JP2007234880A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、STI(Shallow Trench Isolation)法により素子分離層を形成した半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which an element isolation layer is formed by an STI (Shallow Trench Isolation) method.
従来の半導体装置の製造方法においては、STI法により素子分離層を形成する場合に、シリコン(Si)からなる半導体基板上に酸化シリコン(SiO2)からなるパッド酸化膜、窒化シリコン(SiN)からなるストッパ窒化膜等を順に積層し、フォトリソグラフィにより素子分離領域を露出させたレジストマスクを形成し、これをマスクとしてストッパ窒化膜、パッド酸化膜等および半導体基板をエッチングして分離溝を形成し、レジストマスクの除去後に素子形成領域のストッパ窒化膜上および分離溝にCVD(Chemical Vapor Deposition)法により酸化シリコンからなるシリコン酸化膜を形成し、酸化セリウム(CeO2)を用いたセリア系スラリによるCPM(Chemical Mechanical Polishing)法により研磨してシリコン酸化膜を平坦化し、その後に希釈したセリア系スラリによりシリコン酸化膜を更に研磨してストッパ窒化膜を露出させ、ウェットエッチングによりストッパ窒化膜等を除去して分離溝に酸化シリコンを埋め込んだ素子分離層を形成し、半導体ウェハ間のSTI段差T(ストッパ窒化膜、パッド酸化膜除去後の素子分離層上面の半導体基板上面からの段差をいう。図1の工程P6参照)のバラツキを低減している(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上述した従来の技術においては、素子分離層を形成するためのシリコン酸化膜をセリア系スラリにより研磨してストッパ窒化膜を露出させているため、実際の製造工程においては、ストッパ窒化膜の平坦度等に起因してシリコン酸化膜が残留する場合があり、シリコン酸化膜が残留するとその後の窒化シリコンを選択的にエッチングするストッパ窒化膜の除去工程で残留したシリコン酸化膜がマスクとなってストッパ窒化膜が残留してしまうので、実際にはシリコン酸化膜が残留しないようにストッパ窒化膜を更に研磨する必要がある。 However, in the conventional technique described above, the silicon nitride film for forming the element isolation layer is polished with a ceria-based slurry to expose the stopper nitride film. Therefore, in the actual manufacturing process, the stopper nitride film is not formed. The silicon oxide film may remain due to flatness or the like, and when the silicon oxide film remains, the remaining silicon oxide film in the step of removing the stopper nitride film that selectively etches silicon nitride is used as a mask. Since the stopper nitride film remains, it is necessary to further polish the stopper nitride film so that the silicon oxide film does not actually remain.
発明者は、セリア系スラリによるCMP法により素子分離層を形成するためのシリコン酸化膜を研磨し、更にストッパ窒化膜を研磨した場合の半導体ウェハ上に形成した各半導体装置のSTI段差Tの分布について調査した。
図11はセリア系スラリによりシリコン酸化膜およびストッパ窒化膜を研磨した場合の各半導体装置のチップ中央部のSTI段差の分布を示すグラフ、図12はセリア系スラリによりシリコン酸化膜およびストッパ窒化膜を研磨した場合の各半導体装置のチップ外周部のSTI段差の分布を示すグラフ、図13はセリア系スラリによりシリコン酸化膜およびストッパ窒化膜を研磨した場合の半導体装置内のチップ中央部とチップ外周部とのSTI段差の差の分布を示すグラフである。
The inventor polished the silicon oxide film for forming the element isolation layer by the CMP method using the ceria-based slurry, and further distributed the STI step T of each semiconductor device formed on the semiconductor wafer when the stopper nitride film was polished. Was investigated.
FIG. 11 is a graph showing the distribution of STI steps at the center of the chip of each semiconductor device when the silicon oxide film and the stopper nitride film are polished by ceria-based slurry. FIG. 12 shows the silicon oxide film and stopper nitride film by the ceria-based slurry. FIG. 13 is a graph showing the distribution of the STI step at the outer periphery of each semiconductor device when polished, and FIG. 13 shows the center and outer periphery of the chip in the semiconductor device when the silicon oxide film and the stopper nitride film are polished by a ceria-based slurry. It is a graph which shows distribution of the difference of STI level | step difference with.
図11ないし図13における横軸は、図2に示す半導体ウェハ1の黒く塗りつぶした半導体装置2を左側から順に示した測定位置であり、縦軸は半導体ウェハ1の中央部に位置する6番目の半導体装置2(基準チップという。)のSTI段差Tと測定した各半導体装置2のSTI段差Tとの差である。
また、チップ中央部およびチップ外周部は、図3に符号Aおよび符号Bを付して部位を示すために白抜きで示した半導体装置2の位置である。
The horizontal axis in FIGS. 11 to 13 is a measurement position in which the
Further, the chip central portion and the chip outer peripheral portion are the positions of the
この調査における半導体ウェハ1の素子分離層を形成するためのシリコン酸化膜の形成後の膜厚分布を図7に示す。なお、図7は図2に示すSTI段差Tを測定した半導体装置2の配列方向に沿ってその近傍の分割線3上のシリコン酸化膜の膜厚分布を10点測定したものである。
図11および図12に示すように、セリア系スラリでシリコン酸化膜およびストッパ窒化膜を研磨した場合は、図7に示すシリコン酸化膜の大きな凹凸は研磨により平坦化される。
FIG. 7 shows the film thickness distribution after the formation of the silicon oxide film for forming the element isolation layer of the
As shown in FIGS. 11 and 12, when the silicon oxide film and the stopper nitride film are polished with a ceria-based slurry, the large unevenness of the silicon oxide film shown in FIG. 7 is flattened by polishing.
また、図11および図12に破線で示すストッパ窒化膜の研磨量が少ない場合(図示の例では98Å(オングストローム))は、半導体ウェハの各測定位置におけるSTI段差Tのバラツキ幅は小さいが、図11および図12に実線で示す研磨量が多い場合(図示の例では202Å)にはSTI段差Tのバラツキ幅は拡大する。このことは図13に示す半導体装置2内におけるチップ中央部とチップ外周部とのSTI段差Tの差のバラツキ幅においても同様である。
Further, when the polishing amount of the stopper nitride film indicated by the broken line in FIGS. 11 and 12 is small (98 mm (angstrom) in the illustrated example), the variation width of the STI step T at each measurement position of the semiconductor wafer is small. When the polishing amount indicated by the solid line in FIGS. 11 and 12 is large (202 mm in the illustrated example), the variation width of the STI step T increases. This also applies to the variation width of the difference in the STI step T between the chip central portion and the chip outer peripheral portion in the
つまり、シリコン酸化膜が残留しないようにストッパ窒化膜を更に研磨する場合にセリア系スラリで研磨すると、半導体ウェハ内および半導体装置内のSTI段差Tのバラツキ幅が大きくなる。
このように、半導体ウェハ内および半導体装置内のSTI段差Tのバラツキ幅が大きくなると、その後に半導体基板上に形成したポリシリコン層をパターニングしてゲート電極を形成するときのエッチングにより、STI段差Tが大きい部位にポリシリコンがエッチング未了の状態で残留し、残留したポリシリコンの導電性に起因して、形成された半導体素子の電気特性にバラツキが生じ、製造された半導体装置の歩留まりを低下させるという問題がある。
That is, when the stopper nitride film is further polished so that the silicon oxide film does not remain, if the ceria-based slurry is polished, the variation width of the STI step T in the semiconductor wafer and the semiconductor device increases.
As described above, when the variation width of the STI step T in the semiconductor wafer and the semiconductor device becomes large, the STI step T is formed by etching when the gate electrode is formed by patterning the polysilicon layer formed on the semiconductor substrate thereafter. Polysilicon remains in an unetched portion where the etching rate is large, resulting in variations in the electrical characteristics of the formed semiconductor element due to the conductivity of the remaining polysilicon, thereby reducing the yield of the manufactured semiconductor device. There is a problem of making it.
また、上記のエッチング残りを解消するためにエッチング時間を長くすると、半導体装置の製造効率を低下させるという問題がある。
このことは、特にSAC(Self Align Contact)構造の半導体素子を形成する場合に重要である。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、STI法により形成する素子分離層をストッパ窒化膜と共に研磨する場合におけるSTI段差のバラツキ幅を低減する手段を提供することを目的とする。
Further, if the etching time is lengthened in order to eliminate the etching residue, there is a problem that the manufacturing efficiency of the semiconductor device is lowered.
This is particularly important when forming a semiconductor element having a SAC (Self Align Contact) structure.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide means for reducing the variation width of the STI step when the element isolation layer formed by the STI method is polished together with the stopper nitride film. And
本発明は、上記課題を解決するために、半導体装置の製造方法が、素子形成領域および素子分離領域を設定した半導体基板上に、パッド酸化膜を形成する工程と、該パッド酸化膜上に、ストッパ窒化膜を形成する工程と、該ストッパ窒化膜上に、前記素子分離領域を除く領域を覆うレジストマスクを形成する工程と、該レジストマスクをマスクとして、前記ストッパ窒化膜とパッド酸化膜と半導体基板とをエッチングして分離溝を形成する工程と、前記レジストマスクを除去し、前記ストッパ酸化膜上と分離溝とにシリコン酸化膜を形成する工程と、セリア系スラリを用いて、前記シリコン酸化膜を研磨してストッパ窒化膜を露出させる第1の研磨工程と、水酸化カリウム系スラリを用いて、前記露出したストッパ窒化膜と、前記分離溝上のシリコン酸化膜とを研磨して素子分離層を形成する第2の研磨工程と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device in which a pad oxide film is formed on a semiconductor substrate in which an element formation region and an element isolation region are set, and on the pad oxide film, A step of forming a stopper nitride film; a step of forming a resist mask on the stopper nitride film covering a region excluding the element isolation region; and the stopper nitride film, the pad oxide film, and the semiconductor using the resist mask as a mask Etching the substrate to form a separation groove; removing the resist mask; forming a silicon oxide film on the stopper oxide film and the separation groove; and using a ceria-based slurry to form the silicon oxide A first polishing step of polishing the film to expose the stopper nitride film, and using the potassium hydroxide-based slurry, the exposed stopper nitride film and the isolation groove Characterized in that it comprises a second polishing step of forming a silicon oxide film and the element isolation layer is polished and the.
これにより、本発明は、素子分離層を形成するためのシリコン酸化膜上面の凹凸を第1の研磨工程におけるセリア系スラリを用いて平坦化し、次いで第2の研磨工程における水酸化カリウム系スラリを用いて平坦化された状態をそのまま維持してシリコン酸化膜およびストッパ窒化膜を一様に研磨することができ、STI段差のバラツキ幅を低減することができるという効果が得られる。 Thereby, the present invention flattens the unevenness of the upper surface of the silicon oxide film for forming the element isolation layer using the ceria-based slurry in the first polishing step, and then the potassium hydroxide-based slurry in the second polishing step. Thus, the silicon oxide film and the stopper nitride film can be uniformly polished while maintaining the flattened state as it is, and the effect of reducing the variation width of the STI step is obtained.
以下に、図面を参照して本発明による半導体装置の製造方法の実施例について説明する。 Embodiments of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は実施例の半導体装置の製造方法を示す説明図、図2は実施例の半導体ウェハのSTI段差の測定位置を示す説明図、図3は実施例の半導体装置のSTI段差の測定位置を示す説明図である。
図1、図2において、1は半導体ウェハであり、図2に示すように半導体ウェハ1を個片に分割して半導体装置2を製造するときの分割線3が縦横に設定されている。
FIG. 1 is an explanatory view showing a method for manufacturing a semiconductor device of an embodiment, FIG. 2 is an explanatory view showing a measurement position of an STI step of the semiconductor wafer of the embodiment, and FIG. It is explanatory drawing shown.
1 and 2,
図1において、4は半導体ウェハ1の単結晶シリコンからなる半導体基板であり、半導体素子を形成するための領域として素子形成領域5が、隣り合う素子形成領域5間に後述する素子分離層9を形成するための領域として素子分離領域6が設定されている。
7はパッド酸化膜であり、熱酸化法等により半導体基板4上に形成された比較的膜厚の薄い酸化シリコンからなる薄膜(本実施例では150Å程度)である。
In FIG. 1,
8はストッパ窒化膜であり、CVD法等によりパッド酸化膜7上に形成された比較的膜厚の厚い窒化シリコンからなる厚膜(本実施例では1900Å程度)であって、後述するセリア系スラリによる研磨の終了を示す指標として機能する。
9は素子分離層であり、半導体基板4の素子形成領域5の周囲に設定された素子分離領域6をドライエッチングにより掘り込んで形成された分離溝10に埋め込まれた酸化シリコンからなるシリコン酸化膜11を後述するCMP法による研磨によって上面側を削り取って形成された絶縁層であって、半導体基板4の隣合う素子形成領域5間を電気的に絶縁分離する機能を有している。
An
発明者は、セリア系スラリによるCMP法によりストッパ窒化膜8を更に研磨した場合の問題点を解決するために、ストッパ窒化膜8とシリコン酸化膜11とを同時に研磨したときに半導体ウェハ1上のSTI段差Tのバラツキ幅を拡大させないスラリについて研究し、水酸化カリウム(KOH)を用いた水酸化カリウム系スラリによるCPM法により研磨すればストッパ窒化膜8とシリコン酸化膜11とを同時に研磨する場合のSTI段差Tのバラツキ幅の拡大を抑制することが可能であるとの知見を得た。
In order to solve the problem in the case where the
図4は水酸化カリウム系スラリによりシリコン酸化膜およびストッパ窒化膜を研磨した場合の各半導体装置のチップ中央部のSTI段差の分布を示すグラフ、図5は水酸化カリウム系スラリによりシリコン酸化膜およびストッパ窒化膜を研磨した場合の各半導体装置のチップ外周部のSTI段差の分布を示すグラフ、図6は水酸化カリウム系スラリによりシリコン酸化膜およびストッパ窒化膜を研磨した場合の半導体装置内のチップ中央部とチップ外周部とのSTI段差の差の分布を示すグラフ、図7は半導体ウェハの素子分離層を形成するためのシリコン酸化膜の形成後の膜厚分布を示すグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the distribution of the STI step at the center of the chip of each semiconductor device when the silicon oxide film and the stopper nitride film are polished with a potassium hydroxide-based slurry. FIG. FIG. 6 is a graph showing the distribution of STI steps on the outer periphery of the chip of each semiconductor device when the stopper nitride film is polished. FIG. 6 shows the chip in the semiconductor device when the silicon oxide film and the stopper nitride film are polished with a potassium hydroxide-based slurry. FIG. 7 is a graph showing the film thickness distribution after the formation of the silicon oxide film for forming the element isolation layer of the semiconductor wafer.
図4ないし図6における横軸および縦軸は、上記図11ないし図13と同様である。
また、STI段差Tを測定した半導体ウェハ1および半導体装置2の測定位置は、上記の場合と同様である(図2、図3参照)。
図4および図5に示すように、水酸化カリウム系スラリでシリコン酸化膜11を研磨し、更にストッパ窒化膜8を研磨した場合は、図7に示すシリコン酸化膜11の大きな凹凸は研磨後においても略そのままの状態で残るが、図4、図5に破線で示すストッパ窒化膜8の研磨量が240Å、および実線で示す研磨量が410Åの場合におけるSTI段差Tのバラツキ幅は、研磨量が増えた場合においても拡大していない。このことは図6に示す半導体装置2内におけるチップ中央部とチップ外周部とのSTI段差Tの差のバラツキ幅においても同様である。
The horizontal and vertical axes in FIGS. 4 to 6 are the same as those in FIGS. 11 to 13.
Further, the measurement positions of the
As shown in FIGS. 4 and 5, when the
つまり、水酸化カリウム系スラリで研磨すれば、研磨前の凹凸の状態を維持しながら、異種の材料で形成されたシリコン酸化膜11およびストッパ窒化膜8が混在する場合においてもシリコン酸化膜11およびストッパ窒化膜8を一様に研磨することができ、研磨量を増加させてもその傾向が変化することがなく、これを利用すれば、半導体ウェハ1内および半導体装置2内のSTI段差Tのバラツキ幅を低減することが可能であるとの知見を得た。
That is, if polishing is performed with a potassium hydroxide-based slurry, the
以下に、図1にPで示す工程に従って、本実施例の半導体装置の製造方法について説明する。
P1、素子形成領域5と素子分離領域6とを設定した半導体基板4を準備し、半導体基板4上に熱酸化法により薄膜のパッド酸化膜7を形成し、そのパッド酸化膜7上にCVD法により厚膜のストッパ窒化膜8を形成する。
A method for manufacturing the semiconductor device of this example will be described below in accordance with the process indicated by P in FIG.
A
P2、フォトリソグラフィによりストッパ窒化膜8上に、素子分離領域6を除く領域、つまり素子形成領域5を覆うレジストマスクを形成し、これをマスクとしてドライエッチングにより、ストッパ窒化膜8、パッド酸化膜7および半導体基板4をエッチングして半導体基板4の上面からの深さが4000Å程度の分離溝10を形成する。
P3、工程P2で形成したレジストマスクを除去し、熱酸化法により分離溝10の内面に酸化シリコンからなる300Å程度の膜厚の保護酸化膜を形成し、CVD法によりストッパ窒化膜8上および分離溝10に酸化シリコンを堆積して膜厚7000Å程度のシリコン酸化膜11を形成する。このとき、シリコン酸化膜11の上面は、凹凸が形成された状態になっている。
P2, a resist mask covering the region excluding the
The resist mask formed in P3 and process P2 is removed, a protective oxide film having a thickness of about 300 mm made of silicon oxide is formed on the inner surface of the
P4、セリア系スラリを用いたCMP法により、シリコン酸化膜11を研磨し、ストッパ窒化膜8を僅かに研磨(本実施例では30Å程度)してストッパ窒化膜8を露出させる(第1の研磨工程)。
このとき、工程P3で形成されたシリコン酸化膜11上面の凹凸が平坦化される。
P5、次いで、水酸化カリウム系スラリを用いたCMP法により、露出したストッパ窒化膜8および分離溝10上のシリコン酸化膜11を研磨して素子分離層9を形成する(第2の研磨工程)。
The
At this time, the unevenness on the upper surface of the
Next, the exposed
このときの研磨量は、ストッパ窒化膜8上に残留するシリコン酸化膜11が除去できる程度、つまり200Å以上、300Å以下の範囲でよいが、下層のパッド酸化膜7が露出しない程度、つまりパッド酸化膜7上にストッパ窒化膜8が20Å以上、100Å以下の膜厚で残る程度に研磨することが望ましい。
P6、水酸化カリウム系スラリによる研磨後に、フッ酸(HF)によりシリコン酸化膜11の研磨屑等を洗浄し、熱燐酸(Hot−H2PO4)によるウェットエッチングにより窒化シリコンを選択的にエッチングしてストッパ窒化膜を除去し、次いでフッ酸によるウェットエッチングにより酸化シリコンをエッチングしてパッド酸化膜7を除去する。
The amount of polishing at this time may be in a range where the
After polishing with P6, potassium hydroxide-based slurry, the
このパッド酸化膜7を除去するエッチングときに、素子分離層9の上面もエッチングされ、STI段差Tはパッド酸化膜7上に残されたストッパ窒化膜8の膜厚と同程度の高さに形成される。
このようにして、本実施例のSTI法による分離溝10に埋め込まれた素子分離層9が形成され、素子分離層9により絶縁分離された素子分離領域5に記憶素子やMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等の半導体素子を形成した半導体ウェハ1を分割線3に沿って個片に分割して本実施例の半導体装置2が形成される。
During the etching for removing the
In this way, the
上記のようにして形成された半導体ウェハ1内および半導体装置2内のSTI段差Tの分布を図8ないし図10に示す。
図8は実施例の製造方法によりシリコン酸化膜およびストッパ窒化膜を研磨した場合の各半導体装置のチップ中央部のSTI段差の分布を示すグラフ、図9は実施例の製造方法によりシリコン酸化膜およびストッパ窒化膜を研磨した場合の各半導体装置のチップ外周部のSTI段差の分布を示すグラフ、図10は実施例の製造方法によりシリコン酸化膜およびストッパ窒化膜を研磨した場合の半導体装置内のチップ中央部とチップ外周部とのSTI段差の差の分布を示すグラフである。
The distribution of the STI step T in the
FIG. 8 is a graph showing the distribution of STI steps at the center of the chip of each semiconductor device when the silicon oxide film and the stopper nitride film are polished by the manufacturing method of the embodiment. FIG. FIG. 10 is a graph showing the distribution of STI steps at the outer periphery of the chip of each semiconductor device when the stopper nitride film is polished. FIG. 10 shows the chip in the semiconductor device when the silicon oxide film and the stopper nitride film are polished by the manufacturing method of the embodiment. It is a graph which shows distribution of the difference of the STI level | step difference of a center part and a chip | tip outer peripheral part.
図8ないし図10における横軸および縦軸は、上記図11ないし図13と同様である。
また、STI段差Tを測定した半導体ウェハ1および半導体装置2の測定位置は、上記の場合と同様であり(図2、図3参照)、半導体ウェハ1の素子分離層9を形成するためのシリコン酸化膜11の形成後の膜厚分布は、図7と同様である。
本実施例の製造方法、つまり、第1の研磨工程でセリア系スラリでシリコン酸化膜11を研磨し、次いで第2の研磨工程で水酸化カリウム系スラリでシリコン酸化膜11およびストッパ窒化膜8を研磨した場合は、図8および図9に示すように、ストッパ窒化膜8を200Å以上研磨した場合においても半導体ウェハ1内のSTI段差Tのバラツキ幅は100Å以内になり、図11および図12に示すセリア系スラリのみでストッパ窒化膜8を200Å以上研磨した場合のSTI段差Tのバラツキ幅200Åに較べて、バラツキ幅が大幅に抑制されていることが判る。このことは図10に示す半導体装置2内におけるチップ中央部とチップ外周部とのSTI段差Tの差のバラツキ幅においても同様である。
The horizontal and vertical axes in FIGS. 8 to 10 are the same as those in FIGS. 11 to 13.
Further, the measurement positions of the
In the manufacturing method of this embodiment, that is, the
つまり、本実施例の研磨方法においては、最初に素子分離層9を形成するためのシリコン酸化膜11上面の凹凸をセリア系スラリを用いて平坦化し、次いで水酸化カリウム系スラリを用いてシリコン酸化膜11およびストッパ窒化膜8を一様に研磨するので、セリア系スラリで平坦化された状態をそのまま維持してシリコン酸化膜11およびストッパ窒化膜8を研磨することができ、STI段差Tのバラツキ幅を低減することができる。
That is, in the polishing method of the present embodiment, the unevenness on the upper surface of the
これにより得られた本実施例のSTI法による素子分離層9を形成した半導体ウェハ1は、素子分離層9の形成後にストッパ窒化膜8上にシリコン酸化膜11が残留することはなく、上記工程P6におけるストッパ窒化膜8の除去を容易に行うことができる他、その後のポリシリコンからなるゲート電極の形成時に、ポリシリコンがエッチング残りにより残留することはなく、素子形成領域5に形成された半導体素子の電気特性が安定し、製造された半導体装置2の歩留まりを向上させることができると共に、エッチング残りを解消するためのエッチング時間の延長を不要にして半導体装置2の製造効率を高めることができる。
The thus obtained
このことは、素子形成領域5と素子分離領域6との界面付近までコンタクトプラグの形成を許容するSAC構造の半導体素子を形成する場合に特に有効である。
以上説明したように、本実施例では、半導体基板に形成された分離溝とストッパ窒化膜上に形成されたシリコン酸化膜を研磨して素子分離層を形成するときに、まずセリア系スラリを用いてシリコン酸化膜を研磨してストッパ窒化膜を露出させ、次いで水酸化カリウム系スラリを用いてストッパ窒化膜と分離溝上のシリコン酸化膜とを研磨して素子分離層を形成するようにしたことによって、素子分離層を形成するためのシリコン酸化膜上面の凹凸をセリア系スラリを用いて平坦化し、次いで水酸化カリウム系スラリを用いて平坦化された状態をそのまま維持してシリコン酸化膜およびストッパ窒化膜を一様に研磨することができ、STI段差Tのバラツキ幅を低減することができる。
This is particularly effective when forming a SAC-structured semiconductor element that allows the formation of contact plugs up to the vicinity of the interface between the
As described above, in this embodiment, when a device isolation layer is formed by polishing a silicon oxide film formed on an isolation groove and a stopper nitride film formed on a semiconductor substrate, first, a ceria-based slurry is used. The silicon nitride film is polished to expose the stopper nitride film, and then the stopper nitride film and the silicon oxide film on the isolation trench are polished using a potassium hydroxide slurry to form an element isolation layer. The surface of the silicon oxide film for forming the element isolation layer is flattened using a ceria-based slurry, and then maintained flat using a potassium hydroxide-based slurry. The film can be uniformly polished, and the variation width of the STI step T can be reduced.
なお、本実施例においては、半導体基板は単結晶シリコンからなるバルク基板であるとして説明したが、半導体基板は前記に限らず、SOI(Silicon On Insulator)構造の半導体基板であっても、SOS(Silicon On Sapphire)構造の半導体基板等であってもよい。要はSTI法による素子分離層を形成することができる半導体基板であればどのような半導体基板であっても本発明を適用すれば上記と同様の効果を得ることができる。 In the present embodiment, the semiconductor substrate is described as being a bulk substrate made of single crystal silicon. However, the semiconductor substrate is not limited to the above, and a semiconductor substrate having an SOI (Silicon On Insulator) structure may be used. A semiconductor substrate having a silicon on sapphire structure may be used. In short, any semiconductor substrate capable of forming an element isolation layer by the STI method can achieve the same effects as described above if the present invention is applied.
1 半導体ウェハ
2 半導体装置
3 分割線
4 半導体基板
5 素子形成領域
6 素子分離領域
7 パッド酸化膜
8 ストッパ窒化膜
9 素子分離層
10 分離溝
11 シリコン酸化膜
DESCRIPTION OF
Claims (3)
該パッド酸化膜上に、ストッパ窒化膜を形成する工程と、
該ストッパ窒化膜上に、前記素子分離領域を除く領域を覆うレジストマスクを形成する工程と、
該レジストマスクをマスクとして、前記ストッパ窒化膜とパッド酸化膜と半導体基板とをエッチングして分離溝を形成する工程と、
前記レジストマスクを除去し、前記ストッパ酸化膜上と分離溝とにシリコン酸化膜を形成する工程と、
セリア系スラリを用いて、前記シリコン酸化膜を研磨してストッパ窒化膜を露出させる第1の研磨工程と、
水酸化カリウム系スラリを用いて、前記露出したストッパ窒化膜と、前記分離溝上のシリコン酸化膜とを研磨して素子分離層を形成する第2の研磨工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a pad oxide film on a semiconductor substrate in which an element formation region and an element isolation region are set;
Forming a stopper nitride film on the pad oxide film;
Forming a resist mask on the stopper nitride film covering a region excluding the element isolation region;
Etching the stopper nitride film, the pad oxide film, and the semiconductor substrate using the resist mask as a mask to form an isolation groove;
Removing the resist mask and forming a silicon oxide film on the stopper oxide film and in the separation groove;
Using a ceria-based slurry, a first polishing step of polishing the silicon oxide film to expose the stopper nitride film;
A second polishing step of forming an element isolation layer by polishing the exposed stopper nitride film and the silicon oxide film on the isolation groove using a potassium hydroxide-based slurry;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第2の研磨工程における研磨量を、前記第1の研磨工程における研磨量より多くしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a polishing amount in the second polishing step is larger than a polishing amount in the first polishing step.
前記第1の研磨工程における研磨量を30オングストロームとし、前記第2の研磨工程における研磨量を200オングストローム以上、300オングストローム以下の範囲としたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a polishing amount in the first polishing step is set to 30 angstroms, and a polishing amount in the second polishing step is set in a range of 200 angstroms to 300 angstroms.
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JP2009188194A (en) * | 2008-02-06 | 2009-08-20 | Fujitsu Microelectronics Ltd | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing system |
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