[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JPH11102960A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPH11102960A
JPH11102960A JP26429897A JP26429897A JPH11102960A JP H11102960 A JPH11102960 A JP H11102960A JP 26429897 A JP26429897 A JP 26429897A JP 26429897 A JP26429897 A JP 26429897A JP H11102960 A JPH11102960 A JP H11102960A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
region
silicon nitride
oxide film
film
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.)
Granted
Application number
JP26429897A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3053009B2 (ja
Inventor
Atsuki Ono
篤樹 小野
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC 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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP9264298A priority Critical patent/JP3053009B2/ja
Publication of JPH11102960A publication Critical patent/JPH11102960A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3053009B2 publication Critical patent/JP3053009B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Element Separation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 素子分離領域の平坦化のためのエッチバック
でトランジスタのチャネル領域がプラズマのダメージを
受けないよう、基板表面を窒化して保護し、シャロート
レンチ分離プロセスにおいて、トランジスタ領域にダメ
ージを与えることなく、素子分離領域の完全平坦化を行
い、安定した素子特性の半導体装置を得ることのできる
製造方法を提供する。 【解決手段】 トレンチ素子分離領域の平坦化のための
CMP工程後、ストッパー膜の窒化シリコン膜および酸
化シリコン膜を剥離し、次いで基板表面を窒化して保護
した後、酸化膜を堆積してエッチバック法により平坦化
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高集積な半導体回路
を実現する微細なMOS型半導体装置の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体回路の高性能化のためには、半導
体素子の高集積化が必要であり、そのため素子領域を縮
小しなくてはならない。トランジスタの素子領域は酸化
膜からなる素子分離領域で決まるが、トランジスタの設
計ルールが0.35μm程度まで分離領域の形成方法
は、熱酸化法を用いたLOCOS(LOCal Oxidation of
Silicon)もしくは改良LOCOS方法で形成されるも
のであった。
【0003】しかしながら、この熱酸化法を用いる方法
では、酸化の際、素子領域を決めている窒化シリコン膜
の下が酸化される結果、バーズビークが生じてこれが素
子分離領域の微細化を妨げていた。そこで、0.35μ
mルール以降の微細デバイスに対しては、シャロートレ
ンチ分離(Shallow Trench Isolation)技術が主流にな
ってきている。このシャロートレンチの形成法を図2
(a)〜(i)を用いて説明する。
【0004】図2(a)は半導体基板1に熱酸化法によ
ってパッド酸化シリコン膜2を形成し、さらにプラズマ
化学気相(CVD:Chemical Vapor Deposition)法に
よって窒化シリコン膜3を堆積した状態を示す摸式説明
図である。これらの膜厚は、酸化シリコン膜2は10〜
20nm、窒化シリコン膜3は15〜200nm程度と
する。
【0005】この窒化シリコン3の膜厚は、後に行う化
学的機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishin
g)法における研磨のストッパー膜となり得る厚さの膜
厚とする。次いで、フォトリソグラフィーによってレジ
スト4をパターニングし、フォトレジストをマスクとし
て素子分離領域になる領域の窒化シリコン膜と酸化シリ
コン膜をエッチング(図2(b)参照)する。
【0006】さらに、素子分離領域となる領域のシリコ
ン基板をエッチングしてトレンチ溝5を形成(図2
(c)参照)する。このトレンチ溝5の深さは300〜
400nmとし、75〜80゜の傾斜角度となるように
エッチングする。次いで、フォトレジスト4を剥離した
後、トレンチ5のコーナー部を丸めの形状とするための
トレンチ内壁の酸化を10nm程度行う。次いで、CV
D法により酸化シリコシ膜6を500〜700nm堆積
し、トレンチ内部を埋め込む(図2(d)参照、図には
内壁部の酸化膜は薄いため示されていない)。
【0007】次いで、CMP法によってストッパーとな
る窒化シリコン膜3が現れるまで平坦化(図2(e)参
照)する。その後、ストッパーの窒化シリコン膜3をリ
ン酸系のエッチャントでエッチングし、さらにパッド酸
化膜2をふっ酸系のエッチング液で除去して、分離領域
を形成(図2(f)参照)する。
【0008】その後、イオン注入法によりウェルおよび
チャネル領域のための不純物を導入し、さらに、熱酸化
法によってゲート酸化膜9を形成(図2(h)参照)
し、ゲート電極となるポリシリコン膜をCVD法によっ
て形成していくのは、通常のMOS型トランジスタを形
成する工程と同一である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなプロセスでは、CMP時のストッパー膜である窒化
シリコン膜の膜厚相当分だけピラー53(図2(f)参
照)が生じてしまう。さらに、パッドの酸化シリコン膜
2が熱酸化膜であり、一方、ピラーを形成するのはCV
D法で形成された酸化シリコン膜であるため、後者の酸
化膜の方がふっ酸系のエッチング液に対してエッチング
レートが大きい。したがって、トレンチ分離のエッジで
膜減りが起き、窪み54(図2(g)参照)を生じる。
【0010】この窪み54は、電界集中が生じ易く、後
工程のゲート酸化膜9の形成、およびゲート電極である
ポリシリコン8の形成によって、この肩部分にゲート構
造が形成されると、この肩部分は、サイドチャネルが生
じ易い領域91(図2(h)参照)となり、トランジス
タのオフリーク電流の増加の原因となるという弊害を生
じる。
【0011】さらに、ピラー部の絶対段差によってゲー
トリソグラフィーを行う際に、レジストのくびれ等が生
じ、ゲートの加工精度を劣化させるため、大きな問題と
なる可能性がある。
【0012】一方、このようなパッド酸化膜のエッチン
グ時における窪み問題、およびピラーによる段差の問題
を解消するためには、完全平坦化が必要であり、そのた
めには平坦化をプラズマエッチングにより行うドライエ
ッチングが有効であるが、この方法には、トランジスタ
のチャネル領域がプラズマに曝されて、ダメージ領域9
3(図2(i)参照)を生じ、その結果トランジスタ特
性が劣化するという問題があった。
【0013】本発明は、上記のような問題のない、シャ
ロートレンチプロセスにおいてトランジスタのチャネル
領域にダメージを与えることなく、完全平坦化を実現す
ることのできる半導体装置製造方法の提供をその目的と
するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の課題・目的は以下
に示す本発明によって解決・達成される。すなわち本発
明は、MOS型半導体装置の製造方法において、半導体
基板表面に第1および第2の絶縁膜を形成する工程、該
半導体基板まで達する溝を形成する工程、該溝内に第3
の絶縁膜を埋め込む工程、前記第2の絶縁膜が表面に現
れるまで第3の絶緑膜の表面を機械的研磨法によって平
坦化する工程、平坦化後に前記第2および第1の絶縁膜
を剥離する工程、基板全体を窒化する工程、第4の絶縁
膜で基板表面を覆う工程、プラズマエッチングにより窒
化された基板が現れるまでエッチバックし平坦化する工
程、、基板表面の窒化された領域を剥離する工程、の各
工程を有することをを特徴とする半導体装置の製造方法
を開示するものである。
【0015】そして、本発明の半導体装置の製造方法
は、前記第1、第3および第4の絶縁膜の材質が、酸化
シリコンであることを特徴とし、また前記第2の絶縁膜
の材質が、窒化シリコンであることを特徴とし、さらに
前記第1の絶縁膜の剥離を、ふっ酸を主体としたウェッ
ト系のエッチング液を用いて行うことを特徴とし、そし
て前記基板表面の窒化を、窒索、アンモニア、NO、ま
たはN2O雰囲気中で行うことを特徴とするものであ
る。
【0016】酸化膜の平坦化のためのエッチバックに対
してトランジスタのチャネル領域がプラズマのダメージ
を受けなくするため、表面を窒化して保護する。このた
めトランジスタ領域にダメージを与えることなく、素子
分離領域の平坦化ができるので、集積度を高めつつ、し
きい値電圧のばらつきのない安定したトランジスタ特性
を得ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施態様について
具体的に説明する。
【0018】
【実施例】以下に、本発明の詳細を実施例により図面
(図1(a)〜(k))に基づいて説明する。図1
(a)は半導体基板1上にパッド酸化シリコン膜2およ
びCMPのストッパー膜となる窒化シリコン膜3を形成
した状態を示す摸式説明図である。
【0019】パッド酸化シリコン膜2は、熱酸化法によ
って10〜20nm、窒化シリコン膜3はCVD法によ
って、150〜200nmの膜厚で堆積される。次い
で、レジストを基板全面に塗布し、フォトリソグラフィ
ー法によって素子分離領域となる領域以外に、レジスト
4を残すようにパターニング(図1(b)参照)する。
【0020】その後、異方性エッチングによってレジス
ト4をマスクとして、窒化シリコン膜3、およびパッド
酸化シリコン膜2をエッチングし、さらに、シリコン基
板にトレンチ溝5をエッチングによって形成(図1
(c)参照)する。
【0021】トレンチ溝5は、その傾斜角度が70〜8
5゜になるようにする。その後、レジスト4を剥離し
て、熱酸化によって内壁酸化し、その後にCVD法によ
って酸化シリコン膜6を500〜700nm堆積して、
トレンチの内部に酸化シリコン膜を埋め込む(図1
(d)参照、図には内壁部の酸化膜は示されていな
い)。
【0022】酸化シリコン膜6の埋め込み後、CMP法
によつて、酸化シリコン膜を研磨によりストッパーの窒
化シリコン膜が現れるまで平坦化する(図1(e)参
照)。さらに、その後ストッパーであった窒化シリコン
膜3をリン酸系のエッチング液で剥離(図1(f)参
照)する。
【0023】このとき窒化シリコンの膜厚相当分のピラ
ー53が生じる。さらに、パッドの酸化シリコン膜2を
ふっ酸系のエッチング液でエッチングする。バッド酸化
膜2のエッチングは同時にトレンチ溝5内に埋め込んだ
CVD酸化シリコン膜6の上部をもエッチングするが、
CVD酸化シリコン膜に対するエッチングレートは熱酸
化膜であるパッド酸化シリコン膜よりも大きいので、分
離領域の形状はトレンチの肩のでた、窪み54を持つ図
のような形状(図1(g)参照)になる。
【0024】次に、この状態で基板全面を窒化する。こ
の全面窒化の条件は、例えば窒素雰囲気中900℃にて
30秒間の熱処理を行うことによって、4〜5nmの窒
化シリコン膜12が、トランジスタが形成される領城の
みに形成(図1(h)参照)される。なお、この窒化さ
れた領域12は酸化シリコン膜上には形成されない。次
いでさらに、CVD酸化シリコン膜62を基板全面に堆
積し、ふっ酸系エッチングによって生じた窪み54を埋
める。このCVD酸化膜62の厚さは、窪み54自体が
埋まればよいので20〜40nm程度でよい(図1
(i)参照)。
【0025】その後、基板全体をエッチバックして、基
板表面を完全平坦化(図1(j)参照)する。このと
き、トランジスタができる素子領域は窒化シリコン膜で
覆われているので、このときのプラズマダメージは受け
ない。その後、窒化シリコン膜をリン酸系のエッチング
液で剥離する。窒化された領域の厚さは4〜5nmなの
で、全体の平坦化にはほとんど影響を及ぼさない。した
がって、素子分離領域の完全平坦化が完了(図1(k)
参照)する。
【0026】その後の工程は、通常のトランジスタ製造
工程における、素子分離領域形成以後の工程と同一であ
る。なお、トランジスタ領城を保護する窒化シリコン膜
を剥離する際、窪みの分のトレンチ溝とトランジスタ領
域との間に隙間が生じるが、この小さな溝自体は4〜5
nm程度であり、通常行われる後工程でのイオン注入前
のスルー酸化膜の形成時に酸化によって埋め戻されるの
で問題はない。
【0027】以上はn型MOSFET(Field Effect T
ransistor)の製造プロセスを例にとって説明したが、
p型MOSFETに対しても上記の不純物の導電型をか
えることにより同様の効果を得ることができる。
【0028】
【発明の効果】製造プロセスが複雑化することなく、ト
ランジスタにプラズマダメージ等の悪影響を及ぼすこと
なく、トレンチ分離の完全平坦化を可能とする、優れた
半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体装置の製造方法を示す摸式
説明図。
【図2】従来の技術による半導体装置の製造方法を示す
摸式説明図。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 パッド酸化シリコン膜 3 窒化シリコン膜 4 レジスト 5 トレンチ溝 6 CVD酸化シリコン膜 8 ゲートポリシリコン 9 ゲート酸化膜 12 窒化された領域 53 ピラー 54 トレンチの窪み 62 CVD酸化シリコン領域 91 サイドチャネルが生じ易い領域 93 プラズマダメージ領域

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 MOS型半導体装置の製造方法におい
    て、半導体基板表面に第1および第2の絶縁膜を形成す
    る工程、該半導体基板まで達する溝を形成する工程、該
    溝内に第3の絶縁膜を埋め込む工程、前記第2の絶縁膜
    が表面に現れるまで第3の絶緑膜の表面を機械的研磨法
    によって平坦化する工程、平坦化後に前記第2および第
    1の絶縁膜を剥離する工程、基板全体を窒化する工程、
    第4の絶縁膜で基板表面を覆う工程、プラズマエッチン
    グにより窒化された基板が現れるまでエッチバックし平
    坦化する工程、基板表面の窒化された領域を剥離する工
    程、の各工程を有することをを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第1、第3および第4の絶縁膜の材
    質が、酸化シリコンである請求項1記載の半導体装置の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第2の絶縁膜の材質が、窒化シリコ
    ンである請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第1の絶縁膜の剥離を、ふっ酸を主
    体としたウェット系のエッチング液を用いて行う請求項
    1記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記基板表面の窒化を、窒索、アンモニ
    ア、NOまたはN2O雰囲気中で行う請求項1記載の半
    導体装置の製造方法。
JP9264298A 1997-09-29 1997-09-29 半導体装置の製造方法 Expired - Fee Related JP3053009B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9264298A JP3053009B2 (ja) 1997-09-29 1997-09-29 半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9264298A JP3053009B2 (ja) 1997-09-29 1997-09-29 半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11102960A true JPH11102960A (ja) 1999-04-13
JP3053009B2 JP3053009B2 (ja) 2000-06-19

Family

ID=17401239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9264298A Expired - Fee Related JP3053009B2 (ja) 1997-09-29 1997-09-29 半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3053009B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6590254B2 (en) * 2000-05-19 2003-07-08 Nec Electronics Corporation Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same
JP2007526652A (ja) * 2004-03-04 2007-09-13 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド 半導体デバイス製造の間のstiディボット形成を減少する方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6590254B2 (en) * 2000-05-19 2003-07-08 Nec Electronics Corporation Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same
JP2007526652A (ja) * 2004-03-04 2007-09-13 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド 半導体デバイス製造の間のstiディボット形成を減少する方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3053009B2 (ja) 2000-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100394517B1 (ko) 집적회로에트렌치격리구조를형성하는방법
US6524931B1 (en) Method for forming a trench isolation structure in an integrated circuit
JP2000012676A (ja) 半導体装置のトレンチ素子分離方法
JPH07193121A (ja) 半導体装置の製造方法
US20060276001A1 (en) Method for manufacturing a semiconductor device having a STI structure
KR100273615B1 (ko) 반도체장치및그제조방법
JP2003332416A (ja) 半導体集積回路及びその製造方法
JPH11145273A (ja) 半導体装置の製造方法
US6271147B1 (en) Methods of forming trench isolation regions using spin-on material
JP3053009B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US5851901A (en) Method of manufacturing an isolation region of a semiconductor device with advanced planarization
KR100839894B1 (ko) 반도체 장치 및 그 제조 방법
JP2000022153A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2002190515A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2002237518A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2003203968A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2006024605A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JPH11251318A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2002100670A (ja) 半導体装置及びその製造方法
KR100223825B1 (ko) 반도체 소자의 격리영역 형성방법
KR19990013335A (ko) 반도체 소자와 반도체 소자 제조 방법
KR100800106B1 (ko) 반도체 소자의 트렌치 절연막 형성 방법
JPS60206150A (ja) 半導体装置の製造方法
KR100455730B1 (ko) 반도체소자의 이중 게이트절연막 형성방법
JPH10150101A (ja) 半導体装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees