20 while preventing damage to the patterned silicon nitride film 22A used as a mask in (d)). .

【0064】次に、図4(d)に示すように、パターン
化されたシリコン窒化膜22Aをマスクとしてシリコン
基板20に対して例えばエッチング深さが400nm程
度になるまでドライエッチングを行なう。このとき、マ
スク材であるシリコン窒化膜22に対して高い選択比が
求められる。具体的には、「(シリコン基板20のエッ
チングレート)/(シリコン窒化膜22のエッチングレ
ート)」が15以上であることが求められる。このた
め、例えば図4(c)に示す前処理に用いた誘導結合型
プラズマエッチング装置において、プロセスガスとなる
Cl2 及びO2 の流量をそれぞれ150ml/min(標準状
態)及び8ml/min(標準状態)に設定すると共に、プロ
セス圧力、ソース電力及びバイアス電力をそれぞれ1.
3Pa、600W及び200Wに設定して、シリコン基板
20に対して例えば45秒間ドライエッチングを行な
う。尚、第2の実施形態においては、この条件でシリコ
ン基板20のドライエッチングを行なう直前に、前述の
図4(c)に示す前処理を行なう。
Next, as shown in FIG. 4D, dry etching is performed on the silicon substrate 20 using the patterned silicon nitride film 22A as a mask until the etching depth reaches about 400 nm, for example. At this time, a high selection ratio is required for the silicon nitride film 22 that is the mask material. Specifically, “(etching rate of silicon substrate 20) / (etching rate of silicon nitride film 22)” is required to be 15 or more. Therefore, for example, in the inductively coupled plasma etching apparatus used for the pretreatment shown in FIG. 4C, the flow rates of Cl 2 and O 2 as process gases are 150 ml / min (standard state) and 8 ml / min (standard state), respectively. State) and set the process pressure, source power and bias power to 1.
The silicon substrate 20 is set to 3 Pa, 600 W, and 200 W, and the silicon substrate 20 is dry-etched for 45 seconds, for example. In the second embodiment, the pretreatment shown in FIG. 4C is performed immediately before the dry etching of the silicon substrate 20 under these conditions.

【0065】次に、シリコン基板20のドライエッチン
グ時に形成された堆積物を除去するために洗浄を行なう
ことにより、図4(d)に示すように、シリコン基板2
0に分離用溝24を形成する。その後、分離用溝24の
壁面、つまりトレンチ側壁の表面準位を低減するため
に、トレンチ側壁のシリコン基板20を熱酸化により酸
化する。その後、分離用溝24にシリコン酸化膜をCV
D法により埋め込んだ後、該シリコン酸化膜をCMP法
により平坦化し、その後、残存するシリコン窒化膜22
(パターン化されたシリコン窒化膜22A)をウェット
エッチングにより除去する。これにより、図4(d)に
示すように、シリコン酸化膜よりなる素子分離絶縁膜2
5が完成する。
Next, as shown in FIG. 4D, the silicon substrate 20 is cleaned by cleaning the silicon substrate 20 to remove deposits formed during dry etching.
The separation groove 24 is formed at 0. Then, in order to reduce the surface level of the wall surface of the isolation trench 24, that is, the trench sidewall, the silicon substrate 20 on the trench sidewall is oxidized by thermal oxidation. After that, a CV silicon oxide film is formed in the separation groove 24.
After embedding by the D method, the silicon oxide film is flattened by the CMP method, and then the remaining silicon nitride film 22.
(Patterned silicon nitride film 22A) is removed by wet etching. As a result, as shown in FIG. 4D, the element isolation insulating film 2 made of a silicon oxide film is formed.
5 is completed.

【0066】第2の実施形態によると、シリコン基板2
0の表面部に含まれる成長時導入欠陥を除去した後、パ
ターン化されたシリコン窒化膜22Aをマスクとして用
いるドライエッチングにより、シリコン基板20におけ
る成長時導入欠陥が除去された領域に分離用溝24を形
成する。すなわち、シリコン基板20のドライエッチン
グ前に、円錐状パターン欠陥の原因となるシリコン基板
20中の成長時導入欠陥を除去するため、シリコン基板
20のドライエッチング条件として、パターン欠陥低減
のための制約を考慮する必要が無くなる。従って、シリ
コン基板20のドライエッチングにおいて、円錐状パタ
ーン欠陥の発生を抑制しつつマスク材となるシリコン窒
化膜22に対して高い選択比を確保できるので、分離用
溝24を高精度で形成できる。
According to the second embodiment, the silicon substrate 2
After removal of the growth-introduced defects contained in the surface portion of 0, dry etching is performed using the patterned silicon nitride film 22A as a mask, and the separation groove 24 is formed in the region of the silicon substrate 20 from which the growth-introduced defects are removed. To form. That is, before the dry etching of the silicon substrate 20, in order to remove a defect introduced during growth in the silicon substrate 20 which causes a conical pattern defect, the dry etching condition of the silicon substrate 20 is restricted to reduce the pattern defect. Eliminates the need to consider. Therefore, in the dry etching of the silicon substrate 20, a high selection ratio can be secured for the silicon nitride film 22 serving as a mask material while suppressing the occurrence of conical pattern defects, so that the separation groove 24 can be formed with high accuracy.

【0067】また、第2の実施形態によると、パターン
化されたシリコン窒化膜22Aをマスクとしてシリコン
基板20に対してドライエッチングを行なって分離用溝
24を形成する工程の前処理として、パターン化された
シリコン窒化膜22Aをマスクとして用いたドライエッ
チングにより、シリコン基板20における分離用溝形成
領域の表面部を掘り下げて成長時導入欠陥を除去する。
このとき、シリコン基板20のエッチングレートに対す
るシリコン酸化膜のエッチングレートの比は0.5以上
で且つ5.0以下であると共に、シリコン基板20のエ
ッチングレートに対するシリコン窒化膜22のエッチン
グレートの比は10以上である。このため、シリコン基
板20のドライエッチング時にマスクとして用いられる
シリコン窒化膜22を損傷させることなく、シリコン基
板20のドライエッチング前に、パターン欠陥の原因と
なるシリコン基板20中の成長時導入欠陥を除去でき
る。
Further, according to the second embodiment, the patterned silicon nitride film 22A is used as a mask to perform the dry etching on the silicon substrate 20 to form the isolation groove 24, as a pretreatment for the patterning. By dry etching using the thus-formed silicon nitride film 22A as a mask, the surface portion of the isolation groove forming region in the silicon substrate 20 is dug down to remove the defects introduced during growth.
At this time, the ratio of the etching rate of the silicon oxide film to the etching rate of the silicon substrate 20 is 0.5 or more and 5.0 or less, and the ratio of the etching rate of the silicon nitride film 22 to the etching rate of the silicon substrate 20 is It is 10 or more. Therefore, without introducing damage to the silicon nitride film 22 used as a mask during the dry etching of the silicon substrate 20, before the dry etching of the silicon substrate 20, the defects introduced during growth in the silicon substrate 20 which cause pattern defects are removed. it can.

【0068】尚、第2の実施形態において、シリコン基
板20のドライエッチングの前処理(図4(c)参照)
に用いられるエッチングガスとしてC48ガスを用いた
が、これに限られず、シリコン窒化膜に対して高い選択
比を保ちつつシリコン酸化物とシリコンとに対して同時
にエッチングを行なえる他のガス(具体的にはシリコン
基板のエッチングレートに対するシリコン酸化物のエッ
チングレートの比が0.5以上で且つ5.0以下になる
と共にシリコン基板のエッチングレートに対するシリコ
ン窒化膜のエッチングレートの比が10以上になるよう
な他のエッチングガス)、例えばC58ガス等を用いて
も同様の効果が期待できる。
Incidentally, in the second embodiment, pretreatment for dry etching of the silicon substrate 20 (see FIG. 4C).
Although C 4 F 8 gas was used as the etching gas used for the above, it is not limited to this, and other gas capable of simultaneously etching silicon oxide and silicon while maintaining a high selectivity with respect to the silicon nitride film. (Specifically, the ratio of the etching rate of silicon oxide to the etching rate of the silicon substrate is 0.5 or more and 5.0 or less, and the ratio of the etching rate of the silicon nitride film to the etching rate of the silicon substrate is 10 or more. The same effect can be expected by using other etching gas) such as C 5 F 8 gas.

【0069】また、第2の実施形態において、シリコン
基板20のドライエッチングの前処理、つまり成長時導
入欠陥を除去する工程における、シリコン基板20が掘
り下げられる深さは25nm以上であることが好まし
い。このようにすると、シリコン基板20中の成長時導
入欠陥を確実に除去できる。
Further, in the second embodiment, the depth to which the silicon substrate 20 is dug is preferably 25 nm or more in the pretreatment of the dry etching of the silicon substrate 20, that is, the step of removing the defects introduced during growth. In this way, the defects introduced during growth in the silicon substrate 20 can be reliably removed.

【0070】また、第2の実施形態において、シリコン
基板20のドライエッチング時のマスクとしてシリコン
窒化膜22(正確にはシリコン窒化膜22とシリコン酸
化膜21との積層膜)を用いたが、これに限られず、シ
リコン窒化膜若しくはシリコン窒化酸化膜の単層膜を用
いてもよいし、又はシリコン窒化膜、シリコン酸化膜及
びシリコン窒化酸化膜のうちの2つ以上の絶縁膜の積層
膜等を用いてもよい。
In the second embodiment, the silicon nitride film 22 (accurately, a laminated film of the silicon nitride film 22 and the silicon oxide film 21) is used as a mask during the dry etching of the silicon substrate 20. However, a single layer film of a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film may be used, or a laminated film of two or more insulating films of a silicon nitride film, a silicon oxide film and a silicon nitride oxide film may be used. You may use.

【0071】また、第2の実施形態において、ドライエ
ッチングによってシリコン基板20にSTI用の分離用
溝24を形成する場合を対象としたが、これに代えて、
ドライエッチングによってシリコン基板20にキャパシ
タ形成用溝又はディープトレンチ等の凹部を形成する場
合を対象としても同様の効果が得られる。
In the second embodiment, the case where the STI isolation trench 24 is formed in the silicon substrate 20 by dry etching is targeted, but instead of this,
The same effect can be obtained even when a recess such as a groove for forming a capacitor or a deep trench is formed in the silicon substrate 20 by dry etching.

【0072】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参
照しながら説明する。
(Third Embodiment) A method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0073】図5(a)〜(d)及び図6(a)〜
(c)は第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法の
各工程を示す断面図である。
FIGS. 5A to 5D and 6A to 6A.
(C) is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment.

【0074】まず、図5(a)に示すように、シリコン
基板30を用意する。このとき、シリコン基板30の表
面部には、成長時導入欠陥となる8面体ボイド30aが
形成されていると共に、8面体ボイド30aの角部にシ
リコン酸化物30bが形成されている。8面体ボイド3
0a及びシリコン酸化物30bは、シリコン基板30を
結晶成長させるときに生じたものである。
First, as shown in FIG. 5A, a silicon substrate 30 is prepared. At this time, on the surface portion of the silicon substrate 30, octahedral voids 30a that are defects introduced during growth are formed, and silicon oxides 30b are formed at the corners of the octahedral voids 30a. Octahedral void 3
0a and the silicon oxide 30b are generated when the silicon substrate 30 is crystal-grown.

【0075】次に、図5(b)に示すように、シリコン
基板30の表面部を熱酸化により酸化することによって
酸化層31を形成する。このとき、成長時導入欠陥、つ
まり8面体ボイド30a及びシリコン酸化物30bが酸
化層31に取り込まれるように、熱酸化により酸化層3
1をその厚さが50nm程度以上(例えば75nm程
度)になるように成長させる。
Next, as shown in FIG. 5B, the surface portion of the silicon substrate 30 is oxidized by thermal oxidation to form an oxide layer 31. At this time, the oxide layer 3 is thermally oxidized so that the defects introduced during growth, that is, the octahedral void 30a and the silicon oxide 30b are taken into the oxide layer 31.
1 is grown to have a thickness of about 50 nm or more (for example, about 75 nm).

【0076】次に、図5(c)に示すように、シリコン
基板30のドライエッチング時(図6(b)参照)に円
錐状パターン欠陥発生の要因となる成長時導入欠陥(具
体的にはシリコン酸化物30b)を取り込んだ酸化層3
1を、例えば、炭素及びフッ素を含むガスからなるプラ
ズマを用いて除去する。具体的には、例えばダウンフロ
ー型プラズマエッチング装置において、プロセスガスと
なるCF4 及びO2 の流量をそれぞれ100ml/min(標
準状態)ずつに設定すると共に、プロセス圧力及び高周
波電力(プラズマ発生用)をそれぞれ100Pa及び30
0Wに設定して、酸化層31に対して例えば120秒間
ドライエッチングを行なう。
Next, as shown in FIG. 5C, a growth-introduced defect (specifically, a defect) which causes a conical pattern defect during dry etching of the silicon substrate 30 (see FIG. 6B). Oxide layer 3 incorporating silicon oxide 30b)
1 is removed using, for example, a plasma containing a gas containing carbon and fluorine. Specifically, for example, in a down-flow type plasma etching apparatus, the flow rates of CF 4 and O 2 , which are process gases, are set to 100 ml / min (standard state), and the process pressure and high-frequency power (for plasma generation) are set. 100Pa and 30 respectively
The oxide layer 31 is set to 0 W and dry-etched for 120 seconds, for example.

【0077】次に、酸化層31が除去されたシリコン基
板30の新表面をアッシング及び洗浄により清浄化した
後、図5(d)に示すように、シリコン基板30上に厚
さ10nm程度のシリコン酸化膜32を熱酸化により形
成した後、シリコン酸化膜32の上に厚さ150nm程
度のシリコン窒化膜33をCVD法等の成膜方法により
形成し、その後、シリコン窒化膜33の上に所望の素子
分離パターンと対応するレジストパターン34をフォト
リソグラフィー技術により形成する。
Next, after the new surface of the silicon substrate 30 from which the oxide layer 31 has been removed is cleaned by ashing and cleaning, as shown in FIG. 5D, silicon having a thickness of about 10 nm is formed on the silicon substrate 30. After the oxide film 32 is formed by thermal oxidation, a silicon nitride film 33 having a thickness of about 150 nm is formed on the silicon oxide film 32 by a film forming method such as a CVD method, and thereafter, a desired silicon nitride film 33 is formed on the silicon nitride film 33. A resist pattern 34 corresponding to the element isolation pattern is formed by a photolithography technique.

【0078】次に、レジストパターン34をマスクとし
てシリコン窒化膜33及びシリコン酸化膜32に対して
順次ドライエッチングを行なった後、図6(a)に示す
ように、アッシング及び洗浄によりレジストパターン3
4をシリコン基板30から剥離する。これにより、パタ
ーン化されたシリコン酸化膜32Aとパターン化された
シリコン窒化膜33Aとが形成される。すなわち、所望
の素子分離パターンがシリコン窒化膜33及びシリコン
酸化膜32に転写される。第3の実施形態においては、
シリコン酸化膜32及びシリコン窒化膜33のドライエ
ッチングでエッチングを正確に停止させるため、シリコ
ン基板30に対して高い選択比を確保する。具体的に
は、例えば平行平板型RIE装置において、プロセスガ
スとなるCHF3 及びO2 の流量をそれぞれ50ml/min
(標準状態)及び5ml/min(標準状態)に設定すると共
に、プロセス圧力及び高周波電力(プラズマ発生用)を
それぞれ60Pa及び400Wに設定して、シリコン窒化
膜33及びシリコン酸化膜32に対してドライエッチン
グを行なう。このドライエッチング条件におけるシリコ
ン酸化膜32のシリコン基板30に対する選択比は8程
度である。
Next, the silicon nitride film 33 and the silicon oxide film 32 are sequentially dry-etched using the resist pattern 34 as a mask, and then the resist pattern 3 is ashed and washed as shown in FIG. 6A.
4 is peeled from the silicon substrate 30. As a result, the patterned silicon oxide film 32A and the patterned silicon nitride film 33A are formed. That is, a desired element isolation pattern is transferred to the silicon nitride film 33 and the silicon oxide film 32. In the third embodiment,
Since the etching is accurately stopped by the dry etching of the silicon oxide film 32 and the silicon nitride film 33, a high selection ratio with respect to the silicon substrate 30 is secured. Specifically, for example, in a parallel plate type RIE device, the flow rates of CHF 3 and O 2 which are process gases are 50 ml / min, respectively.
(Standard state) and 5 ml / min (standard state), the process pressure and the high frequency power (for plasma generation) are set to 60 Pa and 400 W, respectively, to dry the silicon nitride film 33 and the silicon oxide film 32. Etch. The selection ratio of the silicon oxide film 32 to the silicon substrate 30 under the dry etching condition is about 8.

【0079】次に、図6(b)に示すように、パターン
化されたシリコン窒化膜33Aをマスクとしてシリコン
基板30に対して例えばエッチング深さが400nm程
度になるまでドライエッチングを行なう。このとき、マ
スク材であるシリコン窒化膜33に対して高い選択比が
求められる。具体的には、「(シリコン基板30のエッ
チングレート)/(シリコン窒化膜33のエッチングレ
ート)」が15以上であることが求められる。このた
め、例えば誘導結合型プラズマエッチング装置におい
て、プロセスガスとなるCl2 及びO2 の流量をそれぞ
れ150ml/min(標準状態)及び8ml/min(標準状態)
に設定すると共に、プロセス圧力、ソース電力及びバイ
アス電力をそれぞれ1.3Pa、600W及び200Wに
設定して、シリコン基板30に対して例えば45秒間ド
ライエッチングを行なう。尚、第3の実施形態において
は、この条件でシリコン基板30のドライエッチングを
行なう直前に、シリコン基板30の露出部分(図6
(a)参照)の上に形成されている自然酸化膜(図示省
略)を除去するために、前述の誘導結合型プラズマエッ
チング装置において、プロセスガスとなるCl2 の流量
を150ml/min(標準状態)に設定すると共に、プロセ
ス圧力、ソース電力及びバイアス電力をそれぞれ0.6
7Pa、150W及び200Wに設定して5秒間程度エッ
チングを行なう。
Next, as shown in FIG. 6B, dry etching is performed on the silicon substrate 30 using the patterned silicon nitride film 33A as a mask until the etching depth reaches about 400 nm, for example. At this time, a high selection ratio is required for the silicon nitride film 33 that is the mask material. Specifically, “(etching rate of silicon substrate 30) / (etching rate of silicon nitride film 33)” is required to be 15 or more. For this reason, for example, in an inductively coupled plasma etching apparatus, the flow rates of Cl 2 and O 2 as process gases are 150 ml / min (standard state) and 8 ml / min (standard state), respectively.
And the process pressure, the source power, and the bias power are set to 1.3 Pa, 600 W, and 200 W, respectively, and dry etching is performed on the silicon substrate 30 for 45 seconds, for example. In the third embodiment, immediately before the dry etching of the silicon substrate 30 under these conditions, the exposed portion of the silicon substrate 30 (see FIG. 6) is performed.
In order to remove the natural oxide film (not shown) formed on (a), the flow rate of Cl 2 used as the process gas is 150 ml / min (standard state) in the inductively coupled plasma etching apparatus described above. ) And process pressure, source power and bias power of 0.6 each
Etching is performed for about 5 seconds by setting 7 Pa, 150 W and 200 W.

【0080】次に、シリコン基板30のドライエッチン
グ時に形成された堆積物を除去するために洗浄を行なう
ことにより、図6(b)に示すように、シリコン基板3
0に分離用溝35を形成する。その後、分離用溝35の
壁面、つまりトレンチ側壁の表面準位を低減するため
に、トレンチ側壁のシリコン基板30を熱酸化により酸
化する。その後、分離用溝35にシリコン酸化膜をCV
D法により埋め込んだ後、該シリコン酸化膜をCMP法
により平坦化し、その後、残存するシリコン窒化膜33
(パターン化されたシリコン窒化膜33A)をウェット
エッチングにより除去する。これにより、図6(c)に
示すように、シリコン酸化膜よりなる素子分離絶縁膜3
6が完成する。
Next, as shown in FIG. 6B, the silicon substrate 3 is washed by removing the deposits formed during the dry etching of the silicon substrate 30.
The separation groove 35 is formed at 0. Then, in order to reduce the surface level of the wall surface of the isolation trench 35, that is, the trench side wall, the silicon substrate 30 on the trench side wall is oxidized by thermal oxidation. After that, a CV is formed on the isolation groove 35 with a silicon oxide film.
After embedding by the D method, the silicon oxide film is flattened by the CMP method, and then the remaining silicon nitride film 33 is formed.
(Patterned silicon nitride film 33A) is removed by wet etching. As a result, as shown in FIG. 6C, the element isolation insulating film 3 made of a silicon oxide film is formed.
6 is completed.

【0081】第3の実施形態によると、シリコン基板3
0の全面に亘って成長時導入欠陥を除去した後、マスク
パターン(パターン化されたシリコン窒化膜33A)を
用いるドライエッチングにより、シリコン基板30の所
定の領域に分離用溝35を形成する。すなわち、シリコ
ン基板30のドライエッチング前に、円錐状パターン欠
陥の原因となるシリコン基板30中の成長時導入欠陥を
除去するため、シリコン基板30のドライエッチング条
件として、パターン欠陥低減のための制約を考慮する必
要が無くなる。従って、シリコン基板30のドライエッ
チングにおいて、円錐状パターン欠陥の発生を抑制しつ
つマスク材となるシリコン窒化膜33に対して高い選択
比を確保できるので、分離用溝35を高精度で形成でき
る。
According to the third embodiment, the silicon substrate 3
After removing the defects introduced during growth over the entire surface of 0, the separation groove 35 is formed in a predetermined region of the silicon substrate 30 by dry etching using a mask pattern (patterned silicon nitride film 33A). That is, before the dry etching of the silicon substrate 30, in order to remove the defect introduced during the growth in the silicon substrate 30 which causes the conical pattern defect, the dry etching condition of the silicon substrate 30 is restricted to reduce the pattern defect. Eliminates the need to consider. Therefore, in dry etching of the silicon substrate 30, a high selection ratio can be secured for the silicon nitride film 33 serving as a mask material while suppressing the occurrence of conical pattern defects, so that the separation groove 35 can be formed with high accuracy.

【0082】また、第3の実施形態によると、シリコン
基板30の表面部を酸化し、それによって形成された酸
化層31を除去することにより、パターン欠陥の原因と
なる成長時導入欠陥を除去した後、シリコン基板30上
にシリコン酸化膜32及びシリコン窒化膜33を形成す
る。その後、シリコン酸化膜32及びシリコン窒化膜3
3に対してレジストパターン34を用いてドライエッチ
ングを行なうことにより、シリコン基板30のドライエ
ッチングに用いられるマスクパターンを形成する。すな
わち、該マスクパターンとなるシリコン酸化膜32及び
シリコン窒化膜33のドライエッチング前に、パターン
欠陥の原因となるシリコン基板30中の成長時導入欠陥
を除去できる。このため、シリコン酸化膜32及びシリ
コン窒化膜33のドライエッチング条件、並びにシリコ
ン基板30のドライエッチング条件のそれぞれにおい
て、円錐状パターン欠陥低減のための制約を考慮する必
要が無くなる。また、成長時導入欠陥の除去処理によっ
てシリコン酸化膜32及びシリコン窒化膜33が損傷を
受けることもない。
Further, according to the third embodiment, the surface portion of the silicon substrate 30 is oxidized and the oxide layer 31 formed thereby is removed to remove the defect introduced during growth which causes the pattern defect. Then, a silicon oxide film 32 and a silicon nitride film 33 are formed on the silicon substrate 30. After that, the silicon oxide film 32 and the silicon nitride film 3
3 is dry-etched using the resist pattern 34 to form a mask pattern used for dry-etching the silicon substrate 30. That is, before the dry etching of the silicon oxide film 32 and the silicon nitride film 33 to be the mask pattern, the defects introduced during growth in the silicon substrate 30 which cause the pattern defects can be removed. Therefore, in each of the dry etching conditions of the silicon oxide film 32 and the silicon nitride film 33 and the dry etching condition of the silicon substrate 30, it is not necessary to consider the constraint for reducing the conical pattern defects. Further, the silicon oxide film 32 and the silicon nitride film 33 are not damaged by the removal process of the defects introduced during growth.

【0083】尚、第3の実施形態において、成長時導入
欠陥を除去するために形成される酸化層31の厚さは5
0nm程度以上であることが好ましい。このようにする
と、パターン欠陥の原因となる成長時導入欠陥を酸化層
31に確実に取り込むことができる。
In the third embodiment, the thickness of the oxide layer 31 formed to remove the defects introduced during the growth is 5
It is preferably about 0 nm or more. By doing so, it is possible to reliably incorporate the defects introduced during growth that cause pattern defects into the oxide layer 31.

【0084】また、第3の実施形態において、シリコン
基板30のドライエッチング時のマスクとしてシリコン
窒化膜33(正確にはシリコン窒化膜33とシリコン酸
化膜32との積層膜)を用いたが、これに限られず、シ
リコン窒化膜、シリコン酸化膜若しくはシリコン窒化酸
化膜の単層膜を用いてもよいし、又は、シリコン窒化
膜、シリコン酸化膜及びシリコン窒化酸化膜のうちの2
つ以上の絶縁膜の積層膜等を用いてもよい。
In the third embodiment, the silicon nitride film 33 (accurately, a laminated film of the silicon nitride film 33 and the silicon oxide film 32) is used as a mask during the dry etching of the silicon substrate 30. However, a single layer film of a silicon nitride film, a silicon oxide film or a silicon nitride oxide film may be used, or two of a silicon nitride film, a silicon oxide film and a silicon nitride oxide film may be used.
You may use the laminated film of one or more insulating films.

【0085】また、第3の実施形態において、酸化層3
1を除去するために、CF4 を含むガスからなるプラズ
マを用いて酸化層31に対してドライエッチングを行な
ったが、これに代えて、炭素及びフッ素を含む他のガス
からなるプラズマを用いて酸化層31に対してドライエ
ッチングを行なってもよい。或いは、フッ酸を含む溶
液、又はフッ酸及び硝酸を含む溶液等を用いて酸化層3
1に対してウエットエッチングを行なってもよい。フッ
酸及び硝酸を含む溶液等を用いて酸化層31に対してウ
エットエッチングを行なった場合、酸化層31の下側の
シリコン基板30(酸化されていない部分)の表面部も
除去できるので、成長時導入欠陥をより確実に除去でき
る。
In addition, in the third embodiment, the oxide layer 3
In order to remove 1, the oxide layer 31 was dry-etched by using a plasma containing a gas containing CF 4 , but instead, a plasma containing another gas containing carbon and fluorine was used. Dry etching may be performed on the oxide layer 31. Alternatively, a solution containing hydrofluoric acid or a solution containing hydrofluoric acid and nitric acid is used to form the oxide layer 3
Wet etching may be performed on 1. When wet etching is performed on the oxide layer 31 using a solution containing hydrofluoric acid and nitric acid, the surface portion of the silicon substrate 30 (non-oxidized portion) below the oxide layer 31 can also be removed. The time introduction defect can be removed more reliably.

【0086】また、第3の実施形態において、ドライエ
ッチングによってシリコン基板30にSTI用の分離用
溝35を形成する場合を対象としたが、これに代えて、
ドライエッチングによってシリコン基板30にキャパシ
タ形成用溝又はディープトレンチ等の凹部を形成する場
合を対象としても同様の効果が得られる。
In the third embodiment, the case where the STI isolation trench 35 is formed in the silicon substrate 30 by dry etching is targeted, but instead of this,
Similar effects can be obtained even when a recess for forming a capacitor or a deep trench is formed in the silicon substrate 30 by dry etching.

【0087】(第3の実施形態の変形例)以下、本発明
の第3の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法
について説明する。
(Modification of Third Embodiment) A method of manufacturing a semiconductor device according to a modification of the third embodiment of the present invention will be described below.

【0088】第3の実施形態の変形例が第3の実施形態
と異なっている点は次の通りである。すなわち、第3の
実施形態においては、シリコン基板30の表面部を酸化
し、それによって形成された酸化層31を除去すること
により、成長時導入欠陥を除去した後、シリコン基板3
0の上に、該基板のドライエッチングマスクとなる絶縁
膜を形成した。それに対して、第3の実施形態の変形例
においては、シリコン基板30の表面部を酸化し、それ
によって形成された酸化層31のうち分離用溝形成領域
の上側部分を除去することにより、成長時導入欠陥を除
去すると共に残存する酸化層31からなる前記のドライ
エッチングマスクを形成する。
The modification of the third embodiment is different from the third embodiment in the following points. That is, in the third embodiment, the surface portion of the silicon substrate 30 is oxidized, and the oxide layer 31 formed thereby is removed to remove the defects introduced during growth, and then the silicon substrate 3 is removed.
0, an insulating film serving as a dry etching mask of the substrate was formed. On the other hand, in the modification of the third embodiment, the surface portion of the silicon substrate 30 is oxidized, and the upper portion of the isolation groove formation region in the oxide layer 31 formed thereby is removed to grow. The dry etching mask is formed of the remaining oxide layer 31 while removing the introduced defects.

【0089】以下、図面を参照しながら説明する。Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.

【0090】図7(a)〜(c)及び図8(a)〜
(c)は第3の実施形態の変形例に係る半導体装置の製
造方法の各工程を示す断面図である。尚、本変形例にお
いては、図5(a)〜(d)及び図6(a)〜(c)に
示す第3の実施形態と同一の部材には同一の符号を付す
ことにより説明を省略する。
FIGS. 7 (a)-(c) and 8 (a)-
(C) is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the modification of 3rd Embodiment. In this modification, the same members as those in the third embodiment shown in FIGS. 5A to 5D and 6A to 6C are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. To do.

【0091】まず、図7(a)に示すように、シリコン
基板30を用意する。このとき、シリコン基板30の表
面部には、成長時導入欠陥となる8面体ボイド30aが
形成されていると共に、8面体ボイド30aの角部にシ
リコン酸化物30bが形成されている。8面体ボイド3
0a及びシリコン酸化物30bは、シリコン基板30を
結晶成長させるときに生じたものである。
First, as shown in FIG. 7A, a silicon substrate 30 is prepared. At this time, on the surface portion of the silicon substrate 30, octahedral voids 30a that are defects introduced during growth are formed, and silicon oxides 30b are formed at the corners of the octahedral voids 30a. Octahedral void 3
0a and the silicon oxide 30b are generated when the silicon substrate 30 is crystal-grown.

【0092】次に、図7(b)に示すように、シリコン
基板30の表面部を熱酸化により酸化することによって
酸化層31を形成する。このとき、成長時導入欠陥、つ
まり8面体ボイド30a及びシリコン酸化物30bが酸
化層31に取り込まれるように、熱酸化により酸化層3
1をその厚さが50nm程度以上(例えば75nm程
度)になるように成長させる。
Next, as shown in FIG. 7B, an oxide layer 31 is formed by oxidizing the surface of the silicon substrate 30 by thermal oxidation. At this time, the oxide layer 3 is thermally oxidized so that the defects introduced during growth, that is, the octahedral void 30a and the silicon oxide 30b are taken into the oxide layer 31.
1 is grown to have a thickness of about 50 nm or more (for example, about 75 nm).

【0093】次に、図7(c)に示すように、酸化層3
1の上に所望の素子分離パターンと対応するレジストパ
ターン34をフォトリソグラフィー技術により形成す
る。その後、レジストパターン34をマスクとして酸化
層31に対してドライエッチングを行なった後、図8
(a)に示すように、アッシング及び洗浄によりレジス
トパターン34をシリコン基板30から剥離する。これ
により、酸化層31のうち分離用溝35(図8(b)参
照)の形成領域の上側部分を除去でき、それによって、
シリコン基板30のドライエッチング時(図8(b)参
照)に円錐状パターン欠陥発生の要因となる成長時導入
欠陥を除去できる。また、所望の素子分離パターンが酸
化層31に転写され、パターン化された酸化層31Aが
形成される。第3の実施形態の変形例においては、酸化
層31のドライエッチングでエッチングを正確に停止さ
せるため、シリコン基板30に対して高い選択比を確保
する。具体的には、例えば平行平板型RIE装置におい
て、プロセスガスとなるCHF 3 及びO2 の流量をそれ
ぞれ50ml/min(標準状態)及び0ml/min(標準状態)
に設定すると共に、プロセス圧力及び高周波電力(プラ
ズマ発生用)をそれぞれ60Pa及び400Wに設定し
て、酸化層31に対してドライエッチングを行なう。こ
のドライエッチング条件における酸化層31のシリコン
基板30に対する選択比は8程度である。尚、O2 の流
量については数ml/min(標準状態)程度に設定してもよ
い。
Next, as shown in FIG. 7C, the oxide layer 3
1 and the resist pattern corresponding to the desired device isolation pattern.
The turn 34 is formed by photolithography technology.
It Then, oxidation is performed using the resist pattern 34 as a mask.
After dry etching the layer 31, FIG.
As shown in (a), the resist is removed by ashing and washing.
The pattern 34 is peeled off from the silicon substrate 30. this
Of the oxide layer 31 for separation (see FIG. 8B).
The upper part of the formation area of
During dry etching of the silicon substrate 30 (see FIG. 8B)
Introduced during growth, which causes the occurrence of conical pattern defects
Defects can be removed. Also, if the desired element isolation pattern is acid
The patterned oxide layer 31A transferred to the oxidation layer 31
It is formed. In a modification of the third embodiment, oxidation
The dry etching of layer 31 stops the etching exactly.
Ensures a high selection ratio for the silicon substrate 30
To do. Specifically, for example, in a parallel plate type RIE device,
CHF as process gas 3And O2The flow rate of it
50 ml / min (standard condition) and 0 ml / min (standard condition) respectively
Set to process pressure and high frequency power (plug
(For tsuma generation) set to 60Pa and 400W respectively
Then, dry etching is performed on the oxide layer 31. This
Of the oxide layer 31 under the dry etching conditions of
The selection ratio with respect to the substrate 30 is about 8. Incidentally, O2Flow of
The amount may be set to a few ml / min (standard condition).
Yes.

【0094】次に、図8(b)に示すように、パターン
化された酸化層31Aをマスクとしてシリコン基板30
に対して例えばエッチング深さが400nm程度になる
までドライエッチングを行なう。このとき、マスク材で
ある酸化層31に対して高い選択比が求められる。具体
的には、「(シリコン基板30のエッチングレート)/
(酸化層31のエッチングレート)」が15以上である
ことが求められる。このため、例えば誘導結合型プラズ
マエッチング装置において、プロセスガスとなるCl2
及びO2 の流量をそれぞれ150ml/min(標準状態)及
び4ml/min(標準状態)に設定すると共に、プロセス圧
力、ソース電力及びバイアス電力をそれぞれ1.3Pa、
600W及び200Wに設定して、シリコン基板30に
対して例えば45秒間ドライエッチングを行なう。尚、
第3の実施形態の変形例においては、この条件でシリコ
ン基板30のドライエッチングを行なう直前に、シリコ
ン基板30の露出部分(図8(a)参照)の上に形成さ
れている自然酸化膜(図示省略)を除去するために、前
述の誘導結合型プラズマエッチング装置において、プロ
セスガスとなるCl2 の流量を150ml/min(標準状
態)に設定すると共に、プロセス圧力、ソース電力及び
バイアス電力をそれぞれ0.67Pa、150W及び20
0Wに設定して5秒間程度エッチングを行なう。
Next, as shown in FIG. 8B, the silicon substrate 30 is patterned using the patterned oxide layer 31A as a mask.
On the other hand, dry etching is performed until the etching depth reaches about 400 nm. At this time, a high selection ratio is required for the oxide layer 31 that is the mask material. Specifically, “(etching rate of silicon substrate 30) /
It is required that "(etching rate of oxide layer 31)" is 15 or more. Therefore, for example, in an inductively coupled plasma etching apparatus, Cl 2 as a process gas is used.
And O 2 flow rates are set to 150 ml / min (standard state) and 4 ml / min (standard state), respectively, and process pressure, source power and bias power are set to 1.3 Pa, respectively.
The silicon substrate 30 is dry-etched for 45 seconds, for example, by setting it to 600 W and 200 W. still,
In the modified example of the third embodiment, immediately before the dry etching of the silicon substrate 30 under these conditions, the natural oxide film (see FIG. 8A) formed on the exposed portion of the silicon substrate 30 (see FIG. 8A) is formed. In order to remove (not shown), in the above-mentioned inductively coupled plasma etching apparatus, the flow rate of Cl 2 as a process gas is set to 150 ml / min (standard state), and the process pressure, source power and bias power are respectively set. 0.67Pa, 150W and 20
It is set to 0 W and etching is performed for about 5 seconds.

【0095】次に、シリコン基板30のドライエッチン
グ時に形成された堆積物を除去するために洗浄を行なう
ことにより、図8(b)に示すように、シリコン基板3
0に分離用溝35を形成する。その後、分離用溝35の
壁面、つまりトレンチ側壁の表面準位を低減するため
に、トレンチ側壁のシリコン基板30を熱酸化により酸
化する。その後、分離用溝35にシリコン酸化膜をCV
D法により埋め込んだ後、該シリコン酸化膜をCMP法
により平坦化し、その後、残存する酸化層31(パター
ン化された酸化層31A)をウェットエッチングにより
除去する。これにより、図8(c)に示すように、シリ
コン酸化膜よりなる素子分離絶縁膜36が完成する。
Next, as shown in FIG. 8B, the silicon substrate 3 is cleaned by cleaning to remove deposits formed during the dry etching of the silicon substrate 30.
The separation groove 35 is formed at 0. Then, in order to reduce the surface level of the wall surface of the isolation trench 35, that is, the trench side wall, the silicon substrate 30 on the trench side wall is oxidized by thermal oxidation. After that, a CV is formed on the isolation groove 35 with a silicon oxide film.
After embedding by the D method, the silicon oxide film is planarized by the CMP method, and then the remaining oxide layer 31 (patterned oxide layer 31A) is removed by wet etching. As a result, as shown in FIG. 8C, the element isolation insulating film 36 made of a silicon oxide film is completed.

【0096】第3の実施形態の変形例によると、シリコ
ン基板30の表面部に含まれる成長時導入欠陥を除去し
た後、マスクパターン(パターン化された酸化層31
A)を用いるドライエッチングにより、シリコン基板3
0における成長時導入欠陥が除去された領域に分離用溝
35を形成する。すなわち、シリコン基板30のドライ
エッチング前に、円錐状パターン欠陥の原因となるシリ
コン基板30中の成長時導入欠陥を除去するため、シリ
コン基板30のドライエッチング条件として、パターン
欠陥低減のための制約を考慮する必要が無くなる。従っ
て、シリコン基板30のドライエッチングにおいて、円
錐状パターン欠陥の発生を抑制しつつマスク材となる酸
化層31に対して高い選択比を確保できるので、分離用
溝35を高精度で形成できる。
According to the modification of the third embodiment, after removing the defects introduced during growth included in the surface portion of the silicon substrate 30, the mask pattern (the patterned oxide layer 31) is removed.
The silicon substrate 3 is formed by dry etching using A).
The separation groove 35 is formed in the region where the defects introduced during growth in 0 are removed. That is, before the dry etching of the silicon substrate 30, in order to remove the defect introduced during the growth in the silicon substrate 30 which causes the conical pattern defect, the dry etching condition of the silicon substrate 30 is restricted to reduce the pattern defect. Eliminates the need to consider. Therefore, in the dry etching of the silicon substrate 30, a high selection ratio can be secured for the oxide layer 31 serving as a mask material while suppressing the occurrence of a conical pattern defect, so that the separation groove 35 can be formed with high accuracy.

【0097】また、第3の実施形態の変形例によると、
シリコン基板30の表面部を酸化し、それによって形成
された酸化層31のうち分離用溝35の形成領域の上側
部分を除去することにより、パターン欠陥の原因となる
成長時導入欠陥を除去する。このとき、残存する酸化層
31(パターン化された酸化層31A)は、シリコン基
板30のドライエッチング時にマスクパターンとして用
いられる。このため、酸化層31及びシリコン基板30
のそれぞれのドライエッチング条件において、円錐状パ
ターン欠陥低減のための制約を考慮する必要が無くな
る。また、シリコン基板30のドライエッチングのため
のマスク材として、成長時導入欠陥の除去時に形成した
酸化層31を用いるため、工程を簡単化できる。
Further, according to the modification of the third embodiment,
The surface portion of the silicon substrate 30 is oxidized, and the upper portion of the oxide layer 31 thus formed above the region where the isolation trench 35 is formed is removed to remove the defect introduced during growth that causes a pattern defect. At this time, the remaining oxide layer 31 (patterned oxide layer 31A) is used as a mask pattern during dry etching of the silicon substrate 30. Therefore, the oxide layer 31 and the silicon substrate 30
It becomes unnecessary to consider the constraint for reducing the conical pattern defect under each of the dry etching conditions. Further, since the oxide layer 31 formed at the time of removing defects introduced during growth is used as a mask material for dry etching of the silicon substrate 30, the process can be simplified.

【0098】尚、第3の実施形態の変形例において、成
長時導入欠陥を除去するために形成される酸化層31の
厚さは50nm程度以上であることが好ましい。このよ
うにすると、パターン欠陥の原因となる成長時導入欠陥
を酸化層31に確実に取り込むことができる。
In the modification of the third embodiment, it is preferable that the thickness of the oxide layer 31 formed to remove the defects introduced during growth is about 50 nm or more. By doing so, it is possible to reliably incorporate the defects introduced during growth that cause pattern defects into the oxide layer 31.

【0099】また、第3の実施形態の変形例において、
ドライエッチングによってシリコン基板30にSTI用
の分離用溝35を形成する場合を対象としたが、これに
代えて、ドライエッチングによってシリコン基板30に
キャパシタ形成用溝又はディープトレンチ等の凹部を形
成する場合を対象としても同様の効果が得られる。
In the modification of the third embodiment,
Although the case where the STI isolation groove 35 is formed in the silicon substrate 30 by dry etching is targeted, in place of this, when a recess such as a capacitor forming groove or a deep trench is formed in the silicon substrate 30 by dry etching. Similar effects can be obtained by targeting.

【0100】[0100]

【発明の効果】本発明によると、シリコン基板のドライ
エッチング前に、パターン欠陥の原因となる成長時導入
欠陥を除去できるので、パターン欠陥低減のための制約
を考慮することなくシリコン基板のドライエッチングを
行なえる。従って、シリコン基板のドライエッチングに
おいて、パターン欠陥の発生を抑制しつつマスク材とな
る絶縁膜に対して高い選択比を確保でき、それによって
シリコン基板を高精度で加工できる。
According to the present invention, before the dry etching of the silicon substrate, the defects introduced during the growth that cause the pattern defects can be removed. Therefore, the dry etching of the silicon substrate can be performed without considering the restriction for reducing the pattern defects. Can be done. Therefore, in dry etching of the silicon substrate, it is possible to secure a high selection ratio for the insulating film serving as a mask material while suppressing the generation of pattern defects, and thereby the silicon substrate can be processed with high accuracy.

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

【図1】(a)〜(d)は本発明の第1の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
1A to 1D are cross-sectional views showing each step of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製
造方法の図1(b)に示すシリコン窒化膜及びシリコン
酸化膜のドライエッチング工程におけるシリコン酸化膜
のシリコン基板に対する選択比に対する、円錐状パター
ン欠陥数の依存性を調べた結果を示す図である。
FIG. 2 shows a selection ratio of a silicon oxide film to a silicon substrate in a dry etching process of a silicon nitride film and a silicon oxide film shown in FIG. 1B of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, It is a figure which shows the result of having investigated the dependence of the number of conical pattern defects.

【図3】図1(b)に示すシリコン窒化膜及びシリコン
酸化膜のドライエッチング工程におけるシリコン基板の
削り込み量に対する、円錐状パターン欠陥数の依存性を
調べた結果を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the results of examining the dependency of the number of conical pattern defects on the shaving amount of the silicon substrate in the dry etching process of the silicon nitride film and the silicon oxide film shown in FIG. 1B.

【図4】(a)〜(e)は本発明の第2の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 4A to 4E are cross-sectional views showing each step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図5】(a)〜(d)は本発明の第3の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
5A to 5D are cross-sectional views showing respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】(a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
6A to 6C are cross-sectional views showing each step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図7】(a)〜(c)は本発明の第3の実施形態の変
形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図
である。
7A to 7C are cross-sectional views showing respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a modification of the third embodiment of the present invention.

【図8】(a)〜(c)は本発明の第3の実施形態の変
形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図
である。
FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views showing respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a modification of the third embodiment of the present invention.

【図9】(a)〜(d)は従来の半導体装置の製造方法
の各工程を示す断面図である。
9A to 9D are cross-sectional views showing each step of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図10】従来の半導体装置の製造方法において円錐状
パターン欠陥が発生した様子を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a state in which a conical pattern defect has occurred in the conventional method of manufacturing a semiconductor device.

【図11】(a)及び(b)は本願発明者が解明した、
円錐状パターン欠陥の発生メカニズムを示す模式図であ
る。
11 (a) and (b) are clarified by the inventor of the present application,
It is a schematic diagram which shows the generation mechanism of a conical pattern defect.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコン基板 11 シリコン酸化膜 11A パターン化されたシリコン酸化膜 12 シリコン窒化膜 12A パターン化されたシリコン窒化膜 13 レジストパターン 14 分離用溝 15 素子分離絶縁膜 20 シリコン基板 21 シリコン酸化膜 21A パターン化されたシリコン酸化膜 22 シリコン窒化膜 22A パターン化されたシリコン窒化膜 23 レジストパターン 24 分離用溝 25 素子分離絶縁膜 30 シリコン基板 30a 8面体ボイド 30b シリコン酸化物 31 酸化層 31A パターン化された酸化層 32 シリコン酸化膜 32A パターン化されたシリコン酸化膜 33 シリコン窒化膜 33A パターン化されたシリコン窒化膜 34 レジストパターン 35 分離用溝 36 素子分離絶縁膜 80 シリコン基板 80a 8面体ボイド 80b シリコン酸化物 81 シリコン酸化膜 81A パターン化されたシリコン酸化膜 82 シリコン窒化膜 82A パターン化されたシリコン窒化膜 83 レジストパターン 84 分離用溝 85 素子分離絶縁膜 86 円錐状パターン欠陥 10 Silicon substrate 11 Silicon oxide film 11A patterned silicon oxide film 12 Silicon nitride film 12A patterned silicon nitride film 13 Resist pattern 14 Separation groove 15 Element isolation insulating film 20 Silicon substrate 21 Silicon oxide film 21A patterned silicon oxide film 22 Silicon nitride film 22A patterned silicon nitride film 23 Resist pattern 24 Separation groove 25 Element isolation insulating film 30 Silicon substrate 30a octahedron void 30b Silicon oxide 31 Oxidized layer 31A patterned oxide layer 32 Silicon oxide film 32A patterned silicon oxide film 33 Silicon nitride film 33A patterned silicon nitride film 34 resist pattern 35 Separation groove 36 Element isolation insulating film 80 Silicon substrate 80a octahedron void 80b Silicon oxide 81 Silicon oxide film 81A patterned silicon oxide film 82 Silicon nitride film 82A patterned silicon nitride film 83 resist pattern 84 separation groove 85 Element isolation insulating film 86 Conical pattern defect

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板の表面部に含まれる成長時
導入欠陥を除去する工程と、 マスクパターンを用いるドライエッチングにより、前記
シリコン基板における前記成長時導入欠陥が除去された
領域に凹部を形成する工程とを備えていることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
1. A step of removing a growth-introduced defect contained in a surface portion of a silicon substrate, and a recess is formed in a region of the silicon substrate where the growth-introduced defect is removed by dry etching using a mask pattern. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 前記成長時導入欠陥を除去する工程より
も前に、 前記シリコン基板上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜
に対してレジストパターンを用いてドライエッチングを
行なうことにより、前記絶縁膜をパターン化して前記マ
スクパターンを形成する工程を備え、 前記成長時導入欠陥を除去する工程は、前記シリコン基
板に対して前記レジストパターンを用いてドライエッチ
ングを行なうことにより、前記シリコン基板における前
記凹部が形成される領域の表面部を掘り下げて前記成長
時導入欠陥を除去する工程を含むことを特徴とする請求
項1に記載の半導体装置の製造方法。
2. An insulating film is formed on the silicon substrate prior to the step of removing the defects introduced during growth, and then dry etching is performed on the insulating film using a resist pattern. A step of patterning an insulating film to form the mask pattern, wherein the step of removing the growth-introduced defects is performed by performing dry etching on the silicon substrate using the resist pattern. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of digging a surface portion of a region where the recess is formed to remove the defect introduced during growth.
【請求項3】 前記成長時導入欠陥を除去する工程にお
ける、前記シリコン基板のエッチングレートに対するシ
リコン酸化膜のエッチングレートの比は0.5以上で且
つ5.0以下であることを特徴とする請求項2に記載の
半導体装置の製造方法。
3. The ratio of the etching rate of the silicon oxide film to the etching rate of the silicon substrate in the step of removing the defects introduced during growth is 0.5 or more and 5.0 or less. Item 3. A method for manufacturing a semiconductor device according to item 2.
【請求項4】 前記成長時導入欠陥を除去する工程にお
ける、前記シリコン基板が掘り下げられる深さは25n
m以上であることを特徴とする請求項2に記載の半導体
装置の製造方法。
4. The depth at which the silicon substrate is dug in the step of removing the defects introduced during growth is 25 n.
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the number is m or more.
【請求項5】 前記絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコ
ン窒化膜及びシリコン窒化酸化膜のうちの少なくとも1
つからなることを特徴とする請求項2に記載の半導体装
置の製造方法。
5. The insulating film is at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon nitride oxide film.
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the method comprises:
【請求項6】 前記成長時導入欠陥を除去する工程より
も前に、 シリコン窒化膜及びシリコン窒化酸化膜のうちの少なく
とも1つからなる前記マスクパターンを形成する工程を
備え、 前記成長時導入欠陥を除去する工程は、前記シリコン基
板に対して前記マスクパターンを用いてドライエッチン
グを行なうことにより、前記シリコン基板における前記
凹部が形成される領域の表面部を掘り下げて前記成長時
導入欠陥を除去する工程を含み、 前記成長時導入欠陥を除去する工程における、前記シリ
コン基板のエッチングレートに対するシリコン酸化膜の
エッチングレートの比は0.5以上で且つ5.0以下で
あり、 前記成長時導入欠陥を除去する工程における、前記シリ
コン基板のエッチングレートに対する前記マスクパター
ンとなる絶縁膜のエッチングレートの比は10以上であ
ることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造
方法。
6. The method comprises the step of forming the mask pattern made of at least one of a silicon nitride film and a silicon oxynitride film before the step of removing the defect introduced during growth. In the step of removing, the dry-etching is performed on the silicon substrate using the mask pattern, so that the surface portion of the region where the recess is formed in the silicon substrate is dug down to remove the defect introduced during growth. In the step of removing the defect introduced during growth, the ratio of the etching rate of the silicon oxide film to the etching rate of the silicon substrate is 0.5 or more and 5.0 or less. Insulating film serving as the mask pattern against the etching rate of the silicon substrate in the removing step The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 ratio of the etch rate, characterized in that 10 or more.
【請求項7】 前記成長時導入欠陥を除去する工程は、
前記シリコン基板に対してC48ガス又はC58ガスか
らなるプラズマを用いてドライエッチングを行なう工程
を含むことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の
製造方法。
7. The step of removing the defects introduced during growth includes:
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, further comprising the step of performing dry etching on the silicon substrate using plasma of C 4 F 8 gas or C 5 F 8 gas.
【請求項8】 前記成長時導入欠陥を除去する工程にお
ける、前記シリコン基板が掘り下げられる深さは25n
m以上であることを特徴とする請求項6に記載の半導体
装置の製造方法。
8. The depth at which the silicon substrate is dug in the step of removing the defects introduced during growth is 25 n.
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the number is m or more.
【請求項9】 前記成長時導入欠陥を除去する工程は、
前記シリコン基板の表面部を酸化し、それによって形成
された酸化層を除去することにより、前記成長時導入欠
陥を除去する工程を含み、 前記成長時導入欠陥を除去する工程と前記凹部を形成す
る工程との間に、 前記シリコン基板上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜
に対してレジストパターンを用いてドライエッチングを
行なうことにより、前記絶縁膜をパターン化して前記マ
スクパターンを形成する工程を備えていることを特徴と
する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
9. The step of removing the defects introduced during growth includes:
The step of oxidizing the surface portion of the silicon substrate and removing the oxide layer formed thereby to remove the defect introduced during growth; the step of removing the defect introduced during growth and the recess And a step of forming an insulating film on the silicon substrate and performing dry etching on the insulating film using a resist pattern to form the mask pattern by patterning the insulating film. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising:
【請求項10】 前記酸化層の厚さは50nm以上であ
ることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造
方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the oxide layer has a thickness of 50 nm or more.
【請求項11】 前記絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリ
コン窒化膜及びシリコン窒化酸化膜のうちの少なくとも
1つからなることを特徴とする請求項9に記載の半導体
装置の製造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the insulating film is made of at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon nitride oxide film.
【請求項12】 前記成長時導入欠陥を除去する工程
は、炭素及びフッ素を含むガスからなるプラズマを用い
て前記酸化層に対してドライエッチングを行なう工程を
含むことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製
造方法。
12. The step of removing the defects introduced during growth includes the step of performing dry etching on the oxide layer by using a plasma containing a gas containing carbon and fluorine. A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
【請求項13】 前記成長時導入欠陥を除去する工程
は、フッ酸を含む溶液を用いて前記酸化層に対してウエ
ットエッチングを行なう工程を含むことを特徴とする請
求項9に記載の半導体装置の製造方法。
13. The semiconductor device according to claim 9, wherein the step of removing the defects introduced during growth includes the step of performing wet etching on the oxide layer using a solution containing hydrofluoric acid. Manufacturing method.
【請求項14】 前記成長時導入欠陥を除去する工程
は、フッ酸及び硝酸を含む溶液を用いて前記酸化層に対
してウエットエッチングを行なう工程を含むことを特徴
とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
14. The method according to claim 9, wherein the step of removing the defects introduced during growth includes the step of performing wet etching on the oxide layer using a solution containing hydrofluoric acid and nitric acid. Manufacturing method of semiconductor device.
【請求項15】 前記成長時導入欠陥を除去する工程
は、前記シリコン基板の表面部を酸化し、それによって
形成された酸化層のうち前記凹部が形成される領域の上
側部分を除去することにより、前記成長時導入欠陥を除
去すると共に残存する前記酸化層からなる前記マスクパ
ターンを形成する工程を含むことを特徴とする請求項1
に記載の半導体装置の製造方法。
15. The step of removing the growth-introduced defects is performed by oxidizing a surface portion of the silicon substrate and removing an upper portion of a region where the recess is formed in an oxide layer formed thereby. 2. The method according to claim 1, further comprising the step of removing the defects introduced during growth and forming the mask pattern formed of the remaining oxide layer.
A method of manufacturing a semiconductor device according to item 1.
【請求項16】 前記酸化層の厚さは50nm以上であ
ることを特徴とする請求項15に記載の半導体装置の製
造方法。
16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein the oxide layer has a thickness of 50 nm or more.
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