(57)【要約】【課題】トランジスターを劣化させるゲート酸化物ラップアラウンド現象を解消する。【解決手段】  マスク材料は、タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種を含んでいる。開口部が、マスク材料を通って半導体基板内に至るように形成されている。トレンチ分離材料が、分離トレンチを過剰充填する効果量で形成されている。トレンチ分離材料は、マスク材料のタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種の少なくとも最外側面に至るまで研磨される。タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種は基板からエッチング除去される。【選択図】      図７
2007531324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレンチ分離領域を形成する方法であって、
タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種を含んだマスク材料を半導体基板上に形成するステップと；
前記半導体基板の半導体材料内に、分離トレンチを形成するのに効果的な開口部を、前記マスク材料を通って前記半導体基板内に至るように形成するステップと；
トレンチ分離材料を、前記分離トレンチ内と該トレンチ外側の前記マスク材料上に、前記分離トレンチを過剰充填する効果量で形成するステップと；
前記トレンチ分離材料を前記マスク材料のタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種の少なくとも最外側面に至るまで研磨するステップと；
タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種を前記基板からエッチング除去するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
マスク材料はタングステンを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
マスク材料は窒化チタンを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
マスク材料は非晶炭素を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
非晶炭素含有層はホウ素及び窒素のうちの少なくとも１方を含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
非晶炭素含有層は可視光線に対して透明であることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
マスク材料はタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも二種を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
マスク材料は非晶炭素を含んでいることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
半導体材料はバルク半導体単結晶シリコンを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
トレンチ分離材料は二酸化シリコンを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
トレンチ分離材料は窒化シリコン含有層を含んでおり、二酸化シリコンの少なくとも一部は前記窒化シリコン含有層上に形成されていることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
二酸化シリコンの少なくとも一部が窒化シリコン含有層の窒化シリコン上に形成されていることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
エッチング除去ステップはトレンチ分離材料の少なくとも一部に対して選択的に実施されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１４】
エッチング除去ステップはトレンチ分離材料の全てに対して選択的に実施されることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
マスク材料は窒化シリコンを含まないことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１６】
トレンチ分離領域を形成する方法であって、
タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種を含んだマスク材料を半導体基板上に形成するステップと；
前記半導体基板の半導体材料内に、分離トレンチを形成するのに効果的な開口部を、前記マスク材料を通って前記半導体基板内に至るように形成するステップと；
窒化シリコン以外の材料を少なくとも一種以上その上に形成した窒化シリコン含有層を含んだトレンチ分離材料を、前記分離トレンチ内と該トレンチ外側の前記マスク材料上に、前記分離トレンチを過剰充填する効果量で形成するステップと；
前記分離トレンチ材料を前記マスク材料のタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種の少なくとも最外側面に至るまで研磨するステップと；
前記基板から選択的に窒化シリコン含有層に至るまで、タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種をエッチング除去するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
マスク材料はタングステンを含んでいることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
マスク材料は窒化チタンを含んでいることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
マスク材料は非晶炭素を含んでいることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
非晶炭素含有層はホウ素と窒素のうちの少なくとも一方を含んでいることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
非晶炭素含有層は可視光線に対して透明であることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
マスク材料はタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも二種を含んでいることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２３】
マスク材料は非晶炭素を含んでいることを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
エッチング除去ステップは全てのトレンチ分離材料に対して選択的に実施されることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２５】
マスク材料は窒化シリコンを含まないことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２６】
トレンチ分離領域を形成する方法であって、
少なくとも一部は酸化処理できるマスク材料を半導体基板上に形成するステップと；
前記半導体基板の半導体材料内に、側壁を有する分離トレンチを形成するのに効果的な側壁を有する開口部を、前記マスク材料を通って前記半導体基板内に至るように形成するステップと；
前記半導体材料の側壁が酸化される速度より速い速度で、前記マスク材料の側壁を酸化するのに効果的な酸化条件に前記基板を曝露させるステップと；
トレンチ分離材料を前記分離トレンチ内に形成するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２７】
トレンチ分離材料を形成するステップは、窒化シリコン含有層を酸化マスク材料側壁上と酸化半導体材料側壁上に形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
酸化マスク材料はポリシリコンを含んでいることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
ポリシリコンはホウ素及び燐の少なくとも一方でドープされていることを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
側壁の半導体材料は単結晶シリコンを含んでいることを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
トレンチ分離材料の形成ステップは、窒化シリコン含有層を酸化マスク材料側壁上と酸化半導体材料側壁上に形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３２】
マスク材料はタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種を含んでいることを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３３】
マスク材料はタングステンを含んでいることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
マスク材料は窒化チタンを含んでいることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３５】
マスク材料は非晶炭素を含んでいることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３６】
非晶炭素含有層はホウ素と窒素のうちの少なくとも一方を含んでいることを特徴とする請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
非晶炭素含有層は可視光線に対して透明であることを特徴とする請求項３５記載の方法。
【請求項３８】
マスク材料はポリシリコン、タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも二種を含んでいることを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３９】
マスク材料は非晶炭素を含んでいることを特徴とする請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
マスク材料は窒化シリコンを含まないことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項４１】
トレンチ分離材料は高密度プラズマ蒸着二酸化シリコンを含んでいることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項４２】
曝露ステップは、半導体材料の側壁上よりも横方向に厚い酸化層をマスク材料の側壁上に形成することを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項４３】
トレンチ分離領域を形成する方法であって、
半導体基板上にマスク材料を形成するステップと；
前記半導体基板の半導体材料内に、分離トレンチを形成するのに効果的な開口部を、前記マスク材料を通って前記半導体基板内に至るように形成ステップと；
前記分離トレンチ内と前記マスク材料上に、前記トレンチを被膜処理するのに効果的な窒化シリコン含有層を蒸着するステップと；
前記分離トレンチ内と該トレンチ外側の前記マスク材料上で前記窒化シリコン含有層上にトレンチ分離材料を蒸着するステップと；
前記トレンチ分離材料と前記窒化シリコン含有層を少なくとも前記マスク材料に至るまで研磨処理するステップと；
前記半導体基板の前記半導体材料の外側に窒化シリコン含有層の一部が延び出た状態で残るように、前記半導体基板の前記半導体材料の外側から前記マスク材料と前記トレンチ分離材料を前記窒化シリコン含有層に対して除去するステップと；
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４４】
マスク材料は窒化シリコンを含まないことを特徴とする請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
マスク材料はポリシリコン、タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種を含んでいることを特徴とする請求項４３記載の方法。
【請求項４６】
マスク材料はポリシリコンを含んでいることを特徴とする請求項４５記載の方法。
【請求項４７】
マスク材料はタングステンを含んでいることを特徴とする請求項４５記載の方法。
【請求項４８】
マスク材料は窒化チタンを含んでいることを特徴とする請求項４５記載の方法。
【請求項４９】
マスク材料は非晶炭素を含んでいることを特徴とする請求項４５記載の方法。
【請求項５０】
非晶炭素含有層はホウ素及び窒素の少なくとも一方を含んでいることを特徴とする請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
非晶炭素含有層は可視光線に対して透明であることを特徴とする請求項４９記載の方法。
【請求項５２】
マスク材料はポリシリコン、タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも二種を含んでいることを特徴とする請求項４５記載の方法。
【請求項５３】
マスク材料は非晶炭素を含んでいることを特徴とする請求項５２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトレンチ分離領域の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な半導体装置においては、多数のデバイスが半導体基板の小面積に詰め込まれ、集積回路を提供している。多くの個々のデバイスは互いに電気的に分離されている。従って、電気的分離は半導体装置デザインの一体不可分な要素であり、隣接コンポーネントと装置との間の不都合な電気的カップリングを防止している。
【０００３】
回路コンポーネントを分離する従来の方法は、典型的にはトレンチ分離領域を利用する。トレンチ分離領域は半導体基板上にマスク層を蒸着あるいは他の方法で形成することで提供される。トレンチはマスク層を通って半導体基板内に達するようにエッチング処理することで提供される。その後、トレンチは絶縁材料で充填される。トレンチ分離のための例示的マスク材料は窒化シリコンあるいはポリシリコンであり、下側にパッド酸化物層を有する場合と、有さない場合がある。さらにトレンチ形成後、典型的にはそれらは窒化シリコンで被膜され、被膜は最終的にトレンチ分離材料の一部となる。トレンチ側壁には典型的には酸化処理も施され、窒化物被膜処理前あるいは被膜処理後に二酸化シリコン層が形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
分離トレンチ内に提供されるトレンチ分離材料は典型的にはトレンチを過剰充填するマスク材料上及びトレンチ内の絶縁材料の被膜を含む。その後、分離材料は、少なくともマスク層の外面にまで、典型的には、例えば化学・機械研磨によって研磨処理される。マスク材料は典型的には選択的に基板からエッチングで除去され、少なくともこの処理段階でトレンチ分離領域を満たして外側に延び出る絶縁分離材料を残す。都合が悪いことに、マスク材料が窒化シリコンを含み、窒化シリコンがトレンチの被膜にも使用される場合、その窒化物被膜もエッチング除去される。これはトレンチ内の窒化物被膜を基板の半導体材料の外面に対して陥没させることになる。これは、最終的に提供されるトランジスターを劣化させるゲート酸化物ラップアラウンド現象を引き起こす。
【０００５】
本発明は上述の問題点の解消を目的とするが、それに留まらない。本発明の範囲は「請求の範囲」によってのみ限定される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はトレンチ分離領域の形成方法を含む。１実施例においては、マスク材料は半導体基板上に形成される。マスク材料はタングステン、窒化チタン及び非晶炭素（アモルファスカーボン）のうち少なくとも一種を含んでいる。半導体基板の半導体材料内に分離トレンチを形成するのに効果的な開口部がマスク層を通って半導体基板内に至るように形成される。トレンチ分離材料は分離トレンチ内とトレンチの外側のマスク材料上に、分離トレンチを過剰充填する効果量で提供される。トレンチ分離材料はマスク材料のタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種の少なくとも最外側面に至るまで研磨される。タングステン、窒化チタン及び非晶炭素の少なくとも一種は基板からエッチング除去される。
【０００７】
１実施例においては、トレンチ分離領域を形成する方法は、半導体基板上にマスク材料を形成するステップを含む。そこでマスク材料の少なくとも一部は酸化処理できる。マスク材料を通り、半導体基板の半導体材料内に至る開口部が半導体基板の半導体材料内に分離トレンチを形成するように提供される。開口部と分離トレンチはそれぞれ独立して側壁を有している。基板は、マスク材料側壁を半導体材料の側壁よりも効率よく酸化する酸化条件に曝露される。トレンチ分離材料が分離トレンチ内に形成される。
【０００８】
１実施例によるトレンチ分離領域の形成方法は、半導体基板上にマスク材料の形成ステップを含む。半導体基板の半導体材料内に、分離トレンチを形成するのに効果的な開口部が、マスク材料を通って半導体基板内に至るように形成される。窒化シリコン含有層が分離トレンチ内とマスク材料上に被膜され、分離トレンチを効果的に被膜する。トレンチ分離材料は分離トレンチ内の窒化シリコン含有層上と分離トレンチの外側のマスク材料上に被膜される。トレンチ分離材料と窒化シリコン含有層は少なくともマスク層に至るまで研磨される。マスク層とトレンチ分離材料は、半導体基板の半導体材料の外側に延び出る窒化シリコン含有層の一部を残すように、半導体基板の半導体材料から外側に窒化シリコン含有層に対して除去される。
【０００９】
本発明は他の実施態様及び特徴も想定している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
例示的実施例によるトレンチ分離領域の形成方法をまず図１から図５に関連して説明する。図１は、例えばバルク半導体単結晶シリコン１２を含んだ半導体基板１０を図示する。本発明はバルク半導体処理の好適実施例を解説するが、本発明は絶縁体上半導体製法を含むいかなるトレンチ分離領域の形成方法も想定する。用語“半導体基板”とは、半導体材料を含んだ構造体のことであり、半導体ウェハーのごときバルク半導体材料（単独または他の材料を含んだ構造体）並びに半導体材料層を含む（単独または他の材料を含んだ構造体）。“基板”とは支持構造体のことであり、前述の半導体基板を含む。“層”は単層並びに複層を含んだ概念である。
【００１１】
マスク材料１４は半導体基板１０上に形成され、半導体基板１０を含む。図示の実施例ではマスク材料１４はパッド酸化物層１６と、その上に形成されたマスク材料層１８を含む。酸化物層１６の例示的な厚みは２０オングストロムから７５オングストロムである。６０オングストロムが好適である。マスク材料層１８は２００オングストロムから１５００オングストロムの厚みであり、５００オングストロムが好適である。マスク材料層１８は、タングステン（元素及び/又は合金）、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種である。非晶炭素が使用される１実施例では、ホウ素と窒素のうちの少なくとも一方を含むことができる。
【００１２】
さらに非晶炭素に関する１例示的実施例では、マスク材料１４は可視光線に対して透明な層を含んでいる。本文では可視光線に対して透明な非晶炭素含有層は、相当に低い吸収係数（ｋ）を有した層を含んでいる。係数ｋは波長６３３ｎｍで約０．１５から約０．００１（以下）である。可視光線に対して透明な非晶炭素含有層は、例えば約２００℃から約４５０℃で形成される。例示的な好適圧力は約３トール（Ｔｏｒｒ）から約７トールである。好適温度は３７５℃で５トールである。そのような被膜処理には好適にはプラズマが利用される、シャワーヘッドに適用される例示的電力は５００ワットから１１００ワットであり、特に好適には８００ワットである。Ｃ３Ｈ６の例示的流量は４００ｓｃｃｍから２４００ｓｃｃｍであり、好適には１４５０ｓｃｃｍである。
【００１３】
ヘリウムの例示的な好適流量は２５０ｓｃｃｍから６５０ｓｃｃｍであり、特に好適には４５０ｓｃｃｍである。シャワーヘッド/基板支持サセプターの例示的な好適間隔は２４０ミルである。透明性を提供する例示的な追加あるいは他の炭化水素ガスはＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８である。そのような被膜処理時に提供される好適ガスは単ガスであっても、ヘリウム等が混在する様々なガスの混合物であってもよい。
【００１４】
さらに、低温被膜によって高温被膜よりも優れた透明性が得られよう。基板上の非晶炭素含有層の例示的な被膜厚は４０００オングストロムである。もし非晶炭素含有層のホウ素及び/又は窒素ドーピングが望まれれば、例示的ホウ素源ガスは例示流量１５００ｓｃｃｍのＢ２Ｈ６であり、例示的窒素ガスは例示的流量１０００ｓｃｃｍのＮ２である。ホウ素ドーピングが望まれれば、ホウ素に対する層の例示的密度は０．５原子％から６０原子％である。窒素ドーピングが望まれれば、窒素に対する層の例示的密度は０．１原子％から２０原子％である。
【００１５】
ハードマスク層及び／または抗反射コーティング層をマスク材料層１８上に使用してもよい。１好適実施例ではマスク材料１４は窒化シリコンを含まない。
【００１６】
図２では、半導体基板１０の半導体材料１２内に、分離トレンチ２２を形成するのに効果的な開口部２０が、マスク材料１４を通って半導体基板１０内に至るように形成されている。例として挙げれば、従来技術または開発中の技術を用いたフォトリソグラフィーパターン化処理、現像処理及びエッチング処理が望ましい。
【００１７】
図３では、分離トレンチ２２内とトレンチ２２外側のマスク材料１４上に、分離トレンチを過剰充填するのに効果的なトレンチ分離材料２４が形成されている。例示的な好適材料は二酸化シリコンであり、例えば高濃度プラズマ蒸着二酸化シリコンであり、さらに熱酸化物及び／または窒化シリコントレンチ被膜材料を有するまたは有さない場合がある。
【００１８】
図４では、トレンチ分離材料２４が、マスク材料１４のタングステン、窒化チタン及び非晶炭素材料１８のうちの少なくとも一種である最外側面に至るまで研磨されている。例示的な好適技術には、あらゆる従来技術または開発中のＣＭＰ器具またはスラリーを用いた化学・機械研磨等が含まれる。
【００１９】
図５では、タングステン、窒化チタン及び非晶炭素材料１８のうちの少なくとも一種が基板からエッチング除去されている。好適には、このエッチング除去はトレンチ分離材料２４の少なくとも一部に対して選択的に実施され、図示のエッチング除去は全てのトレンチ分離材料２４に対して選択的である。本明細書では、選択的エッチングあるいは除去ステップは、別の方法と比較して少なくとも２：１の割合で１つの材料を除去する。例示的なパッド酸化物層１６も材料２４の一部または全部と共に分離トレンチ２２の外側から除去できる。
【００２０】
例示の目的のみで、図４で示すものの別の例示的な実施例を半導体基板１０ａとの関連で図６に示す。最初に説明した実施例と同じ参照番号を使用しているが、異なるものには異なる番号または“ａ”を付して表わす。マスク材料１４ａはタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも二種を含んでおり、これら材料の少なくとも一種である外側層１９は、タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの別の少なくとも一種を含んだマスク材料層１８ａの外側に受領されている。例示的な実施例の１つとして、好適には材料１９は非晶炭素を含んでおり、材料１８ａはタングステン及び窒素化タングステンのうちの少なくとも一種を含んでいる。
【００２１】
例示の目的のみで、トレンチ分離領域形成の別の例示的な実施方法を、図７から図９に関して半導体基板１０ａとの関連で説明する。最初に説明した実施例と同じ参照番号を使用し、異なるものには異なる番号または“ｂ”を付して表わす。図７では、分離トレンチ２２内とトレンチ２２外側のマスク材料１４上に、分離トレンチ２２を過剰充填するのに効果的なトレンチ分離材料２４ｂが形成されている。トレンチ分離材料２４ｂは、窒化シリコン含有層３０とその上に形成される窒化シリコン以外の少なくとも一種の材料３２を含んでいる。層３０の例示的厚みは７０オングストロムであり、層３２の例示的な好適材料は高密度プラズマ蒸着二酸化シリコンである。もちろん、熱二酸化シリコン層を、層３０の蒸着の前又は後にトレンチ側壁２２上に形成してもよい。
【００２２】
図８では、トレンチ分離材料２４ｂはマスク材料１４のタングステン、窒化チタン及び非晶炭素材料１８のうち少なくとも一種の少なくとも最外側面に至るまで研磨されている。
【００２３】
図９では、タングステン、窒化チタン及び非晶炭素材料１８のうち少なくとも一種が、基板から選択的に窒化シリコン含有層３０に至るまでエッチング除去されている。例えば、窒化シリコンに対する元素タングステン、非晶炭素及び／またはＴｉＮのための例示的エッチング化学剤はＨ２ＳＯ４とＨ２Ｏ２を、１４０℃で重量比９：１の割合で含んでいる。さらに例えば、窒化シリコンに対する元素タングステン及び／またはＴｉＮのための例示的なエッチング化学剤はＨ２Ｏ，ＨＣｌ，及びＨ２Ｏ２を７０℃で重量比２０：４：１の割合で含んでいる。
【００２４】
トレンチ分離領域のさらに別の例示的実施方法を半導体基板１０ｃとの関連で図１０から図１３に関して説明する。最初に説明した実施例と同じ参照番号を使用し、異なるものには異なる番号または“ｃ”を付して表わす。先ず図１０に関して、マスク材料１４ｃが半導体基板１２上に形成されている。マスク材料１４ｃはパッド酸化物層１６と、少なくとも一部が酸化可能である上側の材料１８ｃとを含んでいる。厚みは好適には第1実施例に関して説明した通りである。例示的な材料には前述のもの、特にタングステン、非晶炭素、及び／または窒化タングステンが含まれる。追加の材料の例には、ドープされていないか、ホウ素及び／または燐等の別の材料でドープされたポリシリコンがある。追加の酸化可能マスク材料としては既存または開発中のものが想定されている。１好適実施例では、マスク材料１４ｃは窒化シリコンを含んでいない。
【００２５】
図１０では、半導体基板１０ｃの半導体材料１２内に、分離トレンチ２２を形成するのに効果的な開口部２０が、マスク材料１４ｃを通って半導体基板１０ｃ内に至るように形成されている。マスク開口部２０は側壁３４を含んでおり、分離トレンチ２２は側壁３６を有している。
【００２６】
図１１では、基板１０ｃが、半導体材料１２の側壁３６が酸化される速度より速い速度で、マスク材料側壁３４を酸化するのに効果的な酸化条件に曝露されている。よって１好適実施例では、半導体材料１２の側壁上よりも横方向に厚い酸化層３９が開口部２０内のマスク材料側壁上に形成されている。
【００２７】
図１２では、トレンチ分離材料２４ｃが分離トレンチ２２内に形成されている。トレンチ分離材料は１以上の材料を含んでもよく、材料３９もトレンチ分離材料を含んでいる。他にも第1実施例に関して説明した如く進行してもよく、例えば、材料２４ｃ、３９及び１４ｃは、例えば図１３に示すように半導体材料１２から外側方向に除去される。
【００２８】
別の例示的な実施例の半導体基板１０ｄを図１４と図１５に示す。図１０から図１３で説明した実施例と同じ参照番号を使用し、異なるものには異なる番号または“ｄ”を付して表わす。図１４において半導体基板１０ｄは、酸化マスク材料側壁と酸化半導体材料側壁上（すなわち材料３９上）に受領されている窒化シリコン含有層４２を含むトレンチ分離材料２４ｄを含んで形成されている。例えば高密度プラズマ蒸着二酸化シリコン等の追加材料４４がその上に形成されている。
【００２９】
図１５は、例えば、全ての材料が半導体基板１０ｄの材料１２から外側に除去されているその後のプロセスを示している。
【００３０】
本発明によるトレンチ分離領域形成のさらに別の好適な方法を、図１６と図１７の半導体基板１０ｅに関して説明する。最初に説明した実施例と同じ参照番号を使用し、異なるものには異なる番号または“ｅ”を付して表わす。図１６では、半導体基板１２上にマスク材料１４が形成されている。前述の材料等のあらゆる材料が想定されており、これらのマスク材料は窒化シリコンを含まないことが望ましい。半導体基板１０ｅの半導体材料１２内に、分離トレンチ２２を形成するのに効果的な開口部２０が、マスク材料１４を通って半導体材料１２内に至るように形成されている。分離トレンチ２２内とマスク材料１４上に窒化シリコン含有層５０が蒸着されており、効果的にトレンチ２２を被膜している。層５０の厚みは例えば１０オングストロムから１５０オングストロムである。分離トレンチ２２内とトレンチ２２外側のマスク材料１４上の窒化シリコン含有層５０上に、トレンチ分離材料２４が蒸着されている。例示的な好適材料には上述のもの、例えば高プラズマ蒸着二酸化シリコンが挙げられる。図１６は、少なくともマスク材料１４に至るまで研磨処理されたトレンチ分離材料２４と窒化シリコン含有層５０を示している。
【００３１】
図１７では、半導体基板１０ｅの半導体材料１２の外側に窒化シリコン含有層５０の一部が延び出た状態で残るように、半導体基板１０ｅの半導体材料１２の外側からマスク材料１４とトレンチ分離材料２４を窒化シリコン含有層５０に対して除去する。例えば材料２４が二酸化シリコンで、材料１８がポリシリコンである場合のこのプロセスのための技術には、常温及び常圧でＨ２Ｏ：ＨＦの体積比が２５：１の溶液でのディッピング処理あるいはスプレー処理が含まれる。ポリシリコンと二酸化シリコンの場合は、あらゆる自然酸化被膜材料１８を剥離するためにそのような溶液を先ず使用し、その後ポリシリコンをテトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）でエッチング処置できる。そのような溶液は例えば３０℃の脱イオン水内で重量比２．２５％ＴＭＡＨである水溶液である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の１実施例により処理されている半導体ウェハーフラグメント（一部）の概略断面図である。
【図２】図１に続く段階の図１のウェハーフラグメントを図示する。
【図３】図２に続く段階の図２のウェハーフラグメントを図示する。
【図４】図３に続く段階の図３のウェハーフラグメントを図示する。
【図５】図４に続く段階の図４のウェハーフラグメントを図示する。
【図６】本発明の１実施例により処理されている別半導体ウェハーフラグメントの概略断面図である。
【図７】本発明の１実施例による処理されている別半導体ウェハーフラグメントの概略断面図である。
【図８】図７に続く段階の図７のウェハーフラグメントを図示する。
【図９】図８に続く段階の図８のウェハーフラグメントを図示する。
【図１０】本発明の１実施例により処理されている別半導体ウェハーフラグメントの概略断面図である。
【図１１】図１０に続く段階の図１０のウェハーフラグメントを図示する。
【図１２】図１１に続く段階の図１１のウェハーフラグメントを図示する。
【図１３】図１２に続く段階の図１２のウェハーフラグメントを図示する。
【図１４】本発明の１実施例により処理されている別半導体ウェハーフラグメントの概略断面図である。
【図１５】図１４に続く段階の図１４のウェハーフラグメントを図示する。
【図１６】本発明の１実施例により処理されている別半導体ウェハーフラグメントの概略断面図である。
【図１７】図１６に続く段階の図１６のウェハーフラグメントを図示する。
【符号の説明】
【００３３】
１２  半導体材料
２０  開口部
２２  分離トレンチ
２４Ｃ  トレンチ分離材料
【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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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年12月22日(2006.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレンチ分離領域を形成する方法であって、
タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種を含んだマスク材料を半導体基板上に形成するステップと；
前記半導体基板の半導体材料内に、分離トレンチを形成するのに効果的な開口部を、前記マスク材料を通って前記半導体基板内に至るように形成するステップと；
トレンチ分離材料を、前記分離トレンチ内と該トレンチ外側の前記マスク材料上に、前記分離トレンチを過剰充填する効果量で形成するステップと；
前記トレンチ分離材料を前記マスク材料のタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種の少なくとも最外側面に至るまで研磨するステップと；
前記研磨ステップの後で前記マスク材料の残り全てを前記基板からエッチング除去するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
トレンチ分離領域を形成する方法であって、
窒化チタンを含んだマスク材料を半導体基板上に形成するステップと；
前記半導体基板の半導体材料内に、分離トレンチを形成するのに効果的な開口部を、前記マスク材料を通って前記半導体基板内に至るように形成するステップと；
トレンチ分離材料を、前記分離トレンチ内と該トレンチ外側の前記マスク材料上に、前記分離トレンチを過剰充填する効果量で形成するステップと；
前記分離トレンチ材料を前記マスク材料のタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種の少なくとも最外側面に至るまで研磨するステップと；
前記基板から窒化チタンをエッチング除去するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
トレンチ分離領域を形成する方法であって、
ホウ素及び窒素の少なくとも一方を含む非晶炭素を含んだマスク材料を半導体基板上に形成するステップと；
前記半導体基板の半導体材料内に、分離トレンチを形成するのに効果的な開口部を、前記マスク材料を通って前記半導体基板内に至るように形成するステップと；
トレンチ分離材料を前記分離トレンチ内と該トレンチ外側の前記マスク材料上に、前記分離トレンチを過剰充填する効果量で形成するステップと；
前記分離トレンチ材料を、前記マスク材料のタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種の少なくとも最外側面に至るまで研磨するステップと；
前記基板から非晶炭素をエッチング除去するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
トレンチ分離領域を形成する方法であって、
可視光線に対して透明な非晶炭素を含むマスク材料を半導体基板上に形成するステップと；
前記半導体基板の半導体材料内に、分離トレンチを形成するのに効果的な開口部を、前記マスク材料を通って前記半導体基板内に至るように形成するステップと；
トレンチ分離材料を前記分離トレンチ内と該トレンチ外側の前記マスク材料上に、前記分離トレンチを過剰充填する効果量で形成するステップと；
前記分離トレンチ材料を前記マスク材料のタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種の少なくとも最外側面に至るまで研磨するステップと；
前記基板から非晶炭素をエッチング除去するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
トレンチ分離領域を形成する方法であって、
タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも二種を含んだマスク材料を半導体基板上に形成するステップと；
前記半導体基板の半導体材料内に、分離トレンチを形成するのに効果的な開口部を、前記マスク材料を通って前記半導体基板内に至るように形成するステップと；
トレンチ分離材料を前記分離トレンチ内と該トレンチ外側の前記マスク材料上に、前記分離トレンチを過剰充填する効果量で形成するステップと；
前記分離トレンチ材料を前記マスク材料のタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種の少なくとも最外側面に至るまで研磨するステップと；
前記基板からタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも二種をエッチング除去するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
半導体材料はバルク半導体単結晶シリコンを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
トレンチ分離材料は二酸化シリコンを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
トレンチ分離材料は窒化シリコン含有層を含んでおり、二酸化シリコンの少なくとも一部は前記窒化シリコン含有層上に形成されていることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
二酸化シリコンの少なくとも一部が窒化シリコン含有層の窒化シリコン上に形成されていることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
エッチング除去ステップはトレンチ分離材料の少なくとも一部に対して選択的に実施されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
エッチング除去ステップはトレンチ分離材料の全てに対して選択的に実施されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
トレンチ分離領域を形成する方法であって、
タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種を含んだマスク材料を半導体基板上に形成するステップと；
前記半導体基板の半導体材料内に、分離トレンチを形成するのに効果的な開口部を、前記マスク材料を通って前記半導体基板内に至るように形成するステップと；
窒化シリコン以外の材料を少なくとも一種以上その上に形成した窒化シリコン含有層を含んだトレンチ分離材料を、前記分離トレンチ内と該トレンチ外側の前記マスク材料上に、前記分離トレンチを過剰充填する効果量で形成するステップと；
前記分離トレンチ材料を前記マスク材料のタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種の少なくとも最外側面に至るまで研磨するステップと；
前記基板から選択的に窒化シリコン含有層に至るまで、タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種をエッチング除去するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
マスク材料はタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも二種を含んでいることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
エッチング除去ステップは全てのトレンチ分離材料に対して選択的に実施されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
トレンチ分離領域を形成する方法であって、
少なくとも一部は酸化処理できるマスク材料を半導体基板上に形成するステップと；
前記半導体基板の半導体材料内に、側壁を有する分離トレンチを形成するのに効果的な側壁を有する開口部を、前記マスク材料を通って前記半導体基板内に至るように形成するステップと；
前記半導体材料の側壁が酸化される速度より速い速度で、前記マスク材料の側壁を酸化するのに効果的な酸化条件に前記基板を曝露させるステップと；
トレンチ分離材料を前記分離トレンチ内に形成するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１６】
トレンチ分離材料を形成するステップは、窒化シリコン含有層を酸化マスク材料側壁上と酸化半導体材料側壁上に形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
酸化マスク材料はポリシリコンを含んでいることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
ポリシリコンはホウ素及び燐の少なくとも一方でドープされていることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
側壁の半導体材料は単結晶シリコンを含んでいることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
トレンチ分離材料の形成ステップは、窒化シリコン含有層を酸化マスク材料側壁上と酸化半導体材料側壁上に形成するステップを含んでいることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２１】
マスク材料はタングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種を含んでいることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２２】
マスク材料はポリシリコン、タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも二種を含んでいることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２３】
トレンチ分離材料は高密度プラズマ蒸着二酸化シリコンを含んでいることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２４】
曝露ステップは、半導体材料の側壁上よりも横方向に厚い酸化層をマスク材料の側壁上に形成することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２５】
トレンチ分離領域を形成する方法であって、
半導体基板上にマスク材料を形成するステップと；
前記半導体基板の半導体材料内に、分離トレンチを形成するのに効果的な開口部を、前記マスク材料を通って前記半導体基板内に至るように形成ステップと；
前記分離トレンチ内と前記マスク材料上に、前記トレンチを被膜処理するのに効果的な窒化シリコン含有層を蒸着するステップと；
前記分離トレンチ内と該トレンチ外側の前記マスク材料上で前記窒化シリコン含有層上にトレンチ分離材料を蒸着するステップと；
前記トレンチ分離材料と前記窒化シリコン含有層を少なくとも前記マスク材料に至るまで研磨処理するステップと；
前記半導体基板の前記半導体材料の外側に窒化シリコン含有層の一部が延び出た状態で残るように、前記半導体基板の前記半導体材料の外側から前記マスク材料と前記トレンチ分離材料を前記窒化シリコン含有層に対して除去するステップと；
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２６】
マスク材料は窒化シリコンを含まないことを特徴とする請求項１，１２，１５または２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
マスク材料はポリシリコン、タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも一種を含んでいることを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
マスク材料はポリシリコンを含んでいることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
マスク材料はタングステンを含んでいることを特徴とする請求項１，１２，２１または２７のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
マスク材料はポリシリコン、タングステン、窒化チタン及び非晶炭素のうちの少なくとも二種を含んでいることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項３１】
マスク材料は非晶炭素を含んでいることを特徴とする請求項１，５，１２，１３，１７，２１，２２，２７または３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
非晶炭素含有層は可視光線に対して透明であることを特徴とする請求項５，１２，２１または２７のいずれかに従属した場合の請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
非晶炭素含有層はホウ素及び窒素の少なくとも一方を含んでいることを特徴とする請求項１２，２１または２７のいずれかに従属した場合の請求項３１記載の方法。
【請求項３４】
マスク材料は窒化チタンを含んでいることを特徴とする請求項1，１２，２１または２７のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
非晶炭素はホウ素と窒素の両方を含んでいることを特徴とする請求項３記載の方法。
【国際調査報告】
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