JP3141938B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3141938B2
JP3141938B2 JP10231817A JP23181798A JP3141938B2 JP 3141938 B2 JP3141938 B2 JP 3141938B2 JP 10231817 A JP10231817 A JP 10231817A JP 23181798 A JP23181798 A JP 23181798A JP 3141938 B2 JP3141938 B2 JP 3141938B2
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oxide film
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に半導体装置の溝埋め込み型素子分離領域
の形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a trench-filled element isolation region of a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の溝埋め込み型素子分離領域
の形成においては、素子間を分離するパターンの大き
さ、形状、密度などに依存しないで、ウエハ全面におい
て高い平坦性を有する素子分離領域を形成することが重
要である。
2. Description of the Related Art In forming a trench-buried element isolation region of a semiconductor device, an element isolation region having high flatness over the entire surface of a wafer is formed without depending on the size, shape, density, etc. of a pattern for separating elements. It is important to form.

【0003】このため、酸化膜の平坦化性が高い化学的
機械研磨法(CMP:Chemical Mechan
ical Polishing)を用いて素子分離領域
を平坦化する手法が採用されている。
For this reason, a chemical mechanical polishing method (CMP: Chemical Mechanic) having a high planarization property of an oxide film.
A method of flattening an element isolation region by using an electrical polishing method has been adopted.

【0004】しかしながら、この手法では、素子間を分
離するパターンの大きさ、形状、密度などにより埋め込
み酸化膜の研磨速度に差が生じるパターン依存性が発生
する。その結果、チップ内やウエハ面内において素子分
離パターンに凹凸が生じ、素子間でのリーク電流の増大
や耐圧低下という電気特性の劣化が起こることになり、
素子分離領域形成技術としては十分とは言えない。
However, in this method, there is a pattern dependency in which the polishing rate of the buried oxide film varies depending on the size, shape, density, etc. of the pattern separating the elements. As a result, unevenness occurs in the element isolation pattern in a chip or a wafer surface, which causes an increase in leakage current between elements and a deterioration in electrical characteristics such as a decrease in withstand voltage.
It cannot be said that it is sufficient as an element isolation region forming technique.

【0005】そこで例えば、Proceeding o
f 1996 CMP−MIC Conferenc
e、pp249−255.(1996)には、パターン
依存性の発生しやすい研磨法において、全体の埋め込み
酸化膜の研磨速度を均一化して凹凸の発生を抑制するこ
とを目的とした、ダミーパターンを用いる手法が開示さ
れている。
[0005] Therefore, for example, Proceeding o
f 1996 CMP-MIC Conference
e, pp. 249-255. (1996) discloses a method using a dummy pattern for the purpose of making the polishing rate of the entire buried oxide film uniform and suppressing the occurrence of unevenness in a polishing method in which pattern dependency is likely to occur. I have.

【0006】この従来技術を,以下に図面を参照しなが
ら説明する。図3は、この従来技術を製造工程順に示し
た縦断面図である。
The prior art will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing this conventional technique in the order of manufacturing steps.

【0007】まず、図3(a)に示すように、シリコン
基板101上に厚さ70〜100Åの酸化膜102、お
よび厚さ1500〜2000Åの窒化膜より構成される
ストッパ膜103を順次形成する。
First, as shown in FIG. 3A, a stopper film 103 composed of an oxide film 102 having a thickness of 70 to 100.degree. And a nitride film having a thickness of 1500 to 2000.degree. .

【0008】続いて図3(b)のように、PRやドライ
エッチング等の既知の手法により、後に素子分離パター
ンとなる領域のストッパ膜103および酸化膜102を
選択的に除去し、さらに露出したシリコン基板101を
エッチングして、所定の深さの素子分離溝105を開口
する。ストッパ膜103および酸化膜102の残る領域
は後に素子形成領域となるが、これには半導体装置の動
作には関係しないダミー拡散層109が含まれている。
Subsequently, as shown in FIG. 3B, the stopper film 103 and the oxide film 102 in a region to be an element isolation pattern later are selectively removed by a known method such as PR or dry etching, and further exposed. The silicon substrate 101 is etched to open an element isolation groove 105 having a predetermined depth. The region where the stopper film 103 and the oxide film 102 remain becomes an element formation region later, and includes a dummy diffusion layer 109 which is not related to the operation of the semiconductor device.

【0009】続いて、図3(c)のように、素子分離溝
105の側壁部を熱酸化して側壁酸化膜106を形成
し、さらに素子分離溝105を含むシリコン基板101
全面にCVD法により埋め込み酸化膜107を堆積し
て、素子分離溝105を埋め込む。
Subsequently, as shown in FIG. 3C, the side wall portion of the element isolation groove 105 is thermally oxidized to form a side wall oxide film 106, and further, the silicon substrate 101 including the element isolation groove 105 is formed.
A buried oxide film 107 is deposited on the entire surface by the CVD method to bury the element isolation trench 105.

【0010】そして図3(d)のように、化学的機械研
磨法(CMP)により埋め込み酸化膜107をストッパ
膜103が露出するまで研磨・除去し、さらにストッパ
膜103および酸化膜102を除去して、シリコン基板
の所定の領域に素子形成領域108を露出させるもので
ある。
Then, as shown in FIG. 3D, the buried oxide film 107 is polished and removed by chemical mechanical polishing (CMP) until the stopper film 103 is exposed, and the stopper film 103 and the oxide film 102 are further removed. Thus, the element formation region 108 is exposed in a predetermined region of the silicon substrate.

【0011】このCMPでは、研磨するパターンの大き
さ、形状、密度などにより埋め込み酸化膜の研磨速度に
差が生じるパターン依存性が発生する。これは、研磨パ
ッドの弾性変形やスラリー中の研磨粒子の流動性などに
起因すると言われている。
In this CMP, a pattern dependency occurs in which the polishing rate of the buried oxide film varies depending on the size, shape, density and the like of the pattern to be polished. It is said that this is due to the elastic deformation of the polishing pad and the fluidity of the abrasive particles in the slurry.

【0012】しかしながら、これらの依存性を緩和でき
るように、あらかじめダミー拡散層をパターン内部に配
置することにより、埋め込み酸化膜107を研磨する際
のパターン依存性を緩和することができるので、最終的
に素子分離パターンに生じる凹凸の低減には一応の効果
を奏している。しかしながら、それも充分と言うわけで
はなく、パターンによってはディッシングやエロージョ
ンに代表されるような凹部110が埋め込み酸化膜に生
じてしまうと言う欠点がある。
However, by arranging the dummy diffusion layer in advance in the pattern so that these dependencies can be reduced, the pattern dependency when polishing the buried oxide film 107 can be reduced. In this case, a certain effect is achieved in reducing unevenness generated in the element isolation pattern. However, this is not sufficient, and there is a drawback that a recess 110 typified by dishing or erosion is formed in the buried oxide film depending on the pattern.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】このパターン内部に事
前にダミー拡散層を配置する従来技術の手法は、プロセ
ス技術に対してはプロセスマージンの拡大など、プラス
の因子として働く。一方、逆に回路レイアウトやマスク
設計と言った設計技術分野に対してはマイナスの因子と
して働くと言う問題をもたらしている。というのも、設
計ルールの微細化および回路の大容量化と、チップ面積
低減とを同時に満足しようとした場合、事前に配置する
ダミー拡散層の大きさや形状、配置場所に対する制約が
大きくなるために、回路レイアウトが複雑かつ困難とな
り、またマスク設計に必要な工数も増大するからであ
る。
The prior art method of arranging a dummy diffusion layer in advance in this pattern acts as a positive factor with respect to process technology, such as an increase in process margin. On the other hand, on the other hand, it poses a problem that it acts as a negative factor in the design technical fields such as circuit layout and mask design. This is because if the miniaturization of the design rules and the increase in the capacity of the circuit and the reduction in the chip area are to be simultaneously satisfied, restrictions on the size, shape, and location of the dummy diffusion layer to be arranged in advance become large. This is because the circuit layout becomes complicated and difficult, and the man-hour required for mask design also increases.

【0014】しかも半導体装置の種類によって、CMP
に対して効果的なダミー拡散層の大きさ、形状および配
置場所が大きく異なるため、設計技術に対する負荷がさ
らに大きくなることとなる。
Further, depending on the type of the semiconductor device, the CMP
However, since the size, shape, and arrangement location of the effective dummy diffusion layer are greatly different from each other, the load on the design technique is further increased.

【0015】そのため、半導体装置の微細化にともな
い、ダミー拡散層の配置は、その適用が困難となって行
くという問題を発生する。
Therefore, with the miniaturization of the semiconductor device, the arrangement of the dummy diffusion layer causes a problem that its application becomes difficult.

【0016】そこで、本発明の主な目的は、素子分離パ
ターンの大きさ、形状、配置状態(密度)などに依存し
ない、高い平坦化性を有する埋め込み酸化膜の研削・研
磨法を提供することにある。
Accordingly, a main object of the present invention is to provide a method of grinding and polishing a buried oxide film having a high flattening property without depending on the size, shape, arrangement state (density) and the like of an element isolation pattern. It is in.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の製造方法は、“研磨のパタ−ン依存性を緩和するよう
なダミ−拡散層をあらかじめパタ−ン内部に配置してお
く”という従来法の構成に対して、“(1)半導体基板
上に酸化膜およびストッパ膜を順次形成する工程と、
(2)ストッパ膜上の、後に素子形成領域となる所定の
領域に、素子領域マスクを形成する工程と、(3)該酸
化膜および該ストッパ膜の所定の領域に該半導体基板の
所定の深さまで達する素子分離溝を開口する工程と、
(4)該素子分離溝の側壁部を酸化する工程と、(5)
該素子分離溝を埋め込み酸化膜により埋設する工程と、
(6)セリウム酸化物の焼結体より構成される砥石と、
セリウム酸化物を主成分とするスラリ−を用いて行なわ
れる機械的研削により該埋め込み酸化膜が平坦化される
まで研削・除去する工程と、(7)続いて化学的機械研
磨により該ストッパ膜が露出するまで該埋め込み酸化膜
を研磨・除去する工程と、(8)該ストッパ膜および該
酸化膜を除去して、該半導体基板の所定領域の表面部を
露出させる工程とを、この順序に有すること”を特徴と
している。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is based on the conventional technique that "a dummy diffusion layer for alleviating the pattern dependence of polishing is disposed in advance in the pattern". With respect to the structure of the method, "(1) a step of sequentially forming an oxide film and a stopper film on a semiconductor substrate;
(2) a step of forming an element region mask in a predetermined region on the stopper film which will later become an element formation region; and (3) a predetermined depth of the semiconductor substrate in a predetermined region of the oxide film and the stopper film. Opening an element isolation groove that reaches
(4) a step of oxidizing a side wall of the element isolation groove; and (5)
Burying the element isolation trench with a buried oxide film;
(6) a grindstone composed of a sintered body of cerium oxide;
Grinding and removing the buried oxide film by mechanical grinding using a slurry containing cerium oxide as a main component until the buried oxide film is planarized; (7) subsequently, the stopper film is formed by chemical mechanical polishing. Polishing and removing the buried oxide film until it is exposed; and (8) removing the stopper film and the oxide film to expose a surface of a predetermined region of the semiconductor substrate. That is the feature.

【0018】すなわち、本発明においては、パターン依
存性の生じやすい化学的機械研磨を行う前に、埋め込み
酸化膜を、パターン依存性が出にくく、平坦化性が高い
機械的研削法によりあらかじめ除去して平坦にする工程
を設けている。この機械的研削工程は、埋め込み酸化膜
をあらかじめ平坦化しておくことにより、パターンのな
い酸化膜を研磨するのと同じ状態にして、研磨のパター
ン依存性を生じさせないという役目を果たしている。
That is, in the present invention, the buried oxide film is removed in advance by a mechanical grinding method that hardly exhibits pattern dependency and has high flattening property before performing chemical mechanical polishing that tends to cause pattern dependency. And a step of flattening. This mechanical grinding step serves to prevent the dependence of polishing on the pattern by pre-planarizing the buried oxide film to make it the same state as polishing an oxide film without a pattern.

【0019】従って、どのような大きさ、形状、配置状
態(密度)を有する素子分離パターンにおいても、凹凸
のない平坦化特性が得られるという、本発明の優れた作
用が達成されるのである。
Therefore, the excellent effect of the present invention that flattening characteristics without unevenness can be obtained even in an element isolation pattern having any size, shape and arrangement state (density).

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明方法の実施に際して、スト
ッパ膜は窒化膜あるいは多結晶シリコン膜のいずれかに
より構成されていることが好ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In carrying out the method of the present invention, it is preferable that a stopper film is formed of either a nitride film or a polycrystalline silicon film.

【0021】また、機械的研削は、好ましくは砥石を用
いて行われる。
Further, the mechanical grinding is preferably performed using a grindstone.

【0022】また、機械的研削は、好ましくはセリウム
酸化物の焼結体より構成される砥石と、セリウム酸化物
を主成分とするスラリーを用いて行われる。
The mechanical grinding is preferably performed using a grindstone composed of a sintered body of cerium oxide and a slurry containing cerium oxide as a main component.

【0023】また、機械的研削により埋め込み酸化膜を
除去する工程においては、埋め込み酸化膜の研削量が堆
積した埋め込み酸化膜の膜厚よりも500Åから300
0Å少ないことが好ましい。
In the step of removing the buried oxide film by mechanical grinding, the grinding amount of the buried oxide film is 500 ° to 300 ° larger than the thickness of the deposited buried oxide film.
Preferably, it is less by 0 °.

【0024】本発明の上記および他の目的、特徴および
利点を明確にすべく、添付した図面を参照しながら、本
発明の実施の形態を以下の実施例により更に詳述する
が、本発明はこれらの実施例に依って限定されるもので
はない。
In order to clarify the above and other objects, features and advantages of the present invention, embodiments of the present invention will be described in more detail by the following examples with reference to the accompanying drawings. It is not limited by these embodiments.

【0025】[0025]

【実施例】[実施例1]図1を参照すると、この図面には
本発明の一実施例としての製造工程を、製造工程順に示
した縦断面図が示されている。
[Embodiment 1] Referring to FIG. 1, there is shown a longitudinal sectional view showing a manufacturing process as an embodiment of the present invention in the order of the manufacturing process.

【0026】まず図1(a)に示すように、シリコン基
板101上に厚さ100Åの酸化膜102を熱酸化法に
より形成し、さらにその上層に厚さ1500Åの窒化膜
より構成されるストッパ膜103をCVD法により形成
した。そしてPR法によりストッパ膜103上の、後に
素子形成領域となる所定の領域に、素子領域マスク10
4を形成した。続いてドライエッチング法により、露出
しているストッパ膜103および酸化膜102を選択的
に除去し、さらに露出したシリコン基板101をエッチ
ングして、深さが3000〜5000Åの素子分離溝1
05を開口した。ストッパ膜103および酸化膜102
が残る、素子領域マスク104で覆われている領域は、
後に素子形成領域となるが、これにはダミーの拡散層な
どは含まれていない。
First, as shown in FIG. 1A, an oxide film 102 having a thickness of 100.degree. Is formed on a silicon substrate 101 by a thermal oxidation method, and a stopper film formed of a nitride film having a thickness of 1500.degree. 103 was formed by a CVD method. Then, an element region mask 10 is formed on the stopper film 103 by a PR method in a predetermined region to be an element formation region later.
4 was formed. Subsequently, the exposed stopper film 103 and oxide film 102 are selectively removed by a dry etching method, and the exposed silicon substrate 101 is etched to form a device isolation groove 1 having a depth of 3000 to 5000 °.
05 was opened. Stopper film 103 and oxide film 102
Are left, the region covered with the element region mask 104 is
The element formation region will be formed later, but does not include a dummy diffusion layer or the like.

【0027】続いて、図1(b)のように、素子領域マ
スク104を除去後、素子分離溝105の側壁部を熱酸
化法により100から200Åの厚みで酸化することに
より側面酸化膜106を形成し、さらにCVD法により
素子分離溝105を含むシリコン基板101全面に埋め
込み酸化膜107を5000〜7000Åの厚み堆積し
て、素子分離溝105を埋め込んだ。すると埋め込み酸
化膜107には下地のパターンを反映した凹凸が生じ
る。
Subsequently, as shown in FIG. 1B, after removing the device region mask 104, the side wall portion of the device isolation trench 105 is oxidized by a thermal oxidation method to a thickness of 100 to 200 ° to form the side surface oxide film 106. Then, a buried oxide film 107 was deposited on the entire surface of the silicon substrate 101 including the element isolation groove 105 by a CVD method to a thickness of 5000 to 7000 ° to fill the element isolation groove 105. As a result, the buried oxide film 107 has irregularities reflecting the underlying pattern.

【0028】そして図1(c)のように、機械的研削法
により埋め込み酸化膜107を4000〜6000Åの
厚さ分だけ研削・除去して、埋め込み酸化膜107上を
平坦化した。この機械的研削法にはシリコンウエハの裏
面研削と同様の装置および手法を用いる。この手法は物
理的な要素により研削が行われるが、研削砥石の弾性変
形量が、化学的機械研磨法(CMP)に用いる研磨パッ
ドと比較して極めて少ないことから、パターン依存性が
少なく、高い平坦性を得やすい。しかし研削砥石は機械
的強度も高いため、研削条件によってはスクラッチなど
が発生しやすいので、これについての注意を要する。
Then, as shown in FIG. 1C, the buried oxide film 107 was ground and removed by a mechanical grinding method by a thickness of 4000 to 6000 ° to planarize the buried oxide film 107. For this mechanical grinding method, the same apparatus and method as those used for backside grinding of a silicon wafer are used. In this method, grinding is performed by a physical element. However, since the amount of elastic deformation of the grinding wheel is extremely small as compared with a polishing pad used in a chemical mechanical polishing method (CMP), there is little pattern dependency and a high level. Easy to obtain flatness. However, since the grinding wheel has high mechanical strength, scratches and the like are likely to occur depending on the grinding conditions.

【0029】そしてさらに図1(d)に示すように、化
学的機械研磨法(CMP法)により、平坦化された埋め
込み酸化膜107の残り1000Åを研磨し、ストッパ
膜103を露出させた。そしてストッパ膜103を加熱
したリン酸で、その下層の酸化膜102を弗酸により、
それぞれ除去して、シリコン基板101上の所定の領域
に素子形成領域108を露出させた。
Then, as shown in FIG. 1D, the remaining 1000 ° of the planarized buried oxide film 107 was polished by a chemical mechanical polishing method (CMP method) to expose the stopper film 103. Then, the stopper film 103 is heated with phosphoric acid, and the underlying oxide film 102 is treated with hydrofluoric acid.
Each of them was removed to expose the element formation region 108 in a predetermined region on the silicon substrate 101.

【0030】このCMPでは、下地の埋め込み酸化膜1
07が平坦化されているために、研磨のパターン依存性
を生じにくく、また研磨量も少ないため、従来のCMP
の問題点であったパターン依存性に起因する凹凸の発生
を克服することができる。また、もし仮に研削工程で埋
め込み酸化膜107にスクラッチなどの欠陥が発生して
しまった場合でも、このCMP工程および後工程のウエ
ットエッチング処理により、スクラッチを除去すること
ができる。
In this CMP, the underlying buried oxide film 1
07 is flattened, it is difficult for the polishing to depend on the pattern, and the polishing amount is small.
The problem of unevenness due to the pattern dependency, which has been a problem, can be overcome. Even if a defect such as a scratch occurs in the buried oxide film 107 in the grinding process, the scratch can be removed by the CMP process and the wet etching process in a later process.

【0031】[実施例2]上記の実施例において、ストッ
パ膜を多結晶シリコン、埋め込み酸化膜の研削工程をス
ラリーを用いる手法で構成することができる。そのため
の構成を、本発明の第2の実施例として、図2に示す。
この図面には本発明の第2の実施例としての製造工程の
施形態を、製造工程順に示した縦断面図が示されてい
る。。 まず図2(a)に示すように、シリコン基板1
01上に厚さ100Åの酸化膜102を熱酸化法により
形成し、さらにその上層に厚さ1500Åの多結晶シリ
コン膜より構成されるストッパ膜103をCVD法によ
り形成した。そしてPR法によりストッパ膜103上
の、後に素子形成領域となる所定の領域に、素子領域マ
スク104を形成した。続いてドライエッチング法によ
り、露出しているストッパ膜103および酸化膜102
を選択的に除去し、さらに露出したシリコン基板101
をエッチングして、深さが3000〜5000Åの素子
分離溝105を開口した。ストッパ膜103および酸化
膜102が残る、素子領域マスク104で覆われている
領域は、後に素子形成領域となるが、これには第1の実
施例の場合と同様にダミーの拡散層は含まれていない。
[Embodiment 2] In the above embodiment, the stopper film can be formed by a method using polycrystalline silicon, and the step of grinding the buried oxide film using a slurry. FIG. 2 shows a configuration for that purpose as a second embodiment of the present invention.
This drawing shows a longitudinal sectional view showing an embodiment of a manufacturing process as a second embodiment of the present invention in the order of the manufacturing process. . First, as shown in FIG.
An oxide film 102 having a thickness of 100 ° was formed on the substrate 01 by a thermal oxidation method, and a stopper film 103 composed of a polycrystalline silicon film having a thickness of 1500 ° was formed thereon by a CVD method. Then, an element region mask 104 was formed on the stopper film 103 in a predetermined region to be an element formation region later by the PR method. Subsequently, the exposed stopper film 103 and the exposed oxide film 102 are formed by dry etching.
Is selectively removed, and the exposed silicon substrate 101 is further removed.
Was etched to open an element isolation groove 105 having a depth of 3000 to 5000 °. The region covered with the element region mask 104 where the stopper film 103 and the oxide film 102 remain becomes an element formation region later, and includes a dummy diffusion layer as in the case of the first embodiment. Not.

【0032】続いて、図2(b)のように、素子領域マ
スク除去後、素子分離溝105の側壁部を熱酸化法によ
り100から200Åの厚みで酸化して側面酸化膜10
6を形成し、さらにCVD法により素子分離溝105を
含むシリコン基板101全面に埋め込み酸化膜107を
5000〜7000Åの厚み堆積して、素子分離溝10
5を埋め込んだ。すると埋め込み酸化膜107には下地
のパターンを反映した凹凸が生じる。
Subsequently, as shown in FIG. 2B, after removing the element region mask, the side wall of the element isolation groove 105 is oxidized by a thermal oxidation method to a thickness of 100 to 200.degree.
6 is formed, and a buried oxide film 107 is deposited on the entire surface of the silicon substrate 101 including the element isolation groove 105 by a CVD method so as to have a thickness of 5000 to 7000 °.
5 embedded. As a result, the buried oxide film 107 has irregularities reflecting the underlying pattern.

【0033】そして図2(c)のように、機械的研削法
により埋め込み酸化膜107を4000〜6000Åの
厚さ分だけ研削・除去して、埋め込み酸化膜107上を
平坦化した。この機械的研削法は、セリウム酸化物(C
eO)の焼結体より構成される円状の砥石と、CeOを
主成分とするスラリーを用いて行われるもので、シリコ
ン基板101がセットされた自転式の研削ステージを水
平方向に移動しながら、100〜500rpmで回転し
ている円状の砥石に接触させ、この接触部分にCeOを
主成分とするスラリーを供給するものである。この手法
は物理的な要素により研削が行われ、また円状焼結体砥
石の研削中における弾性変形量も、化学的機械研磨法
(CMP法)に用いる研磨パッドと比較して極めて少な
いことから、パターン依存性が極めて少なく、高い平坦
性を得やすい。しかもスクラッチなどの欠陥も発生しに
くいと言う利点を有する。しかし、この手法では、スト
ッパ膜に対しては、研削の選択比(埋め込み酸化膜とス
トッパ膜の研削速度比)があまり高くないため、ストッ
パ膜による研削量の制御が難しいので、これについての
注意を要する。
Then, as shown in FIG. 2C, the buried oxide film 107 was ground and removed by a mechanical grinding method by a thickness of 4000 to 6000 ° to planarize the buried oxide film 107. This mechanical grinding method uses cerium oxide (C
This is performed using a circular grindstone composed of a sintered body of eO) and a slurry containing CeO as a main component, while horizontally moving a rotation type grinding stage on which the silicon substrate 101 is set. And a circular grindstone rotating at 100 to 500 rpm, and a slurry containing CeO as a main component is supplied to the contact portion. In this method, grinding is performed by physical elements, and the amount of elastic deformation during grinding of the circular sintered wheel is extremely small as compared with the polishing pad used in the chemical mechanical polishing method (CMP method). In addition, pattern dependency is extremely small, and high flatness is easily obtained. In addition, there is an advantage that defects such as scratches hardly occur. However, in this method, since the selectivity of grinding (the ratio of the grinding speed of the buried oxide film to the stopper film) is not so high with respect to the stopper film, it is difficult to control the amount of grinding by the stopper film. Cost.

【0034】さらに図2(d)に示すように、化学的機
械研磨法(CMP法)により、平坦化された埋め込み酸
化膜107の残り1000Åを研磨し、ストッパ膜10
3を露出させた。そしてストッパ膜103および、その
下層の酸化膜102をウエットエッチング法により、そ
れぞれ除去して、シリコン基板101上の所定の領域に
素子形成領域108を露出させた。
Further, as shown in FIG. 2D, the remaining 1000 ° of the planarized buried oxide film 107 is polished by a chemical mechanical polishing method (CMP method) to form a stopper film 10.
3 was exposed. Then, the stopper film 103 and the oxide film 102 under the stopper film 103 were removed by wet etching, respectively, to expose the element formation region 108 in a predetermined region on the silicon substrate 101.

【0035】このCMPでは、下地の埋め込み酸化膜1
07が平坦であるために研磨のパターン依存性を生じに
くく、またその研磨量も少ないため、従来のCMPの問
題点であったパターン依存性に起因する凹凸の発生を防
止することができる。また、下層のストッパ膜に対する
研磨の選択比も高いため、研磨量の制御も容易である、
という効果が得られることとなり、本発明の目的が達成
される。
In this CMP, the underlying buried oxide film 1
Since 07 is flat, it is unlikely to cause polishing pattern dependency, and since the polishing amount is small, it is possible to prevent the occurrence of unevenness due to pattern dependency, which is a problem of conventional CMP. Further, since the selectivity of polishing with respect to the lower stopper film is high, it is easy to control the polishing amount.
Thus, the object of the present invention is achieved.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
酸化膜除去にパターン依存性が極めて少なく、その平坦
化性は極めて高いが、除去量の制御性のあまり高くない
機械的研削法と、酸化膜除去量の制御性は高いが除去特
性にパターンが依存する化学的機械研磨法を、埋め込み
酸化膜の除去段階によって適切に使い分けるという基本
構成に基づき、ダミーの拡散層を使用せずに、パターン
依存性がなく高い平坦性を有する素子分離パターンを、
高い制御性のもとで形成できることを実現した、半導体
装置の溝埋め込み型素子分離領域の製造方法が提供され
る。 なお、本発明は上記各実施例に限定されず、本発
明の技術思想の範囲内において、各実施例は適宜変更さ
れ得ることは明らかである。
As described above, according to the present invention,
There is very little pattern dependency in oxide film removal, and its planarization is extremely high, but the controllability of removal amount is not very high. Based on the basic configuration that the chemical mechanical polishing method that depends on is properly used depending on the removal step of the buried oxide film, without using a dummy diffusion layer, an element isolation pattern having high flatness without pattern dependency,
Provided is a method for manufacturing a trench-buried element isolation region of a semiconductor device, which can be formed with high controllability. It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and it is obvious that the embodiments can be appropriately modified within the scope of the technical idea of the present invention.

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

【図1】本発明の第1の実施例における製造工程を示す
縦断面図で、(a)から(d)へと、その順序を示す。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a manufacturing process in a first embodiment of the present invention, in which the order is shown from (a) to (d).

【図2】本発明の第2の実施例における製造工程を示す
縦断面図で、(a)から(d)へと、その順序を示す。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a manufacturing process according to a second embodiment of the present invention, in which the order is shown from (a) to (d).

【図3】従来の発明の製造工程を示す縦断面図で、
(a)から(d)へと、その順序を示す。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a manufacturing process of a conventional invention.
The order is shown from (a) to (d).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 シリコン基板 102 酸化膜 103 ストッパ膜 104 素子領域マスク 105 素子分離溝 106 側壁酸化膜 107 埋め込み酸化膜 108 素子形成領域 109 ダミー拡散層 110 凹部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Silicon substrate 102 Oxide film 103 Stopper film 104 Element region mask 105 Element isolation trench 106 Side wall oxide film 107 Embedded oxide film 108 Element formation region 109 Dummy diffusion layer 110 Depression

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/76 H01L 21/304 622 H01L 21/316 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/76 H01L 21/304 622 H01L 21/316

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体装置の製造方法であって、 (1)半導体基板上に酸化膜およびストッパ膜を順次形
成する工程と、 (2)ストッパ膜上の、後に素子形成領域となる所定の
領域に、素子領域マスクを形成する工程と、 (3)該酸化膜および該ストッパ膜の所定の領域に該半
導体基板の所定の深さまで達する素子分離溝を開口する
工程と、 (4)該素子分離溝の側壁部を酸化する工程と、 (5)該素子分離溝を埋め込み酸化膜により埋設する工
程と、 (6)セリウム酸化物の焼結体より構成される砥石と、
セリウム酸化物を主成分とするスラリ−を用いて行なわ
れる機械的研削により該埋め込み酸化膜が平坦化される
まで研削・除去する工程と、 (7)続いて化学的機械研磨により該ストッパ膜が露出
するまで該埋め込み酸化膜を研磨・除去する工程と、 (8)該ストッパ膜および該酸化膜を除去して、該半導
体基板の所定領域の表面部を露出させる工程とを、 この順序に有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (1) a step of sequentially forming an oxide film and a stopper film on a semiconductor substrate; and (2) a predetermined region on the stopper film, which will be an element formation region later. Forming an element region mask; (3) opening an element isolation groove reaching a predetermined depth of the semiconductor substrate in a predetermined region of the oxide film and the stopper film; (5) a step of oxidizing a sidewall of the groove, (5) a step of burying the element isolation groove with a buried oxide film, and (6) a grindstone made of a sintered body of cerium oxide.
A step of grinding and removing the buried oxide film by mechanical grinding using a slurry containing cerium oxide as a main component until the buried oxide film is planarized; Polishing and removing the buried oxide film until it is exposed; and (8) removing the stopper film and the oxide film to expose a surface of a predetermined region of the semiconductor substrate in this order. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 前記ストッパ膜が、窒化膜あるいは多結
晶シリコン膜のいずれかより構成されることを特徴とす
る請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the stopper film is made of one of a nitride film and a polycrystalline silicon film.
【請求項3】 前記機械的研削により前記埋め込み酸化
膜を除去する工程において、前記埋め込み酸化膜の研削
量が堆積した埋め込み酸化膜の膜厚よりも500Åから
3000Å少ない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。
3. The method according to claim 1, wherein in the step of removing the buried oxide film by the mechanical grinding, a grinding amount of the buried oxide film is smaller than a film thickness of the deposited buried oxide film by 500 ° to 3000 °. 13. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 5.
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