(57)【要約】【課題】  トレンチ内の底部およびその近傍の側壁面に簡易に厚い酸化膜を形成できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  トレンチ１１内に均一に厚いシリコン酸化膜３を形成させた後、Ａｒなどのイオンを斜めイオン注入によるシャドーイングを利用してトレンチ側壁のシリコン酸化膜に選択的に注入ダメージ領域３１を導入する。シリコン酸化膜３の湿式エッチング時において、イオン注入時にシャドーイングされたダメージ未導入部分よりもダメージ導入部分でエッチングレートが増大する現象を利用して、トレンチ１１内の注入ダメージ領域３１のシリコン酸化膜を選択的に除去し、トレンチ底部およびトレンチ底部に近いトレンチ側壁の部分的領域に残留酸化膜３３を形成する。これにより、バーズビークが発生することなしに、トレンチ側壁下部と底部に相対的に厚い酸化膜を形成した半導体装置が作成できる。【選択図】  図２
2006203007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板にトレンチを形成し、前記トレンチの底部とトレンチ側壁にそれぞれゲート絶縁層を形成する半導体装置の製造方法において、
前記トレンチの底部と前記トレンチ側壁にそれぞれ所定の厚さでゲート絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記トレンチ側壁に形成された前記ゲート絶縁膜のうち前記トレンチの開口部に近いものの一部を除去して、その膜厚を選択的に低減する膜厚低減工程と、
を備えたこと特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁膜形成工程では、減圧化学気相成長法（ＬＰ−ＣＶＤ）によって高温酸化膜（ＨＴＯ）を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁膜形成工程では、減圧化学気相成長法（ＬＰ−ＣＶＤ）によってＴＥＯＳ膜を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記膜厚低減工程は、
前記ゲート絶縁膜に部分的に注入ダメージ領域を導入する第１のステップと、
前記第１のステップで導入された前記注入ダメージ領域から前記ゲート絶縁膜を選択的に除去する第２のステップと、
から構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１のステップでは、
前記トレンチの底部と前記トレンチ側壁の表面にそれぞれ所定の厚さで形成されたシリコン酸化膜に対して、第１の注入種を所定の入射角度で照射することにより、前記トレンチ側壁全体に、あるいは前記トレンチ側壁のうち前記トレンチの開口部に近い領域にのみ部分的に前記注入ダメージ領域を導入したことを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第２のステップでは、
前記第１の注入種に対する前記注入ダメージ領域とそれ以外の領域でのエッチングレートの差を利用して、前記トレンチ内の底部における前記シリコン酸化膜、あるいは前記トレンチ内の底部およびその近傍の側壁面における前記シリコン酸化膜が厚く残留するようにエッチングして除去することを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２のステップでは、
フッ酸系水溶液を用いた湿式エッチングにより前記シリコン酸化膜のエッチングを行うことを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の注入種が不活性ガスのイオンであることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の注入種がアルゴンイオンを含む希ガス原子のイオンであることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の注入種がハロゲン原子のイオンであることを特徴とする請求項６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、半導体基板にトレンチが形成され、トレンチの底部とトレンチ側壁にそれぞれゲート絶縁層が形成されたトレンチ型デバイスを含む半導体装置の製造方法に関し、特にトレンチ内にゲートを持つ酸化金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのトレンチＭＯＳにおいて、トレンチ内の一部領域に厚いシリコン酸化膜を形成するようにした半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電子機器や情報通信機器に搭載される電源ＩＣやドライバＩＣにはスイッチング素子としてパワーＭＯＳが集積された半導体装置が使用されているが、現在、このパワーＭＯＳの低オン抵抗化とスイッチング特性向上が課題となっている。ここでは、最初にトレンチ内部にスイッチング素子が形成された高集積度で、かつ低オン抵抗のトレンチ横型パワーＭＯＳ（ＴＬＰＭ：Trench Lateral Power MOSFET、以下では単にＴＬＰＭという。）について説明する。
【０００３】
ＴＬＰＭはデバイスピッチの縮小とチャネル幅密度の向上により、従来のプレーナ横型パワーＭＯＳに対して６０％の低オン抵抗が達成でき、しかも帰還容量とチャネル容量を低減して、優れたスイッチング特性が実現される点でも注目されている。
【０００４】
図９は、従来技術を適用したＴＬＰＭの一例を示す断面構造の模式図である。
このＴＬＰＭ１０は、ｐ-型の半導体基板１の表面を掘り下げてトレンチ１１を形成し、そのトレンチ１１の側壁部分および底面部分にｎドレイン領域１２が形成され、底面にはｎプラグ領域１３が形成されている。また、ｎ+ソース領域１４はトレンチ１１上部のｐオフセット領域１５内に形成されている。
【０００５】
トレンチ１１の開口部周囲にはソース電極１６が形成され、半導体基板１の表面でソース電極１６に挟まれた位置にはドレイン電極１７が形成されている。そして、ｐオフセット領域１５に対向するトレンチ１１内には、ゲート酸化膜１８を介してポリシリコンのゲート電極１９が設けられている。ｎドレイン領域１２とドレイン電極１７とをつなぐドレイン接続導体２０は、ポリシリコンによって構成されている。また、ゲート電極１９とドレイン接続導体２０およびソース接続導体２１とは、いずれもゲート酸化膜１８と一体の絶縁膜２２によって絶縁されている。
【０００６】
このＴＬＰＭ１０の製造プロセスで重要なことは、トレンチ１１内の底部に選択的にシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）を形成し、あるいは側壁よりも底部の酸化膜を相対的に厚く形成しておくことである。現在では、斜めイオン注入によるシャドーイング効果を用いた差別的酸化方法によって、ゲート・ドレイン間容量（Ｃｇｄ）を低減するとともに、最適な線形信号の増幅およびスイッチングのために重要な高い相互コンダクタンス（ｇｍ、ｍａｘ）と低いオン抵抗（Ｒｏｎ）とを有するようにしたトレンチＭＯＳを製造するための技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００７】
図１０は、トレンチ内に選択的に酸化膜を形成する手順を示す工程説明図である。
この方法では、トレンチ１００底部へのイオン注入を避けるように斜めイオン注入を行って、トレンチ側壁部のシリコンのみにＮ+（窒素イオン）が導入される（同図（ａ）に示す窒素の斜め注入工程参照）。ここで、トレンチ側壁部には窒素ドープドシリコン、もしくはシリコン窒化膜からなる耐酸化マスク領域１０１が形成される。その結果、同図（ｂ）に示す状態で耐酸化マスク領域１０１が分布する。つぎに、熱酸化処理を行うときに、Ｎ+が導入されたトレンチ側壁の耐酸化マスク領域１０１では絶縁層の成長速度が低下することを利用すれば、トレンチ底部の酸化膜１０２の厚みが、トレンチ側壁に形成される酸化膜（図示せず）の厚みよりも相対的に大きく形成できる（同図（ｃ）参照）。
【０００８】
こうした酸化膜の形成方法は、通常行われているような各種の酸化膜を表層全体に成長させた後に余分な酸化膜をエッチング除去するというものと異なり、シリコンウエハ上で局所的（選択的）に酸化膜を成長させて、素子間を分離するフィールド酸化膜として利用されるものであって、シリコンの局所酸化（ＬＯＣＯＳ：local oxidation of silicon、以下では単にＬＯＣＯＳという。）と呼ばれている。そして、このＬＯＣＯＳ酸化膜を窒化膜の隣で成長させる方法は、つぎに説明するような侵食（encroachment）と呼ばれる効果を発生させることがある。
【０００９】
図１１は、窒素ドープシリコン膜、あるいは窒化膜を耐酸化マスクとする選択酸化工程を示す図である。
プレーナプロセスでは、同図（ａ）に示すように、シリコンウエハ１１０の表面に部分的に窒素ドープシリコン膜、あるいはシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）が耐酸化マスク１１１として配置され、その下には薄く形成されたシリコン酸化膜１１２が設けられる。つぎに、同図（ｂ）に示すようにシリコン酸化膜１１２の選択酸化が行われる。このとき、シリコンウエハ１１０が熱酸化されるために、同図（ｂ）に示すＬＯＣＯＳ酸化膜１１３が形成される。すなわち、このときの侵食作用によって、シリコンウエハ１１０の主面でシリコン酸化膜１１２が成長・拡大して、耐酸化マスク１１１がシリコンウエハ１１０の表面からいくらか持ち上げられるために、ＬＯＣＯＳ酸化膜１１３が耐酸化マスク１１１の端部でバーズビーク（birds' beak）と呼ばれる「鳥のくちばし」形状になる。
【００１０】
こうした「鳥のくちばし」形状による不都合は、図１０（ｃ）に示すトレンチ底部の酸化膜１０２においても生じるものであって、耐酸化マスク１１１の下側に回りこむ酸化膜１１２によってシリコンウエハ１１０内部に応力が生じて、そこに結晶欠陥が発生することである。
【００１１】
また、上述した特許文献１においては、トレンチが形成されたシリコンウエハに対して高ドーズ量のアルゴンイオン（Ａｒ）を垂直に注入することによって、トレンチ側壁ヘの注入を避けて、トレンチ底部のシリコンのみにＡｒ2を注入する方法も記載されている。トレンチ底部にアルゴンイオンが注入されることによってその部分のシリコンの酸化レートが増大するため、その後の熱酸化処理のプロセスにおいてトレンチ底部に選択的に厚い酸化膜を形成することができる。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０２３５９５９号明細書
【非特許文献１】C.Dominguez, B.Garrido, J.Montserrat, J.R.Morante and J.Samitier, "Etching rate modification in SiO2 by ion implantation and thermal annealing." Nuclear Instruments and Methods in Physics Research,B80/81(1993) p.p.1367-1370.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に示す差別的酸化の技術では、図１０に示されたようなトレンチ１００内のシリコンにＮ（窒素）をイオン注入法にて直接ドーピングするため、窒素ドープシリコン、あるいは窒化膜からなる耐酸化マスク領域１０１では熱酸化によりＮが完全に消費されないことがある。もし、トレンチ側壁に窒素ドープシリコンが残されていた場合には、その後に高温長時間の熱処理を施してもＳｉとＮの結合力が非常に高いため、窒素が外方に放出されないでシリコン中に残留してしまう。そして、窒素がドーピングされたシリコンにおいては、Ｂ（ボロン）やＰ（燐）などのドーパントの拡散係数が大幅に低下することが知られている。また、トレンチ側壁に局所的に窒素がドーピングされていれば、キャリア移動度の低下や応力の発生などによってデバイス特性が劣化するという問題があった。
【００１３】
また、図１１に示されるように、耐酸化マスク１１１の膜端部では酸化剤食い込みによって鳥のくちばし形状のＬＯＣＯＳ酸化膜１１３が形成される。そして、同様の酸化剤食い込みが図１０のトレンチ側壁に形成した耐酸化マスク領域１０１の両端に発生すれば、そこに生じる応力で結晶欠陥が生じ、あるいはトレンチ側壁の平坦性が劣化するなどの問題があった。
【００１４】
このように、トレンチ側壁部のシリコンに斜めイオン注入によりＮ+を選択的に導入することにより、耐酸化マスクとして窒素ドープドシリコンもしくは窒化膜が形成されるものでは、熱酸化処理によって厚い酸化膜をトレンチ側壁の下部および底部に選択的に形成させることができるが、残留窒素によるデバイス特性の劣化や信頼性の低下、酸化に伴う結晶欠陥や応力、あるいはバーズビークによる応力の発生などによるデバイス特性の劣化や信頼性の低下などの弊害があった。
【００１５】
さらに、アルゴンをトレンチ底部に注入する方法では、Ａｒ2は希ガスであってシリコン中で電気的には不活性になるから、高温の熱処理を行えばシリコンウエハの外部へ放出（外方拡散）して、アルゴンなどの不純物濃度を低減することができる利点がある。
【００１６】
しかしながら、Ａｒが注入されたシリコンウエハを熱処理した場合、熱処理の過程ではシリコン中でＡｒガスが凝縮して、マイクロバブルと呼ばれる空孔型欠陥を形成する。そして、このマイクロバブルには重金属が固着しやすく、それがデバイス特性の劣化原因となる。また、このマイクロバブルの存在によりキャリアの移動度が低下するという弊害が生じるおそれもあった。
【００１７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、トレンチ内の底部、あるいはトレンチ内の底部およびその近傍の側壁面などに選択的に、かつ簡易に厚い酸化膜を形成できる半導体装置の製造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】
【００１８】
本発明では、上記問題を解決するために、半導体基板にトレンチを形成し、前記トレンチの底部とトレンチ側壁にそれぞれゲート絶縁層を形成する半導体装置の製造方法において、前記トレンチの底部と前記トレンチ側壁にそれぞれ所定の厚さでゲート絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記トレンチ側壁に形成された前記ゲート絶縁膜のうち前記トレンチの開口部に近いものの一部を除去して、その膜厚を選択的に低減する膜厚低減工程とを備えたこと特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、比較的簡単にトレンチ底部、もしくはトレンチ底部と側壁の下部に選択的に厚い酸化膜を形成することができるので、耐圧の大きいトレンチゲートＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどの半導体素子を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。図１は、実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程説明図（その１）、図２は、同工程説明図（その２）である。
【００２１】
図１（ａ）では、シリコンウエハなどの半導体基板１の主面にエッチングマスク２を設けて、所定の幅で所定の深さを有するトレンチ１１（溝）のエッチングが行われる。エッチングマスク２は、シリコン酸化膜、およびシリコン窒化膜をフォトレジストにより所定形状に形成され、トレンチエッチングの終了後には、マスクとして使用されたシリコン酸化膜が全面除去される（同図（ｂ）参照）。つぎに、トレンチ１１が形成された半導体基板１の主面とトレンチ１１内部の全面にわたって、シリコン酸化膜３が均一に形成される（同図（ｃ）参照）。
【００２２】
このシリコン酸化膜３は、熱酸化によるシリコン酸化膜、減圧化学気相成長法（ＬＰ−ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition、以下ではＣＶＤという。）による高温酸化膜（ＨＴＯ）、あるいはＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）膜のいずれかひとつ、あるいはそれらの組み合わせからなる。
【００２３】
つぎに、イオン注入装置によりシリコン酸化膜３にアルゴンイオンが注入される。このとき、シリコン酸化膜３のうち最終的に残留させたい膜部分にアルゴンイオンが照射されないように、図２（ｄ）に示すアルゴンイオンの注入角度を調節する。こうした斜めイオン注入の結果、図２（ｅ）にダメージ領域の分布状態を示すように、半導体基板１の主面とトレンチ１１側壁の開口部近傍のシリコン酸化膜３のみに注入ダメージ領域３１が導入される。この注入ダメージ領域３１は、イオン注入によりシリコン酸化膜３の結晶構造にダメージが与えられた部分であり、トレンチ側壁下部／底部のシリコン酸化膜３は未導入領域３２となる。
【００２４】
つぎに、注入ダメージ領域３１が導入された後の半導体基板１をエッチングして、シリコン酸化膜３の一部が除去される。このとき、注入ダメージ領域３１のシリコン酸化膜３をすべて除去してもよいし、あるいはそのシリコン酸化膜３の膜厚を減少させるだけでもよい。この注入ダメージ領域３１のエッチングでは、フッ化水素（フッ酸）系の水溶液による湿式酸化膜エッチングにより選択的なエッチングが行われる。そして、最終的にトレンチ側壁下部およびトレンチ底部だけに、相対的に厚い酸化膜（残留酸化膜３３）が形成される（図２（ｆ））。
【００２５】
このとき、注入されるイオン種や、その注入エネルギーおよび注入ドーズ量に応じて、シリコン酸化膜３に導入されるダメージ量とその分布を調整できる。また、注入回数は１度に限らず、数回に別けて注入することができる。また、各回ごとに異なる注入エネルギー、注入ドーズ量、注入角度で注入することも可能であり、それによって残留酸化膜３３の膜厚や形状などを調節できる。
【００２６】
注入するイオン種については、第一義的には、シリコン酸化膜３中に注入ダメージ領域３１が導入できるものであればよい。そのため、上述したアルゴンイオン以外でも、例えばＨ（水素）、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｂ（ボロン）、Ｐ（燐）、Ａｓ（砒素）などを用いることができる。このとき、不活性な希ガス類をイオン種として選択することで、ドーズ量が比較的小さくても確実にダメージ領域をシリコン酸化膜３内に導入できる。
【００２７】
シリコン酸化膜３内への注入ダメージ領域３１の導入のために、Ｆ（フッ素）、Ｃｌ（塩素）、Ｂｒ（臭素）、Ｉ（ヨウ素）などのハロゲン原子のイオンを注入した場合は、プロセス中における熱処理によってシリコン酸化膜３のハロゲン原子がシリコン原子と反応して、揮発性のＳｉＣｌ4などが形成され、外方に放出できる（外方拡散）。このため、過剰シリコンの原子濃度が低減され、シリコン酸化膜３の絶縁耐圧が向上し、信頼性も向上するという効果を奏する。また、ハロゲン原子は、汚染金属原子と反応し、揮発性の塩を形成しやすいので、混入した汚染金属の除去という効果も奏する。
【００２８】
このように、半導体基板１のトレンチ底部およびトレンチ底部に近いトレンチ側壁の部分的領域に厚いシリコン酸化膜を残留酸化膜３３として形成させる手段として、予めトレンチ１１内に均一に厚いシリコン酸化膜３を形成させた後、Ａｒなどのイオンを斜めイオン注入によるシャドーイングを利用してトレンチ側壁のシリコン酸化膜に選択的に注入ダメージ領域３１を導入し、フッ酸系水溶液によるシリコン酸化膜３の湿式エッチング時において、イオン注入時にシャドーイングされたダメージ未導入部分よりもダメージ導入部分でエッチングレートが増大する現象を利用して、トレンチ１１内の注入ダメージ領域３１のシリコン酸化膜を選択的に除去し、最終的にバーズビークが発生することなしに、トレンチ底部、もしくはトレンチ側壁下部およびトレンチ底部に相対的に厚い酸化膜を形成することができる。
【００２９】
ここでは、トレンチ側壁下部およびトレンチ底部で最終的に残留する残留酸化膜３３は、熱酸化により予めトレンチ１１内に厚くシリコン酸化膜を形成するようにしている。この熱酸化はシリコン酸化膜を形成するには簡便な方法である。
【００３０】
また、例えばモノシラン（ＳｉＨ4）、ジクロルシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）などのシラン系原料ガスをシリコンウエハの表面で酸化反応させたＨＴＯ膜や、テトラエトキシオルトシランをウエハ表面で熱分解させたＴＥＯＳ膜などのＣＶＤ酸化膜を用いることで、半導体基板１の熱酸化に起因して生じる応力や結晶欠陥を避けるとともに、トレンチ１１内でのシリコン消費を低減することができる。したがって、ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜を用いた場合は、デバイス特性の向上や信頼性の向上という効果を奏する。
【００３１】
なお、このＣＶＤ酸化膜は堆積直後のシリコン酸化膜の膜質がよくないが、高温でアニールすると熱酸化レベルにまで膜質が改善するので、ＣＶＤ堆積処理後に高温アニール処理をすることが望ましい。
【００３２】
図３は、ダメージ導入部分でエッチングレートが増大する現象を説明するための模式図である。ここでは、プレーナプロセスにおけるアルゴンイオンによる酸化膜へのダメージ導入部分のエッチングについて説明する。
【００３３】
同図（ａ）では、シリコンウエハ３０に形成されたシリコン酸化膜３の一部にアルゴンイオンを注入することで、注入ダメージ領域３１が導入される。シリコン酸化膜３は、その未導入領域３２を含め、フッ酸系水溶液で湿式エッチングが行われる。これにより、シリコンウエハ３０の表面に所定の段差を有する残留酸化膜３３が形成される（同図（ｂ）参照）。
【００３４】
なお、このようなシリコン酸化膜３中に導入されたダメージにより、フッ酸系水溶液での湿式エッチング時の注入ダメージ領域３１におけるエッチングレートが増大することは公知の事柄である。
【００３５】
この発明では、こうしたエッチングレートが増大するという現象を、トレンチが形成された半導体基板に対して斜めイオン注入することで生じるシャドーイング効果と組み合わせることにより、トレンチ内での選択的な酸化膜形成を行うものである。これによれば、プロセス終了後には注入ダメージ領域３１が残らないことから、デバイス特性の劣化が生じるおそれがなく、デバイスの信頼性が向上するという効果を奏する。
【００３６】
シリコン酸化膜にアルゴンイオン注入させて注入ダメージを導入することによって、フッ酸水溶液系での湿式エッチング時のエッチングレートが増大する現象については、非特許文献１に記載されている。
【００３７】
図４は、湿式酸化膜エッチングにおけるエッチングレートのアルゴンイオン注入ドーズ量依存性を示す図である。
このエッチングレートの特性図は非特許文献１に示されているものである。アルゴンイオン注入によってダメージが導入されたシリコン酸化膜の湿式エッチングレートは、深さ方向に分布して、そのドーズ量によっては、浅い位置と深い位置にエッチングレートの極大値を持つ場合がある。実線は浅い位置でのエッチングレートの極大値が表され、点線は深い位置でのエッチングレートの極大値が表されている。なお、横軸はＡｒ注入ドーズ量Ｄ、縦軸はエッチングレートＲEである。すなわち、酸化膜のエッチングレートはＡｒ注入ドーズ量が大きいほど、つまり酸化膜中に導入されるダメージ量が大きいほど大きい。また、酸化膜中のＡｒ分布やダメージ分布は注入エネルギー／注入ドーズ量によって可変であるため、用途により注入エネルギー／注入ドーズ量を調整することにより、湿式エッチング後に残留させる酸化膜の膜厚や膜質等を制御させることができる。
【００３８】
図５は、高チルト角でトレンチ内にイオン注入したときのシリコン酸化膜を示す断面模式図である。ここでチルト角とは、トレンチの深さ方向（鉛直線）を基準とする開き角度として計測される。図５に示すように、トレンチが形成された半導体基板１へ、予め厚いシリコン酸化膜３を均一に形成し、高チルト角度でイオン注入するとトレンチ底部に限らず、トレンチ側壁の下部にも酸化膜を残留させることができる。すなわち、このチルト角をトレンチの形状に応じて選択して、注入ダメージ領域３１を導入することにより、エッチング後の残留酸化膜３３の形状が決定される。
【００３９】
図６に示すように、図５の場合より小さいチルト角でイオン注入を行えば、トレンチ側壁全体のシリコン酸化膜３を注入ダメージ領域３４とすることができる。したがって、この場合にはトレンチ底部のシリコン酸化膜３が未導入領域３５となって、それが湿式酸化膜エッチングの後に残留酸化膜３６となる。
【００４０】
このように、Ａｒダメージ注入の際、入射イオンビームとトレンチの深さ方向（鉛直線）に対するチルト角度を適宜に調節することにより、トレンチ内に残留させる残留酸化膜３３，３６の形状を変更することが可能である。
【００４１】
図７は、この発明を適用したＴＬＰＭの一例を示す断面構造の模式図である。
このＴＬＰＭは、ｐ-型半導体基板１の表面を掘り下げてトレンチ１１を形成し、そのトレンチ１１の側壁部分および底面部分にｎドレイン領域１２が形成され、底面にはｎプラグ領域１３が形成されている。また、ｎ+ソース領域１４は半導体基板のトレンチ１１上部のｐオフセット領域１５内に形成されている。図９の従来のＴＬＰＭと異なるのは、トレンチ１１の側壁面のうち、少なくともゲート酸化膜１８が付着した部分に張出し部を含まないフラットな形状となっていることである。
【００４２】
トレンチ１１の開口部周囲にはソース電極１６が形成され、半導体基板表面のソース電極１６に挟まれた位置にはドレイン電極１７が形成されている。そして、ｐオフセット領域１５に対向するトレンチ１１内には、ゲート酸化膜１８を介してポリシリコンのゲート電極１９が設けられている。ｎドレイン領域１２とドレイン電極１７とをつなぐドレイン接続導体２０は、ポリシリコンによって構成されている。また、ゲート電極１９とドレイン接続導体２０およびソース接続導体２１とは、いずれもゲート酸化膜１８と一体の絶縁膜２２によって絶縁されている。
【００４３】
図８は、この発明を適用したＴＬＰＭの別の一例を示す断面構造の模式図である。
図７のＴＬＰＭとの違いは、ゲート電極１９とｎドレイン領域１２との間に設けられるゲート酸化膜１８の厚さだけである。図７のものは、トレンチ１１の底部だけでなくトレンチ側壁の下部にも酸化膜が残留して形成される残留酸化膜３３を利用しているのに対し、図８のものは、図６（ｂ）に示す残留酸化膜３６を利用してゲート酸化膜１８が形成されている。
【００４４】
従来技術を適用したＴＬＰＭ（図９）では、トレンチ側壁にＬＯＣＯＳによる応力や結晶欠陥が発生し、また側壁のシリコンには残留窒素の影響が懸念されていた。しかも、トレンチ側壁にはバーズビークによる凹凸が発生するおそれがあった。これに対して、図７、図８に示すＴＬＰＭでは、ＬＯＣＯＳに起因する応力や結晶欠陥は皆無となり、側壁のシリコンには残留窒素が存在せず、側壁形状を平坦にすることができる。
【００４５】
以上、この発明の半導体装置の製造方法によれば、トレンチ内に厚い熱酸化膜を形成する必要がないので、熱酸化に起因する応力や結晶欠陥が抑制される。そのため、素子特性や信頼性が向上したトレンチ型デバイスを製造することができる。また、トレンチ内酸化膜へＡｒなどによる斜めイオン注入の際に、シリコンウエハに対するイオンビームの入射角度（チルト角度）を調整して、トレンチ側壁のみ、あるいはトレンチ側壁のうちの限定された上部領域だけに選択的に注入ダメージを導入させて、その後にフッ酸系水溶液でエッチングすることにより、トレンチ底部のみに厚いシリコン酸化膜を残留させたり、あるいはトレンチ底部とトレンチ側壁下部の一部領域とに厚いシリコン酸化膜を残留させたりできる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程説明図（その１）である。
【図２】実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程説明図（その２）である。
【図３】ダメージ導入部分でエッチングレートが増大する現象を説明するための模式図である。
【図４】湿式酸化膜エッチングにおけるエッチングレートのアルゴンイオン注入ドーズ量依存性を示す図である。
【図５】高チルト角でトレンチ内にイオン注入したときのシリコン酸化膜を示す断面模式図である。
【図６】低チルト角でトレンチ内にイオン注入したときのシリコン酸化膜を示す断面模式図である。
【図７】この発明を適用したＴＬＰＭの一例を示す断面構造の模式図である。
【図８】この発明を適用したＴＬＰＭの別の一例を示す断面構造の模式図である。
【図９】従来技術を適用したＴＬＰＭの一例を示す断面構造の模式図である。
【図１０】トレンチ内に選択的に酸化膜を形成する手順を示す工程説明図である。
【図１１】窒素ドープシリコン膜／窒化膜を耐酸化マスクとする選択酸化工程を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  半導体基板
２  エッチングマスク
３  シリコン酸化膜
１０  ＴＬＰＭ（トレンチ横型パワーＭＯＳＦＥＴ）
１１  トレンチ
１２  ｎドレイン領域
１３  ｎプラグ領域
１４  ｎ+ソース領域
１５  ｐオフセット領域
１６  ソース電極
１７  ドレイン電極
１８  ゲート酸化膜
１９  ゲート電極
２０  ドレイン接続導体
２１  ソース接続導体
２２  絶縁膜
３１  注入ダメージ領域
【図１】
2006203007.tif 000003
【図２】
2006203007.tif 000004
【図３】
2006203007.tif 000005
【図４】
2006203007.tif 000006
【図５】
2006203007.tif 000007
【図６】
2006203007.tif 000008
【図７】
2006203007.tif 000009
【図８】
2006203007.tif 000010
【図９】
2006203007.tif 000011
【図１０】
2006203007.tif 000012
【図１１】
2006203007.tif 000013