JP2006032846A - Manufacturing method of semiconductor device using CMP - Google Patents
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Abstract
【課題】 化学的機械研磨を用いた半導体装置の製造において、過剰研磨によるディッシング、エロージョンなどの余分な膜減りを極力抑えることを課題とする。
【解決手段】 半導体基板上にパターニングされた第1絶縁膜を形成する工程と、第1絶縁膜をマスクにして溝を形成する工程と、形成した溝を埋め込むように第2絶縁膜を形成する工程と、第1スラリーを用いた第1CMPにより、第1絶縁膜の表面が露出するまで第2絶縁膜の一部を除去する工程と、第2スラリーを用いた第2CMPにより、第1CMPで除去されなかった第1絶縁膜上の第2絶縁膜および第1絶縁膜を除去する工程とを含み、第1スラリーおよび第2スラリーが、特定の関係を満たすことを特徴とする半導体装置の製造方法により、上記の課題を解決する。
【選択図】 図10PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress excessive film reduction such as dishing and erosion due to excessive polishing as much as possible in the manufacture of a semiconductor device using chemical mechanical polishing.
A step of forming a patterned first insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a groove using the first insulating film as a mask, and a second insulating film are formed so as to fill the formed groove. Removing a part of the second insulating film by the first CMP using the first slurry until the surface of the first insulating film is exposed, and removing the first CMP by the second CMP using the second slurry. And a step of removing the second insulating film and the first insulating film on the first insulating film that have not been formed, wherein the first slurry and the second slurry satisfy a specific relationship. Thus, the above problem is solved.
[Selection] Figure 10
Description
本発明は、過剰研磨によるディッシング、エロージョンなどの余分な膜減りを極力抑えることができる、化学的機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)を用いた半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device using chemical mechanical polishing (CMP), which can suppress excessive film loss such as dishing and erosion due to excessive polishing as much as possible.
従来、フラッシュメモリーのフローティングゲートは、フォトリソグラフおよびエッチングにより加工されていた。しかし、フラッシュメモリーの微細化に伴い、デザインルールの最小寸法が0.13μm以下になり、pn接合部との重ね合わせ精度の問題が生ずるに到り、フラッシュメモリーのフローティングゲートは、CMPを用いた自己整合による加工が主流となっている。その製造過程の例を図1〜9に示す。 Conventionally, a floating gate of a flash memory has been processed by photolithography and etching. However, along with the miniaturization of flash memory, the minimum dimension of the design rule becomes 0.13 μm or less, which leads to a problem of overlay accuracy with the pn junction, and the floating gate of the flash memory uses CMP. Processing by self-alignment is mainstream. Examples of the manufacturing process are shown in FIGS.
まず、図1に示すように、シリコン基板1上に酸化珪素膜2および窒化珪素膜3を順次堆積する。さらに、窒化珪素膜3上に、反射防止膜として酸窒化珪素膜4を堆積する。図1では、反射防止効果を高めるために、第2の反射防止膜として第2酸窒化珪素膜4’を設けている。
First, as shown in FIG. 1, a
次に、図2に示すように、フォトエッチング工程により、酸窒化珪素膜4’、酸窒化珪素膜4、窒化珪素膜3および酸化珪素膜2の一部を除去し、さらにシリコン基板1の一部を除去して、溝5を形成する。
その後、図3に示すように、高密度プラズマCVDにより、溝5を完全に埋め込むように素子分離用酸化珪素膜6を堆積する。
Next, as shown in FIG. 2, a part of the
Thereafter, as shown in FIG. 3, a
次に、図4に示すように、第1のCMPにより、酸窒化珪素膜4上の素子分離用酸化珪素膜6を除去し、さらに研磨を進めて、図5に示すように、窒化珪素膜3上から酸窒化珪素膜4を完全に除去する。このとき、過剰研磨によるディッシングなどの余分な酸化珪素膜ロスが生じる。図5の図番6付近の窪みおよび窒化珪素膜3間の凹部がこのロスに相当する。
Next, as shown in FIG. 4, the element isolation
第1のCMPでは、酸窒化珪素膜4上の素子分離用酸化珪素膜6を除去し(図4参照)、さらに研磨を進めて、窒化珪素膜3上から酸窒化珪素膜4を完全に除去している(図5参照)。素子分離用酸化珪素膜6を残しつつ、窒化珪素膜3と酸窒化珪素膜4とを同時に除去する手法がないので、工程を増やさないために、酸窒化膜4を第1のCMPで除去している。しかしながら、酸窒化珪素膜の研磨レートは酸化珪素膜の研磨レートよりもはるかに小さいために、酸窒化珪素膜4の数倍の素子分離用酸化珪素膜6が余分に研磨され、窪みが生じてしまう。
In the first CMP, the element isolation
次に、図6に示すように、等方性エッチングにより、窒化珪素膜3のみを選択的に除去し、さらに別の等方性エッチングにより、シリコン基板1上の酸化珪素膜2を除去する。
その後、半導体素子の形成に必要なイオン注入などの処理を施し、図7に示すように、シリコン基板1が露出している特定の領域にのみトンネル酸化珪素膜8を形成し、さらに窒化珪素膜3が除去されて形成された溝7を完全に埋め込むように多結晶シリコン膜9を堆積する。
Next, as shown in FIG. 6, only the
Thereafter, a process such as ion implantation necessary for forming a semiconductor element is performed, and as shown in FIG. 7, a tunnel
次いで、図8に示すように、第2のCMPにより、素子分離用酸化珪素膜6上の多結晶シリコン膜9を除去する。このとき、面積の広い素子分離領域(図番6の領域)においては、第1のCMPのディッシングにより形成された窪みおよび第2のCMPの遅い研磨レートの影響により、研磨残り9’が生じる。この研磨残り9’を除去するためにはさらに研磨を行う必要があり、その結果、図9に示すように、フローティングゲートとなる多結晶シリコン9の膜厚が薄くなり過ぎるという問題が生じる。
Next, as shown in FIG. 8, the
第2CMPでは、素子分離用酸化珪素膜6上の多結晶シリコン膜9を完全に除去している。ここで、素子分離用酸化珪素膜6のロス量を抑え、素子分離用酸化珪素膜6上の多結晶シリコン膜9のみを選択的に除去するために、多結晶シリコン膜9の研磨レートが素子分離用酸化珪素膜6の研磨レートよりもはるかに大きくなる条件を用いている。このような条件で図8の研磨残り9’を除去しようとすると、多結晶シリコン膜9は、過剰に研磨され膜厚が薄くなってしまう。すなわち、研磨残り9’の多結晶シリコン膜9は、周囲を広い素子分離用酸化珪素膜6領域によって囲まれているために、酸化珪素膜の支える力が強く、研磨レートが遅い。これに対して、メモリセルのように多結晶シリコン膜9が密集している領域は、素子分離用酸化珪素膜6領域の密度が低く、酸化珪素膜の支えの力が弱いために研磨レートが比較的速い。このため、上記のような結果を生じてしまう。
In the second CMP, the
上記のようなフローティングゲートの製造方法は、例えば、特開2002−299479号公報(特許文献1)に開示されている。
このように、従来技術では、CMPプロセスにおける過剰研磨によるディッシング、エロージョンなどの余分な膜減りのために、フローティングゲートの膜厚が薄くなるという問題が生じていた。フローティングゲートの膜厚が薄くなると、フローティングゲート側壁とONO膜間の接触面積が小さくなり、その結果としてキャパシターとしてのONO容量が小さくなる。一般に知られているように、ONO容量が小さくなると書き込みや消去速度が低下し、フラッシュメモリーとしての素子性能が低下してしまう。
A method for manufacturing the floating gate as described above is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-299479 (Patent Document 1).
As described above, the conventional technique has a problem that the film thickness of the floating gate is reduced due to excessive film reduction such as dishing and erosion due to excessive polishing in the CMP process. When the thickness of the floating gate is reduced, the contact area between the sidewall of the floating gate and the ONO film is reduced, and as a result, the ONO capacity as a capacitor is reduced. As is generally known, when the ONO capacity is reduced, the writing and erasing speeds are lowered, and the device performance as a flash memory is lowered.
一方、所望の膜厚を有するフローティングゲートを得るために、図1における窒化珪素膜3の膜厚を厚くすることが考えられるが、図2におけるパターン加工が困難になり、加工性能が低下してしまう。
したがって、素子性能および加工性能を低下させずにフローティングゲートを形成するためには、CMPにおける余分な膜減りを抑えることが重要となる。
On the other hand, in order to obtain a floating gate having a desired film thickness, it is conceivable to increase the film thickness of the
Therefore, in order to form a floating gate without deteriorating element performance and processing performance, it is important to suppress excessive film loss in CMP.
本発明は、化学的機械研磨を用いた半導体装置の製造において、過剰研磨によるディッシング、エロージョンなどの余分な膜減りを極力抑えることを課題とする。 An object of the present invention is to suppress excessive film reduction such as dishing and erosion due to excessive polishing as much as possible in the manufacture of a semiconductor device using chemical mechanical polishing.
本発明の発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、化学的機械研磨のプロセスに合わせて、選択比(研磨レート)の異なる2種類以上のスラリーを使い分けることにより、過剰研磨によるディッシング、エロージョンなどの余分な膜減りが抑えられることを見出し、本発明を完成するに到った。 The inventor of the present invention, as a result of intensive studies to solve the above problems, by selectively using two or more types of slurry having different selectivity (polishing rate) in accordance with the chemical mechanical polishing process, It has been found that excessive film reduction such as dishing and erosion due to excessive polishing can be suppressed, and the present invention has been completed.
本発明によれば、
半導体基板上にパターニングされた第1絶縁膜を形成する工程と、
第1絶縁膜をマスクにして溝を形成する工程と、
形成した溝を埋め込むように第2絶縁膜を形成する工程と、
第1スラリーを用いた第1CMPにより、第1絶縁膜の表面が露出するまで第2絶縁膜の一部を除去する工程と、
第2スラリーを用いた第2CMPにより、第1CMPで除去されなかった第1絶縁膜上の第2絶縁膜および第1絶縁膜を除去する工程
とを含み、第1スラリーおよび第2スラリーが、式:
(R2/R1)>(R4/R3)
(式中、R1は第1絶縁膜に対する第1スラリーの研磨レートであり、R2は第2絶縁膜に対する第1スラリーの研磨レートであり、R3は第1絶縁膜に対する第2スラリーの研磨レートであり、R4は第2絶縁膜に対する第2スラリーの研磨レートである)
の関係を満たすことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
According to the present invention,
Forming a patterned first insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a groove using the first insulating film as a mask;
Forming a second insulating film so as to fill the formed trench;
Removing a part of the second insulating film by first CMP using the first slurry until the surface of the first insulating film is exposed;
Removing the second insulating film and the first insulating film on the first insulating film that have not been removed by the first CMP by the second CMP using the second slurry, and the first slurry and the second slurry are of the formula :
(R2 / R1)> (R4 / R3)
(Where R1 is the polishing rate of the first slurry for the first insulating film, R2 is the polishing rate of the first slurry for the second insulating film, and R3 is the polishing rate of the second slurry for the first insulating film) Yes, R4 is the polishing rate of the second slurry for the second insulating film)
A semiconductor device manufacturing method characterized by satisfying the above relationship is provided.
本発明によれば、化学的機械研磨を用いた半導体装置の製造、具体的には自己整合によるフローティングゲートの形成において、過剰研磨によるディッシング、エロージョンなどの余分な膜減りを極力抑えることができるので、所望のフローティングゲート膜厚を容易に得ることができ、ONO容量の低下による書き込みや消去速度の低下のない、優れた素子性能を有するフラッシュメモリーを提供することができる。
本発明は、浅溝素子分離(STI)の形成に好適である。
According to the present invention, in the manufacture of a semiconductor device using chemical mechanical polishing, specifically, formation of a floating gate by self-alignment, excessive film reduction such as dishing and erosion due to excessive polishing can be suppressed as much as possible. Therefore, it is possible to easily provide a desired floating gate film thickness, and it is possible to provide a flash memory having excellent device performance without a decrease in writing or erasing speed due to a decrease in ONO capacity.
The present invention is suitable for forming shallow trench isolation (STI).
本発明の半導体装置の製造方法は、化学的機械研磨のプロセスに合わせて、研磨レートの異なる2種類以上のスラリーを使い分けることを特徴とする。
本発明において用いることができるスラリーは、アルミナなどの砥粒を含む、pHを制御した化学的な研磨剤であり、半導体の製造において公知のスラリーが挙げられる。具体的には、シリカ(二酸化珪素:SiO2)、アルミナ(酸化アルミニウム:Al2O3)、セリア(酸化セリウム:CeO)などの砥粒を含み、KOH、NH4OHなどのアルカリでpHを制御したスラリー、有機アミン系スラリーなどが挙げられる。
The semiconductor device manufacturing method of the present invention is characterized in that two or more types of slurries having different polishing rates are selectively used in accordance with the chemical mechanical polishing process.
The slurry that can be used in the present invention is a chemical abrasive having a controlled pH containing abrasive grains such as alumina, and examples thereof include known slurries in semiconductor production. Specifically, it contains abrasive grains such as silica (silicon dioxide: SiO 2 ), alumina (aluminum oxide: Al 2 O 3 ), and ceria (cerium oxide: CeO), and pH is adjusted with an alkali such as KOH or NH 4 OH. Controlled slurry, organic amine-based slurry and the like can be mentioned.
本発明において「研磨レート」とは、一般に研磨工程における1分間当りの、被研磨材料の研磨前の表面から垂直方向の研磨到達面までの距離(深さまたは厚さ)、すなわち研磨速度(Å/分)を意味する。研磨レートは、スラリー中の砥粒の粒度分布や濃度、スラリーのpHなどのスラリーの種類、およびウエハ回転数、パッド回転数、圧力およびスラリー流量などのCMP装置に関する研磨条件などにより変化する。
本発明は、被研磨材料に対する2種類以上のスラリーの研磨レートの比率が重要であり、研磨においては、被研磨材料の種類、加工形状などにより、スラリーの種類や研磨条件を適宜設定すればよい。
In the present invention, the “polishing rate” generally refers to the distance (depth or thickness) from the surface before polishing of the material to be polished to the vertical polishing arrival surface per minute in the polishing step, that is, the polishing rate (Å / Min). The polishing rate varies depending on the particle size distribution and concentration of abrasive grains in the slurry, the type of slurry such as the pH of the slurry, and polishing conditions related to the CMP apparatus such as the wafer rotation speed, pad rotation speed, pressure, and slurry flow rate.
In the present invention, the ratio of the polishing rate of two or more types of slurry to the material to be polished is important. In polishing, the type of slurry and the polishing conditions may be appropriately set depending on the type of material to be polished and the processing shape. .
以下、本発明の半導体装置の製造方法について、図1〜4および図10〜14に基づいて説明するが、これより本発明が限定されるものではない。なお、図1〜4は従来技術と同様である。
なお、本発明の半導体装置の製造方法は、その製造過程に特徴を有するものであり、半導体装置の各構成要素の材料は特に限定されず、公知の材料により形成することができるる。
Hereinafter, although the manufacturing method of the semiconductor device of this invention is demonstrated based on FIGS. 1-4 and FIGS. 10-14, this invention is not limited from this. 1 to 4 are the same as in the prior art.
Note that the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is characterized by its manufacturing process, and the material of each component of the semiconductor device is not particularly limited, and can be formed of a known material.
まず、図1に示すように、例えば熱酸化法により、シリコン基板(半導体基板)1上に膜厚約100Åの酸化珪素膜2を形成する。その上に、例えばCVD法により、膜厚1000〜2500Åの窒化珪素膜3を堆積させる。さらにその上に、例えばCVD法により、反射防止膜として膜厚約300Åの酸窒化珪素膜4(第1絶縁膜)を堆積させる。反射防止効果を高めるために、第2の反射防止膜として、屈折率の異なる第2の酸窒化珪素膜(第1’絶縁膜)4’を成膜するのが好ましい。
ここで、第1絶縁膜および第2絶縁膜は、1種以上の材料からなる、1層以上の絶縁膜を意味する。
First, as shown in FIG. 1, a
Here, the first insulating film and the second insulating film mean one or more insulating films made of one or more materials.
次に、図2に示すように、例えばフォトエッチング工程により、酸窒化珪素膜4’、酸窒化珪素膜4、窒化珪素膜3および酸化珪素膜2の一部を除去し、さらにシリコン基板1の一部を1500〜3000Å除去して、溝5を形成する。
その後、図3に示すように、例えば高密度プラズマCVD法により、溝5を完全に埋め込むように膜厚4000〜6000Åの素子分離用酸化珪素膜(第2絶縁膜)6を堆積させる。
Next, as shown in FIG. 2, the
Thereafter, as shown in FIG. 3, an element isolation silicon oxide film (second insulating film) 6 having a thickness of 4000 to 6000 mm is deposited so as to completely fill the
次に、図4に示すように、次式の関係を満たす、界面活性剤が添加されたセリアスラリーを用いた第1CMPにより、表1に示す条件で、酸窒化珪素膜4上の素子分離用酸化珪素膜6を除去する。すなわち、研磨初期から酸窒化珪素膜4の表面の一部が露出するまでの第1CMPでは、酸化珪素膜の研磨レートが酸窒化珪素膜の研磨レートに比べてはるかに大きく、かつ下地パターンの疎密による影響を受けにくい第1スラリーおよび研磨条件を用いる。
R2/R1=酸化珪素膜の研磨レート/酸窒化珪素膜の研磨レート=30/1
Next, as shown in FIG. 4, for the element isolation on the
R2 / R1 = polishing rate of silicon oxide film / polishing rate of silicon oxynitride film = 30/1
第1CMPの終了後、シリコン基板1をCMP装置から取り出さずに連続して、次式の関係を満たすシリカスラリーを用いた第2CMPにより、表1に示す条件で、窒化珪素膜3上の酸窒化珪素膜4を完全に除去する。すなわち、酸窒化珪素膜4の表面の一部が露出してから研磨終了までの第2CMPでは、酸窒化珪素膜と酸化珪素膜の研磨レートの差が少ない、もしくは酸化珪素膜の研磨レートが遅くなるような第2スラリーおよび研磨条件を用いる。
R4/R3=酸化珪素膜の研磨レート/酸窒化珪素膜の研磨レート=2/1
After the completion of the first CMP, the
R4 / R3 = polishing rate of silicon oxide film / polishing rate of silicon oxynitride film = 2/1
上記のように、第1スラリーおよび第2スラリーは、(R2/R1)>(R4/R3)の関係を満たす。
これらの一連の研磨により、図10に示すように、素子分離用酸化珪素膜6の研磨ロス量を、従来技術より抑えることができる。
本発明の発明者が上記の条件で研磨を実施したところによれば、研磨ロス量は、従来技術の約1500Åに対して、約600Å程度であった。
As described above, the first slurry and the second slurry satisfy the relationship (R2 / R1)> (R4 / R3).
By this series of polishing, as shown in FIG. 10, the polishing loss amount of the element isolation
According to the inventor of the present invention performing polishing under the above conditions, the amount of polishing loss was about 600 mm compared to about 1500 mm of the prior art.
第1絶縁膜および第2絶縁膜が、それぞれ酸窒化珪素膜および酸化珪素膜であるとき、第1スラリーおよび第2スラリーは、それぞれセリアスラリーおよびシリカスラリーであるのが好ましい。 When the first insulating film and the second insulating film are a silicon oxynitride film and a silicon oxide film, respectively, it is preferable that the first slurry and the second slurry are a ceria slurry and a silica slurry, respectively.
本発明の半導体装置の製造方法は、第1絶縁膜と第2絶縁膜の間に第3絶縁膜を形成する工程をさらに含み、第2スラリーを用いた第2CMPにより、第1CMPで除去されなかった第1絶縁膜上の第2絶縁膜と共に第3絶縁膜を除去することからなってもよい。このとき、第1スラリーおよび第2スラリーは、式:
(R2/R5)>(R4/R6)
(式中、R5は第3絶縁膜に対する第1スラリーの研磨レートであり、R2は第2絶縁膜に対する第1スラリーの研磨レートであり、R6は第3絶縁膜に対する第2スラリーの研磨レートであり、R4は第2絶縁膜に対する第2スラリーの研磨レートである)
の関係を満たすのが好ましい。第3絶縁膜は、1種以上の材料からなる、1層以上の絶縁膜を意味する。
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention further includes a step of forming a third insulating film between the first insulating film and the second insulating film, and is not removed by the first CMP by the second CMP using the second slurry. Alternatively, the third insulating film may be removed together with the second insulating film on the first insulating film. At this time, the first slurry and the second slurry have the formula:
(R2 / R5)> (R4 / R6)
(Where R5 is the polishing rate of the first slurry for the third insulating film, R2 is the polishing rate of the first slurry for the second insulating film, and R6 is the polishing rate of the second slurry for the third insulating film) Yes, R4 is the polishing rate of the second slurry for the second insulating film)
It is preferable to satisfy this relationship. The third insulating film means one or more insulating films made of one or more materials.
次に、図11に示すように、例えばリン酸を用いた湿式エッチング法により、窒化珪素膜3のみを選択的に除去し、さらに、例えばフッ酸を用いた湿式エッチング法により、シリコン基板1上の酸化珪素膜2を除去する。その後、公知の方法により、素子形成に必要なイオン注入などの処理を施す。図中、7は窒化珪素膜3が除去されてできた溝を示す。
次に、図12に示すように、例えば熱酸化法により、シリコン基板1が露出している領域のシリコン基板1上にのみ膜厚約100Åのトンネル酸化珪素膜8を形成し、さらに、例えばCVD法により、半導体膜として、溝7を完全に埋め込むように膜厚約1500Åの多結晶シリコン膜9を堆積させる。
Next, as shown in FIG. 11, only the
Next, as shown in FIG. 12, a tunnel
次に、図13に示すように、次式の関係を満たす、有機アミン系スラリーを用いた第3CMPにより、表1に示す条件で、メモリセル領域となる素子分離用酸化珪素膜6上の多結晶シリコン膜9を除去する。研磨初期から素子分離用酸化珪素膜6の表面の一部が露出するまでの第3CMPでは、多結晶シリコン膜の研磨レートが酸化珪素膜の研磨レートに比べてはるかに大きい第3スラリーおよび研磨条件を用いる。
R8/R7=多結晶シリコン膜の研磨レート/酸化珪素膜の研磨レート=200/1
上記の研磨後、広い素子分離領域の表面には、多結晶シリコン膜の研磨残り9’が存在する。
Next, as shown in FIG. 13, by the third CMP using the organic amine slurry that satisfies the relationship of the following formula, a large number of
R8 / R7 = Polycrystalline silicon film polishing rate / Silicon oxide film polishing rate = 200/1
After the above polishing, there is a polishing residue 9 'of the polycrystalline silicon film on the surface of the wide element isolation region.
第3CMPの終了後、シリコン基板1をCMP装置から取り出さずに連続して、次式の関係を満たすシリカスラリーを用いた第4CMPにより、表1に示す条件で、メモリセル領域となる素子分離用酸化珪素膜6上の多結晶シリコン膜9(研磨残り9’)を完全に除去する。すなわち、素子分離用酸化珪素膜6の表面の一部が露出してから研磨終了までの第4CMPでは、酸化珪素膜と多結晶シリコン膜の研磨レート差が少ない第4スラリーおよび研磨条件を用いる。これにより、下地パターンの疎密差の影響が少なくなり、多結晶シリコン膜の研磨残り9’とメモリセル領域となる素子分離用酸化珪素膜6上の多結晶シリコン9の研磨レートがほぼ同じになる。
R10/R9=多結晶シリコン膜の研磨レート/酸化珪素膜の研磨レート=3/1
After the completion of the third CMP, the
R10 / R9 = Polycrystalline silicon film polishing rate / silicon oxide film polishing rate = 3/1
上記のように、第3スラリーおよび第4スラリーは、(R8/R7)>(R10/R9)の関係を満たす。
これらの一連の研磨により、図14に示すように、メモリセル領域となるトンネル酸化珪素膜8上の多結晶シリコン膜9の研磨ロス量を抑えることができる。
本発明の発明者が上記の条件で研磨を実施したところによれば、研磨ロス量は、第3スラリーのみを用いた従来技術の約300Åに対して、約4.5Å程度で、研磨ロス量を3/200に抑えることができた。
As described above, the third slurry and the fourth slurry satisfy the relationship of (R8 / R7)> (R10 / R9).
By this series of polishing, as shown in FIG. 14, the amount of polishing loss of the
According to the inventor of the present invention performing polishing under the above conditions, the amount of polishing loss is about 4.5 mm, compared with about 300 mm of the conventional technique using only the third slurry, and the amount of polishing loss. Was reduced to 3/200.
上記のように、第1絶縁膜上の第2絶縁膜および第1絶縁膜を除去した後に、
溝を形成する工程と、
溝を埋め込むように、半導体基板の全面に半導体膜を形成する工程と、
第3スラリーを用いた第3CMPにより、第2絶縁膜の表面が露出するまで半導体膜の一部を除去する工程と、
第4スラリーを用いた第4CMPにより、第3CMPで除去されなかった第2絶縁膜上の半導体膜を除去する工程
とをさらに含んでいてもよい。このとき第3スラリーおよび第4スラリーは、式:
(R8/R7)>(R10/R9)
(式中、R7は第2絶縁膜に対する第3スラリーの研磨レートであり、R8は半導体膜に対する第3スラリーの研磨レートであり、R9は第2絶縁膜に対する第4スラリーの研磨レートであり、R10は半導体膜に対する第4スラリーの研磨レートである)
の関係を満たすのが好ましい。
As described above, after removing the second insulating film and the first insulating film on the first insulating film,
Forming a groove;
Forming a semiconductor film on the entire surface of the semiconductor substrate so as to fill the groove;
Removing a part of the semiconductor film by third CMP using the third slurry until the surface of the second insulating film is exposed;
A step of removing a semiconductor film on the second insulating film that has not been removed by the third CMP may be further included by the fourth CMP using the fourth slurry. At this time, the third slurry and the fourth slurry have the formula:
(R8 / R7)> (R10 / R9)
(Where R7 is the polishing rate of the third slurry for the second insulating film, R8 is the polishing rate of the third slurry for the semiconductor film, and R9 is the polishing rate of the fourth slurry for the second insulating film, R10 is the polishing rate of the fourth slurry for the semiconductor film)
It is preferable to satisfy this relationship.
第2絶縁膜および半導体膜が、それぞれ酸化珪素膜および多結晶シリコン膜であるとき、第3スラリーおよび第4スラリーは、それぞれ有機アミン系スラリーおよびシリカスラリーであるのが好ましい。 When the second insulating film and the semiconductor film are a silicon oxide film and a polycrystalline silicon film, respectively, the third slurry and the fourth slurry are preferably an organic amine slurry and a silica slurry, respectively.
上記の一連の工程において、第1CMPおよび第2CMPと、第3CMPおよび第4CMPとを、同一プラテン上で連続して実施するか、または別のプラテン上で同一装置を用いて連続して実施するのが好ましい。ここで、「プラテン」とは、ウエハ処理工程で用いるウエハ保持板を意味する。 In the above-described series of steps, the first CMP, the second CMP, and the third CMP and the fourth CMP are continuously performed on the same platen, or are continuously performed on another platen using the same apparatus. Is preferred. Here, the “platen” means a wafer holding plate used in the wafer processing step.
1 シリコン基板(半導体基板)
2 酸化珪素膜
3 窒化珪素膜
4 酸窒化珪素膜(第1絶縁膜:反射防止膜)
4’ 第2の酸窒化珪素膜(第1’絶縁膜:第2の反射防止膜)
5、7 溝
6 素子分離用酸化珪素膜(第2絶縁膜)
8 トンネル酸化珪素膜
9 多結晶シリコン膜(半導体膜)
9’ 研磨残り
1 Silicon substrate (semiconductor substrate)
2
4 ′ second silicon oxynitride film (first ′ insulating film: second antireflection film)
5, 7
8 Tunnel
9 'Unpolished
Claims (6)
第1絶縁膜をマスクにして溝を形成する工程と、
形成した溝を埋め込むように第2絶縁膜を形成する工程と、
第1スラリーを用いた第1CMPにより、第1絶縁膜の表面が露出するまで第2絶縁膜の一部を除去する工程と、
第2スラリーを用いた第2CMPにより、第1CMPで除去されなかった第1絶縁膜上の第2絶縁膜および第1絶縁膜を除去する工程
とを含み、第1スラリーおよび第2スラリーが、式:
(R2/R1)>(R4/R3)
(式中、R1は第1絶縁膜に対する第1スラリーの研磨レートであり、R2は第2絶縁膜に対する第1スラリーの研磨レートであり、R3は第1絶縁膜に対する第2スラリーの研磨レートであり、R4は第2絶縁膜に対する第2スラリーの研磨レートである)
の関係を満たすことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a patterned first insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a groove using the first insulating film as a mask;
Forming a second insulating film so as to fill the formed trench;
Removing a part of the second insulating film by first CMP using the first slurry until the surface of the first insulating film is exposed;
Removing the second insulating film and the first insulating film on the first insulating film that have not been removed by the first CMP by the second CMP using the second slurry, and the first slurry and the second slurry are of the formula :
(R2 / R1)> (R4 / R3)
(Where R1 is the polishing rate of the first slurry for the first insulating film, R2 is the polishing rate of the first slurry for the second insulating film, and R3 is the polishing rate of the second slurry for the first insulating film) Yes, R4 is the polishing rate of the second slurry for the second insulating film)
A semiconductor device manufacturing method characterized by satisfying the relationship:
(R2/R5)>(R4/R6)
(式中、R5は第3絶縁膜に対する第1スラリーの研磨レートであり、R2は第2絶縁膜に対する第1スラリーの研磨レートであり、R6は第3絶縁膜に対する第2スラリーの研磨レートであり、R4は第2絶縁膜に対する第2スラリーの研磨レートである)
の関係を満たす請求項1または2に記載の方法。 The method further includes a step of forming a third insulating film between the first insulating film and the second insulating film, and the second insulating on the first insulating film that has not been removed by the first CMP by the second CMP using the second slurry. Removing the third insulating film along with the film, wherein the first slurry and the second slurry are of the formula:
(R2 / R5)> (R4 / R6)
(Where R5 is the polishing rate of the first slurry for the third insulating film, R2 is the polishing rate of the first slurry for the second insulating film, and R6 is the polishing rate of the second slurry for the third insulating film) Yes, R4 is the polishing rate of the second slurry for the second insulating film)
The method according to claim 1 or 2, satisfying the relationship:
溝を埋め込むように、半導体基板の全面に半導体膜を形成する工程と、
第3スラリーを用いた第3CMPにより、第2絶縁膜の表面が露出するまで半導体膜の一部を除去する工程と、
第4スラリーを用いた第4CMPにより、第3CMPで除去されなかった第2絶縁膜上の半導体膜を除去する工程
とをさらに含み、第3スラリーおよび第4スラリーが、式:
(R8/R7)>(R10/R9)
(式中、R7は第2絶縁膜に対する第3スラリーの研磨レートであり、R8は半導体膜に対する第3スラリーの研磨レートであり、R9は第2絶縁膜に対する第4スラリーの研磨レートであり、R10は半導体膜に対する第4スラリーの研磨レートである)
の関係を満たす請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。 Forming a groove after removing the second insulating film and the first insulating film on the first insulating film;
Forming a semiconductor film on the entire surface of the semiconductor substrate so as to fill the groove;
Removing a part of the semiconductor film by third CMP using the third slurry until the surface of the second insulating film is exposed;
A step of removing the semiconductor film on the second insulating film that has not been removed by the third CMP by the fourth CMP using the fourth slurry, and the third slurry and the fourth slurry are represented by the formula:
(R8 / R7)> (R10 / R9)
(Where R7 is the polishing rate of the third slurry for the second insulating film, R8 is the polishing rate of the third slurry for the semiconductor film, and R9 is the polishing rate of the fourth slurry for the second insulating film, R10 is the polishing rate of the fourth slurry for the semiconductor film)
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the relationship is satisfied.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004213156A JP2006032846A (en) | 2004-07-21 | 2004-07-21 | Manufacturing method of semiconductor device using CMP |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2004213156A JP2006032846A (en) | 2004-07-21 | 2004-07-21 | Manufacturing method of semiconductor device using CMP |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006032846A true JP2006032846A (en) | 2006-02-02 |
Family
ID=35898793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004213156A Pending JP2006032846A (en) | 2004-07-21 | 2004-07-21 | Manufacturing method of semiconductor device using CMP |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006032846A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008136240A1 (en) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing semiconductor device |
| US8008172B2 (en) | 2007-02-16 | 2011-08-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming semiconductor devices including multistage planarization and crystalization of a semiconductor layer |
| US8673749B2 (en) | 2011-12-26 | 2014-03-18 | Denso Corporation | Semiconductor device manufacturing method |
| CN114823336A (en) * | 2021-01-19 | 2022-07-29 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Method for forming semiconductor structure |
-
2004
- 2004-07-21 JP JP2004213156A patent/JP2006032846A/en active Pending
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| WO2008136240A1 (en) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing semiconductor device |
| US8673749B2 (en) | 2011-12-26 | 2014-03-18 | Denso Corporation | Semiconductor device manufacturing method |
| CN114823336A (en) * | 2021-01-19 | 2022-07-29 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Method for forming semiconductor structure |
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