【手続補正書】
【提出日】平成17年9月7日(2005.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
このような不純物の拡散を抑制するために内壁酸化膜５３１ａと埋め込み酸化膜５３１ｂとの間にシリコン窒化膜を堆積することによって内壁構造を２層にすることが、上記特許文献１（特開２０００−３３２０９９号公報）に提案されている。しかしながら、上記シリコン窒化膜を堆積するとその分、溝５０２のアスペクト比が大きくなるので、埋め込み酸化膜５３１ｂの形成時にボイドが発生しやすくなる。更に、上記シリコン窒化膜はゲート酸化膜５９２の形成時に酸化抑制作用を奏するので、素子分離５３１付近においてゲート絶縁膜５９２が薄くなり、ゲート絶縁膜５９２の信頼性を低下させてしまう。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
図２に示すように、素子分離３１は、不純物がドーピングされた絶縁体（ここではフッ素がドーピングされたシリコン酸化膜を例に挙げる）３１Ｄと、不純物がドーピングされていない周辺絶縁体３１ＮＤと、に大別され、周辺絶縁体３１ＮＤはドーピングされた絶縁体３１Ｄに接し且つ当該絶縁体３１Ｄ全体を取り囲んでいる。更に、周辺絶縁体３１ＮＤは、酸化シリコンから成るオキサイド部分３１Ｏと、シリコンオキシナイトライドから成るオキシナイトライド部分３１ＯＮと、に大別され、シリコン窒化膜を含んではいない。素子分離３１では、オキサイド部分３１Ｏは２つのシリコン酸化膜３１Ｏ１，３１Ｏ２から成り、オキシナイトライド部分３１ＯＮはオキシナイトライド膜３１ＯＮ１から成る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
なお、下敷シリコン酸化膜５の除去時にシリコン酸化膜３１Ｏ２も一部除去されるので、このとき除去される量を考慮してシリコン窒化膜６の除去前に行うシリコン酸化膜３１Ｏ２の一部除去処理を実施する。また、シリコン窒化膜６の側面上に残っていた、ドーピングされたシリコン酸化膜３１Ｄは、シリコン酸化膜３１Ｏ２及び／又は下敷シリコン酸化膜５のエッチング時に除去する。また、上述のようにオキシナイトライド膜３１ＯＮ１は下敷きシリコン酸化膜５の側面にも形成されるので、下敷シリコン酸化膜５の除去後において、シリコン酸化膜３１Ｏ１の端部は基板主面１Ｓと略同じ高さになる一方でオキシナイトライド膜３１ＯＮ１の端部は基板主面１Ｓよりも突出することになる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
また、周辺絶縁体３１ＮＤがドーピングされたシリコン酸化膜３１Ｄを取り囲んでいるので、上記不純物が基板１内へ及びゲート電極９１へ拡散するのが防止される。具体的には、オキシナイトライド膜３１ＯＮ１及びシリコン酸化膜３１Ｏ１によって、ドーピングされたシリコン酸化膜３１Ｄ中の不純物が基板１へ拡散するのが防止されるし、シリコン酸化膜３１Ｏ１，３１Ｏ２及びオキシナイトライド膜３１ＯＮ１によって、上記不純物が基板主面１Ｓ付近（例えばソース／ドレイン領域９３）へ及び素子分離３１上の要素（例えばゲート電極９１）へ拡散するのが防止される。従って、上記不純物に起因した不具合、例えばＭＯＳＦＥＴ９０の特性変動やリーク電流の発生を低減することができる。このとき、オキシナイトライドは酸化シリコンに比べて不純物の拡散を阻止する能力が高いので、オキシナイトライド膜３１ＯＮ１によって基板１内（基板主面１Ｓ付近を含む）への不純物拡散をより確実に防止することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
具体的には、基板１の溝２内に素子分離３２が配置されている。図１４に示すように、素子分離３２は、不純物がドーピングされた絶縁体（ここではフッ素がドーピングされたシリコン酸化膜を例に挙げる）３２Ｄと、不純物がドーピングされていない周辺絶縁体３２ＮＤと、に大別され、周辺絶縁体３２ＮＤはドーピングされた絶縁体３２Ｄに接し且つ当該絶縁体３２Ｄ全体を取り囲んでいる。更に、周辺絶縁体３２ＮＤは、酸化シリコンから成るオキサイド部分３２Ｏと、シリコンオキシナイトライドから成るオキシナイトライド部分３２ＯＮと、に大別され、シリコン窒化膜を含んではいない。素子分離３２では、オキサイド部分３２Ｏは２つのシリコン酸化膜３２Ｏ１，３２Ｏ２から成り、オキシナイトライド部分３２ＯＮはオキシナイトライド膜３２ＯＮ１から成る。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
次に、窒化処理を実施することにより、具体的には窒素を含む雰囲気（ガス）中で熱処理を実施することにより、シリコン酸化膜３２Ｏ１と基板１との界面近傍に窒素を導入してオキシナイトライド膜３２ＯＮ１を形成する（図１５参照）。かかる窒化処理により、オキシナイトライド膜３２ＯＮ１は溝２の側面２Ｗに対面する部分を有して形成される。このとき、オキシナイトライド膜３２ＯＮ１はシリコン酸化膜３２Ｏ１から酸素が供給されることによって及びシリコン酸化膜３２Ｏ１及び／又は基板１からシリコンが供給されることによって形成されると考えられ、従って当該オキシナイトライド膜３２ＯＮ１は少なくともシリコン酸化膜３２Ｏ１を利用して形成されると考えられる。なお、オキシナイトライド膜３２ＯＮ１の端部は下敷シリコン酸化膜５に接しており、従って当該端部は基板主面１Ｓと略同じ高さに在る。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
具体的には、基板１の溝２内に素子分離３３が配置されている。図２５に示すように、素子分離３３は、不純物がドーピングされた絶縁体（ここではフッ素がドーピングされたシリコン酸化膜を例に挙げる）３３Ｄと、不純物がドーピングされていない周辺絶縁体３３ＮＤと、に大別され、周辺絶縁体３３ＮＤはドーピングされた絶縁体３３Ｄに接し且つ当該絶縁体３３Ｄ全体を取り囲んでいる。更に、周辺絶縁体３３ＮＤは、酸化シリコンから成るオキサイド部分３３Ｏと、シリコンオキシナイトライドから成るオキシナイトライド部分３３ＯＮと、に大別され、シリコン窒化膜を含んではいない。素子分離３３では、オキサイド部分３３Ｏは２つのシリコン酸化膜３３Ｏ１，３３Ｏ２から成り、オキシナイトライド部分３３ＯＮはオキシナイトライド膜３３ＯＮ２から成る。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
オキシナイトライド膜３３ＯＮ２に接し且つ当該膜３３ＯＮ２が形成する断面視Ｕ字型を埋めるように、オキサイド部分３３Ｏのシリコン酸化膜（ないしはドーピングされていない絶縁体）３３Ｏ２が配置されている。すなわち、シリコン酸化膜３３Ｏ２は、オキシナイトライド膜３３ＯＮ２及びシリコン酸化膜３３Ｏ１を介して溝２の側面２Ｗに対面するように且つオキシナイトライド膜３３ＯＮ２、ドーピングされたシリコン酸化膜３３Ｄ及びシリコン酸化膜３３Ｏ１を介して溝２の底面２Ｂに対面するように、溝２内に配置されている。このとき、オキシナイトライド膜３３ＯＮ２はシリコン酸化膜３３Ｏ２と基板１との間及びシリコン酸化膜３３Ｏ２とドーピングされたシリコン酸化膜３３Ｄとの間に配置されている。ドーピングされたシリコン酸化膜３３Ｄの全表面はシリコン酸化膜３３Ｏ１及びオキシナイトライド膜３３ＯＮ２に接している。そして、ドーピングされたシリコン酸化膜３３Ｄはシリコン酸化膜３３Ｏ１，３３Ｏ２及びオキシナイトライド膜３３ＯＮ２によって基板１と分離されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
その後の製造方法は既述の半導体装置１０１と基本的に同様である。具体的には、オキサイド部分３３Ｏを成すシリコン酸化膜３３Ｏ２をＨＤＰ−ＣＶＤ法によって堆積し、溝２を完全に充填する（図２９参照）。そして、シリコン窒化膜６をストッパとするＣＭＰ法によって、当該シリコン窒化膜６上の膜３３Ｄ，３３ＯＮ２，３３Ｏ２を除去し、シリコン酸化膜３３Ｏ２を平坦化する（図３０参照）。その後、素子分離３３の高さを調整するためにフッ酸によりシリコン酸化膜３３Ｏ２を一部除去する。そして、シリコン窒化膜６及び下敷シリコン酸化膜５を順次、除去することにより、素子分離３３が完成する（図３１参照）。かかる製造方法によれば、オキシナイトライド膜３３ＯＮ２が、ドーピングされたシリコン酸化膜３３Ｄとシリコン酸化膜３３Ｏ２との間に配置される。また、シリコン酸化膜３３Ｏ１，３３Ｏ２及びオキシナイトライド膜３３ＯＮ２の形成工程によって、ドーピングされたシリコン酸化膜３３Ｄが周辺絶縁体３３ＮＤで取り囲まれることになる。その後、ＭＯＳＦＥＴ９０を形成することにより、図２４の半導体装置１０３が完成する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
具体的には、基板１の溝２内に素子分離３４が配置されている。図３８に示すように、素子分離３４は、不純物がドーピングされた絶縁体（ここではフッ素がドーピングされたシリコン酸化膜を例に挙げる）３４Ｄと、不純物がドーピングされていない周辺絶縁体３４ＮＤと、に大別され、周辺絶縁体３４ＮＤはドーピングされた絶縁体３４Ｄに接し且つ当該絶縁体３４Ｄ全体を取り囲んでいる。更に、周辺絶縁体３４ＮＤは、酸化シリコンから成るオキサイド部分３４Ｏと、シリコンオキシナイトライドから成るオキシナイトライド部分３４ＯＮと、に大別され、シリコン窒化膜を含んではいない。素子分離３４では、オキサイド部分３４Ｏは２つのシリコン酸化膜３４Ｏ１，３４Ｏ２から成り、オキシナイトライド部分３４ＯＮは２つのオキシナイトライド膜３４ＯＮ１，３４ＯＮ２から成る。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
具体的には、基板１の溝２内に素子分離３５が配置されている。図４９に示すように、素子分離３５は、不純物がドーピングされた絶縁体（ここではフッ素がドーピングされたシリコン酸化膜を例に挙げる）３５Ｄと、不純物がドーピングされていない周辺絶縁体３５ＮＤと、に大別され、周辺絶縁体３５ＮＤはドーピングされた絶縁体３５Ｄに接し且つ当該絶縁体３５Ｄ全体を取り囲んでいる。更に、周辺絶縁体３５ＮＤは、酸化シリコンから成るオキサイド部分３５Ｏと、シリコンオキシナイトライドから成るオキシナイトライド部分３５ＯＮと、に大別され、シリコン窒化膜を含んではいない。素子分離３５では、オキサイド部分３５Ｏは２つのシリコン酸化膜３５Ｏ１，３５Ｏ２から成り、オキシナイトライド部分３５ＯＮは２つのオキシナイトライド膜３５ＯＮ１，３５ＯＮ２から成る。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
更に、オキシナイトライド膜３５ＯＮ２が、ドーピングされたシリコン酸化膜３５Ｄの上面及びシリコン酸化膜３５Ｏ１の上記薄い部分に接して形成されており、断面視においてＵ字型をしている。なお、かかるＵ字型のオキシナイトライド膜３５ＯＮ２は溝２の内表面２Ｓに沿って形成されているとも捉えられる。このとき、オキシナイトライド膜３５ＯＮ２はシリコン酸化膜３５Ｏ１の上記薄い部分を介して溝２の側面２Ｗに対面する部分を有している。後述のようにオキシナイトライド膜３５ＯＮ２はオキサイド部分３５Ｏのうちのシリコン酸化膜３５Ｏ１及びドーピングされたシリコン酸化膜３５Ｄを利用した窒化処理により形成される。なお、オキシナイトライド膜３５ＯＮ２の厚さは既述のオキシナイトライド膜３１ＯＮ１，３３ＯＮ２（図２及び図２５参照）及びオキシナイトライドと同程度である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２５】
＜実施の形態１〜５の変形例３＞
また、上述の説明ではドーピングされたシリコン酸化膜３１Ｄ〜３５Ｄ及びシリコン酸化膜３１Ｏ２〜３５Ｏ２をＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いて堆積する場合を例に挙げたが、その他のＣＶＤ法やと塗布法を用いても同様の効果が得られる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２８】
【発明の効果】
この発明によれば、ドーピングされた絶縁体は溝を埋め込む特性に優れるので、又、ドーピングされた絶縁体によって溝のアスペクト比を小さくできるので、素子分離中のボイドを抑制できる。更に、ドーピングされた絶縁体は、ドーピングされていない絶縁体及び第１のオキシナイトライド膜によって、又は、シリコン酸化膜、ドーピングされていない絶縁体、及び、オキシナイトライド膜によって、半導体基板と分離されているので、ドーピングされた絶縁体中の不純物が半導体基板内へ及び素子分離上の要素（例えばゲート電極）へ拡散するのが防止される。また、オキシナイトライド膜をシリコン酸化膜を利用した窒化処理（例えば熱窒化処理やプラズマ窒化処理）で形成することにより、溝のアスペクト比の大幅な増大を抑制して素子分離中のボイドを抑制できる。また、オキシナイトライド膜は、シリコン窒化膜とは異なり、ゲート絶縁膜の薄膜化を抑制して半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2004111429.tif 000001