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JP2002050682A - Method for manufacturing semiconductor device and reticle mask - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device and reticle mask

Info

Publication number
JP2002050682A
JP2002050682A JP2000237917A JP2000237917A JP2002050682A JP 2002050682 A JP2002050682 A JP 2002050682A JP 2000237917 A JP2000237917 A JP 2000237917A JP 2000237917 A JP2000237917 A JP 2000237917A JP 2002050682 A JP2002050682 A JP 2002050682A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trench
insulating film
polishing
oxide film
semiconductor substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000237917A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Koike
正博 小池
Takeshi Yamazaki
武 山崎
Osamu Yamaya
理 山家
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2000237917A priority Critical patent/JP2002050682A/en
Publication of JP2002050682A publication Critical patent/JP2002050682A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device in which polishing can be effected with high planarity, without increasing the number of steps when a trench element isolation is formed by polishing an insulation film. SOLUTION: A trench 104a for element isolation A and a trench 104b for alignment mask B are formed on the surface side of a semiconductor substrate 101. A silicon oxide film (insulation film) 106 is formed on the semiconductor substrate 101 for filling the trenches 104a and 104b. Simultaneously with removal of the silicon oxide film 106 on the trench 104b through etching down to a specified depth, a part of the silicon oxide film 106 in an active region 105 between the trenches 104a and 104b is removed, by etching in order to make uniform the progress of polishing the silicon oxide film 106 in the plane of the semiconductor substrate 101 in the subsequent polishing steps. Finally, the silicon oxide film 106 on the active region 105 is removed through CMP polishing.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特にはトレンチ素子分離を形成する半導体装
置の製造方法及びこの方法に用いるレチクルマスクに関
する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device for forming a trench element isolation and a reticle mask used in the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のULSIでは、半導体装置の高集
積化および高機能化が進展するにともない、MOSトラ
ンジスタのゲート電極や素子分離領領域の微細化および
それらの間隔の縮小化に対する要求がますます厳しくな
っている。そのうち、ゲート電極の微細化は、リソグラ
フィー工程で用いられる露光器の性能によるところが大
きいが、素子分離領域の微細化および素子分離領域とゲ
ート電極との間隔の縮小化に関しては、先端リソグラフ
ィー技術の他にトレンチ素子分離(shallow trench iso
lation、以下STIと記す)技術も注目を集めている。
2. Description of the Related Art In recent ULSI, as semiconductor devices become more highly integrated and sophisticated, there is an increasing demand for miniaturization of gate electrodes and element isolation regions of MOS transistors and reduction of the distance between them. It's getting tougher. Among them, the miniaturization of the gate electrode largely depends on the performance of the exposure device used in the lithography process.However, regarding the miniaturization of the element isolation region and the reduction of the distance between the element isolation region and the gate electrode, other advanced lithography techniques have been used. Shallow trench iso
lation (hereinafter referred to as STI) technology is also attracting attention.

【0003】LSIの素子分離には、熱酸化膜を用いた
LOCOS(local oxidation of silicon)素子分離技
術が用いられてきた。LOCOS素子分離は、窒化シリ
コン膜をマスクにしてシリコン基板自体を熱酸化させて
形成するため、プロセスが簡潔で酸化膜の応力の問題も
少なく、生成される酸化膜質が良いという大きな利点が
あった。そのため、技術革新が激しいLSIプロセスに
あって改良を重ねつつ使われ続けてきた。しかしなが
ら、デザインルールが0.25μm世代以降のLSIで
は、微細化の観点から限界が来ると言われている。
[0003] Local isolation of silicon (LOCOS) technology using a thermal oxide film has been used for device isolation of LSI. Since the LOCOS element isolation is formed by thermally oxidizing the silicon substrate itself using the silicon nitride film as a mask, the LOCOS element isolation has a great advantage that the process is simple, the problem of the oxide film stress is small, and the quality of the generated oxide film is good. . For this reason, the LSI process has been used while being repeatedly improved in the LSI process where technological innovation is intense. However, it is said that LSIs having a design rule of 0.25 μm or later have a limit from the viewpoint of miniaturization.

【0004】具体的には、熱酸化の際に、横方向にも酸
化反応が広がっていわゆるバーズビークが生じるため、
素子分離ピッチはマスクとなる窒化シリコン膜の開口幅
よりバーズビークの成長分だけ広くなる。そのバーズビ
ークを制御するには、酸化マスクとなる窒化シリコン膜
の下層に形成される、いわゆるパッド酸化膜を形成しな
いことが効果的な方法である。ところが、パッド酸化膜
を形成しないでシリコン基板上に直接窒化シリコン膜を
形成すると、その窒化シリコン膜の持つ応力によってシ
リコン基板に結晶欠陥が発生するという問題を生じる。
したがって、LOCOS素子分離技術では、バーズビー
クの問題と結晶欠陥の問題とを同時に解決することが非
常に困難になっている。
[0004] Specifically, during thermal oxidation, the oxidation reaction spreads in the lateral direction and a so-called bird's beak occurs.
The element isolation pitch is wider by the bird's beak than the opening width of the silicon nitride film serving as a mask. In order to control the bird's beak, it is effective to not form a so-called pad oxide film formed below the silicon nitride film serving as an oxidation mask. However, when a silicon nitride film is formed directly on a silicon substrate without forming a pad oxide film, there is a problem that a stress of the silicon nitride film causes crystal defects in the silicon substrate.
Therefore, it is very difficult to solve the bird's beak problem and the crystal defect problem at the same time with the LOCOS element isolation technology.

【0005】このようなLOCOS素子分離技術に変わ
る素子分離技術として、上述したSTI技術がある。S
TI技術では、エッチングにより溝を形成して、その溝
内に絶縁物を埋め込むことで素子分離が形成されるた
め、設計寸法からの寸法変換差が少なく、原理的には微
細化に適している。また、絶縁物を埋め込んだ後は、エ
ッチバック法や化学機械研磨(Chemical Mechanical Po
lishing、以下CMPと記す)法による平坦化を行うた
め、高精度なリソグラフィーを行うために必要な表面平
坦性が得られるという点でも有利となっている。
[0005] As an element isolation technique replacing the LOCOS element isolation technique, there is the STI technique described above. S
In the TI technology, a trench is formed by etching, and an element is formed by embedding an insulator in the trench. Therefore, a dimensional conversion difference from a design dimension is small, and it is suitable in principle for miniaturization. . After the insulator is embedded, the etch-back method or chemical mechanical polishing (Chemical Mechanical Po
lithing (hereinafter referred to as CMP), which is advantageous in that the surface flatness required for performing highly accurate lithography can be obtained.

【0006】次に、STI技術の一例を以下に説明す
る。図2(1)に示すように、シリコン基板201の表
面にパッド酸化膜202、窒化シリコン膜203を形成
し、リソグラフィー技術とエッチング技術とを用いてシ
リコン基板201にトレンチ204を形成する。ここ
で、トレンチ204で分離された基板201の表面層部
分が活性領域205になる。次いで、CVD(chemical
vapor deposition)法によって、トレンチ204内を絶
縁膜206で埋め込む。その後、図2(2)に示すよう
に、窒化シリコン膜203をストッパとしたCMPによ
って、シリコン基板201上の余分な絶縁膜206を除
去して表面を平坦化する。以上によって、トレンチ20
4内に絶縁膜206を埋め込んでなるSTI207が得
られる。また、トレンチ204の一部を後のリソグラフ
ィーにおけるアライメントマークとして用いる場合に
は、CMPを行った後に、アライメントマークとして用
いられるトレンチ204内の絶縁膜206をエッチング
除去する。
Next, an example of the STI technique will be described below. As shown in FIG. 2A, a pad oxide film 202 and a silicon nitride film 203 are formed on the surface of a silicon substrate 201, and a trench 204 is formed in the silicon substrate 201 by using lithography and etching. Here, the surface layer portion of the substrate 201 separated by the trench 204 becomes the active region 205. Next, CVD (chemical
The trench 204 is buried with an insulating film 206 by a vapor deposition method. Thereafter, as shown in FIG. 2B, the surplus insulating film 206 on the silicon substrate 201 is removed by CMP using the silicon nitride film 203 as a stopper to planarize the surface. As described above, the trench 20
The STI 207 in which the insulating film 206 is buried in the substrate 4 is obtained. When part of the trench 204 is used as an alignment mark in lithography to be performed later, the insulating film 206 in the trench 204 used as the alignment mark is removed by etching after performing CMP.

【0007】ところで、公知のとおり、CMPにおける
研磨速度は、被研磨膜の表面形状に大きく依存し、孤立
した活性領域(以下、孤立活性領域205aと記す)を
覆う小面積の絶縁膜206表面においては、密集した活
性領域(以下、密集活性領域205bと記す)を覆う大
面積の絶縁膜206表面よりも高い研磨圧力が働くた
め、研磨速度が速くなる。このため、他の研磨速度が遅
い部分の研磨が終了するまで研磨を行うと、孤立活性領
域205aは過研磨となり、研磨ストッパである窒化シ
リコン膜203およびシリコン基板201まで研磨され
てしまい、後にこの孤立活性領域205aに形成される
トランジスタ特性に悪影響が及ぼされる。一方、密集活
性領域205bにおいては、研磨速度が遅いため窒化シ
リコン膜203やパッド酸化膜202を除去した場合
に、基板201表面と素子分離領域(STI207)の
埋め込み絶縁膜206表面との間に段差hが形成され、
後のゲート電極加工の際に問題となる。
Incidentally, as is well known, the polishing rate in CMP greatly depends on the surface shape of the film to be polished, and the polishing rate on the surface of the insulating film 206 having a small area covering an isolated active region (hereinafter, referred to as an isolated active region 205a). Since a higher polishing pressure acts on the surface of the insulating film 206 having a large area covering a dense active region (hereinafter, referred to as a dense active region 205b), the polishing speed is increased. For this reason, if the polishing is performed until the polishing of the other portion having a low polishing rate is completed, the isolated active region 205a is overpolished, and the silicon nitride film 203 and the silicon substrate 201 which are the polishing stoppers are polished. The characteristics of the transistor formed in the isolated active region 205a are adversely affected. On the other hand, when the silicon nitride film 203 and the pad oxide film 202 are removed in the dense active region 205b due to a low polishing rate, a step is formed between the surface of the substrate 201 and the surface of the buried insulating film 206 in the element isolation region (STI207). h is formed,
This becomes a problem when processing the gate electrode later.

【0008】そこで、この研磨速度の下地パターン密度
依存性を回避低減する手法として、ダミー活性領域の形
成や、図2(1)中の二点鎖線部に示すように活性領域
が密集した領域上の埋め込み絶縁膜206部分をドライ
エッチング等により予め取り除き、その後CMP研磨を
行う方法が用いられている。このような方法によれば、
基板201面内における被研磨面積の均一性が向上し、
基板201面内における研磨速度の均一化を図ることが
できる。
Therefore, as a method of avoiding and reducing the dependence of the polishing rate on the underlying pattern density, formation of a dummy active region or formation of a dummy active region on a region where active regions are dense as shown by a two-dot chain line in FIG. Of the buried insulating film 206 is removed in advance by dry etching or the like, and then CMP is performed. According to such a method,
The uniformity of the polished area in the surface of the substrate 201 is improved,
The polishing rate can be made uniform within the surface of the substrate 201.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、ダミー活性
領域を形成する方法では、トレンチ形成のためのリソグ
ラフィーの際にダミー活性領域を形成するための露光パ
ターンが追加されたレチクルマスクを用意する必要があ
り、手間が掛かる。また、埋め込み絶縁膜の一部を予め
取り除く方法においては、ドライエッチングの際にマス
クとなるレジストパターンを形成するリソグラフィー工
程と、ドライエッチング工程とが追加され、製造工程数
が増加することになる。
However, in the method of forming a dummy active region, it is necessary to prepare a reticle mask to which an exposure pattern for forming a dummy active region is added at the time of lithography for forming a trench. Yes, it takes time. In the method of removing a part of the buried insulating film in advance, a lithography step of forming a resist pattern serving as a mask during dry etching and a dry etching step are added, and the number of manufacturing steps is increased.

【0010】そこで本発明は、工程数を増加させること
なくかつ簡便に平坦性に優れた研磨を行うことが可能な
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of easily performing excellent flatness polishing without increasing the number of steps.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明の半導体装置の製造方法は、トレンチ内
に絶縁膜を埋め込んでなる素子分離と、トレンチの段差
を利用したアライメントマークとを半導体基板の表面側
に形成する方法であり、半導体基板の表面側に素子分離
用のトレンチとアライメントマーク用のトレンチとを形
成しこれらを埋め込む状態で絶縁膜を形成した後で、こ
れらのトレンチ間における半導体基板上の絶縁膜を研磨
によって除去する前に、アライメントマークとなるトレ
ンチ上の絶縁膜を所定深さにエッチング除去すると同時
に、次の研磨工程における絶縁膜の研磨の進行を半導体
基板面内において均一にするためにトレンチ間における
当該絶縁膜の一部分をエッチング除去する工程を行うこ
とを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: isolating an element by embedding an insulating film in a trench; and forming an alignment mark utilizing a step in the trench. Is formed on the surface side of the semiconductor substrate. After forming a trench for element isolation and a trench for alignment mark on the surface side of the semiconductor substrate and forming an insulating film in a state where these trenches are buried, these trenches are formed. Before removing the insulating film on the semiconductor substrate in between by polishing, the insulating film on the trench serving as an alignment mark is etched away to a predetermined depth, and at the same time, the progress of the polishing of the insulating film in the next polishing step is performed on the semiconductor substrate surface. A step of etching and removing a part of the insulating film between the trenches in order to make the inside uniform. .

【0012】このような製造方法では、研磨の進行を均
一にするための絶縁膜部分の除去が、アライメントマー
クを形成するためのトレンチ内の絶縁膜除去と当時に行
われる。このため、研磨の進行を均一にするための絶縁
膜部分を除去するためだけの独立したエッチング工程を
追加する必要はない。そして、次の工程では平坦性良好
に絶縁膜の研磨が行われる。
In such a manufacturing method, the removal of the insulating film portion for making the progress of polishing uniform is performed at the same time as the removal of the insulating film in the trench for forming the alignment mark. For this reason, it is not necessary to add an independent etching step only for removing the insulating film portion for making the progress of polishing uniform. Then, in the next step, the insulating film is polished with good flatness.

【0013】また、本発明のレチクルマスクは、上述し
た絶縁膜の一部分をエッチング除去する場合にマスクと
して用いられるレジストパターンを形成するためのリソ
グラフィーの際に用いるレチクルマスクであって、アラ
イメントマーク用のトレンチ上と、トレンチ間の幅広部
分上とを開口するレジストパターンが形成される様に露
光パターンが設けられていることを特徴としている。
A reticle mask of the present invention is a reticle mask used for lithography for forming a resist pattern used as a mask when a part of the above-mentioned insulating film is removed by etching. An exposure pattern is provided so that a resist pattern that opens on the trench and on a wide portion between the trenches is formed.

【0014】このようなレチクルマスクを用いたリソグ
ラフィーを行うことで、アライメントマーク用のトレン
チ上と、トレンチ間の幅広部分上とを開口するレジスト
パターンが形成される。そして、このレジストパターン
をマスクに用いて絶縁膜をエッチングすることで、トレ
ンチ上の絶縁膜部分とトレンチ間の幅広部分上の絶縁膜
部分とが同時に除去される。
By performing lithography using such a reticle mask, a resist pattern having openings on the alignment mark trenches and on the wide portions between the trenches is formed. Then, the insulating film is etched using the resist pattern as a mask, thereby simultaneously removing the insulating film portion on the trench and the insulating film portion on the wide portion between the trenches.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。ここで説明する半導体装置の
製造工程は、トレンチ内に絶縁膜を埋め込んでなる素子
分離(すなわちSTI:shallow trench isolation)
と、トレンチの段差を利用したアライメントマークとを
半導体基板の表面側に形成する方法である。アライメン
トマークは、後のリソグラフィー工程で半導体基板上に
レジストパターンを形成する場合の位置合わせマークと
して用いられるものである。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the manufacturing process of the semiconductor device described here, element isolation (ie, STI: shallow trench isolation) in which an insulating film is buried in a trench is performed.
And an alignment mark using a step of the trench on the surface side of the semiconductor substrate. The alignment mark is used as an alignment mark when a resist pattern is formed on a semiconductor substrate in a later lithography step.

【0016】先ず、図1(1)に示すように、シリコン
からなる半導体基板101上に、熱酸化法によって5n
m〜20nmの膜厚のパッド酸化膜102を形成し、次
に減圧CVD(chemical vapor deposition)法によって
50nm〜250nmの膜厚の窒化シリコン膜103を
形成する。この窒化シリコン膜103は、後に行われる
研磨の際の研磨ストッパとして用いられる。
First, as shown in FIG. 1A, 5n is formed on a semiconductor substrate 101 made of silicon by a thermal oxidation method.
A pad oxide film 102 having a thickness of m to 20 nm is formed, and then a silicon nitride film 103 having a thickness of 50 to 250 nm is formed by a low pressure CVD (chemical vapor deposition) method. This silicon nitride film 103 is used as a polishing stopper in polishing performed later.

【0017】次に、窒化シリコン膜103上にここでの
図示を省略したレジストパターンを形成する。このレジ
ストパターンは、窒化シリコン膜103上に形成したフ
ォトレジスト層を、KrFエキシマレーザ光を露光光に
用いたステッパを用いてパターン露光し、その後現像処
理することによって形成する。
Next, a resist pattern (not shown) is formed on the silicon nitride film 103. This resist pattern is formed by subjecting a photoresist layer formed on the silicon nitride film 103 to pattern exposure using a stepper using KrF excimer laser light as exposure light, followed by development processing.

【0018】その後、このレジストパターンをマスクに
して窒化シリコン膜103、パッド酸化膜102及び半
導体基板101の表面層をエッチングする。これによっ
て、半導体基板101の表面側に、素子分離として用い
られる複数のトレンチ104aと、アライメントマーク
となる複数のトレンチ104bとを形成する。トレンチ
104a及びトレンチ104bは、一例として半導体基
板101表面からの深さが380nm程度であることと
する。そして、トレンチ104a,104b間の半導体
基板101部分を、素子形成部である活性領域105と
する。
Thereafter, using this resist pattern as a mask, the silicon nitride film 103, the pad oxide film 102, and the surface layer of the semiconductor substrate 101 are etched. Thus, a plurality of trenches 104a used as element isolation and a plurality of trenches 104b serving as alignment marks are formed on the front surface side of the semiconductor substrate 101. The trench 104a and the trench 104b have a depth of about 380 nm from the surface of the semiconductor substrate 101, for example. Then, the portion of the semiconductor substrate 101 between the trenches 104a and 104b is defined as an active region 105 which is an element forming portion.

【0019】以上の後、トレンチ104a,104bを
埋め込む状態で、例えば700nm程度の膜厚の絶縁膜
(ここでは酸化シリコン膜)106を半導体基板101
上に形成する。ここでは、例えば高密度プラズマCVD
法によって、酸化シリコン膜106を形成する。
After that, an insulating film (here, silicon oxide film) 106 having a thickness of, for example, about 700 nm is formed on the semiconductor substrate 101 while the trenches 104a and 104b are buried.
Form on top. Here, for example, high-density plasma CVD
A silicon oxide film 106 is formed by a method.

【0020】次に、酸化シリコン膜106上に、ここで
の図示を省略したレジストパターンを形成する。このレ
ジストパターンを形成するためのリソグラフィーにおい
ては、トレンチ104a,104b間の幅広部、すなわ
ち大面積の活性領域105上および小面積の活性領域1
05が密集して配置されている部分(図面においては大
面積の活性領域105のみを示した)上、さらにはアラ
イメントマーク用のトレンチ104b上に開口部を有す
るレジストパターンが形成される様に露光パターンが設
けられたレチクルマスクを用いてパターン露光を行うこ
ととする。
Next, a resist pattern (not shown) is formed on the silicon oxide film 106. In the lithography for forming this resist pattern, a wide portion between the trenches 104a and 104b, that is, on the large-area active region 105 and the small-area active region 1 is used.
Exposure is performed so that a resist pattern having an opening is formed on a portion where only the active regions 05 are densely arranged (only the large-area active region 105 is shown in the drawing) and further on the alignment mark trench 104b. Pattern exposure is performed using a reticle mask provided with a pattern.

【0021】そして、このようなパターン露光及びその
後の現像処理によって形成されたレジストパターンをマ
スクにしたエッチングによって、図1(2)に示すよう
に、酸化シリコン膜106を部分的に除去する。ここで
は、トレンチ104a,104b間の幅広部、すなわち
大面積の活性領域105上および活性領域105が密集
して配置されている部分上の酸化シリコン膜106を除
去し、次に行われる研磨の際に、半導体基板101の面
内において均一に研磨が進み、部分的な過研磨の発生や
研磨不足の発生が防止されるようにする。また、同時
に、アライメントパターン用のトレンチ104b上の酸
化シリコン膜106も除去する。
Then, as shown in FIG. 1B, the silicon oxide film 106 is partially removed by etching using the resist pattern formed by such pattern exposure and subsequent development processing as a mask. Here, the silicon oxide film 106 on the wide portion between the trenches 104a and 104b, that is, on the large-area active region 105 and the portion where the active regions 105 are densely arranged is removed, and the polishing is performed at the next polishing. In addition, the polishing proceeds uniformly in the surface of the semiconductor substrate 101, so that the occurrence of partial overpolishing or insufficient polishing is prevented. At the same time, the silicon oxide film 106 on the alignment pattern trench 104b is also removed.

【0022】この際のエッチング量(エッチング深さ)
Eは、少なくとも、後に行われるリソグラフィーの際
に、このアライメントマークを用いた位置合わせが十分
に行える程度にアライメントパターン用のトレンチ10
4bの最小段差h1(半導体基板101表面と酸化シリ
コン膜106表面との段差)が現れるように設定する。
At this time, the etching amount (etching depth)
E indicates that at least the trenches 10 for the alignment pattern are sufficiently large at the time of lithography to be performed later that the alignment using the alignment marks can be sufficiently performed.
4b is set so that a minimum step h1 (step between the surface of the semiconductor substrate 101 and the surface of the silicon oxide film 106) appears.

【0023】すなわち、トレンチ104bの上方(トレ
ンチ104b内部も含む)における酸化シリコン膜10
6の膜厚をH、トレンチ104bの深さをD、後のリソ
グラフィー工程までの膜減り量をR、アライメントを十
分に行うことが可能な最小段差をh1とした場合、ここ
でのエッチング量Eは、E≧H−(D−h1)−Rとな
る範囲で、かつ後に行われる研磨の際に、半導体基板1
01の面内において均一に研磨が進み、部分的な過研磨
の発生や研磨不足の発生が防止されるような値に設定さ
れることとする。ここで、後のリソグラフィー工程まで
の膜減り量Rとは、このエッチング後から後のリソグラ
フィー工程までの間に、パッド酸化膜102の除去、犠
牲酸化膜の除去及びゲート酸化膜の除去等の工程を経る
ことによって、トレンチ104b内部に残された酸化シ
リコン膜106が除去される膜厚であることとする。
That is, the silicon oxide film 10 above the trench 104b (including the inside of the trench 104b)
6 is H, the depth of the trench 104b is D, the amount of film reduction until the subsequent lithography process is R, and the minimum step capable of sufficiently performing alignment is h1, and the etching amount E here is Is in a range where E ≧ H− (D−h1) −R, and when polishing is performed later, the semiconductor substrate 1
01 is set to such a value that polishing proceeds uniformly in the plane No. 01 and occurrence of partial overpolishing or insufficient polishing is prevented. Here, the amount of film reduction R up to the subsequent lithography step refers to a process such as removal of the pad oxide film 102, removal of the sacrificial oxide film, removal of the gate oxide film, etc., after this etching until the subsequent lithography process. Through this process, the silicon oxide film 106 remaining inside the trench 104b is removed.

【0024】つまり、酸化シリコン膜106のエッチン
グ量Eは、後のリソグラフィー工程までの間にトレンチ
104bの最小段差h1が確保される範囲で、次の研磨
を平坦に行うために必要なエッチング量に設定されれば
良く、トレンチ104b内に酸化シリコン膜106が残
っても良いこととする。
That is, the etching amount E of the silicon oxide film 106 is set to an etching amount necessary for flattening the next polishing within a range in which the minimum step h1 of the trench 104b is secured before the subsequent lithography process. It is sufficient that the silicon oxide film 106 remains in the trench 104b.

【0025】以上の後、図1(3)に示すように、部分
的にエッチング除去された酸化シリコン膜106を、そ
の表面側からCMP法によって研磨する。そして、トレ
ンチ104a,104b間における半導体基板101上
の酸化シリコン膜106部分、すなわち活性領域105
上の酸化シリコン膜106部分を除去し、トレンチ10
4a,104b内に酸化シリコン膜106を残す。
After the above, as shown in FIG. 1C, the silicon oxide film 106 which has been partially etched away is polished by a CMP method from the surface side. Then, the portion of the silicon oxide film 106 on the semiconductor substrate 101 between the trenches 104a and 104b, that is, the active region 105
The upper silicon oxide film 106 is removed, and the trench 10 is removed.
The silicon oxide film 106 is left in 4a and 104b.

【0026】以上によって、トレンチ104a内を酸化
シリコン膜106で埋め込んでなる素子分離Aと、トレ
ンチ104bの段差を利用したアライメントマークBと
が、半導体基板101の表面側に形成される。尚、この
時点においては、アライメントマークBにおけるトレン
チ104bの段差は、アライメントに用いるには十分で
ない(つまり最小段差h1に達していない)場合があ
る。しかし、後のリソグラフィー工程までの間に、様々
な工程を経ることによってトレンチ104b内の酸化シ
リコン膜106が膜減りし、アライメントを行うために
必要な最小段差h1が確保されることになる。
As described above, the element isolation A in which the inside of the trench 104a is buried with the silicon oxide film 106 and the alignment mark B utilizing the step of the trench 104b are formed on the surface side of the semiconductor substrate 101. At this point, the step of the trench 104b in the alignment mark B may not be sufficient for use in alignment (ie, may not reach the minimum step h1). However, the silicon oxide film 106 in the trench 104b is reduced by various processes before the subsequent lithography process, and the minimum step h1 required for alignment is secured.

【0027】以上の製造方法によれば、大面積及び密集
して配置された活性領域105上の酸化シリコン膜10
6部分をエッチングによって除去した状態でCMP研磨
が行われるため、被研磨層(すなわち酸化シリコン膜1
06)の下地パターンの疎密に依存することなく、半導
体基板101の面内において均一に研磨を進めることが
可能になる。したがって、部分的な過研磨の発生や研磨
不足を防止することが可能になる。
According to the above-described manufacturing method, the silicon oxide film 10 on the active region 105 which has a large area and is densely arranged
Since CMP polishing is performed in a state where six portions are removed by etching, the layer to be polished (that is, the silicon oxide film 1) is removed.
06) The polishing can be uniformly promoted in the surface of the semiconductor substrate 101 without depending on the density of the underlying pattern. Therefore, it is possible to prevent occurrence of partial overpolishing or insufficient polishing.

【0028】また、これに加えて、研磨を均一に進める
ための酸化シリコン膜106の部分的なエッチング除去
が、アライメントマークとなるトレンチ104b内の酸
化シリコン膜106のエッチング除去と同時に行われ
る。このため、活性領域105上の酸化シリコン膜10
6部分を除去するための独立した工程を追加する必要は
ない。この結果、工程数を増加させることなく、平坦性
良好なCMP研磨を行うことが可能になる。
Further, in addition to this, partial etching and removal of the silicon oxide film 106 for uniform polishing are performed simultaneously with etching and removal of the silicon oxide film 106 in the trench 104b serving as an alignment mark. Therefore, the silicon oxide film 10 on the active region 105
There is no need to add a separate step to remove the six parts. As a result, it is possible to perform CMP polishing with good flatness without increasing the number of steps.

【0029】しかも、酸化シリコン膜106を部分的に
エッチング除去する場合のエッチング量を、アライメン
トに必要な最小段差h1を確保できる広い範囲において
設定するようにしたことで、次のCMP研磨の均一性を
も考慮した値に設定することができる。つまり、アライ
メントマークとなるトレンチ104b内の酸化シリコン
膜106をすべて除去する場合と比較して、酸化シリコ
ン膜106のエッチング量の設定範囲が広がるため、活
性領域105上の酸化シリコン膜106部分で過剰にエ
ッチングが進むといった不都合を防止できるようにもな
る。したがって、トレンチの段差を利用したアライメン
トマークBを用いて十分にアライメントを行うことが可
能で、しかも下地パターンの疎密に依存することなく次
のCMP研磨を行うことが可能になる。
Further, the etching amount when the silicon oxide film 106 is partially removed by etching is set in a wide range in which the minimum step h1 required for alignment can be secured, so that the uniformity of the next CMP polishing can be improved. Can also be set in consideration of That is, since the setting range of the etching amount of the silicon oxide film 106 is wider than that in the case where the entire silicon oxide film 106 in the trench 104b serving as an alignment mark is removed, the silicon oxide film 106 on the active region 105 has an excessive amount. Inconveniences such as rapid etching can be prevented. Therefore, the alignment can be sufficiently performed using the alignment mark B utilizing the step of the trench, and the next CMP polishing can be performed without depending on the density of the underlying pattern.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、研磨の進行を面内均一にするた
めの絶縁膜の部分的な除去を、アライメントマークを形
成するためのトレンチ内の絶縁膜除去と同時に行うよう
にしたことで、上記研磨の進行を面内均一にするための
絶縁膜の部分的な除去のみを目的とする独立した工程を
追加することなく、平坦性良好な研磨を行うことが可能
になる。したがって、半導体装置の製造工程の削減を図
ることが可能になる。また、本発明のレチクルマスクを
用いることで、上述した本発明の半導体装置の製造方法
を行うことが可能になる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the removal of the insulating film for making the progress of polishing uniform in the plane is performed for forming the alignment mark. By performing the polishing simultaneously with the removal of the insulating film in the trench, the flatness can be improved without adding an independent process only for the partial removal of the insulating film to make the progress of the polishing uniform in the plane. Good polishing can be performed. Therefore, the number of manufacturing steps of the semiconductor device can be reduced. Further, by using the reticle mask of the present invention, the above-described method of manufacturing a semiconductor device of the present invention can be performed.

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

【図1】実施形態の半導体装置の製造方法を説明する断
面工程図である。
FIG. 1 is a sectional process view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment.

【図2】従来の半導体装置の製造方法を説明する断面工
程図である。
FIG. 2 is a sectional process view illustrating a method for manufacturing a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…半導体基板、104a…トレンチ(素子分離
用)、104b…トレンチ(アライメントマーク用)、
106…酸化シリコン膜(絶縁膜)、A…素子分離、B
…アライメントマーク
101: semiconductor substrate, 104a: trench (for element isolation), 104b: trench (for alignment mark),
106: silicon oxide film (insulating film), A: element isolation, B
…Alignment mark

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山家 理 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 2H095 BB02 BE03 5F032 AA34 AA44 AA66 AA77 BA02 CA17 DA02 DA03 DA22 DA33 DA53  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Osamu Yamaya 6-35 Kita Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation F-term (reference) 2H095 BB02 BE03 5F032 AA34 AA44 AA66 AA77 BA02 CA17 DA02 DA03 DA22 DA33 DA53

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の表面側に素子分離用のトレ
ンチとアライメントマーク用のトレンチとを形成し、こ
れらを埋め込む状態で前記半導体基板上に絶縁膜を形成
する工程と、 前記アライメントマークとなるトレンチ上の前記絶縁膜
を所定深さにエッチング除去すると同時に、次の研磨工
程における当該絶縁膜の研磨の進行を前記半導体基板面
内において均一にするために前記トレンチ間における当
該絶縁膜の一部分をエッチング除去する工程と、 前記トレンチ間における前記半導体基板上の前記絶縁膜
を研磨によって除去する工程とを行うことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
1. A step of forming a trench for element isolation and a trench for an alignment mark on the surface side of a semiconductor substrate, and forming an insulating film on the semiconductor substrate in a state where these trenches are buried; At the same time that the insulating film on the trench is removed by etching to a predetermined depth, a part of the insulating film between the trenches is removed in order to make polishing progress of the insulating film in the next polishing process uniform within the semiconductor substrate surface. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of removing by etching; and a step of removing the insulating film on the semiconductor substrate between the trenches by polishing.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記絶縁膜をエッチング除去する工程では、後に行われ
るリソグラフィー工程において前記アライメントマーク
となるトレンチの段差によって露光位置合わせが十分に
行える程度に当該トレンチ上の絶縁膜が除去される範囲
で、前記絶縁膜のエッチング量が設定されることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of etching and removing the insulating film, exposure alignment can be sufficiently performed by a step of the trench serving as the alignment mark in a lithography step performed later. A method of manufacturing the semiconductor device, wherein an etching amount of the insulating film is set within a range where the insulating film on the trench is removed.
【請求項3】 素子分離用のトレンチとアライメントマ
ーク用のトレンチとを埋め込む状態で半導体基板の表面
側に形成された絶縁膜上にレジストパターンを形成する
ためのリソグラフィーの際に用いるレチクルマスクであ
って、 前記アライメントマーク用のトレンチ上と、前記トレン
チ間の幅広部分上とを開口するレジストパターンが形成
される様に露光パターンが設けられていることを特徴と
するレチクルマスク。
3. A reticle mask used in lithography for forming a resist pattern on an insulating film formed on a front surface side of a semiconductor substrate in a state in which a trench for element isolation and a trench for alignment mark are buried. A reticle mask provided with an exposure pattern so as to form a resist pattern having openings on the alignment mark trench and on a wide portion between the trenches.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2020255944A1 (en) * 2019-06-17 2021-11-25 ローム株式会社 SiC semiconductor device and its manufacturing method

Cited By (3)

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