JP3147073B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3147073B2
JP3147073B2 JP06110998A JP6110998A JP3147073B2 JP 3147073 B2 JP3147073 B2 JP 3147073B2 JP 06110998 A JP06110998 A JP 06110998A JP 6110998 A JP6110998 A JP 6110998A JP 3147073 B2 JP3147073 B2 JP 3147073B2
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oxide film
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  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

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】この発明は、溝分離法を用い
て素子領域間を電気的に分離する半導体装置の製造方法
に関し、特に、マスク材及びその下層のパッド酸化膜を
除去する前に、溝に埋め込まれた酸化膜の縁部を中央付
近より厚く形成し、その後のエッチング処理において、
溝の縁部に窪みが発生することを抑制する方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device for electrically isolating element regions by using a trench isolation method, and more particularly, to a method of removing a mask material and a pad oxide film thereunder. The edge of the oxide film embedded in the groove is formed thicker than near the center, and in the subsequent etching process,
The present invention relates to a method for suppressing the occurrence of a depression at the edge of a groove.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置において素子を分離する方法
として、素子分離領域に酸化膜を選択的に形成するLO
COS法と、素子分離領域に溝(トレンチ)を形成し、
溝に絶縁材を埋め込んで分離を行う溝分離法等が知られ
ている。
2. Description of the Related Art As a method of isolating an element in a semiconductor device, a method of selectively forming an oxide film in an element isolation region has been proposed.
With the COS method, a groove (trench) is formed in the element isolation region,
There is known a groove separation method in which an insulating material is embedded in a groove to perform separation.

【0003】LOCOS酸化膜は、素子分離に比較的広
い面積が必要であり、素子分離幅が500nm以下にな
ると、適切に分離できなくなるという問題がある。ま
た、酸化時の体積膨張によりシリコン酸化膜がシリコン
基板面に対して上に凸の形状になってしまい、基板表面
に段差が形成される。このような段差は、後の工程で、
露光むら、異常露光、段切れ等が起こる原因となる。
The LOCOS oxide film requires a relatively large area for element isolation, and there is a problem that if the element isolation width is 500 nm or less, it cannot be properly isolated. In addition, the silicon oxide film becomes convex upward with respect to the silicon substrate surface due to volume expansion during oxidation, and a step is formed on the substrate surface. Such a step will occur in a later step.
This may cause uneven exposure, abnormal exposure, disconnection, and the like.

【0004】この問題を解決するため、特開平8-213449
号には、シリコン基板に形成された浅い溝内にLOCO
S酸化膜を形成することにより、段差の少ないLOCO
S酸化膜を形成する技術が開示されている。しかし、こ
の技術によっても、素子分離領域が大きな面積となる点
は改善できない。
In order to solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 8-213449
No., LOCO is inserted in a shallow groove formed in the silicon substrate.
By forming an S oxide film, LOCO with little step
A technique for forming an S oxide film has been disclosed. However, even with this technique, the point that the element isolation region has a large area cannot be improved.

【0005】そこで、近時では、素子分離に溝分離法が
広く使用されている。図7に、溝分離法を用いた半導体
装置の製造工程を示す。この製造工程は、まず、図7
(a)に示すように、シリコン基板1の表面にパッド酸
化膜2とシリコン窒化膜3とを順に形成し、次に、ドラ
イエッチング法によりシリコン窒化膜3とパッド酸化膜
2とシリコン基板1をエッチング除去して溝を形成す
る。レジストを除去した後、溝を埋め込むようにシリコ
ン酸化膜5を形成する。次に、図7(b)に示すように
凸のシリコン酸化膜5を研磨する。
Therefore, recently, a groove separation method has been widely used for element separation. FIG. 7 shows a manufacturing process of a semiconductor device using the groove separation method. In this manufacturing process, first, FIG.
1A, a pad oxide film 2 and a silicon nitride film 3 are sequentially formed on the surface of a silicon substrate 1, and then the silicon nitride film 3, the pad oxide film 2 and the silicon substrate 1 are formed by dry etching. A groove is formed by etching away. After removing the resist, a silicon oxide film 5 is formed so as to fill the groove. Next, the convex silicon oxide film 5 is polished as shown in FIG.

【0006】次に、図7(c)に示すように、シリコン
窒化膜3を除去し、さらにパッド酸化膜2を除去すると
共にシリコン酸化膜5の表面を基板1とほぼ面一に加工
する。この方法で形成される半導体素子は、パッド酸化
膜2を除去するときに、シリコン酸化膜5のエッチング
がシリコン酸化膜5の上面及び側面から進行すること
で、溝とシリコン酸化膜5との境界部分のエッチングが
過剰に進行する。その結果、図7(d)に示すように、
溝端部(溝の周縁部)のシリコン酸化膜5に50nmか
ら100nmの深さの窪み6が生じる。この窪み6によ
り、2つの問題点が生じる。
Next, as shown in FIG. 7C, the silicon nitride film 3 is removed, the pad oxide film 2 is further removed, and the surface of the silicon oxide film 5 is processed to be substantially flush with the substrate 1. In the semiconductor element formed by this method, when the pad oxide film 2 is removed, the etching of the silicon oxide film 5 proceeds from the upper surface and the side surface of the silicon oxide film 5, so that the boundary between the groove and the silicon oxide film 5 is formed. Partial etching proceeds excessively. As a result, as shown in FIG.
A depression 6 having a depth of 50 nm to 100 nm is formed in the silicon oxide film 5 at the end of the groove (periphery of the groove). The depression 6 causes two problems.

【0007】第1の問題点は、窪み6の部分に大きい傾
斜角があるため、後工程で、エッチング残りが発生し易
いことである。例えば、図8(a)、(b)に示すよう
に、ゲート酸化膜2’を形成し、ポリシリコン9を堆積
した後、このポリシリコン9をパターニングしてゲート
ラインを形成すると、図9に平面で示すように、窪み6
に残るポリシリコン残沙10により、ゲートラインがシ
ョートする場合ある。
[0007] The first problem is that since there is a large inclination angle in the recess 6, the etching residue is apt to occur in a later step. For example, as shown in FIGS. 8A and 8B, a gate oxide film 2 'is formed, a polysilicon 9 is deposited, and then the polysilicon 9 is patterned to form a gate line. As shown by the plane, the depression 6
In some cases, the gate line is short-circuited due to the remaining polysilicon 10.

【0008】第2の問題点は、この段差により、後工程
で形成される膜の表面に段差が残り、リソグラフィー時
に露光ずれが起こり易く、近年のリソグラフィーの解像
度の向上に反し、各部の寸法が変動してしまう。
The second problem is that due to this step, a step remains on the surface of a film formed in a later step, and exposure deviation tends to occur at the time of lithography, and contrary to the recent improvement in resolution of lithography, the size of each part is reduced. Will fluctuate.

【0009】これらの問題を解決するために、例えば、
特開平8-330410号には、溝の上縁部に窪みを形成し、こ
の窪みに、溝内に埋設されている絶縁材とエッチング比
のとれる絶縁体を埋め込む技術が開示されている。しか
し、この方法では、溝内の絶縁物と異なる材質の絶縁体
を窪み部に埋め込む必要があり、製造工程が増加する。
また、絶縁物と絶縁体のエッチングレートが異なるた
め、後工程で絶縁物が平坦化された際、絶縁体はそのま
ま残り、その表面に凹凸が形成されてしまう。
In order to solve these problems, for example,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-330410 discloses a technique in which a dent is formed at the upper edge of a groove, and an insulator having an etching ratio with the insulating material embedded in the groove can be embedded in the dent. However, in this method, it is necessary to embed an insulator of a material different from that of the insulator in the groove in the recess, which increases the number of manufacturing steps.
Further, since the insulator and the insulator have different etching rates, when the insulator is planarized in a later step, the insulator remains as it is, and unevenness is formed on the surface thereof.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実状に
鑑みてなされたもので、比較的簡単なプロセスで、溝に
埋め込まれた酸化膜の縁部の窪みを低減できる溝分離法
による半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。また、本発明は、面積が小さく且つ段差の少ない素
子分離領域を備える半導体装置を製造する方法を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has been made by a trench isolation method capable of reducing a depression at an edge of an oxide film embedded in a trench by a relatively simple process. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a device. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having an element isolation region having a small area and a small step.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の観点にかかる半導体装置の製造方法
は、溝分離方式の半導体装置の製造方法において、シリ
コン基板上にパッド酸化膜を形成し、前記パッド酸化膜
上にシリコン窒化膜を形成し、前記シリコン窒化膜、前
記パッド酸化膜、前記シリコン基板の所定領域を順次エ
ッチングして溝を形成し、前記溝にシリコン酸化物を埋
め込み、前記溝に埋め込まれたシリコン酸化物の表面部
を、CMP(Chemical Mechanical Polisher)装置を使
用して研磨することにより、第1段階の研磨で平坦な形
状を形成し、第2段階の研磨で湾曲形状を形成して、溝
の中央部分より周縁部分が高い形状に形成し、前記シリ
コン窒化膜をエッチングにより除去し、ウエットエッチ
ングにより前記パッド酸化膜を除去すると共に前記溝に
埋め込まれているシリコン酸化物の前記シリコン基板上
に突出している部分を実質的に除去する、ことを特徴と
する。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to a first aspect of the present invention is directed to a method of manufacturing a semiconductor device of a trench isolation type, wherein a pad oxide film is formed on a silicon substrate. Forming a silicon nitride film on the pad oxide film, etching the silicon nitride film, the pad oxide film, and a predetermined region of the silicon substrate sequentially to form a groove, and forming a silicon oxide in the groove. Using a CMP (Chemical Mechanical Polisher) device,
Polished in the first stage of polishing.
The shape is formed, and the curved shape is formed by the second stage polishing, and the groove is formed.
The peripheral portion is formed in a shape higher than the central portion of the silicon nitride film, the silicon nitride film is removed by etching, the pad oxide film is removed by wet etching, and the silicon oxide embedded in the trench is formed on the silicon substrate. The projecting portion is substantially removed.

【0012】この方法によれば、パッド酸化膜をウエッ
トエッチングにより除去する場合に、溝に埋め込まれた
シリコン酸化物の表面部は、上面からのエッチングと側
面からのエッチングの進行を受けるが、溝に埋め込まれ
たシリコン酸化膜の表面部を、溝の中央部分より周縁部
分が高い所定形状に形成しているため、上面からのエッ
チングの進行をこの縁部の厚みで相殺でき、上面側から
のエッチングはあまり進行しない。従って、従来の窪み
より浅く且つなだらかなものに低減できる。
According to this method, when the pad oxide film is removed by wet etching, the surface portion of the silicon oxide buried in the groove undergoes etching from the upper surface and the etching from the side surface. Since the surface portion of the silicon oxide film embedded in the trench is formed in a predetermined shape in which the peripheral portion is higher than the central portion of the groove, the progress of etching from the upper surface can be offset by the thickness of this edge portion, and the thickness from the upper surface side. Etching does not proceed very much. Therefore, it can be reduced to a shallower and gentler one than the conventional depression.

【0013】また、本発明の第2の観点にかかる半導体
装置の製造方法は、溝分離方式の半導体装置の製造方法
において、シリコン基板上にパッド酸化膜を形成し、前
記パッド酸化膜上にシリコン窒化膜を形成し、前記シリ
コン窒化膜、前記パッド酸化膜、前記シリコン基板の所
定領域を順次エッチングして溝を形成し、前記溝にシリ
コン酸化物を埋め込み、前記溝に埋め込まれたシリコン
酸化物の表面部を、CMP装置を使用し、まず、所定硬
度の第1の研磨パッドを使用して前記シリコン窒化膜及
びシリコン酸化物を研磨する第1段階の研磨を行い、次
に、前記所定硬度よりも軟質の第2の研磨パッドを使用
して前記シリコン窒化膜及びシリコン酸化物を研磨する
第2段階の研磨を行うことにより、溝の中央部分より周
縁部分が高い形状に形成し、前記シリコン窒化膜をエッ
チングにより除去し、ウエットエッチングにより前記パ
ッド酸化膜を除去すると共に前記溝に埋め込まれている
シリコン酸化物の前記シリコン基板上に突出している部
分を実質的に除去する、ことを特徴とする。
A semiconductor according to a second aspect of the present invention
The method of manufacturing a device is a method of manufacturing a semiconductor device of a groove separation system.
A pad oxide film is formed on a silicon substrate,
Forming a silicon nitride film on the pad oxide film;
At the place of the silicon nitride film, the pad oxide film, and the silicon substrate
A constant area is sequentially etched to form a groove, and a silicon
Silicon buried in the trenches and buried in the oxide
First, the surface of the oxide is hardened to a predetermined hardness using a CMP apparatus.
The silicon nitride film and the first polishing pad
The first step of polishing silicon and silicon oxide is performed.
Using a second polishing pad softer than the predetermined hardness
Polishing the silicon nitride film and silicon oxide
By performing the second stage polishing, the periphery of the groove is
The edge is formed in a high shape, and the silicon nitride film is etched.
And removed by wet etching.
Pad oxide film is removed and embedded in the groove.
A portion of silicon oxide protruding above the silicon substrate
And substantially eliminating the minute components.

【0014】また、本発明の第3の観点にかかる半導体
装置の製造方法は、溝分離方式の半導体装置の製造方法
において、シリコン基板上にパッド酸化膜を形成し、前
記パッド酸化膜上にシリコン窒化膜を形成し、前記シリ
コン窒化膜、前記パッド酸化膜、前記シリコン基板の所
定領域を順次エッチングして溝を形成し、前記溝にシリ
コン酸化物を埋め込み、前記溝に埋め込まれたシリコン
酸化物の表面部を、まず、JISAで80〜100の硬
度をもつ第1の研磨パッドを備えたCMP装置を用いて
第1段階の研磨を行い、次に、JISAで75〜90の
硬度をもつ第2の研磨パッドを備えたCMP装置を用い
て第2段階の研磨を行うことにより、溝の中央部分より
周縁部分が高い形状に形成し、前記シリコン窒化膜をエ
ッチングにより除去し、ウエットエッチングにより前記
パッド酸化膜を除去すると共に前記溝に埋め込まれてい
るシリコン酸化物の前記シリコン基板上に突出している
部分を実質的に除去する、ことを特徴とする。
A semiconductor according to a third aspect of the present invention
The method of manufacturing a device is a method of manufacturing a semiconductor device of a groove separation system.
A pad oxide film is formed on a silicon substrate,
Forming a silicon nitride film on the pad oxide film;
At the place of the silicon nitride film, the pad oxide film, and the silicon substrate
A constant area is sequentially etched to form a groove, and a silicon
Silicon buried in the trenches and buried in the oxide
First, the surface portion of the oxide is hardened to a hardness of 80 to 100 according to JISA.
Using a CMP apparatus with a first polishing pad
Polishing of the first stage is performed, and then 75 to 90
Using a CMP apparatus having a second polishing pad having hardness
By performing the second stage polishing, from the center of the groove
The periphery is formed in a high shape, and the silicon nitride film is etched.
And removed by wet etching.
The pad oxide film is removed and embedded in the trench.
Silicon oxide projecting above the silicon substrate
A portion is substantially removed.

【0015】酸化膜用の研磨剤としては、PH10〜1
2程度でシリカを含むものが一般的である。このような
研磨剤を用いた場合、シリコン窒化膜の研磨速度はシリ
コン酸化膜の研磨速度の1/4程度であるため、シリコ
ン窒化膜とシリコン酸化膜の境界部は研磨されにくい
が、シリコン窒化膜の端部から離れた、溝中央付近は研
磨が進行していく。従って、この方法によれば、シリコ
ン酸化膜に湾曲形状を形成することができる。
[0015] As an abrasive for an oxide film, PH10-1
Those containing silica in about 2 are generally used. When such an abrasive is used, the polishing rate of the silicon nitride film is about 1/4 of the polishing rate of the silicon oxide film. Therefore, the boundary between the silicon nitride film and the silicon oxide film is hardly polished. Polishing proceeds near the center of the groove, away from the edge of the film. Therefore, according to this method, a curved shape can be formed in the silicon oxide film.

【0016】前記第1段階の研磨では、前記シリコン酸
化物の表面を平坦な形状に形成し、前記第2段階の研磨
では、前記シリコン酸化物の表面を湾曲形状に形成す
る、ことが望ましい。
In the first stage polishing, the silicon oxide
Forming the surface of the compound into a flat shape, and polishing the second stage
Then, the surface of the silicon oxide is formed into a curved shape.
Is desirable.

【0017】前記第1段階の研磨では、JISAで80
〜100の硬度をもつ第1の研磨パッドを使用し、前記
第2段階の研磨では、JISAで75〜90の硬度をも
つ第2の研磨パッドを使用する、ことが望ましい。
In the first stage polishing, the polishing is performed according to JISA.
Using a first polishing pad having a hardness of ~ 100,
In the second stage polishing, a hardness of 75-90 by JISA
It is desirable to use a second polishing pad.

【0018】前記第2段階の研磨を、前記溝内のシリコ
ン酸化物の表面部で、溝縁部の膜厚と中央部の膜厚の差
が50〜100nm程度になった時点で終了することが
望ましい。
The polishing in the second stage is performed by removing silicon in the trench.
The difference between the film thickness at the trench edge and the film thickness at the center at the oxide surface
Can be terminated when it becomes about 50-100 nm
desirable.

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【0027】[0027]

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態にかかる溝
分離法を用いて素子分離を行う半導体装置の製造方法に
ついて、以下図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a semiconductor device for performing element isolation by using a trench isolation method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】[第1の実施の形態]この発明の半導体装
置の製造方法の第1の実施の形態を図1〜3を参照して
説明する。
[First Embodiment] A first embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0030】この製造方法では、まず、図1(a)に示
すシリコン基板1を熱酸化し、図1(b)に示すよう
に、パッド酸化膜2を20nm程度形成し、さらに、パ
ッド酸化膜2上にシリコン窒化膜3を形成する。図1
(c)に示すように、シリコン窒化膜3の所定の領域を
レジスト4で被覆し、このレジスト4をマスクとして、
ドライエッチング法によりシリコン窒化膜3、パッド酸
化膜2、シリコン基板1を順次エッチングし、シリコン
基板1に400nm程度の深さの溝21を形成する。レ
ジスト4を除去した後、図1(d)に示すように、溝2
1を埋め込むように(充填するように)、バイアスCV
D法によりシリコン酸化膜5を、例えば700nm形成
する。
In this manufacturing method, first, the silicon substrate 1 shown in FIG. 1A is thermally oxidized to form a pad oxide film 2 having a thickness of about 20 nm as shown in FIG. A silicon nitride film 3 is formed on 2. FIG.
As shown in (c), a predetermined area of the silicon nitride film 3 is covered with a resist 4 and the resist 4 is used as a mask.
The silicon nitride film 3, the pad oxide film 2, and the silicon substrate 1 are sequentially etched by a dry etching method to form a groove 21 having a depth of about 400 nm in the silicon substrate 1. After the resist 4 is removed, as shown in FIG.
Bias CV so as to embed (fill) 1
The silicon oxide film 5 is formed to a thickness of, for example, 700 nm by the method D.

【0031】この溝21に埋め込まれたシリコン酸化膜
5が絶縁材となり、半導体素子間を電気的に分離する。
The silicon oxide film 5 buried in the groove 21 becomes an insulating material, and electrically separates semiconductor elements.

【0032】次に、溝21に埋め込まれたシリコン酸化
膜5の表面を、溝縁部が厚く、中央部が薄く(以下、湾
曲形状とよぶ)なるように加工する。
Next, the surface of the silicon oxide film 5 embedded in the groove 21 is processed so that the groove edge is thick and the center is thin (hereinafter, referred to as a curved shape).

【0033】このような湾曲形状を形成するため、この
実施の形態では、硬度の異なる研磨パッドを使用して、
CMP(Chemical Mechanical Polisher)により、2段階
の研磨を行う。
In order to form such a curved shape, in this embodiment, polishing pads having different hardnesses are used.
Two-stage polishing is performed by CMP (Chemical Mechanical Polisher).

【0034】図3に、研磨に使用するCMP装置の構成
を示す。このCMP装置はスピンドル31と、キャリア
32と、研磨パッド33と、プラテン34と、研磨剤投
入部35と、を備える。
FIG. 3 shows the configuration of a CMP apparatus used for polishing. This CMP apparatus includes a spindle 31, a carrier 32, a polishing pad 33, a platen 34, and an abrasive charging section 35.

【0035】スピンドル31は、加圧機構に接続されて
おり、加圧しながら、研磨対象物を保持しているキャリ
ア32を回転させる。プラテン34は、円盤状の剛体よ
り構成され、研磨パッド33を保持して回転させ、研磨
対象物を研磨する。研磨剤投入部35は、研磨パッド3
3上に研磨剤を投入する。
The spindle 31 is connected to a pressing mechanism, and rotates the carrier 32 holding the object to be polished while applying pressure. The platen 34 is formed of a disk-shaped rigid body, holds and rotates the polishing pad 33, and polishes the object to be polished. The polishing agent input section 35 is provided for the polishing pad 3.
3. Abrasive is put on top.

【0036】まず、第1段階の研磨では、硬質な研磨パ
ッド33を使用し、加圧を200〜700g/cm2
キャリアの回転数を10〜100rpm、プラテンの回
転数を10〜100rpm、研磨剤の流量を50〜50
0ml/分程度に設定して、キャリア32で図1(d)
に示す状態のシリコン基板1を保持して、シリコン酸化
膜5を研磨し、基板表面を平坦化する。その表面を研磨
する。
First, in the first-stage polishing, a hard polishing pad 33 is used, and the pressure is 200 to 700 g / cm 2 ,
The number of rotations of the carrier is 10 to 100 rpm, the number of rotations of the platen is 10 to 100 rpm, and the flow rate of the abrasive is 50 to 50.
It is set to about 0 ml / min, and the carrier 32 is used as shown in FIG.
While holding the silicon substrate 1 in the state shown in FIG. 1, the silicon oxide film 5 is polished to flatten the substrate surface. Polish its surface.

【0037】なお、硬質の研磨パッド33としては、例
えば研磨側にJISAの硬度90〜100の硬質発泡ポ
リウレタンで構成された研磨パッド、下層側に弾性材料
としてJISAの硬度が50〜80で、ポリウレタン含
浸不織布で構成されたパッド等を用いることができる。
As the hard polishing pad 33, for example, a polishing pad made of a rigid foamed polyurethane of JISA hardness of 90 to 100 is provided on the polishing side, and an elastic material having a JISA hardness of 50 to 80 as a lower layer is made of polyurethane. A pad or the like made of an impregnated nonwoven fabric can be used.

【0038】図2(a)に示すように、シリコン窒化膜
3が実質的に露出した(基板全面に渡り露出した)時点
で第1段階の研磨を終了し、第2段階の研磨に移る。
As shown in FIG. 2A, when the silicon nitride film 3 is substantially exposed (exposed over the entire surface of the substrate), the first-stage polishing is completed, and the process proceeds to the second-stage polishing.

【0039】この第2段階の研磨では、軟質な研磨パッ
ド33を使用し、加圧を200〜700g/cm2、キ
ャリアの回転数を10〜100rpm、プラテンの回転
数を10〜100rpm、研磨剤の流量を50〜500
ml/分程度に設定して、キャリア32でシリコン基板
1を保持し、図2(a)に示す状態の半導体基板1を保
持して、その表面を研磨する。
In the polishing in the second stage, a soft polishing pad 33 is used, the pressure is 200 to 700 g / cm 2 , the rotation speed of the carrier is 10 to 100 rpm, the rotation speed of the platen is 10 to 100 rpm, and the polishing agent is used. Flow rate of 50 to 500
At a rate of about ml / min, the silicon substrate 1 is held by the carrier 32, the semiconductor substrate 1 in the state shown in FIG. 2A is held, and the surface thereof is polished.

【0040】なお、軟質の研磨パッド33としては、例
えば、研磨側にJISAの硬度70〜90程度の発泡ポ
リウレタンあるいはポリウレタン含浸不織布で構成され
た研磨パッド、下層側にJISAの硬度が50〜70
で、ポリウレタン含浸不織布で構成されたパッドを積層
したもの等を使用できる。なお、硬度を最適化すれば研
磨パッドを積層ではなく、単層化しても構わない。
As the soft polishing pad 33, for example, a polishing pad made of a foamed polyurethane or a polyurethane impregnated nonwoven fabric having a hardness of about 70 to 90 according to JISA on the polishing side, and a hardness of 50 to 70 JISA on the lower layer side.
In this case, a laminate of pads composed of a polyurethane-impregnated nonwoven fabric can be used. If the hardness is optimized, the polishing pad may be formed in a single layer instead of a stacked layer.

【0041】一般に、シリコン窒化膜3の研磨速度はシ
リコン酸化膜5の研磨速度の1/4程度と遅い。このた
め、シリコン窒化膜3とシリコン酸化膜5の境界部は研
磨されにくいが、シリコン窒化膜3の端部から離れた、
溝21中央付近は研磨が進行していく。このようにし
て、溝21に埋め込まれたシリコン酸化膜5の表面に図
2(b)に示すような、端部が厚く、中央部が薄い湾曲
形状が形成される。研磨が進み、端部と中央部との膜厚
の差が50〜100nm程度になった時点で、研磨を終
了する。
Generally, the polishing rate of the silicon nitride film 3 is as low as about 1 / of the polishing rate of the silicon oxide film 5. For this reason, the boundary between the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 is hard to be polished, but is separated from the end of the silicon nitride film 3.
Polishing proceeds near the center of the groove 21. In this manner, a curved shape is formed on the surface of the silicon oxide film 5 buried in the groove 21 as shown in FIG. Polishing is completed when the difference in film thickness between the end portion and the central portion becomes about 50 to 100 nm.

【0042】なお、研磨を終了するタイミングは、例え
ば、第1段階及び第2段階の研磨について、予め実験な
どにより、研磨時間と研磨の進行状況との関係を求めて
おき、所定時間研磨を継続した時点で、研磨を終了すれ
ばよい。
The timing for terminating the polishing is as follows. For example, the relationship between the polishing time and the progress of the polishing is determined in advance by experiments or the like in the first and second stages of polishing, and the polishing is continued for a predetermined time. At that point, the polishing may be terminated.

【0043】次に、図2(c)に示すように、シリコン
窒化膜3をホットリン酸で除去する。その後、図2
(d)に示すように、所定の時間バッファード弗酸で等
方エッチング処理し、パッド酸化膜2を除去すると共に
シリコン酸化膜5の表面を基板1の表面とほぼ面一とし
て、素子分離絶縁膜5を完成する。
Next, as shown in FIG. 2C, the silicon nitride film 3 is removed with hot phosphoric acid. Then, FIG.
As shown in FIG. 4D, the pad oxide film 2 is removed by performing an isotropic etching process with buffered hydrofluoric acid for a predetermined time, and the surface of the silicon oxide film 5 is made substantially flush with the surface of the substrate 1 so as to isolate the element. The film 5 is completed.

【0044】以降の工程は、通常の半導体装置の製造方
法と同様であり、素子分離絶縁膜5により分離された各
領域に適宜半導体素子を形成する。
Subsequent steps are the same as those in the usual method of manufacturing a semiconductor device, and a semiconductor element is appropriately formed in each region separated by the element isolation insulating film 5.

【0045】従来、パッド酸化膜を除去する際に生じて
いたシリコン酸化膜5の周縁部の窪み6は、シリコン酸
化膜5の周縁部上方からのエッチングの進行と、側面か
らのエッチングの進行の相乗効果によるものである。
Conventionally, the depression 6 at the peripheral edge of the silicon oxide film 5 which has been generated when the pad oxide film is removed is formed by the progress of the etching from above the peripheral edge of the silicon oxide film 5 and the progress of the etching from the side surface. This is due to a synergistic effect.

【0046】この実施の形態によれば、シリコン酸化膜
5の縁部を厚く形成しているので、上面からのエッチン
グの進行を上面の厚さと相殺でき、上面側からのエッチ
ングはあまり進行しない。従って、側面からのエッチン
グによる窪みは形成されるが、従来の窪みより浅く且つ
なだらかなものに低減できる。
According to this embodiment, since the edge portion of the silicon oxide film 5 is formed thick, the progress of etching from the upper surface can be offset with the thickness of the upper surface, and the etching from the upper surface side does not progress much. Therefore, although a dent is formed by etching from the side surface, it can be reduced to a shallower and gentler dent than the conventional dent.

【0047】以上説明したように、この実施の形態の半
導体装置の製造方法は、シリコン酸化膜5の溝21の端
部(縁部)を中央部より厚くするように研磨する。従っ
て、パッド酸化膜2をエッチングする際に、窪み6が下
方に拡大することが抑制され、窪みのサイズを従来より
も小さくできる。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the end (edge) of the groove 21 of the silicon oxide film 5 is polished so as to be thicker than the center. Therefore, when the pad oxide film 2 is etched, the depression 6 is prevented from expanding downward, and the size of the depression can be made smaller than before.

【0048】なお、この発明は上記実施の形態に限定さ
れず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、溝2
1内に充填される絶縁体の材質は任意であり、例えば、
シリコン窒化膜等を使用できる。この場合は、パッド用
の膜を窒化膜とし、その上のマスク層をシリコン酸化膜
等から構成する。また、マスク層(シリコン窒化膜3
等)、溝21、パッド膜の材料、膜厚、形成方法及びエ
ッチング方法等は、任意に変更可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified and applied. For example, groove 2
The material of the insulator filled in 1 is arbitrary, for example,
A silicon nitride film or the like can be used. In this case, the pad film is formed of a nitride film, and the mask layer thereon is formed of a silicon oxide film or the like. Also, a mask layer (silicon nitride film 3)
Etc.), the material of the groove 21, the pad film, the film thickness, the forming method, the etching method, and the like can be arbitrarily changed.

【0049】[第2の実施の形態]上記第1の実施の形
態においては、研磨により、シリコン酸化膜5の表面に
湾曲形状を形成したが、エッチングにより、湾曲形状を
形成してもよい。この製造方法を第2の実施の形態とし
て図4(a)〜(c)を参照して説明する。
[Second Embodiment] In the first embodiment, the curved shape is formed on the surface of the silicon oxide film 5 by polishing. However, the curved shape may be formed by etching. This manufacturing method will be described as a second embodiment with reference to FIGS.

【0050】まず、図4(a)に示す状態の半導体装置
のシリコン酸化膜5を平坦化すると共に、シリコン窒化
膜3を露出するために、上記第1の実施の形態と同様に
研磨を行う。シリコン酸化膜5を平坦化したものを図4
(b)に示す。
First, in order to flatten the silicon oxide film 5 of the semiconductor device in the state shown in FIG. 4A and expose the silicon nitride film 3, polishing is performed in the same manner as in the first embodiment. . FIG. 4 shows a flattened silicon oxide film 5.
(B).

【0051】次に、平坦化されたシリコン酸化膜5を、
研磨ではなく、シリコン窒化膜3をマスクとして、バッ
ファード弗酸等で等方性エッチングを行う。
Next, the flattened silicon oxide film 5 is
Rather than polishing, isotropic etching is performed with buffered hydrofluoric acid or the like using the silicon nitride film 3 as a mask.

【0052】このエッチングでは、シリコン酸化膜5と
シリコン窒化膜3との界面の近傍で、エッチャントの供
給が相対的に減少し、エッチング速度が他の領域より低
下し、界面の近傍のエッチングの進行がおくれる。この
ため、図4(c)に示すように、溝21を埋め込むシリ
コン酸化膜5の表面に湾曲形状を形成することができ
る。
In this etching, the supply of the etchant is relatively reduced near the interface between the silicon oxide film 5 and the silicon nitride film 3, the etching rate is lower than in other regions, and the etching progresses near the interface. Is sent. Therefore, as shown in FIG. 4C, a curved shape can be formed on the surface of the silicon oxide film 5 filling the groove 21.

【0053】この第2の実施の形態においては、エッチ
ングにより溝21を埋め込むシリコン酸化膜5の表面に
湾曲形状を形成するため、シリコン窒化膜3の膜厚を、
エッチングが進行する分、100〜200nm程度、上
記第1の実施の形態より予め厚くしておく必要がある。
In the second embodiment, since a curved shape is formed on the surface of the silicon oxide film 5 filling the groove 21 by etching, the thickness of the silicon nitride film 3 is reduced.
It is necessary to make the thickness about 100 to 200 nm thicker than that of the first embodiment in advance as much as the etching proceeds.

【0054】[第3の実施の形態]第1の実施の形態に
おいて、溝21を埋めている絶縁膜の構造は任意であ
り、例えば、溝21内面及びシリコン窒化膜3の表面を
被覆するようなライナー膜を形成し、ライナー膜が形成
された溝内に、シリコン酸化物5を埋め込んでもよい。
この製造方法を第3の実施の形態として、図5(a)〜
(c)を参照して説明する。この第3の実施の形態の特
徴は、埋め込み膜よりもライナー膜のエッチングレート
が低いことにある。
[Third Embodiment] In the first embodiment, the structure of the insulating film filling the groove 21 is arbitrary. For example, the insulating film may cover the inner surface of the groove 21 and the surface of the silicon nitride film 3. A suitable liner film may be formed, and the silicon oxide 5 may be embedded in the groove where the liner film is formed.
This manufacturing method is referred to as a third embodiment, as shown in FIGS.
This will be described with reference to FIG. The feature of the third embodiment is that the etching rate of the liner film is lower than that of the buried film.

【0055】図5(a)に示すように、溝21内面及び
シリコン窒化膜3の表面を被覆する、例えばHTO膜7
(High Temperture Oxide)を100nm程度形成する。
このHTO膜7は、800℃程度の高温で形成するた
め、弗化水素酸水溶液を含む溶液でエッチングする場合
のエッチングレートが他のCVD法、例えばバイアスC
VD法、常圧CVD法等にて形成されたシリコン酸化膜
5よりも一般的に低い。図5は埋め込み膜としてバイア
スCVD法によるシリコン酸化膜の例を示したが、これ
に限定されるものではない。但し、成膜後に高温の熱処
理を加えるとこれらのCVD法にて形成されたシリコン
酸化膜のエッチングレートは低下し、例えばHTO膜と
は差異が少なくなるので、熱処理を加える場合はこれら
のウェットエッチング処理が終了した後に行うことが望
ましい。
As shown in FIG. 5A, for example, the HTO film 7 covering the inner surface of the groove 21 and the surface of the silicon nitride film 3 is formed.
(High Temperture Oxide) is formed to a thickness of about 100 nm.
Since the HTO film 7 is formed at a high temperature of about 800 ° C., the etching rate when etching with a solution containing an aqueous hydrofluoric acid solution is different from that of another CVD method, for example, a bias C method.
Generally lower than the silicon oxide film 5 formed by the VD method, the normal pressure CVD method or the like. FIG. 5 shows an example of a silicon oxide film formed by a bias CVD method as a buried film, but the present invention is not limited to this. However, if a high-temperature heat treatment is applied after the film formation, the etching rate of the silicon oxide film formed by these CVD methods decreases, and the difference from the HTO film, for example, decreases. It is desirable to perform it after the processing is completed.

【0056】バイアスCVD法によりこのHTO膜7に
被覆された溝21の内面を埋め込むようにシリコン酸化
膜5を例えば600nm形成する。
The silicon oxide film 5 is formed to a thickness of, for example, 600 nm by a bias CVD method so as to fill the inner surface of the groove 21 covered with the HTO film 7.

【0057】次に、CMP装置を用いて、シリコン窒化
膜3上に形成されたシリコン酸化膜5とHTO膜7を研
磨し、基板表面を平坦化する。シリコン窒化膜3が実質
的に露出した(基板全面に渡り露出した)時点で研磨を
終了する。
Next, using a CMP apparatus, the silicon oxide film 5 and the HTO film 7 formed on the silicon nitride film 3 are polished to flatten the substrate surface. Polishing is completed when the silicon nitride film 3 is substantially exposed (exposed over the entire surface of the substrate).

【0058】次に第2段階の研磨をするのではなく、第
2の実施の形態と同様にバッファード弗酸等にて等方性
エッチングを行う。HTO膜7のエッチングレートはシ
リコン酸化膜5のエッチングレートより低いため、HT
O膜7のエッチングはシリコン酸化膜5のエッチングと
比較して進まない。また、シリコン酸化膜5とHTO膜
7との境界面の近傍では、エッチング速度が下がり、シ
リコン酸化膜5の周縁部のエッチング速度も低下する。
このため、溝21内の絶縁膜全体としては、図5(b)
に示すように、HTO膜7とシリコン酸化膜5の周縁部
が高く(厚く)、シリコン酸化膜5の中央部が低い(薄
い)という湾曲形状を形成できる。
Next, instead of polishing in the second stage, isotropic etching is performed with buffered hydrofluoric acid or the like as in the second embodiment. Since the etching rate of the HTO film 7 is lower than the etching rate of the silicon oxide film 5, HT
The etching of the O film 7 does not proceed as compared with the etching of the silicon oxide film 5. Further, in the vicinity of the boundary between the silicon oxide film 5 and the HTO film 7, the etching rate decreases, and the etching rate at the peripheral portion of the silicon oxide film 5 also decreases.
For this reason, the entire insulating film in the groove 21 is formed as shown in FIG.
As shown in the figure, a curved shape in which the peripheral portions of the HTO film 7 and the silicon oxide film 5 are high (thick) and the central portion of the silicon oxide film 5 is low (thin) can be formed.

【0059】次に、図5(c)に示すように、シリコン
窒化膜3を除去し、パッド酸化膜2を弗化水素酸を含む
水溶液で除去する。この場合に、湾曲形状を形成したた
め、湾曲形状の溝縁部の厚みにより従来の窪み6が生じ
ることを抑制できる。
Next, as shown in FIG. 5C, the silicon nitride film 3 is removed, and the pad oxide film 2 is removed with an aqueous solution containing hydrofluoric acid. In this case, since the curved shape is formed, the occurrence of the conventional depression 6 due to the thickness of the curved groove edge can be suppressed.

【0060】この第3の実施の形態では、CMP装置を
用いて第1段階の研磨をし、バッファード弗酸等による
等方性エッチングを行い、溝に埋め込まれたシリコン酸
化膜5の表面に湾曲形状を形成したが、エッチングでは
なく、第2段階の研磨を行ってもよい。この第2段階の
研磨を行うことによって、HTO膜7とシリコン酸化膜
5の周縁部が高く(厚く)、シリコン酸化膜5の中央部
が低い(薄い)という湾曲形状を形成できる。
In the third embodiment, the first-stage polishing is performed using a CMP apparatus, isotropic etching is performed using buffered hydrofluoric acid or the like, and the surface of the silicon oxide film 5 buried in the groove is formed. Although the curved shape is formed, the second stage polishing may be performed instead of the etching. By performing the second-stage polishing, a curved shape in which the peripheral portions of the HTO film 7 and the silicon oxide film 5 are high (thick) and the central portion of the silicon oxide film 5 is low (thin) can be formed.

【0061】なお、この第3の実施の形態は、ライナー
膜として、溝21を埋め込む膜とは異なるHTO膜7を
使用したが、例えば、溝21を埋め込む膜と同一種の膜
をライナー膜として薄く成膜し、高温でアニールし、そ
の後、更に溝21全体を埋め込み、膜質に差異をつけて
もよい。
In the third embodiment, the HTO film 7 different from the film filling the groove 21 is used as the liner film. For example, the same type of film as the film filling the groove 21 is used as the liner film. A thin film may be formed, annealed at a high temperature, and then the entire groove 21 may be buried to make a difference in film quality.

【0062】[第4の実施の形態]絶縁膜の膜質を中央
部と縁部で変えることにより、研磨レートやエッチング
レートを異ならせ、研磨やエッチングにより湾曲形状を
形成してもよい。
[Fourth Embodiment] The polishing rate and the etching rate may be changed by changing the film quality of the insulating film between the center and the edge, and a curved shape may be formed by polishing or etching.

【0063】絶縁膜の膜質は、例えば、イオンを注入
し、イオン濃度を制御することにより、変更することが
可能である。
The film quality of the insulating film can be changed, for example, by implanting ions and controlling the ion concentration.

【0064】そこで、この実施の形態では、バイアスC
VD法等によりシリコン酸化膜5を形成した後、イオン
を選択的に注入し、図6(a)に示すように、シリコン
酸化膜5の表面領域にイオン濃度の異なる領域8a、8
bを形成する。
Therefore, in this embodiment, the bias C
After the silicon oxide film 5 is formed by the VD method or the like, ions are selectively implanted, and as shown in FIG. 6A, regions 8a and 8 having different ion concentrations are formed on the surface region of the silicon oxide film 5.
b is formed.

【0065】イオン注入は、例えば、リンのイオンを、
注入角度を45度以下、ドーズ量を10E15/cm3
程度、注入エネルギーを100〜300KeVで、基板
を回転させながら注入する。この注入方法によれば、バ
イアスCVD膜の傾斜角がほぼ45度であるため、シリ
コン酸化膜5の肩の部分がマスクとして機能し、溝21
の縁部よりも中心部に多量のイオンが注入される。その
ため、溝21の縁部近傍のイオン濃度は溝21中央付近
のイオン濃度の半分以下となる。
In the ion implantation, for example, phosphorus ions are
The implantation angle is 45 degrees or less, and the dose is 10E15 / cm 3
The implantation energy is about 100 to 300 KeV while rotating the substrate. According to this implantation method, since the inclination angle of the bias CVD film is approximately 45 degrees, the shoulder portion of the silicon oxide film 5 functions as a mask,
A larger amount of ions are implanted into the center portion than the edge portion. Therefore, the ion concentration near the edge of the groove 21 is less than half the ion concentration near the center of the groove 21.

【0066】例えば、200KeVで10E15/cm
3程度のリンを回転斜め注入すると、表面から約200
nmの深さの領域に最大濃度領域が形成される。このと
きの溝の中央付近でのイオン濃度は、1.2E20at
oms/cm3程度となる。
For example, 10E15 / cm at 200 KeV
When about 3 phosphorus is injected obliquely by rotation, about 200
A maximum concentration region is formed in a region having a depth of nm. At this time, the ion concentration near the center of the groove is 1.2E20at.
oms / cm 3 .

【0067】イオン注入後、シリコン窒化膜3が露出す
る程度まで、CMP装置などを用いて、図6(b)に示
すようにシリコン酸化膜5の表面を研磨する。この際、
イオン濃度の差により、溝21の縁部よりも中心部で研
磨レートが高くなり、研磨により、シリコン酸化膜5の
表面領域に湾曲形状が形成される。
After the ion implantation, the surface of the silicon oxide film 5 is polished using a CMP apparatus or the like until the silicon nitride film 3 is exposed, as shown in FIG. On this occasion,
Due to the difference in ion concentration, the polishing rate is higher at the center than at the edge of the groove 21, and a curved shape is formed in the surface region of the silicon oxide film 5 by polishing.

【0068】また、イオン注入後、図6(b)に示すよ
うにシリコン酸化膜5の表面を研磨した後、イオン濃度
が高いほどエッチングレートの高くなるエッチング液を
使用して、シリコン酸化膜5の表面領域をエッチングす
ることにより、シリコン酸化膜5の表面領域に湾曲形状
を形成することができる。
After the ion implantation, the surface of the silicon oxide film 5 is polished as shown in FIG. 6B, and then the silicon oxide film 5 is polished by using an etching solution whose etching rate increases as the ion concentration increases. By etching the surface region of the silicon oxide film 5, a curved shape can be formed in the surface region of the silicon oxide film 5.

【0069】なお、注入されるイオン、注入条件など
は、上述の例に限定されず任意である。
It should be noted that the ions to be implanted and the implantation conditions are not limited to the above-mentioned examples, but are arbitrary.

【0070】[第5の実施の形態]第1の実施の形態に
おいては、CMP装置を用いて、シリコン窒化膜3が基
板全面に露出するまで第1段階の研磨を行ったが、シリ
コン窒化膜が露出する前に第1段階の研磨を終了し、第
2段階の研磨に切り替えてもよい。この場合には、シリ
コン窒化膜3が露出した後、溝21の端部と中央部とで
の膜厚差が50〜100nm程度になるまで、更に研磨
する。
[Fifth Embodiment] In the first embodiment, the first stage polishing is performed by using the CMP apparatus until the silicon nitride film 3 is exposed on the entire surface of the substrate. The polishing in the first stage may be terminated before the surface is exposed, and the polishing may be switched to the polishing in the second stage. In this case, after the silicon nitride film 3 is exposed, further polishing is performed until the thickness difference between the end and the center of the groove 21 becomes about 50 to 100 nm.

【0071】シリコン窒化膜3の研磨速度はシリコン酸
化膜5の研磨速度より遅いため、研磨を継続していくと
パターンの密集部と疎の部分とで研磨速度が著しく異な
ってくる。しかし、パターンの密集部と疎の部分が存在
するこの領域を軟質のパッドで研磨するため、このパタ
ーン依存性が生じにくくなる。したがって、パターンの
粗密による膜厚の差が第1の実施の形態よりも改善され
る。
Since the polishing speed of the silicon nitride film 3 is lower than the polishing speed of the silicon oxide film 5, if polishing is continued, the polishing speed is significantly different between a dense portion and a sparse portion of the pattern. However, since this region where the dense and sparse portions of the pattern are present is polished with a soft pad, this pattern dependency is less likely to occur. Therefore, the difference in film thickness due to the density of the pattern is improved as compared with the first embodiment.

【0072】以上説明したように、この発明の第1〜5
の実施の形態によれば、溝に埋設されたシリコン酸化膜
の表面の周縁部が中央部分より厚くなるように、その表
面を湾曲状に加工しているので、その後、パッド酸化膜
をエッチングで除去する際に、シリコン酸化膜と溝の界
面近傍に形成される窪みを浅く且つ小さくすることがで
きる。また、それにより、表面の段差が小さくなり、後
工程での、エッチング残りなどを防止することができ
る。
As described above, the first to fifth embodiments of the present invention are described.
According to the embodiment, the surface of the silicon oxide film buried in the groove is processed into a curved shape so that the peripheral edge of the surface is thicker than the central portion, and thereafter, the pad oxide film is etched by etching. At the time of removal, the depression formed near the interface between the silicon oxide film and the groove can be made shallow and small. In addition, thereby, the step on the surface is reduced, and it is possible to prevent etching residue and the like in a later step.

【0073】なお、この発明は上記実施の形態に限定さ
れず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、上記
実施の形態では、この発明を素子分離用の絶縁膜の形成
に適用したが、この発明はこれに限定されず、基板に形
成された各種の溝に絶縁膜を埋設し、その表面を平坦化
する場合に適用できる。絶縁膜の表面部を湾曲形状に加
工する方法は、上記実施の形態で明示した例に限定され
ず、他の任意の方法を使用可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications are possible. For example, in the above embodiment, the present invention was applied to the formation of an insulating film for element isolation. However, the present invention is not limited to this. Can be applied when flattening. The method of processing the surface portion of the insulating film into a curved shape is not limited to the example specified in the above embodiment, and any other method can be used.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上説明したように、この発明により、
比較的簡単なプロセスで、溝に埋め込まれた酸化膜の縁
部の窪みを低減できる溝分離法による半導体装置の製造
方法を提供することができる。また、狭く且つ段差の少
ない素子分離領域を備える半導体装置の製造方法を提供
することができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device by a trench isolation method that can reduce a depression at an edge of an oxide film embedded in a trench by a relatively simple process. In addition, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device including an element isolation region that is narrow and has few steps.

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

【図1】溝分離法による半導体装置の製造方法の工程を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device by a groove separation method.

【図2】この発明の第1の実施の形態における半導体装
置の製造方法の工程を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】CMP装置の概略を示す図である。FIG. 3 is a view schematically showing a CMP apparatus.

【図4】この発明の第2の実施の形態における半導体装
置の製造方法の工程を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a process of a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;

【図5】この発明の第3の実施の形態における半導体装
置の製造方法の工程を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a process of a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第4の実施の形態における半導体装
置の製造方法の工程を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a process of a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】従来の半導体装置の製造方法の工程を示す図で
ある。
FIG. 7 is a diagram showing steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図8】MOSFETを持つ溝分離素子の窪み部分を示
す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a recessed portion of a trench isolation element having a MOSFET.

【図9】ゲートライン形成後の基板表面の上面図であ
る。
FIG. 9 is a top view of the substrate surface after gate lines are formed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 パッド酸化膜 3 シリコン窒化膜 4 レジスト 5 シリコン酸化膜 6 窪み 7 HTO膜 8a リン高濃度領域 8b リン低濃度領域 9 ポリシリコン 10 ポリシリコン残沙 21 溝 31 スピンドル 32 キャリア 33 研磨パッド 34 プラテン 35 研磨剤投入部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Pad oxide film 3 Silicon nitride film 4 Resist 5 Silicon oxide film 6 Depression 7 HTO film 8a Phosphorous high concentration area 8b Phosphorus low concentration area 9 Polysilicon 10 Polysilicon residue 21 Groove 31 Spindle 32 Carrier 33 Polishing pad 34 Platen 35 Abrasive input section

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/318 H01L 21/762 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/76 H01L 21/304 622 H01L 21/318 H01L 21/762

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】溝分離方式の半導体装置の製造方法におい
て、 シリコン基板上にパッド酸化膜を形成し、 前記パッド酸化膜上にシリコン窒化膜を形成し、 前記シリコン窒化膜、前記パッド酸化膜、前記シリコン
基板の所定領域を順次エッチングして溝を形成し、 前記溝にシリコン酸化物を埋め込み、 前記溝に埋め込まれたシリコン酸化物の表面部を、CM
P(Chemical Mechanical Polisher)装置を使用して研
磨することにより、第1段階の研磨で平坦な形状を形成
し、第2段階の研磨で湾曲形状を形成して、溝の中央部
分より周縁部分が高い形状に形成し、 前記シリコン窒化膜をエッチングにより除去し、 ウエットエッチングにより前記パッド酸化膜を除去する
と共に前記溝に埋め込まれているシリコン酸化物の前記
シリコン基板上に突出している部分を実質的に除去す
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 of a trench isolation method, comprising: forming a pad oxide film on a silicon substrate; forming a silicon nitride film on the pad oxide film; A predetermined region of the silicon substrate is sequentially etched to form a groove, a silicon oxide is buried in the groove, and a surface portion of the silicon oxide buried in the groove is
By polishing using a P (Chemical Mechanical Polisher) device, a flat shape is formed by the first-stage polishing, and a curved shape is formed by the second-stage polishing. The silicon oxide film is formed in a high shape, the silicon nitride film is removed by etching, the pad oxide film is removed by wet etching, and a portion of the silicon oxide buried in the groove that protrudes on the silicon substrate is substantially removed. A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】溝分離方式の半導体装置の製造方法におい
て、 シリコン基板上にパッド酸化膜を形成し、 前記パッド酸化膜上にシリコン窒化膜を形成し、 前記シリコン窒化膜、前記パッド酸化膜、前記シリコン
基板の所定領域を順次エッチングして溝を形成し、 前記溝にシリコン酸化物を埋め込み、 前記溝に埋め込まれたシリコン酸化物の表面部を、CM
P装置を使用し、まず、所定硬度の第1の研磨パッドを
使用して前記シリコン窒化膜及びシリコン酸化物を研磨
する第1段階の研磨を行い、次に、前記所定硬度よりも
軟質の第2の研磨パッドを使用して前記シリコン窒化膜
及びシリコン酸化物を研磨する第2段階の研磨を行うこ
とにより、溝の中央部分より周縁部分が高い形状に形成
し、 前記シリコン窒化膜をエッチングにより除去し、 ウエットエッチングにより前記パッド酸化膜を除去する
と共に前記溝に埋め込まれているシリコン酸化物の前記
シリコン基板上に突出している部分を実質的に除去す
る、 ことを特徴とする、半導体装置の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device of a trench isolation method, comprising: forming a pad oxide film on a silicon substrate; forming a silicon nitride film on the pad oxide film; A predetermined region of the silicon substrate is sequentially etched to form a groove, a silicon oxide is buried in the groove, and a surface portion of the silicon oxide buried in the groove is
Using a P apparatus, first, a first-stage polishing of polishing the silicon nitride film and the silicon oxide using a first polishing pad having a predetermined hardness is performed, and then a first polishing process softer than the predetermined hardness is performed. A second step of polishing the silicon nitride film and the silicon oxide by using the polishing pad of No. 2 to form a shape in which a peripheral portion is higher than a central portion of the groove, and etching the silicon nitride film by etching Removing the pad oxide film by wet etching and substantially removing a portion of the silicon oxide buried in the trench protruding above the silicon substrate. Production method.
【請求項3】溝分離方式の半導体装置の製造方法におい
て、 シリコン基板上にパッド酸化膜を形成し、 前記パッド酸化膜上にシリコン窒化膜を形成し、 前記シリコン窒化膜、前記パッド酸化膜、前記シリコン
基板の所定領域を順次エッチングして溝を形成し、 前記溝にシリコン酸化物を埋め込み、 前記溝に埋め込まれたシリコン酸化物の表面部を、ま
ず、JISAで80〜100の硬度をもつ第1の研磨パ
ッドを備えたCMP装置を用いて第1段階の研磨を行
い、次に、JISAで75〜90の硬度をもつ第2の研
磨パッドを備えたCMP装置を用いて第2段階の研磨を
行うことにより、溝の中央部分より周縁部分が高い形状
に形成し、 前記シリコン窒化膜をエッチングにより除去し、 ウエットエッチングにより前記パッド酸化膜を除去する
と共に前記溝に埋め込まれているシリコン酸化物の前記
シリコン基板上に突出している部分を実質的に除去す
る、 ことを特徴とする、半導体装置の製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device of a trench isolation type, comprising: forming a pad oxide film on a silicon substrate; forming a silicon nitride film on the pad oxide film; A predetermined region of the silicon substrate is sequentially etched to form a groove, a silicon oxide is buried in the groove, and the surface of the silicon oxide buried in the groove has a hardness of 80 to 100 according to JISA. First-stage polishing is performed using a CMP apparatus having a first polishing pad, and then second-stage polishing is performed using a CMP apparatus having a second polishing pad having a hardness of 75 to 90 according to JISA. By polishing, the peripheral portion is formed higher than the central portion of the groove, the silicon nitride film is removed by etching, and the pad oxide film is removed by wet etching. And substantially removing a portion of the silicon oxide embedded in the trench protruding above the silicon substrate.
【請求項4】前記第1段階の研磨では、前記シリコン酸
化物の表面を平坦な形状に形成し、 前記第2段階の研磨では、前記シリコン酸化物の表面を
湾曲形状に形成する、 ことを特徴とする、請求項2又は3に記載の半導体装置
の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein in the first stage polishing, the surface of the silicon oxide is formed into a flat shape, and in the second stage polishing, the surface of the silicon oxide is formed in a curved shape. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein:
【請求項5】前記第1段階の研磨では、JISAで80
〜100の硬度をもつ第1の研磨パッドを使用し、 前記第2段階の研磨では、JISAで75〜90の硬度
をもつ第2の研磨パッドを使用する、 ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の半導体装置
の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the polishing in the first stage is performed according to JISA.
The first polishing pad having a hardness of し 100 is used, and the second polishing step uses a second polishing pad having a hardness of 75 to 90 according to JISA. Or a method for manufacturing a semiconductor device according to item 2.
【請求項6】前記第2段階の研磨を、前記溝内のシリコ
ン酸化物の表面部で、溝縁部の膜厚と中央部の膜厚の差
が50〜100nm程度になった時点で終了する、 ことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記
載の半導体装置の製造方法。
6. The polishing in the second step is completed when the difference between the film thickness at the edge of the groove and the film thickness at the center of the surface of the silicon oxide in the groove becomes about 50 to 100 nm. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
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