JP2010199358A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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.
半導体装置には、データ処理を行うためのトランジスタを複数並んで形成する場合、シリコン基板の表面に、トランジスタの活性領域間を分離する素子分離絶縁層を形成する必要がある。
ここで、素子分離絶縁層として、STI(Shallow Trench Isolation)を用いるとトランジスタの微細化が可能になり、半導体装置の高集積化及び高性能化が図れる。STIを形成するときは、シリコン基板上に形成したハードマスクを用いてドライエッチングを行って分離溝を形成し、その中に酸化シリコン等の埋込用の分離絶縁膜を埋め込む。この後、余分な分離絶縁膜を化学機械研磨(CMP)法により除去する。これにより、分離溝に埋め込まれた分離絶縁膜によってSTIが形成される。
When a plurality of transistors for performing data processing are formed side by side in a semiconductor device, it is necessary to form an element isolation insulating layer that separates the active regions of the transistors on the surface of the silicon substrate.
Here, when STI (Shallow Trench Isolation) is used as the element isolation insulating layer, the transistor can be miniaturized, and the semiconductor device can be highly integrated and have high performance. When forming STI, dry etching is performed using a hard mask formed on a silicon substrate to form an isolation trench, and an isolation insulating film for embedding such as silicon oxide is embedded therein. Thereafter, the excess isolation insulating film is removed by a chemical mechanical polishing (CMP) method. As a result, the STI is formed by the isolation insulating film buried in the isolation trench.
ところで、CMP法による研磨を行う際、分離絶縁膜に対してハードマスクの研磨レートが小さいので、シリコン基板上にトランジスタ等の素子を密集して形成する領域と、素子を密集させない領域とがあると、場所によって研磨量に差が生じる。即ち、素子を密集させる領域は、溝を形成するために使用するハードマスクの占有面積が大きいので、素子を密集させない領域のように相対的にハードマスクの占有面積が小さい領域よりも研磨され難くなる。このため、素子を密集させる領域の分離絶縁膜が目標値になるまで研磨を行うと、素子を密集させない領域が研磨され過ぎてしまう。一方、素子を密集させない領域の分離絶縁膜が目標値になった段階で研磨を終了すると、素子を密集させる領域の研磨が不十分になる。 By the way, when polishing by the CMP method, since the hard mask polishing rate is small with respect to the isolation insulating film, there are a region where elements such as transistors are densely formed on a silicon substrate and a region where elements are not densely formed. The amount of polishing varies depending on the location. That is, since the area where the elements are densely occupied has a large area occupied by the hard mask used to form the trench, it is harder to polish than the area where the area occupied by the hard mask is relatively small, such as an area where the elements are not densely packed. Become. For this reason, if the polishing is performed until the isolation insulating film in the region where the elements are densely packed reaches the target value, the region where the elements are not crowded is excessively polished. On the other hand, when the polishing is finished when the isolation insulating film in the region where the elements are not densely reached the target value, the region where the elements are densely ground becomes insufficient.
CMP法による研磨後に分離絶縁膜の膜厚が不均一になった状態で次工程に進むと、レジストパターンに不良が生じたり、エッチング不良が生じたりする可能性がある。例えば、素子を密集させない領域では分離絶縁膜が過剰に研磨、エッチングされて、シリコン基板の活性領域が分離絶縁膜から突出する状態となる。そして、次工程で導電膜をパターニングして活性領域上にトランジスタのゲート電極を形成した場合、突出した活性領域の側部に導電膜が残留して隣接するソース/ドレイン領域間でリークが発生し、トランジスタの特性不良を生じることがある。これにより、半導体装置の歩留まりを低下させる原因になる。 If the process proceeds to the next step after the CMP method is polished and the film thickness of the isolation insulating film becomes nonuniform, there is a possibility that the resist pattern may be defective or an etching failure may occur. For example, the isolation insulating film is excessively polished and etched in a region where the elements are not densely packed, so that the active region of the silicon substrate protrudes from the isolation insulating film. In the next process, when the conductive film is patterned to form the gate electrode of the transistor on the active region, the conductive film remains on the side of the protruding active region and leakage occurs between adjacent source / drain regions. In some cases, transistor characteristic defects may occur. This causes a decrease in the yield of the semiconductor device.
CMP法による研磨後に分離絶縁膜の膜厚が不均一になった状態で次工程に進むと、レジストパターンに不良が生じたり、エッチング不良が生じたりする可能性がある。例えば、素子を密集させる領域では分離絶縁膜が不十分に研磨、エッチングされて、シリコン基板の活性領域から、分離絶縁膜が突出する状態となる。そして、次工程で導電膜をパターニングして活性領域上にトランジスタのゲート電極を形成した場合、突出した分離絶縁膜の側部に導電膜が残留して隣接するゲート間でリークが発生し、トランジスタの特性不良を生じることがある。これにより、半導体装置の歩留まりを低下させる原因になる。 If the process proceeds to the next step after the CMP method is polished and the film thickness of the isolation insulating film becomes nonuniform, there is a possibility that the resist pattern may be defective or an etching failure may occur. For example, the isolation insulating film is insufficiently polished and etched in the region where the elements are densely packed, and the isolation insulating film protrudes from the active region of the silicon substrate. Then, when the conductive film is patterned in the next step to form the gate electrode of the transistor on the active region, the conductive film remains on the side of the protruding isolation insulating film, and leakage occurs between adjacent gates. May cause a characteristic failure. This causes a decrease in the yield of the semiconductor device.
そこで、従来では、シリコン基板上に下地絶縁膜と第1の保護膜を順番に形成し、素子を密集させる領域の第1の保護膜の全てをエッチングにより除去する。次に、第2の保護膜を基板表面の全面に形成する。これにより、素子を密集させる領域には、シリコン基板上に下地絶縁膜と、第2の保護膜からなる2層の積層膜が形成される。これに対して、素子を密集させない領域には、シリコン基板上に下地絶縁膜と、第1の保護膜と、第2の保護膜からなる3層の積層膜が形成される。 Therefore, conventionally, a base insulating film and a first protective film are sequentially formed on a silicon substrate, and all of the first protective film in a region where elements are concentrated is removed by etching. Next, a second protective film is formed on the entire surface of the substrate. As a result, a two-layered film composed of the base insulating film and the second protective film is formed on the silicon substrate in the region where the elements are densely packed. On the other hand, in a region where elements are not densely formed, a three-layer laminated film including a base insulating film, a first protective film, and a second protective film is formed on a silicon substrate.
この後、ドライエッチングによって積層膜をエッチングすると共に、さらにエッチングを行ってシリコン基板に所定の深さの分離溝を形成する。このとき、素子を密集させない領域では、第1の保護膜の分だけシリコン基板の表面が露出するまでに要するエッチング時間が多く必要になる。このため、素子を密集させない領域の分離溝は、素子を密集させる領域に比べて浅く形成される。 Thereafter, the laminated film is etched by dry etching, and further etched to form a separation groove having a predetermined depth in the silicon substrate. At this time, in a region where the elements are not densely packed, a longer etching time is required until the surface of the silicon substrate is exposed by the amount of the first protective film. For this reason, the isolation trench in the region where the elements are not densely formed is shallower than the region where the elements are densely packed.
その結果、分離絶縁膜を分離溝に埋め込んだときに、素子を密集させない領域の分離絶縁膜の表面の高さは、分離溝が浅い分だけ、素子を密集させる領域より高くなる。さらに、CMP法により表面を研磨した後も、素子を密集させない領域の分離絶縁膜の高さは、分離溝が浅い分だけ、素子を密集させる領域の分離絶縁膜より高くなる。この後、ウェットエッチングで両方の領域の分離絶縁膜の表面の高さを所望の値に調整する。 As a result, when the isolation insulating film is embedded in the isolation trench, the height of the surface of the isolation insulating film in the region where the element is not densely becomes higher than the region where the element is densely increased by the shallowness of the isolation trench. Further, even after the surface is polished by the CMP method, the height of the isolation insulating film in the region where the elements are not concentrated is higher than the isolation insulating film in the region where the elements are concentrated due to the shallowness of the isolation trench. Thereafter, the height of the surface of the isolation insulating film in both regions is adjusted to a desired value by wet etching.
しかしながら、上記の従来の製造方法では、下地保護膜上に第1、第2の保護膜を積層させる必要があり、しかも第2の保護膜は第1の保護膜をエッチングした後に形成する必要があるのでプロセスが複雑であった。さらに、CMP法による研磨の後、ウェットエッチングによって分離絶縁膜の高さを調整する工程が必要であった。このため、製造時間を短縮することが困難であった。
また、素子を密集させる領域同士、又は素子を密集させる領域と素子を密集させない領域の配置、素子を密集させる領域の大きさによっては、素子分離絶縁膜の高さを調整できないことがあった。
However, in the above conventional manufacturing method, it is necessary to stack the first and second protective films on the base protective film, and the second protective film needs to be formed after the first protective film is etched. The process was complicated. Furthermore, after polishing by the CMP method, a step of adjusting the height of the isolation insulating film by wet etching is necessary. For this reason, it has been difficult to shorten the manufacturing time.
Further, the height of the element isolation insulating film may not be adjusted depending on the arrangement of the areas where the elements are densely arranged, the arrangement where the elements are densely arranged and the area where the elements are not densely arranged, or the size of the area where the elements are densely arranged.
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、信頼性の高い半導体装置を効率良く製造できるようにすることを主な目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object of the present invention is to enable efficient manufacture of a highly reliable semiconductor device.
本願の一観点によれば、半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜のうち、第1の領域の厚さを、前記第1の領域の周辺に位置する第2の領域の厚さよりも薄くなるようにエッチングする工程と、前記第2の絶縁膜の前記第1の領域をエッチングした後、前記第1の領域及び前記第2の領域において、前記第2の絶縁膜をエッチングし、前記第2の絶縁膜をパターニングする工程と、前記第2の絶縁膜をパターニングすることで形成されたマスクを用いて前記第1の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングし、前記半導体基板に素子分離領域を形成するための溝を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 According to one aspect of the present application, a step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a second insulating film on the first insulating film, and the second insulating film Etching the first region so that the thickness of the first region is smaller than the thickness of the second region located around the first region; and After the etching, in the first region and the second region, the second insulating film is etched to pattern the second insulating film, and the second insulating film is patterned. A step of etching the first insulating film and the semiconductor substrate using the formed mask to form a groove for forming an element isolation region in the semiconductor substrate. A manufacturing method is provided.
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解すべきである。
The objects and advantages of the invention will be realized and attained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims.
It should be understood that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not intended to limit the invention.
本発明によれば、密集領域のハードマスクの一部の膜厚を予め薄くした後にエッチングを行ってハードマスクを形成するようにしたので、ハードマスク膜の一部をエッチングし
た後に新たな膜を積層させる場合に比べて工程を簡略化できる。また、ハードマスクの膜厚を場所によって異ならせることで研磨に要する時間を場所に依らずに略一定にしたので、研磨後の半導体基板や絶縁膜の表面を平坦にできる。
According to the present invention, since the hard mask is formed by previously reducing the thickness of a part of the hard mask in the dense region, a new film is formed after the part of the hard mask film is etched. The process can be simplified compared to the case of stacking. Further, since the time required for polishing is made substantially constant regardless of the location by changing the film thickness of the hard mask depending on the location, the surface of the polished semiconductor substrate or insulating film can be flattened.
以下に、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。
最初に、半導体基板であるシリコン基板上にSTIを形成する工程について説明する。
図1(a)に示すように、n型又はp型のシリコン基板1(半導体基板)の表面に、ハードマスク膜2として使用する下地保護膜3(第1の絶縁膜)と保護絶縁膜4(第2の絶縁膜)を順番に形成する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, similar components are given the same reference numerals.
First, a process of forming STI on a silicon substrate that is a semiconductor substrate will be described.
As shown in FIG. 1A, a base protective film 3 (first insulating film) and a protective insulating film 4 used as a
下地保護膜3には例えば熱酸化法により形成した例えば厚さ10nmのSiO2膜が使用され、保護絶縁膜4には例えばCVD(化学気相堆積)法で形成した例えば厚さ150nmのSi3N4膜が使用される。さらに、ハードマスク膜2の上にフォトレジスト膜5を塗布する。なお、本実施形態では、ポジ型のフォトレジスト膜5を使用する例について説明するが、ネガ型であってもよい。
For example, a SiO 2 film having a thickness of 10 nm, for example, formed by a thermal oxidation method is used for the base
そして、図1(b)に示すように、フォトレジスト膜5を露光、現像、ベークすることによりパターニングしてレジストパターン5Aを形成する。このときに露光に使用されるレチクル(膜厚調整用のレチクル)のパターンは、トランジスタ等の素子を密集して形成する密集領域TA1に合わせて形成されている。より詳細には、膜厚調整用のレチクルは、光を透過させる開口部の中心が密集領域TA1の中心に一致し、且つシリコン基板1上での結像の大きさが密集領域TA1より狭い第1の領域TC1に相当する開口部を有する。
Then, as shown in FIG. 1B, the photoresist film 5 is exposed, developed and baked to be patterned to form a resist pattern 5A. The pattern of the reticle (thickness adjusting reticle) used for exposure at this time is formed in accordance with a dense region TA1 in which elements such as transistors are densely formed. More specifically, in the reticle for adjusting the film thickness, the center of the opening that transmits light coincides with the center of the dense region TA1, and the size of the image on the
ここで、第1の領域TC1は、図1(a)に示すように密集領域TA1より狭く、例えば密集領域TA1より2素子程度内側に狭い領域である。さらに、第2の領域SA1は、密集領域TA1における第1の領域TC1の外側周辺の周縁領域TB1と、密集領域TA
1の外側であって素子を密集させない過疎領域CA1を含む領域である。
Here, as shown in FIG. 1A, the first region TC1 is narrower than the dense region TA1, for example, a region narrower to the inside by about two elements than the dense region TA1. Further, the second area SA1 includes the peripheral area TB1 around the outside of the first area TC1 in the dense area TA1, and the dense area TA1.
1 is a region including a sparsely populated region CA1 that is outside of 1 and does not concentrate elements.
さらに、図1(c)に示すように、レジストパターン5Aを用いてドライエッチングを行って、保護絶縁膜4の一部を所定の厚さ、例えば120nm程度まで薄くする。ドライエッチングを行うときのエッチング量は、予め設定された値とする。このようにハードマスク層2の膜厚を部分的に調整することによって、第1の領域TC1におけるハードマスク層2の膜厚d1は、その周囲の領域である第2の領域SA1における膜厚d2よりも薄くなる。このため、密集領域TA1におけるハードマスク層2には、第1の領域TA1と第2の領域SA1との境界に保護絶縁膜4に段差が形成される。
Further, as shown in FIG. 1C, dry etching is performed using the resist pattern 5A to reduce a part of the protective insulating film 4 to a predetermined thickness, for example, about 120 nm. The etching amount when performing dry etching is set to a preset value. In this way, by partially adjusting the film thickness of the
レジストパターン5Aを除去した後、保護絶縁膜4の上に、反射防止膜を形成してから新たにフォトレジスト膜を形成する。さらに、このフォトレジスト膜を露光、現像する。これにより、図1(d)に示すように、保護絶縁膜4上の反射防止膜15のさらに上に、分離溝の配置に合わせた領域に開口部を有するレジストパターン6Aが形成される。
After removing the resist pattern 5A, an antireflection film is formed on the protective insulating film 4 and then a new photoresist film is formed. Further, the photoresist film is exposed and developed. Thereby, as shown in FIG. 1D, a resist
次に、図2(a)に示すように、先の工程で形成したレジストパターン6Aをマスクにして、フッ素系ガスを使用するRIE法等によりハードマスク膜2のうち少なくとも保護絶縁膜4をドライエッチングして、ハードマスク10を形成する。このとき形成されるハードマスク10は、部分的に膜厚が異なる構成を有する。具体的には、密集領域TA1の中央部分に相当する第1の領域TC1には、高密度パターンのハードマスク10Aが形成され、この領域のハードマスク10Aの膜厚d1は他の領域に比べて薄い。また、周縁領域TB1及び過疎領域CA1を含む第2の領域SA1には、膜厚d1よりも厚い膜厚d2のパターンを有するハードマスク10Bが形成される。
Next, as shown in FIG. 2A, using the resist pattern 6A formed in the previous step as a mask, at least the protective insulating film 4 of the
図2(a)では、第1の領域TC1の膜厚が相対的に薄いハードマスク10Aが多数の活性領域を個別に覆うパターンに形成され、また周縁領域TB1に膜厚が相対的に厚いハードマスク10Bが2つの活性領域をそれぞれ覆うように形成されている。さらに、過疎領域CA1にはハードマスク10Bが1つ形成された断面図が例示されている。
In FIG. 2A, a
ここで、密集領域TA1、過疎領域CA1において、ハードマスク10は活性領域の数に対応したパターンを有している。そして、密集領域TA1の周縁領域TB1には、ハードマスク10Bのパターンが1つ以上形成される。
Here, in the dense area TA1 and the depopulated area CA1, the
過疎領域CA1には、膜厚がd2のハードマスク10Bの活性領域を覆うパターンが1つだけ図示されているが、ハードマスク10Bの活性領域を覆うパターンが複数形成されることもあるし、ハードマスク10Bが全く形成されないこともある。
In the depopulated area CA1, only one pattern covering the active area of the
この後、図2(b)に示すように、塩素系ガス、フッ素系ガスの少なくとも一方を含む反応ガスを使用するRIE法等により、レジストパターン6A及びハードマスク10を用いてシリコン基板1を所定の深さまでエッチングして分離溝11を素子分離領域に形成する。
シリコン基板1に形成される分離溝11の深さは、第1の領域TC1及び第2の領域SA1で略同じであり、例えば360nm〜420nmである。なお、シリコン基板1表面に下地保護膜3が残されている場合には、分離溝11の形成時に保護絶縁膜4もエッチングされる。
Thereafter, as shown in FIG. 2B, the
The depth of the
分離溝11を形成した後は、アッシングによりレジストパターン6Aを除去する。なお、この後、熱酸化法により分離溝11の内面に薄い酸化膜を形成しても良い。
さらに、図2(c)に示すように、シリコン基板1上に素子分離絶縁膜12(第3の絶縁膜)として、例えばSiO2膜をHDP(high Density Plasma)−CVD法により堆積さ
せる。素子分離絶縁膜12は、分離溝11を完全に埋めると共にハードマスク10を覆う厚さに堆積させる。
After the
Furthermore, as shown in FIG. 2 (c), as an element isolation insulating film 12 on the silicon substrate 1 (the third insulating film), for example, it is deposited by a SiO 2 film HDP (high Density Plasma) -CVD method. The element isolation insulating film 12 is deposited to a thickness that completely fills the
次に、CMP法で素子分離絶縁膜12を研磨する。CMPには、例えばシリカを砥粒として含むスラリーを使用する。研磨の初期段階では、全面が素子分離絶縁膜12で覆われているため、研磨レートは場所に依らずに均一になる。さらに、研磨が進むと、図2(d)に示すように密集領域TA1の周縁領域TB1と、過疎領域CA1のそれぞれの表面にハードマスク10Bが露出する。これは、それらの領域TB1、CA1のハードマスク10Bの膜厚が、第1の領域TC1のハードマスク10Aより厚いためである。
Next, the element isolation insulating film 12 is polished by CMP. For CMP, for example, a slurry containing silica as abrasive grains is used. In the initial stage of polishing, since the entire surface is covered with the element isolation insulating film 12, the polishing rate becomes uniform regardless of the location. Further, as the polishing proceeds, the
この段階では、密集領域TA1内の第1の領域TC1、即ち膜厚が薄いハードマスク10Aの領域は、未だハードマスク10Aが露出しないので素子分離絶縁膜12のみが研磨される。
これに対して、第2の領域SA1、即ち密集領域TA1の周縁領域TB1と過疎領域CA1では、素子分離絶縁膜12とハードマスク10Bの双方が研磨される。ハードマスク10Bは、素子分離絶縁膜12に比べて硬いので、研磨レートが小さく、第1の領域TC1が、その周縁領域TB1及び過疎領域CA1よりも研磨され易くなる。
At this stage, only the element isolation insulating film 12 is polished in the first region TC1 in the dense region TA1, that is, the region of the thin
In contrast, in the second region SA1, that is, the peripheral region TB1 and the depopulated region CA1 of the dense region TA1, both the element isolation insulating film 12 and the
さらに、研磨が進むと第1の領域TC1にもハードマスク10Aの表面が露出する。第1の領域TC1では、ハードマスク10Aが高密度に配置されているので、研磨レートが第2の領域SA1より小さくなる。つまり、第1の領域TC1のハードマスク10Aの研磨レートが相対的に小さく、第2の領域SA1のハードマスク10Bの研磨レートが相対的に高くなる。このため、研磨をさらに進めると、第1の領域TC1のハードマスク10Aの膜厚と、第2の領域SA1のハードマスク10Bの膜厚を結果的にほぼ同じにすることができる。
Further, as the polishing proceeds, the surface of the
これにより、図3(a)に示すように、活性領域の配置の粗密に拘らずにハードマスク10A,10B及び素子分離絶縁膜12の表面が平坦になる。研磨が終了したら、ハードマスク10A,10Bを構成する保護絶縁膜4を例えば熱リン酸を用いたウェットエッチングより除去する。
以上の工程によって、図3(b)に示すように、分離溝11内に素子分離絶縁膜12が埋め込まれ、活性領域を囲むSTIが形成される。
As a result, as shown in FIG. 3A, the surfaces of the
Through the above steps, as shown in FIG. 3B, the element isolation insulating film 12 is buried in the
次に、活性領域にトランジスタの形成工程について説明する。
まず、図3(b)に示すように、STIの素子分離絶縁膜12に囲まれたシリコン基板1のトランジスタ活性領域にp型不純物、例えばボロンを導入してpウェル21を形成する。なお、nウェルを形成するときは、トランジスタ活性領域にn型不純物、例えばリンを導入する。そして、トランジスタ活性領域の表面を熱酸化させてゲート絶縁膜22を形成する。この場合のゲート絶縁膜22は、熱酸化によるシリコン酸化膜であり、その厚さは約6〜7nmである。
Next, a process for forming a transistor in the active region will be described.
First, as shown in FIG. 3B, a p-type impurity such as boron is introduced into the transistor active region of the
さらに、シリコン基板1の表面に、非晶質又は多結晶のシリコン膜23を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術を用いてシリコン膜23をパターニングすることにより、図3(c)に示すゲート電極24を形成する。
Further, an amorphous or polycrystalline silicon film 23 is formed on the surface of the
続いて、図4に示すように、ゲート電極24をマスクにしてイオン注入を行い、ゲート電極24の両側のシリコン基板1の表層にn型不純物、例えばリンを導入し、ソース/ドレインエクステンション25を形成する。
この後、ゲート電極24を含むシリコン基板1の上側全面に絶縁膜を形成し、その絶縁膜をエッチバックしてゲート電極24の両側部分のみを残して絶縁性サイドウォール28
を形成する。絶縁膜には、例えばCVD法により形成された酸化シリコン膜が用いられる。
Subsequently, as shown in FIG. 4, ion implantation is performed using the
Thereafter, an insulating film is formed on the entire upper surface of the
Form. For the insulating film, for example, a silicon oxide film formed by a CVD method is used.
続いて、絶縁性サイドウォール28とゲート電極24をマスクにしてシリコン基板1の表層に砒素等のn型不純物を再びイオン注入し、各ゲート電極24の両側方のシリコン基板1に高濃度不純物拡散領域のソース/ドレイン領域29を形成する。
さらに、ゲート電極24を含むシリコン基板1の上側全面に金属膜をスパッタ法により形成する。ここで、金属膜は、例えば、コバルト膜等の高融点金属であることが好ましいが、比較的に融点が低い金属であっても良い。
Subsequently, n-type impurities such as arsenic are ion-implanted again into the surface layer of the
Further, a metal film is formed on the entire upper surface of the
そして、金属膜とシリコンを加熱して反応させることにより、ゲート電極24の上面と、ソース/ドレイン領域29の上にコバルトシリサイド層等の金属シリサイド層30を形成する。この熱処理によって、各ソース/ドレイン領域29を活性化してもよい。その後に、素子分離絶縁膜12上などで未反応となっている高融点金属膜をウェットエッチングによって除去する。
Then, a
これによって、シリコン基板1の活性領域ごとに、ゲート絶縁膜22、ゲート電極24、ソース/ドレイン領域29等によって構成されるトランジスタTが複数形成され、その上に層間絶縁膜、ビア、配線等を形成することにより半導体装置が完成する。
As a result, a plurality of transistors T constituted by the
次に、図1(a)〜(c)に示した工程においてハードマスク層2の一部をエッチングする回数、一回のエッチングで膜厚を調整する範囲、及びエッチングの深さを決定するためのフローについて図5を参照して説明する。
以下においては、フローにおける1回目の処理ではハードマスク層2の膜厚を調整せずにSTI形成の各工程を実施し、2回目以降の処理でハードマスク層2の膜厚を調整して所望の膜厚分布が得られるようにSTIを形成する場合を例にして説明している。
Next, in order to determine the number of times a part of the
In the following, each process of STI formation is performed without adjusting the film thickness of the
最初に半導体装置の設計データを取得する(ステップS101)。設計データは、半導体装置の回路の寸法やレイアウトに関するデータであり、STIの配置や形状のデータを含む。
この後、設計データに基づいてレチクルを作製する(ステップS102)。このとき作製されるレチクルは、図1(d)、図2(a)に示したハードマスク10(10A,10B)を形成するためのレジストパターン6Aの形状を有する。
First, design data of the semiconductor device is acquired (step S101). The design data is data related to the dimensions and layout of the circuit of the semiconductor device, and includes STI arrangement and shape data.
Thereafter, a reticle is produced based on the design data (step S102). The reticle produced at this time has the shape of a resist pattern 6A for forming the hard mask 10 (10A, 10B) shown in FIGS. 1 (d) and 2 (a).
さらに、設計データからパターン粗密データを抽出する(ステップS103)。ここでは、設計データを処理して、活性領域の密集度合いが予め設定された値を越える領域を図1(a)に示すような密集領域TA1として抽出する。
なお、ステップS102に示すレチクルの作製とステップS103に示す粗密データの抽出の順は逆であってもよい。
Furthermore, pattern density data is extracted from the design data (step S103). Here, the design data is processed, and an area where the density of the active areas exceeds a preset value is extracted as a density area TA1 as shown in FIG.
Note that the order of reticle production shown in step S102 and extraction of coarse / dense data shown in step S103 may be reversed.
次に、図1(d)に示したように、シリコン基板1上にハードマスク層2を形成した状態で、ステップS102で作製したレチクルを使用してハードマスク層2上にレジストパターン6Aを形成する。ついで、レジストパターン6Aをマスクにし、ハードマスク層2をドライエッチングしてハードマスク10を形成する(ステップS104)。
Next, as illustrated in FIG. 1D, a resist
ここでの工程は、CMP法による研磨で生じるハードマスク10の膜厚誤差を調べることを目的として実施されるので、図1(a)から図1(c)を参照して説明したハードマスク層2の膜厚を一部調整する工程は実施しない。
Since the process here is performed for the purpose of investigating the film thickness error of the
この後、ハードマスク10を用いてシリコン基板1をドライエッチングして分離溝11
を形成する。さらに、ハードマスク10及び分離溝11が埋まるように素子分離絶縁膜12を形成する。
Thereafter, the
Form. Further, an element isolation insulating film 12 is formed so as to fill the
そして、ハードマスク10上の素子分離絶縁膜12をCMP法により研磨して除去する(ステップS105)。研磨時間は、例えば、第1の領域TC1の素子分離絶縁膜12の膜厚が予め定められた目標値になるように設定する。
Then, the element isolation insulating film 12 on the
この後、シリコン基板1上のハードマスク10の膜厚測定を行う(ステップS106)。膜厚測定は、パターン粗密データで抽出した、活性領域の密集度合いが予め設定された値を越える領域、即ち密集領域TA1に対して行う。具体的には、図6に示すように密集領域TA1とその端部の周縁領域TB1を含めた多点で行い、その測定方向は例えば活性領域の配列方向とする。
膜厚測定は、レーザ光等を用いて非接触で行い、測定結果は図示を省略するデータ処理装置に入力される。
Thereafter, the film thickness of the
The film thickness is measured in a non-contact manner using a laser beam or the like, and the measurement result is input to a data processing device (not shown).
データ処理装置では、設計上の膜厚と、測定した膜厚との差分を算出する。ここでは、ハードマスク10の膜厚の一部を調整する工程を実施していないので、素子分離絶縁膜12及びハードマスク10A,10Bの膜厚分布は一定にならない。
例えば、図6及び図7に示す密集領域TA1において、中央部分に対して周縁領域TB1の膜厚が薄くなる。これは、前記したように、周縁領域TB1を含む第2の領域CA1の方が第1の領域TC1よりもハードマスク10のパターン密度が低くなるので、第2の領域CA1の研磨レートが大きくなるためである。
In the data processing apparatus, the difference between the designed film thickness and the measured film thickness is calculated. Here, since the process of adjusting a part of the film thickness of the
For example, in the dense region TA1 shown in FIGS. 6 and 7, the film thickness of the peripheral region TB1 is thinner than the central portion. As described above, since the pattern density of the
具体的には、図8に示すように、密集領域TA1における第1の領域TC1のハードマスク10Aが最も厚く、さらに周縁領域TB1、過疎領域CA1の順でハードマスク10Bが徐々に薄くなってくる。
このような膜厚の差分が予め設定された許容範囲内であれば(ステップS107のYes)、ここまでの工程で使用したレチクルとエッチング条件で半導体装置の製造を行う。
Specifically, as shown in FIG. 8, the
If such a difference in film thickness is within a preset allowable range (Yes in step S107), the semiconductor device is manufactured using the reticle and etching conditions used in the steps so far.
これに対して、膜厚の差分が予め設定された許容範囲を越えたら(ステップS107のNo)、その膜厚の分布を求めてハードマスク層2の一部をエッチングするためのレチクルの開口面積と開口位置、並びにエッチング条件を更新する調整データを作成し(ステップS108)、ステップS101に戻る。調整データは、エッチング位置、エッチング面積、エッチング量の少なくとも1つを増加又は減少させる補正データである。
On the other hand, when the difference in film thickness exceeds a preset allowable range (No in step S107), the opening area of the reticle for etching a part of the
例えば、第1の領域TC1の周縁領域TB1のエッチング速度が速かった場合にはハードマスク層2について密集領域TA1の中央部分TC1を周縁領域TB1よりも薄くするデータが作成される。なお、ハードマスク層2について半導体装置形成領域に複数の密集領域が存在する場合にはそれぞれの領域の調整データを作成し、パターン密度に応じて膜厚を異ならせる調整データを作成する。
For example, when the etching rate of the peripheral region TB1 of the first region TC1 is high, data for making the central portion TC1 of the dense region TA1 thinner than the peripheral region TB1 for the
調整データを作成したら、設計データと調整データとを用いて膜厚調整用のレチクルとハードマスク形成用のレチクルを作製する(ステップS101、S102)。膜厚調整用のレチクルは、ポジ型レジストを用いる場合には光を透過させる開口部の中心位置が密集領域TA1の中心位置に一致し、且つ開口面積が密集領域TA1より狭い第1の領域TC1に相当する形状を有する。 After the adjustment data is created, a reticle for adjusting the film thickness and a reticle for forming the hard mask are prepared using the design data and the adjustment data (steps S101 and S102). In the case of using a positive resist, the reticle for adjusting the film thickness is a first region TC1 in which the center position of the opening that transmits light coincides with the center position of the dense region TA1, and the opening area is narrower than the dense region TA1. It has a shape corresponding to.
そして、パターン粗密データを抽出し(ステップS103)、膜厚調整用のレチクルとハードマスク形成用のレチクルを用いてハードマスク層2をパターニングしてハードマスク10を形成する(ステップS104)。
Then, pattern density data is extracted (step S103), and the
より詳細には、まず、図1(b)に示すように、膜厚調整用のレチクルによってレジストパターン5Aが形成される。さらに、レジストパターン5Aをマスクしてドライエッチングを行い、図1(c)に示すようにハードマスク層2の膜厚の一部を調整する。エッチング量は、調整データに基づく。これにより、ハードマスク層2のうち第1の領域TC1は薄く調整される。
More specifically, first, as shown in FIG. 1B, a resist pattern 5A is formed by a reticle for adjusting the film thickness. Further, dry etching is performed using the resist pattern 5A as a mask, and a part of the film thickness of the
そして、図1(d)及び図2(a)に示すように、ハードマスクパターン形成用のレチクルを用いてレジストパターン6Aを形成する。さらに、レジストパターン6Aを用いてハードマスク膜2をエッチングすると、第1の領域TC1の膜厚が第2の領域SA1より相対的に薄くなるようなハードマスク10が得られる。
Then, as shown in FIGS. 1D and 2A, a resist pattern 6A is formed using a reticle for forming a hard mask pattern. Further, when the
このようなハードマスク10を用いてシリコン基板1をエッチングして分離溝11を形成した後、素子分離絶縁膜12を堆積させ、ついでCMP法による研磨を行う。さらに、研磨の後に膜厚測定を前回と同様に行う。
膜厚の差分が許容範囲内であれば(ステップS107)、修正用のレチクルと修正後のエッチング条件で半導体装置の製造を行う。これに対し、膜厚の差分が許容範囲を越えたら、調整データを再度作成し、前記の処理を繰り返す。
After the
If the difference in film thickness is within an allowable range (step S107), the semiconductor device is manufactured using a correction reticle and corrected etching conditions. On the other hand, if the difference in film thickness exceeds the allowable range, adjustment data is created again and the above process is repeated.
ここでの調整データとしては、例えば、第1の領域TC1の大きさを5%増加させると共に、エッチング量を3%増加させるデータとする。そして、このような調整データに基づいて、2回目の膜厚調整用のレチクルを作製し、このレチクルを用いて新たに作製したハードマスク層2に対してエッチングを行う。これにより形成されるレチクルの第1の領域TC1は、1回目に作製した膜厚調整用のレチクルで形成されたものより面積が例えば5%大きくなる。さらに、ここで形成される第1の領域TC1におけるハードマスク層2の膜厚d1は、1回目に作製した膜厚調整用のレチクルで形成されたものより例えば3%薄くなる。
As the adjustment data here, for example, the size of the first region TC1 is increased by 5% and the etching amount is increased by 3%. Then, based on such adjustment data, a reticle for film thickness adjustment for the second time is produced, and etching is performed on the
なお、調整データで第1の領域TC1の面積のみを大きくすると、ハードマスク層2をエッチングしたときに膜厚が薄いハードマスク10Aの活性領域のパターンの数が増える。また、第1の領域TC1の大きさが同じでもエッチング量を増やすと、膜厚が薄いハードマスク10Aの活性領域のパターンの数は変更しないが、領域間のハードマスク10A、10Bの膜厚の差が大きくなる。
If only the area of the first region TC1 is increased in the adjustment data, the number of active region patterns of the
さらに、調整データの第1の領域TC1を広くし、且つエッチング量を増やすと、膜厚の薄いハードマスク10Aの活性領域のパターンの数が増え、第2の領域SA1のハードマス10Bとの膜厚差も大きくなる。
調整データは、これら3通りのいずれかを実施させるようなデータになる。また、図5に示すフローにおいて、膜厚調整用のエッチング範囲が広すぎた場合や、エッチング量が多すぎた場合にはそれらの設定値を減少させることもある。
Further, when the first region TC1 of the adjustment data is widened and the etching amount is increased, the number of patterns of the active region of the thin
The adjustment data is data that causes one of these three methods to be performed. In the flow shown in FIG. 5, when the etching range for adjusting the film thickness is too wide or the etching amount is too large, the set values may be decreased.
このようにして形成したハードマスク10を用いて分離溝11を前回と同様に形成した後、素子分離絶縁膜12をHDP−CVD法により形成し、ついでCMP法による研磨を行い、研磨の後のハードマスク10の膜厚測定も行う(ステップS105、S106)。以降、膜厚の差分が許容範囲内になるまで、前記の処理を繰り返す。
After forming the
ここで、図5のフローの繰り返し数n(n:正の整数)を増加させ、3回目以降のハードマスク膜厚調整用のレチクルを作製したり、エッチング量を調整したりすると、STIを形成したときのシリコン基板1の表面の素子分離絶縁膜12及びハードマスク10の膜厚の均一性をさらに高めることができる。これは、繰り返し数nが増えることで、ハード
マスク層2の形状の最適化が徐々に図れるからである。この場合、ハードマスク層2のエッチング範囲、エッチング量を高精度に調整するために、調整データの更新毎に許容範囲の値を縮小してもよい。
Here, when the number of repetitions n (n: positive integer) of the flow in FIG. 5 is increased to produce a reticle for adjusting the hard mask thickness after the third time or the etching amount is adjusted, an STI is formed. The uniformity of the film thickness of the element isolation insulating film 12 and the
ステップS108に示した調整データにおけるエッチング面積の増減やエッチング量の再調整のための増減は、ハードマスク層2や分離絶縁膜12の材料、CMP法による研磨の条件によって異なるが、−10%〜10%の範囲であることが好ましい。
この範囲より大きい値を調整量として設定すると、一度の調整でハードマスク10を薄くし過ぎてしまい、調整が困難になる可能性があるからである。一方、その範囲より小さい値を調整量として設定すると、図5の処理を多数繰り返さなければならなくなるからである。
Although the increase / decrease in the etching area and the increase / decrease in the etching amount in the adjustment data shown in step S108 vary depending on the material of the
This is because if a value larger than this range is set as the adjustment amount, the
ところで、以上においては、1回目の処理は、ハードマスク層2の膜厚を調整せずに各工程を実施したが、最初からハードマスク層2の膜厚を調整して所望の膜厚分布が得られるようにしても良い。即ち、密集領域TA1内で素子形成用の活性領域の密集度に応じて、第1の領域TA1のハードマスク層2の膜厚調整用のエッチング量等の1回目の調整量を予想し、予め調整しても良い。
By the way, in the above, each process was implemented without adjusting the film thickness of the
例えば、活性領域の密集度が高い領域では、研磨レートが小さくなることが予想されるので、前記した第1の領域TA1のハードマスク層2のエッチング量の初期値として大きい値を指示するような調整データを初期状態で作成しても良い。これに対し、活性領域の密集度が低い領域では研磨レートが小さいことが予想されるので、前記した第2の領域CA1のハードマスク層2のエッチングの初期値としてゼロ、又は小さい値を指示するような調整データを作成しても良い。
For example, since the polishing rate is expected to be small in a region where the density of the active region is high, a large value is indicated as an initial value of the etching amount of the
その場合でも、実際に半導体装置を製造する前に図5のフローチャートに従って処理を実施し、ハードマスク層2の膜厚とその範囲を調整する工程の条件を決定する。そして、半導体装置の製造時には、その条件でハードマスク層2の膜厚を調整する工程を実施する。
Even in this case, before actually manufacturing the semiconductor device, the process is performed according to the flowchart of FIG. 5 to determine the process conditions for adjusting the film thickness and the range of the
前記した初期値や調整データの値は、データ調整専用にSTIを形成して得られたデータに基づいて決定しても良いが、半導体装置の製造工程で実際に得られたデータに基づいて決定しても良い。 The initial values and adjustment data values described above may be determined based on data obtained by forming an STI exclusively for data adjustment, but are determined based on data actually obtained in the manufacturing process of the semiconductor device. You may do it.
次に、半導体装置の製造時に、ハードマスク層2の膜厚を調整する工程を複数回実施する場合について説明する。
1つの半導体装置形成領域において、活性領域の所定の面積における密集度は、上記のように密集領域と過疎領域の2つに分かれるとは限らず、密集度の異なる複数の領域が存在する。
Next, the case where the process of adjusting the film thickness of the
In one semiconductor device formation region, the density in a predetermined area of the active region is not necessarily divided into two areas, the dense area and the sparsely populated area as described above, and there are a plurality of areas having different densities.
従って、ハードマスク膜2の一部をエッチングする工程を1回実行して、膜厚の違いによる2つの領域を形成しただけでは、CMPにより半導体装置形成領域全体の素子分離絶縁膜12を平坦に研磨することが難しいことがある。そのような場合は、ハードマスク膜2の一部を複数回に分けてエッチングすることで基板表面の平坦化を図ることができる。
Therefore, the step of etching a part of the
例えば、膜厚調整用のレチクルを2枚以上使用してハードマスクを加工することも可能である。即ち、1枚目の膜厚調整用のレチクルを使用して形成したレジストパターン5Aで第1の領域TC1のハードマスク層2に対して1回目のドライエッチングを行う。その後に1回目にドライエッチングした領域の一部を、2枚目の膜厚調整用のレチクルを使用して形成したレジストパターンでさらにドライエッチングして、例えば図9(a)に示す
ようなハードマスク層2を形成する。
For example, it is possible to process a hard mask using two or more reticles for adjusting the film thickness. That is, the first dry etching is performed on the
図9(a)に示すハードマスク層2は、密集領域TA1における周縁領域TB1の内側に中間領域TC3を配置したものであり、第1の領域TC1の中央領域TC2の膜厚d11が最も薄く、その周囲の中間領域TC3の膜厚d12が2番目に薄くなっている。そして、第2の領域SA1におけるハードマスク層2の膜厚d2が最も厚くなっている。
In the
そのような膜厚分布を得るために、ハードマスク層2のエッチング時には、最初に1枚目の膜厚調整用のレチクルを用いて、中央領域TC2及び中間領域TC3のハードマスク層2を膜厚d12になるまでエッチングする。次に、2枚目の膜厚調整用のレチクルを用いて、中央領域TC2のみに開口を有するレジストパターンを形成し、中央領域TC2のハードマスク層2のみを膜厚d11になるまでエッチングする。
In order to obtain such a film thickness distribution, when the
このように複数回のエッチングで段階的に膜厚を調整したハードマスク層2を図1(d)に示したレジストパターン6Aでエッチングすると、図9(b)に示すように、活性領域を覆う孤立パターンを有するハードマスク40が得られる。ハードマスク40は、第1の領域TC1の中央領域TC2に形成された第1のハードマスク40Aと、中間領域TC3に形成された第2のハードマスク40Bと、第2の領域SA1の第3のハードマスク40Cとを有し、その順に膜厚が厚くなる。
なお、第2の領域SA1では、周縁領域TB1と過疎領域CA1のそれぞれに少なくとも1つの活性領域を覆うハードマスク40Cが形成されている。
When the
In the second region SA1, a
このハードマスク40を用いてシリコン基板1に分離溝11及び分離絶縁膜12を形成した後にCMP法による研磨を行うと、最初に第2の領域SA1の第3のハードマスク40Cが表面に露出する。次に、第1の領域TC1の中間領域TC3の第2のハードマスク40Bが表面に露出する。そして、最後に中央領域TC2の第1のハードマスク40Aが露出する。
When the
これにより、ハードマスク40の活性領域の配置密度は中央領域TC2が最も高く、磨レートも最も低くなる。これに対応してハードマスク40の膜厚を活性領域の配置密度に応じて段階的に薄くしているので、CMPによる研磨後には各領域のハードマスク40の膜厚を実質的に同じにできる。その結果、半導体装置形成領域における研磨後の素子分離絶縁膜12の表面が平坦になる。
Thereby, the arrangement density of the active regions of the
このように複数の膜厚調整用のレチクルを使用すると、研磨後の素子分離絶縁膜12の膜厚が均一性を高めることができる。
ところで、図10に示すように、2つの密集領域TA1が存在し、それらの領域同士が近接して配置されている場合には、2つの密集領域TA1において互いに最接近する部分TB2の研磨レートが下がることがある。これは、活性領域、即ち素子形成領域の密集度を求める単位面積を狭くすると、2つの密集領域TA1の接近部分の密集度が高いからである。
Thus, when a plurality of reticles for adjusting the film thickness are used, the uniformity of the film thickness of the element isolation insulating film 12 after polishing can be improved.
Incidentally, as shown in FIG. 10, when there are two dense regions TA1 and these regions are arranged close to each other, the polishing rate of the portion TB2 closest to each other in the two dense regions TA1 is high. May fall. This is because if the unit area for obtaining the density of the active region, that is, the element formation region is narrowed, the density of the approaching portions of the two density regions TA1 is high.
これは、2つの密集領域TA1のうち互いの最接近する周縁部分TB2の活性領域の密集度が高くなるからである。この場合には、最接近する周縁部分TB2のハードマスクの膜厚をその他の周囲部分TB1のハードマスクの膜厚よりも薄くすると良い。
従って、1つの密集領域TA1の周縁領域TB1、TB2であっても、膜厚が異なるハードマスク40を形成することになり、密集領域TA1の周縁領域は、これに隣接する領域の活性領域密集度の影響を受けるので、必ずしも同じ厚さになるとは限らない。
This is because the density of the active region of the peripheral portion TB2 closest to each other in the two dense regions TA1 is increased. In this case, the film thickness of the hard mask in the closest peripheral portion TB2 is preferably made thinner than the thickness of the hard mask in other peripheral portions TB1.
Therefore, even in the peripheral areas TB1 and TB2 of one dense area TA1, the
なお、ハードマスク層2の膜厚を複数の段階で異ならせる場合には複数種類の膜厚調整
用のレチクルを用意するが、その調整は図5のフローに従って行う。
図5のフローチャートに示す処理を行うプログラムをコンピュータにインストールして実行するようにすると、高速且つ正確な処理が可能になる。この処理に用いられる製造装置は、設計データや調整データの入力によりレチクルのデータやエッチング条件のデータを変更し、出力する構成を有する。
In the case where the film thickness of the
If a program for performing the processing shown in the flowchart of FIG. 5 is installed in a computer and executed, high-speed and accurate processing is possible. The manufacturing apparatus used for this process has a configuration in which reticle data and etching condition data are changed and output by inputting design data and adjustment data.
上記の実施形態では、ハードマスク10,40の膜厚を調整し、パターニングするために使用するレジストパターンの形成にはレチクルを使用している。しかし、レジストパターン形成のための露光は、レチクルを用いる露光方法に限られるものではなく、電子ビーム露光を採用しても良い。これにより、レチクルの作製が不要になると共に、エッチングによるハードマスク層2の膜厚調整を多数回に分けて行う場合にレチクル交換作業が不要になって処理を簡略化できる。
In the above embodiment, a reticle is used to form a resist pattern used for adjusting the film thickness of the
以上説明した半導体装置の製造方法によれば、ハードマスク層2の厚さをエッチングにより調整してから、STI形成のためのハードマスク10,40をパターニングするようにしている。これにより、ハードマスク10、40を構成する保護絶縁膜4の膜厚調整のために複数の成膜工程が不要となり、製造プロセスを簡略化できる。
According to the semiconductor device manufacturing method described above, the thickness of the
また、活性領域の密集度が高い領域を低い領域よりも薄くしたハードマスク10,40を形成した後に、ハードマスク10、40を使用してシリコン基板1をエッチングして分離溝11を形成している。
これにより、活性領域の密集度の相違に影響されずに実質的に同じ深さの分離溝11を形成することができ、分離層11に埋め込まれる素子分離絶縁膜12の膜厚分布を均一化するためのウェット処理が不要になる。
Further, after forming hard masks 10 and 40 in which regions having high density of active regions are made thinner than regions having low density,
As a result, the
さらに、活性領域の密集度が低い領域の膜厚が高い領域よりも厚く形成されたハードマスク10、40を使用すると、素子分離絶縁膜12をCMP法により研磨する際に、活性領域の密集度が低い領域では密集度が高い領域に比べて研磨レートが高くなる。これにより、研磨によってそれらの領域のハードマスク10、40の膜厚を揃えてその表面を平坦にすることができ、さらに、STIを構成する素子分離絶縁膜12の厚さを揃えることができる。
Further, when the
さらに、図5に示すフローチャートに従って決定した条件でハードマスク10、40の膜厚を調整することにより、素子分離絶縁膜12を研磨した後のハードマスク10、40の膜厚を高い精度で最適に調整することが可能になる。これにより、高さ均一なSTIと活性領域の段差の不均一の発生を防止して、段差に導電膜が残存することを防止できる。
Furthermore, by adjusting the film thickness of the
ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈すべきであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解すべきである。 All examples and conditional expressions given here are intended to help the reader understand the inventions and concepts that have contributed to the promotion of technology, such examples and It should be construed without being limited to the conditions, and the organization of such examples in the specification is not related to showing the superiority or inferiority of the present invention. Although embodiments of the present invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and variations can be made thereto without departing from the spirit and scope of the present invention.
以下に本実施形態の特徴を付記する。
(付記1)半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜のうち、第1の領域の厚さを、前記第1の領域の周辺に位置する第2の領域の厚さよりも薄くなるようにエッチングする工程と、前記第2の絶縁膜の前記第1の領域をエッチングした後、前記第1の領域及び前記第2の領域において、前記第2の絶縁膜をエッチングし、前記第2の絶縁膜をパターニングする工程
と、前記第2の絶縁膜をパターニングすることで形成されたマスクを用いて前記第1の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングし、前記半導体基板に素子分離領域を形成するための溝を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記2)前記複数の溝に第3の絶縁膜を埋め込んだ後に、前記第3の絶縁膜及び前記マスクを研磨することにより、前記複数の溝に前記素子分離領域を形成する工程を含むことを特徴とする付記1に記載の半導体基板の製造方法。
(付記3)前記第2の絶縁膜を研磨する工程の後に、前記第2の絶縁膜の膜厚を測定し、前記測定した結果に応じて、前記第1の領域の形状を変更することを特徴とする付記2に記載の半導体装置の製造方法。
(付記4)前記第2の絶縁膜を研磨する工程の後に、前記第2の絶縁膜の膜厚を測定し、前記測定した結果に応じて、前記第1の領域の前記第2の絶縁膜のエッチング量を変更することを特徴とする付記2に記載の半導体装置の製造方法。
(付記5)半導体装置の設計データを取得し、活性領域の密集度を抽出し、前記密集度が高い前記第1の領域と前記密集度が低い前記第2の領域を設定する工程と、前記第1の領域及び前記第2の領域の変更データと前記第2の絶縁膜の薄層化用のエッチング条件を前記結果に基づいて更新するための調整データを作成する工程と、を含むことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
(付記6)前記調整データに従って前記ハードマスク層のエッチングによる膜厚の調整を複数回実施することを特徴とする付記5に記載の半導体装置の製造方法。
(付記7)前記第1の領域は、前記半導体基板上で前記溝に囲まれる活性領域が他の領域に比べて相対的に密集して形成される密集領域の中央部分であり、前記第2の領域は、少なくとも前記密集領域の周縁領域を含むことを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。
(付記8)前記第2の領域には活性領域を少なくとも1つ含むことを特徴とする付記1又は付記5に記載の半導体装置の製造方法。
(付記9)前記第1の領域と前記第2の領域の境界において、前記第2の絶縁膜の膜厚が前記第1の領域より厚く、前記第2の領域より薄くなる領域を形成する工程をさらに含むことを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。
The features of this embodiment will be added below.
(Supplementary Note 1) Of the second insulating film, a step of forming a first insulating film on the semiconductor substrate, a step of forming a second insulating film on the first insulating film, and the first insulating film. Etching the region so that the thickness of the region is thinner than the thickness of the second region located around the first region, and after etching the first region of the second insulating film, In the first region and the second region, a step of etching the second insulating film and patterning the second insulating film, and a mask formed by patterning the second insulating film Etching the first insulating film and the semiconductor substrate to form a groove for forming an element isolation region in the semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(Appendix 2) The method includes forming the element isolation regions in the plurality of grooves by polishing the third insulating film and the mask after the third insulating film is embedded in the plurality of grooves. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to
(Supplementary note 3) After the step of polishing the second insulating film, the thickness of the second insulating film is measured, and the shape of the first region is changed according to the measured result. The manufacturing method of a semiconductor device according to
(Supplementary Note 4) After the step of polishing the second insulating film, the thickness of the second insulating film is measured, and the second insulating film in the first region is measured according to the measurement result. The method for manufacturing a semiconductor device according to
(Appendix 5) Obtaining design data of a semiconductor device, extracting the density of an active region, setting the first area having the high density and the second area having the low density, and Creating adjustment data for updating the change data of the first region and the second region and the etching condition for thinning the second insulating film based on the result. 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to
(Supplementary note 6) The method of manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 5, wherein the film thickness is adjusted by etching the hard mask layer a plurality of times according to the adjustment data.
(Supplementary Note 7) The first region is a central portion of a dense region where the active region surrounded by the groove is formed relatively densely on the semiconductor substrate as compared with other regions. The method for manufacturing a semiconductor device according to
(Supplementary note 8) The method for manufacturing a semiconductor device according to
(Additional remark 9) The process of forming the area | region where the film thickness of the said 2nd insulating film is thicker than the said 1st area | region, and becomes thinner than the said 2nd area | region in the boundary of the said 1st area | region and the said 2nd area | region. The method for manufacturing a semiconductor device according to
1 シリコン基板(半導体基板)
2 ハードマスク層
3 下地保護膜(第1の絶縁膜)
4 絶縁保護膜(第2の絶縁膜)
10,10A,10B,40,40A,40B,40C ハードマスク
12 素子分離絶縁膜(第3の絶縁膜)
CA1 過疎領域(素子を密集させない領域)
SA1 第2の領域
TA1 密集領域(素子を密集させる領域)
TB1 周縁領域
TC1 第1の領域
TC2 中央領域
TC3 中間領域
1 Silicon substrate (semiconductor substrate)
2
4 Insulating protective film (second insulating film)
10, 10A, 10B, 40, 40A, 40B, 40C Hard mask 12 Element isolation insulating film (third insulating film)
CA1 Depopulated area (area where elements are not concentrated)
SA1 Second area TA1 Dense area (area where elements are concentrated)
TB1 peripheral area TC1 first area TC2 central area TC3 intermediate area
Claims (4)
前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜のうち、第1の領域の厚さを、前記第1の領域の周辺に位置する第2の領域の厚さよりも薄くなるようにエッチングする工程と、
前記第2の絶縁膜の前記第1の領域をエッチングした後、前記第1の領域及び前記第2の領域において、前記第2の絶縁膜をエッチングし、前記第2の絶縁膜をパターニングする工程と、
前記第2の絶縁膜をパターニングすることで形成されたマスクを用いて前記第1の絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングし、前記半導体基板に素子分離領域を形成するための溝を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a second insulating film on the first insulating film;
Etching so that the thickness of the first region of the second insulating film is thinner than the thickness of the second region located around the first region;
Etching the first region of the second insulating film, etching the second insulating film in the first region and the second region, and patterning the second insulating film When,
Etching the first insulating film and the semiconductor substrate using a mask formed by patterning the second insulating film, and forming a groove for forming an element isolation region in the semiconductor substrate; ,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009043452A JP2010199358A (en) | 2009-02-26 | 2009-02-26 | Method of manufacturing semiconductor device |
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Cited By (1)
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JP2015185609A (en) * | 2014-03-20 | 2015-10-22 | キヤノン株式会社 | Semiconductor device manufacturing method |
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- 2009-02-26 JP JP2009043452A patent/JP2010199358A/en active Pending
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