(57)【要約】      （修正有）【課題】分離トレンチ部分に発生する熱応力を緩和することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ＳＯＩ層２０の表面に酸化膜３０を形成する工程を備える。酸化膜３０の表面に窒化膜４０を形成する工程を備える。分離トレンチ領域Ｒ２内のＳＯＩ層２０、酸化膜３０、窒化膜４０を除去し、第１トレンチ５２を形成する工程を備える。第１トレンチ５２の側壁に露出しているＳＯＩ層２０を熱酸化することで、内部が熱酸化膜６０により充填されている分離トレンチ領域Ｒ２を形成する工程を備える。窒化膜４０を除去する工程を備える。アモルファスシリコン層７０を形成する工程を備える。分離トレンチ領域Ｒ２の熱酸化膜６０およびアモルファスシリコン層７０を除去し、第２トレンチ８２を形成する工程を備える。アモルファスシリコン層７０を熱酸化により熱酸化膜７１へ変質することで、開口部７２を閉塞する工程を備える。【選択図】図１２
2011119368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に素子分離領域が形成されている半導体装置の製造方法であり、
半導体基板の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
酸化膜の表面に窒化膜を形成する窒化膜形成工程と、
素子分離領域内の半導体基板、酸化膜、および窒化膜を除去することにより、第１トレンチを形成する第１のトレンチ形成工程と、
第１トレンチの側壁に露出している半導体基板を熱酸化により第１熱酸化膜に変質させることで、内部が第１熱酸化膜により充填されている分離トレンチを形成する熱酸化膜充填工程と、
前記窒化膜を除去する窒化膜除去工程と、
窒化膜を除去した後の半導体基板の表面にアモルファスシリコン層を形成するアモルファスシリコン層形成工程と、
熱酸化膜充填工程で形成した分離トレンチのうち、当該分離トレンチよりも狭い幅を有する領域の第１熱酸化膜およびアモルファスシリコン層を除去することにより、第２トレンチを形成する第２のトレンチ形成工程と、
アモルファスシリコン層を熱酸化により第２熱酸化膜へ変質させることで、第２トレンチの開口部を第２熱酸化膜により閉塞する閉塞工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
第２のトレンチ形成工程と閉塞工程との間に行なわれる、第２トレンチの側壁の酸化膜をエッチングする第２トレンチ側壁エッチング工程
をさらに備え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】
第２のトレンチ形成工程では、
第１熱酸化膜同士が接して形成されるシーム部分が除去される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
アモルファスシリコン層の厚さは、第２トレンチの開口部の開口幅の半分以上である
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
第１のトレンチ形成工程では、１つの分離トレンチを形成する領域に複数の第１トレンチが形成され、
複数の第１トレンチの各々の幅が等しくされている
ことを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
第１のトレンチ形成工程では、
第１トレンチの幅と、第１トレンチ同士の間に形成される壁部の壁厚との比率が、１．２２：１にされる
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
半導体基板の素子分離領域に分離トレンチが形成されている半導体装置であり、
前記分離トレンチは、
半導体基板の表面から所定の深さまでの範囲に形成されている第１熱酸化膜と、
第１熱酸化膜の表面に形成されている第２熱酸化膜を有しており、
第１熱酸化膜には、第１熱酸化膜の幅より狭い幅のトレンチが形成されており、
第２熱酸化膜が、第１熱酸化膜に形成されたトレンチの開口部を閉塞していることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、半導体基板に素子領域と素子分離領域が形成されている半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トレンチによる素子分離を行なう方法として、シリコン基板にトレンチ（溝）を形成し、形成したトレンチに酸化シリコン膜を埋め込む方法が知られている。特許文献１には、トレンチ形成後にトレンチの側壁を熱酸化することで、トレンチ内部を熱酸化シリコン膜で充填する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２０５１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
酸化シリコンは、シリコンより熱膨張係数が小さい。このため、トレンチ内部が酸化シリコン膜で埋め込まれている構造では、半導体装置形成プロセスでの熱処理過程において、熱膨張係数の差に起因して発生する熱応力により、弾性変形しやすいシリコン側に歪みが発生する場合がある。シリコンに歪みが発生すると、歪みを緩和するためにシリコンに転位等の結晶欠陥が発生し、素子特性が劣化するおそれがある。
【０００５】
本願の技術は、上記の問題を解決するために創案された。すなわち、本願は、半導体基板に素子形成領域と素子分離領域が形成されている半導体装置の製造方法において、分離トレンチ部分に発生する熱応力を緩和することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に開示される半導体装置の製造方法は、半導体基板に素子分離領域が形成されている半導体装置の製造方法である。この半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程を備える。また、酸化膜の表面に窒化膜を形成する窒化膜形成工程を備える。また、素子分離領域内の半導体基板、酸化膜、および窒化膜を除去することにより、第１トレンチを形成する第１のトレンチ形成工程を備える。また、第１トレンチの側壁に露出している半導体基板を熱酸化により第１熱酸化膜に変質させることで、内部が第１熱酸化膜により充填されている分離トレンチを形成する熱酸化膜充填工程を備える。また、窒化膜を除去する窒化膜除去工程を備える。また、窒化膜を除去した後の半導体基板の表面にアモルファスシリコン層を形成するアモルファスシリコン層形成工程を備える。また、熱酸化膜充填工程で形成した分離トレンチのうち、当該分離トレンチよりも狭い幅を有する領域の第１熱酸化膜およびアモルファスシリコン層を除去することにより、第２トレンチを形成する第２のトレンチ形成工程を備える。また、アモルファスシリコン層を熱酸化により第２熱酸化膜へ変質させることで、第２トレンチの開口部を第２熱酸化膜により閉塞する閉塞工程を備える。
【０００７】
この製造方法では、半導体基板の表面に酸化膜と窒化膜を形成し、これらの膜と半導体基板の一部を除去して第１トレンチを形成する。次いで、熱酸化膜充填工程により、第１トレンチの側壁に露出している半導体基板が熱酸化により酸化される。半導体基板が酸化されると第１熱酸化膜となり、体積が膨張する。よって、熱酸化が進むにつれ、第１トレンチの両側壁から第１熱酸化膜がトレンチの中央へ向かって膨張し、第１トレンチの幅が狭くなっていく。そして、第１熱酸化膜同士が接合するまで熱酸化が行なわれることにより、内部が第１熱酸化膜により充填されている分離トレンチが形成できる。また熱酸化膜充填工程では、窒化膜により、分離トレンチを形成する領域以外の領域の半導体基板が熱酸化されることが防止される。
【０００８】
第２のトレンチ形成工程では、分離トレンチ内部の第１熱酸化膜に、第２トレンチが形成される。そして閉塞工程では、熱酸化により、アモルファスシリコン層が第２熱酸化膜となる。このとき、第２トレンチ開口部の両側壁から膨張してきた第２熱酸化膜同士が接合し、開口部が閉塞される。よって、分離トレンチの熱酸化膜内に、第２トレンチが空隙として存在している構造を形成することができる。
【０００９】
この製造方法で製造された半導体装置では、第２トレンチにより形成される空隙によって、半導体装置形成時の熱処理により分離トレンチ部分に発生する熱応力を緩和することができる。よって、熱応力に起因してシリコンに結晶欠陥が発生することを抑制できるため、素子特性が劣化することを防止することができる。
【００１０】
また、本願に開示される半導体装置の製造方法は、第２のトレンチ形成工程と閉塞工程との間に行なわれる、第２トレンチの側壁の酸化膜をエッチングする第２トレンチ側壁エッチング工程をさらに備えることができる。
【００１１】
第２トレンチの側壁の酸化膜のエッチングには、例えば、フッ酸によるウェットエッチングなどの等方性エッチングを用いることができる。また、第２トレンチの側壁のエッチング時には、第２トレンチの開口部を形成しているアモルファスシリコン層はエッチングされない。これにより、第２トレンチの開口部の広さを一定に維持しながら、第２トレンチ内部の幅を拡大することで、所望の空隙体積を得ることが可能となる。
【００１２】
また、本願に開示される半導体装置の製造方法の第２のトレンチ形成工程では、第１熱酸化膜同士が接して形成されるシーム部分が除去されることが好ましい。
【００１３】
シーム部分とは、第１トレンチの両側壁からトレンチの中央へ向かって膨張した第１熱酸化膜同士が接合している部分である。シーム部分が分離トレンチの酸化膜内に存在すると、半導体装置の耐圧特性の劣化等を引き起こす場合がある。そして第２のトレンチ形成工程では、シーム部分のアモルファスシリコン層および第１熱酸化膜が除去される。第２トレンチをシーム部分に作成することで、第２トレンチ作成とシーム除去とを同時に行ないながら、半導体装置の耐圧特性が劣化することを防止することができる。
【００１４】
また、本願に開示される半導体装置の製造方法では、アモルファスシリコン層の厚さは、第２トレンチの開口部の開口幅の半分以上であることが好ましい。閉塞工程では、熱酸化により、第２トレンチの開口部を形成しているアモルファスシリコン層が酸化され、第２熱酸化膜とされる。そして、アモルファスシリコン層の開口部の両側壁から、半導体基板の水平方向へ向かって第２熱酸化膜が膨張し、膨張した第２熱酸化膜同士が接合することで、開口部が閉塞される。このとき、第２熱酸化膜の半導体基板の水平方向への膨張量は、アモルファスシリコン層の垂直方向厚さと同程度となる。よって、アモルファスシリコン層の厚さを、第２トレンチの開口部の開口幅の半分以上とすることで、確実に第２トレンチの開口部を第２熱酸化膜で閉塞することが可能となる。
【００１５】
また、本願に開示される半導体装置の製造方法の第１のトレンチ形成工程では、１つの分離トレンチを形成する領域に複数の第１トレンチが形成され、複数の第１トレンチの各々の幅が等しくされていることが好ましい。サブミクロンオーダーの厚い熱酸化膜の形成においては、酸化速度は２乗速に従うため、必要酸化時間がシリコン膜厚の２乗に比例することになる。本願の半導体装置の製造方法では、１つの分離トレンチに対して複数の第１トレンチを形成することで、第１トレンチ同士の間に壁状に形成される半導体基板の幅を小さくすることができる。よって、熱酸化膜充填工程において酸化するシリコンの厚さを薄くすることができるため、熱酸化に必要な時間を短縮することが可能となる。
【００１６】
また、本願に開示される半導体装置の製造方法の第１のトレンチ形成工程では、第１トレンチの幅と、第１トレンチ同士の間に形成される壁部の壁厚との比率が、１．２２：１にされることが好ましい。１つの分離トレンチに対して第１トレンチを複数形成することで、第１トレンチ同士の間に半導体基板の壁部が形成される。そして、壁部を完全に第１熱酸化膜に変質させた場合、変質後の壁厚は２．２２倍に膨張する。すなわち、壁部の両側面が、酸化前の壁厚の０．６１倍ずつ、水平方向へ膨張する。このため、第１トレンチを第１熱酸化膜で完全に充填するためには、理論上、第１トレンチの幅を、壁部の壁厚の１．２２倍の値とすればよいことが分かる。よって、第１トレンチの幅：壁部の壁厚＝１．２２：１、の比率となるように複数の第１トレンチを形成することで、分離トレンチ内部を完全に第１熱酸化膜で充填することができる。
【００１７】
また、本願に開示される半導体装置は、半導体基板の素子分離領域に分離トレンチが形成されている半導体装置である。分離トレンチは、半導体基板の表面から所定の深さまでの範囲に形成されている第１熱酸化膜と、第１熱酸化膜の表面に形成されている第２熱酸化膜を有している。また、第１熱酸化膜には、第１熱酸化膜の幅より狭い幅のトレンチが形成されている。また、第２熱酸化膜が、第１熱酸化膜に形成されたトレンチの開口部を閉塞している。この半導体装置は、本願の半導体装置の製造方法によって具体化される半導体装置である。当該半導体装置では、第１熱酸化膜に形成されているトレンチによって、半導体装置形成時の熱処理により分離トレンチ部分に発生する熱応力を緩和することができる。また、第１熱酸化膜に形成されているトレンチの開口部が第２熱酸化膜で閉塞されているため、後の工程でトレンチ内に薬液等が進入することを防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本願に開示される半導体装置の製造方法によれば、半導体基板に素子形成領域と素子分離領域が形成されている半導体装置を製造する場合において、分離トレンチ部分に発生する熱応力を緩和することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】半導体装置の製造工程を説明する図（その１）である。
【図２】半導体装置の製造工程を説明する図（その２）である。
【図３】半導体装置の製造工程を説明する図（その３）である。
【図４】半導体装置の製造工程を説明する図（その４）である。
【図５】半導体装置の製造工程を説明する図（その５）である。
【図６】半導体装置の製造工程を説明する図（その６）である。
【図７】半導体装置の製造工程を説明する図（その７）である。
【図８】半導体装置の製造工程を説明する図（その８）である。
【図９】半導体装置の製造工程を説明する図（その９）である。
【図１０】半導体装置の製造工程を説明する図（その１０）である。
【図１１】半導体装置の製造工程を説明する図（その１１）である。
【図１２】半導体装置の製造工程を説明する図（その１２）である。
【図１３】半導体装置の製造工程を説明する図（その１３）である。
【図１４】半導体装置の製造工程を説明する図（その１４）である。
【図１５】半導体装置の製造工程を説明する図（その１５）である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。
（特徴１）第１トレンチ５２の側壁に露出しているＳＯＩ層２０の熱酸化は、１１００℃以上で行なわれる。
（特徴２）アモルファスシリコン層７０の成膜は、プラズマＣＶＤ法により４００℃程度で行なわれる。
（特徴３）アモルファスシリコン層７０の熱酸化工程は、大気圧よりも減圧下で行なわれる。
【実施例】
【００２１】
本願の実施例について図面を参照しながら説明する。図１から図１５を用いて、素子形成領域Ｒ１にＳＯＩ（Silicon On Insulator）層２０を残し、分離トレンチ領域Ｒ２にトレンチ部を形成する工程を説明する。素子形成領域Ｒ１は、トランジスタ等の半導体素子を形成する領域である。分離トレンチ領域Ｒ２は、隣接する素子形成領域Ｒ１同士を電気的に分離するための分離トレンチを形成する領域である。なお、図１から図１５は、素子形成領域Ｒ１および分離トレンチ領域Ｒ２の部分断面図である。
【００２２】
図１に示すように、ＳＯＩ基板９は、埋込酸化膜１０とＳＯＩ層２０を備える。ＳＯＩ層２０は単結晶シリコンである。なお本実施例では、埋込酸化膜１０の下部に存在する保持基板は省略して説明する。図１に示すように、まず、ＳＯＩ層２０の表面に酸化膜３０が形成される。酸化膜３０は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法による熱酸化膜堆積、もしくは熱酸化により形成される。なお、酸化膜３０は、素子分離として広く用いられているＬＯＣＯＳ酸化膜であってもよい。次に、酸化膜３０の表面にＣＶＤ法にて窒化膜４０が形成される。窒化膜４０は、後の熱酸化工程で、所望外のＳＯＩ層２０が熱酸化してしまうことを防止するための膜である。よって窒化膜４０の厚さは、酸化を防ぐために十分な厚さであればよく、例えば５０（ｎｍ）とされる。
【００２３】
図２に示すように、窒化膜４０の表面にレジスト層５０が形成される。そしてフォトエッチング技術にて、分離トレンチ領域Ｒ２の領域内のレジスト層５０が除去され、開口部５１が形成される。開口部５１は、後述する第１トレンチ５２を形成するためのマスク孔である。開口部５１は、１つの分離トレンチ領域Ｒ２に対して、複数形成されることが好ましい。また、複数の開口部５１の各々の開口幅は、等しくされることが好ましい。なお、フォトエッチング技術とは、フォトリソグラフィからＲＩＥ等のエッチングまでの一連の技術を意味する。フォトエッチング技術では従来公知の技術を用いることができるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２４】
次に、図３に示すように、ＣＦ系のガスを用いたドライエッチングにより、窒化膜４０および酸化膜３０をエッチングする。続いて、シリコンに対してエッチング効果のあるガス（ＳＦ６など）を用いたドライエッチングにより、ＳＯＩ層２０をドライエッチングする。これにより、第１トレンチ５２が、ＳＯＩ層２０に２つ形成される。また、第１トレンチ５２同士の間にＳＯＩ層２０の壁部５３が形成される。
【００２５】
ここで、第１トレンチ５２の幅をトレンチ幅Ｗ１と定義し、壁部５３の厚さを壁厚Ｗ２と定義する。トレンチ幅Ｗ１と壁厚Ｗ２との比の決め方について説明する。後述する熱酸化工程（図５）において、壁部５３が完全に熱酸化膜に変質されると、変質後の壁厚Ｗ２は２．２２倍に膨張する。すなわち、壁部５３の両側面が、壁厚Ｗ２の０．６１倍の値ずつ、水平方向（図面左右方向）へ膨張する。同様に、壁部５３と対向している第１トレンチ５２の側壁も、壁厚Ｗ２の０．６１倍の値だけ、水平方向に膨張する。これにより、分離トレンチ領域Ｒ２が熱酸化膜で完全に充填される。よって、トレンチ幅Ｗ１：壁厚Ｗ２＝１．２２：１、の比率となるようにレジスト寸法及びドライエッチング寸法を制御すれば、分離トレンチ領域Ｒ２内部を完全に熱酸化膜で充填することができることが分かる。
【００２６】
図４に示すように、エッチング後に残存しているレジスト層５０を除去する。除去方法は、硫酸と過酸化水素水と水の混合液であるＳＰＭ（Sulfuric acid/hydrogen Peroxide Mixture）によるウェットエッチングを用いてもよいし、アッシングを用いてもよい。
【００２７】
図５に示すように、第１トレンチ５２の側壁に露出しているＳＯＩ層２０を、熱酸化によりシリコン単結晶から熱酸化膜６０に変質させる。このとき、窒化膜４０により、素子形成領域Ｒ１のＳＯＩ層２０が熱酸化されることが防止される。ＳＯＩ層２０が熱酸化膜６０に変質すると、体積が膨張する。よって、熱酸化が進むにつれ、第１トレンチ５２の両側壁から熱酸化膜６０が第１トレンチ５２の中央へ向かって膨張し、第１トレンチ５２の幅が狭くなっていく。そして、熱酸化膜６０同士が接合するまで熱酸化が行なわれる。これにより、図５に示すように、内部が熱酸化膜６０により充填されている分離トレンチ領域Ｒ２が形成できる。
【００２８】
また、図５中のシーム部６１は、第１トレンチ５２の両側壁からトレンチの中央へ向かって膨張した熱酸化膜６０同士が接合している界面部分である。なお、図５における熱酸化工程は、熱酸化膜６０の流動性による応力緩和を目的として、１１００℃以上の高温で行なうことが望ましい。
【００２９】
図６に示すように、窒化膜４０が除去される。窒化膜４０の除去には、熱燐酸によるウェットエッチングを用いてもよいし、ドライエッチングを用いてもよい。
【００３０】
図７に示すように、窒化膜４０を除去した後の表面に、プラズマＣＶＤによりアモルファスシリコン層７０を成膜する。アモルファスシリコン層７０は、後述する熱酸化工程（図１２）にて熱酸化されることで、第２トレンチ８２の開口部を閉塞するために用いられる膜である。
【００３１】
アモルファスシリコン層７０の厚さの決め方について説明する。後述する熱酸化工程（図１１および図１２）において、熱酸化によりアモルファスシリコン層７０が酸化されて熱酸化膜７１に変質すると、体積が膨張する。そして、アモルファスシリコン層７０の開口部７２の両側壁から、水平方向へ向かって熱酸化膜７１が膨張し、膨張した熱酸化膜７１が接合することで、第２トレンチ８２の開口部が閉塞される。このとき、開口部７２における、熱酸化膜７１の水平方向への膨張量は、アモルファスシリコン層７０の垂直方向厚さと同程度となる。よって、アモルファスシリコン層７０の厚さを、第２トレンチ８２の開口部の開口幅Ｗ３の半分以上とすることで、確実に第２トレンチ８２の開口部を熱酸化膜７１で閉塞することが可能となる。
【００３２】
例えば、第２トレンチ８２のアスペクト比が５であり、第２トレンチ８２の深さが１（μｍ）である場合は、第２トレンチ８２の開口幅Ｗ３は０．２（μｍ）である。よってこの場合、アモルファスシリコン層７０の厚さは、０．１（μｍ）以上にする必要がある。
【００３３】
なお、アモルファスシリコン層７０の成膜方法としては、４００℃程度の低温成長ができるプラズマＣＶＤ法が望ましい。分離トレンチ領域Ｒ２のトレンチに熱酸化膜６０が充填されているため、ＬＰＣＶＤ（Low Pressure CVD）法などによる高温のポリシリコン成長を実施すると、その熱処理過程でＳＯＩ層２０に歪みが発生し、転位等の結晶欠陥を誘発するおそれがあるためである。
【００３４】
図８に示すように、アモルファスシリコン層７０の表面にレジスト層８０が形成される。そしてフォトエッチング技術にて、分離トレンチ領域Ｒ２の領域内のレジスト層８０が除去され、開口部８１が形成される。開口部８１は、後述する第２トレンチ８２を形成するためのマスク孔である。また、開口部８１は、シーム部６１の垂直上方（図面上方向）に形成される。
【００３５】
図９に示すように、シリコンに対してエッチング効果のあるガスを用いたドライエッチングにより、アモルファスシリコン層７０がエッチングされ、開口部７２が形成される。ここで、開口部７２の幅を開口幅Ｗ３と定義する。続いて、ＣＦ系のガスを用いたドライエッチングにより、熱酸化膜６０のシーム部６１が除去される。これにより、第２トレンチ８２が、熱酸化膜６０に２つ形成される。すなわち、図９の工程では、第２トレンチ８２の作成と、シーム部６１の除去とが同時に行なわれる。
【００３６】
シーム部６１を除去する効果を説明する。シーム部６１は、第１トレンチ５２の両側壁からトレンチの中央へ向かって膨張した熱酸化膜６０同士が接合している界面部分である。すると、シーム部６１に電荷がチャージすることなどにより、耐圧特性の劣化等を引き起こす場合がある。よって、第２トレンチ８２を形成する際にシーム部６１を除去することで、半導体装置の耐圧特性が劣化することを防止することができる。
【００３７】
図１０に示すように、第２トレンチ８２の側壁の酸化膜をエッチングすることで、第２トレンチ８２の空隙体積を増大させる。第２トレンチの側壁の酸化膜のエッチングには、例えば、フッ酸によるウェットエッチングなどの等方性エッチングを用いることができる。５％フッ酸処理１分で、約３０（ｎｍ）の熱酸化膜がエッチングされることから、エッチング時間を調整し、所望の空隙体積を得ることができる。
【００３８】
また、第２トレンチ８２の側壁のエッチング時には、アモルファスシリコン層７０に形成されている開口部７２はエッチングされない。これにより、開口部７２の開口幅Ｗ３を一定に維持しながら、第２トレンチ８２の内部の幅を拡大することが可能となる。
【００３９】
図１１に示すように、エッチング後に残存しているレジスト層８０を除去する。除去方法は、前述したＳＰＭによるウェットエッチングを用いてもよいし、アッシングを用いてもよい。
【００４０】
図１２に示すように、最表層のアモルファスシリコン層７０を熱酸化し、熱酸化膜７１へ変質させる。これにより、第２トレンチ８２の開口部の両側壁から膨張してきた熱酸化膜７１が接合し、開口部７２が閉塞される。よって、分離トレンチ領域Ｒ２の熱酸化膜６０内に、第２トレンチ８２が空隙として存在している構造を形成することができる。また、開口部７２を熱酸化膜７１で閉塞することにより、後の工程で第２トレンチ８２内に薬液等が進入することを防止することができる。
【００４１】
なお、アモルファスシリコン層７０の熱酸化工程は、大気圧よりも減圧下で行なうことが好ましい。これにより、閉塞した第２トレンチ８２の内部に残留した気体が、その後のプロセス熱処理過程にて膨張し、第２トレンチ８２を破裂させることを防ぐことができる。また、酸化温度は、熱酸化膜７１の流動性による応力緩和を目的として、１１００℃以上の高温であることが望ましい。また、酸化温度は、上記の破裂防止の観点から、図１２の工程以降の半導体装置製造プロセスにおける一連の熱処理における最高温度で実施することが望ましい。
【００４２】
図１３に示すように、熱酸化膜７１の表面にレジスト層９０が形成される。そしてフォトエッチング技術にて、素子形成領域Ｒ１のレジスト層９０が除去され、開口部が形成される。本処理は、素子形成領域Ｒ１のＳＯＩ層２０の表面を露出するための前準備の処理である。
【００４３】
図１４に示すように、フッ酸によるウェットエッチングにより、レジスト層９０の開口部の熱酸化膜７１および酸化膜３０がエッチングされる。エッチング時間を調整することで、素子形成領域Ｒ１部分のＳＯＩ層表面を完全に露出することができる。
【００４４】
図１５に示すように、エッチング後に残存しているレジスト層９０を除去する。除去方法は、前述したＳＰＭによるウェットエッチングを用いてもよいし、アッシングを用いてもよい。
【００４５】
本願に係る半導体装置の製造方法の効果を説明する。本願の半導体装置の製造方法では、第２トレンチ８２により形成される空隙によって、半導体装置形成時の熱処理時に素子形成領域Ｒ１および分離トレンチ領域Ｒ２に発生する熱応力を緩和することができる。よって、熱応力に起因して素子形成領域Ｒ１のＳＯＩ層２０に結晶欠陥が発生することを抑制できるため、素子特性が劣化することを防止することができる。
【００４６】
また、本願の半導体装置の製造方法では、１つの分離トレンチ領域Ｒ２に対して複数の第１トレンチ５２を形成することで、第１トレンチ５２同士の間に形成される壁部５３の壁厚を小さくすることができる。サブミクロンオーダーの厚い熱酸化膜の形成においては、酸化速度は２乗速に従うため、必要酸化時間が膜厚の２乗に比例することになる。例えば、膜厚が０．５（μｍ）の熱酸化膜の形成時間に比して、膜厚が０．２５（μｍ）の熱酸化膜の形成時間は、約１／４の時間となる。よって、熱酸化工程において酸化する壁部５３の壁厚を薄くすることにより、熱酸化に必要な時間を短縮することが可能となる。
【００４７】
また、酸化膜をトレンチ深さの２〜３倍程度成膜し、さらにＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）工程にて酸化膜除去および平坦化を実施することで素子分離構造を形成する方法に比して、本願の半導体装置の製造方法では、ＣＭＰ工程を用いる必要がない。よって、低コストで素子分離構造を形成することができる。
【００４８】
また、本願の半導体装置の製造方法では、１つの分離トレンチ領域Ｒ２に対して、任意の数の第２トレンチ８２を形成することができる。よって、高電圧素子間の耐圧確保のために必要な空隙の幅を任意に設定することができる。
【００４９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず特許請求の範囲を限定するものではない。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【００５０】
本実施例では、ＳＯＩ基板９を用いる場合を説明したが、これに限られない。シリコン単結晶のみからなる通常のシリコン基板を用いても、本願の半導体装置の製造方法を実施することが可能である。
【００５１】
また本実施例では、１つの分離トレンチ領域Ｒ２に複数の第１トレンチ５２が形成される場合を説明したが、この形態に限られない。分離トレンチ領域Ｒ２の幅が狭い場合など、熱酸化速度を高める必要がない場合には、１つの分離トレンチ領域Ｒ２に１つの第１トレンチ５２を形成してもよい。
【符号の説明】
【００５２】
９  ＳＯＩ基板
２０  ＳＯＩ層
３０  酸化膜
４０  窒化膜
５２  第１トレンチ
５３  壁部
６０  熱酸化膜
６１  シーム部
７０  アモルファスシリコン層
７１  熱酸化膜
７２  開口部
８２  第２トレンチ
Ｒ１  素子形成領域
Ｒ２  分離トレンチ領域
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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