(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの第一分離領域と、
前記１つの第一分離領域を取り囲むように環状に配置されたダミーパターンと、
前記ダミーパターンを取り囲むように配置された複数の活性領域と、
前記複数の活性領域それぞれを区分し、かつ、前記複数の活性領域それぞれと、前記ダミーパターンとを区分する第二分離領域と、
を備え、
非活性領域は、前記１つの第一分離領域と、前記ダミーパターンと、前記第二分離領域のうち、前記複数の活性領域と前記ダミーパターンとを区分する領域と、からなり、
前記ダミーパターンは、直径１０μm以上の円を収容し得る前記非活性領域の中に形成されており、平面視で前記１つの第一分離領域と、前記ダミーパターンとは接するように設けられ、
平面視において、前記１つの第一分離領域内には、活性領域及びダミーパターンは形成されていないことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ダミーパターンは、環状にパターニングされた一体のパターンであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ダミーパターンは、環状に配置された複数の孤立パターンで構成され、
前記複数の孤立パターンそれぞれを区分する領域は、前記第二分離領域に含まれることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ダミーパターンは、電気的な機能を有していないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ダミーパターンの幅は、該ダミーパターンに取り囲まれる前記第一分離領域の大きさに応じて異なることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の半導体装置。
【請求項６】
１つの第三分離領域と、
前記１つの第三分離領域を取り囲むように環状に配置された第一ダミーパターンと、
前記第一ダミーパターンを取り囲むように配置された複数の活性領域と、
前記複数の活性領域それぞれを区分し、かつ、前記複数の活性領域それぞれと、前記第一ダミーパターンとを区分する第四分離領域と、
を更に備え、
前記第三分離領域の大きさは、前記第一分離領域の大きさよりも大きく、
前記第一ダミーパターンの幅は、前記ダミーパターンの幅よりも大きく、
平面視において、前記１つの第三分離領域内には、活性領域及び第一ダミーパターンは形成されていないことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の半導体装置。
【請求項７】
前記複数の活性領域それぞれと、前記ダミーパターンとの間の前記第二分離領域の窪みは、前記第一分離領域の窪みよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体ウエハに、環状のダミーパターンに取り囲まれる第一トレンチと、複数の活性領域および前記ダミーパターンのそれぞれを分離する第二トレンチと、を形成するステップと、
前記複数の活性領域上、前記ダミーパターン上、前記第一トレンチ内、及び前記第二トレンチ内に、絶縁材料を堆積させて、前記第一トレンチ内及び前記第二トレンチ内に前記絶縁材料を埋め込むステップと、
前記第一トレンチ及び前記第二トレンチの外に堆積された前記絶縁材料をＣＭＰにより除去して、前記第一トレンチの中の１つの第一分離領域と前記第二トレンチの中の第二分離領域とを形成するステップと、を含み、
前記ダミーパターンを取り囲むように、前記複数の活性領域が配置され、
非活性領域は、前記１つの第一分離領域と、前記ダミーパターンと、前記第二分離領域のうち、前記複数の活性領域それぞれと前記ダミーパターンとを区分する領域と、からなり、
前記ダミーパターンは、直径１０μm以上の円を収容し得る前記非活性領域の中に形成され、平面視で前記１つの第一分離領域と前記ダミーパターンとは接するように設けられ、
平面視において、前記１つの第一分離領域内には、活性領域及びダミーパターンは形成されていないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記ダミーパターンは、環状にパターニングされた一体のパターンであることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ダミーパターンは、環状に配置された複数の孤立パターンで構成され、
前記複数の孤立パターンそれぞれを区分する領域は、前記第二分離領域に含まれることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記ダミーパターンは、電気的な機能を有していないことを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ダミーパターンの幅は、該ダミーパターンに取り囲まれる前記第一分離領域の大きさに応じて異なることを特徴とする請求項８乃至１１の何れか1項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記複数の活性領域それぞれと、前記ダミーパターンとの間の前記第二分離領域の窪みは、前記第一分離領域の窪みよりも小さいことを特徴とする請求項８乃至１２の何れか1項記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に係り、特に、ＣＭＰで平坦化される分離領域を有する半導体装置、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の製造方法で加工された半導体ウェハの平面図を示す。図６において、符号１０はトレンチ分離の手法で形成された分離領域であり、符号１２は分離領域１０に区分される活性領域である。また、図７は、半導体ウェハ上に図６に示す分離領域１０を形成するための従来のトレンチ分離の手法を説明するための断面図を示す。
【０００３】
トレンチ分離の手法では、先ず、半導体ウェハのシリコン層１４の上に窒化膜１６が形成される。次に、シリコン層１４および窒化膜１６に、分離領域１０用のトレンチ（溝）１８が形成される。次いで、トレンチ１８内部が埋め込まれるように、半導体ウェハの全面に酸化物が堆積される。最後に、窒化膜をストッパー膜として、ＣＭＰにより不要な酸化物が除去される。その結果、トレンチ１８の内部のみに酸化物が残存して、分離領域１２を区分する分離領域１０が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
分離領域１０の形成過程で用いられる上記のＣＭＰは、窒化膜の研磨レートに比して酸化膜の研磨レートが高くなる条件で行われる。このため、比較的大きな領域を占める分離領域１０には、図７に示すようにいわゆるディッシングが生じ易い。
【０００５】
特定の分離領域１０にディッシングが生ずると、その分離領域１０と隣接する活性領域１２に応力が集中する。その結果、応力集中を受ける活性領域１２を被っている窒化膜１６は、他の部位を被っている窒化膜１６に比して大きく研磨される。このように、従来の半導体装置の構造、および従来のトレンチ分離の手法は、大きな分離領域１０が存在する場合に、活性領域の仕上がり状態にばらつきを生じさせ易いという問題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、大きな分離領域が存在する場合にも活性領域の仕上がり状態にばらつきを生じさせることのない半導体装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、大きな分離領域が存在する場合にも活性領域の仕上がり状態にばらつきを生じさせることのない半導体装置の製造方法を提供することを第２の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、半導体装置であって、
第一分離領域と、
前記第一分離領域を取り囲むように環状に配置されたダミーパターンと、
前記ダミーパターンを取り囲むように配置された複数の活性領域と、
前記複数の活性領域それぞれを区分し、かつ、前記複数の活性領域それぞれと、前記ダミーパターンとを区分する第二分離領域と、
を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体装置であって、前記ダミーパターンは、環状にパターニングされた一体のパターンであることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の半導体装置であって、前記ダミーパターンは、環状に配置された複数の孤立パターンで構成され、
前記複数の孤立パターンそれぞれは、前記第二分離領域により区分されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項記載の半導体装置であって、前記ダミーパターンは、電気的な機能を有していないことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項記載の半導体装置であって、前記ダミーパターンの幅は、該ダミーパターンに取り囲まれる前記第一分離領域の大きさに応じて異なることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１項記載の半導体装置であって、
非活性領域は、前記第一分離領域と、前記ダミーパターンとを有し、
前記ダミーパターンは、直径１０μｍ以上の円を収容し得る非活性領域の中にのみ形成されていることを特徴とするものである。
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６の何れか１項記載の半導体装置であって、前記複数の活性領域それぞれと、前記ダミーパターンとの間の前記第二分離領域の窪みは、前記第一分離領域の窪みよりも小さいことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項８記載の発明は、半導体装置の製造方法であって、
環状のダミーパターンに取り囲まれる第一トレンチと、複数の活性領域および前記ダミーパターンのそれぞれを分離する第二トレンチと、を形成するステップと、
前記複数の活性領域上、前記ダミーパターン上、前記第一トレンチ内、及び前記第二トレンチ内に、絶縁材料を体積させて、前記第一トレンチ内及び前記第二トレンチ内に絶縁材料を埋め込むステップと、
前記第一トレンチ及び前記第二トレンチの外に堆積された前記絶縁材料をＣＭＰにより除去して、前記第一トレンチの中の第一分離領域と前記第二トレンチの中の第二分離領域とを形成するステップと、を含み、
前記ダミーパターンを取り囲むように、前記複数の活性領域が配置されていることを特徴とするものである。
請求項９記載の発明は、請求項８記載の半導体装置の製造方法であって、前記ダミーパターンは、環状にパターニングされた一体のパターンであることを特徴とするものである。
請求項１０記載の発明は、請求項８記載の半導体装置の製造方法であって、前記ダミーパターンは、環状に配置された複数の孤立パターンで構成され、
前記複数の孤立パターンそれぞれは、前記第二分離領域により区分されていることを特徴とするものである。
請求項１１記載の発明は、請求項８乃至１０の何れか１項記載の半導体装置の製造方法であって、前記ダミーパターンは、電気的な機能を有していないことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１２記載の発明は、請求項８乃至１１の何れか１項記載の半導体装置の製造方法であって、前記ダミーパターンの幅は、該ダミーパターンに取り囲まれる前記第一分離領域の大きさに応じて異なることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項１３記載の発明は、請求項８乃至１２の何れか１項記載の半導体装置の製造方法であって、
非活性領域は、前記第一分離領域と、前記ダミーパターンとを有し、
前記ダミーパターンは、直径１０μｍ以上の円を収容し得る非活性領域の中にのみ形成されることを特徴とするものである。
請求項１４記載の発明は、請求項８乃至１３の何れか１項記載の半導体装置の製造方法であって、前記複数の活性領域それぞれと、前記ダミーパターンとの間の前記第二分離領域の窪みは、前記第一分離領域の窪みよりも小さいことを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の製造方法で加工された半導体ウェハの平面図を示す。図１に示すように、半導体ウェハの表面には、複数の活性領域１２が形成されている。活性領域１２が形成されていない領域、すなわち、半導体ウェハ上の非活性領域には、分離領域１０とダミーパターン２０が形成されている。ダミーパターン２０は、電気的な機能を有しない環状のパターンであり、所定の大きさを超える非活性領域に、ダミーパターン２０と活性領域１２との間に所定幅の分離領域１０が形成されるように設けられている。
【００１８】
図２は、図１に示す半導体ウェハの断面図を示す。以下、図２を参照して、本実施形態の製造方法について説明する。図２に示すように、本実施形態の製造方法では、半導体ウェハのシリコン層１４の上に窒化膜１６が形成される。シリコン層１４および窒化膜１６には、分離領域１０用のトレンチ１８が形成される。この際、所定の大きさを超える非活性領２２の中には、ダミーパターン２０に取り囲まれる領域、およびダミーパターン２０と活性領域１２の間の領域に、トレンチ１８が形成される。
【００１９】
次に、トレンチ１８の内部が埋め込まれるように、半導体ウェハの全面に酸化物が堆積される。この際、酸化物は、トレンチ１８の内部のみでなく窒化膜１６の表面上にも堆積される。
【００２０】
次に、窒化膜１６の表面に堆積された不要な酸化物を除去するために、ＣＭＰが実行される。その結果、トレンチ１８の内部のみに酸化物が残存して、個々の活性領域１２の間、活性領域１２とダミーパターン２０との間、およびダミーパターン２０に囲まれた領域に分離領域１０が形成される。
【００２１】
本実施形態において、上記のＣＭＰは、窒化膜１６をストッパー膜として機能させるため、窒化膜１６の研磨レートに比して酸化膜の研磨レートが高くなる条件で行われる。このため、上記のＣＭＰによると、ダミーパターン２０の内側に形成されている分離領域１０には、すなわち、比較的大きな面積を有する分離領域１０には、いわゆるディッシングによる窪みが生じ易い。尚、本実施形態において、ダミーパターン２０と活性領域１２との間に形成される分離領域１０の幅は、ディッシングが生じない幅に設定されているため、その分離領域１０にはディッシングによる窪みが生ずることはない。
【００２２】
図２は、ダミーパターン２０に囲まれた分離領域１０に、ディッシングによる窪みが形成された状態を示す。分離領域１０にこのような窪みが形成されると、その分離領域１０と隣接するダミーパターン２０の窒化膜１６にはＣＭＰの過程で大きな応力集中が生ずる。このため、ＣＭＰによる平坦化が終了した時点で、ダミーパターン２０を覆っている窒化膜１６の膜厚は、特にその内周側の端部において、活性領域１２を覆っている窒化膜１６に比して薄くなっている。
【００２３】
これに対して、上記のＣＭＰの過程で、ダミーパターン２０の外側に形成されている全ての窒化膜１６には、すなわち、活性領域１２上に形成されている全ての窒化膜１６には、ほぼ均等の応力が作用する。このため、本実施形態の製造方法によれば、活性領域１２上の全ての窒化膜１６の膜厚を、半導体ウェハの全面においてほぼ均一とすることができる。
【００２４】
本実施形態において、ダミーパターン２０には、何ら電気的な機能が与えられていない。このため、ダミーパターン２０を覆っている窒化膜１６のばらつきは、半導体装置の特性に何ら影響を与えない。従って、本実施形態の製造方法、および本実施形態の構造によれば、チップ全面において均一な活性領域１２を有し、安定した特性を示す半導体装置を実現することができる。
【００２５】
ところで、上述した実施の形態１では、ダミーパターン２０が連続した環状のパターンに限定されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ダミーパターン２０は、図３に示すように、複数の孤立パターン２４を環状に配置することで実現してもよい。
【００２６】
また、上述した実施の形態１では、ダミーパターン２０の幅は任意に設定されているが、その幅は、ダミーパターン２０の内側に形成される分離領域１０の大きさ、またはダミーパターン２０が配置される非活性領域２２の大きさとの関係で決定してもよい。より具体的には、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、分離領域１０や非活性領域２２の面積が小さい場合（例えばＡ1）にはダミーパターン２０の幅を狭くし（Ｗ1）、また、分離領域１０や非活性領域２２の面積が大きい場合（例えばＡ2）にはダミーパターン２０の幅を広くする（Ｗ2）こととしてもよい。
【００２７】
更に、上述した実施の形態１では、所定の大きさを越える非活性領域２２の中にダミーパターン２０を形成することとしているが、その所定の大きさは、１０μｍ以上の円を収容し得る大きさに限定してもよい。このような限定を加えることにより、現実的に効果のある部位にのみダミーパターン２０を配置することができる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
請求項１、２、３および７記載の発明によれば、所定の大きさを超える非活性領域の中にダミーパターンが形成される。ダミーパターンに囲まれた分離領域には、その形成の過程でディッシングによる窪みが生ずることがあるが、その窪みの影響はダミーパターンによって吸収される。このため、全ての活性領域は、均一な状態に形成される。
【００２９】
請求項４記載の発明によれば、ダミーパターンには電気的な機能が付与されていない。このため、本発明によれば、ダミーパターンの状態に関わらず、半導体装置の特性を安定化させることができる。
【００３０】
請求項５または８記載の発明によれば、ダミーパターンが取り囲むべき分離領域の大きさに応じてダミーパターンの幅を変化させることにより、無駄なダミーパターンの領域を最小限としつつ、効率的に活性領域を保護することができる。
【００３１】
請求項６または９記載の発明によれば、ディッシングの生ずる非活性領域の内部にのみダミーパターンを形成することができる。このため、本発明によれば、無駄なダミーパターンを形成することなく、効率的に活性領域を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１の製造方法により加工された半導体ウェハの平面図である。
【図２】  図１に示す半導体ウェハの断面図である。
【図３】  本発明の実施の形態１の変形例を説明するための図である。
【図４】  本発明の実施の形態１においてダミーパターンの幅を決定する手法を説明するための図である。
【図５】  本発明の実施の形態１においてダミーパターンを形成すべき非活性領域を選別する手法を説明するための図である。
【図６】  従来の製造方法で加工された半導体ウェハの平面図である。
【図７】  図６に示す半導体ウェハの断面図である。
【符号の説明】
１０  分離領域、    １２  活性領域、    １４  シリコン層、    １６  窒化膜、    １８  トレンチ、    ２０  ダミーパターン、    ２２  非活性領域、    ２４  孤立パターン。
【図１】
0004843129.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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