JPH11176923A - Trench forming method - Google Patents

Trench forming method

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JPH11176923A
JPH11176923A JP10136698A JP10136698A JPH11176923A JP H11176923 A JPH11176923 A JP H11176923A JP 10136698 A JP10136698 A JP 10136698A JP 10136698 A JP10136698 A JP 10136698A JP H11176923 A JPH11176923 A JP H11176923A
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insulating
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進來 陳
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Katetsu Ro
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a trench isolation part. SOLUTION: A first insulating layer 21 is formed on a semiconductor substrate 20 through a chemical deposition means, and a photoresist layer is formed thereon. The photoresist layer is exposed, developed, and patterned by etching into a trench demarcating mask. Then, a first insulating part 21, a pad oxide layer, and a part of the semiconductor substrate 20 are etched continuously to provide trenches 22a and 22b to the semiconductor substrate 20. The trenches 22a and 22b are set different from each other in width so as to satisfy different needs of semiconductor devices. The trench 22b is wider in width than the trench 22a. The trench demarcating mask is removed. This trench isolation eliminates plate-like recess effect on the substrate, and a semiconductor device is improved in reliability.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、トレンチによる
隔離部を形成する方法に関し、さらに詳しくは、二つの
ポリッシング工程によりトレンチによる隔離部を形成す
る方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method of forming an isolation part by a trench, and more particularly, to a method of forming an isolation part by a trench by two polishing steps.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造プロセスにおいては、基板上
の活性領域における半導体デバイスを絶縁するための方
法は、種々多くのものが知られている。これらの方法の
一つは、浅いトレンチによる隔離(絶縁)(アイソレー
ション)(STI)である。浅いトレンチ隔離(絶縁)
部を形成するコンベンショナルの方法は、基板にフォト
レジスト層を形成し、このフォトレジスト層をマスクと
して使用して、基板をエッチングし、該基板にトレンチ
を形成する。この浅いトレンチ隔離部は、基板上の半導
体デバイスを電気的に絶縁するものである。一般的に言
って、半導体デバイスのゲートは、集積回路(IC)と
前記浅いトレンチ隔離部とに広くわたっている配線ライ
ンを電気的に接続する。
2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, various methods are known for insulating a semiconductor device in an active region on a substrate. One of these methods is shallow trench isolation (isolation) (STI). Shallow trench isolation (insulation)
A conventional method of forming a portion is to form a photoresist layer on a substrate and use the photoresist layer as a mask to etch the substrate and form a trench in the substrate. The shallow trench isolation electrically insulates semiconductor devices on the substrate. Generally speaking, the gate of a semiconductor device electrically connects an interconnect line that extends widely over an integrated circuit (IC) and the shallow trench isolation.

【0003】図1から図5に、コンベンショナルのトレ
ンチによる隔離部を形成するプロセスの流れを示す。図
1に示すように、熱酸化作用により半導体基板10の上
にパッド酸化層(図示せず)が形成される。ついで、前
記パッド酸化層の上に、シリコン窒化層11が化学蒸着
(CVD)方法により形成される。このシリコン窒化層
11の上に、フォトレジスト層(図示せず)が形成され
る。このフォトレジスト層を露光し、現像し、エッチン
グして、複数のトレンチのパターンを画定するためにト
レンチ画定マスクを形成する。前記トレンチ画定マスク
をマスクとして、シーケンシャルにシリコン窒化層1
1、パッド酸化層をエッチングし、半導体基板10をエ
ッチングスルーして、トレンチ12を形成する。ついで
トレンチ画定マスクを外す。
FIGS. 1 to 5 show a process flow for forming an isolation portion by a conventional trench. As shown in FIG. 1, a pad oxide layer (not shown) is formed on semiconductor substrate 10 by a thermal oxidation action. Next, a silicon nitride layer 11 is formed on the pad oxide layer by a chemical vapor deposition (CVD) method. On this silicon nitride layer 11, a photoresist layer (not shown) is formed. The photoresist layer is exposed, developed, and etched to form a trench definition mask for defining a pattern of the plurality of trenches. Using the trench definition mask as a mask, the silicon nitride layer 1 is sequentially formed.
1. Etching the pad oxide layer and etching through the semiconductor substrate 10 to form a trench 12. Then, the trench definition mask is removed.

【0004】つぎに図2を参照すると、図に示すよう
に、シリコン酸化層13が化学蒸着(CVD)方法によ
り半導体基板10にデポジットされ、トレンチ12に前
記シリコン酸化層が充填される。好ましい化学蒸着方法
は、ソースガスがテトラ- エチル- オルソ- シロキサン
(TEOS)である大気圧化学蒸着デポジション(AP
CVD)である。前記トレンチ12には、シリコン酸化
層13の収縮を見越して、シリコン酸化層を常時大目に
充填する。この収縮現象は、シリコン酸化層13の緻密
化の間に生じる。シリコン酸化層13の緻密化は、通
常、シリコン酸化層13のデポジション工程に続く工程
であり、約1000℃の温度で、約10〜30分の時間
で行われる。シリコン酸化層13の上には、フォトレジ
スト層14が形成される。ついで、フォトレジスト層1
4にパターンを露光し、現像し、エッチングしてリバー
ス拡散マスクを作る。
Referring now to FIG. 2, a silicon oxide layer 13 is deposited on the semiconductor substrate 10 by a chemical vapor deposition (CVD) method, and the trench 12 is filled with the silicon oxide layer, as shown in FIG. A preferred chemical vapor deposition method is atmospheric pressure chemical vapor deposition (AP) wherein the source gas is tetra-ethyl-ortho-siloxane (TEOS).
CVD). The trench 12 is always filled with a silicon oxide layer in anticipation of the contraction of the silicon oxide layer 13. This contraction phenomenon occurs during densification of the silicon oxide layer 13. Densification of the silicon oxide layer 13 is usually a step subsequent to the deposition step of the silicon oxide layer 13, and is performed at a temperature of about 1000 ° C. for a time of about 10 to 30 minutes. On the silicon oxide layer 13, a photoresist layer 14 is formed. Then, the photoresist layer 1
The pattern is exposed to 4, developed and etched to make a reverse diffusion mask.

【0005】つぎに、図3を参照すると、リバース拡散
マスクをマスクとして使用して異方性エッチングをシリ
コン酸化層13に行う。シリコン窒化層11が露出する
まで、シリコン酸化層13をエッチングする。
Next, referring to FIG. 3, anisotropic etching is performed on the silicon oxide layer 13 using a reverse diffusion mask as a mask. The silicon oxide layer 13 is etched until the silicon nitride layer 11 is exposed.

【0006】図4を参照すると、つぎに、フォトレジス
ト層14が除去され、シリコン酸化層13の部分は、ト
レンチ12に残る。つぎに図5を参照すると、シリコン
窒化層11をストップ層として使って、シリコン酸化層
13を研磨(ポリッシング)またはエッチングバックす
る。好ましい研磨(ポリッシング)は、化学機械ポリッ
シング(CMP)である。したがって、シリコン酸化層
13の高さとシリコン窒化層11の高さが同じになり、
かくてトレンチ隔離部15が形成される。
Referring to FIG. 4, next, the photoresist layer 14 is removed, and the silicon oxide layer 13 remains in the trench 12. Next, referring to FIG. 5, the silicon oxide layer 13 is polished (polished) or etched back using the silicon nitride layer 11 as a stop layer. A preferred polishing (polishing) is chemical mechanical polishing (CMP). Therefore, the height of the silicon oxide layer 13 and the height of the silicon nitride layer 11 become the same,
Thus, the trench isolation part 15 is formed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前記した集積回路(I
C)プロセスにおいては、浅いトレンチ隔離部(絶縁
部)(アイソレーション)を作るコンベンショナルの方
法には、数多くの欠点がある。例えば、フォトレジスト
層14をパターニングするとき、フォトレジスト層14
をトレンチ12の位置に対し正確に正合させる必要があ
る。これがぴったりコントロールされないと、フォトレ
ジスト層14のミスアライメントによって、シリコン酸
化層13をオーバーエッチングしてしまう。シリコン酸
化層13をポリッシングするとき、シリコン酸化層13
の面に浅い皿状の凹み(ディッシュ)が生じ、このよう
な凹み効果(ディッシングイフェクト)によって、基板
10の絶縁度を低下させてしまう。さらに、ダミーのパ
ターン構造を半導体基板10の上に形成して、前記ディ
ッシングイフェクト(凹み効果)を減らすが、ダミーの
パターン構造は、半導体デバイスのパフォーマンスと信
頼性を低下させる寄生キャパシタンスのような別の問題
を発生させる。これらの問題が、この発明の解決課題で
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned integrated circuit (I
In the C) process, conventional methods of creating shallow trench isolation (isolation) (isolation) have a number of disadvantages. For example, when patterning the photoresist layer 14, the photoresist layer 14
Must be precisely aligned with the position of the trench 12. If this is not precisely controlled, the silicon oxide layer 13 will be over-etched due to misalignment of the photoresist layer 14. When polishing the silicon oxide layer 13, the silicon oxide layer 13
A shallow dish-shaped dent (dish) is generated on the surface of the substrate 10, and the degree of insulation of the substrate 10 is reduced by such a dent effect (dishing effect). Furthermore, a dummy pattern structure is formed on the semiconductor substrate 10 to reduce the dishing effect (dent effect). Cause problems. These problems are the solution of the present invention.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、基板におけ
るディッシングイフェクト(凹み効果)をなくし、半導
体デバイスの信頼性を高めるトレンチ隔離部(絶縁部)
を形成する方法を提供し、前記課題を解決するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention eliminates a dishing effect (dent effect) in a substrate and enhances the reliability of a semiconductor device by trench isolation (insulation).
To solve the above-mentioned problem.

【0009】さらに、この発明は、寄生キャパシタンス
を減らし、半導体デバイスのパフォーマンスを改良する
トレンチ隔離部(絶縁部、アイソレーション)の簡単な
形成方法を提供することを目的とするものである。
Another object of the present invention is to provide a simple method of forming a trench isolation (insulation, isolation) which reduces the parasitic capacitance and improves the performance of a semiconductor device.

【0010】トレンチ隔離部を形成する方法は、以下の
工程からなる。まず最初に半導体基板を準備する。半導
体基板に第1の絶縁層とトレンチとを形成する。つぎ
に、第2の絶縁層を第1の絶縁層の上に形成して、前記
トレンチに該第2の絶縁層を充填し、前記トレンチを覆
う前記第2の絶縁層の面にディッシュ(皿状の凹み)を
形成する。第3の絶縁層を前記前記第2の絶縁層と前記
ディッシュ(皿状の凹み)との上に形成する。つぎに、
前記第3の絶縁層に第1のポリッシング工程を行って、
前記第2の絶縁層を露出させ、前記ディッシュにおける
前記第3の絶縁層の部分をそのまま残留させて、絶縁マ
スクを作る。絶縁マスクをマスクとして使用して、前記
第1の絶縁層が露出するまで、前記第2の絶縁層を異方
性エッチングし、前記マスクの下側にある前記第2の絶
縁層の部分を残す。前記絶縁マスクと、このマスクの下
側にある残留の第2の絶縁層とが残留体となる。そして
第2のポリッシング工程を行って、前記第1の絶縁層を
覆う前記残留体を除去する。
A method for forming a trench isolation portion includes the following steps. First, a semiconductor substrate is prepared. A first insulating layer and a trench are formed in a semiconductor substrate. Next, a second insulating layer is formed on the first insulating layer, the trench is filled with the second insulating layer, and a dish (dish) is formed on a surface of the second insulating layer covering the trench. Is formed. A third insulating layer is formed on the second insulating layer and the dish (dish-shaped recess). Next,
Performing a first polishing step on the third insulating layer,
The insulating mask is made by exposing the second insulating layer and leaving the portion of the third insulating layer in the dish as it is. Using the insulating mask as a mask, anisotropically etch the second insulating layer until the first insulating layer is exposed, leaving a portion of the second insulating layer below the mask. . The insulating mask and the remaining second insulating layer below the mask become a residue. Then, a second polishing step is performed to remove the residue covering the first insulating layer.

【0011】この発明は、シリコン窒化物とシリコン酸
化物との異なるエッチング選択性(セレクティビティ)
及び二つのポリッシング工程を使用して、信頼性に富
み、そして、プレーンのトレンチ隔離部を形成するもの
である。この発明のプロセスは、最初に、前記ディッシ
ュ(複数)を保護マスクで覆い、ついで、ポリッシング
工程を2回行って、ディッシングイフェクトをなくす。
2回にわたるポリッシング工程は、保護マスクで覆われ
ていないシリコン酸化層の一部を除去し、ついで、保護
マスクで覆われたシリコン酸化層の残部を除去するもの
である。この発明のトレンチ隔離部の形成により、基板
上のディッシュすべてが取り除かれ、したがって、半導
体デバイスの信頼性が一段と高まる。
The present invention provides different etch selectivities for silicon nitride and silicon oxide.
And two polishing steps are used to form a reliable and planar trench isolation. The process of the present invention first covers the dishes with a protective mask and then performs the polishing step twice to eliminate dishing effects.
The two polishing steps remove portions of the silicon oxide layer that are not covered by the protective mask, and then remove the remainder of the silicon oxide layer that is covered by the protective mask. The formation of the trench isolation of the present invention removes all of the dishes on the substrate, thus further increasing the reliability of the semiconductor device.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の好ましい実施
例を説明する。図6から図10は、この発明によるトレ
ンチ隔離部を形成するプロセスフローを示す断面図であ
る。図6を参照すると、薄いパッド酸化層(図示せず)
が化学蒸着(CVD)方法により半導体基板20の上に
形成され、半導体基板20を保護する。この半導体基板
20の上には、化学蒸着手段により第1の絶縁層21が
形成される。好ましい第1の絶縁層21は、シリコン窒
化層であり、これは、ケミカル・メカニカルポリッシン
グに対し強い耐性と適合性とを有している。前記第1の
絶縁層21の上にフォトレジスト層を形成する。このフ
ォトレジストを層を露光、現像、エッチングしてしてパ
ターニングし、トレンチ画定マスクを作る。つぎに、第
1の絶縁部21、パッド酸化層、そして、半導体基板2
0の部分を連続的にエッチングして、トレンチ22aと
トレンチ22bを半導体基板20に形成する。図示のよ
うに、トレンチ22aとトレンチ22bとは、それぞれ
の幅寸法を異にし、半導体デバイスの異なるニーズに合
うようになっている。トレンチ22bは、トレンチ22
aよりも幅が広い。ついで、トレンチ画定マスクを取り
除く。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described. 6 to 10 are sectional views showing a process flow for forming a trench isolation portion according to the present invention. Referring to FIG. 6, a thin pad oxide layer (not shown)
Is formed on the semiconductor substrate 20 by a chemical vapor deposition (CVD) method to protect the semiconductor substrate 20. On the semiconductor substrate 20, a first insulating layer 21 is formed by chemical vapor deposition. The preferred first insulating layer 21 is a silicon nitride layer, which has strong resistance and compatibility with chemical mechanical polishing. A photoresist layer is formed on the first insulating layer 21. The photoresist is patterned by exposing, developing, and etching layers to create a trench definition mask. Next, the first insulating portion 21, the pad oxide layer, and the semiconductor substrate 2
The portion 0 is continuously etched to form a trench 22a and a trench 22b in the semiconductor substrate 20. As shown, the trench 22a and the trench 22b have different width dimensions to meet different needs of a semiconductor device. The trench 22b is a trench 22
Wider than a. Then, the trench definition mask is removed.

【0013】図7を参照すると、前記第1の絶縁層21
及びトレンチ22a、トレンチ22bを覆う第2の絶縁
層23が形成され、該第2の絶縁層23がトレンチ22
aとトレンチ22bとに充填される。好ましい第2の絶
縁層23は、シリコン酸化層であり、これは、例えば、
ソースガスがテトラ- エチル- オルソ- シロキサン(T
EOS)である大気圧化学蒸着(APCVD)手段又は
準大気圧化学蒸着(SAPCVD)手段により形成され
る。半導体基板20の平らになっていない表面構造によ
り、半導体基板20のトレンチ22bの上面に、ディッ
シュ(皿状の凹み)25が自然にできてしまう。つぎ
に、第3の絶縁層24をCVD手段により第2の絶縁層
23の上に形成する。好ましい第3の絶縁層は、シリコ
ン窒化層である。第3の絶縁層24の面にも前記ディッ
シュ25と重なり合うようにディッシュが作られ、第2
の絶縁層23の面における他の部分よりもぐっと一段落
ち込む。
Referring to FIG. 7, the first insulating layer 21
And a second insulating layer 23 covering the trench 22a and the trench 22b is formed.
a and the trench 22b. A preferred second insulating layer 23 is a silicon oxide layer, which is, for example,
The source gas is tetra-ethyl-ortho-siloxane (T
It is formed by an atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) means which is EOS) or a sub-atmospheric pressure chemical vapor deposition (SAPCVD) means. Due to the uneven surface structure of the semiconductor substrate 20, a dish (dish-shaped recess) 25 is naturally formed on the upper surface of the trench 22b of the semiconductor substrate 20. Next, a third insulating layer 24 is formed on the second insulating layer 23 by CVD means. A preferred third insulating layer is a silicon nitride layer. A dish is also formed on the surface of the third insulating layer 24 so as to overlap the dish 25.
Of the surface of the insulating layer 23 of FIG.

【0014】図8を参照すると分かるように、前記第3
の絶縁層24をポリッシング(第1回ポリッシング)
し、前記第2の絶縁層23を除去する。好ましいポリシ
ッングは、ケミカルメカニカルポリッシング(化学機械
的研磨)である。この処理で、ディッシュ25に充填さ
れている第3の絶縁層24の部分のみが残留し、絶縁マ
スク24aが形成される。
As can be seen with reference to FIG.
The first insulating layer 24 (first polishing)
Then, the second insulating layer 23 is removed. A preferred polishing is chemical mechanical polishing (chemical mechanical polishing). By this process, only the portion of the third insulating layer 24 filled in the dish 25 remains, and the insulating mask 24a is formed.

【0015】図9を参照すると、前記第2の絶縁層23
は、前記絶縁マスク24aをマスクとして使用して、異
方性エッチングされ、前記第1の絶縁層21を露出させ
る。前記第2の絶縁層23のエッチング選択度は、前記
前記第1の絶縁層21及び前記第3の絶縁層24のエッ
チング選択度と異なっている。したがって前記第1の絶
縁層21をエッチングストップ層として使用することが
でき、これによって、絶縁プラグ23aと突出したプラ
グ23bとが形成され、プラグ23bは、残留する絶縁
マスク24aの下側の第2の絶縁層23の一部である。
絶縁プラグ23aの高さは、前記第1の絶縁層21の高
さと同じになっている。前記突出したプラグ23bは、
絶縁マスク24aと絶縁マスク24aの下側の第2の絶
縁層23の部分を含む。
Referring to FIG. 9, the second insulating layer 23
Is anisotropically etched using the insulating mask 24a as a mask to expose the first insulating layer 21. The etching selectivity of the second insulating layer 23 is different from the etching selectivity of the first insulating layer 21 and the third insulating layer 24. Therefore, the first insulating layer 21 can be used as an etching stop layer, thereby forming an insulating plug 23a and a protruding plug 23b, and the plug 23b is connected to the second insulating layer 24a below the remaining insulating mask 24a. Of the insulating layer 23 of FIG.
The height of the insulating plug 23a is the same as the height of the first insulating layer 21. The protruding plug 23b is
It includes an insulating mask 24a and a portion of the second insulating layer 23 below the insulating mask 24a.

【0016】図10を参照すると、前記第1の絶縁層2
1をストップ層おいて使用して、前記突出プラグ23b
を研磨(ポリッシング)(第2回ポリッシング)する。
この研磨は、ケミカル・メカニカルポリッシング(化学
機械的研磨)が好ましい。頭をポリッシングされて突出
しなくなったプラグ23bの高さは、前記第1の絶縁層
21の高さと同じになる。半導体基板20における突出
プラグ23bの構造は、小さいので、化学機械的研磨で
簡単に突出部分をポリッシングして、平らにすることが
できる。かくて、この発明のトレンチ隔離(トレンチ絶
縁、トレンチアイソレーション)が完成する。
Referring to FIG. 10, the first insulating layer 2
1 in the stop layer, the projecting plug 23b
Is polished (second polishing).
This polishing is preferably performed by chemical mechanical polishing (chemical mechanical polishing). The height of the plug 23b whose head has been polished and no longer protrudes is the same as the height of the first insulating layer 21. Since the structure of the projecting plug 23b in the semiconductor substrate 20 is small, the projecting portion can be easily polished and flattened by chemical mechanical polishing. Thus, the trench isolation (trench insulation, trench isolation) of the present invention is completed.

【0017】図11から図15は、この発明によるトレ
ンチ隔離部を形成する別のプロセスフローを示す断面図
である。図11を参照すると、薄いパッド酸化層(図示
せず)が化学蒸着(CVD)方法により半導体基板30
の上に形成され、半導体基板30を保護する。ついで、
この半導体基板30の上には、化学蒸着手段により第1
の絶縁層31が形成される。好ましい第1の絶縁層31
は、シリコン窒化層であり、これは、ケミカルメカニカ
ルポリッシング(化学機械的ポリッシング)に対し強い
耐性と適合性とを有している。前記第1の絶縁層31の
上にフォトレジスト層を形成する。このフォトレジスト
層を露光、現像、エッチングしてしてパターニングし、
トレンチ画定マスクを作る。つぎに、第1の絶縁層3
1、パッド酸化層、そして、半導体基板30の部分を連
続的にエッチングして、トレンチ32aとトレンチ32
bを半導体基板30に形成する。図示のようにトレンチ
32aとトレンチ32bとは、それぞれの幅寸法を異に
し、半導体デバイスの異なるニーズに合うようになって
いる。トレンチ32bは、トレンチ32aよりも幅が広
い。ついで、トレンチ画定マスクを取り除く。
FIGS. 11 to 15 are sectional views showing another process flow for forming a trench isolation portion according to the present invention. Referring to FIG. 11, a thin pad oxide layer (not shown) is formed on a semiconductor substrate 30 by a chemical vapor deposition (CVD) method.
To protect the semiconductor substrate 30. Then
On the semiconductor substrate 30, the first
Is formed. Preferred first insulating layer 31
Is a silicon nitride layer, which has strong resistance and compatibility with chemical mechanical polishing (chemical mechanical polishing). A photoresist layer is formed on the first insulating layer 31. This photoresist layer is exposed, developed, etched and patterned,
Make a trench definition mask. Next, the first insulating layer 3
1, the pad oxide layer and the portion of the semiconductor substrate 30 are continuously etched to form a trench 32a and a trench 32
b is formed on the semiconductor substrate 30. As shown, the trench 32a and the trench 32b have different width dimensions to meet different needs of a semiconductor device. The trench 32b is wider than the trench 32a. Then, the trench definition mask is removed.

【0018】図12を参照すると、前記第1の絶縁層3
1及びトレンチ32a、トレンチ32bを覆う第2の絶
縁層33が形成され、該第2の絶縁層33の一部がトレ
ンチ22aとトレンチ22bとに充填される。好ましい
第2の絶縁層33は、シリコン酸化層であり、これは、
例えば、高密度プラズマ化学蒸着(HDP−CVD)手
段により形成される。この高密度プラズマ化学蒸着手段
は、新しいデポジション方法の一つであり、この発明に
採用される。高密度プラズマ化学蒸着手段により、図示
のように、約45°の角度で傾斜したエッジがトレンチ
32a,32bに形成される。ついで、第3の絶縁層3
4をCVD手段により前記第2の絶縁層33の上に形成
する。前記第2の絶縁層33の面が平らでない構造のた
め、形成された前記第3の絶縁層34も面が平らでな
く、半導体基板30のトレンチ32a、トレンチ32b
の上面にもディッシュ(皿状の凹み)35が自然にでき
てしまう。好ましい第3の絶縁層34は、シリコン窒化
層である。
Referring to FIG. 12, the first insulating layer 3
1 and a second insulating layer 33 covering the trenches 32a and 32b is formed, and a part of the second insulating layer 33 is filled in the trenches 22a and 22b. A preferred second insulating layer 33 is a silicon oxide layer,
For example, it is formed by high density plasma chemical vapor deposition (HDP-CVD) means. This high-density plasma chemical vapor deposition means is one of new deposition methods and is employed in the present invention. Edges inclined at an angle of about 45 ° are formed in the trenches 32a and 32b by high-density plasma chemical vapor deposition as shown. Then, the third insulating layer 3
4 is formed on the second insulating layer 33 by the CVD means. Since the surface of the second insulating layer 33 is not flat, the surface of the formed third insulating layer 34 is not flat, and the trenches 32a and 32b of the semiconductor substrate 30 are formed.
A dish (dish-shaped dent) 35 is naturally formed on the upper surface of the plate. The preferred third insulating layer 34 is a silicon nitride layer.

【0019】図13を参照すると分かるように、前記第
3の絶縁層34をポリッシング(第1回ポリッシング)
し、前記第2の絶縁層33を除去する。好ましいポリシ
ッングは、化学機械的研磨(ケミカルメカニカルポリッ
シング)である。この処理で、トレンチ32a,32b
の上のディッシュ35に充填されている第3の絶縁層3
4の部分のみが残留し、絶縁マスク24aが形成され
る。
Referring to FIG. 13, the third insulating layer 34 is polished (first polishing).
Then, the second insulating layer 33 is removed. A preferred polishing is chemical mechanical polishing (chemical mechanical polishing). In this process, the trenches 32a, 32b
Third insulating layer 3 filled in the dish 35 on the top
Only the portion 4 remains, and the insulating mask 24a is formed.

【0020】図14を参照すると、前記第2の絶縁層3
3は、前記絶縁マスク34aをマスクとして使用して、
異方性エッチングされ、前記第1の絶縁層31を露出さ
せる。前記第2の絶縁層33のエッチング選択度は、前
記前記第1の絶縁層31及び前記第3の絶縁層34のエ
ッチング選択度と異なっている。したがって前記第1の
絶縁層31をエッチングストップ層として使用すること
ができ、これによって、突出プラグ33aと突出したプ
ラグ33bとが形成され、プラグ33bは、残留する絶
縁マスク34aの下側の第2の絶縁層33の一部であ
る。突出プラグ33aと突出プラグ33bの高さは、前
記第1の絶縁層31の高さよりも高い。前記突出プラグ
33a、33bの両者は、絶縁マスク34aと絶縁マス
ク34aの下側の第2の絶縁層33の部分を含む。
Referring to FIG. 14, the second insulating layer 3
3 uses the insulating mask 34a as a mask,
The first insulating layer 31 is exposed by anisotropic etching. The etching selectivity of the second insulating layer 33 is different from the etching selectivity of the first insulating layer 31 and the third insulating layer 34. Therefore, the first insulating layer 31 can be used as an etching stop layer, whereby a protruding plug 33a and a protruding plug 33b are formed, and the plug 33b is formed on the second insulating layer 34a below the remaining insulating mask 34a. Of the insulating layer 33 of FIG. The height of the protruding plugs 33a and 33b is higher than the height of the first insulating layer 31. Both the protruding plugs 33a and 33b include an insulating mask 34a and a portion of the second insulating layer 33 below the insulating mask 34a.

【0021】図15を参照すると、前記第1の絶縁層3
1をストップ層として使用して、前記突出プラグ33
a、33bを研磨(ポリッシング)(第2回ポリッシン
グ)する。この研磨は、化学機械的研磨が好ましい。頭
をポリッシングされて突出しなくなったプラグ33a、
33bの高さは、前記第1の絶縁層31の高さと同じに
なる。半導体基板30における突出プラグ33a、33
bの構造は、小さいので、化学機械的研磨で簡単に突出
部分をポリッシングして、平らにすることができる。か
くして、この発明のトレンチ隔離(トレンチアイソレー
ション)が完成する。
Referring to FIG. 15, the first insulating layer 3
1 as a stop layer, the projecting plug 33
a, 33b are polished (polished) (second polishing). This polishing is preferably a chemical mechanical polishing. Plug 33a whose head is polished and no longer protrudes,
The height of 33b is the same as the height of the first insulating layer 31. Projecting plugs 33a, 33 on semiconductor substrate 30
Since the structure of b is small, the protruding portion can be easily polished and flattened by chemical mechanical polishing. Thus, the trench isolation of the present invention is completed.

【0022】前記した実施例は、この発明を限定するも
のではなく、この発明は、種々のモディフィケーショ
ン、変形、アレンジメントすべてを含み、特許請求の範
囲に記述された技術的範囲は、最も広く広義に解釈され
るべきものであり、種々のモディフィケーション、変
形、アレンジメント、類似の手段すべてを包含するもの
である。
The embodiments described above are not intended to limit the present invention, and the present invention includes all modifications, variations, and arrangements, and the technical scope described in the claims is the broadest. It is to be construed broadly and encompasses all modifications, variations, arrangements and similar means.

【0023】[0023]

【発明の効果】この発明のトレンチ隔離(トレンチアイ
ソレーション)は、以下の効果を有している: 1.この発明のトレンチ隔離(トレンチアイソレーショ
ン)により半導体基板におけるディッシングイフェクト
を無くし、半導体デバイスの信頼性を高める。 2.この発明のトレンチ隔離(トレンチアイソレーショ
ン)により、寄生キャシタンスを減らし、半導体デバイ
スのパフォーマンスを向上させる。
The trench isolation of the present invention has the following effects: According to the present invention, a dishing effect in a semiconductor substrate is eliminated by trench isolation (trench isolation), and the reliability of a semiconductor device is improved. 2. The trench isolation of the present invention reduces parasitic capacitance and improves semiconductor device performance.

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

【図1】浅いトレンチ隔離部を作るコンベンショナルの
プロセスフローを示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a conventional process flow for creating a shallow trench isolation.

【図2】浅いトレンチ隔離部を作るコンベンショナルの
プロセスフローを示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a conventional process flow for creating a shallow trench isolation.

【図3】浅いトレンチ隔離部を作るコンベンショナルの
プロセスフローを示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a conventional process flow for creating a shallow trench isolation.

【図4】浅いトレンチ隔離部を作るコンベンショナルの
プロセスフローを示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a conventional process flow for creating a shallow trench isolation.

【図5】浅いトレンチ隔離部を作るコンベンショナルの
プロセスフローを示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional process flow for forming a shallow trench isolation.

【図6】この発明のトレンチ隔離部を作るプロセスフロ
ーを示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a process flow for forming a trench isolation portion according to the present invention.

【図7】この発明のトレンチ隔離部を作るプロセスフロ
ーを示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a process flow for forming a trench isolation portion according to the present invention.

【図8】この発明のトレンチ隔離部を作るプロセスフロ
ーを示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a process flow for forming a trench isolation portion according to the present invention.

【図9】この発明のトレンチ隔離部を作るプロセスフロ
ーを示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a process flow for forming a trench isolation portion according to the present invention.

【図10】この発明のトレンチ隔離部を作るプロセスフ
ローを示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a process flow for forming a trench isolation portion according to the present invention.

【図11】この発明のトレンチ隔離部を作る別のプロセ
スフローを示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another process flow for producing the trench isolation portion of the present invention.

【図12】この発明のトレンチ隔離部を作る別のプロセ
スフローを示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing another process flow for producing the trench isolation portion of the present invention.

【図13】この発明のトレンチ隔離部を作る別のプロセ
スフローを示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing another process flow for producing the trench isolation portion of the present invention.

【図14】この発明のトレンチ隔離部を作る別のプロセ
スフローを示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing another process flow for forming the trench isolation portion of the present invention.

【図15】この発明のトレンチ隔離部を作る別のプロセ
スフローを示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing another process flow for making the trench isolation portion of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20,30 半導体基板 21,31 第1の絶縁層 22a,22b,32a,32b トレンチ 23,33 第2の絶縁層 23a,23b,33a,33b 絶縁プラグ 24,34 第3の絶縁層 24a,34a 絶縁マスク 25,35 ディッシュ 20, 30 Semiconductor substrate 21, 31 First insulating layer 22a, 22b, 32a, 32b Trench 23, 33 Second insulating layer 23a, 23b, 33a, 33b Insulating plug 24, 34 Third insulating layer 24a, 34a Insulating Mask 25, 35 dish

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】以下の工程からなるトレンチ隔離部を形成
する方法:半導体基板を準備する工程;前記半導体基板
に第1の絶縁層を形成する工程;前記半導体基板に第1
のトレンチと、この第1のトレンチの幅よりも幅が広い
第2のトレンチとを形成する工程;前記第1の絶縁層の
上に、第2の絶縁層を形成して、前記第1と第2のトレ
ンチに該第2の絶縁層を充填し、前記第2のトレンチを
覆う前記第2の絶縁層の面にディッシュ(皿状の凹み)
が形成される工程;第3の絶縁層を前記前記第2の絶縁
層の上に形成する工程;前記第3の絶縁層に第1のポリ
ッシング工程を行って、前記第2の絶縁層を露出させ、
前記ディッシュにおける前記第3の絶縁層の部分をその
まま残留させて、絶縁マスクを作る工程;前記絶縁マス
クをマスクとして使用して、前記第1の絶縁層が露出す
るまで、前記第2の絶縁層をエッチングする工程;及び
前記残留したものを前記第1の絶縁層のレベルまで研磨
する第2のポリッシング工程。
1. A method for forming a trench isolation part comprising the steps of: preparing a semiconductor substrate; forming a first insulating layer on the semiconductor substrate; and forming a first insulating layer on the semiconductor substrate.
Forming a trench and a second trench having a width larger than the width of the first trench; forming a second insulating layer on the first insulating layer; A second trench is filled with the second insulating layer, and a dish (a dish-shaped recess) is formed on a surface of the second insulating layer that covers the second trench.
Forming a third insulating layer on the second insulating layer; performing a first polishing step on the third insulating layer to expose the second insulating layer Let
Forming an insulating mask by leaving the portion of the third insulating layer in the dish as it is; using the insulating mask as a mask, until the first insulating layer is exposed, And a second polishing step of polishing the residue to the level of the first insulating layer.
【請求項2】第1のポリッシング工程は、化学機械研磨
である請求項1に請求された方法。
2. The method according to claim 1, wherein the first polishing step is a chemical mechanical polishing.
【請求項3】第2のポリッシング工程は、化学機械研磨
である請求項1に請求された方法。
3. The method according to claim 1, wherein the second polishing step is a chemical mechanical polishing.
【請求項4】第1の絶縁層のエッチング選択度が第2の
絶縁層のエッチング選択度と異なる請求項1に請求され
た方法。
4. The method of claim 1, wherein the etching selectivity of the first insulating layer is different from the etching selectivity of the second insulating layer.
【請求項5】前記第1の絶縁層がシリコン窒化層である
請求項4に請求された方法。
5. The method according to claim 4, wherein said first insulating layer is a silicon nitride layer.
【請求項6】前記第2の絶縁層がシリコン酸化層である
請求項4に請求された方法。
6. The method of claim 4, wherein said second insulating layer is a silicon oxide layer.
【請求項7】第2の絶縁層のエッチング選択度が第3の
絶縁層のエッチング選択度と異なる請求項1に請求され
た方法。
7. The method of claim 1, wherein the etching selectivity of the second insulating layer is different from the etching selectivity of the third insulating layer.
【請求項8】前記第2の絶縁層がシリコン酸化層である
請求項7に請求された方法。
8. The method of claim 7, wherein said second insulating layer is a silicon oxide layer.
【請求項9】前記第3の絶縁層がシリコン窒化層である
請求項7に請求された方法。
9. The method of claim 7, wherein said third insulating layer is a silicon nitride layer.
【請求項10】以下の工程からなるトレンチ隔離部を形
成する方法:半導体基板を準備する工程;前記半導体基
板に第1の絶縁層を形成する工程;前記半導体基板にト
レンチを形成する工程;前記第1の絶縁層の上に、第2
の絶縁層を形成して、前記トレンチに該第2の絶縁層を
充填し、前記トレンチを覆う前記第2の絶縁層の面にデ
ィッシュ(皿状の凹み)が形成される工程;第3の絶縁
層を前記前記第2の絶縁層と前記ディッシュの上に形成
する工程;前記第3の絶縁層に第1のポリッシング工程
を行って、前記第2の絶縁層を露出させ、前記ディッシ
ュにおける前記第3の絶縁層の部分をそのまま残留させ
て、絶縁マスクを作る工程;前記絶縁マスクをマスクと
して使用して、前記第1の絶縁層が露出するまで、前記
第2の絶縁層を異方性エッチングし、前記絶縁マスクの
一部を残すと共に前記絶縁マスクの下に前記第2の絶縁
層を残す工程;及び前記残留したものを前記第1の絶縁
層のレベルまで研磨する第2のポリッシング工程。
10. A method of forming a trench isolation portion comprising the steps of: preparing a semiconductor substrate; forming a first insulating layer in the semiconductor substrate; forming a trench in the semiconductor substrate; On the first insulating layer, the second
Forming an insulating layer, filling the trench with the second insulating layer, and forming a dish (dish-shaped recess) on a surface of the second insulating layer covering the trench; third step; Forming an insulating layer on the second insulating layer and the dish; performing a first polishing step on the third insulating layer to expose the second insulating layer; Forming an insulating mask by leaving the portion of the third insulating layer as it is; using the insulating mask as a mask, anisotropically forming the second insulating layer until the first insulating layer is exposed; Etching to leave part of the insulating mask and to leave the second insulating layer under the insulating mask; and a second polishing step of polishing the residue to the level of the first insulating layer .
【請求項11】第1のポリッシング工程は、化学機械研
磨である請求項10に請求された方法。
11. The method as claimed in claim 10, wherein the first polishing step is a chemical mechanical polishing.
【請求項12】第2のポリッシング工程は、化学機械研
磨である請求項10に請求された方法。
12. The method according to claim 10, wherein the second polishing step is a chemical mechanical polishing.
【請求項13】第1の絶縁層のエッチング選択度が第2
の絶縁層のエッチング選択度と異なる請求項10に請求
された方法。
13. The etching selectivity of the first insulating layer is the second.
11. The method according to claim 10, wherein the etching selectivity of the insulating layer is different.
【請求項14】前記第1の絶縁層がシリコン窒化層であ
る請求項13に請求された方法。
14. The method of claim 13, wherein said first insulating layer is a silicon nitride layer.
【請求項15】前記第2の絶縁層がシリコン酸化層であ
る請求項13に請求された方法。
15. The method of claim 13, wherein said second insulating layer is a silicon oxide layer.
【請求項16】第2の絶縁層のエッチング選択度が第3
の絶縁層のエッチング選択度と異なる請求項10に請求
された方法。
16. The etching selectivity of the second insulating layer is the third.
11. The method according to claim 10, wherein the etching selectivity of the insulating layer is different.
【請求項17】前記第2の絶縁層がシリコン酸化層であ
る請求項16に請求された方法。
17. The method according to claim 16, wherein said second insulating layer is a silicon oxide layer.
【請求項18】前記第3の絶縁層がシリコン窒化層であ
る請求項16に請求された方法。
18. The method of claim 16, wherein said third insulating layer is a silicon nitride layer.
【請求項19】前記第3の絶縁層が大気圧化学蒸着(A
PCVD)手段により形成される請求項10に請求され
た方法。
19. The method according to claim 19, wherein said third insulating layer is formed by atmospheric pressure chemical vapor deposition (A).
A method as claimed in claim 10 formed by (PCVD) means.
【請求項20】前記第3の絶縁層が準大気圧化学蒸着
(SACVD)手段により形成される請求項10に請求
された方法。
20. The method of claim 10, wherein said third insulating layer is formed by sub-atmospheric pressure chemical vapor deposition (SACVD) means.
【請求項21】前記第3の絶縁層が高密度プラズマ化学
蒸着(HDP−CVD)手段により形成される請求項1
0に請求された方法。
21. The method according to claim 1, wherein the third insulating layer is formed by high density plasma chemical vapor deposition (HDP-CVD).
The method charged to zero.
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