(57)【要約】【課題】面方位依存性の低い酸化膜を形成させ、丸め酸化を効率的に行う方法を提供することを目的とする。【解決手段】シリコン基板部への溝形成において、ウェットエッチング法を利用することによりシリコン基板へのプラズマダメージを軽減させ、エッチング時間の調整による溝先端部の形状制御により先端部での応力及び電界集中を軽減させ、丸め酸化の際に酸素ラジカル酸化熱処理法を用いることにより、形成される酸化膜の面方位膜厚依存性を大幅に抑えることが可能となり、これからも電界集中及び応力集中の問題を解決することができる。【選択図】図１
2006114722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上に下地膜と酸化防止膜との積層膜を形成する工程と、
前記積層膜を選択的にドライエッチングして開口部を形成して前記シリコン基板の表面を露出させる工程と、
前記シリコン基板の露出部をエッチングして分離溝を形成する工程と、
前記分離溝に絶縁膜を埋め込んで素子分離層を形成する工程とを備え、
前記分離溝を形成する工程は、ウェットエッチングにより前記シリコン基板の露出部に台形状の溝を形成した後、ドライエッチングにより前記溝底部の形状を保持して溝深化処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記ウェットエッチングは、アルカリ溶液を用いて前記露出部に（１１１）面の異方性エッチング処理を行い、エッチング露出面が全て（１１１）面になる前に前記処理を停止させ、
前記ドライエッチングは、前記（１１１）面を維持しながらエッチングすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記分離溝の形成工程の後、酸素ラジカル酸化法を用いて前記分離溝の丸め酸化を行う工程とをさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板の薬液を用いたエッチング技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＭＯＳ−ＬＳＩの素子分離プロセスとしてＳＴＩ（Shallow Trench Isoration）技術が注目されている。以下、従来のＳＴＩの形成方法について説明する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
まず、半導体基板上に溝を形成し、少なくとも前記溝に絶縁膜を充填させる。その後、一回以上の平坦化手段により前記半導体基板上の絶縁膜を除去し、前記溝内にのみ絶縁膜を残す。この一回以上の平坦化の内、最後の平坦化手段にウェットエッチング法を用いず、鏡面研磨法により平坦化を行う。
【０００４】
このため、素子分離絶縁膜形成の際に素子分離絶縁膜の端に生ずる凹部分を防止できると共に、製造工程を減少させ、形成が容易で歩留まりの高い、ＳＴＩの形成方法を実現している。
【特許文献１】特開平１０−５０８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の形成方法では、半導体装置に応用する際には以下のような課題が残る。
【０００６】
まず、従来の形成方法のように、エッチング工程全てにドライエッチングを用いて溝形成する場合には、基板へのプラズマダメージが大きく、形成された溝をデバイスの一部として使用する際に物理的脆弱性を生ずるという問題が起きる。
【０００７】
また、形成された溝底部のテーパー角度が８７〜９０°となり、溝底面と溝側面とが交わる箇所では電界集中や応力集中が起こりやすいという問題が起きる。
【０００８】
また、特許文献１の出願当時の技術では、丸め酸化処理の際にファーナス処理が量産技術として一般的であったが、この方法では面方位の異なるシリコン基板部溝の内側壁に形成される酸化膜の膜厚のバラツキが非常に大きく、均一な膜を形成することが難しいため、電界集中や応力集中が起こりやすいという問題が起きる。
【０００９】
そこで、本発明は、上記の課題を克服するＳＴＩの形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明の概要は以下の通りである。
【００１１】
まず、本発明は、従来の形成方法のように、エッチング工程にドライエッチングだけを用いるのではなく、アルカリ溶液を用いたウェットエッチングを一部利用することにより、シリコン基板へのプラズマダメージを軽減させることができ、これによりイオン衝撃による物理的強度の劣化を解決することができる。
【００１２】
また、本発明は、アルカリ溶液を用いた異方性エッチング処理を（１１１）面に沿って進行させるが、エッチング露出面が全て（１１１）面になる前に処理を停止させることにより、溝先端部がV字型になることを回避することができ、これにより電界集中及び応力集中の問題を解決することができる。
【００１３】
また、本発明は、分離溝形成後の丸め酸化を従来のファーナスではなく、酸素ラジカル酸化法を用いるので、形成される酸化膜の面方位膜厚依存性を大幅に抑えることが可能となり、これからも電界集中及び応力集中の問題を解決することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、分離溝のエッチング処理において、アルカリ溶液を用いたウェットエッチングにより、シリコン基板へのプラズマダメージを軽減させると共に溝先端部が台形状になり、溝先端部での応力集中及び電界集中を回避することができる。また、分離溝の酸化処理において、酸素ラジカル酸化法を用いた丸め酸化により、酸化膜厚の面方位依存性が大幅に減少して均一な酸化膜が形成され、前記効果と相乗して電界集中及び応力集中をより一層回避することができる。従って、形成が容易で歩留まりの高い、ＳＴＩを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１〜図２は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【００１７】
まず、図１（ａ）に示すように、（１００）主面のシリコン基板１００上にＳｉＯ2膜（下地膜）１０１、ポリシリコン膜１０２、窒化シリコン膜（酸化防止膜）１０３、反射防止膜（ＡＲＣ膜）１０４及び露光開口処理されたレジストパターン１０５が形成されている。
【００１８】
なお、図１（ａ）は活性領域用マスク露光工程後の状態を示しており、レジスト開口部の径の大きさによっては、以後行われるエッチング処理により形成される溝形状が異なってくるので、応用するデバイスによっては開口部形状の調整が必要となってくる。
【００１９】
次に、図１（ｂ）に示すように、反射防止膜１０４、窒化シリコン膜１０３、ポリシリコン膜１０２及びＳｉＯ2膜１０１をドライエッチング及び酸素アッシング処理にて除去し、シリコン基板１００が開口部に露出するように形成されている。その後、レジストパターン１０５及び反射防止膜１０４を除去する。
【００２０】
次に、図１（ｃ）に示すように、アルカリ溶液を用いたウェットエッチングとして、硫酸及び水酸化アンモニウムを使用してシリコン基板１００をエッチングする。その際、シリコン基板１００の露出部全てが（１１１）面になる前に処理を停止させるようにして異方性エッチング処理を行う。
【００２１】
次に、図２（ａ）に示すように、ドライエッチングを用いてシリコン基板１００の露出部にて（１００）面に沿って約２５０〜４００ｎｍの溝深化処理を行う。
【００２２】
次に、図２（ｂ）に示すように、ワンバスのウェットエッチング処理の後、分離溝の保護酸化として、酸素ラジカル酸化法としてＩＳＳＧ（In-Situ Steam Generation）アニールを用いて１０００〜１１５０℃で酸化処理して分離溝の丸め酸化（図示せず）を行う。
【００２３】
次に、図２（ｃ）に示すように、従来と同様にして、分離溝に絶縁膜（例えば、ＣＶＤ−ＳｉＯ2膜）１０６を充填させた後、研磨法により半導体基板上の絶縁膜１０６を除去して分離溝内にのみ絶縁膜１０６を残す。その後、窒化シリコン膜１０３及びポリシリコン膜１０２を除去して、本発明による素子分離層のＳＴＩが形成される。
【００２４】
以上のように、本実施形態よると以下の代表的な効果が得られる。
（１）エッチング工程にドライエッチングだけを用いるのではなく、アルカリ溶液を用いたウェットエッチングを一部利用することにより、シリコン基板へのプラズマダメージを軽減させることができ、これによりイオン衝撃による物理的強度の劣化を防止することができる。
（２）アルカリ溶液を用いた異方性エッチング処理を（１１１）面に沿って進行させるが、エッチング露出面が全て（１１１）面になる前に処理を停止させることにより、溝先端部がV字型になることを回避することができ、これにより電界集中及び応力集中を防止することができる。
（３）分離溝形成後の丸め酸化に酸素ラジカル酸化法を用いるので、形成される酸化膜の面方位膜厚依存性を大幅に抑えることが可能となり、これからも電界集中及び応力集中を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上説明したように、本発明は、形成が容易で歩留まりの高いＳＴＩを形成する方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図
【図２】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図
【符号の説明】
【００２７】
１００  シリコン基板
１０１  ＳｉＯ2膜
１０２  ポリシリコン膜
１０３  窒化シリコン膜
１０４  反射防止膜
１０５  レジストパターン
１０６  絶縁膜
【図１】
2006114722.tif 000003
【図２】
2006114722.tif 000004