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JP3227786B2 - Element isolation region forming method - Google Patents
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JP3227786B2 - Element isolation region forming method - Google Patents

Element isolation region forming method

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JP3227786B2
JP3227786B2 JP14684292A JP14684292A JP3227786B2 JP 3227786 B2 JP3227786 B2 JP 3227786B2 JP 14684292 A JP14684292 A JP 14684292A JP 14684292 A JP14684292 A JP 14684292A JP 3227786 B2 JP3227786 B2 JP 3227786B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、素子分離領域形成方法
及び半導体装置の製造方法並びに半導体装置に関する。
The present invention relates to a method for forming an element isolation region, a method for manufacturing a semiconductor device, and a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の大容量化が進むにつ
れて、半導体素子の面積が縮小化しつつある。それに伴
い、配線層等の多層化が進み、その結果、半導体素子の
起伏(凹凸)が大きくなっている。このため、下地の段
差に起因した配線層の段差切れを防止するために配線層
を形成すべき下地の平坦化を行う必要がある。従来、素
子分離領域を形成するためにLOCOS法が用いられて
いるが、酸化膜から成る素子分離領域は半導体基板表面
から盛り上がっているため、このLOCOS法では半導
体基板表面の平坦化が得られない。
2. Description of the Related Art In recent years, as the capacity of semiconductor devices has increased, the area of semiconductor elements has been reduced. Along with this, multilayering of wiring layers and the like has progressed, and as a result, undulations (irregularities) of the semiconductor element have been increased. For this reason, it is necessary to flatten the base on which the wiring layer is to be formed in order to prevent disconnection of the wiring layer due to the step of the base. Conventionally, the LOCOS method has been used to form an element isolation region. However, since the element isolation region formed of an oxide film is raised from the surface of the semiconductor substrate, the surface of the semiconductor substrate cannot be flattened by the LOCOS method. .

【0003】そこで、近年、トレンチアイソレーション
法が注目されている(例えば、文献、「Submicron Mech
anically Planarized Shallow Trench Isolation With
Field Shiels」, W.S. Lindenberger, et al., 1991 Sy
mposium of VLSI TechnologyDigest of Technical Pape
rs, pp89-90 を参照)。トレンチアイソレーション法と
は、半導体基板に形成した溝部(トレンチ)に絶縁材料
を埋め込んで素子分離領域を形成する技術である。この
トレンチアイソレーション法においては、絶縁材料で溝
部を埋め込んだ後、溝部以外に堆積した絶縁材料を除去
して平坦化する必要がある。従来のトレンチアイソレー
ション法の概要を、図8を参照して、以下、説明する。
[0003] In recent years, attention has been paid to the trench isolation method (for example, in the literature, “Submicron Mech”).
anically Planarized Shallow Trench Isolation With
Field Shiels '', WS Lindenberger, et al., 1991 Sy
mposium of VLSI TechnologyDigest of Technical Pape
rs, pp89-90). The trench isolation method is a technique for forming an element isolation region by embedding an insulating material in a trench (trench) formed in a semiconductor substrate. In this trench isolation method, after the trench is filled with an insulating material, it is necessary to remove the insulating material deposited outside the trench and to planarize the trench. The outline of the conventional trench isolation method will be described below with reference to FIG.

【0004】[工程−10]半導体基板50上に薄いS
iO2膜52及びSiN膜54を形成した後、フォトリ
ソグラフィ法にてパターニングを行い、エッチングによ
って溝部(トレンチ)56を形成する(図8の(A)参
照)。
[Step-10] Thin S on a semiconductor substrate 50
After forming the iO 2 film 52 and the SiN film 54, patterning is performed by a photolithography method, and a groove (trench) 56 is formed by etching (see FIG. 8A).

【0005】[工程−20]次に、熱酸化によって溝部
56内に酸化膜を形成する。その後、溝部56内にCV
D等によってSiO2から成る絶縁膜58を堆積させ
る。この時、溝部56以外の部分にも絶縁膜58が形成
される(図8の(B)参照)。
[Step-20] Next, an oxide film is formed in the groove 56 by thermal oxidation. After that, the CV is
An insulating film 58 made of SiO 2 is deposited by D or the like. At this time, the insulating film 58 is also formed in a portion other than the groove 56 (see FIG. 8B).

【0006】[工程−30]次いで、溝部56以外の部
分に形成されたSiO2から成る絶縁膜58を研磨法に
より除去して、半導体基板を平坦化する(図8の(C)
参照)。
[Step-30] Next, the insulating film 58 made of SiO 2 formed in a portion other than the groove portion 56 is removed by a polishing method to flatten the semiconductor substrate (FIG. 8C).
reference).

【0007】このような従来のトレンチアイソレーショ
ン法において、埋め込み材料としてSiO2から成る絶
縁膜を用いた場合、研磨法におけるストッパー層とし
て、SiO2より研磨速度の遅いSiNを用いることに
より、半導体基板の平坦化が可能となる。この手法は、
トレンチアイソレーション法以外にも、例えば、層間絶
縁層の平坦化プロセスに応用されている。
In such a conventional trench isolation method, when an insulating film made of SiO 2 is used as a filling material, a semiconductor substrate is formed by using SiN having a lower polishing rate than SiO 2 as a stopper layer in the polishing method. Can be flattened. This technique is
In addition to the trench isolation method, it is applied to, for example, a planarization process of an interlayer insulating layer.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このトレンチアイソレ
ーション法を各種半導体装置の製造プロセスにて用いる
場合、研磨法で除去すべきSiO2から成る絶縁膜は、
半導体基板より硬いため削りにくい。そこで、ストッパ
ー層として半導体基板上にSiN膜54を形成する。そ
して、ストッパー層としての役目が終わった後に、Si
N膜54を除去する必要がある。SiNは、約150°
Cに熱した熱燐酸に浸漬することによって除去可能であ
る。しかしながら、このようにして、SiNを厚さ10
0nm程、熱燐酸によってエッチングすると、SiO2
から成る絶縁膜58も20nm程度エッチングされてし
まい、その結果、絶縁膜58が薄くなる問題を有する
(図9参照)。
When this trench isolation method is used in various semiconductor device manufacturing processes, the insulating film made of SiO 2 to be removed by the polishing method is
Harder than a semiconductor substrate, so hard to cut. Therefore, an SiN film 54 is formed on the semiconductor substrate as a stopper layer. After the role of the stopper layer is over,
It is necessary to remove the N film 54. SiN is about 150 °
It can be removed by dipping in hot phosphoric acid heated to C. However, in this way, SiN having a thickness of 10
When etched by hot phosphoric acid to about 0 nm, SiO 2
The insulating film 58 of about 20 nm is also etched, and as a result, there is a problem that the insulating film 58 becomes thin (see FIG. 9).

【0009】また、SiNは109Pa程度のストレス
を有しているので、半導体基板50上に形成されたSi
54からのストレスの影響で、半導体基板50上に
結晶欠陥60を生じるといった問題も有する(図10の
(A)参照)。このような結晶欠陥60が生じた半導体
基板上に、例えばMOSトランジスタを形成した場合、
接合リーク等が増大し、半導体素子の特性を劣化させる
問題がある(図10の(B)参照)。
Also, since SiN has a stress of about 10 9 Pa, the SiN formed on the semiconductor substrate 50
There is also a problem that crystal defects 60 are generated on the semiconductor substrate 50 due to the influence of the stress from the N film 54 (see FIG. 10A). For example, when a MOS transistor is formed on a semiconductor substrate having such crystal defects 60,
There is a problem that the junction leakage and the like increase and the characteristics of the semiconductor element deteriorate (see FIG. 10B).

【0010】更に、各種半導体装置、例えばメモリー素
子において、メモリー部分以外の周辺回路に含まれるス
トッパー層の面積が、メモリー素子全体の面積と比較し
て小さい場合には、周辺回路に含まれるストッパー層に
研磨時の研磨圧力が集中する。そのため、研磨速度が速
くなり、周辺回路に含まれるストッパー層だけでは研磨
時のストッパーとしての機能を十分果たさなくなり、孤
立した回路パターン部における溝部の絶縁膜58Aが削
りとられ、本来のストッパー層としての役割を充分発揮
しないという問題もある(図11参照)。それ故、全体
の面積に対してストッパー層の面積比を小さくせざるを
得ない回路パターンにおいても、良好な研磨法による平
坦化技術が所望されている。
In various semiconductor devices, for example, memory devices, when the area of a stopper layer included in a peripheral circuit other than the memory portion is smaller than the area of the entire memory element, the stopper layer included in the peripheral circuit is The polishing pressure at the time of polishing is concentrated. Therefore, the polishing rate is increased, and the stopper layer included in the peripheral circuit alone does not sufficiently function as a stopper at the time of polishing, and the insulating film 58A in the groove portion in the isolated circuit pattern portion is scraped off, and is used as the original stopper layer. There is also a problem that the role of (1) is not sufficiently exhibited (see FIG. 11). Therefore, even in a circuit pattern in which the area ratio of the stopper layer must be reduced with respect to the entire area, a flattening technique by a good polishing method is desired.

【0011】従って、本発明の目的は、従来のトレンチ
アイソレーション法で述べた問題点を解決することがで
き、溝部(トレンチ)を形成した後の半導体基板の表面
を一層平滑化することが可能であり、半導体基板に欠陥
を生じさせることがなく、半導体基板に形成された回路
パターンへの依存性が少ない、半導体基板における素子
分離領域の形成方法、及び半導体装置の製造方法並びに
かかる方法によって形成された半導体装置を提供するこ
とにある。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems described in the conventional trench isolation method, and it is possible to further smooth the surface of the semiconductor substrate after forming the trench (trench). A method for forming an element isolation region in a semiconductor substrate, a method for manufacturing a semiconductor device, and a method for forming a semiconductor device without causing defects in the semiconductor substrate and having little dependence on a circuit pattern formed on the semiconductor substrate. It is an object of the present invention to provide an improved semiconductor device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的は、半導体基
板に形成された溝部内に絶縁膜を形成することによって
素子分離領域を形成する素子分離領域形成方法であっ
て、以下の特徴を有する本発明の方法によって達成する
ことができる。即ち、 (イ)半導体基板に、絶縁膜よりも硬い金属膜を形成し
た後、金属膜をパターニングする工程 (ロ)パターニングされた金属膜をマスクとして、半導
体基板をエッチングし、半導体基板に溝部を形成する工
程 (ハ)溝部内及び金属膜上に絶縁膜を形成する工程 (ニ)金属膜をストッパー層として、金属膜上に形成さ
れた絶縁膜を回転研磨法にて除去する工程
An object of the present invention is to provide an element isolation region forming method for forming an element isolation region by forming an insulating film in a groove formed in a semiconductor substrate, and has the following features. This can be achieved by the method of the present invention. That is, (a) a step of forming a metal film harder than the insulating film on the semiconductor substrate and then patterning the metal film. (B) Etching the semiconductor substrate using the patterned metal film as a mask, and forming a groove in the semiconductor substrate. Forming step (c) forming an insulating film in the trench and on the metal film (d) removing the insulating film formed on the metal film by a rotary polishing method using the metal film as a stopper layer

【0013】金属膜は、Mo、W、TiN、WC、ある
いは、ZrSi2、WSi2、TaSi2、NiSi2等の
各種金属シリサイドから構成することができる。金属膜
のマイクロビッカース硬さ(mHv)の値が、絶縁膜の
マイクロビッカース硬さ(mHv)の値より大きいと
き、金属膜は絶縁膜よりも硬いという。これらの各種材
料のマイクロビッカース硬さの値を図7に例示する。
尚、図7のマイクロビッカース硬さの値は、Academic P
ress, Inc., S.P. Muraka, "Silicide for VLSI Applic
ation", pp 67 を参照した。ビッカース硬さは、正四角
錐(対面角136゜のダイアモンド圧子を試料に押し込
だとき、荷重とくぼみの表面積の比から定義される硬
さである。
The metal film can be made of Mo, W, TiN, WC, or various metal silicides such as ZrSi 2 , WSi 2 , TaSi 2 and NiSi 2 . When the value of the micro Vickers hardness (mHv) of the metal film is larger than the value of the micro Vickers hardness (mHv) of the insulating film, the metal film is said to be harder than the insulating film. FIG. 7 shows the values of the micro Vickers hardness of these various materials.
The value of the micro-Vickers hardness in FIG.
ress, Inc., SP Muraka, "Silicide for VLSI Applic
ation ", pp. 67. Vickers hardness is measured by pressing a diamond indenter with a square pyramid (136 ° facing angle) into the sample.
When I, a hardness which is defined from the ratio of the surface area of the indentation and the load.

【0014】金属膜のパターニングは、通常のフォトリ
ソグラフィ法及びエッチング法で形成することができ
る。絶縁膜は、例えば、SiO2から成る。
The patterning of the metal film can be performed by a usual photolithography method and etching method. The insulating film is made of, for example, SiO 2 .

【0015】更に、上記の目的は、半導体基板に形成さ
れた溝部内に絶縁膜を形成することによって素子分離領
域を形成し、次いで、ゲート電極領域及びソース/ドレ
イン領域を形成した後、少なくともゲート電極領域の上
に金属層を形成し、かかるゲート電極領域以外の領域に
層間絶縁層を形成する、半導体装置の製造方法であっ
て、以下の特徴を有する本発明の方法によって達成する
ことができる。即ち、 (イ)半導体基板に、絶縁膜よりも硬い金属膜を形成し
た後、金属膜をパターニングする工程 (ロ)パターニングされた金属膜をマスクとして、半導
体基板をエッチングし、半導体基板に溝部を形成する工
程 (ハ)溝部内及び金属膜上に絶縁膜を形成する工程 (ニ)金属膜をストッパー層として、金属膜上に形成さ
れた絶縁膜を回転研磨法にて除去し、これによって素子
分離領域を形成する工程 (ホ)ゲート電極領域及びソース/ドレイン領域を形成
し、次いで、少なくともゲート電極領域の上に金属層を
形成した後、全面に層間絶縁層を形成する工程 (ヘ)金属層をストッパー層として、金属層上に形成さ
れた層間絶縁層を回転研磨法にて除去し、層間絶縁層を
平坦化する工程
Further, the object of the present invention is to form an element isolation region by forming an insulating film in a trench formed in a semiconductor substrate, and then form at least a gate electrode region and a source / drain region, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a metal layer on an electrode region and forming an interlayer insulating layer in a region other than the gate electrode region, which can be achieved by the method of the present invention having the following characteristics. . That is, (a) a step of forming a metal film harder than the insulating film on the semiconductor substrate and then patterning the metal film. (B) Etching the semiconductor substrate using the patterned metal film as a mask, and forming a groove in the semiconductor substrate. Step of forming (c) Step of forming an insulating film in the groove and on the metal film (d) Using the metal film as a stopper layer, the insulating film formed on the metal film is removed by a rotary polishing method. Step of forming an isolation region (E) Step of forming a gate electrode region and a source / drain region, and then forming a metal layer at least on the gate electrode region and then forming an interlayer insulating layer on the entire surface (F) Metal Using the layer as a stopper layer, removing the interlayer insulating layer formed on the metal layer by a rotary polishing method, and flattening the interlayer insulating layer

【0016】上記金属層は、TiC、TiN、TiOX
N、Mo、W、WC、あるいは、ZrSi2、WSi2
TaSi2、NiSi等の各種金属シリサイドから構成
することができる。層間絶縁層は、SiO2から形成す
ることができる。
The metal layer is made of TiC, TiN, TiO x
N, Mo, W, WC, or ZrSi 2 , WSi 2 ,
It can be made of various metal silicides such as TaSi 2 and NiSi. Interlayer insulating layer may be formed of SiO 2.

【0017】本発明の半導体装置は、上述の半導体装置
の製造方法によって製造され、且つ、金属層を配線又は
電極のコンタクト部に用いたことを特徴とする。
A semiconductor device according to the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a semiconductor device, and uses a metal layer for a contact portion of a wiring or an electrode.

【0018】本発明の半導体装置の好ましい実施態様に
よれば、金属層を自己整合コンタクト部に用いる。
According to a preferred embodiment of the semiconductor device of the present invention, a metal layer is used for the self-aligned contact portion.

【0019】[0019]

【作用】本発明の素子分離領域の形成方法においては、
回転研磨法におけるストッパー層として、溝部に形成さ
れた絶縁膜よりも硬い金属膜を使用する。それ故、研磨
すべき面積に比較してストッパー層の面積が小さい場合
でも、良好な平坦形状を形成できる。また、金属膜をス
トッパー層として用いるので、回転研磨の後、絶縁膜に
影響を与えることなくストッパー層である金属膜を除去
することができる。
In the method for forming an element isolation region according to the present invention,
As the stopper layer in the rotary polishing method, a metal film harder than the insulating film formed in the groove is used. Therefore, even when the area of the stopper layer is smaller than the area to be polished, a good flat shape can be formed. Further, since the metal film is used as the stopper layer, the metal film serving as the stopper layer can be removed without affecting the insulating film after the rotation polishing.

【0020】本発明の半導体装置の製造方法において
も、素子分離領域の形成方法と同様に素子分離領域が形
成できる。しかも、ゲート電極領域の上に形成された金
属層をストッパー層として、金属層上に形成された層間
絶縁層を回転研磨法にて除去し、層間絶縁層を平坦化す
るので、層間絶縁層の平坦化を正確に制御することがで
きる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the element isolation region can be formed in the same manner as the method for forming the element isolation region. Moreover, the metal layer formed on the gate electrode region is used as a stopper layer, and the interlayer insulating layer formed on the metal layer is removed by a rotary polishing method to planarize the interlayer insulating layer. Planarization can be controlled accurately.

【0021】更に、本発明の半導体装置においては、か
かる金属層を配線又は電極のコンタクト部に用いるの
で、半導体装置の製造工程の簡略化を図ることができ
る。
Further, in the semiconductor device of the present invention, since such a metal layer is used for a wiring or a contact portion of an electrode, the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified.

【0022】[0022]

【実施例】以下、図面を参照して本発明を実施例に基づ
き説明する。 (実施例1)本発明の素子分離領域の形成方法に関する
実施例1を、半導体素子の模式的な一部断面図である図
1を参照して説明する。尚、実施例1においては、金属
膜としてTiNを、また、絶縁膜としてSiO2を使用
した。 [工程−100]先ず、シリコンから成る半導体基板1
0の全面にTiNから成る金属膜12を厚さ30nm、
堆積させる。堆積の条件を、 ガス TiCl4/NH3=9/900sccm 温度 600°C 圧力 0.3Pa とすることができる。こうして堆積された金属膜12の
ストレスは108Pa程度である。 [工程−110]次に、半導体基板10上にP型あるい
はN型領域を形成した後、レジストパターニングを行
い、次いで、TiNから成る金属膜12のドライエッチ
ングを行う。ドライエッチングの条件を、 ガス SiCl4/N2=10/10sccm 圧力 2Pa マイクロ波パワー 850W(2MHz) RFパワー 200W とすることができる。こうして、図1の(A)に模式的
な一部断面図を示す半導体素子構造が形成される。 [工程−120]続けて、半導体基板10のドライエッ
チングを、同一ドライエッチング条件にて行い、図1の
(B)に示す溝部(トレンチ)14を形成する。 [工程−130]次に、SiO2から成る絶縁膜16を
金属膜12上及び溝部14内に堆積させる(図1の
(C)参照)。SiO2の堆積条件を次のようにするこ
とができる。 TEOS/O3 =1000/2000sccm 温度 390°C 圧力 1.2×104 Pa 膜厚 400nm
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) Embodiment 1 relating to a method for forming an element isolation region of the present invention will be described with reference to FIG. 1 which is a schematic partial sectional view of a semiconductor element. In Example 1, TiN was used as the metal film, and SiO 2 was used as the insulating film. [Step-100] First, a semiconductor substrate 1 made of silicon
0, a metal film 12 of TiN having a thickness of 30 nm
Deposit. The deposition conditions can be set as follows: gas TiCl 4 / NH 3 = 9/900 sccm temperature 600 ° C. pressure 0.3 Pa. The stress of the metal film 12 thus deposited is about 10 8 Pa. [Step-110] Next, after forming a P-type or N-type region on the semiconductor substrate 10, resist patterning is performed, and then dry etching of the metal film 12 made of TiN is performed. Dry etching conditions can be set as follows: gas SiCl 4 / N 2 = 10/10 sccm pressure 2 Pa microwave power 850 W (2 MHz) RF power 200 W In this way, a semiconductor element structure whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. [Step-120] Subsequently, dry etching of the semiconductor substrate 10 is performed under the same dry etching conditions to form a trench (trench) 14 shown in FIG. [Step-130] Next, an insulating film 16 made of SiO 2 is deposited on the metal film 12 and in the groove 14 (see FIG. 1C). The conditions for depositing SiO 2 can be as follows. TEOS / O 3 = 1000/2000 sccm Temperature 390 ° C. Pressure 1.2 × 10 4 Pa Film thickness 400 nm

【0023】[工程−140]次いで、回転研磨法にて
絶縁膜16を研磨し、金属膜12上の絶縁膜16を除去
し、溝部14内にのみ絶縁膜16を残す。これによっ
て、半導体基板10の表面は平坦化される(図1の
(D)参照)。
[Step-140] Next, the insulating film 16 is polished by a rotary polishing method, the insulating film 16 on the metal film 12 is removed, and the insulating film 16 is left only in the groove 14. Thereby, the surface of the semiconductor substrate 10 is planarized (see FIG. 1D).

【0024】回転研磨法に用いられる研磨装置100の
概要を図5に示す。この研磨装置100は、研磨プレー
ト102、基板支持台110、スラリー供給系116か
ら成る。研磨プレート102は、回転する研磨プレート
回転軸106に支承され、その表面には研磨パッド10
4が備えられている。基板支持台110は、研磨プレー
ト102の上方に配置され、基板支持台回転軸112に
支承されている。研磨すべき基板108は基板支持台1
10に載置される。基板支持台回転軸112は、基板支
持台を研磨パッドの方向に押す研磨圧力調整機構114
に取り付けられている。研磨剤を含んだスラリー120
は、スラリー供給系116からスラリー供給口118を
通して研磨パッド104に供給される。
FIG. 5 shows an outline of a polishing apparatus 100 used for the rotary polishing method. The polishing apparatus 100 includes a polishing plate 102, a substrate support 110, and a slurry supply system 116. The polishing plate 102 is supported on a rotating polishing plate rotation shaft 106, and the polishing pad 10
4 are provided. The substrate support 110 is disposed above the polishing plate 102 and is supported by a substrate support rotation shaft 112. The substrate 108 to be polished is the substrate support 1
10. The substrate support rotating shaft 112 is a polishing pressure adjusting mechanism 114 for pushing the substrate support in the direction of the polishing pad.
Attached to. Slurry 120 containing abrasive
Is supplied from the slurry supply system 116 to the polishing pad 104 through the slurry supply port 118.

【0025】回転研磨法はこのような研磨装置100を
用いる。そして、研磨剤を含んだスラリー120を研磨
パッド104に供給しながら、研磨プレート102を回
転させる。同時に基板支持台110に載置された基板1
08を回転させながら、研磨圧力調整機構114によっ
て、研磨パッド104に対する基板108の研磨圧力を
調整する。こうして、基板108の表面を研磨すること
ができる。
The rotary polishing method uses such a polishing apparatus 100. Then, the polishing plate 102 is rotated while the slurry 120 containing the abrasive is supplied to the polishing pad 104. The substrate 1 placed on the substrate support 110 at the same time
While rotating 08, the polishing pressure of the substrate 108 against the polishing pad 104 is adjusted by the polishing pressure adjusting mechanism 114. Thus, the surface of the substrate 108 can be polished.

【0026】あるいは又、実開昭63−754号公報に
記載されたように、スラリーを、研磨プレート回転軸1
06及び研磨プレート102の内部を経由して、研磨パ
ッド104に設けられたスラリー供給口118から供給
することもできる(図6参照)。
Alternatively, as described in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-754, slurry is applied to a polishing plate rotating shaft 1.
06 and the inside of the polishing plate 102, and can be supplied from a slurry supply port 118 provided in the polishing pad 104 (see FIG. 6).

【0027】回転研磨法における条件を、例えば、以下
のとおりとした。 研磨プレート回転数 37rpm 基板支持台回転数 17rpm 研磨圧力 5.5×103Pa スラリー流量 225ml/分 研磨パッド温度 40°C スラリー組成 シリカ(0.025μm)+K
OH+H2
The conditions in the rotary polishing method were, for example, as follows. Polishing plate rotation speed 37 rpm Substrate support base rotation speed 17 rpm Polishing pressure 5.5 × 10 3 Pa Slurry flow rate 225 ml / min Polishing pad temperature 40 ° C. Slurry composition Silica (0.025 μm) + K
OH + H 2 O

【0028】[工程−150]次いで、TiNから成る
金属膜12を除去する。即ち、アンモニア水及び過酸化
水素水の混合水溶液(アンモニア過水:NH4OH:H2
2:H2O=1:2:2)に10分間浸漬することによ
って、TiNから成る金属膜12のみを選択的にエッチ
ングする。以上の工程によって、半導体基板10には、
絶縁膜16が埋め込まれた溝部14から成る素子分離領
域が形成される(図1の(E)参照)。
[Step-150] Next, the metal film 12 made of TiN is removed. That is, a mixed aqueous solution of aqueous ammonia and aqueous hydrogen peroxide (aqueous ammonia: NH 4 OH: H 2)
By immersion in O 2 : H 2 O = 1: 2: 2) for 10 minutes, only the metal film 12 made of TiN is selectively etched. Through the above steps, the semiconductor substrate 10
An element isolation region composed of the trench 14 in which the insulating film 16 is embedded is formed (see FIG. 1E).

【0029】(実施例2)実施例2は、実施例1に示し
た方法を、孤立した回路パターン部の研磨を防ぐように
改良した例である。実施例2を、半導体素子の模式的な
一部断面図である図2を参照して説明する。
(Embodiment 2) Embodiment 2 is an example in which the method shown in Embodiment 1 is improved so as to prevent polishing of an isolated circuit pattern portion. Example 2 will be described with reference to FIG. 2 which is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device.

【0030】[工程−200]先ず、半導体基板10上
に全面にTiNから成る金属膜12を堆積させる。次
に、半導体基板10上にP型あるいはN型領域を形成し
た後、レジストパターニングを行い、次いで、TiNか
ら成る金属膜12のドライエッチングを行い、続けて、
半導体基板10のドライエッチングを、同一ドライエッ
チング条件にて行う。次に、SiO2から成る絶縁膜1
6を金属膜12上及び溝部14内に堆積させる。以上の
工程は、実施例1の[工程−100]〜[工程−13
0]と同様であり、その詳細な説明は省略する。こうし
て、図2の(A)に模式的な一部断面図を示す半導体素
子構造が形成される。
[Step-200] First, a metal film 12 made of TiN is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 10. Next, after forming a P-type or N-type region on the semiconductor substrate 10, resist patterning is performed, and then, dry etching of the metal film 12 made of TiN is performed.
Dry etching of the semiconductor substrate 10 is performed under the same dry etching conditions. Next, the insulating film 1 made of SiO 2
6 is deposited on the metal film 12 and in the groove 14. The above steps are performed from [Step-100] to [Step-13] in Example 1.
0], and a detailed description thereof will be omitted. In this way, a semiconductor element structure whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG.

【0031】[工程−210]次に、絶縁膜16の上に
全面にTiNから成る第2の金属膜20を堆積させる。
堆積の条件は、実施例1の[工程−100]で説明した
条件と同一とすることができる。次いで、かかる第2の
金属膜20上にレジストパターニングを行い、ドライエ
ッチングによって第2の金属膜20のパターニングを行
った後、レジストを除去する。ドライエッチングの条件
を、例えば、 SiCl4/N2 =10/10sccm 圧力 2Pa マイクロ波パワー 850W(2MHz) RFパワー 200W とすることができる。これによって、孤立した回路パタ
ーン部22に堆積された絶縁膜16の上には第2の金属
膜20が形成される(図2の(B)参照)。
[Step-210] Next, a second metal film 20 made of TiN is deposited on the entire surface of the insulating film 16.
The deposition conditions can be the same as the conditions described in [Step-100] of the first embodiment. Next, resist patterning is performed on the second metal film 20, and after patterning the second metal film 20 by dry etching, the resist is removed. The dry etching conditions can be, for example, SiCl 4 / N 2 = 10/10 sccm, pressure 2 Pa, microwave power 850 W (2 MHz), and RF power 200 W. As a result, the second metal film 20 is formed on the insulating film 16 deposited on the isolated circuit pattern portion 22 (see FIG. 2B).

【0032】[工程−220]その後、図5又は図6に
示した研磨装置を使用して、TiNから成る金属膜12
上に堆積された絶縁膜16を回転研磨法で除去し、半導
体基板10の表面を平坦化する(図2の(C)参照)。
回転研磨の条件を、実施例1の[工程−140]で説明
した条件とすることができる。この場合、孤立したパタ
ーン部22における絶縁膜16は、TiNから成る第2
の金属膜20で被覆されているので、孤立したパターン
部22における絶縁膜16が削られることがなく、半導
体基板表面の平坦性を保つことができる。
[Step-220] Then, using the polishing apparatus shown in FIG. 5 or FIG.
The insulating film 16 deposited thereon is removed by a rotary polishing method, and the surface of the semiconductor substrate 10 is planarized (see FIG. 2C).
The conditions for the rotary polishing can be the conditions described in [Step-140] of the first embodiment. In this case, the insulating film 16 in the isolated pattern portion 22 is made of the second
Is covered with the metal film 20, the insulating film 16 in the isolated pattern portion 22 is not scraped, and the flatness of the semiconductor substrate surface can be maintained.

【0033】[工程−230]次いで、TiNから成る
第1の金属膜12及び第2の金属膜20を除去するため
に、実施例1の[工程−150]と同様に、アンモニア
過水に10分間浸漬することによって、金属膜12及び
第2の金属膜20のみを選択的にエッチングする。以上
の工程より半導体基板10には絶縁膜16が埋め込まれ
た溝部から成る素子分離領域が形成される。
[Step-230] Then, in order to remove the first metal film 12 and the second metal film 20 made of TiN, similarly to [Step-150] of the first embodiment, 10% ammonia water was added. By immersion for minutes, only the metal film 12 and the second metal film 20 are selectively etched. Through the above steps, an element isolation region composed of a trench in which the insulating film 16 is embedded is formed in the semiconductor substrate 10.

【0034】(実施例3)次に、本発明の半導体装置の
製造方法に関する実施例3を、半導体素子の模式的な一
部断面図である図1及び図3を参照して説明する。尚、
実施例3においては、金属膜としてTiNを、絶縁膜と
してSiO2を、金属層としてZrSi2を使用した。実
施例3の方法においては、半導体装置にサリサイド構造
及び自己整合コンタクト部を一挙に形成できる。
(Embodiment 3) Next, Embodiment 3 of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 3 which are schematic partial sectional views of a semiconductor element. still,
In Example 3, the TiN metal film, a SiO 2 as the insulating film was used ZrSi 2 as the metal layer. In the method according to the third embodiment, the salicide structure and the self-aligned contact portion can be formed at once in the semiconductor device.

【0035】[工程−300]先ず、半導体基板10上
に全面にTiNから成る金属膜12を堆積させる。次
に、半導体基板10上にP型あるいはN型領域を形成し
た後、レジストパターニングを行い、次いで、TiNか
ら成る金属膜12のドライエッチングを行い、続けて、
半導体基板10のドライエッチングを、同一ドライエッ
チング条件にて行う。次に、SiO2から成る絶縁膜1
6を金属膜12上及び溝部14内に堆積させる。次い
で、回転研磨法にて絶縁膜16を研磨し、金属膜12上
の絶縁膜16を除去し、溝部14内にのみ絶縁膜16を
残す。これによって、半導体基板10の表面は平坦化さ
れる。その後、TiNから成る金属膜12を除去するた
めに、アンモニア過水に10分間浸漬することによっ
て、TiNから成る金属膜12のみを選択的にエッチン
グする。以上の工程によって、半導体基板10には、絶
縁膜16の埋め込まれた溝部から成る素子分離領域18
が形成される。これらの工程は、実施例1の[工程−1
00]〜[工程−150]と同様であり、詳細な説明は
省略する。こうして、図3の(A)に模式的な一部断面
図を示す半導体素子構造が形成される。
[Step-300] First, a metal film 12 made of TiN is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 10. Next, after forming a P-type or N-type region on the semiconductor substrate 10, resist patterning is performed, and then, dry etching of the metal film 12 made of TiN is performed.
Dry etching of the semiconductor substrate 10 is performed under the same dry etching conditions. Next, the insulating film 1 made of SiO 2
6 is deposited on the metal film 12 and in the groove 14. Next, the insulating film 16 is polished by a rotary polishing method, the insulating film 16 on the metal film 12 is removed, and the insulating film 16 is left only in the groove 14. Thereby, the surface of the semiconductor substrate 10 is flattened. Thereafter, in order to remove the metal film 12 made of TiN, only the metal film 12 made of TiN is selectively etched by immersion in an ammonia peroxide solution for 10 minutes. Through the above steps, the semiconductor substrate 10 is provided with the element isolation region 18 formed of the trench in which the insulating film 16 is embedded.
Is formed. These steps are the same as those described in Example 1 [Step-1].
00] to [Step-150], and a detailed description will be omitted. In this way, a semiconductor element structure whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG.

【0036】[工程−310]次に、平坦化された半導
体基板10の表面にゲート酸化膜を形成し、次いで、そ
の上にポリシリコンを堆積させ、レジストパターニング
及びドライエッチングを行うことによってゲート電極領
域30を形成する。その後、LDD(Lightly Doped Dr
ain)構造を形成するために、イオン注入を行い、浅い
不純物拡散領域32を形成する。このイオン注入の条件
を、NMOSを形成する場合には、例えば、 As 40Kev 1×1014/cm2 とすることができ、また、PMOSを形成する場合に
は、例えば、 BF2 30KeV 5×1013/cm2 とすることができる。次に、厚さ約400nmのSiO
2層を全面に形成する。SiO2層の形成条件を、例え
ば、 使用ガス SiH4/O2/N2=250/250/1
00sccm 温度 420°C とすることができる。その後、異方性ドライエッチング
によりSiO2層をエッチングし、SiO2から成るサイ
ドウォール34をゲート電極領域30の側壁に形成す
る。SiO2のエッチング条件を、例えば、 使用ガス C48=50sccm RFパワー 1200W 圧力 2Pa とすることができる。以上の工程によって、図3の
(B)に模式的な一部断面図を示すような構造の半導体
素子を形成することができる。
[Step-310] Next, a gate oxide film is formed on the flattened surface of the semiconductor substrate 10, and then polysilicon is deposited thereon, followed by resist patterning and dry etching to form a gate electrode. A region 30 is formed. After that, LDD (Lightly Doped Dr.
ain) In order to form a structure, ion implantation is performed to form a shallow impurity diffusion region 32. The conditions of this ion implantation can be, for example, As 40 Kev 1 × 10 14 / cm 2 when forming an NMOS, and, for example, BF 2 30 KeV 5 × 10 when forming a PMOS. 13 / cm 2 . Next, an approximately 400 nm thick SiO
Two layers are formed on the entire surface. The conditions for forming the SiO 2 layer are as follows, for example, using gas SiH 4 / O 2 / N 2 = 250/250/1.
The temperature can be as low as 00 sccm and 420 ° C. Thereafter, the SiO 2 layer is etched by anisotropic dry etching to form sidewalls 34 of SiO 2 on the sidewalls of the gate electrode region 30. The etching conditions for SiO 2 can be, for example, a gas used, C 4 F 8 = 50 sccm, an RF power of 1200 W, and a pressure of 2 Pa. Through the above steps, a semiconductor element having a structure as shown in a schematic partial cross-sectional view in FIG. 3B can be formed.

【0037】[工程−320]次に、Zr層を全面に厚
さ20nm堆積させる。堆積の条件を、例えば、 RFバイアス −50W DC スパッタパワー 1kW Ar流量 40sccm 圧力 0.4Pa 温度 200°C 堆積速度 60nm/分 とすることができる。
[Step-320] Next, a Zr layer is deposited to a thickness of 20 nm on the entire surface. The deposition conditions can be, for example, RF bias −50 W DC sputtering power 1 kW Ar flow rate 40 sccm pressure 0.4 Pa temperature 200 ° C. deposition rate 60 nm / min.

【0038】[工程−330]その後、RTA(Rapid
Thermal Annealing)法にて、不活性ガス中で600°
C、30秒間の第1回目のアニール処理を行い、Zrか
ら成る金属層をシリサイド化し、ZrSiXを形成す
る。次に、アンモニア過水に10分間浸漬することによ
って、未反応のZrを選択的にエッチングする。次い
で、不活性ガス(例えば、N2)雰囲気中で800°
C、30秒間、第2回目のアニール処理を行い、ZrS
Xを低抵抗の安定したZrSi2とする。これによっ
て、ソース/ドレイン領域形成予定領域上及びゲート電
極領域30上には、均一なZrSi2から成る金属層3
8が選択的に形成される。
[Step-330] Then, RTA (Rapid
Thermal Annealing) in an inert gas at 600 °
C, performing a first round of annealing for 30 sec, silicided metal layer made of Zr, forming a ZrSi X. Next, the unreacted Zr is selectively etched by immersion in ammonia peroxide for 10 minutes. Next, at 800 ° C. in an inert gas (eg, N 2 ) atmosphere.
C, a second annealing treatment is performed for 30 seconds, and ZrS
Let i X be stable ZrSi 2 with low resistance. As a result, the metal layer 3 made of uniform ZrSi 2 is formed on the source / drain region formation planned region and the gate electrode region 30.
8 are selectively formed.

【0039】[工程−340]その後、ソース/ドレイ
ン領域40を形成するために、全面にイオン注入を行う
(図3の(C)参照)。イオン注入の条件を、NMOS
を形成する場合、例えば、 As 50KeV 3×1015/cm2 とすることができ、PMOSを形成する場合、例えば、 BF2 20KeV 3×1015/cm2 とすることができる。
[Step-340] Thereafter, ion implantation is performed on the entire surface to form the source / drain regions 40 (see FIG. 3C). The conditions for ion implantation are NMOS
When forming, for example, be a As 50KeV 3 × 10 15 / cm 2, when forming a PMOS, for example, be a BF 2 20KeV 3 × 10 15 / cm 2.

【0040】[工程−350]次いで、全面に、SiO
2から成り厚さ約400nmの層間絶縁層42をCVD
法で堆積させる(図4の(A)参照)。SiO2の堆積
条件を、例えば、 ガス流量 TEOS/O3=1000/2000sccm 温度 390°C 圧力 1.2×104Pa とすることができる。次に、N2雰囲気中で1100°
C、10秒の短時間アニール処理を行う。これによっ
て、Si、ZrSi2の活性化を行うと同時に、ソース
/ドレイン領域40における不純物の拡散を行い接合領
域を形成する。この結果、ソース/ドレイン領域40及
びゲート電極領域30上に、選択的に均一なZrSi2
から成る金属層38を形成でき、シート抵抗の低減化
(例えば、10Ω/sq.)が実現できる。
[Step-350] Then, the entire surface is made of SiO
CVD interlayer insulating layer 42 having a thickness of about 400nm made of 2
(See FIG. 4A). The deposition conditions for SiO 2 can be, for example, a gas flow rate TEOS / O 3 = 1000/2000 sccm, a temperature of 390 ° C., and a pressure of 1.2 × 10 4 Pa. Next, 1100 ° in N 2 atmosphere
C, a short annealing process of 10 seconds is performed. This activates Si and ZrSi 2 and simultaneously diffuses impurities in the source / drain region 40 to form a junction region. As a result, selectively uniform ZrSi 2 is formed on the source / drain region 40 and the gate electrode region 30.
, And a reduction in sheet resistance (for example, 10 Ω / sq.) Can be realized.

【0041】[工程−360]次に、図5又は図6に示
した研磨装置を使用して、層間絶縁層42を回転研磨法
によって平坦化する。即ち、層間絶縁層42の表面と、
ゲート電極領域30上に形成された金属層38の表面と
が概ね同一平面となるように、層間絶縁層42を研磨す
る(図4の(B)参照)。回転研磨法における条件を、
例えば、以下のとおりとした。 研磨プレート回転数 37rpm 基板支持台回転数 17rpm 研磨圧力 5.5×103Pa スラリー流量 225ml/分 研磨パッド温度 40°C スラリー組成 シリカ(0.025μm)+K
OH+H2
[Step-360] Next, using the polishing apparatus shown in FIG. 5 or FIG. 6, the interlayer insulating layer 42 is flattened by a rotary polishing method. That is, the surface of the interlayer insulating layer 42,
The interlayer insulating layer 42 is polished so that the surface of the metal layer 38 formed on the gate electrode region 30 is substantially flush with the surface (see FIG. 4B). The conditions in the rotary polishing method,
For example, it was as follows. Polishing plate rotation speed 37 rpm Substrate support base rotation speed 17 rpm Polishing pressure 5.5 × 10 3 Pa Slurry flow rate 225 ml / min Polishing pad temperature 40 ° C. Slurry composition Silica (0.025 μm) + K
OH + H 2 O

【0042】このとき、ゲート電極領域30上に形成さ
れた金属層38は、ゲート電極のシート抵抗及びコンタ
クト抵抗を低減させるだけでなく、回転研磨時のストッ
パー層としての役割を果たす。更に、金属層38の表面
が研磨されることによってZrSi2が表面に露出し、
この金属層38がゲート電極のコンタクト部になる。従
って、回転研磨を行うことにより自己整合コンタクト部
の形成が可能となる。
At this time, the metal layer 38 formed on the gate electrode region 30 not only reduces the sheet resistance and the contact resistance of the gate electrode but also functions as a stopper layer at the time of rotary polishing. Further, ZrSi 2 is exposed on the surface by polishing the surface of the metal layer 38,
This metal layer 38 becomes a contact portion of the gate electrode. Therefore, the self-aligned contact portion can be formed by performing the rotational polishing.

【0043】[工程−370]次に、金属配線層のため
のバリヤメタル層44を形成する。このバリヤメタル層
44は、例えばTi/TiONの2層構造から成り、ス
パッタ法にて以下の条件で順次形成することができる。 Ti: Ar流量 100sccm DCスパッタパワー 4kW 圧力 0.4Pa 膜厚 30nm TiON: Ar/N2−6%O2 =40/70sccm DCスパッタパワー 5kW 圧力 0.4Pa 膜厚 70nm
[Step-370] Next, a barrier metal layer 44 for a metal wiring layer is formed. The barrier metal layer 44 has a two-layer structure of, for example, Ti / TiON, and can be sequentially formed by a sputtering method under the following conditions. Ti: Ar flow rate 100 sccm DC sputtering power 4 kW Pressure 0.4 Pa Film thickness 30 nm TiON: Ar / N 2 -6% O 2 = 40/70 sccm DC sputtering power 5 kW Pressure 0.4 Pa Film thickness 70 nm

【0044】[工程−380]次に、Al−1%Siか
ら成る金属配線層46を形成する(図4の(C)参
照)。先ず、Al−1%Siを、例えば以下の条件でス
パッタリングする。 Ar流量 40sccm 圧力 0.4Pa DCスパッタパワー 6kW スパッタ率 800nm/分 厚さ 400nm その後、レジストパターニングを行い、次いでドライエ
ッチングを行うことによって、スパッタリングされたA
l−1%Si及びバリヤメタル層のパターニングを行
い、レジストを除去して、アルミニウム系の金属配線層
46を完成させる。ドライエッチングは、例えば、RF
印加型ECRエッチャーを使用して、以下の条件で行う
ことができる。 BCl3/Cl2 =60/90sccm マイクロ波パワー 1000W DCスパッタパワー 1kW Ar流量 40sccm RFパワー 50W 圧力 13.3Pa 以上のプロセスにより、Al−1%Si/TiON/T
iから成る金属配線層と、ゲート電極領域30上に形成
されたZrSi2から成る金属層38とのコンタクト抵
抗値を30Ω程度に低減できる。また、ソース/ドレイ
ン領域40上にもZrSi2から成る金属層が形成され
ているので、ソース/ドレイン領域におけるシート抵抗
を低減することができる。
[Step-380] Next, a metal wiring layer 46 made of Al-1% Si is formed (see FIG. 4C). First, Al-1% Si is sputtered, for example, under the following conditions. Ar flow rate 40 sccm Pressure 0.4 Pa DC sputtering power 6 kW Sputtering rate 800 nm / min Thickness 400 nm After that, resist patterning is performed, and then dry etching is performed.
The patterning of the 1-1% Si and the barrier metal layer is performed, and the resist is removed to complete the aluminum-based metal wiring layer 46. Dry etching is, for example, RF
It can be performed under the following conditions using an application type ECR etcher. BCl 3 / Cl 2 = 60/90 sccm Microwave power 1000 W DC sputter power 1 kW Ar flow rate 40 sccm RF power 50 W Pressure 13.3 Pa By the above process, Al-1% Si / TiON / T
The contact resistance between the metal wiring layer made of i and the metal layer made of ZrSi 2 formed on the gate electrode region 30 can be reduced to about 30Ω. Further, since the metal layer made of ZrSi 2 is also formed on the source / drain region 40, the sheet resistance in the source / drain region can be reduced.

【0045】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。各工程における条件は例示であり、製造条件や
使用する装置に依存して適宜変更することができる。ま
た、例えば、金属膜としてTiNを用いる代わりに、ア
ルミナ、ダイヤモンド等を用いることができる。
Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. The conditions in each step are merely examples, and can be changed as appropriate depending on the manufacturing conditions and the equipment used. Also, for example, instead of using TiN as the metal film, alumina, diamond, or the like can be used.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明の方法においては、回転研磨時の
ストッパー層として、絶縁膜に対して選択的エッチング
が可能な材料を用いるので、溝部に形成された絶縁膜の
エッチングを防止することができ、半導体基板表面の一
層の平坦化を図ることができる。また、ストッパー層で
ある金属膜は低ストレスであり、半導体基板に結晶欠陥
を生じさせない。更に、単位面積当たりのストッパー層
の面積比が小さい場合においても、ストッパー層が良好
に機能し、半導体基板表面の平坦化が可能となる。
According to the method of the present invention, since a material which can be selectively etched with respect to the insulating film is used as the stopper layer at the time of rotary polishing, it is possible to prevent the insulating film formed in the groove from being etched. As a result, the surface of the semiconductor substrate can be further flattened. The metal film serving as the stopper layer has low stress and does not cause crystal defects in the semiconductor substrate. Further, even when the area ratio of the stopper layer per unit area is small, the stopper layer functions well and the surface of the semiconductor substrate can be flattened.

【0047】本発明の半導体装置においては、層間絶縁
層の平坦化のために、ストッパー層として金属層を用い
ているので、層間絶縁層の平坦化処理後、選択的に金属
層がコンタクト部になり、シート抵抗が低減する。更
に、上部配線層とのコンタクトをとる場合にも低抵抗化
を実現できる。また、層間絶縁層の平坦化処理後、選択
的にストッパー層である金属層がコンタクト部となり、
フォトリソグラフィー工程及びドライエッチ工程より新
たにコンタクトホールを形成するための工程が必要なく
なり、自己整合コンタクトホールが実現できる。
In the semiconductor device of the present invention, since a metal layer is used as a stopper layer for flattening the interlayer insulating layer, after the interlayer insulating layer is flattened, the metal layer is selectively formed on the contact portion. And the sheet resistance is reduced. Further, even when a contact is made with the upper wiring layer, a reduction in resistance can be realized. After the planarization of the interlayer insulating layer, the metal layer which is a stopper layer selectively becomes a contact portion,
A process for newly forming a contact hole is not required than the photolithography process and the dry etching process, and a self-aligned contact hole can be realized.

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

【図1】本発明の半導体基板の加工方法の一実施態様の
各工程を説明するための、半導体素子の模式的な一部断
面図である。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor element for explaining each step of one embodiment of a method for processing a semiconductor substrate of the present invention.

【図2】本発明の半導体基板の加工方法の別の実施態様
の一部の工程を説明するための、半導体素子の模式的な
一部断面図である。
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device for explaining a part of a process of another embodiment of the method for processing a semiconductor substrate of the present invention.

【図3】本発明の半導体装置の製造方法の一実施態様の
各工程を説明するための、半導体素子の模式的な一部断
面図である。
FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor element for explaining each step of an embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図4】図3に引き続き、各工程を説明するための、半
導体素子の模式的な一部断面図である。
FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor element for explaining each step, following FIG. 3;

【図5】本発明の方法の実施に適した研磨装置の一例を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a polishing apparatus suitable for carrying out the method of the present invention.

【図6】研磨装置の別の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another example of the polishing apparatus.

【図7】本発明の方法における使用に適した金属膜材料
のマイクロビッカース硬さの値を示す図である。
FIG. 7 is a graph showing values of micro-Vickers hardness of a metal film material suitable for use in the method of the present invention.

【図8】従来のトレンチアイソレーション法の概要を示
す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an outline of a conventional trench isolation method.

【図9】従来の技術における問題点を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a problem in the related art.

【図10】従来の技術における別の問題点を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing another problem in the related art.

【図11】従来の技術における更に別の問題点を示す図
である。
FIG. 11 is a diagram showing still another problem in the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 12 金属膜 14 溝部 16 絶縁膜 20 第2の金属膜 30 ゲート電極領域 38 金属層 40 ソース/ドレイン領域 42 層間絶縁層 44 バリヤメタル層 46 金属配線層 50 半導体基板 52 SiO2膜 54 SiN膜 56 溝部(トレンチ) 58 絶縁膜 100 研磨装置 102 研磨プレート 104 研磨パッド 108 基板 110 基板支持台 114 研磨圧力調整機構 120 スラリーReference Signs List 10 semiconductor substrate 12 metal film 14 groove 16 insulating film 20 second metal film 30 gate electrode region 38 metal layer 40 source / drain region 42 interlayer insulating layer 44 barrier metal layer 46 metal wiring layer 50 semiconductor substrate 52 SiO 2 film 54 SiN film 56 Groove (trench) 58 Insulating film 100 Polishing device 102 Polishing plate 104 Polishing pad 108 Substrate 110 Substrate support 114 Polishing pressure adjusting mechanism 120 Slurry

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−29932(JP,A) 特開 昭61−159737(JP,A) 特開 平3−148155(JP,A) 特開 平2−122525(JP,A) 特開 平3−205827(JP,A) 特開 昭52−113687(JP,A) 特開 昭50−64767(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/76 H01L 21/304 622 Continuation of the front page (56) References JP-A-63-29932 (JP, A) JP-A-61-159737 (JP, A) JP-A-3-148155 (JP, A) JP-A-2-122525 (JP) JP-A-3-205827 (JP, A) JP-A-52-113687 (JP, A) JP-A-50-64767 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB Name) H01L 21/76 H01L 21/304 622

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板に形成された溝部内に絶縁膜を
形成することによって素子分離領域を形成する素子分離
領域形成方法であって、 (イ)半導体基板に、該絶縁膜よりも硬い金属膜を形成
した後、該金属膜をパターニングする工程と、 (ロ)該パターニングされた金属膜をマスクとして、半
導体基板をエッチングし、半導体基板に溝部を形成する
工程と、 (ハ)該溝部内及び金属膜上に絶縁膜を形成する工程
と、 (ニ)該絶縁膜よりも硬い第2の金属膜を全面に形成し
た後、該第2の金属膜をパターニングし、半導体基板上
に残された金属膜と略同じ水準を頂面が有する、溝部内
に形成された絶縁膜の部分の上に第2の金属膜を残す工
程と、 (ホ)該金属膜及び第2の金属膜をストッパー層とし
て、金属膜上に形成された絶縁膜を回転研磨法にて除去
する工程、 から成ることを特徴とする素子分離領域形成方法。
1. A device isolation region forming method for forming an element isolation region by forming an insulating film in the trench formed in the semiconductor substrate, (b) in the semiconductor substrate, metal harder than the insulating film After forming the film, patterning the metal film; (b) etching the semiconductor substrate using the patterned metal film as a mask to form a groove in the semiconductor substrate; And (d) forming a second metal film, which is harder than the insulating film, over the entire surface, and then patterning the second metal film to form an insulating film on the semiconductor substrate.
In the groove, the top surface has substantially the same level as the metal film left in
A step of leaving a second metal film on the formed portion of the insulating film, (e) the metal film and the second metal film as a stopper layer, a rotating polishing an insulating film formed on the metal film A method for forming an element isolation region, the method comprising:
【請求項2】前記工程(ホ)の後、金属膜及び第2の金2. After the step (e), a metal film and a second gold
属膜を除去する工程を更に具備することを特徴とする請A process for removing a metal film.
求項1に記載の素子分離領域形成方法。The method for forming an element isolation region according to claim 1.
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