JPH0870039A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0870039A
JPH0870039A JP20337194A JP20337194A JPH0870039A JP H0870039 A JPH0870039 A JP H0870039A JP 20337194 A JP20337194 A JP 20337194A JP 20337194 A JP20337194 A JP 20337194A JP H0870039 A JPH0870039 A JP H0870039A
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oxide film
film
silicon
buried oxide
insulating film
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俊行 清水
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Abstract

PURPOSE: To reduce the number of processes and to stabilize process by performing dry etching of a buried oxide film once with a resist pattern as a mask and then polishing away the remaining unneeded buried oxide film. CONSTITUTION: A first resist pattern 7 and a second resist pattern 7a are formed so that they cover the buried oxide film at the upper portion of a first silicon groove 5 and the buried oxide film at the upper portion of a second silicon groove 5a. Then, with the resist patterns 7 and 7a as masks, a buried oxide film 6 is etched. Then, the resist patterns 7 and 7a are eliminated. After this, a protruding part 6a of the buried oxide film at the first silicon groove 5 and the second silicon groove 5a or other remaining buried oxide films are polished away by CMP, thus flatly forming a buried insulator 8 at the first silicon groove 5, the second silicon groove 5a for burial.

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、特にトレンチ型素子分離の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a trench type element isolation.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体基板、特にシリコン半導体基板に
形成される半導体集積回路は、高密度化あるいは高集積
化の一途を辿り、SRAMのような集積回路では、製品
レベルで1メガビットから4メガビットあるいはそれ以
上へと集積度が増大してきている。更に、このSRAM
では回路動作の高速化と共に低消費電力化も強く要求さ
れてきている。
2. Description of the Related Art A semiconductor integrated circuit formed on a semiconductor substrate, particularly a silicon semiconductor substrate, has been densified or highly integrated, and an integrated circuit such as SRAM has a product level of 1 megabit to 4 megabits. The degree of integration is increasing beyond that. Furthermore, this SRAM
Therefore, there is a strong demand for higher speed circuit operation and lower power consumption.

【0003】SRAMに限らずDRAMも含めた大規模
の集積回路では、多くの素子を1チップ上に形成する必
要がある一方で、製品のコストあるいは歩留りの観点か
らチップサイズを極力小さくする必要がある。ここで、
チップサイズの縮小は、メモリセルをいかに小さくする
かにかかっている。特に、複雑なメモリセル構造を有し
微細な加工を要するSRAMのメモリセルの縮小では、
メモリセル内の素子間を分離する素子分離領域の縮小方
法の開発が最も重要になっている。
In large-scale integrated circuits including not only SRAMs but also DRAMs, many elements must be formed on one chip, while it is necessary to reduce the chip size as much as possible from the viewpoint of product cost or yield. is there. here,
The reduction in chip size depends on how small the memory cell is. In particular, in the reduction of the SRAM memory cell that has a complicated memory cell structure and requires fine processing,
The development of a method for reducing an element isolation region for isolating elements in a memory cell has become the most important.

【0004】従来、素子分離領域の形成方法では、LO
COS法あるいは変形LOCOS法がよく知られ使用さ
れてきた。しかし、この方法は0.3μm幅の素子分離
領域あるいは素子形成領域を有する半導体装置には適用
困難となってきている。
Conventionally, in the method of forming the element isolation region, the LO
The COS method or modified LOCOS method has been well known and used. However, this method has become difficult to apply to a semiconductor device having an element isolation region or an element formation region having a width of 0.3 μm.

【0005】そこで、LOCOS法又は変形LOCOS
法に代る素子分離方法として、半導体基板の表面にトレ
ンチを形成しこのトレンチに絶縁物を埋設するトレンチ
素子分離の方法が種々に提案されている。尚、ここで
は、間口の広いトレンチ及び間口の狭いトレンチに同時
に絶縁物を埋設することが要求される。
Therefore, the LOCOS method or modified LOCOS
As an element isolation method replacing the method, various trench element isolation methods have been proposed in which a trench is formed on the surface of a semiconductor substrate and an insulator is embedded in the trench. Incidentally, here, it is required to simultaneously bury the insulator in the wide-width trench and the narrow-width trench.

【0006】このトレンチに絶縁物を埋設する方法につ
いて、アイイーディーエム・テクニカル・ダイジェスト
(IEDM Technical Digest),1
989年,第61〜64頁に記載されており、絶縁物の
RIE(反応性イオンエッチング)とCMP(化学的機
械研磨)を組み合せるプロセスであり素子分離絶縁膜の
平坦化に有効な方法として提案されている。
Regarding a method of burying an insulating material in this trench, an IEDM Technical Digest, 1
986, pp. 61-64, which is a process of combining RIE (reactive ion etching) and CMP (chemical mechanical polishing) of an insulator, which is an effective method for planarizing an element isolation insulating film. Proposed.

【0007】図5は上述の論文に示されたトレンチ素子
分離の製造方法を工程順に示す断面図である。図5
(a)に示すように、シリコン基板101上にシリコン
酸化膜102とシリコン窒化膜103を積層して所定の
領域に形成し、広いシリコン溝104あるいは狭いシリ
コン溝104aを設けた後に、埋込み酸化膜105がシ
リコン基板表面に成膜される。
5A to 5C are sectional views showing a method of manufacturing the trench element isolation shown in the above-mentioned paper in the order of steps. Figure 5
As shown in (a), a silicon oxide film 102 and a silicon nitride film 103 are laminated on a silicon substrate 101 to be formed in a predetermined region, and a wide silicon groove 104 or a narrow silicon groove 104a is provided, and then a buried oxide film is formed. 105 is deposited on the surface of the silicon substrate.

【0008】次に、図5(b)に示すように、その幅の
広いトレンチ溝104の領域を被覆する埋込み酸化膜1
05上にのみ選択的にブロックレジスト106が形成さ
れる。このようにした後、平坦化レジスト107が塗布
される。
Next, as shown in FIG. 5B, the buried oxide film 1 covering the wide trench groove 104 region.
The block resist 106 is selectively formed only on 05. After this, the flattening resist 107 is applied.

【0009】次に、RIEにより前述の平坦化レジスト
107のエッチバック、引続いて埋込み酸化膜105の
エッチバックが行われる。このようにして、図5(c)
に示すように、広いシリコン溝104にも埋込み酸化膜
105は残存される。これは、前述のブロックレジスト
106あるいは残存レジスト107aがマスクとなり、
下層の埋込み酸化膜105がエッチバックから保護され
るためである。又、このエッチバック工程後、酸化膜突
起109が残存レジスト107aを囲うようにして形成
される。更に、局所的くぼみ108aも形成される。こ
の局所的くぼみ108aは、前述のブロックレジスト1
06を形成する時の位置合わせズレで生じたレジストく
ぼみ108が埋込み酸化膜105に転写されたものであ
る。
Next, the above-mentioned flattening resist 107 is etched back by RIE, and subsequently the buried oxide film 105 is etched back. In this way, FIG.
As shown in FIG. 5, the buried oxide film 105 remains in the wide silicon trench 104. This is because the block resist 106 or the residual resist 107a described above serves as a mask,
This is because the underlying buried oxide film 105 is protected from etchback. After this etch back process, oxide film projections 109 are formed so as to surround the remaining resist 107a. Furthermore, a local depression 108a is also formed. The local depression 108a is formed by the block resist 1 described above.
The resist dents 108 generated by misalignment when forming 06 are transferred to the buried oxide film 105.

【0010】次に、図5(d)に示すように、ブロック
レジスト106及び残存レジスト107aを除去した後
CMPを行い、酸化膜突起109等不要な酸化物が削り
とられ、広いシリコン溝104及び狭いシリコン溝10
4aに共に埋込み絶縁物110が形成される。
Next, as shown in FIG. 5 (d), after removing the block resist 106 and the residual resist 107a, CMP is performed to remove unnecessary oxides such as the oxide film projections 109, and wide silicon grooves 104 and Narrow silicon groove 10
Buried insulator 110 is formed together with 4a.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】この素子分離形成方法
は、素子分離パターンの寸法変換差が小さく、素子形成
領域と素子分離領域の段差が低減し、微細な素子分離を
形成するにはきわめて有効である。しかし、ブロックレ
ジスト端のレジストくぼみ108が生じ易いあるいは平
坦化レジスト107のグローバルな平坦性が損われ易い
など、CMPの平坦化工程以前の工程で平坦性確保が難
しい。又、平坦化レジスト107と埋込み酸化膜105
をRIEでエッチバックする量の制御が難しい。このよ
うな理由から、この製造方法には、プロセスのマージン
(余裕度)が非常に狭くなるという問題がある。
This element isolation formation method has a small dimensional conversion difference of the element isolation pattern, reduces the step between the element formation region and the element isolation region, and is extremely effective for forming fine element isolation. Is. However, it is difficult to secure the flatness in the steps before the CMP flattening step, because the resist dents 108 at the edge of the block resist are likely to occur or the global flatness of the flattening resist 107 is easily damaged. In addition, the flattening resist 107 and the buried oxide film 105
It is difficult to control the amount of etch back by RIE. For this reason, this manufacturing method has a problem that the margin of the process becomes very narrow.

【0012】更に、ブロックレジスト106の位置合わ
せズレにより前述した局所的くぼみ108aが生じ、埋
込み絶縁物110に凹部が形成される場合がある。この
ために、この製造方法はプロセスが不安定であるという
問題をも含んでいる。
Further, the above-mentioned local depression 108a may occur due to the positional deviation of the block resist 106, and a recess may be formed in the buried insulator 110. Therefore, this manufacturing method also has a problem that the process is unstable.

【0013】本発明の目的は、上述の問題点を解決し工
程数を削減して広いプロセス・マージンで且つプロセス
の安定したトレンチ素子分離の製造方法を提供すること
にある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method of manufacturing a trench element isolation with a wide process margin and a stable process by reducing the number of steps.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】このために本発明は、半
導体基板の主表面の所定の領域に積層薄膜を形成する工
程と、前記積層薄膜の形成されていない半導体基板の主
表面に凹部を形成する工程と、前記積層薄膜および凹部
を被覆して埋込み絶縁膜を形成する工程と、前記凹部に
レジストパターンを選択的に形成する工程と、前記レジ
ストパターンをエッチングマスクにして積層薄膜上の埋
込み絶縁膜をドライエッチングする工程と、前記薄膜を
化学的機械研磨の保護膜とし前記凹部に残存する埋込み
絶縁膜を化学的機械研磨する工程を含んで、半導体基板
の主表面の凹部にのみ埋込み絶縁膜を埋設する。
To this end, the present invention provides a step of forming a laminated thin film on a predetermined region of a main surface of a semiconductor substrate, and a step of forming a recess on the main surface of a semiconductor substrate on which the laminated thin film is not formed. A step of forming, a step of forming a buried insulating film by covering the laminated thin film and the concave portion, a step of selectively forming a resist pattern in the concave portion, and an embedding on the laminated thin film using the resist pattern as an etching mask. Including the step of dry etching the insulating film and the step of chemically mechanically polishing the embedded insulating film remaining in the recess using the thin film as a protective film for chemical mechanical polishing, the embedded insulation only in the recess of the main surface of the semiconductor substrate. Embed the membrane.

【0015】好ましくは、前記凹部を形成した後、前記
半導体基板を熱酸化し前記凹部の側壁に予め薄い絶縁膜
を形成してから、前記絶縁膜を形成するようにする。
Preferably, after forming the recess, the semiconductor substrate is thermally oxidized to previously form a thin insulating film on the sidewall of the recess, and then the insulating film is formed.

【0016】ここで、前記積層薄膜にはシリコン窒化膜
/シリコン酸化膜あるいはポリシリコン膜/シリコン酸
化膜の積層膜を用いるようにする。
Here, a laminated film of silicon nitride film / silicon oxide film or polysilicon film / silicon oxide film is used as the laminated thin film.

【0017】あるいは、前記積層薄膜を、前記半導体基
板の主表面に形成されたゲート絶絶膜とその上に形成さ
れたゲート電極膜で構成する。
Alternatively, the laminated thin film is composed of a gate isolation film formed on the main surface of the semiconductor substrate and a gate electrode film formed thereon.

【0018】[0018]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1及び図2は本発明の第1の実施例の素子分離の
形成方法を工程順に示した断面図である。以下、導電型
がp型の半導体基板を用いたnチャネル型の素子の分離
領域を形成する例について示すが、pチャネル型の場合
も同様であることに言及しておく。この場合には、p型
をn型に置き換えて考えればよい。
The present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are sectional views showing a method of forming an element isolation of a first embodiment of the present invention in the order of steps. Hereinafter, an example of forming an isolation region of an n-channel type element using a semiconductor substrate having a p-type conductivity type will be described, but it should be noted that the same applies to the case of the p-channel type. In this case, the p-type may be replaced with the n-type.

【0019】図1(a)に示すように、比抵抗が1〜4
Ω−cmで導電型がp型のシリコン基板1上に第1シリ
コン酸化膜2とシリコン窒化膜3と第2シリコン酸化膜
4を積層して所定の領域に形成する。ここで、第1シリ
コン酸化膜2の膜厚は5〜50nm、シリコン窒化膜3
の膜厚は50〜200nm、第2シリコン酸化膜4の膜
厚は100〜300nmに設定される。
As shown in FIG. 1A, the specific resistance is 1 to 4
A first silicon oxide film 2, a silicon nitride film 3, and a second silicon oxide film 4 are laminated on a silicon substrate 1 of Ω-cm and a conductivity type of p type to form a predetermined region. Here, the film thickness of the first silicon oxide film 2 is 5 to 50 nm, and the silicon nitride film 3 is
Is set to 50 to 200 nm, and the thickness of the second silicon oxide film 4 is set to 100 to 300 nm.

【0020】次に、図1(b)に示すように第2シリコ
ン酸化膜4をマスクにしてシリコン基板1表面のドライ
エッチングを行う。ここで、このドライエッチングの反
応ガスにはCl2 とO2 とHBrの混合ガスが用いられ
る。このようにして、第1シリコン溝5、第2シリコン
溝5a、第3シリコン溝5bが形成される。ここでこれ
らのシリコン溝の深さは0.5μm〜1μmに設定され
る。そしてこれらのシリコン溝には、広い幅の素子分離
領域、中程度の幅の素子分離領域、狭い幅の素子分離領
域がそれぞれ形成される。
Next, as shown in FIG. 1B, the surface of the silicon substrate 1 is dry-etched using the second silicon oxide film 4 as a mask. Here, a mixed gas of Cl 2 , O 2 and HBr is used as a reaction gas for this dry etching. In this way, the first silicon groove 5, the second silicon groove 5a, and the third silicon groove 5b are formed. Here, the depth of these silicon grooves is set to 0.5 μm to 1 μm. A wide element isolation region, a medium width element isolation region, and a narrow element isolation region are formed in these silicon trenches, respectively.

【0021】この実施例では、第2シリコン酸化膜4を
マスクにして上述のようなシリコン溝を形成する工程に
ついて説明しているが、公知のホトレジストを前記のシ
リコン基板のドライエッチングのマスクにしてもよい。
この場合には、第2シリコン酸化膜4は不要になる。
In this embodiment, the step of forming the above-mentioned silicon groove by using the second silicon oxide film 4 as a mask is explained. However, a known photoresist is used as a mask for dry etching of the silicon substrate. Good.
In this case, the second silicon oxide film 4 becomes unnecessary.

【0022】次に、図1(c)に示すように、埋込み酸
化膜6を形成する。この埋込み酸化膜6の膜厚は、シリ
コン溝の深さと同程度になるように設定される。尚、シ
リコン溝の側壁部の界面準位を低減するために、第1シ
リコン溝5、第2シリコン溝5a及び第3シリコン溝5
bの表面を2〜10nm程度熱酸化し、予め熱酸化膜を
形成するようにしてもよい。この場合はこの熱酸化膜を
被覆するようにして埋込み酸化膜6が形成される。
Next, as shown in FIG. 1C, a buried oxide film 6 is formed. The thickness of the buried oxide film 6 is set to be approximately the same as the depth of the silicon trench. In order to reduce the interface state of the side wall of the silicon groove, the first silicon groove 5, the second silicon groove 5a and the third silicon groove 5 are formed.
The surface of b may be thermally oxidized by about 2 to 10 nm to form a thermal oxide film in advance. In this case, buried oxide film 6 is formed so as to cover this thermal oxide film.

【0023】次に、図1(d)に示すように第1レジス
トパターン7及び第2レジストパターン7aが、それぞ
れ第1シリコン溝5上部の埋込み酸化膜及び第2シリコ
ン溝5a上部の埋込み酸化膜を被覆するように形成され
る。ここで、シリコン溝5bには埋込み酸化膜6が完全
に埋込まれているので、このようなレジストパターンは
不要である。尚、前述のレジストパターン7,7aはシ
リコン溝のパターンの反転マスクを用いて形成される。
又、このレジストパターンを形成する工程での位置合せ
ズレを考慮して、パターン寸法を0.2〜0.5μm太
らせておいてもよい。
Next, as shown in FIG. 1D, the first resist pattern 7 and the second resist pattern 7a are respectively a buried oxide film above the first silicon groove 5 and a buried oxide film above the second silicon groove 5a. Is formed so as to cover. Here, since the buried oxide film 6 is completely buried in the silicon trench 5b, such a resist pattern is unnecessary. The resist patterns 7 and 7a described above are formed by using a mask for reversing the silicon groove pattern.
Further, the pattern size may be increased by 0.2 to 0.5 μm in consideration of misalignment in the step of forming the resist pattern.

【0024】次に、図2(a)に示すように、これらの
第1レジストパターン7及び第2レジストパターン7a
をRIEのエッチングマスクにして、埋込み酸化膜6を
エッチングする。ここで、このRIEによるドライエッ
チングの反応ガスはC4 8とCOの混合ガスである。
そしてシリコン窒化膜3は、このドライエッチングでの
ストッパーとしての役割を有する。
Next, as shown in FIG. 2A, the first resist pattern 7 and the second resist pattern 7a are formed.
Is used as an etching mask for RIE to etch the buried oxide film 6. Here, the reaction gas for dry etching by RIE is a mixed gas of C 4 F 8 and CO.
The silicon nitride film 3 has a role as a stopper in this dry etching.

【0025】次に、第1レジストパターン7及び第2レ
ジストパターン7aを除去する。このようにした後、第
1シリコン溝5および第2シリコン溝5a領域にある埋
込み酸化膜の凸部6aあるいはその他の残存した埋込み
酸化膜をCMPで研磨して除去する。このCMPの方法
は、シリコン基板等の半導体基板の研磨方法と同様であ
る。但しこの場合には、よく知られているようにシリコ
ン粒を含む研磨剤が用いられる。ここで、シリコン窒化
膜3はCMPのエッチングストッパーの役割を有し、C
MPがこのシリコン窒化膜3まで達した時点でCMPの
進行を止める。このようにして、図2(b)に示すよう
に第1シリコン溝5、第2シリコン溝5a、第3シリコ
ン溝5bに埋込み絶縁物8が平坦に形成されて埋込まれ
る。
Next, the first resist pattern 7 and the second resist pattern 7a are removed. After this, the convex portions 6a of the buried oxide film in the regions of the first silicon trench 5 and the second silicon trench 5a or other remaining buried oxide film are polished and removed by CMP. This CMP method is the same as the polishing method for a semiconductor substrate such as a silicon substrate. However, in this case, as is well known, an abrasive containing silicon particles is used. Here, the silicon nitride film 3 has a role of an etching stopper for CMP,
When MP reaches the silicon nitride film 3, the progress of CMP is stopped. In this way, as shown in FIG. 2B, the embedded insulator 8 is flatly formed and embedded in the first silicon groove 5, the second silicon groove 5a, and the third silicon groove 5b.

【0026】このようにした後、シリコン窒化膜3及び
シリコン酸化膜2を順番に除去し、図2(c)に示すよ
うにゲート絶縁膜9を形成する。以後、ゲート電極等が
形成されてMOSトランジスタが形成される。
After this, the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 2 are sequentially removed to form a gate insulating film 9 as shown in FIG. 2 (c). After that, a gate electrode and the like are formed to form a MOS transistor.

【0027】この実施例では、CMPのエッチングスト
ッパーとしてシリコン窒化膜を用いた場合について説明
した。このエッチングのストッパーとしてポリシリコン
膜でも同様の効果のあることに触れておく。
In this embodiment, the case where a silicon nitride film is used as an etching stopper for CMP has been described. It should be noted that a polysilicon film has the same effect as a stopper for this etching.

【0028】この本発明により、広いシリコン溝あるい
は狭いシリコン溝に絶縁物が均一に埋設されるようにな
る。そして、素子の形成領域と素子分離領域の段差は、
50nm以下になる。
According to the present invention, the insulator can be uniformly buried in the wide silicon groove or the narrow silicon groove. Then, the step between the element formation region and the element isolation region is
It becomes 50 nm or less.

【0029】次に、第2の実施例で本発明を説明する。
図3及び図4は本発明の第2の実施例を工程順に示す断
面図である。図3(a)に示すように、p型のシリコン
基板11上にMOSトランジスタのゲート絶縁膜12と
ゲート電極13及びシリコン窒化膜14とシリコン酸化
膜15を積層して形成する。ここで、ゲート絶縁膜12
は膜厚10nm程度のシリコン酸化膜で形成され、ゲー
ト電極13はリンを含有し膜厚が50nm程度のポリシ
リコンで形成される。又、シリコン窒化膜14の膜厚は
20〜50nm、シリコン酸化膜15の膜厚は100〜
300nmに設定される。
Next, the present invention will be described with reference to the second embodiment.
3 and 4 are sectional views showing a second embodiment of the present invention in the order of steps. As shown in FIG. 3A, a gate insulating film 12, a gate electrode 13, a silicon nitride film 14, and a silicon oxide film 15 of a MOS transistor are formed on a p-type silicon substrate 11 by laminating them. Here, the gate insulating film 12
Is formed of a silicon oxide film having a film thickness of about 10 nm, and the gate electrode 13 is formed of polysilicon containing phosphorus and having a film thickness of about 50 nm. The thickness of the silicon nitride film 14 is 20 to 50 nm, and the thickness of the silicon oxide film 15 is 100 to 50 nm.
It is set to 300 nm.

【0030】次に、図3(b)に示すようにシリコン酸
化膜15をマスクにしてシリコン基板11のドライエッ
チングを行う。この工程は第1の実施例で述べたものと
同様に行われる。このように第1の実施例と同様にし
て、第1シリコン溝16、第2シリコン溝16a及び第
3シリコン溝16bを形成する。ここで、これらの溝の
深さは0.5μm程度である。そしてこれらのシリコン
溝の領域に、それぞれ広い幅の素子分離領域、中程度の
幅の素子分離領域、狭い幅の素子分離領域が形成され
る。
Next, as shown in FIG. 3B, the silicon oxide film 15 is used as a mask to dry-etch the silicon substrate 11. This step is performed in the same way as described in the first embodiment. Thus, the first silicon groove 16, the second silicon groove 16a, and the third silicon groove 16b are formed in the same manner as in the first embodiment. Here, the depth of these grooves is about 0.5 μm. Then, a wide element isolation region, a medium width element isolation region, and a narrow element isolation region are formed in these silicon trench regions, respectively.

【0031】次に、図3(c)に示すように、埋込み酸
化膜17を形成する。この場合にはこの埋込み酸化膜厚
は、シリコン溝の深さの1.2倍以上に設定される。
又、シリコン溝の側壁部の界面準位を低減するために、
予めこの領域に熱酸化膜を形成することは第1の実施例
で述べたと同様である。
Next, as shown in FIG. 3C, a buried oxide film 17 is formed. In this case, the buried oxide film thickness is set to 1.2 times or more the depth of the silicon trench.
Further, in order to reduce the interface state of the side wall of the silicon groove,
Forming a thermal oxide film in this region in advance is the same as that described in the first embodiment.

【0032】次に、図3(d)に示すように第1レジス
トパターン18及び第2レジストパターン18aをそれ
ぞれ第1シリコン溝16の埋込み酸化膜上部、第2シリ
コン溝16aの埋込み酸化膜上部に形成する。ここで、
シリコン溝16bの上部には、このようなレジストパタ
ーンの形成は不要である。これは第1の実施例で述べた
と同様に、このシリコン溝16bには埋込み酸化膜17
が完全に埋込まれるからである。
Next, as shown in FIG. 3D, a first resist pattern 18 and a second resist pattern 18a are formed on the buried oxide film of the first silicon trench 16 and the buried oxide film of the second silicon trench 16a, respectively. Form. here,
It is not necessary to form such a resist pattern on the silicon groove 16b. As in the first embodiment, the buried oxide film 17 is formed in the silicon trench 16b.
Because it is completely buried.

【0033】次に、図4(a)に示すように、これらの
第1レジストパターン18及び第2レジストパターン1
8aをRIEのエッチングマスクにして、埋込み酸化膜
17をドライエッチングする。ここで、このRIEによ
るドライエッチングでシリコン窒化膜14上には、膜厚
が100nm程度の埋込み酸化膜を残し残存酸化膜19
を形成させる。
Next, as shown in FIG. 4A, the first resist pattern 18 and the second resist pattern 1 are formed.
The buried oxide film 17 is dry-etched using 8a as an etching mask for RIE. Here, by the dry etching by the RIE, a buried oxide film having a film thickness of about 100 nm is left on the silicon nitride film 14 and the residual oxide film 19 is left.
To form.

【0034】次に、第1レジストパターン18及び第2
レジストパターン18aを除去する。引続いて、埋込み
酸化膜の凸部17a及び残存酸化膜19をCMPで研磨
し除去する。ここで、シリコン窒化膜14は、このCM
Pのエッチングストッパーの役割を有する。このように
して、図4(b)に示すように第1シリコン溝16、第
2シリコン溝16a及び第3シリコン溝16bに埋込み
絶縁物20が平坦に形成されて埋込まれる。
Next, the first resist pattern 18 and the second
The resist pattern 18a is removed. Subsequently, the convex portion 17a of the buried oxide film and the residual oxide film 19 are polished and removed by CMP. Here, the silicon nitride film 14 is the CM
It has a role of a P etching stopper. In this way, as shown in FIG. 4B, the embedded insulator 20 is flatly formed and embedded in the first silicon groove 16, the second silicon groove 16a, and the third silicon groove 16b.

【0035】次に、図4(c)に示すようにシリコン窒
化膜14を除去する。このようにして、シリコン基板1
1の表面にMOSトランジスタのゲート絶縁膜12及び
ゲート電極13が形成され、これらの半導体素子を電気
的に絶縁分離するシリコン溝に埋込み絶縁物20の形成
された素子分離領域が形成される。この場合に、ゲート
電極を配線するために、例えばタングステン・シリサイ
ドをゲート電極13上に成膜して更にパターニングす
る。
Next, as shown in FIG. 4C, the silicon nitride film 14 is removed. In this way, the silicon substrate 1
The gate insulating film 12 and the gate electrode 13 of the MOS transistor are formed on the surface of the MOS transistor 1, and an element isolation region in which a buried insulator 20 is formed is formed in a silicon groove for electrically insulating and isolating these semiconductor elements. In this case, for wiring the gate electrode, for example, tungsten silicide is deposited on the gate electrode 13 and further patterned.

【0036】この実施例では、MOSトランジスタのゲ
ート絶縁膜及びゲート電極が予め形成され、このゲート
絶縁膜あるいはゲート電極に自己整合するように素子分
離領域が形成される。このために、第1の実施例の場合
に比較し更にプロセスは簡単化され、プロセスのマージ
ンも増大する。
In this embodiment, the gate insulating film and the gate electrode of the MOS transistor are formed in advance, and the element isolation region is formed so as to be self-aligned with the gate insulating film or the gate electrode. Therefore, the process is further simplified and the process margin is increased as compared with the case of the first embodiment.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、種々の
幅を有する素子分離領域を半導体装置に形成するため
に、この幅に対応した間口幅を有するシリコン溝に埋込
み酸化膜を堆積した後、広い幅のシリコン溝の埋込み酸
化膜上にはレジストパターンを設けるようにする。この
レジストパターンをマスクにして、一度埋込み酸化膜を
ドライエッチングした後、残っている不要の埋込み酸化
膜をCMPで研磨し除去する。
As described above, according to the present invention, in order to form the element isolation regions having various widths in the semiconductor device, after the buried oxide film is deposited in the silicon trench having the width corresponding to this width. A resist pattern is provided on the buried oxide film in the wide silicon trench. The buried oxide film is once dry-etched using this resist pattern as a mask, and the remaining unnecessary buried oxide film is polished and removed by CMP.

【0038】このようにするために、広い幅のシリコン
溝あるいは狭い幅のシリコン溝のいずれにも埋込み絶縁
物を均一に埋設することが容易になる。そして、素子の
形成領域と素子分離領域の段差を50nm以下にするこ
とが可能になる。
Thus, it becomes easy to uniformly bury the buried insulator in both the wide silicon trench and the narrow silicon trench. Then, the step difference between the element formation region and the element isolation region can be set to 50 nm or less.

【0039】また、従来技術のレジストエッチバックの
ような制御の難しいプロセスを用いないため、プロセス
のマージンは増大し、再現性が高くプロセスの安定した
素子分離領域の形成を可能にする。
Further, since a process which is difficult to control, such as the conventional resist etch back, is not used, the process margin is increased, and it is possible to form the element isolation region with high reproducibility and stable process.

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

【図1】本発明の第1の実施例を工程順に説明する断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a first embodiment of the present invention in process order.

【図2】本発明の第1の実施例を工程順に説明する断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the first embodiment of the present invention in process order.

【図3】本発明の第2の実施例を工程順に説明する断面
図である。
FIG. 3 is a sectional view illustrating a second embodiment of the present invention in process order.

【図4】本発明の第2の実施例を工程順に説明する断面
図である。
FIG. 4 is a sectional view illustrating a second embodiment of the present invention in process order.

【図5】従来の製造方法を工程順に示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional manufacturing method in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11,101 シリコン基板 2 第1シリコン酸化膜 3,14,103 シリコン窒化膜 4 第2シリコン酸化膜 5,16 第1シリコン溝 5a,16a 第2シリコン溝 5b,16b 第3シリコン溝 6,17,105 埋込み酸化膜 6a,17a 埋込み酸化膜の凸部 7,18 第1レジストパターン 7a,18a 第2レジストパターン 8,20,110 埋込み絶縁物 9,12 ゲート絶縁膜 13 ゲート電極 15 シリコン酸化膜 19 残存酸化膜 104 広いシリコン溝 104a 狭いシリコン溝 106 ブロックレジスト 107 平坦化レジスト 107a 残存レジスト 108 レジストくぼみ 108a 局所的くぼみ 109 酸化膜突起 1, 11, 101 Silicon substrate 2 First silicon oxide film 3, 14, 103 Silicon nitride film 4 Second silicon oxide film 5, 16 First silicon groove 5a, 16a Second silicon groove 5b, 16b Third silicon groove 6, 17,105 Buried oxide film 6a, 17a Convex portion of buried oxide film 7,18 First resist pattern 7a, 18a Second resist pattern 8,20,110 Buried insulator 9,12 Gate insulating film 13 Gate electrode 15 Silicon oxide film 19 Residual oxide film 104 Wide silicon groove 104a Narrow silicon groove 106 Block resist 107 Flattening resist 107a Residual resist 108 Resist dent 108a Local dent 109 109 Oxide film protrusion

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の主表面に選択的に積層薄膜
を形成する工程と、前記積層薄膜の形成されていない前
記半導体基板の主表面に凹部を形成する工程と、前記積
層薄膜および凹部を被覆する埋込み絶縁膜を形成する工
程と、前記凹部の前記埋込み絶縁膜上にレジストパター
ンを選択的に形成する工程と、前記積層薄膜上の埋込み
絶縁膜をドライエッチングする工程と、前記積層薄膜を
化学的機械研磨の保護膜とし前記凹部の埋込み絶縁膜を
化学的機械研磨する工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
1. A step of selectively forming a laminated thin film on a main surface of a semiconductor substrate, a step of forming a concave portion on the main surface of the semiconductor substrate on which the laminated thin film is not formed, and a step of forming the laminated thin film and the concave portion. A step of forming a buried insulating film to cover, a step of selectively forming a resist pattern on the buried insulating film in the recess, a step of dry etching the buried insulating film on the laminated thin film, and a step of forming the laminated thin film. And a step of chemically mechanically polishing the insulating film embedded in the recess as a protective film for chemical mechanical polishing.
【請求項2】 前記凹部を形成した後、前記半導体基板
を熱酸化し前記凹部の側壁に予め薄い絶縁膜を形成して
から、前記埋込み絶縁膜を形成することを特徴とする請
求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The buried insulating film is formed after the recess is formed, the semiconductor substrate is thermally oxidized to form a thin insulating film on a sidewall of the recess in advance, and then the buried insulating film is formed. Of manufacturing a semiconductor device of.
【請求項3】 前記積層薄膜がシリコン窒化膜/シリコ
ン酸化膜で構成されていることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the laminated thin film is composed of a silicon nitride film / silicon oxide film.
【請求項4】 前記積層薄膜がポリシリコン膜/シリコ
ン酸化膜で構成されていることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the laminated thin film is composed of a polysilicon film / silicon oxide film.
【請求項5】 前記積層薄膜が、前記半導体基板の主表
面に形成されたゲート絶縁膜と前記ゲート絶縁膜を被覆
するゲート電極膜で構成されていることを特徴とする請
求項1記載の半導体装置の製造方法。
5. The semiconductor according to claim 1, wherein the laminated thin film is composed of a gate insulating film formed on the main surface of the semiconductor substrate and a gate electrode film covering the gate insulating film. Device manufacturing method.
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