JP2004128038A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2004128038A
JP2004128038A JP2002286905A JP2002286905A JP2004128038A JP 2004128038 A JP2004128038 A JP 2004128038A JP 2002286905 A JP2002286905 A JP 2002286905A JP 2002286905 A JP2002286905 A JP 2002286905A JP 2004128038 A JP2004128038 A JP 2004128038A
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Japan
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pattern
dense
sparse
coating film
semiconductor substrate
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JP2002286905A
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Hideumi Kanetaka
金 高 秀 海
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device, which enables formation of a trench in the STI element separation region in different depths in the dense and coarse regions of pattern while controlling drop of throughput due to the increase in the number of processes and processing time. <P>SOLUTION: In the method of manufacturing a semiconductor device, after a coating film is formed on a semiconductor substrate where a mask material is formed in the predetermined pattern including the dense and coarse regions of pattern, the etching process is executed. Accordingly, the trench is formed in different depths at the dense and coarse regions of the pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に、深さの異なるSTI(Sharrow Trench Isolation)素子分離領域を同一半導体基板上に形成するための半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
フラッシュメモリ等の半導体装置においては、素子分離領域としてSTI素子分離領域が形成されることがある。
【0003】
図2は、従来の半導体装置の製造方法におけるSTI素子分離領域の形成工程をパターン密部(図2(A1)、(A2))及びパターン疎部(図2(B1)、(B2))について示す断面図である。
【0004】
STI素子分離領域のトレンチ形成のために半導体基板2をエッチングする際には、図2(A1)、(B1)に示すように、先ず、形成しようとするトレンチのパターンに応じて、レジスト、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜等のマスク材1を形成する。
【0005】
そのマスク材1を利用して半導体基板2をエッチングすると、現在の技術では、図2(A2)、(B2)に示すように、パターン密部、疎部ともにほぼ同等の深さに加工することができる。尚、このエッチングの際に、ローディング効果が生ずる場合には、パターン疎部のトレンチが若干浅くなり、マイクロローディング効果が生ずる場合には、パターン密部のトレンチが若干浅くなるが、それらの深さの差はあまり大きなものではない。
【0006】
そして、これまでの半導体装置の製造においては、STI素子分離領域のトレンチは、パターン密部、パターン疎部ともに同一の深さで加工することが求められていた。
【0007】
ところで、最近の半導体装置の急激な微細化に伴って、STI素子分離領域のトレンチの埋め込み材として、HDP(High Density Plasma)により形成されるシリコン酸化膜3に、特にパターン密部においてボイドを生ずることなく埋め込むことが困難な事態が生ずるようになってきている。
【0008】
図3は、STI素子分離領域のパターン密部(図3(A))及びパターン疎部(図3(B))におけるトレンチの埋め込み材に生じ得るボイドを示す断面図である。
【0009】
パターン密部及びパターン疎部にトレンチを形成した後、図3(A)、(B)に示すように、STI素子分離領域のトレンチの埋め込み材として、HDPによりシリコン酸化膜3を形成すると、特に図3(A)に示すパターン密部においてボイド4が生ずることがある。また、このボイド4は、パターンの間隙幅に対する高さの比であるアスペクト比が大きくなるほど、生じ易い傾向がある。
【0010】
図4は、パターンのアスペクト比の定義を模式的に示す説明図である。
【0011】
パターンのアスペクト比は、パターンの間隙幅に対する高さの比であるから、パターンの間隙幅をa、高さをbとすると、アスペクト比はb/aとなる。このアスペクト比b/aが大きいほど、即ち、パターンの間隙幅aに対する高さbが大きくなるほど、図3(A)に示すボイド4が生じ易くなる。
【0012】
ボイドは、半導体装置の特性に悪影響を与えたり、不良の原因ともなるため、可能な限り発生を抑制する必要がある。上述のように、ボイドは、パターンのアスペクト比b/aが大きくなるほど生じ易くなるものであるから、ボイドの発生を抑制するためにはアスペクト比b/aを小さくするとよい。アスペクト比b/aを小さくするということは、パターンの間隙幅aに対する高さbを小さくするということであり、STI素子分離領域においてはトレンチの深さを浅くするということである。
【0013】
従って、STI素子分離領域においては、半導体基板のエッチング量を減少させてトレンチの深さを浅くすることにより、ボイドの発生を抑制することができる。
【0014】
しかしながら、STI素子分離領域のトレンチを浅くし過ぎると、今度は、パターン疎部において素子分離が不十分となり、耐圧劣化等の不良を引き起こしてしまう。
【0015】
そこで、パターン密部におけるボイドの発生を抑制しつつ、パターン疎部における十分な素子分離を行うために、パターン密部におけるトレンチは浅めに、パターン疎部におけるトレンチは深めに形成する設計が行われるようになってきている。
【0016】
そのような設計に従って半導体装置を製造する場合、従来は、パターン密部とパターン疎部とにおける半導体基板のエッチングを別々に行うことにより、パターン密部における浅めのトレンチと、パターン疎部における深めのトレンチとを実現していた。
【0017】
図5は、パターン密部(図5(A1)乃至(A5))とパターン疎部(図5(B1)乃至(B5))とにおいて異なる深さにトレンチを形成する場合における従来の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図である。
【0018】
パターン密部のエッチングとパターン疎部のエッチングとは、どちらを先に行ってもよいが、ここでは、パターン密部のエッチングを先に行う場合の例について説明する。
【0019】
パターン密部のエッチングを行う際には、図5(A1)、(B1)に示すように、先ず、パターン疎部のみをレジストで被覆しておく。この状態でエッチングを実行すると、図5(A2)に示すように、半導体基板2のパターン密部のみがエッチングされ、トレンチが形成される。このとき、パターン密部のアスペクト比が、ボイドの発生が抑制される程度の値となるように、パターン密部のトレンチの深さは、浅めに設定しておく。
【0020】
パターン密部のトレンチ形成後、図5(A3)、(B3)に示すように、パターン疎部のレジスト5を剥離すると共に、今度は、パターン密部のみをレジストで被覆しておく。この状態でエッチングを実行すると、図5(B4)に示すように、半導体基板2のパターン疎部のみがエッチングされ、トレンチが形成される。このとき、パターン疎部において十分な素子分離が確保され、耐圧劣化等を引き起こさないように、パターン疎部のトレンチの深さは、深めに設定しておく。
【0021】
最後に、パターン密部のレジスト5を剥離すると、図5(A5)、(B5)に示すように、パターン密部とパターン疎部とで異なった深さのSTI素子分離領域のトレンチが形成される。
【0022】
その他、従来の半導体装置の製造方法においては、半導体基板上に形成したレジストの一部を剥離してエッチングを行い、さらにレジストの他の一部を剥離してエッチングを行うという工程の繰り返しにより、異なる深さのトレンチを形成している例もある(例えば、特許文献1参照。)。
【0023】
さらに他の例においては、パターン密部及びパターン疎部のトレンチを同時にほぼ同じ深さに形成した後、熱処理を行うことにより、パターン密部のトレンチの深さを浅くして、パターン密部とパターン疎部とで異なる深さのトレンチを形成している例もある(例えば、特許文献2参照。)。
【0024】
【特許文献1】
特開平2−246330号公報
【特許文献2】
特開2000−323564号公報
【0025】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の半導体装置の製造方法では、STI素子分離領域のトレンチ形成工程をパターン密部とパターン疎部とで別々に行ったり、段階的に行ったり、熱処理を用いたりしているので、その分だけ工程数や処理時間が増加し、スループットの低下に繋がるという問題点がある。
【0026】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、工程数及び処理時間の増加によるスループットの低下を最小限に抑制しながら、STI素子分離領域のトレンチをパターン密部とパターン疎部とで異なった深さに形成することを可能とする半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0027】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置の製造方法の実施の一形態によれば、パターン密部及びパターン疎部を含む所望のパターンにマスク材を形成した半導体基板上に塗布膜を形成した後、エッチングを行うことにより、上記パターン密部及び上記パターン疎部に深さの異なるトレンチを形成することを特徴とする。
【0028】
本発明に係る半導体装置の製造方法の具体的な実施の一形態によれば、
パターン密部及びパターン疎部を含む所望のパターンにマスク材を半導体基板上に形成し、
上記マスク材が形成された上記半導体基板上に塗布膜を形成し、
上記パターン疎部における上記半導体基板表面が露出するまで上記塗布膜をエッチングし、
上記パターン密部における上記塗布膜が残存した状態で、上記パターン疎部における上記半導体基板をエッチングし、
上記パターン疎部における上記半導体基板のエッチング後も上記パターン密部における上記塗布膜が残存している場合は、上記塗布膜を除去し、
上記パターン密部及び上記パターン疎部における上記半導体基板をエッチングして、上記パターン密部及び上記パターン疎部に深さの異なるトレンチを形成することを特徴とする。
【0029】
【発明の実施の形態】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成したマスク材のパターニング後、半導体基板のエッチング前に、半導体基板上に塗布膜を形成すると、表面張力により塗布膜がパターン密部で厚く、パターン疎部で薄く成膜されることを利用し、その塗布膜を追加的マスク材としてトレンチのエッチング加工を行うことにより、パターン密部とパターン疎部とで異なる深さのトレンチを形成するものである。
【0030】
以下、本発明に係る半導体装置の製造方法の実施の一形態について、図面を参照しながら説明する。
【0031】
図1は、本発明に係る半導体装置の製造方法の実施の一形態におけるSTI素子分離領域のトレンチ形成工程をパターン密部(図1(A1)乃至(A6))及びパターン疎部(図1(B1)乃至(B6))について示す断面図である。
【0032】
STI素子分離領域のトレンチ形成のために半導体基板2をエッチングする際には、図1(A1)、(B1)に示すように、先ず、形成しようとするトレンチのパターンに応じて、レジスト、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜等のマスク材1を形成する。
【0033】
トレンチのパターンに応じたマスク材1の形成後、図1(A2)、(B2)に示すように、レジスト、反射防止膜等の塗布膜6を塗布すると、塗布膜6は、パターン密部においては、パターン間の間隙部を埋めるような形態で表面張力により相対的に厚く形成され、パターン疎部においては相対的に薄く形成される。
【0034】
塗布膜6の形成後、パターン密部とパターン疎部とにおける塗布膜6の膜厚差を利用し、図1(A3)、(B3)に示すように、パターン疎部の塗布膜6がほぼ完全に除去されるまでCDEによるエッチングを行う。すると、パターン密部における間隙部の底面部には、塗布膜6が膜厚差の分だけ残存した状態となる。
【0035】
パターン密部における間隙部の底面部に塗布膜6が残存した状態で、半導体基板1のエッチングをプラズマエッチングにより行うと、図1(A4)、(B4)に示すように、パターン疎部の半導体基板1のみがエッチングされ、塗布膜6に被覆されたパターン密部の半導体基板1はエッチングされない。このとき、パターン疎部の半導体基板1のエッチング量は、パターン密部及びパターン疎部におけるトレンチの最終的な深さの差の分だけエッチングするようにする。そのエッチング量は任意に設定することができるが、例えば、100nm乃至150nm程度とする。
【0036】
パターン密部及びパターン疎部におけるトレンチの深さの差の分だけのエッチングが終了した時点でパターン密部の間隙部に塗布膜6が残存している場合は、図1(A5)、(B5)に示すように、CDEにより塗布膜6を除去する。
【0037】
塗布膜6が完全に除去されたら、パターン密部におけるトレンチの深さが、後に埋め込まれる埋め込み材におけるボイドの発生を回避できる程度の深さとなるように、パターン密部及びパターン疎部の半導体基板1をプラズマエッチングによりエッチングして、図1(A6)、(B6)に示すように、トレンチを形成する。この第2回目のエッチングにおいてはパターン密部及びパターン疎部の半導体基板1が同時にエッチングされるので、パターン疎部におけるトレンチは、第1回目のエッチング量の分だけ、パターン密部におけるトレンチよりも深く形成される。
【0038】
以上のように、本発明に係る半導体装置の製造方法は、パターン密部とパターン疎部とにおいて、レジスト形成、エッチング、レジスト除去という一連の工程を別々に繰り返して行うことなく、また、熱処理も用いることなく、異なる深さのトレンチを同時に形成することができる。
【0039】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置の製造方法の実施の一形態によれば、パターン密部及びパターン疎部を含む所望のパターンにマスク材を形成した半導体基板上に塗布膜を形成した後、エッチングを行うことにより、上記パターン密部及び上記パターン疎部に深さの異なるトレンチを形成することとしたので、工程数及び処理時間の増加によるスループットの低下を最小限に抑制しながら、STI素子分離領域のトレンチをパターン密部とパターン疎部とで異なった深さに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施の一形態におけるSTI素子分離領域のトレンチ形成工程をパターン密部(図1(A1)乃至(A6))及びパターン疎部(図1(B1)乃至(B6))について示す断面図である。
【図2】従来の半導体装置の製造方法におけるSTI素子分離領域の形成工程をパターン密部(図2(A1)、(A2))及びパターン疎部(図2(B1)、(B2))について示す断面図である。
【図3】STI素子分離領域のパターン密部(図3(A))及びパターン疎部(図3(B))におけるトレンチの埋め込み材に生じ得るボイドを示す断面図である。
【図4】パターンのアスペクト比の定義を模式的に示す説明図である。
【図5】パターン密部(図5(A1)乃至(A5))とパターン疎部(図5(B1)乃至(B5))とにおいて異なる深さにトレンチを形成する場合における従来の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図である。
【符号の説明】
1 マスク材
2 半導体基板
3 埋め込み材
4 ボイド
5 レジスト
6 塗布膜
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device for forming STI (Shallow Trench Isolation) element isolation regions having different depths on the same semiconductor substrate.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor device such as a flash memory, an STI element isolation region may be formed as an element isolation region.
[0003]
FIG. 2 shows a process of forming an STI element isolation region in a conventional method of manufacturing a semiconductor device with respect to a dense pattern portion (FIGS. 2A1 and 2A2) and a loose pattern portion (FIGS. 2B1 and 2B2). FIG.
[0004]
When etching the semiconductor substrate 2 to form a trench in the STI element isolation region, as shown in FIGS. 2A1 and 2B1, first, resist and silicon are formed in accordance with the pattern of the trench to be formed. A mask material 1 such as a nitride film or a silicon oxide film is formed.
[0005]
When the semiconductor substrate 2 is etched using the mask material 1, according to the current technology, as shown in FIGS. 2 (A2) and 2 (B2), both the dense and sparse portions of the pattern are processed to substantially the same depth. Can be. When a loading effect occurs during this etching, the trench in the pattern sparse portion becomes slightly shallower, and when a microloading effect occurs, the trench in the pattern dense portion becomes slightly shallower. The difference is not so large.
[0006]
In the manufacture of semiconductor devices up to now, it has been required that the trench in the STI element isolation region be processed to the same depth in both the dense pattern portion and the sparse pattern portion.
[0007]
By the way, with the recent rapid miniaturization of semiconductor devices, voids are generated in the silicon oxide film 3 formed by HDP (High Density Plasma), particularly in dense pattern portions, as a filling material for trenches in STI element isolation regions. It is becoming increasingly difficult to embed without them.
[0008]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing voids that may be generated in the filling material of the trench in the dense pattern portion (FIG. 3A) and the loose pattern portion (FIG. 3B) of the STI element isolation region.
[0009]
After forming trenches in the pattern dense portion and the pattern sparse portion, as shown in FIGS. 3A and 3B, when the silicon oxide film 3 is formed by HDP as a filling material of the trench in the STI element isolation region, particularly, Voids 4 may be generated in the pattern dense portion shown in FIG. The voids 4 tend to be more likely to occur as the aspect ratio, which is the ratio of the height to the gap width of the pattern, increases.
[0010]
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the definition of the pattern aspect ratio.
[0011]
Since the aspect ratio of a pattern is the ratio of the height to the gap width of the pattern, if the gap width of the pattern is a and the height is b, the aspect ratio is b / a. As the aspect ratio b / a increases, that is, as the height b with respect to the gap width a of the pattern increases, the voids 4 shown in FIG.
[0012]
Voids have an adverse effect on the characteristics of the semiconductor device and cause defects. Therefore, it is necessary to suppress the occurrence of voids as much as possible. As described above, voids are more likely to occur as the aspect ratio b / a of the pattern increases, so that the aspect ratio b / a may be reduced to suppress the occurrence of voids. Reducing the aspect ratio b / a means reducing the height b with respect to the gap width a of the pattern, and reducing the depth of the trench in the STI element isolation region.
[0013]
Therefore, in the STI element isolation region, the generation of voids can be suppressed by reducing the etching amount of the semiconductor substrate and reducing the depth of the trench.
[0014]
However, if the trench in the STI element isolation region is made too shallow, the element isolation becomes insufficient in the sparsely patterned portion, which causes a failure such as deterioration of withstand voltage.
[0015]
Therefore, in order to suppress the generation of voids in the dense pattern portion and to perform sufficient element isolation in the coarse pattern portion, a design is performed in which the trench in the dense pattern portion is formed shallow and the trench in the coarse pattern portion is formed deep. It is becoming.
[0016]
Conventionally, when a semiconductor device is manufactured in accordance with such a design, the etching of the semiconductor substrate in the pattern dense portion and the pattern coarse portion is separately performed, so that a shallow trench in the pattern dense portion and a deeper trench in the pattern coarse portion are formed. The trench was realized.
[0017]
FIG. 5 shows a conventional semiconductor device in which trenches are formed at different depths in a dense pattern portion (FIGS. 5A1 to 5A5) and a sparse pattern portion (FIGS. 5B1 to 5B5). It is sectional drawing which shows the process of a manufacturing method.
[0018]
Either the etching of the dense pattern portion or the etching of the coarse pattern portion may be performed first. Here, an example in which the etching of the dense pattern portion is performed first will be described.
[0019]
When etching the pattern dense portion, as shown in FIGS. 5A1 and 5B1, first, only the pattern sparse portion is covered with a resist. When etching is performed in this state, as shown in FIG. 5A2, only the dense portion of the semiconductor substrate 2 is etched, and a trench is formed. At this time, the depth of the trench in the dense pattern portion is set to be shallow so that the aspect ratio of the dense pattern portion is a value that suppresses the generation of voids.
[0020]
After the formation of the trench in the pattern dense portion, as shown in FIGS. 5A3 and 5B3, the resist 5 in the pattern sparse portion is peeled off, and only the pattern dense portion is covered with the resist. When etching is performed in this state, as shown in FIG. 5B4, only the sparse pattern portion of the semiconductor substrate 2 is etched to form a trench. At this time, the trench depth of the pattern sparse portion is set to be large so that sufficient element isolation is ensured in the pattern sparse portion and the breakdown voltage is not deteriorated.
[0021]
Finally, when the resist 5 in the dense pattern portion is peeled off, as shown in FIGS. 5A5 and 5B, trenches in the STI element isolation region having different depths in the dense pattern portion and the sparse pattern portion are formed. You.
[0022]
In addition, in a conventional method of manufacturing a semiconductor device, a part of a resist formed on a semiconductor substrate is peeled off and etched, and another step of peeling off another part of the resist and etching is performed. There is also an example in which trenches having different depths are formed (for example, see Patent Document 1).
[0023]
In still another example, the trenches of the pattern dense portion and the pattern sparse portion are simultaneously formed at substantially the same depth, and then heat treatment is performed to reduce the depth of the trenches of the pattern dense portion to reduce the pattern dense portion and the pattern dense portion. There is also an example in which trenches having different depths are formed between the pattern sparse portions (for example, see Patent Document 2).
[0024]
[Patent Document 1]
JP-A-2-246330 [Patent Document 2]
JP 2000-323564 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional method of manufacturing a semiconductor device, the trench forming step of the STI element isolation region is performed separately for the dense pattern portion and the sparse pattern portion, stepwise, or using heat treatment. There is a problem that the number of processes and the processing time increase by that amount, leading to a decrease in throughput.
[0026]
The present invention has been made in view of the above problems, and minimizes a decrease in throughput due to an increase in the number of steps and processing time, while forming a trench in an STI element isolation region between a pattern dense portion and a pattern sparse portion. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device which can be formed at different depths.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
According to one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after a coating film is formed on a semiconductor substrate on which a mask material is formed in a desired pattern including a pattern dense portion and a pattern sparse portion, etching is performed. Thereby, trenches having different depths are formed in the pattern dense portion and the pattern sparse portion.
[0028]
According to a specific embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
Forming a mask material on a semiconductor substrate in a desired pattern including a pattern dense portion and a pattern sparse portion,
Forming a coating film on the semiconductor substrate on which the mask material is formed,
Etching the coating film until the semiconductor substrate surface in the pattern sparse portion is exposed,
In a state where the coating film in the pattern dense portion remains, the semiconductor substrate in the pattern sparse portion is etched,
If the coating film in the dense pattern portion remains even after the etching of the semiconductor substrate in the pattern sparse portion, remove the coating film,
The semiconductor substrate in the dense pattern portion and the sparse pattern portion is etched to form trenches having different depths in the dense pattern portion and the sparse pattern portion.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when a coating film is formed on a semiconductor substrate after patterning of a mask material formed on the semiconductor substrate and before etching of the semiconductor substrate, the coating film is formed in a dense portion of the pattern due to surface tension. Taking advantage of the fact that the film is formed thickly and thinly in the sparse pattern area, the trench is etched at different depths in the dense pattern area and the sparse pattern area by etching the trench using the applied film as an additional mask material. Is what you do.
[0030]
Hereinafter, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0031]
FIG. 1 shows a process of forming a trench in an STI element isolation region in one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in which a pattern dense portion (FIGS. 1 (A1) to (A6)) and a pattern sparse portion (FIG. It is sectional drawing shown about (B1) thru | or (B6)).
[0032]
When the semiconductor substrate 2 is etched to form a trench in the STI element isolation region, first, as shown in FIGS. 1A and 1B, a resist, silicon, A mask material 1 such as a nitride film or a silicon oxide film is formed.
[0033]
After forming the mask material 1 according to the pattern of the trench, as shown in FIGS. 1A2 and 1B2, a coating film 6 such as a resist or an anti-reflection film is applied. Are formed relatively thick by surface tension in such a manner as to fill the gaps between the patterns, and are formed relatively thin in the sparse pattern portions.
[0034]
After the formation of the coating film 6, the difference in the thickness of the coating film 6 between the pattern dense portion and the pattern sparse portion is used to substantially remove the coating film 6 in the pattern sparse portion as shown in FIGS. 1 (A3) and (B3). Etching by CDE is performed until completely removed. Then, the coating film 6 remains on the bottom surface of the gap in the dense pattern portion by the thickness difference.
[0035]
When the semiconductor substrate 1 is etched by plasma etching in a state where the coating film 6 remains on the bottom surface of the gap portion in the dense pattern portion, as shown in FIGS. Only the substrate 1 is etched, and the semiconductor substrate 1 in the pattern dense portion covered with the coating film 6 is not etched. At this time, the amount of etching of the semiconductor substrate 1 in the sparse pattern portion is set to be equal to the difference in the final depth of the trench between the dense pattern portion and the sparse pattern portion. The etching amount can be arbitrarily set, and is, for example, about 100 nm to 150 nm.
[0036]
If the coating film 6 remains in the gaps between the dense pattern portions when the etching for the difference in the trench depth between the dense pattern portions and the sparse pattern portions is completed, FIGS. 1 (A5) and (B5) 2), the coating film 6 is removed by CDE.
[0037]
When the coating film 6 is completely removed, the semiconductor substrate of the dense pattern portion and the sparse pattern portion is so formed that the depth of the trench in the dense pattern portion is such that the generation of voids in the filling material to be embedded later can be avoided. 1 is etched by plasma etching to form a trench as shown in FIGS. 1 (A6) and 1 (B6). In the second etching, the semiconductor substrate 1 in the pattern dense portion and the pattern sparse portion is simultaneously etched, so that the trench in the pattern sparse portion is larger than the trench in the pattern dense portion by the first etching amount. Formed deeply.
[0038]
As described above, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in a dense pattern portion and a sparse pattern portion, a series of steps of resist formation, etching, and resist removal are not separately performed, and heat treatment is also performed. Without using them, trenches of different depths can be formed simultaneously.
[0039]
【The invention's effect】
According to one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after a coating film is formed on a semiconductor substrate on which a mask material is formed in a desired pattern including a pattern dense portion and a pattern sparse portion, etching is performed. Accordingly, trenches having different depths are formed in the pattern dense portion and the pattern sparse portion, so that a decrease in throughput due to an increase in the number of steps and processing time is minimized, and the STI element isolation region is formed. The trench can be formed at different depths between the dense pattern portion and the sparse pattern portion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a trench forming step of an STI element isolation region in one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in which a pattern dense portion (FIGS. 1 (A1) to (A6)) and a pattern sparse portion (FIG. It is sectional drawing shown about (B1) thru | or (B6)).
FIG. 2 shows a process of forming an STI element isolation region in a conventional method of manufacturing a semiconductor device for a dense pattern portion (FIGS. 2A1 and 2A) and a sparse pattern portion (FIGS. 2B1 and 2B2). FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing voids that may be generated in a filling material of a trench in a pattern dense portion (FIG. 3A) and a pattern sparse portion (FIG. 3B) in an STI element isolation region.
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a definition of an aspect ratio of a pattern.
FIG. 5 shows a conventional semiconductor device in which trenches are formed at different depths in a dense pattern portion (FIGS. 5 (A1) to (A5)) and a sparse pattern portion (FIGS. 5 (B1) to (B5)). It is sectional drawing which shows the process of a manufacturing method.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 mask material 2 semiconductor substrate 3 filling material 4 void 5 resist 6 coating film

Claims (7)

パターン密部及びパターン疎部を含む所望のパターンにマスク材を形成した半導体基板上に塗布膜を形成した後、エッチングを行うことにより、前記パターン密部及び前記パターン疎部に深さの異なるトレンチを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。After a coating film is formed on a semiconductor substrate on which a mask material is formed in a desired pattern including a pattern dense portion and a pattern coarse portion, trenches having different depths are formed in the pattern dense portion and the pattern coarse portion by performing etching. Forming a semiconductor device. パターン密部及びパターン疎部を含む所望のパターンにマスク材を半導体基板上に形成し、
前記マスク材が形成された前記半導体基板上に塗布膜を形成し、
前記パターン疎部における前記半導体基板表面が露出するまで前記塗布膜をエッチングし、
前記パターン密部における前記塗布膜が残存した状態で、前記パターン疎部における前記半導体基板をエッチングし、
前記パターン疎部における前記半導体基板のエッチング後も前記パターン密部における前記塗布膜が残存している場合は、前記塗布膜を除去し、
前記パターン密部及び前記パターン疎部における前記半導体基板をエッチングして、前記パターン密部及び前記パターン疎部に深さの異なるトレンチを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a mask material on a semiconductor substrate in a desired pattern including a pattern dense portion and a pattern sparse portion,
Forming a coating film on the semiconductor substrate on which the mask material is formed,
Etching the coating film until the semiconductor substrate surface in the pattern sparse portion is exposed,
In a state where the coating film in the pattern dense portion remains, the semiconductor substrate in the pattern sparse portion is etched,
If the coating film in the pattern dense portion remains even after etching the semiconductor substrate in the pattern sparse portion, remove the coating film,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: etching the semiconductor substrate in the dense pattern portion and the sparse pattern portion to form trenches having different depths in the dense pattern portion and the sparse pattern portion.
前記塗布膜は、前記パターン密部において厚く、前記パターン疎部において薄く形成されるものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。The method according to claim 1, wherein the coating film is formed to be thick in the pattern dense portion and thin in the pattern sparse portion. 前記エッチングは、プラズマエッチングにより行われることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the etching is performed by plasma etching. 前記塗布膜は、レジストであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the coating film is a resist. 前記塗布膜は、反射防止膜であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。The method according to claim 1, wherein the coating film is an anti-reflection film. 前記トレンチは、STI素子分離領域を形成するためのトレンチであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。7. The method according to claim 1, wherein the trench is a trench for forming an STI element isolation region.
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