JP2000243733A

JP2000243733A - 素子分離形成方法

Info

Publication number: JP2000243733A
Application number: JP4606499A
Authority: JP
Inventors: Toranosuke Ashizawa; 寅之助芦沢; Keizo Hirai; 圭三平井; Satohiko Akahori; 聡彦赤堀; Yasushi Kurata; 靖倉田; Hiroto Otsuki; 裕人大槻
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2000-09-08
Anticipated expiration: 2019-02-24
Also published as: JP3725357B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エッチバック工程を設けなくても半導体基板
に素子分離を形成することができる素子分離形成方法を
提供する。【解決手段】半導体基板上面にストッパ膜を形成し、
該ストッパ膜及び該半導体基板をパターンニングして分
離溝を形成し、次いで、該ストッパ膜及び分離溝上に段
差のある絶縁膜を形成し、続く第一の工程で第一の研磨
剤を用いて絶縁膜の段差を０．２μｍ以下に平坦化し、
第二の工程で第二の研磨剤またはエッチング剤を用いて
ストッパ膜上の絶縁膜を除去する素子分離形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子製造法に
関し、特に、トレンチ素子分離の形成において工程を短
縮可能な素子分離形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在の超々大規模集積回路では、実装密
度を高める傾向にあり、種々の微細加工技術が研究、開
発されている。既に、デザインルールは、サブハーフミ
クロンのオーダーになっている。このような厳しい微細
化の要求を満足するために開発されている技術の一つに
ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）技術があ
る。この技術は、半導体装置の製造工程において、露光
を施す層を完全に平坦化し、露光技術の負担を軽減し、
歩留まりを安定させることができるため、例えば、層間
絶縁膜の平坦化、トレンチ分離等を行う際に必須となる
技術である。

【０００３】従来、半導体装置の製造工程において、プ
ラズマ−ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ、化学的蒸着法）、低圧−ＣＶＤ等の方
法で形成される酸化珪素絶縁膜等無機絶縁膜層を平坦化
するためのＣＭＰ研磨剤として、フュームドシリカ系の
研磨剤が一般的に検討されていた。フュームドシリカ系
の研磨剤は、シリカ粒子を四塩化珪酸を熱分解する等の
方法で粒成長させ、ｐＨ調整を行って製造している。し
かしながら、この様な研磨剤は無機絶縁膜の研磨速度が
十分な速度をもたず、実用化には低研磨速度という技術
課題があった。

【０００４】デザインルール０．５μｍ以前の世代で
は、集積回路内の素子分離にＬＯＣＯＳ（シリコン局所
酸化）が用いられていた。その後さらに加工寸法が微細
化すると素子分離幅の狭い技術が要求され、トレンチ分
離が用いられつつある。トレンチ分離では、基板上に成
膜した余分の絶縁膜を除くためにＣＭＰが使用され、シ
リコンウエハの研磨を防止するために、絶縁膜の下にス
トッパ膜が形成される。絶縁膜には酸化珪素膜などが使
用される。ストッパ膜には窒化珪素などが使用され、ス
トッパ膜で研磨を停止させるためには酸化珪素膜とスト
ッパ膜との研磨速度比が大きいことが望ましい。一方、
ストッパ膜と酸化珪素膜の研磨速度比が大きくない場合
にはストッパ膜が完全に除去される前に研磨を終了させ
る必要が生ずる。この場合には、研磨時間により研磨量
が調整される。

【０００５】従来、シリカ系の研磨剤がＣＭＰ用に用い
られてきた。シリカ系研磨剤は研磨速度が遅く、平坦性
が悪いという問題点があった。一般に大きなパターンの
突起部は研磨されにくいために、これを研磨しようとし
て長時間研磨を続けると低い部分の研磨が進行しすぎ
て、トレンチ分離部の絶縁膜がえぐり取られるといった
問題があった。これを解決するために、従来から、エッ
チバックにより大きなパターンを除去したり、表面に窒
化珪素等の研磨速度の遅い膜を薄く成膜する等の解決策
が検討されてきた。これらはいずれもトレンチ分離形成
工程を複雑化するもので、コストの増加につながるとい
う問題があった。

【０００６】一方、フォトマスクやレンズ等のガラス表
面研磨剤として、酸化セリウム研磨剤が用いられてい
る。酸化セリウム粒子はシリカ粒子やアルミナ粒子に比
べ硬度が低く、したがって、研磨表面に傷が入りにくい
ことから、仕上げ鏡面研磨に有用である。しかしなが
ら、ガラス表面研磨用酸化セリウム研磨剤にはナトリウ
ム塩を含む分散剤を使用しているため、そのまま半導体
用研磨剤として適用することはできない。酸化セリウム
研磨剤は１％前後の低い濃度で使用されることが多い。
基板上の被研磨膜パターンが微細化するとパターン突起
部に研磨粒子が作用する時間が短くなって、ほとんどの
研磨粒子は突起部からパターンの凹部へと粒子が逃げて
しまい、研磨速度が低下するという問題があった。シリ
カ系研磨剤ではこのような現象は見られないが、これは
粒子密度が酸化セリウム系研磨剤の１０倍以上あり、粒
子の供給が十分あるためと考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、エッ
チバック工程を設けなくても半導体基板に素子分離を形
成することができる素子分離形成方法を提供することに
ある。

【０００８】本発明の他の目的は、上記の発明に加え
て、絶縁膜の段差を小さくできる素子分離形成方法を提
供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、上記の発明に加え
て、さらに絶縁膜の傷を低減できる素子分離形成方法を
提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、上記の発明に加え
て、絶縁膜の過剰研磨の防止効果をさらに高めた素子分
離形成法を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、上記の発明に加え
て、絶縁膜の膜厚ばらつきを低減できる素子分離形成法
を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
面にストッパ膜を形成し、該ストッパ膜及び該半導体基
板をパターンニングして分離溝を形成し、次いで、該ス
トッパ膜及び分離溝上に段差のある絶縁膜を形成し、続
く第一の工程で第一の研磨剤を用いて絶縁膜の段差を
０．２μｍ以下に平坦化し、第二の工程で第二の研磨剤
またはエッチング剤を用いてストッパ膜上の絶縁膜を除
去することを特徴とする素子分離形成方法に関する。

【００１３】また、本発明は、酸化セリウム、水、分散
剤、陰イオン性界面活性剤を含み、ｐＨ及び粘度が四角
形Ａ₁（５．５，１．０ｍＰａ・ｓ）−Ｂ₁（５．５，
２．５ｍＰａ・ｓ）−Ｃ₁（９．０，２．５ｍＰａ・
ｓ）−Ｄ₁（８．５，１．０ｍＰａ・ｓ）で囲まれる範
囲にある研磨剤を第一の工程で用いる素子分離形成方法
に関する。

【００１４】また、本発明は、第二の工程で研磨速度の
比（絶縁膜研磨速度／ストッパ膜研磨速度）が５以上の
研磨剤を用いてストッパ膜上の絶縁膜を除去する素子分
離形成方法に関する。

【００１５】また、本発明は、酸化セリウム、水、分散
剤、陰イオン性界面活性剤を含み、ｐＨ及び粘度が四角
形Ａ₂（５．５，０．９ｍＰａ・ｓ）−Ｂ₂（５．５，
３．０ｍＰａ・ｓ）−Ｃ₂（１０．０，３．０ｍＰａ・
ｓ）−Ｄ₂（９．０，０．９ｍＰａ・ｓ）で囲まれる範
囲にある研磨剤を用いる素子分離形成方法に関する。

【００１６】また、本発明は、第二の研磨剤の粘度η₂
と第一の研磨剤の粘度η₁の比（η₂／η₁）が０．４〜
０．９５である素子分離形成方法に関する。

【００１７】また、本発明は、第二の工程で研磨速度の
比（酸化珪素膜研磨速度／窒化珪素膜研磨速度）が５未
満の研磨剤を用いてストッパ膜上の絶縁膜を除去する素
子分離形成方法に関する。

【００１８】また、本発明は、第二の工程でエッチング
剤を用いる素子分離形成方法に関する。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明にはおいては、先ず、半導
体基板上面にストッパ膜を形成し、該ストッパ膜及び該
半導体基板をパターンニングして分離溝を形成し、次い
で、該ストッパ膜及び分離溝上に段差のある絶縁膜を形
成する。トレンチ分離の形成では、通常、パッド酸化膜
形成、ストッパ膜成膜、ストッパ膜パターンニング用マ
スク形成、エッチングによるトレンチ形成後に、絶縁膜
を成膜する。絶縁膜を成膜した直後は深さ０．４から１
μｍ程度、幅０．２５μｍから１００μｍ以上の広範囲
の寸法にわたる段差が存在する。本発明にはおいては、
続く第一の工程で第一の研磨剤を用いて絶縁膜の段差を
０．２μｍ以下に平坦化し、第二の工程で第二の研磨剤
またはエッチング剤を用いてストッパ膜上の絶縁膜を除
去する。半導体基板としては、好ましくはＳｉ基板が用
いられ、ストッパ膜としては、好ましくは窒化珪素膜が
用いられ、絶縁膜としては好ましくは酸化珪素膜が用い
られる。

【００２０】本発明による素子分離の形成法の一例を図
１に示す。Ｓｉ基板２の上面にストッパ（窒化珪素）膜
１を形成し、該ストッパ膜１及びＳｉ基板２をパターン
ニングしてトレンチ（分離溝）３を形成した状態が図１
（１）である。次いで該ストッパ（窒化珪素）膜１及び
トレンチ３上に段差のある絶縁膜である被研磨膜４を形
成した状態が図１（２）である。この後、第一の工程で
段差を少なくとも０．２μｍ以下に平坦化し残留酸化膜
５とし、図１（３）の状態にする。残留段差は第一の工
程で０．１μｍ以下であると最終段差を小さくできるた
めにさらに好ましい。

【００２１】第一の工程で用いる第一の研磨剤としては
酸化セリウム、水、分散剤、陰イオン性界面活性剤を含
む研磨剤が好ましい。この研磨剤を用いて研磨を行うこ
とにより、陰イオン性界面活性剤が基板上の絶縁膜表面
を覆い、研磨粒子の絶縁膜表面への作用が阻害され、研
磨が進行しなくなる。しかし、研磨荷重を大きくするこ
とで機械的応力により、絶縁表面を覆った陰イオン性界
面活性剤が排除されるために、研磨が進行するようにな
る。このような作用に起因した研磨速度の研磨荷重依存
性に基づき、陰イオン性界面活性剤濃度と研磨荷重を調
整することによって、絶縁膜のパターン形状に応じて実
効研磨荷重の大きい凸部を選択的に研磨する特性を実現
することができる。その結果、高効率、高レベルに層間
絶縁膜の平坦化を実現することができる。

【００２２】パターン依存性の少ないグローバルな平坦
化を実現するためには、パターン凹部の研磨速度が凸部
の研磨速度に比べて充分小さい研磨特性が得られる範囲
で、陰イオン性界面活性剤の添加量及びｐＨを調整する
必要がある。研磨剤の粘度は、０．９〜３．０ｍＰａ・
ｓの範囲であることが好ましく、０．９〜１．４ｍＰａ
・ｓの範囲であることがより好ましい。研磨剤の粘度が
高くなると、幅１ｍｍ以上の広い凸部の研磨速度が幅１
ｍｍ以下の凸部の研磨速度よりも小さくなる等、被研磨
膜のパターン依存性が大きくなる傾向がある。

【００２３】本発明における研磨剤の粘度は、研磨剤を
２５℃に保った状態でウベローデ粘度計により測定した
動粘度と浮子式比重計により測定した比重から算出す
る。

【００２４】また、研磨剤がｐＨ５．５を超えると絶縁
膜として通常用いられる酸化珪素膜の表面電位がマイナ
スに増加する。また、ｐＨ５．５を超える領域では、ポ
リアクリル酸アンモニウム塩等の陰イオン性界面活性剤
は解離している。界面活性剤として、陰イオン性界面活
性剤を添加剤とすることにより、酸化珪素膜の表面電位
と陰イオン性界面活性剤の電気的反発により、研磨速度
に適度な荷重依存性が得られる。研磨剤のｐＨが低いほ
ど、酸化珪素膜表面と陰イオン性界面活性剤との電気的
反発が弱く、より少ない陰イオン性界面活性剤添加量に
おいて研磨速度の荷重依存性が見られる。陰イオン性界
面活性剤の添加量とともに粘度が増加するために、粘度
を１．０〜１．４ｍＰａ・ｓの範囲内にしてパターン依
存性の少ない平坦化特性を実現するためには、界面活性
剤を添加した後の研磨剤のｐＨが５．５〜１０の範囲で
あることが好ましく、５．５〜９の方がより好ましい。
ｐＨ１０を超えると、酸化珪素膜表面と陰イオン性界面
活性剤の反発が大きくなり、多量に添加しても研磨速度
の荷重依存性が見られない傾向がある。その結果、パタ
ーン凸部を選択的に研磨できないために、凸部を選択的
に研磨する平坦化特性を実現できない傾向がある。ま
た、ｐＨ９を超えると、凸部を選択的に研磨することが
可能な研磨速度の荷重依存性を実現するために必要な界
面活性剤添加量が多いために、結果的に粘度が高くなっ
てしまい、パターン依存性の少ないグローバル平坦性を
実現できなくなる傾向がある。一方、ｐＨ５．５未満で
は、酸化セリウム粒子が凝集しやすいために安定性がな
く、充分な研磨速度も得られなくなる傾向がある。

【００２５】本発明における研磨剤のｐＨは、２５℃で
ｐＨメータ（例えば東亜電波（株）製ＨＭ−１１）に
より測定する。

【００２６】本発明の研磨剤においてｐＨ及び粘度が四
角形Ａ₁（５．５，１．０ｍＰａ・ｓ）−Ｂ₁（５．５，
２．５ｍＰａ・ｓ）−Ｃ₁（９．０，２．５ｍＰａ・
ｓ）−Ｄ₁（８．５，１．０ｍＰａ・ｓ）で囲まれる範
囲にある研磨剤は、絶縁膜の段差を小さくできる点から
好ましい。

【００２７】陰イオン性界面活性剤の添加量は、酸化セ
リウム粒子の濃度、比表面積及び研磨剤のｐＨに依存す
る。添加量としては１．５％〜１０重量％程度とするこ
とが凸部の研磨速度と凹部の研磨速度比が大きくなって
好ましい。

【００２８】本発明における第一の工程で、研磨定盤の
研磨布上に研磨剤を供給しながら、絶縁膜を有する基板
を研磨布に押圧した状態で研磨定盤と基板を相対的に動
かすことによって絶縁膜を研磨する研磨方法において、
絶縁膜を有する基板の研磨布への押しつけ圧力は、主に
界面活性剤添加量及びｐＨによって決定される研磨速度
の荷重依存特性に応じて、パターン凹部に対し凸部が選
択的に研磨される範囲に設定される必要がある。研磨布
への押しつけ圧力は、１０〜１００ｋＰａであることが
好ましく、２０〜５０ｋＰａであることがより好まし
い。研磨速度のウエハ面内均一性及びパターンの平坦性
を満足するためには、２０〜５０ｋＰａであることがよ
り好ましい。研磨布への押しつけ圧力は、１００ｋＰａ
より大きいと研磨キズが発生しやすくなり、１０ｋＰａ
未満では充分な研磨速度が得られない傾向がある。酸化
セリウム研磨剤を用いてパターンウエハを研磨した時の
研磨傷数はパターンの無いブランケットウエハを研磨し
たときよりも多くなる傾向がある。そこで、本発明の第
一の工程で段差を小さくすることにより、傷の発生をブ
ランケットウエハと同等のレベルに低減することができ
る。この時第一の工程で段差を小さくしたときにストッ
パ膜上の残留絶縁膜（残留酸化膜５）の厚さは５０ｎｍ
以上あれば、第一の工程で発生した傷を第二の工程で除
去できるために好ましい。

【００２９】次いで、本発明の第二の工程で第二の研磨
剤またはエッチング剤を用いてストッパ膜１上の絶縁膜
（残留酸化膜５）を除去し、素子分離部６を形成し、図
１（４）の状態とする。

【００３０】さらにエッチングによりストッパ膜１を除
去して図１（５）の状態として、素子分離を形成するこ
とができる。

【００３１】本発明の第二の工程では研磨速度の比（絶
縁膜研磨速度／ストッパ膜研磨速度）が５以上の第二の
研磨剤を用いてストッパ膜上の絶縁膜を除去する方法を
用いることができる。これはストッパ膜で研磨を停止さ
せる場合に好適であり、研磨速度の比が大きいと第二の
工程の研磨量が研磨時間に対して鈍感になって管理が容
易となる。研磨速度の比を大きくするためには第二の研
磨剤は酸化セリウム、水、分散剤、陰イオン系界面活性
剤を含み、ｐＨ及び粘度が四角形Ａ₂（５．５，０．９
ｍＰａ・ｓ）−Ｂ₂（５．５，３．０ｍＰａ・ｓ）−Ｃ₂
（１０．０，３．０ｍＰａ・ｓ）−Ｄ₂（９．０，０．
９ｍＰａ・ｓ）で囲まれる範囲にあることが好ましい。
この場合、陰イオン性界面活性剤の添加量は酸化セリウ
ム粒子の濃度、比表面積及び研磨剤のｐＨに依存する。
添加量としては０．２〜１０重量％が研磨速度比が大き
くなって好ましい。第二の研磨剤は第一の研磨剤と異な
ることが好ましく、また第二の研磨剤中の陰イオン性界
面活性剤の量を少なくすることが好ましい。また、第二
の研磨剤の粘度η₂と第一の研磨剤の粘度η₁の比（η₂
／η₁）は０．４〜０．９５の範囲にあると好ましい。
研磨速度の比（例えば酸化珪素膜研磨速度／窒化珪素膜
研磨速度）が大きくなる原因として、以下のような作用
がある。ｐＨ５．５〜８．５の範囲では、ストッパに用
いられる窒化珪素膜の表面電位がプラス〜ゼロであるの
に対して、絶縁膜に用いられる酸化珪素膜はマイナスで
ある。したがって陰イオン性界面活性剤は電気的反発の
少ない窒化珪素膜に多く吸着するが、酸化珪素膜は電気
的反発力が大きく吸着はほとんど起こらない。多量に吸
着した陰イオン性界面活性剤は被研磨膜と研磨粒子との
相互作用を阻害するために研磨速度を低下させる。窒化
珪素膜表面の方が陰イオン性界面活性剤に覆われ易くな
り、少ない陰イオン性界面活性剤添加量で研磨速度が低
下する。その結果、酸化珪素膜と窒化珪素膜の研磨速度
比が大きくなり、トレンチ分離への適用が可能になる。
ｐＨが８．５を超えると、窒化珪素膜の表面電位がマイ
ナス側になり、酸化珪素膜との表面電位差が小さくなる
ために、研磨速度比が低減してしまう。特にｐＨが１
０．０以上では、研磨速度比が陰イオン性界面活性剤を
添加しない酸化セリウム研磨剤よりも小さくなってしま
い、界面活性剤を添加する効果がなくなる傾向にある。

【００３２】また、本発明の第二の工程で研磨速度の比
（絶縁膜研磨速度／ストッパ膜研磨速度）が５未満の第
二の研磨剤を用いてストッパ膜上の絶縁膜を除去する方
法も用いることができる。この場合でも第二の研磨剤は
第一の工程に用いる第一の研磨剤とは異なることが好ま
しい。一旦段差が平坦化された後に、研磨速度の比を小
さくした研磨剤で絶縁膜とストッパ膜をほぼ等しい速度
で研磨すると膜厚ばらつきを低減することができる。こ
の時、研磨時間を制御することで研磨量の変動を抑える
必要がある。

【００３３】本発明の第二の工程で被研磨膜を除去する
他の方法としてエッチング剤を用いることができる。こ
の場合のエッチング法は、乾式（ドライ）、湿式（ウェ
ット）ともに使用できる。エッチング剤としては絶縁膜
をエッチングできる材料であれば特に制限はなく、フッ
素化炭素ガス（Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₂Ｆ₆、ＣＦ₄他）、フッ化水
素酸等が使用できる。

【００３４】本発明で第一の工程または第二の工程で用
いられる研磨剤は、例えば、酸化セリウム粒子と分散剤
と水からなる組成物を分散させ、さらに好ましくは生分
解性を有する陰イオン性界面活性剤を添加することによ
って得られる。

【００３５】一般に酸化セリウムは、炭酸塩、硝酸塩、
硫酸塩、しゅう酸塩のセリウム化合物を酸化することに
よって得られる。ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法等で形成される酸
化珪素膜の研磨に使用する酸化セリウム研磨剤は、一次
粒子径が大きく、かつ結晶ひずみが少ないほど、すなわ
ち結晶性が良いほど高速研磨が可能であるが、研磨傷が
入りやすい傾向がある。そこで、本発明で用いる酸化セ
リウム粒子は、その製造方法を限定するものではない
が、酸化セリウム結晶子径は５ｎｍ以上３００ｎｍ以下
であることが好ましい。また、半導体チップ研磨に使用
することから、アルカリ金属及びハロゲン類の含有率は
酸化セリウム粒子中それぞれ１０ｐｐｍ以下に抑えるこ
とが好ましい。酸化セリウム粒子を作製する方法として
焼成または過酸化水素等による酸化法が使用できる。焼
成温度は３５０℃以上９００℃以下が好ましい。

【００３６】上記の方法により製造された酸化セリウム
粒子は凝集しているため、機械的に粉砕することが好ま
しい。粉砕方法として、ジェットミル等による乾式粉砕
や遊星ビーズミル等による湿式粉砕方法が好ましい。

【００３７】酸化セリウム粒子の濃度に制限はないが、
分散液の取り扱いやすさから０．５重量％以上２０重量
％以下の範囲が好ましい。また、分散剤としては、半導
体チップ研磨に使用することから、ナトリウムイオン、
カリウムイオン等のアルカリ金属及びハロゲンの含有率
はそれぞれ１０ｐｐｍ以下に抑えることが好ましく、例
えば、共重合成分としてアクリル酸アンモニウム塩を含
む高分子分散剤が好ましい。この高分子分散剤は水溶性
陰イオン性界面活性剤でもある。分散剤として共重合成
分としてアクリル酸アンモニウム塩を含む高分子分散剤
と水溶性陰イオン性界面活性剤、水溶性非イオン性界面
活性剤、水溶性陽イオン性界面活性剤及び水溶性両性界
面活性剤から選ばれた少なくとも１種類を含む２種類以
上の分散剤を使用してもよい。

【００３８】水溶性陰イオン系界面活性剤としては、例
えば、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレン
アルキルエーテル硫酸トリエタノールアミン、特殊ポリ
カルボン酸型高分子界面活性剤等が挙げられ、水溶性非
イオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチ
レンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリル
エーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリ
オキシエチレン高級アルコールエーテル、ポリオキシエ
チレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン
ノニルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキ
ルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、ポリオキシエ
チレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン
ソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソル
ビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタ
ントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモ
ノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレ
エート、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビッ
ト、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチ
レングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコ
ールジステアレート、ポリエチレングリコールモノオレ
エート、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキ
シエチレン硬化ヒマシ油、アルキルアルカノールアミド
等が挙げられ、水溶性陽イオン性界面活性剤としては、
例えば、ココナットアミンアセテート、ステアリルアミ
ンアセテート等が挙げられ、水溶性両性界面活性剤とし
ては、例えば、ラウリルベタイン、ステアリルベタイ
ン、ラウリルジメチルアミンオキサイド、２−アルキル
−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダ
ゾリニウムベタイン等が挙げられる。

【００３９】これらの分散剤添加量は、スラリー中の粒
子の分散性及び沈降防止、さらに研磨傷と分散剤添加量
との関係から酸化セリウム粒子１００重量部に対して、
０．０１重量部以上２．０重量部以下の範囲が好まし
い。分散剤の分子量は、１００〜５０，０００が好まし
く、１，０００〜１０，０００がより好ましい。分散剤
の分子量が１００未満の場合は、酸化珪素膜あるいは窒
化珪素膜を研磨するときに、十分な研磨速度が得られ
ず、分散剤の分子量が５０，０００を越えた場合は、粘
度が高くなり、ＣＭＰ研磨剤の保存安定性が低下するか
らである。

【００４０】これらの酸化セリウム粒子を水中に分散さ
せる方法としては、通常の撹拌機による分散処理の他に
ホモジナイザー、超音波分散機、湿式ボールミルなどを
用いることができる。

【００４１】こうして作製されたＣＭＰ研磨剤中の酸化
セリウム粒子の平均粒径は、０．０１μｍ〜１．０μｍ
であることが好ましい。酸化セリウム粒子の平均粒径が
０．０１μｍ未満であると研磨速度が低くなりすぎ、
１．０μｍを越えると研磨する膜に傷がつきやすくなる
傾向があるからである。本発明で研磨剤中の粒子の粒径
は、レーザー回折式粒度分布計（たとえばＭａｌｖｅｒ
ｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製ＭａｓｔｅｒＳｉｚｅ
ｒ）で測定する。

【００４２】本発明の第一の工程で用いられる陰イオン
性界面活性剤としては、金属イオンを含まないものとし
て、アクリル酸またはメタクリル酸共重合体及びそのア
ンモニウム塩またはトリエタノールアミン塩、ポリビニ
ルアルコール等の水溶性の有機高分子類、ラウリル硫酸
アンモニウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫
酸アンモニウム等を使用することができる。また、その
他に水溶性非イオン性界面活性剤、水溶性陰イオン性界
面活性剤、水溶性陽イオン性界面活性剤等を併用しても
よい。陰イオン性界面活性剤の分子量は、１００〜５０
０００が好ましく、２０００〜２００００がより好まし
い。界面活性剤の添加方法としては、研磨直前に酸化セ
リウムスラリーに混合するのが好ましい。研磨装置のス
ラリー供給配管内で充分混合するような構造を施した場
合には、酸化セリウムスラリー及び界面活性剤水溶液の
供給速度を個別に調整し、配管内で所定濃度になるよう
に混合することも可能である。界面活性剤添加後に長時
間保存した場合、酸化セリウム研磨剤の粒度分布が変化
する場合があるが、研磨速度及び研磨傷等の研磨特性に
は顕著な影響が見られないため、界面活性剤の添加方法
に制限はない。

【００４３】本発明の第二の工程で用いられる陰イオン
性界面活性剤としては、金属イオンを含まないものとし
て、アクリル酸またはメタクリル酸共重合体及びそのア
ンモニウム塩またはトリエタノールアミン塩、ポリビニ
ルアルコール等の水溶性の有機高分子類、ラウリル硫酸
アンモニウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫
酸アンモニウム、アミノ酸誘導体等を使用することがで
きる。また、その他に水溶性非イオン性界面活性剤、水
溶性陰イオン性界面活性剤、アルキルベンゼンスルフォ
ン酸等を使用することができ、水溶性陽イオン性界面活
性剤等を併用してもよい。陰イオン性界面活性剤の分子
量は、１００〜５００００が好ましい。界面活性剤の添
加方法としては、研磨直前に酸化セリウムスラリーに混
合するのが好ましい。研磨装置のスラリー供給配管内で
充分混合するような構造を施した場合には、酸化セリウ
ムスラリー及び界面活性剤水溶液の供給速度を個別に調
整し、配管内で所定濃度になるように混合することも可
能である。界面活性剤添加後に長時間保存した場合、酸
化セリウム研磨剤の粒度分布が変化する場合があるが、
研磨速度及び研磨傷等の研磨特性には顕著な影響が見ら
れないため、界面活性剤の添加方法に制限はない。

【００４４】なお、第一の工程又は第二の工程における
陰イオン性界面性剤の好ましい量は、分散剤として陰イ
オン性界面性剤を用いた場合はその量を含むものであ
る。

【００４５】本発明の素子分離形成方法で用いられる絶
縁膜及びストッパ膜の作製方法として、低圧ＣＶＤ法、
プラズマＣＶＤ法等が挙げられる。これらのＣＶＤ法で
用いられる原料には、Ｓｉ源としてモノシラン：ＳｉＨ
₄、テトラエトキシシラン：（ＴＥＯＳ）等、酸素源と
して酸素：Ｏ₂、オゾン：Ｏ₃等を用いる。同様に、低圧
ＣＶＤ法による窒化珪素膜形成は、Ｓｉ源としてジクロ
ルシラン：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂等、窒素源としてアンモニア：
ＮＨ₃等を用いる。

【００４６】本発明においては、基板として半導体基板
を用いて、これにトレンチ素子分離を形成することがで
きる。トレンチ素子分離に使用する研磨装置としては、
半導体基板を保持するホルダーと研磨布（パッド）を貼
り付けた（回転数が変更可能なモータ等を取り付けてあ
る）定盤を有する一般的な研磨装置が使用できる。研磨
布としては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔
質フッ素樹脂などが使用でき、特に制限がない。また、
研磨布にはＣＭＰ研磨剤がたまるような溝加工を施すこ
とが好ましい。研磨条件には制限はないが、定盤の回転
速度は半導体基板が飛び出さないように２００ｒｐｍ以
下の低回転が好ましく、半導体基板にかける圧力は研磨
後に傷が発生しないように１００ｋＰａ以下が好まし
い。研磨している間、研磨布には研磨剤をポンプ等で連
続的に供給する。この供給量には制限はないが、研磨布
の表面が常に研磨剤で覆われていることが好ましい。

【００４７】研磨終了後の半導体基板は、流水中で良く
洗浄後、スピンドライヤ等を用いて半導体基板上に付着
した水滴を払い落としてから乾燥させることが好まし
い。このようにして平坦化された成中船体を形成したあ
と、絶縁膜層の上に、配線を形成し、その配線間及び配
線上に再度、絶縁膜を形成後、上記ＣＭＰ研磨剤を用い
て研磨することによって、絶縁膜表面の凹凸を解消し、
半導体基板全面にわたって平滑な面とする。この工程を
所定数繰り返すことにより、所望の層数の半導体を製造
する。

【００４８】図２は従来の素子分離形成法を示す。図２
（１）と図２（２）は、図１（１）と図（２）と同じ工
程であり、図２（３）は図２（２）の状態とした後に、
凸部にある被研磨膜４の一部をエッチバックして除去し
た状態であり、この後ＣＰＭにより凸部の被研磨膜４を
除去して図２（４）の状態とし、エッチングしてストッ
パ膜１を除去して図２（５）の素子分離を得る。図２
（２）の状態から図２（３）の状態に至るには、レジス
ト塗布、露光、レジスト（未硬化部）除去という工程が
必要であり、工程が長くなるという欠点を有している。

【００４９】

【実施例】次に、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。

【００５０】実施例（酸化セリウム粒子の作製１）炭酸セリウム水和物２ｋ
ｇを白金製容器に入れ、７００℃で２時間空気中で焼成
することにより黄白色の粉末を約１ｋｇ得た。この粉末
をＸ線回折法で相同定を行ったところ酸化セリウムであ
ることを確認した。酸化セリウム粉末が１０重量％にな
るように脱イオン水と混合し、横型湿式超微粒分散粉砕
機を用いて１４００ｒｐｍで１２０分間粉砕処理をし
た。得られた研磨液を１１０℃で３時間乾燥することに
より酸化セリウム粒子を得た。この酸化セリウム粒子
は、透過型電子顕微鏡による観察から粒子径が５ｎｍ〜
６０ｎｍであること、さらにＢＥＴ法による比表面積測
定の結果が３９．５ｍ²／ｇであることがわかった。

【００５１】（酸化セリウムスラリーの作製１）上記酸
化セリウム粒子の作製１で作製した酸化セリウム粒子１
２５ｇとアクリル酸とアクリル酸メチルを３：１（モル
比）で共重合した分子量１０，０００（分子量はゲルパ
ーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチ
レン換算重量平均分子量である。）のポリアクリル酸ア
ンモニウム塩水溶液（４０重量％）３ｇと脱イオン水２
３７２ｇを混合し、撹拌をしながら超音波分散を行っ
た。超音波周波数は４０ｋＨｚで、分散時間１０分で分
散を行った。得られたスラリーを２ミクロンフィルター
でろ過し、さらに脱イオン水を加えることにより２重量
％の酸化セリウムスラリー（Ａ−１）を得た。酸化セリ
ウムスラリー（Ａ−１）のｐＨは８．５であった。酸化
セリウムスラリー（Ａ−１）の粒度分布をレーザー回折
式粒度分布計で調べたところ、平均粒子径が０．２０μ
ｍと小さいことがわかった。また、１．０μｍ以下の粒
子が９３．０重量％であった。

【００５２】（陰イオン性界面活性剤液の作製１）分子
量５０００のポリアクリル酸アンモニウム塩（アクリル
酸アンモニウム塩９５ｍｏｌ％、アクリル酸メチル５ｍ
ｏｌ％）４０重量％水溶液６００ｇと脱イオン水１８０
０ｇを混合し陰イオン性界面活性剤液（Ｂ−１）とし
た。陰イオン性界面活性剤液（Ｂ−１）のｐＨは７．０
であった。

【００５３】（陰イオン性界面活性剤液の作製３）分子
量５０００のポリアクリル酸アンモニウム塩共重合体
（アクリル酸アンモニウム塩７５ｍｏｌ％、アクリル酸
メチル２５ｍｏｌ％）４０重量％水溶液２００ｇと脱イ
オン水３８００ｇを混合し陰イオン性界面活性剤液（Ｃ
−１）とした。陰イオン性界面活性剤液（Ｃ−１）のｐ
Ｈは７．０であった。

【００５４】（素子分離の形成１−基板のパターンニン
グ）ｐ型Ｓｉ基板に図３及び図４に示すようなテストパ
ターンを直径１５０ｍｍのシリコンウエハに形成した。
パッド酸化膜（熱酸化膜）１０ｎｍ（図示せず）、パッ
ド酸化膜の上に窒化珪素からなるストッパ膜１５（ＬＰ
−ＣＶＤ膜）を厚さＴ１が１００ｎｍとなるように成膜
し、素子分離部深さＴ３が５００ｎｍとなるようにエッ
チングした。凸部１１の幅Ｘは０．３５〜１００μｍと
し、素子分離部の幅ＹはＸの１．５倍とした。さらに厚
さＴ２が８００ｎｍの酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法で
成膜した。

【００５５】（素子分離の形成１−第一の工程）多孔質
ウレタン樹脂製の研磨パッドを貼りつけた定盤上に、基
板取り付け用の吸着パッドを貼り付けたホルダーに前記
（素子分離の形成１−基板のパターンニング）で作製し
たパターン付きシリコンウエハを酸化珪素膜面を下にし
てセットし、研磨荷重が３０ｋＰａになるように重りを
のせた。定盤上に上記の酸化セリウムスラリー（Ａ−
１）（固形分：２重量％）と陰イオン性界面活性剤液
（Ｂ−１）を各々２５ｍｌ／ｍｉｎの速度で送り、定盤
の直前で１液の研磨剤になるようにノズルを調節して滴
下しながら、定盤を４０ｒｐｍで２分間回転させ、絶縁
膜を研磨した。滴下した研磨剤のｐＨは７．５、粘度は
１．９ｍＰａ・ｓであった。研磨後ウエハをホルダーか
ら取り外して、流水で良く洗浄後、超音波洗浄機により
さらに２０分間洗浄した。洗浄後、スピンドライヤーで
水滴を除去し、１２０℃の乾燥機で１０分間乾燥させ
た。光干渉式膜厚測定装置を用いて、研磨前後の膜厚変
化を測定した。また、触針式段差計を用いて段差を測定
した。ここで用いた段差計の水平方向分解能は１０μｍ
のため、１０μｍ以下の密集した微細パターンについて
は微細パターンの密集部とその周辺部の幅２０μｍ以上
の素子分離部との段差を測定した。さらに、ウエハ破断
面の走査型電子顕微鏡写真を撮影し、微細パターンの段
差を評価した。

【００５６】（素子分離の形成１−第二の工程）前記
（素子分離の形成１−第一の工程）で研磨したパターン
付きシリコンウエハ基板を、陰イオン性界面活性剤（Ｂ
−１）に代えて陰イオン性界面活性剤（Ｃ−１）を用い
た他は（素子分離の形成１−第一の工程）と同様にして
１分間研磨した。上記の研磨終了後にプラズマＣＶＤ酸
化珪素膜付きブランケットウエハ及び低圧ＣＶＤ窒化珪
素膜付きブランケットウエハをそれぞれ１分間ずつ研磨
した。滴下した研磨剤のｐＨは７．３、粘度は１．２ｍ
Ｐａ・ｓであった。研磨後ウエハをホルダーから取り外
して、流水で良く洗浄後、超音波洗浄機によりさらに２
０分間洗浄した。洗浄後、スピンドライヤーで水滴を除
去し、１２０℃の乾燥機で１０分間乾燥させた。光干渉
式膜厚測定装置を用いて、研磨前後の膜厚変化を測定し
た。また、パターン付きシリコンウエハについては触針
式段差計を用いて段差を測定した。ここで用いた段差計
の水平方向分解能は１０μｍのため、１０μｍ以下の密
集した微細パターンについては微細パターンの密集部と
その周辺部の幅２０μｍ以上の素子分離部との段差を測
定した。さらに、ウエハ破断面の走査型電子顕微鏡写真
を撮影し、微細パターンの段差を評価した。また、水銀
灯の光源下での目視観察では絶縁膜表面に傷はみられな
かった。

【００５７】（酸化セリウム粒子の作製２）炭酸セリウ
ム水和物２ｋｇを白金製容器に入れ、７８０℃で２時間
空気中で焼成することにより黄白色の粉末を約１ｋｇ得
た。この粉末をＸ線回折法で相同定を行ったところ酸化
セリウムであることを確認した。酸化セリウム粉末１ｋ
ｇをジェットミルを用いて乾式粉砕を行った。この酸化
セリウム粒子は、透過型電子顕微鏡による観察から粒子
径が５ｎｍ〜４５０ｎｍであること、さらにＢＥＴ法に
よる比表面積測定の結果、１９ｍ²／ｇであることがわ
かった。

【００５８】（酸化セリウムスラリーの作製２）酸化セ
リウム粒子の作製１で作製した酸化セリウム粒子の代わ
りに酸化セリウム粒子の作製２で作製した酸化セリウム
粒子を使用した以外は（酸化セリウムスラリーの作製
１）と同様の方法で酸化セリウムスラリー（Ａ−２）を
作製した。この酸化セリウムスラリー（Ａ−２）のｐＨ
は８．７であった。酸化セリウムスラリー（Ａ−２）の
粒度分布をレーザー回折式粒度分布計で調べたところ、
平均粒子径が０．２１μｍと小さいことがわかった。ま
た、１．０μｍ以下の粒子が９２．０％であった。

【００５９】（陰イオン性界面活性剤液の作製２）分子
量５０００のポリアクリル酸アンモニウム塩共重合体
（アクリル酸アンモニウム塩１００ｍｏｌ％、アクリル
酸メチル０ｍｏｌ％）４０重量％水溶液２４０ｇと脱イ
オン水２１６０ｇを混合し陰イオン性界面活性剤液（Ｂ
−２）とした。陰イオン性界面活性剤液（Ｂ−２）のｐ
Ｈは６．５であった。

【００６０】（素子分離の形成２−基板のパターンニン
グ）ｐ型Ｓｉ基板に図３及び図４に示すようなテストパ
ターンを直径１５０ｍｍのシリコンウエハに形成した。
パッド酸化膜（熱酸化膜）１０ｎｍ（図示せず）、パッ
ド酸化膜の上に窒化珪素からなるストッパ膜１５（ＬＰ
−ＣＶＤ膜）を厚さＴ₁が１００ｎｍとなるように成膜
し、素子分離部深さＴ₃を５００ｎｍとなるようにエッ
チングした。凸部１１の幅Ｘは０．３５〜１００μｍと
し、素子分離部の幅ＹはＸの１．５倍とした。さらに厚
さＴ₂が８００ｎｍの酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法で
成膜した。

【００６１】（素子分離の形成２−第一の工程）多孔質
ウレタン樹脂製の研磨パッドを貼りつけた定盤上に、基
板取り付け用の吸着パッドを貼り付けたホルダーに前記
（素子分離の形成２−基板のパターンニング）で作製し
たパターン付きシリコンウエハを酸化珪素膜面を下にし
てセットし、研磨荷重が３０ｋＰａになるように重りを
のせた。定盤上に上記の酸化セリウムスラリー（Ａ−
２）（固形分：２重量％）と陰イオン性界面活性剤液
（Ｂ−２）を各々２５ｍｌ／ｍｉｎの速度で送り、定盤
の直前で１液の研磨剤になるようにノズルを調節して滴
下しながら、定盤を４０ｒｐｍで２分間回転させ、絶縁
膜を研磨した。滴下した研磨剤のｐＨは７．０、粘度は
１．４ｍＰａ・ｓであった。研磨後ウエハをホルダーか
ら取り外して、流水で良く洗浄後、超音波洗浄機により
さらに２０分間洗浄した。洗浄後、スピンドライヤーで
水滴を除去し、１２０℃の乾燥機で１０分間乾燥させ
た。光干渉式膜厚測定装置を用いて、研磨前後の膜厚変
化を測定した。また、触針式段差計を用いて段差を測定
した。ここで用いた段差計の水平方向分解能は１０μｍ
のため、１０μｍ以下の密集した微細パターンについて
は微細パターンの密集部とその周辺部の幅２０μｍ以上
の素子分離部との段差を測定した。さらに、ウエハ破断
面の走査型電子顕微鏡写真を撮影し、微細パターンの段
差を評価した。

【００６２】（素子分離の形成２−第二の工程）前記
（素子分離の形成２−第一の工程）で研磨したパターン
付きシリコンウエハを、陰イオン性界面活性剤（Ｂ−
２）に代えて陰イオン性界面活性剤（Ｃ−１）を用いた
他は（素子分離の形成１−第一の工程）と同様にして１
分間研磨した。上記の研磨終了後にプラズマＣＶＤ酸化
珪素膜付きブランケットウエハ及び低圧ＣＶＤ窒化珪素
膜付きブランケットウエハをそれぞれ１分間ずつ研磨し
た。上記の研磨終了後にプラズマＣＶＤ酸化珪素膜付き
ブランケットウエハ及び低圧ＣＶＤ窒化珪素膜付きブラ
ンケットウエハをそれぞれ１分間ずつ研磨した。滴下し
た研磨剤のｐＨは７．３、粘度は１．２ｍＰａ・ｓであ
った。研磨後ウエハをホルダーから取り外して、流水で
良く洗浄後、超音波洗浄機によりさらに２０分間洗浄し
た。洗浄後、スピンドライヤーで水滴を除去し、１２０
℃の乾燥機で１０分間乾燥させた。光干渉式膜厚測定装
置を用いて、研磨前後の膜厚変化を測定した。また、パ
ターン付きシリコンウエハについては触針式段差計を用
いて段差を測定した。ここで用いた段差計の水平方向分
解能は１０μｍのため、１０μｍ以下の密集した微細パ
ターンについては微細パターンの密集部とその周辺部の
幅２０μｍ以上の素子分離部との段差を測定した。さら
に、ウエハ破断面の走査型電子顕微鏡写真を撮影し、微
細パターンの段差を評価した。また、水銀灯の光源下で
の目視観察では絶縁膜表面に傷はみられなかった。

【００６３】（素子分離の形成３−基板のパターンニン
グ）素子分離の形成１と全く同様にしてパターン付きウ
エハを作製した。

【００６４】（素子分離の形成３−第一の工程）素子分
離の形成１と全く同様にして第一の工程を行った。

【００６５】（素子分離の形成３−第二の工程）前記
（素子分離の形成３−第一の工程）で研磨したパターン
付きシリコンウエハを、陰イオン性界面活性剤（Ｂ−
１）に代えた脱イオン水を用いた他は（素子分離の形成
１−第一の工程）と同様にして１分間研磨した。上記の
研磨終了後にプラズマＣＶＤ酸化珪素膜付きブランケッ
トウエハ及び低圧ＣＶＤ窒化珪素膜付きブランケットウ
エハをそれぞれ１分間ずつ研磨した。滴下した研磨剤の
ｐＨは８．３、粘度は０．９ｍＰａ・ｓであった。研磨
後ウエハをホルダーから取り外して、流水で良く洗浄
後、超音波洗浄機によりさらに２０分間洗浄した。洗浄
後、スピンドライヤーで水滴を除去し、１２０℃の乾燥
機で１０分間乾燥させた。光干渉式膜厚測定装置を用い
て、研磨前後の膜厚変化を測定した。また、パターン付
きシリコンウエハについては触針式段差計を用いて段差
を測定した。ここで用いた段差計の水平方向分解能は１
０μｍのため、１０μｍ以下の密集した微細パターンに
ついては微細パターンの密集部とその周辺部の幅２０μ
ｍ以上の素子分離部との段差を測定した。さらに、ウエ
ハ破断面の走査型電子顕微鏡写真を撮影し、微細パター
ンの段差を評価した。また、水銀灯の光源下での目視観
察では絶縁膜表面に傷はみられなかった。

【００６６】（素子分離の形成４−第二の工程）前記
（素子分離の形成３−第一の工程）で研磨したパターン
付きシリコンウエハを、２％フッ化水素酸水溶液中に２
０分間浸漬して残留酸化珪素膜をエッチングした。エッ
チング後ウエハをホルダーから取り外して、流水で良く
洗浄後、超音波洗浄機によりさらに２０分間洗浄した。
洗浄後、スピンドライヤーで水滴を除去し、１２０℃の
乾燥機で１０分間乾燥させた。光干渉式膜厚測定装置を
用いて、研磨前後の膜厚変化を測定した。また、パター
ン付きシリコンウエハについては触針式段差計を用いて
段差を測定した。ここで用いた段差計の水平方向分解能
は１０μｍのため、１０μｍ以下の密集した微細パター
ンについては微細パターンの密集部とその周辺部の幅２
０μｍ以上の素子分離部との段差を測定した。さらに、
ウエハ破断面の走査型電子顕微鏡写真を撮影し、微細パ
ターンの段差を評価した。また、水銀灯の光源下での目
視観察では絶縁膜表面に傷はみられなかった。

【００６７】比較例（素子分離の形成５）多孔質ウレタン樹脂製の研磨パッ
ドを貼りつけた定盤上に、基板取り付け用の吸着パッド
を貼り付けたホルダーに実施例（素子分離の形成１−基
板のパターンニング）で作製したものと同様のパターン
付きシリコンウエハを酸化珪素膜面を下にしてセット
し、研磨荷重が３０ｋＰａになるように重りをのせた。
定盤上に市販シリカ研磨剤（ＳｉＯ₂粒子濃度１２．５
重量％）を５０ｍｌ／ｍｉｎの速度で送って滴下しなが
ら、定盤を４０ｒｐｍで８分間回転させ、絶縁膜を研磨
した。上記の研磨終了後にプラズマＣＶＤ酸化珪素膜付
きブランケットウエハ及び低圧ＣＶＤ窒化珪素膜付きブ
ランケットウエハをそれぞれ１分間ずつ研磨した。滴下
した市販シリカ研磨剤のｐＨは１０．３、粘度は８ｍＰ
ａ・ｓであった。研磨後ウエハをホルダーから取り外し
て、流水で良く洗浄後、超音波洗浄機によりさらに２０
分間洗浄した。洗浄後、スピンドライヤーで水滴を除去
し、１２０℃の乾燥機で１０分間乾燥させた。光干渉式
膜厚測定装置を用いて、研磨前後の膜厚変化を測定し
た。膜厚測定から幅２０μｍのストッパ膜上には絶縁膜
は残留していないことを確認した。また、触針式段差計
を用いて段差を測定した。ここで用いた段差計の水平方
向分解能は１０μｍのため、１０μｍ以下の密集した微
細パターンについては微細パターンの密集部とその周辺
部の幅２０μｍ以上の素子分離部との段差を測定した。
さらに、ウエハ破断面の走査型電子顕微鏡写真を撮影
し、微細パターンの段差を評価した。また、水銀灯の光
源下での目視観察では絶縁膜表面に傷はみられなかっ
た。

【００６８】表１に本発明による素子分離形成方法を適
用した場合及び比較例による場合の膜厚、及び段差の測
定結果を示す（単位ｎｍ）。

【００６９】

【表１】表１に示したように、本発明による素子分離形成法では
最終段差は５０ｎｍ以下と小さく、しかもストッパ膜厚
のばらつきも小さい。トレンチ素子分離では最終段差が
小さく、ストッパ膜厚ばらつきの小さいことが望ましい
ので、本発明は素子分離の形成に好ましい。比較例では
ＣＭＰに広く用いられているシリカ研磨剤で通常の一段
研磨により素子分離構造を作製した結果を示した。比較
例ではストッパ膜厚のばらつきが本発明による結果より
も大きく、また段差のパターンサイズ依存性が大きい。

【００７０】

【発明の効果】本発明により、エッチバック工程を設け
なくても、簡単な工程により半導体素子分離を形成する
ことができる。

【００７１】また、本発明により、絶縁膜の傷を低減で
き、また絶縁膜の膜厚ばらつきを低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明による素子分離形成法を示す。

【図２】図２は従来の素子分離形成法を示す。

【図３】図３はテストパターンの平面図を示す。

【図４】図４はテストパターンの断面図を示す。

【符号の説明】

１ストッパ（窒化珪素）膜２Ｓｉ基板３トレンチ４被研磨膜５残留酸化膜６素子分離部７エッチバック部１１凸部１２凹部１３素子分離部１４酸化珪素膜１５ストッパ（窒化珪素）膜１６Ｓｉ基板Ｔ₁ 窒化珪素膜厚（１０００Å）Ｔ₂ 酸化珪素膜厚（８０００Å）Ｔ₃ 素子分離部深さ（５０００Å）Ｘ凸部幅（０．３５〜１００μｍ）Ｙ素子分離部幅（１．５Ｘ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者赤堀聡彦茨城県日立市東町四丁目13番１号日立化成工業株式会社茨城研究所内 (72)発明者倉田靖茨城県つくば市和台48番日立化成工業株式会社筑波開発研究所内 (72)発明者大槻裕人茨城県日立市東町四丁目13番１号日立化成工業株式会社山崎工場内Ｆターム(参考） 5F032 AA35 AA44 AA77 DA03 DA04 DA24 DA33 DA78

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上面にストッパ膜を形成し、
該ストッパ膜及び該半導体基板をパターンニングして分
離溝を形成し、次いで、該ストッパ膜及び分離溝上に段
差のある絶縁膜を形成し、続く第一の工程で第一の研磨
剤を用いて絶縁膜の段差を０．２μｍ以下に平坦化し、
第二の工程で第二の研磨剤またはエッチング剤を用いて
ストッパ膜上の絶縁膜を除去することを特徴とする素子
分離形成方法。
【請求項２】第一の工程で段差を０．１μｍ以下に平
坦化する請求項１記載の素子分離形成方法。
【請求項３】第一の工程でストッパ膜上の絶縁膜厚さ
を５０ｎｍ以上にする請求項１又は２記載の素子分離形
成方法。
【請求項４】酸化セリウム、水、分散剤、陰イオン性
界面活性剤を含み、ｐＨ及び粘度が四角形Ａ₁（５．
５，１．０ｍＰａ・ｓ）−Ｂ₁（５．５，２．５ｍＰａ
・ｓ）−Ｃ₁（９．０，２．５ｍＰａ・ｓ）−Ｄ₁（８．
５，１．０ｍＰａ・ｓ）で囲まれる範囲にある第一の研
磨剤を第一の工程で用いる請求項１〜３何れか記載の素
子分離形成方法。
【請求項５】第二の工程で研磨速度の比（絶縁膜研磨
速度／ストッパ膜研磨速度）が５以上の研磨剤を用いて
ストッパ膜上の絶縁膜を除去する請求項１〜４何れか記
載の素子分離形成方法。
【請求項６】酸化セリウム、水、分散剤、陰イオン性
界面活性剤を含み、ｐＨ及び粘度が四角形Ａ₂（５．
５，０．９ｍＰａ・ｓ）−Ｂ₂（５．５，３．０ｍＰａ
・ｓ）−Ｃ₂（１０．０，３．０ｍＰａ・ｓ）−Ｄ
₂（９．０，０．９ｍＰａ・ｓ）で囲まれる範囲にある
第二の研磨剤を用いる請求項５記載の素子分離形成方
法。
【請求項７】第二の研磨剤の粘度η₂と第一の研磨剤
の粘度η₁の比（η₂／η₁）が０．４〜０．９５である
請求項１〜６何れか記載の素子分離形成方法。
【請求項８】第二の工程で研磨速度の比（絶縁膜研磨
速度／ストッパ膜研磨速度）が５未満の第二の研磨剤を
用いてストッパ膜上の絶縁膜を除去する請求項１〜４何
れか記載の素子分離形成方法。
【請求項９】第二の工程でエッチング剤を用いる請求
項１〜４何れか記載の素子分離形成方法。