JP3302142B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3302142B2
JP3302142B2 JP31555593A JP31555593A JP3302142B2 JP 3302142 B2 JP3302142 B2 JP 3302142B2 JP 31555593 A JP31555593 A JP 31555593A JP 31555593 A JP31555593 A JP 31555593A JP 3302142 B2 JP3302142 B2 JP 3302142B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に、表面に凹凸を有する半導体基板面の凹部に
埋め込み材料を充填して平坦化する方法に関する。
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 filling a recessed portion of a semiconductor substrate surface having irregularities on its surface with an embedding material to flatten it.

【0002】[0002]

【従来の技術】VLSI等の高集積度の半導体装置を製
造する際には半導体基板表面に生じた段差を減少させる
必要が生じることがある。例えば、多層配線技術におい
ては、第1層の金属配線の上に層間絶縁膜を堆積させて
その上に第2層の金属配線を形成したのでは第2層の金
属配線に段差が生じ、切断や抵抗の増大により信頼性を
損なうという問題がある。このため、金属配線間に堆積
される層間絶縁膜を平坦化することが行われる。
2. Description of the Related Art When manufacturing a highly integrated semiconductor device such as a VLSI, it is sometimes necessary to reduce a step formed on the surface of a semiconductor substrate. For example, in the multilayer wiring technology, if an interlayer insulating film is deposited on a first-layer metal wiring and a second-layer metal wiring is formed thereon, a level difference occurs in the second-layer metal wiring, and cutting is performed. In addition, there is a problem that the reliability is impaired due to the increase in resistance and resistance. Therefore, the interlayer insulating film deposited between the metal wirings is planarized.

【0003】また、DRAM等で半導体基板表面に溝
(トレンチ)を形成してこれを素子分離やキャパシタと
して使用する場合にも同様に凹部である溝を埋める必要
がある。
Also, when a groove (trench) is formed on the surface of a semiconductor substrate in a DRAM or the like and is used as an element isolation or a capacitor, it is necessary to fill the groove which is a concave portion.

【0004】以下、半導体基板表面に生じた凹部を埋め
込んで、半導体基板表面を平坦化する技術の従来例につ
いて説明する。
[0004] A conventional example of a technique for filling a concave portion formed on the surface of a semiconductor substrate to flatten the surface of the semiconductor substrate will be described below.

【0005】図39はこのような平坦化の従来技術を説
明するものである。半導体基板101の表面には凸部1
03及び凹部104が生じている。そこで、半導体基板
101表面全体に埋込材料を堆積させて埋込膜102を
形成して凹部104を埋め込む。その後、同図中に点線
で示すように上部より凸部103の表面まで平面的に研
磨することで、凹部104のみを埋込膜102で充填
し、半導体基板表面を平坦化することができる。しか
し、このような方法では広い凹部などでは大きな窪みと
なって、全体として得られる面の平坦度は必ずしも良好
ではない。
FIG. 39 illustrates a conventional technique for such flattening. The protrusion 1 is provided on the surface of the semiconductor substrate 101.
03 and the concave portion 104 are generated. Therefore, a burying material is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 101 to form a burying film 102 to bury the recess 104. Thereafter, as shown by a dotted line in the figure, the surface of the convex portion 103 is polished two-dimensionally from above, so that only the concave portion 104 is filled with the buried film 102 and the surface of the semiconductor substrate can be planarized. However, in such a method, a large concave portion or the like becomes a large depression, and the flatness of the surface obtained as a whole is not always good.

【0006】このような点を解決した他の従来例につい
て図40〜図46を参照して説明する。これらの各図に
おいて図39に対応する部分には同一符号を付す。ま
ず、半導体基板101表面の凸部103に対応して、後
に行われる機械的研磨に対して研磨速度が小さいストッ
パ層201を形成する(図40)。
Another conventional example which solves such a problem will be described with reference to FIGS. In these figures, the same reference numerals are given to portions corresponding to FIG. First, a stopper layer 201 having a low polishing rate for mechanical polishing performed later is formed corresponding to the projections 103 on the surface of the semiconductor substrate 101 (FIG. 40).

【0007】次に、埋込材料を半導体基板101の表面
全体に堆積させて埋込膜102を形成する(図41)。
この状態では、比較的面積の大きい凹部104では埋込
膜102もやはり凹部105となっている。このような
埋込膜102の凹部105に平坦化ブロック(レジスト
層)202を選択的に形成する(図42)。次に流動性
が高い平坦化材を凹凸部に塗布し、乾燥させて平坦化膜
203を形成する(図43)。続いて異方性エッチング
であるリアクティブイオンッチング(RIE)によりス
トッパ層201近傍まで、平坦化膜203、平坦化ブロ
ック202、埋込膜102をエッチバックする(図4
4)。最後に各材料間のRIEのエッチング速度の相違
から生じる基板表面の凹凸204を機械的研磨で除去す
る。その際、ストッパ層201でその終点を制御する
(図45)。
Next, a burying material is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 101 to form a burying film 102 (FIG. 41).
In this state, the buried film 102 is also a recess 105 in the recess 104 having a relatively large area. A flattening block (resist layer) 202 is selectively formed in the recess 105 of the buried film 102 (FIG. 42). Next, a flattening material having high fluidity is applied to the uneven portions and dried to form a flattening film 203 (FIG. 43). Subsequently, the planarizing film 203, the planarizing block 202, and the buried film 102 are etched back to the vicinity of the stopper layer 201 by reactive ion etching (RIE) as anisotropic etching (FIG. 4).
4). Finally, the unevenness 204 on the substrate surface caused by the difference in the RIE etching rate between the materials is removed by mechanical polishing. At that time, the end point is controlled by the stopper layer 201 (FIG. 45).

【0008】この際に用いられる機械的研磨は、通常ポ
リッシング法(ラッピング法)と言われるものであり、
半導体基板表面に平面盤を圧着回転させ、その際、基板
表面材料を切削するに適当な研磨剤を平面盤と基板表面
間に付加することで基板表面の材料を一平面的に削り取
るものである。この研磨材は、一般的には10分の数ミ
クロンから数ミクロン程度の均一粒径を持つシリコン酸
化膜の球形の粒と、これら各々の粒をゲル化せずに分離
し均一に含む液からなる。
The mechanical polishing used at this time is generally called a polishing method (lapping method).
A flat board is pressed and rotated on the surface of a semiconductor substrate. At this time, an abrasive suitable for cutting the material of the board surface is added between the flat board and the board surface to scrape the material of the board surface in one plane. . This abrasive is generally formed from a spherical particle of a silicon oxide film having a uniform particle size of several tenths to several microns of a tenth, and a liquid containing each of these particles separated and uniformly without gelation. Become.

【0009】そして、後にストッパ層201を除去する
ことで、半導体基板101の凸部103の表面層と一様
な平面をもつ埋込膜102で半導体基板の凹部104が
充填された構造が完成される(図46)。
Then, by removing the stopper layer 201 later, a structure in which the recess 104 of the semiconductor substrate is filled with the surface layer of the projection 103 of the semiconductor substrate 101 and the buried film 102 having a uniform plane is completed. (FIG. 46).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
は、平坦化ブロック202、2つの平坦化層102及び
203を形成しなければならず製造工程が増加する。更
に、平坦性を上げる観点から、平坦化ブロック及び平坦
化層は埋め込み材料に対してRIEのエッチング速度が
一様でなければならない。しかしながら、このように三
層に対してRIEエッチング速度を一定に保つ材料及び
条件を選定することは実際上きわめて困難であり、最後
に残る凹凸については機械的研磨を付加することで平坦
化を実現している。別言すれば、平坦化工程がRIEと
機械的研磨とによる2工程分必要であり、やはり製造工
程が増加する。
However, in the above method, the planarizing block 202 and the two planarizing layers 102 and 203 have to be formed, which increases the number of manufacturing steps. Further, from the viewpoint of improving flatness, the flattening block and the flattening layer must have a uniform RIE etching rate with respect to the filling material. However, it is practically extremely difficult to select a material and conditions for keeping the RIE etching rate constant for the three layers as described above. are doing. In other words, the planarization process requires two processes of RIE and mechanical polishing, which also increases the number of manufacturing processes.

【0011】なお、平坦化ブロック、平坦化層を形成し
た後、一括して機械的研磨のみにより平坦化する方法が
考えられるが、この方法では製造上の効率の面から機械
的研磨における研磨速度を大きくしなければならない。
しかも、研磨速度に比例して研磨の面内ばらつきが大き
くなるともに、ストッパ層による機械的研磨の制御も困
難になる。また、この場合においてもRIEと同様に三
層に対して機械的研磨速度を一様にすることが平坦性の
点から必要であるが、これはRIEのとき以上に困難で
ある。もし、研磨時間を短縮するために、平坦化ブロッ
ク202や平坦化層203を形成することなく、機械的
研磨を行った場合は、凸部に比較して凹部の研磨速度は
小さいものの、面積が広い凹部領域の中央部ではその両
者の研磨速度が近づき、凹部の埋込材料が研磨除去され
て、結果的に平坦化が実現できない。
A method of forming the flattening block and the flattening layer and then flattening the whole by mechanical polishing alone can be considered. However, in this method, the polishing rate in mechanical polishing is considered from the viewpoint of manufacturing efficiency. Must be increased.
In addition, the in-plane variation of the polishing increases in proportion to the polishing rate, and the control of the mechanical polishing by the stopper layer becomes difficult. Also in this case, it is necessary to make the mechanical polishing rates uniform for the three layers as in the case of RIE from the viewpoint of flatness, but this is more difficult than in RIE. If mechanical polishing is performed without forming the flattening block 202 and the flattening layer 203 in order to shorten the polishing time, the polishing rate of the concave portion is smaller than that of the convex portion, but the area is small. At the center of the wide recessed region, the polishing rates of both become close to each other, and the filling material of the recessed portion is polished and removed. As a result, planarization cannot be realized.

【0012】よって、本発明は、精度の高い平坦化構造
を簡便に実現する方法を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for easily realizing a highly accurate planarized structure.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体装
置の製造方法によれば、表面に凹部及び凸部を有する半
導体基板の前記凸部の表面に第1のストッパ層を形成す
る工程と、前記半導体基板の表面全体に基板表面の前記
凹部を埋込むための埋込み膜を形成する工程と、前記凹
部領域上の前記埋込み膜表面に第2のストッパ層を選択
的に形成する工程と、機械的研磨により前記第1ストッ
パ層の表面が露出するまで平面的に前記埋込み膜を除去
する工程と、を具備したことを特徴とする。
According to a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming a first stopper layer on a surface of a convex portion of a semiconductor substrate having a concave portion and a convex portion on the surface; Forming a buried film for burying the recess on the substrate surface over the entire surface of the semiconductor substrate, selectively forming a second stopper layer on the buried film surface over the recess region, Removing the buried film in a planar manner until the surface of the first stopper layer is exposed by selective polishing.

【0014】前記第2のストッパ層の膜厚は前記半導体
基板表面の凹凸の段差より薄いことが好ましい。
It is preferable that the thickness of the second stopper layer is smaller than a step of unevenness on the surface of the semiconductor substrate.

【0015】前記第1および第2のストッパ層はシリコ
ン窒化膜あるいはポリシリコン膜であり、あるいは対磨
性のある炭素膜、タングステン膜、チタン膜またはそれ
等と他の物質の化合物からなる群から選択されたもので
あると良い。
The first and second stopper layers are a silicon nitride film or a polysilicon film, or a group consisting of an abrasive carbon film, a tungsten film, a titanium film, or a compound of these and other substances. It is good that it is selected.

【0016】隣接する2つの前記凸部が埋込み膜の厚さ
の2倍に最小加工寸法を加えた距離よりも大きい距離に
あるときにのみ、両凸部間の凹部に埋め込まれた埋込み
膜上に前記第2のストッパ層が形成されると良い。
Only when the two adjacent protrusions are at a distance larger than a distance obtained by adding a minimum processing dimension to twice the thickness of the buried film, the buried film buried in the recess between the two protrusions. Preferably, the second stopper layer is formed.

【0017】前記埋込み膜の厚さが前記半導体基板上の
凹凸の段差の80〜120%の範囲で選択されると良
い。
It is preferable that the thickness of the buried film is selected in a range of 80 to 120% of a step of the unevenness on the semiconductor substrate.

【0018】前記凸部が半導体基板の初期表面であり、
前記凹部が前記半導体基板に形成された溝部の場合、前
記凸部が半導体基板上にシリコン酸化膜を介して積層さ
れた第1の金属配線層であり、前記凹部が前記半導体基
板の初期表面である場合のいずれにも本発明が提供され
る。
The projection is an initial surface of the semiconductor substrate;
When the concave portion is a groove formed in the semiconductor substrate, the convex portion is a first metal wiring layer laminated on the semiconductor substrate via a silicon oxide film, and the concave portion is an initial surface of the semiconductor substrate. In any of the cases, the present invention is provided.

【0019】前記第1のストッパ層および第2のストッ
パ層が除去された後、層間絶縁膜となるシリコン酸化膜
を堆積させる工程と、このシリコン酸化膜上に第2の金
属配線層を形成する工程とを備えることができる。
After the first stopper layer and the second stopper layer are removed, a step of depositing a silicon oxide film to be an interlayer insulating film, and forming a second metal wiring layer on the silicon oxide film And a step.

【0020】また、本発明によれば、表面に凹部及び凸
部を有する半導体基板の表面に前記凹部を埋込むための
埋込み膜を形成する工程と、前記凹部領域上の前記埋込
み膜表面に第1のストッパ層を選択的に形成する工程
と、機械的研磨により前記凸部の表面が露出するまで平
面的に前記埋込み膜を除去する工程と、を具備したこと
を特徴とする。
Further, according to the present invention, a step of forming a buried film for burying the concave portion on the surface of the semiconductor substrate having a concave portion and a convex portion on the surface, and forming a buried film on the surface of the buried film on the concave region. A step of selectively forming the first stopper layer and a step of planarly removing the buried film until the surface of the projection is exposed by mechanical polishing.

【0021】隣接する2つの前記凸部が埋込み膜の厚さ
の2倍に最小加工寸法を加えた距離よりも大きい距離に
あるときにのみ、両凸部間の凹部に埋め込まれた埋込み
膜上に前記第2のストッパ層が形成されるようにするこ
とが好ましい。
Only when the two adjacent protrusions are at a distance greater than the distance obtained by adding the minimum processing dimension to twice the thickness of the buried film, the buried film buried in the recess between the two protrusions. It is preferable that the second stopper layer is formed first.

【0022】さらに、本発明によれば、表面に凹部及び
凸部を有する半導体基板の前記凸部の表面に第1のスト
ッパ層としての第1のポリシリコン層を形成する工程
と、前記半導体基板の表面全体に基板表面の前記凹部を
埋込むための埋込み膜を形成する工程と、前記凹部領域
上の前記埋込み膜表面に第2のストッパ層としての第2
のポリシリコン層を異方性エッチングにより選択的に形
成する工程と、機械的研磨により前記第1ストッパ層の
表面が露出するまで前記埋込み膜を除去する工程と、を
具備したことを特徴とする。
Further, according to the present invention, a step of forming a first polysilicon layer as a first stopper layer on a surface of the convex portion of the semiconductor substrate having a concave portion and a convex portion on the surface; Forming a buried film for burying the concave portion on the substrate surface over the entire surface of the substrate, and forming a second stopper layer as a second stopper layer on the buried film surface on the concave region.
Selectively forming the polysilicon layer by anisotropic etching, and removing the buried film until the surface of the first stopper layer is exposed by mechanical polishing. .

【0023】前記第2のポリシリコン層を選択的に形成
する工程が、堆積された第2のポリシリコン層の上にさ
らにシリコン酸化膜を第2のポリシリコン層に存在する
段差分以上の厚さで堆積させた後にこれを第2のポリシ
リコン層とともにパターニングするものであると良い。
The step of selectively forming the second polysilicon layer may further comprise the step of forming a silicon oxide film on the deposited second polysilicon layer with a thickness greater than or equal to a step difference existing in the second polysilicon layer. After the deposition, the pattern is preferably patterned together with the second polysilicon layer.

【0024】隣接する2つの前記凸部が埋込み膜の厚さ
の2倍に最小加工寸法を加えた距離よりも大きい距離に
あるときにのみ、両凸部間の凹部に埋め込まれた埋込み
膜上に前記第2のストッパ層が形成されることが好まし
い。
Only when the distance between two adjacent protrusions is greater than a distance obtained by adding a minimum processing dimension to twice the thickness of the buried film, the buried film buried in the recess between the two protrusions. Preferably, the second stopper layer is formed.

【0025】[0025]

【作用】凸部と凹部を有する半導体基板上に埋め込み膜
を堆積した後、広い凹部には過大な研磨やエッチングを
防止するストッパ膜が形成されるので、平坦化のために
埋め込み膜の研磨あるいはエッチバックを行う工程にお
いて平坦度を損なうような過大な研磨が進まず、全体と
して平坦度の高い埋め込み膜が簡便に得られる。この凹
部と凸部の関係はRAMのセル構造や多層配線構造に適
用されるが、隣接する凸部間の距離が所定の寸法以下の
場合にはそこにストッパ膜を形成しないようにすること
でマスクを簡略化することができる。
After depositing a buried film on a semiconductor substrate having a convex portion and a concave portion, a stopper film for preventing excessive polishing and etching is formed in a wide concave portion. Excessive polishing that impairs the flatness does not proceed in the step of performing the etch back, and a buried film having a high flatness as a whole can be easily obtained. The relationship between the concave portions and the convex portions is applied to the cell structure and the multilayer wiring structure of the RAM. When the distance between the adjacent convex portions is equal to or less than a predetermined dimension, it is possible to prevent the stopper film from being formed thereon. The mask can be simplified.

【0026】半導体基板上の凸部上にもストッパ層を設
けることにより、研磨あるいはエッチングの終点の制御
が容易となる。
By providing the stopper layer also on the convex portion on the semiconductor substrate, it becomes easy to control the end point of polishing or etching.

【0027】更に、第1及び第2のストッパ層の材料の
組み合わせ(機械的研磨における埋込材料との研磨速度
の選択性や膜厚の最適化)により、従来の平坦化工程に
おいて必要とされたブロックレジスト、平坦化レジスト
の形成、研磨前のRIEエッチバック等の工程を省略で
き、従来技術より簡便にしかも精度良く平坦化した構造
が実現される。
Furthermore, the combination of the materials of the first and second stopper layers (selectivity of the polishing rate with the embedding material in mechanical polishing and optimization of the film thickness) is required in the conventional flattening process. Steps such as formation of a block resist and a flattening resist, and RIE etch-back before polishing can be omitted, and a planarized structure can be realized more easily and more accurately than in the prior art.

【0028】[0028]

【実施例】まず、本発明の基本的な製造工程について図
1〜図5を参照して説明する。各図において従来例と対
応する部分には同一符号を付す。図1において、半導体
基板101の凸部103の上部表面に第1のストッパ層
201を形成する(図1)。この第1のストッパ層20
1は、後の研磨工程で基板101表面の凸部103の表
面に積層される埋込材料を研磨する際に、研磨のストッ
パとなるよう、その研磨速度が埋込材料より小さくなる
材料で形成される。凹部104を埋め込む埋込膜102
を半導体基板101表面の凹凸部の全面に亘って一様に
形成する(図2)。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a basic manufacturing process of the present invention will be described with reference to FIGS. In each figure, the same reference numerals are given to parts corresponding to the conventional example. In FIG. 1, a first stopper layer 201 is formed on the upper surface of a convex portion 103 of a semiconductor substrate 101 (FIG. 1). This first stopper layer 20
1 is formed of a material whose polishing rate is smaller than that of the embedding material so as to serve as a polishing stopper when polishing the embedding material laminated on the surface of the projection 103 on the surface of the substrate 101 in a subsequent polishing step. Is done. Embedded film 102 for embedding recess 104
Is uniformly formed over the entire surface of the uneven portion on the surface of the semiconductor substrate 101 (FIG. 2).

【0029】比較的幅の面積の大きい凹部104におい
ては埋込膜102の凹部105表面に第2のストッパ層
301を形成する(図3)。この第2のストッパ層30
1も後の研磨工程で基板101表面の凸部103表面に
形成される埋込膜102を研磨する際のストッパとな
る。このストッパ層301の材料は、研磨速度が埋込膜
102の材料より小さくなるように選定される。
In the concave portion 104 having a relatively large area, a second stopper layer 301 is formed on the surface of the concave portion 105 of the buried film 102 (FIG. 3). This second stopper layer 30
1 also serves as a stopper when polishing the buried film 102 formed on the surface of the projection 103 on the surface of the substrate 101 in the subsequent polishing step. The material of the stopper layer 301 is selected so that the polishing rate is lower than the material of the buried film 102.

【0030】次に機械的研磨により上記第1のストッパ
層201の表面が露出するまで平面的に前記埋込膜10
2を研磨する(図4)。続いて第1のストッパ層201
及び前記第2のストッパ層301を除去し、半導体基板
101の凸部103表面を露出する。こうして、半導体
基板101の表面平坦化される(図5)。
Next, the buried film 10 is planarized by mechanical polishing until the surface of the first stopper layer 201 is exposed.
2 is polished (FIG. 4). Subsequently, the first stopper layer 201
Then, the second stopper layer 301 is removed, and the surface of the projection 103 of the semiconductor substrate 101 is exposed. Thus, the surface of the semiconductor substrate 101 is planarized (FIG. 5).

【0031】上記製造工程において、例えば、埋込膜1
02を絶縁膜とし、ここまでの方法による絶縁膜で埋め
込まれた凹部104を素子分離領域、凸部103の基板
表面を素子領域とすると、以後は、埋込素子分離領域1
02で分離されたこの素子領域103上に周知の方法で
素子を形成することができる。
In the above manufacturing process, for example, the buried film 1
02 is an insulating film, the concave portion 104 buried with the insulating film by the above method is an element isolation region, and the substrate surface of the convex portion 103 is an element region.
An element can be formed on this element region 103 separated by 02 by a known method.

【0032】上記方法においては、機械的研磨による第
2のストッパ層301の材料と埋込膜102の材料の研
磨速度に相違があり、少なくとも第2のストッパ材料3
01の方が研磨速度が小さいこと、また、研磨速度の確
保から、第2のストッパ層301の膜厚は基板101表
面の凹凸の段差より小さいこと、更に、平坦性の点から
埋込膜102の膜厚は半導体基板101表面の凹凸の段
差に近く、凸部103の表面と埋込膜102の2倍より
広い幅の凹部104に埋め込められた埋込材料102の
表面との間に大きな高低差がないことが要求される。更
に付け加えれば、第1のストッパ層201の材料は、理
想的には第2のストッパ材料301と同様に、機械的研
磨速度が埋込膜102の材料より小さいことが望ましい
が、第2のストッパ層301の材料によるストッパ効果
が大きい場合はその限りではない。
In the above method, there is a difference in the polishing rate between the material of the second stopper layer 301 and the material of the buried film 102 by mechanical polishing.
01 is lower in polishing rate, and in order to ensure the polishing rate, the thickness of the second stopper layer 301 is smaller than the step of the unevenness on the surface of the substrate 101. Is close to the step of unevenness on the surface of the semiconductor substrate 101, and a large height difference between the surface of the convex portion 103 and the surface of the embedding material 102 embedded in the concave portion 104 having a width wider than twice the embedding film 102. It is required that there is no difference. In addition, it is desirable that the material of the first stopper layer 201 is ideally lower in mechanical polishing rate than the material of the buried film 102, similarly to the material of the second stopper material 301. This is not the case when the stopper effect due to the material of the layer 301 is large.

【0033】上記製造工程の具体的例を図面を参照して
説明する。図6〜図15は本発明の第1の実施例を説明
する工程別断面図であって、特に素子分離に応用した場
合を示す。
A specific example of the above manufacturing process will be described with reference to the drawings. FIGS. 6 to 15 are cross-sectional views for explaining steps of the first embodiment of the present invention, particularly showing a case where the present invention is applied to element isolation.

【0034】まず、P型(100)で比抵抗が1〜2Ω
cmのシリコン半導体基板401を1000℃の酸化性
雰囲気中で酸化することにより、その表面に保護膜とし
ての膜厚が15nmのシリコン酸化膜402を形成す
る。更に、このシリコン酸化膜402上にCVD法(化
学的気相成長法)により第1のストッパ材料として膜厚
が100nmの第1のシリコン窒化膜403を堆積させ
る(図6)。
First, a P-type (100) having a specific resistance of 1-2Ω
By oxidizing the silicon semiconductor substrate 401 having a thickness of 15 cm in an oxidizing atmosphere at 1000 ° C., a silicon oxide film 402 having a thickness of 15 nm as a protective film is formed on the surface thereof. Further, a first silicon nitride film 403 having a thickness of 100 nm is deposited as a first stopper material on the silicon oxide film 402 by a CVD method (chemical vapor deposition method) (FIG. 6).

【0035】次に、シリコン窒化膜403上フォトレジ
ストを塗布し、これを写真触刻して得られたレジストパ
ターン404をマスクとして、素子分離部形成予定領域
上の第1のシリコン窒化膜403及びその下のシリコン
酸化膜402を選択的に除去し、半導体基板401の表
面を露出させる。この除去には異方性エッチングである
RIE法(反応性イオンエッチング)を用いる(図
7)。
Next, a photoresist is applied on the silicon nitride film 403, and using the resist pattern 404 obtained by photolithography as a mask, the first silicon nitride film 403 and the The silicon oxide film 402 thereunder is selectively removed to expose the surface of the semiconductor substrate 401. An RIE method (reactive ion etching) which is anisotropic etching is used for this removal (FIG. 7).

【0036】次に、レジストパターン404及びその下
のシリコン窒化膜403等をマスクにして半導体基板4
01を別の条件によるRIE法により更にエッチング
し、半導体基板401表面に深さ0.5ミクロン程度の
溝405を形成する(図8)。
Next, using the resist pattern 404 and the underlying silicon nitride film 403 as a mask, the semiconductor substrate 4
01 is further etched by the RIE method under another condition to form a groove 405 having a depth of about 0.5 μm on the surface of the semiconductor substrate 401 (FIG. 8).

【0037】続いて不要となったレジストパターン40
4を除去し、露出している半導体基板401の溝405
内の表面の一般的な汚染除去処理を行う。その後に、基
板表面401を900℃の酸化性雰囲気中で酸化するこ
とにより、その表面に絶縁膜としての膜厚が10nmの
シリコン酸化膜406を形成する。基板表面401上に
は凸部410及び凹部405が形成されている(図
9)。
Subsequently, the unnecessary resist pattern 40
4 is removed, and the exposed groove 405 of the semiconductor substrate 401 is removed.
General decontamination treatment of the surface inside. Thereafter, the substrate surface 401 is oxidized in an oxidizing atmosphere at 900 ° C., thereby forming a silicon oxide film 406 having a thickness of 10 nm as an insulating film on the surface. A convex portion 410 and a concave portion 405 are formed on the substrate surface 401 (FIG. 9).

【0038】次に埋込材料としてシリコン酸化膜を減圧
CVD法で堆積し、膜厚が600nmのシリコン酸化膜
層407を形成して溝405を埋め込む。この時点で、
溝405内は絶縁膜としてのシリコン酸化膜406とC
VDシリコン酸化膜407で完全に充填される(図1
0)。
Next, a silicon oxide film is deposited as a filling material by a low pressure CVD method, and a silicon oxide film layer 407 having a thickness of 600 nm is formed to fill the groove 405. at this point,
The inside of the groove 405 contains a silicon oxide film 406 as an insulating film and C
Completely filled with VD silicon oxide film 407 (FIG. 1)
0).

【0039】次にCVD法により第2のストッパとして
の第2のシリコン窒化膜408を150nmの厚さで形
成する(図11)。
Next, a second silicon nitride film 408 as a second stopper is formed with a thickness of 150 nm by the CVD method (FIG. 11).

【0040】次に、レジストを全面に塗布し、これを写
真触刻法によりパターニングしたレジストパターン40
9をマスクに、素子領域410上(基板表面凸部)及び
その周辺の第2のシリコン窒化膜408を選択的に除去
する(図12)。
Next, a resist is applied to the entire surface, and is patterned by photolithography.
Using the mask 9 as a mask, the second silicon nitride film 408 on the element region 410 (projection on the substrate surface) and its periphery is selectively removed (FIG. 12).

【0041】次に、不要となったレジストパターン40
9を除去し、突出するCVDシリコン酸化膜407をポ
リッシング法により上部から一様に第1のシリコン窒化
膜403が露出するまで研磨し、除去する。このときの
研磨条件は、研磨速度はCVDシリコン酸化膜407が
150nm/分に対してシリコン窒化膜403及び40
8が30nm/分となるように設定し、研磨時間はCV
Dシリコン酸化膜407に対してオーバー研磨量20%
となるように5分とする。
Next, the unnecessary resist pattern 40
9 is removed, and the protruding CVD silicon oxide film 407 is polished and removed by a polishing method until the first silicon nitride film 403 is uniformly exposed from above. The polishing conditions at this time are as follows: the polishing rate is 150 nm / min for the CVD silicon oxide film 407 and the silicon nitride films 403 and 40
8 was set to 30 nm / min, and the polishing time was CV.
20% overpolishing amount for D silicon oxide film 407
5 minutes.

【0042】従って、研磨当初より露出している第2の
シリコン窒化膜408の、特に、段差部より離れた場所
では、設計したシリコン窒化膜408本来の研磨速度で
研磨されるため、ほぼ全膜厚が削られる。しかし、段差
部の近傍では凸部410による影響で第2のシリコン窒
化膜408にかかるポリッシュ時の圧力が弱められ、ポ
リッシュ速度は低下するため、全膜厚が削られることは
なく、幾らか残る(図13)。
Therefore, the second silicon nitride film 408 exposed from the beginning of polishing is polished at the original polishing rate of the designed silicon nitride film 408, especially at a position apart from the step, so that almost all the film is removed. Thickness is reduced. However, in the vicinity of the step, the pressure at the time of polishing applied to the second silicon nitride film 408 is weakened due to the influence of the convex portion 410, and the polishing speed is decreased. (FIG. 13).

【0043】次に図14に示すように、露出した第1の
シリコン窒化膜403と残存する第2のシリコン窒化膜
408を除去することもできる。このような除去を行う
ことによりゲッタリング効果の向上を図ることができ
る。
Next, as shown in FIG. 14, the exposed first silicon nitride film 403 and the remaining second silicon nitride film 408 can be removed. By performing such removal, the gettering effect can be improved.

【0044】半導体基板401の素子領域410(凸
部)上のシリコン酸化膜402をフッ酸溶液(弗化アン
モニウム溶液)により15秒、膜厚にして25nmをエ
ッチング除去し、半導体基板401の表面を露出せしめ
る。その後は、周知の方法を用いることにより露出した
素子領域410の基板表面にMOSゲート構造、ソー
ス、ドレイン拡散層、配線間絶縁層、リード電極配線な
どを形成し必要とする素子を作り込む(図15)。
The silicon oxide film 402 on the element region 410 (convex portion) of the semiconductor substrate 401 is etched away by a hydrofluoric acid solution (ammonium fluoride solution) for 15 seconds to a thickness of 25 nm, and the surface of the semiconductor substrate 401 is etched. Expose it. Thereafter, a MOS gate structure, a source / drain diffusion layer, an inter-wiring insulating layer, a lead electrode wiring, and the like are formed on the exposed substrate surface of the element region 410 by using a well-known method, and necessary elements are formed (FIG. 15).

【0045】こうして、本発明の方法により埋込素子分
離領域への平坦で簡便な埋込材料の埋込が可能となる。
尚、突出した埋込材料407の研磨速度を損なわないよ
うにするため、埋込材料407の突出した部分の表面の
高さに対して、第2のストッパ材料の表面の高さは研磨
損失が小さくなるよう低く設定される。また、第2のス
トッパ材料に研磨速度の極めて小さいものを選び、その
膜厚を薄くすることが望まれる。そこで、実施例の応用
として、耐磨性があって研磨速度が更に遅い材料、例え
ば硬度が大きく機械的研磨速度が小さいカーボン膜、タ
ングステン(W)膜やチタン(Ti)膜等の高融点金属
膜またはそれ等の化合物膜を第二のストッパ材料に選ぶ
ことにより、より良い研磨平坦面を実現することができ
る。
In this manner, the method of the present invention makes it possible to bury a buried material in a buried element isolation region in a flat and simple manner.
In order to prevent the polishing rate of the protruding embedding material 407 from being impaired, the height of the surface of the second stopper material is smaller than the height of the protruding portion of the embedding material 407 by polishing loss. It is set low so as to be small. It is also desirable to select a material having an extremely low polishing rate for the second stopper material and to reduce its film thickness. Therefore, as an application of the embodiment, a material having high wear resistance and a lower polishing rate, such as a carbon film having a high hardness and a low mechanical polishing rate, a high melting point metal such as a tungsten (W) film and a titanium (Ti) film, etc. By selecting a film or a compound film thereof as the second stopper material, a better polished flat surface can be realized.

【0046】更に、第2のストッパ層の成形位置は、埋
め込み材との研磨速度の相対的な関係から、最適位置が
異なり、選択比が小さい場合などは、埋込材凸部の側壁
にまでかかるようにしても良い。
Furthermore, the forming position of the second stopper layer is different from the optimum position due to the relative relationship of the polishing rate with the embedding material. Such a configuration may be adopted.

【0047】図16〜22は本発明の第2の実施例を示
す工程別素子断面図であり多層配線構造に本発明を適用
した例を示すものである。
FIGS. 16 to 22 are cross-sectional views of a device according to a second embodiment of the present invention, showing an example in which the present invention is applied to a multilayer wiring structure.

【0048】まず、P型(100)で比抵抗が1〜2Ω
cmのシリコン半導体基板401を準備し、気相成長法
により第1のシリコン酸化膜411を800nmの厚さ
に成長させ、第1のアルミニウム膜412をスパッタ法
により600nmの厚さに形成し、さらに第1のシリコ
ン窒化膜413を50nmの厚さに形成させる。次に全
面にレジスト414を塗布し、これを写真食刻法により
パターニングする(図16)。
First, a P-type (100) having a specific resistance of 1-2Ω
cm of a silicon semiconductor substrate 401, a first silicon oxide film 411 is grown to a thickness of 800 nm by a vapor phase growth method, and a first aluminum film 412 is formed to a thickness of 600 nm by a sputtering method. A first silicon nitride film 413 is formed to a thickness of 50 nm. Next, a resist 414 is applied on the entire surface and is patterned by a photolithography method (FIG. 16).

【0049】次にこのパターニングされたレジスト41
4をマスクにして第1のシリコン窒化膜413および第
1のアルミニウム膜412をRIE法によりエッチング
除去してパターニングし、シリコン酸化膜411を露出
させる(図17)。その後、レジスト414を除去す
る。
Next, the patterned resist 41
Using the mask 4 as a mask, the first silicon nitride film 413 and the first aluminum film 412 are etched away by RIE and patterned to expose the silicon oxide film 411 (FIG. 17). After that, the resist 414 is removed.

【0050】次に、第2のシリコン酸化膜414を60
0nmの厚さで、その上に第2のシリコン窒化膜415
を50nmの厚さで順次堆積させる。この堆積後には、
比較的面積の大きい凹部では第2のシリコン窒化膜もや
はり凹部となっている。
Next, the second silicon oxide film 414 is
A thickness of 0 nm and a second silicon nitride film 415 thereon
Are sequentially deposited in a thickness of 50 nm. After this deposition,
In the recess having a relatively large area, the second silicon nitride film is also a recess.

【0051】次に、レジストを塗布し、これを写真食刻
法によりこの凹部に対応してレジストパターン層416
を選択的に残存させる(図18)。
Next, a resist is applied, and the resist is applied by photolithography to the resist pattern layer 416 corresponding to the concave portions.
Are selectively left (FIG. 18).

【0052】そして、このレジストパターン層416を
マスクとして第2のシリコン窒化膜415をRIE法に
よりエッチングし、広い凹部にのみ第2のシリコン窒化
膜415を残存させる。そしてレジスト層416を剥離
する(図19)。
Then, using the resist pattern layer 416 as a mask, the second silicon nitride film 415 is etched by RIE to leave the second silicon nitride film 415 only in a wide recess. Then, the resist layer 416 is peeled off (FIG. 19).

【0053】続いて第1のシリコン窒化膜413および
第2のシリコン窒化膜415をストッパとして、第2の
シリコン酸化膜414を研磨し、全体を平坦化する。こ
の研磨条件は図13で説明したのと同じである。
Subsequently, using the first silicon nitride film 413 and the second silicon nitride film 415 as stoppers, the second silicon oxide film 414 is polished to flatten the whole. The polishing conditions are the same as those described with reference to FIG.

【0054】次に第1のシリコン窒化膜413および第
2のシリコン窒化膜415をケミカルドライエッチング
で除去し、その上に第3のシリコン酸化膜416を60
0nmの厚さで気相成長法により堆積させる(図2
1)。
Next, the first silicon nitride film 413 and the second silicon nitride film 415 are removed by chemical dry etching, and a third silicon oxide film 416 is
Deposited by vapor deposition with a thickness of 0 nm (FIG. 2
1).

【0055】次にアルミニウムをスパッタリングにより
全面に堆積させ、これを写真食刻法によりパターニング
を行い、第2のアルミニウム配線膜417を形成する
(図22)。
Next, aluminum is deposited on the entire surface by sputtering, and is patterned by photolithography to form a second aluminum wiring film 417 (FIG. 22).

【0056】このような配線構造では多層配線間の層間
絶縁膜の上面をを第1層の配線(アルミニウム膜41
2)の段差に影響されることなくほぼ平坦に形成できる
ため、第2層の配線(アルミニウム膜417)には段差
で生じ易いエッチング残りや断線が発生せず、信頼性が
向上する。
In such a wiring structure, the upper surface of the interlayer insulating film between the multilayer wirings is placed on the first layer wiring (the aluminum film 41).
Since the second layer wiring (aluminum film 417) can be formed almost flat without being affected by the step of 2), there is no etching residue or disconnection that is likely to occur due to the step, and the reliability is improved.

【0057】この実施例の変形例である第3の実施例と
して、図16の工程で形成した第1のシリコン窒化膜4
13を省略した例を図23および図24に示す。
As a third embodiment which is a modification of this embodiment, the first silicon nitride film 4 formed in the process of FIG.
Examples in which 13 is omitted are shown in FIGS.

【0058】図23は図19の工程に対応するもので、
広い凹部には第2のシリコン窒化膜415が堆積されて
いるが、第1のアルミニウム膜412の上にはシリコン
窒化膜が形成されてはいない。この状態で第2のシリコ
ン窒化膜415をストッパとして研磨を行い、第1のア
ルミニウム膜412の表面が露出した時点で研磨を停止
する(図24)。このような第1のアルミニウム膜41
2の表面は、モータのトルクを監視しておき、その大き
な変化を検出することにより行うことができる。この場
合、アルミニウム膜412は必ずオーバーエッチされる
が、この膜は配線として利用されるのみであるので、特
に大きな問題はない。また、このアルミニウム膜を最初
からオーバーエッチを見込んで厚めに形成することがで
きる。
FIG. 23 corresponds to the step of FIG.
Although the second silicon nitride film 415 is deposited in the wide recess, the silicon nitride film is not formed on the first aluminum film 412. In this state, polishing is performed using the second silicon nitride film 415 as a stopper, and the polishing is stopped when the surface of the first aluminum film 412 is exposed (FIG. 24). Such a first aluminum film 41
The surface 2 can be performed by monitoring the torque of the motor and detecting a large change thereof. In this case, the aluminum film 412 is always over-etched. However, since this film is only used as a wiring, there is no particular problem. Further, the aluminum film can be formed thicker from the beginning with an allowance for overetching.

【0059】以下は図21および図22に示されたのと
同様の工程により、第2のアルミニウム配線膜を形成す
れば良い。
In the following, the second aluminum wiring film may be formed by the same steps as those shown in FIGS.

【0060】この方法でも先の実施例と同様の信頼性の
高い配線構造を得ることができる。
With this method, a highly reliable wiring structure similar to that of the previous embodiment can be obtained.

【0061】図25〜図32は本発明の第4の実施例を
示す工程別断面図である。
FIGS. 25 to 32 are sectional views showing steps in the fourth embodiment of the present invention.

【0062】まず、P型(100)で比抵抗が1〜2Ω
cmのシリコン半導体基板421を1000℃の酸化性
雰囲気中で酸化することにより、その表面に保護膜とし
ての膜厚が15nmのシリコン酸化膜422を形成す
る。更に、このシリコン酸化膜422上にCVD法(化
学的気相成長法)により第1のストッパ材料として膜厚
が100nmのポリシリコン膜423を堆積させる(図
25)。
First, a P-type (100) having a specific resistance of 1-2Ω
By oxidizing the silicon semiconductor substrate 421 having a thickness of 1000 cm in an oxidizing atmosphere at 1000 ° C., a silicon oxide film 422 having a thickness of 15 nm as a protective film is formed on the surface thereof. Further, a polysilicon film 423 having a thickness of 100 nm is deposited as a first stopper material on the silicon oxide film 422 by CVD (chemical vapor deposition) (FIG. 25).

【0063】次に、ポリシリコン窒化膜423上フォト
レジストを塗布し、これを写真触刻して得られたレジス
トパターン424をマスクとして、RIE法により素子
分離部形成予定領域上のポリシリコン膜423及びその
下のシリコン酸化膜422を選択的に除去し、半導体基
板421の表面を露出させる(図26)。
Next, a photoresist is applied on the polysilicon nitride film 423, and the photoresist film 424 obtained by photolithography is used as a mask. And the silicon oxide film 422 thereunder is selectively removed to expose the surface of the semiconductor substrate 421 (FIG. 26).

【0064】次に、レジストパターン424及びその下
のポリシリコン膜423等をマスクにして半導体基板4
21を別の条件によるRIE法により更にエッチング
し、半導体基板421表面に深さ0.5ミクロン程度の
溝425を形成する(図27)。
Next, using the resist pattern 424 and the polysilicon film 423 thereunder as a mask, the semiconductor substrate 4
21 is further etched by RIE under different conditions to form a groove 425 having a depth of about 0.5 μm on the surface of the semiconductor substrate 421 (FIG. 27).

【0065】次に、不要となったレジストパターン42
4を除去し、露出している半導体基板421の溝425
内の表面の一般的な汚染除去処理を行う。その後に、基
板表面421を900℃の酸化性雰囲気中で酸化するこ
とにより、その表面に絶縁膜としての膜厚が10nmの
シリコン酸化膜426を形成する。このようにして基板
表面421上には凸部410及び凹部425が形成され
ている(図28)。
Next, the unnecessary resist pattern 42
4 is removed, and the groove 425 of the exposed semiconductor substrate 421 is removed.
General decontamination treatment of the surface inside. Thereafter, the substrate surface 421 is oxidized in an oxidizing atmosphere at 900 ° C., thereby forming a 10-nm-thick silicon oxide film 426 as an insulating film on the surface. In this way, the protrusions 410 and the recesses 425 are formed on the substrate surface 421 (FIG. 28).

【0066】次に、埋込材料としてシリコン酸化膜を減
圧CVD法で堆積し、膜厚が600nmのシリコン酸化
膜層427を形成して溝425を埋め込む。この時点
で、溝425内は絶縁膜としてのシリコン酸化膜426
とCVDシリコン酸化膜427で完全に充填される(図
29)。
Next, a silicon oxide film is deposited as a filling material by a low pressure CVD method, and a silicon oxide film layer 427 having a thickness of 600 nm is formed to fill the groove 425. At this time, the inside of the groove 425 is a silicon oxide film 426 as an insulating film.
And a CVD silicon oxide film 427 (FIG. 29).

【0067】次に、CVD法により第2のストッパとし
ての第2のポリシリコン膜428を150nmの厚さで
形成する(図30)。
Next, a second polysilicon film 428 as a second stopper is formed with a thickness of 150 nm by the CVD method (FIG. 30).

【0068】次に、レジストを全面に塗布し、これを写
真触刻法によりパターニングして広い凹部に残存させた
レジストパターン429をマスクとして、素子領域43
0上(基板表面凸部)及びその周辺の第2のポリシリコ
ン膜428をRIE法により選択的に除去する(図3
1)。このとき、CVDシリコン酸化膜427の段差部
には側壁431が形成される。
Next, a resist is applied to the entire surface, and is patterned by photolithography to form a resist pattern 429 left in a wide recess as a mask.
The second polysilicon film 428 on and around the substrate 0 (projection on the surface of the substrate) and the periphery thereof are selectively removed by RIE (FIG.
1). At this time, a side wall 431 is formed at the step portion of the CVD silicon oxide film 427.

【0069】次に、不要となったレジストパターン42
9を除去し、機械研磨を行って第1のポリシリコン膜4
23が露出するまで研磨する。このときの研磨条件は、
研磨速度はCVDシリコン酸化膜427が240nm/
分に対してポリシリコン膜423及び428が30nm
/分となるように設定し、研磨時間はCVDシリコン酸
化膜427に対してオーバー研磨量20%となるように
3分とする。また、ポリシリコン膜428が一部残存す
るのは図13において説明したのと同じ理由である。
Next, the unnecessary resist pattern 42
9 is removed and the first polysilicon film 4 is subjected to mechanical polishing.
Polish until 23 is exposed. The polishing conditions at this time are as follows:
The polishing rate was 240 nm / cm for the CVD silicon oxide film 427.
30 nm for polysilicon films 423 and 428
/ Min, and the polishing time is set to 3 minutes so that the over-polishing amount with respect to the CVD silicon oxide film 427 becomes 20%. Further, the polysilicon film 428 partially remains for the same reason as described with reference to FIG.

【0070】その後、ポリシリコン膜423および42
8を除去することによりほぼ平坦な表面が得られ、周知
の方法を用いることにより露出した素子領域430の基
板表面にMOSゲート構造、ソース、ドレイン拡散層、
配線間絶縁層、リード電極配線などを形成し必要とする
素子を作り込む。この場合、シリコン酸化膜427は素
子分離領域となる。
Thereafter, the polysilicon films 423 and 42
8, a substantially flat surface is obtained, and the MOS gate structure, the source / drain diffusion layers, and the like are formed on the substrate surface of the element region 430 exposed by using a known method.
The required elements are formed by forming an insulating layer between wirings, lead electrode wirings, and the like. In this case, the silicon oxide film 427 becomes an element isolation region.

【0071】なお、図30に示した工程に代えて、ポリ
シリコン膜428の上にさらに第3のシリコン酸化膜4
41をCVD法により堆積させ(図33)、パターニン
グされたレジスト442を用いてRIE法によりエッチ
バックを行うと、シリコン酸化膜427の段差部にはポ
リシリコン膜443および第3のシリコン酸化膜441
が残存する(図34)。その後、レジストを除去して研
磨を行えば、図32に示した状態となる。
The third silicon oxide film 4 is further formed on the polysilicon film 428 in place of the process shown in FIG.
41 is deposited by the CVD method (FIG. 33) and is etched back by the RIE method using the patterned resist 442, and the polysilicon film 443 and the third silicon oxide film 441 are formed at the steps of the silicon oxide film 427.
Remain (FIG. 34). Thereafter, if the resist is removed and polishing is performed, the state shown in FIG. 32 is obtained.

【0072】この実施例では、広い凹部にもシリコン酸
化膜が堆積されるので、研磨前に全体の平面度が向上
し、研磨後の平坦度が向上する。
In this embodiment, since the silicon oxide film is deposited also on the wide concave portion, the overall flatness is improved before polishing and the flatness after polishing is improved.

【0073】図35は素子形成領域が近接しているとき
には、その間の凹部には第2のストッパ層を形成しない
ようにした実施例を示す平面図である。この例では2つ
の素子形成領域501および502が距離xだけ離れて
近接しており、これらの周囲の広い凹部には素子形成領
域から距離aだけ離れて第2のストッパ層510が形成
されている。このストッパ層に対しては、素子形成領域
上に堆積されるシリコン酸化膜の厚さをW、最小加工寸
法をyとして、 (1) a>W (2) x<2a+yのときは第2のストッパ層を堆積
させない との2つの条件が規定される。このような条件によりス
トッパ層に対するマスクを簡略化することができる。
FIG. 35 is a plan view showing an embodiment in which the second stopper layer is not formed in the recess between the element forming regions when they are close to each other. In this example, the two element formation regions 501 and 502 are close to each other by a distance x, and a second stopper layer 510 is formed in a wide recess around them at a distance a from the element formation region. . For this stopper layer, the thickness of the silicon oxide film deposited on the element formation region is W, and the minimum processing dimension is y. (1) a> W (2) When x <2a + y, the second Two conditions for not depositing the stopper layer are defined. Under such conditions, the mask for the stopper layer can be simplified.

【0074】このようなマスクは図36および図37の
ような手順で行われる。まず、素子形成領域501、5
02を距離L1だけ拡張する(図36)。このL1は L1>(2a+y)/2 の条件を満たすように選択される。この結果距離xが近
接しているときには2つの素子領域を拡大した範囲は結
合され、パターン503となる。
Such a mask is formed by a procedure as shown in FIGS. 36 and 37. First, the element formation regions 501, 5
02 is extended by the distance L1 (FIG. 36). This L1 is selected so as to satisfy the condition of L1> (2a + y) / 2. As a result, when the distance x is short, the enlarged ranges of the two element regions are combined to form a pattern 503.

【0075】次に図37に示されるように、パターン5
03を全周にわたってL2だけ縮小させる。このL2は L2<L1−a の条件を満たすようにする。したがって、この素子形成
領域間には第2のストッパ層は形成されない。
Next, as shown in FIG.
03 is reduced by L2 over the entire circumference. This L2 is set to satisfy the condition of L2 <L1-a. Therefore, no second stopper layer is formed between the element forming regions.

【0076】このような第2のストッパ層の形成は配線
層の形成時にも同様に適用することができる。図38は
このような例を示すもので、2本の配線層が近接してい
る場合にはストッパ層はその間には形成されない。
The formation of the second stopper layer can be similarly applied to the formation of the wiring layer. FIG. 38 shows such an example. When two wiring layers are close to each other, no stopper layer is formed between them.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
の製造方法においては、凸部と凹部を有する半導体基板
上に埋め込み膜を堆積した後、広い凹部には過大な研磨
を防止するストッパ膜が形成されるので、平坦度を損な
うような過大な研磨が進まず、全体として平坦度の高い
埋め込み膜を簡便に得ることができる。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after a buried film is deposited on a semiconductor substrate having a convex portion and a concave portion, a stopper film for preventing excessive polishing is formed in a wide concave portion. Is formed, excessive polishing that impairs the flatness does not proceed, and a buried film having a high flatness as a whole can be easily obtained.

【0078】また、隣接する凸部間の距離が所定の寸法
以下の場合にはそこにストッパ膜を形成しないようにす
ることでマスクを簡略化することができる。
When the distance between adjacent protrusions is smaller than a predetermined dimension, the mask can be simplified by not forming a stopper film there.

【0079】半導体基板上の凸部上にもストッパ層を設
けることにより、研磨あるいはエッチングの終点の制御
が容易となる。
By providing the stopper layer also on the projection on the semiconductor substrate, the end point of polishing or etching can be easily controlled.

【0080】更に、第1及び第2のストッパ層の材料の
組み合わせ(機械的研磨における埋込材料との研磨速度
の選択性や膜厚の最適化)により、従来の平坦化工程に
おいて必要とされたブロックレジスト層、平坦化レジス
ト層の形成、研磨前のRIEエッチバック等の工程を省
略でき、従来技術より簡便にしかも精度良く平坦化した
構造を実現することができる。
Further, the combination of the materials of the first and second stopper layers (selectivity of the polishing rate with the embedding material in mechanical polishing and optimization of the film thickness) is required in the conventional flattening step. Steps such as formation of a block resist layer and a flattening resist layer, and RIE etchback before polishing can be omitted, and a planarized structure can be realized more easily and more accurately than in the prior art.

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

【図1】本発明の基本的な半導体装置製造工程を示す断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a basic semiconductor device manufacturing process of the present invention.

【図2】本発明の基本的な半導体装置製造工程を示す断
面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a basic semiconductor device manufacturing process of the present invention.

【図3】本発明の基本的な半導体装置製造工程を示す断
面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a basic semiconductor device manufacturing process of the present invention.

【図4】本発明の基本的な半導体装置製造工程を示す断
面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a basic semiconductor device manufacturing process of the present invention.

【図5】本発明の基本的な半導体装置製造工程を示す断
面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a basic semiconductor device manufacturing process of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施例のより具体的な半導体装
置製造工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a more specific semiconductor device manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施例のより具体的な半導体装
置製造工程を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a more specific semiconductor device manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1の実施例のより具体的な半導体装
置製造工程を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a more specific semiconductor device manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第1の実施例のより具体的な半導体装
置製造工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a more specific semiconductor device manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第1の実施例のより具体的な半導体
装置製造工程を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a more specific semiconductor device manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第1の実施例のより具体的な半導体
装置製造工程を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing a more specific semiconductor device manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第1の実施例のより具体的な半導体
装置製造工程を示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing a more specific semiconductor device manufacturing process according to the first embodiment of the present invention;

【図13】本発明の第1の実施例のより具体的な半導体
装置製造工程を示す断面図である。
FIG. 13 is a sectional view showing a more specific semiconductor device manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第1の実施例のより具体的な半導体
装置製造工程を示す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view showing a more specific semiconductor device manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第1の実施例のより具体的な半導体
装置製造工程を示す断面図である。
FIG. 15 is a sectional view showing a more specific semiconductor device manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図16】多層配線構造に適用した本発明の第2の実施
例にかかる半導体装置製造工程を示す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to a second embodiment of the present invention applied to a multilayer wiring structure.

【図17】多層配線構造に適用した本発明の第2の実施
例にかかる半導体装置製造工程を示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to a second embodiment of the present invention applied to a multilayer wiring structure.

【図18】多層配線構造に適用した本発明の第2の実施
例にかかる半導体装置製造工程を示す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to a second embodiment of the present invention applied to a multilayer wiring structure.

【図19】多層配線構造に適用した本発明の第2の実施
例にかかる半導体装置製造工程を示す断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to a second embodiment of the present invention applied to a multilayer wiring structure.

【図20】多層配線構造に適用した本発明の第2の実施
例にかかる半導体装置製造工程を示す断面図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to a second embodiment of the present invention applied to a multilayer wiring structure.

【図21】多層配線構造に適用した本発明の第2の実施
例にかかる半導体装置製造工程を示す断面図である。
FIG. 21 is a sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to a second embodiment of the present invention applied to a multilayer wiring structure.

【図22】多層配線構造に適用した本発明の第2の実施
例にかかる半導体装置製造工程を示す断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to a second embodiment of the present invention applied to a multilayer wiring structure.

【図23】本発明の第3の実施例にかかる半導体装置製
造工程を示す断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to a third example of the present invention.

【図24】本発明の第3の実施例にかかる半導体装置製
造工程を示す断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to a third example of the present invention.

【図25】本発明の第4の実施例にかかる半導体装置製
造工程を示す断面図である。
FIG. 25 is a sectional view illustrating a semiconductor device manufacturing process according to a fourth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第4の実施例にかかる半導体装置製
造工程を示す断面図である。
FIG. 26 is a sectional view illustrating a semiconductor device manufacturing process according to a fourth embodiment of the present invention.

【図27】本発明の第4の実施例にかかる半導体装置製
造工程を示す断面図である。
FIG. 27 is a sectional view illustrating a semiconductor device manufacturing process according to a fourth embodiment of the present invention.

【図28】本発明の第4の実施例にかかる半導体装置製
造工程を示す断面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to a fourth embodiment of the present invention.

【図29】本発明の第4の実施例にかかる半導体装置製
造工程を示す断面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to the fourth embodiment of the present invention.

【図30】本発明の第4の実施例にかかる半導体装置製
造工程を示す断面図である。
FIG. 30 is a cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to a fourth embodiment of the present invention.

【図31】本発明の第4の実施例にかかる半導体装置製
造工程を示す断面図である。
FIG. 31 is a cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to a fourth embodiment of the present invention.

【図32】本発明の第4の実施例にかかる半導体装置製
造工程を示す断面図である。
FIG. 32 is a sectional view illustrating a semiconductor device manufacturing process according to a fourth embodiment of the present invention;

【図33】本発明の第5の実施例にかかる半導体装置製
造工程を示す断面図である。
FIG. 33 is a cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to the fifth embodiment of the present invention.

【図34】本発明の第5の実施例にかかる半導体装置製
造工程を示す断面図である。
FIG. 34 is a cross-sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to the fifth embodiment of the present invention.

【図35】凸部と、凹部に設けられるストッパ層との位
置関係を示す説明図である。
FIG. 35 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a convex portion and a stopper layer provided in a concave portion.

【図36】2つの凹部が近接した場合のストッパ層のマ
スクパターンを得る方法を示す説明図である。
FIG. 36 is an explanatory diagram showing a method for obtaining a mask pattern of a stopper layer when two concave portions are close to each other.

【図37】2つの凹部が近接した場合のストッパ層のマ
スクパターンを得る方法を示す説明図である。
FIG. 37 is an explanatory diagram showing a method for obtaining a mask pattern of a stopper layer when two concave portions are close to each other.

【図38】2つの金属配線とストッパ層との関係を示す
説明図である。
FIG. 38 is an explanatory diagram showing a relationship between two metal wirings and a stopper layer.

【図39】従来の半導体装置製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 39 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device manufacturing process.

【図40】従来の半導体装置製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 40 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device manufacturing process.

【図41】従来の半導体装置製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 41 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device manufacturing process.

【図42】従来の半導体装置製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 42 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device manufacturing process.

【図43】従来の半導体装置製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 43 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device manufacturing process.

【図44】従来の半導体装置製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 44 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device manufacturing process.

【図45】従来の半導体装置製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 45 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device manufacturing process.

【図46】従来の半導体装置製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 46 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device manufacturing process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,半導体基板 201 第1のストッパ材料膜 103 半導体基板表面の凸部 104 半導体基板表面の凹部 105 埋込膜 301 第二のストッパ材料膜 401,421 半導体基板 402,411,422 シリコン酸化膜 403,423 シリコン窒化膜 404,409,414,416,424,429,4
42 レジストパータン 405,425 凹部 406,426 シリコン酸化膜 407,427,441 CVDシリコン酸化膜(絶縁
膜) 408,428 第2のシリコン窒化膜 410,430 素子領域(基板表面凸部) 412,417 アルミニウム膜 413,415 シリコン窒化膜 431,443 側壁部の残存シリコン窒化膜 501,502 素子形成領域 510
Reference Signs List 101, semiconductor substrate 201 first stopper material film 103 convex portion on semiconductor substrate surface 104 concave portion on semiconductor substrate surface 105 buried film 301 second stopper material film 401, 421 semiconductor substrate 402, 411, 422 silicon oxide film 403, 423 silicon nitride film 404, 409, 414, 416, 424, 429, 4
42 resist pattern 405, 425 recess 406, 426 silicon oxide film 407, 427, 441 CVD silicon oxide film (insulating film) 408, 428 second silicon nitride film 410, 430 element region (substrate surface convex portion) 412, 417 aluminum Films 413 and 415 Silicon nitride films 431 and 443 Residual silicon nitride films 501 and 502 on sidewalls Element formation region 510

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−76349(JP,A) 特開 平5−326690(JP,A) 特開 平5−315308(JP,A) 特開 平5−275527(JP,A) 特開 平5−259135(JP,A) 特開 平4−253322(JP,A) 特開 平4−250650(JP,A) 特開 平1−290236(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/304 622 H01L 21/3065 H01L 21/3213 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-63-76349 (JP, A) JP-A-5-326690 (JP, A) JP-A-5-315308 (JP, A) JP-A-5-315308 275527 (JP, A) JP-A-5-259135 (JP, A) JP-A-4-253322 (JP, A) JP-A-4-250650 (JP, A) JP-A-1-290236 (JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/304 622 H01L 21/3065 H01L 21/3213

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】表面に凹部及び凸部を有する半導体基板の
前記凸部の表面に第1のストッパ層を形成する工程と、 前記半導体基板の表面全体に基板表面の前記凹部を埋込
むための埋込み膜を形成する工程と、 隣接する2つの前記凸部が埋込み膜の厚さの2倍に最小
加工寸法を加えた距離よりも大きい距離にあるときに、
両凸部間の前記凹部領域上の前記埋込み膜表面に第2の
ストッパ層を選択的に形成する工程と、 機械的研磨により前記第1ストッパ層の表面が露出する
まで平面的に前記埋込み膜を除去する工程と、 を具備したことを特徴とした半導体装置の製造方法。
A step of forming a first stopper layer on a surface of the convex portion of the semiconductor substrate having a concave portion and a convex portion on the surface; and embedding the concave portion of the substrate surface over the entire surface of the semiconductor substrate. Forming a buried film; and when the two adjacent protrusions are at a distance greater than twice the thickness of the buried film plus a minimum processing dimension,
Selectively forming a second stopper layer on the surface of the buried film on the concave region between the two convex portions; and planarizing the buried film until the surface of the first stopper layer is exposed by mechanical polishing. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】表面に凹部及び凸部を有する半導体基板の
前記凸部の表面に第1のストッパ層を形成する工程と、 前記半導体基板の表面全体に基板表面の前記凹部を埋込
むための埋込み膜を形成する工程と、 前記凹部領域上の前記埋込み膜表面に第2のストッパ層
を選択的に形成する工程と、 機械的研磨により前記第1ストッパ層の表面が露出する
まで平面的に前記埋込み膜を除去する工程とを具備し、 前記凸部が半導体基板上にシリコン酸化膜を介して積層
された第1の金属配線層であり、前記凹部が前記半導体
基板の初期表面であることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
A step of forming a first stopper layer on the surface of the projection of the semiconductor substrate having a depression and a projection on the surface; and embedding the depression on the surface of the substrate over the entire surface of the semiconductor substrate. A step of forming a buried film; a step of selectively forming a second stopper layer on the surface of the buried film on the recessed region; and a planar process until the surface of the first stopper layer is exposed by mechanical polishing. Removing the buried film, wherein the convex portion is a first metal wiring layer laminated on a semiconductor substrate via a silicon oxide film, and the concave portion is an initial surface of the semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項3】前記第1のストッパ層および前記第2のス
トッパ層が除去された後、層間絶縁膜となるシリコン酸
化膜を堆積させる工程と、 このシリコン酸化膜上に第2の金属配線層を形成する工
程とをさらに備えた請求項2に記載の半導体装置の製造
方法。
3. A step of depositing a silicon oxide film serving as an interlayer insulating film after the first stopper layer and the second stopper layer are removed, and a second metal wiring layer on the silicon oxide film. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising the step of:
【請求項4】表面に凹部及び凸部を有する半導体基板の
表面に前記凹部を埋込むための埋込み膜を形成する工程
と、 前記凹部領域上の前記埋込み膜表面に第1のストッパ層
を選択的に形成する工程と、 機械的研磨により前記凸部の表面が露出するまで平面的
に前記埋込み膜を除去する工程と、 を具備し、 隣接する2つの前記凸部が埋込み膜の厚さの2倍に最小
加工寸法を加えた距離よりも大きい距離にあるときに、
両凸部間の凹部に埋め込まれた埋込み膜上に前記第2の
ストッパ層が形成されることを特徴とする半導体装置の
製造方法。
4. A step of forming a buried film for burying the concave portion on a surface of a semiconductor substrate having a concave portion and a convex portion on a surface, and selecting a first stopper layer on the surface of the buried film on the concave region. Forming, and removing the buried film two-dimensionally until the surface of the convex portion is exposed by mechanical polishing, wherein two adjacent convex portions have a thickness of the buried film. When the distance is greater than the distance obtained by adding the minimum processing dimension twice,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second stopper layer is formed on a buried film buried in a concave portion between both convex portions.
【請求項5】表面に凹部及び凸部を有する半導体基板の
前記凸部の表面に第1のストッパ層として、第1のポリ
シリコン層を形成する工程と、 前記半導体基板の表面全体に基板表面の前記凹部を埋込
むための埋込み膜を形成する工程と、 前記凹部領域上の前記埋込み膜表面に第2のストッパ層
として、第2のポリシリコン層を異方性エッチングによ
り選択的に形成する工程と、 機械的研磨により前記第1ストッパ層の表面が露出する
まで前記埋込み膜を除去する工程と、 を具備したことを特徴とした半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a first polysilicon layer as a first stopper layer on a surface of the convex portion of the semiconductor substrate having a concave portion and a convex portion on the surface, and a substrate surface on the entire surface of the semiconductor substrate. Forming a buried film for burying the concave portion, and selectively forming a second polysilicon layer as a second stopper layer on the surface of the buried film over the concave region by anisotropic etching. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of removing the buried film until the surface of the first stopper layer is exposed by mechanical polishing.
【請求項6】前記第2のポリシリコン層を選択的に形成
する工程が、堆積された第2のポリシリコン層の上にさ
らにシリコン酸化膜を第2のポリシリコン層に存在する
段差分以上の厚さで堆積させた後にこれを第2のポリシ
リコン層とともにパターニングするものであることを特
徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
6. The step of selectively forming the second polysilicon layer further comprises the step of forming a silicon oxide film on the deposited second polysilicon layer by a level difference greater than or equal to a level difference existing in the second polysilicon layer. 6. The method according to claim 5, further comprising patterning the semiconductor device together with the second polysilicon layer after depositing the semiconductor device with the first semiconductor layer.
【請求項7】隣接する2つの前記凸部が埋込み膜の厚さ
の2倍に最小加工寸法を加えた距離よりも大きい距離に
あるときにのみ、両凸部間の凹部に埋め込まれた埋込み
膜上に前記第2のストッパ層が形成されることを特徴と
する請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
7. An embedding buried in a concave portion between two convex portions only when a distance between two adjacent convex portions is greater than a distance obtained by adding a minimum processing dimension to twice the thickness of the embedded film. 6. The method according to claim 5, wherein the second stopper layer is formed on the film.
【請求項8】半導体基板上に第1のシリコン酸化膜、該
第1のシリコン酸化膜上に金属配線層および該金属配線
層上に第1のストッパ層を形成する工程と、 フォト・レジスト膜を使用して、前記金属配線層および
前記第1のストッパ層をパターニングして、残存してい
る前記金属配線層および前記第1のストッパ層の領域を
凸部とし、除去された前記金属配線層および前記第1の
ストッパ層の領域を凹部とする工程と、 前記半導体基板の表面全体に基板表面の前記凹部を埋め
込むための埋込み膜を形成する工程と、 前記凹部領域における前記埋込み膜表面上に第2のスト
ッパ層を選択的に形成する工程と、 機械的研磨により前記第1ストッパ層の表面が露出する
まで前記埋込み膜を除去する工程と、 前記第1のストッパ層および前記第2のストッパ層を除
去する工程と、 を具備したことを特徴とした半導体装置の製造方法。
8. A step of forming a first silicon oxide film on a semiconductor substrate, forming a metal wiring layer on the first silicon oxide film, and forming a first stopper layer on the metal wiring layer; Patterning the metal wiring layer and the first stopper layer, using the remaining metal wiring layer and the region of the first stopper layer as projections, and removing the metal wiring layer And forming a recess in the region of the first stopper layer; forming an embedded film for embedding the recess in the substrate surface over the entire surface of the semiconductor substrate; and forming the embedded film on the surface of the embedded film in the recess region. A step of selectively forming a second stopper layer; a step of removing the buried film until the surface of the first stopper layer is exposed by mechanical polishing; and a step of removing the first stopper layer and the second strike. Method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising a step of removing the path layer.
【請求項9】前記第1のストッパ層および前記第2のス
トッパ層を除去した後、中間絶縁膜としてシリコン酸化
膜を堆積させる工程と、 堆積された前記シリコン酸化膜上に第2の金属配線層を
形成する工程と、 を具備したことを特徴とした請求項8に記載の半導体装
置の製造方法。
9. A step of depositing a silicon oxide film as an intermediate insulating film after removing the first stopper layer and the second stopper layer, and a second metal wiring on the deposited silicon oxide film. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, further comprising: forming a layer.
【請求項10】半導体基板の表面に凹部領域及び凸部領
域を形成する工程と、 前記凹部領域及び前記凸部領域を有する前記半導体基板
の前記表面上に、前記凹部を埋込むための埋込み膜を形
成する工程と、 前記埋込み膜の表面上にストッパ層をストッパ・パター
ンに形成する工程と、 機械的研磨により前記凸部領域の表面が露出するまで平
面的に前記埋込み膜を除去する工程と、 前記ストッパ層を除去する工程とを具備し、 前記ストッパ・パターンは、複数の前記凸部領域のパタ
ーンを距離L1だけ拡張して結合させて結合パターンを形
成した後、前記距離L1よりも短い距離L2だけ該結合パタ
ーンを縮小するという工程を使用することによって得ら
れることを特徴とした半導体装置の製造方法。
10. A step of forming a concave region and a convex region on a surface of a semiconductor substrate, and a burying film for burying the concave portion on the surface of the semiconductor substrate having the concave region and the convex region. Forming a stopper layer on the surface of the buried film in a stopper pattern; and removing the buried film planarly until the surface of the convex region is exposed by mechanical polishing. Removing the stopper layer, wherein the stopper pattern is shorter than the distance L1 after forming a combined pattern by extending and combining the patterns of the plurality of convex regions by a distance L1 to form a combined pattern. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by being obtained by using a step of reducing the coupling pattern by a distance L2.
【請求項11】前記凸部領域のパターンの間の距離の最
小値をaとした場合に、L2<L1-aであることを特徴と
する請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein L2 <L1-a, where a is the minimum value of the distance between the patterns of the convex region.
【請求項12】前記凸部領域のパターンの間の距離の最
小値をaとし、最小加工寸法をyとした場合に、L1<
(2a+y)/2であることを特徴とする請求項10に記載
の半導体装置の製造方法。
12. When a minimum value of a distance between patterns of the convex region is a and a minimum processing dimension is y, L1 <
11. The method according to claim 10, wherein (2a + y) / 2.
【請求項13】半導体基板の表面に凹部領域及び凸部領
域を形成する工程と、 前記凸部領域における前記半導体基板上に第1のストッ
パ層を形成する工程と、 前記凹部領域及び前記凸部領域を有する前記半導体基板
の前記表面上に、前記凹部を埋込むための埋込み膜を形
成する工程と、 前記埋込み膜の表面上に第2のストッパ層をストッパ・
パターンに形成する工程と、 機械的研磨により前記第1のストッパ層の表面が露出す
るまで平面的に前記埋込み膜を除去する工程と、 前記第1のストッパ層を除去する工程とを具備し、 前記ストッパ・パターンは、複数の前記凸部領域のパタ
ーンを距離L1だけ拡張して結合させて結合パターンを形
成した後、前記距離L1よりも短い距離L2だけ該結合パタ
ーンを縮小するという工程を使用することによって得ら
れることを特徴とした半導体装置の製造方法。
13. A step of forming a concave area and a convex area on a surface of a semiconductor substrate, a step of forming a first stopper layer on the semiconductor substrate in the convex area, and a step of forming the concave area and the convex section. Forming a buried film for burying the recess on the surface of the semiconductor substrate having a region; and forming a second stopper layer on the surface of the buried film by a stopper.
Forming a pattern, removing the buried film in a plane until the surface of the first stopper layer is exposed by mechanical polishing, and removing the first stopper layer. The stopper pattern is formed by expanding and combining a plurality of patterns of the convex regions by a distance L1 to form a combined pattern, and then reducing the combined pattern by a distance L2 shorter than the distance L1. And a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項14】前記凸部領域のパターンの間の距離の最
小値をaとした場合に、L2<L1-aであることを特徴と
する請求項13に記載の半導体装置の製造方法。
14. The method according to claim 13, wherein L2 <L1-a, where a is the minimum value of the distance between the patterns of the convex region.
【請求項15】前記凸部領域のパターンの間の距離の最
小値をaとし、最小加工寸法をyとした場合に、L1<
(2a+y)/2であることを特徴とする請求項13に記載
の半導体装置の製造方法。
15. When a minimum value of the distance between the patterns of the convex region is a and a minimum processing size is y, L1 <
14. The method according to claim 13, wherein (2a + y) / 2.
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