(57)【要約】【課題】被埋め込み部への埋め込み用絶縁膜の埋め込み特性を向上させ、良好な埋め込み構造を形成することができる半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】基板１に形成されたトレンチ５の内壁に下地絶縁膜として、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）Ｓｉ2 Ｃｌ6 を含む原料ガスを用いた化学気相堆積法によりシリコン窒化膜（ＨＣＤ−シリコン窒化膜）７を形成する。ＨＣＤ−シリコン窒化膜７を下地絶縁膜として形成した後に、準常圧ＣＶＤによりシリコン酸化膜を成膜して、トレンチ５を埋め込む埋め込み用絶縁膜１０を形成する。ＨＣＤ−シリコン窒化膜７により、準常圧ＣＶＤの下地依存性が軽減され、トレンチ５内でのシリコン酸化膜の成膜速度が向上し、膜質も向上する。【選択図】図５
2005322859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板あるいは基板上に形成された被埋め込み部に埋め込み用絶縁膜が埋め込まれた埋め込み構造を有する半導体装置であって、
ヘキサクロロジシランを含む原料ガスを用いた化学気相堆積法により、前記被埋め込み部の内壁に形成されたシリコン窒化膜を含む下地絶縁膜と、
前記下地絶縁膜を介して、前記被埋め込み部を埋め込んで形成された埋め込み用絶縁膜と、
を有する埋め込み構造を備えた
半導体装置。
【請求項２】
前記埋め込み用絶縁膜は、シリコン酸化膜を含む
請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記埋め込み用絶縁膜は、準常圧化学気相堆積法により形成されたシリコン酸化膜を含む
請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記被埋め込み部は、素子分離用のトレンチを含み、前記下地絶縁膜と前記埋め込み用絶縁膜を有する埋め込み構造により前記基板が素子分離された
請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
基板あるいは基板上に形成された被埋め込み部に埋め込み用絶縁膜を埋め込んで埋め込み構造を形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記被埋め込み部の内壁に、ヘキサクロロジシランを含む原料ガスを用いた化学気相堆積法によりシリコン窒化膜を含む下地絶縁膜を形成する工程と、
前記下地絶縁膜を介して、前記被埋め込み部を埋め込むように埋め込み用絶縁膜を形成する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記埋め込み用絶縁膜を形成する工程において、シリコン酸化膜を含む前記埋め込み用絶縁膜を形成する
請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記埋め込み用絶縁膜を形成する工程において、準常圧化学気相堆積法によりシリコン酸化膜を含む前記埋め込み用絶縁膜を形成する
請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記被埋め込み部は、素子分離用のトレンチを含む
請求項５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、半導体装置およびその製造方法に関し、例えば、半導体基板に形成されたトレンチに埋め込み用絶縁膜が埋め込まれた埋め込み構造を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板上に形成される素子を電気的に分離する技術として、半導体基板にトレンチを形成し、絶縁膜を埋め込むトレンチ分離構造（Shallow Trench Isolation、以下ＳＴＩ構造と称する) が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
図１０〜図１２は、従来のＳＴＩ構造の作製例を示す工程断面図である。
まず、図１０（ａ）に示すように、例えば、シリコン基板等の半導体基板（以下、単に基板と称する）１０１上に、シリコン熱酸化膜１０２およびシリコン窒化膜１０３からなるトレンチ形成用のマスクパターン１０４を形成する。
【０００４】
次に、図１０（ｂ）に示すように、マスクパターン１０４を用いて、基板１０１をドライエッチングして、素子分離する領域にトレンチ（溝）１０５を形成する。
【０００５】
次に、図１１（ａ）に示すように、トレンチ１０５の内壁に、熱酸化法によりシリコン熱酸化膜１０６を形成する。次に、図１１（ｂ）に示すように、トレンチ１０５の内部が完全に埋め込まれるように、シリコン酸化膜を堆積させて埋め込み用絶縁膜１０７を形成する。
【０００６】
次に、図１２（ａ）に示すように、シリコン窒化膜１０３をストッパとして、余分な埋め込み用絶縁膜１０７を化学機械研磨（ＣＭＰ；Chemical Mechanical Polishing ）する。続いて、図１２（ｂ）に示すように、シリコン窒化膜１０３をウェットエッチングにより除去する。
【０００７】
最後に、図１２（ｃ）に示すように、ウェットエッチングにより、シリコン熱酸化膜１０２と、埋め込み用絶縁膜１０７の一部とを除去する。このとき、エッチング後の埋め込み用絶縁膜１０７の表面高さが、基板１０１の表面高さからやや高い程度になるように、埋め込み用絶縁膜１０７はエッチングされる。
【０００８】
図１２（ｃ）に示す工程におけるウェットエッチングは等方性であるため、埋め込み用絶縁膜１０７の側面と、シリコン熱酸化膜１０２の上面との交差部分１０８（図１２（ｂ）参照）からのエッチングが最も進行する。このため、図１２（ｃ）に示すように、埋め込み用絶縁膜１０７の上面周縁部に凹部１０９が形成される。このような凹部１０９の深さは３０ｎｍ程度である。
【０００９】
以上のようにして、トレンチ１０５に埋め込み用絶縁膜１０７が埋め込まれたＳＴＩ構造が完成する。
【特許文献１】特開２００２−２８９６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、ＬＳＩ素子の微細化とともに、素子分離幅、配線幅等が１００ｎｍ以下となってきており、素子間、配線層間、電極間等の凹部からなる被埋め込み部を、ボイドやシームの発生を招くことなく、十分な電気的分離耐性が得られるように絶縁膜で埋め込むことが困難となってきている。
【００１１】
例えば、素子分離用のトレンチを埋め込む場合においては、従来、高密度プラズマ（ＨＤＰ：High Density Plasma ）ＣＶＤ法を用いて、シリコン酸化膜の埋め込みを行い、素子分離を行ってきた。
【００１２】
しかしながら、トレンチ１０５の幅が１００ｎｍ以下と狭くなった場合には、ＨＤＰ−ＣＶＤの埋め込み特性では、図１１（ｂ）に示すようなボイド１１０が発生し、図１２（ｃ）に示すようにこのボイド１１０がトレンチ１０５に残ってしまい、後工程で作製するゲート電極材料がボイド１１０内に残留し、ゲート間ショート等の不良を起こしてしまうという問題がある。
【００１３】
以上のように、素子分離用に形成した基板表面部分のトレンチ、あるいは配線層間や電極間等の凹部等の被埋め込み部を絶縁物で埋め込む際に、ボイドやシームの発生を防止し、かつ、十分な電気的分離耐性を確保することができる埋め込み構造およびその形成方法が望まれている。
【００１４】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被埋め込み部への埋め込み用絶縁膜の埋め込み特性が良好な埋め込み構造を有し、埋め込み用絶縁膜により電気的分離耐性を確保することが可能な半導体装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、被埋め込み部への埋め込み用絶縁膜の埋め込み特性を向上させ、良好な埋め込み構造を形成することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するため、本発明の半導体装置は、基板あるいは基板上に形成された被埋め込み部に埋め込み用絶縁膜が埋め込まれた埋め込み構造を有する半導体装置であって、ヘキサクロロジシランを含む原料ガスを用いた化学気相堆積法により、前記被埋め込み部の内壁に形成されたシリコン窒化膜を含む下地絶縁膜と、前記下地絶縁膜を介して、前記被埋め込み部を埋め込んで形成された埋め込み用絶縁膜とを有する埋め込み構造を備える。
【００１７】
上記の本発明の半導体装置では、被埋め込み部の内壁に形成された、ヘキサクロロジシランを含む原料ガスを用いた化学気相堆積法により形成されたシリコン窒化膜を含む下地絶縁膜により、埋め込み用絶縁膜の埋め込み特性が良好な表面状態が形成される。このような下地絶縁膜を介して、被埋め込み部が埋め込み用絶縁膜により埋め込まれている。
【００１８】
上記の目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造方法は、基板あるいは基板上に形成された被埋め込み部に埋め込み用絶縁膜を埋め込んで埋め込み構造を形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、前記被埋め込み部の内壁に、ヘキサクロロジシランを含む原料ガスを用いた化学気相堆積法によりシリコン窒化膜を含む下地絶縁膜を形成する工程と、前記下地絶縁膜を介して、前記被埋め込み部を埋め込むように埋め込み用絶縁膜を形成する工程とを有する。
【００１９】
上記の本発明の半導体装置の製造方法では、まず、被埋め込み部の内壁に、ヘキサクロロジシランを含む原料ガスを用いた化学気相堆積法によりシリコン窒化膜を含む下地絶縁膜を形成しておく。この下地絶縁膜により、埋め込み用絶縁膜の埋め込み特性が良好な表面状態が形成される。この下地絶縁膜を介して、被埋め込み部を埋め込み用絶縁膜で埋め込むことにより、被埋め込み部が埋め込み用絶縁膜により良好に埋め込まれる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の半導体装置によれば、被埋め込み部への埋め込み用絶縁膜の埋め込み特性が良好な埋め込み構造を有することから、埋め込み用絶縁膜により電気的分離耐性を確保することができる。
本発明の半導体装置の製造方法によれば、被埋め込み部への埋め込み用絶縁膜の埋め込み特性を向上させ、良好な埋め込み構造を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の半導体装置およびその製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。実施例では、素子分離用に形成した基板表面部分のトレンチ、あるいは配線層間や電極間等の凹部等の被埋め込み部のうち、基板に形成されたトレンチに絶縁膜を埋め込む例について説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、実施例１に係る半導体装置における埋め込み構造の要部断面図である。
【００２３】
図１に示す半導体装置では、シリコン等の半導体基板（以下、単に基板と称する）１の素子分離領域に、トレンチ（被埋め込み部）５が形成されている。トレンチ５の内壁には、シリコン熱酸化膜６が形成されており、さらに、シリコン窒化膜（下地絶縁膜）７が形成されている。
【００２４】
シリコン窒化膜７は、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）Ｓｉ2 Ｃｌ6 を含む原料ガスを用いた化学気相堆積法により形成されたシリコン窒化膜（以下、ＨＣＤ−シリコン窒化膜と称する）である。ＨＣＤ−シリコン窒化膜７は、トレンチ５に埋め込まれるシリコン酸化膜の成長速度を促進させる表面状態を作るために設けられている。
【００２５】
ＨＣＤ−シリコン窒化膜７の膜厚は、例えば、０．５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲が好ましい。０．５ｎｍ以上としたのは、シリコン酸化膜の成長速度を促すような優位性のある表面状態を得るためである。５０ｎｍ以下としたのは、５０ｎｍ以上であるとトレンチ５が埋まってしまうからである。また、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７の端部は、基板１の表面から１００ｎｍ以下の距離ｄだけ離れていることが好ましい。
【００２６】
ＨＣＤ−シリコン窒化膜７を介して、トレンチ５内にはシリコン酸化膜からなる埋め込み用絶縁膜１０が形成されている。埋め込み用絶縁膜１０となるシリコン酸化膜は、準常圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition)法により形成されたものである。
【００２７】
トレンチ５内に埋め込まれた埋め込み用絶縁膜１０により素子分離絶縁膜が構成され、図示はしないが、素子分離絶縁膜により囲まれた基板１の活性領域に、トランジスタ等の素子が形成される。
【００２８】
次に、上記の実施例１に係る半導体装置の製造方法について、図２〜図６を参照して説明する。
【００２９】
まず、図２（ａ）に示すように、シリコン等からなる半導体基板（以下、単に基板と称する）１上に、熱酸化法によりシリコン熱酸化膜２を形成し、ＣＶＤ法によりシリコン窒化膜３を形成する。シリコン窒化膜３を形成するためのＣＶＤでは、例えば、原料ガスとして、ジクロロシラン（ＤＣＳ）ＳｉＨ2 Ｃｌ2 を用いる。続いて、シリコン窒化膜３上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとしてシリコン窒化膜３およびシリコン熱酸化膜２をエッチングして、シリコン熱酸化膜２およびシリコン窒化膜３からなるマスクパターン４を形成する。その後、レジストパターンを除去する。
【００３０】
次に、図２（ｂ）に示すように、マスクパターン４をマスクとして、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching) 法等のドライエッチングにより基板１を加工して、トレンチ５を形成する。
【００３１】
次に、図２（ｃ）に示すように、熱酸化法により、基板１に形成されたトレンチ５の内壁に、シリコン熱酸化膜６を形成する。このシリコン熱酸化膜６は、トレンチ５の形成のために行ったエッチングにより発生した基板表面の損傷を補償すると同時に、トレンチ５のコーナーを丸めて応力を緩和することで基板１内にディスロケーションが発生することを防ぐためのものである。
【００３２】
次に、図３（ａ）に示すように、トレンチ５の内壁およびシリコン窒化膜３を被覆して全面に、Ｓｉ2 Ｃｌ6 とＮＨ3 との混合ガスを用いたＣＶＤ法によりＨＣＤ−シリコン窒化膜７を形成する。ＨＣＤ−シリコン窒化膜７の成膜温度は３８０℃から６００℃の間で設定される。例えば、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７の成膜条件は、成膜圧力を１．０Ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ）とし、成膜温度を５００℃とし、Ｓｉ2 Ｃｌ6 の流量を２０ｓｃｃｍとし、ＮＨ3 の流量を３５０ｓｃｃｍとする。
【００３３】
次に、図３（ｂ）に示すように、レジストを塗布することにより、トレンチ５内を埋め込むように、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７上にレジスト膜８を形成する。
【００３４】
次に、図４（ａ）に示すように、レジスト膜８をドライエッチングして、トレンチ５内のみにレジスト膜８を残す。このとき、レジスト膜８の表面が、基板１の表面から１００ｎｍ以下だけ離れていることが好ましい。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示すように、ホット燐酸処理により、レジスト膜８から露出した部分のＨＣＤ−シリコン窒化膜７を除去する。このとき、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７の剥離方法として、ホット燐酸処理以外に、希フッ酸処理等を用いてもよく、剥離方法については特に限定されない。続いて、図５（ａ）に示すように、トレンチ５内に残ったレジスト膜８を除去する。
【００３６】
次に、図５（ｂ）に示すように、トレンチ５内を埋め込むように、準常圧ＣＶＤ法により、シリコン酸化膜ＳｉＯ2 を堆積させて、埋め込み用絶縁膜１０を形成する。このときのＣＶＤ条件は、例えば、成膜温度を５４０℃とし、成膜圧力を６００Ｔｏｒｒ（８０．０ｋＰａ）とし、原料ガスとしてはＴＥＯＳ（tetraethylorthosilicate ）とオゾンＯ3
を用いる。原料ガスは、例えば、１７リットル／ｍｉｎで流し、原料ガス中のオゾンの割合は、１２．５重量％である。
【００３７】
埋め込み用絶縁膜１０を成膜するためのＣＶＤとして、準常圧ＣＶＤ法が好ましいが常圧ＣＶＤ法であってもよい。尚、本願明細書では、準常圧とは、例えば、１００Ｔｏｒｒ（１３．３ｋＰａ）以上、常圧（７６０Ｔｏｒｒ＝１０１．３ｋＰａ）以下とする。
【００３８】
準常圧ＣＶＤは、下地依存性が強く、例えばシリコン窒化膜３と同じジクロロシランを原料ガスとして用いたシリコン窒化膜（以下ＤＣＳ−シリコン窒化膜）を下地絶縁膜として用いると、シリコン酸化膜の埋め込み性が悪く、トレンチ５の幅が狭いとボイドが発生してしまう。
【００３９】
本実施例では、トレンチ５の内壁に下地絶縁膜として、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７を形成していることから、ＤＣＳ−シリコン窒化膜とは表面状態が異なり、ＤＣＳ−シリコン窒化膜を用いた場合に比べて、準常圧ＣＶＤの下地依存性が軽減され、トレンチ５内でのシリコン酸化膜の成膜速度が向上し、膜質も向上する。本実施例では、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７を下地絶縁膜として形成した後に、準常圧ＣＶＤによりシリコン酸化膜を成膜することにより、トレンチ５へボイド等のない良好な埋め込み特性が得られる。
【００４０】
埋め込み用絶縁膜１０を成膜した後、例えば、８５０℃、３０分間のアニールを行い、埋め込み用絶縁膜１０の緻密化を行う。このときのアニール雰囲気は、酸化雰囲気（例えば、Ｈ2 ＯやＯ2 等）が好ましい。なお、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal) 法を用いてもよい。
【００４１】
次に、図６（ａ）に示すように、シリコン窒化膜３をストッパとして、余分な埋め込み用絶縁膜１０を化学機械研磨（ＣＭＰ）し、埋め込み用絶縁膜１０の表面の平坦化を行う。
【００４２】
次に、図６（ｂ）に示すように、希フッ酸処理等を施し、さらにホット燐酸処理を施すことにより、シリコン窒化膜３を除去する。
【００４３】
最後に、シリコン熱酸化膜２をウェットエッチングにより除去することにより、図１に示す埋め込み構造が完成する。なお、半導体装置の製造における以降の工程としては、基板１の活性領域に、ゲート電極等を形成し、イオン注入によりソースあるいはドレインとなる不純物領域を形成し、層間絶縁膜形成工程、配線形成工程を経て半導体装置が製造される。
【００４４】
上記の実施例１に係る半導体装置の製造方法では、トレンチ５の内壁に下地絶縁膜として、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７を形成していることから、準常圧ＣＶＤの下地依存性が軽減され、トレンチ５内でのシリコン酸化膜の成膜速度が向上し、埋め込み用絶縁膜１０の膜質も向上する。従って、ボイドやシームの発生を防止して、トレンチ５内に埋め込み用絶縁膜１０を埋め込むことができ、歩留り良く半導体装置を製造することができる。
【００４５】
実施例１では、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７の端部が、基板１の表面から１００ｎｍ以下の距離ｄだけ離れるように形成する、すなわち基板１の表面から０ｎｍ〜１００ｎｍまでの位置に形成されたＨＣＤ−シリコン窒化膜７を除去するために、図３（ｂ）〜図５（ａ）に示す工程を行っている。
【００４６】
これは、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７が基板表面まで形成されている場合には、図６（ａ）に示す工程でシリコン窒化膜３をホット燐酸で除去する際に、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７も除去されてしまい、埋め込み用絶縁膜１０とトレンチとの間に空隙が形成されてしまうからである。従って、これを防止するため、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７の端部を基板表面から１００ｎｍ以下の距離だけ離して形成している。
【００４７】
このようにして作製された半導体装置は、良好な埋め込み構造を備えることから、十分な電気的分離耐性を確保することができ、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。
【実施例２】
【００４８】
図７は、実施例２に係る半導体装置における埋め込み構造の要部断面図である。なお、実施例１と同様の構成要素には同じ符号を付しており、その説明は省略する。
【００４９】
図７に示す半導体装置では、基板１に形成されたトレンチ（被埋め込み部）５の内壁には、シリコン熱酸化膜６が形成されており、さらに、実施例１と同様にＨＣＤ−シリコン窒化膜７が形成されている。
【００５０】
ＨＣＤ−シリコン窒化膜７の膜厚は、実施例１と同様の理由で、例えば、０．５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲が好ましい。また、実施例１と同様の理由で、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７の端部は、基板１の表面から１００ｎｍ以下の距離ｄだけ離れていることが好ましい。
【００５１】
ＨＣＤ−シリコン窒化膜７を介して、トレンチ５内にはシリコン酸化膜からなる第１埋め込み用絶縁膜１１が形成されている。第１埋め込み用絶縁膜１１となるシリコン酸化膜は、準常圧ＣＶＤ法により形成されたものである。
【００５２】
第１埋め込み用絶縁膜１１によりアスペクト比が減少したトレンチ５を埋め込むように、シリコン酸化膜からなる第２埋め込み用絶縁膜１２が形成されている。第２埋め込み用絶縁膜１２となるシリコン酸化膜は、準常圧ＣＶＤ法により形成されたものである。
【００５３】
トレンチ５内に埋め込まれた埋め込み用絶縁膜１１，１２により素子分離絶縁膜が構成され、図示はしないが、素子分離絶縁膜により囲まれた基板１の活性領域に、トランジスタ等の素子が形成される。
【００５４】
上記の素子分離のための埋め込み構造を有する半導体装置では、トレンチ５の内壁に形成された、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７は、ジクロロシラン等を用いて形成されたシリコン窒化膜に比べて、トレンチ５内部を埋め込む第１埋め込み用絶縁膜１１の成長速度を向上させる。従って、埋め込み用絶縁膜１１の埋め込み特性を向上させることができ、ボイドやシームの発生を招くことなく、十分な電気的分離耐性が得られる。
【００５５】
次に、上記の実施例２に係る半導体装置の製造方法について、図８〜図９を参照して説明する。
【００５６】
まず、実施例１と同様にして、図３（ａ）に示す構造を得た後、図８（ａ）に示すように、トレンチ５内を埋め込むように、準常圧ＣＶＤ法により、シリコン酸化膜ＳｉＯ2 を堆積させて、第１埋め込み用絶縁膜１１を形成する。第１埋め込み用絶縁膜１１の形成条件は、実施例１の埋め込み用絶縁膜１０の成膜のための準常圧ＣＶＤと同様の条件でよい。
【００５７】
次に、図８（ｂ）に示すように、希フッ酸処理を行い、第１埋め込み用絶縁膜１１と、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７を選択的に除去する。このときのＨＣＤ−シリコン窒化膜７の端部は、実施例１と同様に、基板１の表面から１００ｎｍ以下だけ離れていることが好ましい。第１埋め込み用絶縁膜１１により、トレンチ５による基板１の表面段差が緩和される。
【００５８】
次に、図９（ａ）に示すように、表面段差が緩和された基板１の全面を被覆して、準常圧ＣＶＤ法により、シリコン酸化膜ＳｉＯ2 を堆積させて、第２埋め込み用絶縁膜１２を形成する。第２埋め込み用絶縁膜１２の形成条件は、実施例１の埋め込み用絶縁膜１０の成膜のための準常圧ＣＶＤと同様の条件でよい。
【００５９】
その後、例えば、８５０℃、３０分間のアニールを行い、埋め込み用絶縁膜１１，１２の緻密化を行う。このときのアニール雰囲気は、酸化雰囲気（例えば、Ｈ2 ＯやＯ2 等）が好ましい。なお、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal) 法を用いてもよい。
【００６０】
次に、図９（ｂ）に示すように、シリコン窒化膜３をストッパとして、余分な第２埋め込み用絶縁膜１２を化学機械研磨（ＣＭＰ）し、第２埋め込み用絶縁膜１２の表面の平坦化を行う。
【００６１】
次に、図９（ｃ）に示すように、希フッ酸処理等を施し、さらにホット燐酸処理を施すことにより、シリコン窒化膜３を除去する。
【００６２】
最後に、シリコン熱酸化膜２をウェットエッチングにより除去することにより、図７に示す埋め込み構造が完成する。なお、半導体装置の製造における以降の工程としては、基板１の活性領域に、ゲート電極等を形成し、イオン注入によりソースあるいはドレインとなる不純物領域を形成し、層間絶縁膜形成工程、配線形成工程を経て半導体装置が製造される。
【００６３】
上記の実施例２に半導体装置の製造方法では、トレンチ５の内壁に下地絶縁膜として、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７を形成して埋め込み特性を良好にした上で、準常圧ＣＶＤによりトレンチ５内に第１埋め込み用絶縁膜１１を埋め込んでいる。
【００６４】
そして、実施例１と同様の理由で、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７の端部を基板１の表面から１００ｎｍ以下だけ離すため、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７を覆う第１埋め込み用絶縁膜１１と、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７とを除去している。その後、第１埋め込み用絶縁膜１１により埋め込まれていないトレンチ５の残りを第２埋め込み用絶縁膜１２により埋め込むことにより、埋め込み構造を作製している。
【００６５】
上記の実施例２に係る方法によっても、ボイドやシームの発生を防止して、トレンチ５内に埋め込み用絶縁膜１１，１２を埋め込むことができ、歩留り良く半導体装置を製造することができる。
【００６６】
また、実施例１と同様に、ＨＣＤ−シリコン窒化膜７の端部が、基板１の表面から１００ｎｍ以下の距離ｄだけ離れるように形成していることから、シリコン窒化膜３の除去の際にＨＣＤ−シリコン窒化膜７もエッチングされることが防止される。
【００６７】
このようにして作製された半導体装置は、良好な埋め込み構造を備えることから、十分な電気的分離耐性を確保することができ、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。
【００６８】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
実施例では、基板１に形成されたトレンチ５に絶縁膜を埋め込む例について説明したが、基板の上層の配線層間や電極間等の凹部に絶縁膜を埋め込む場合にも適用することができる。また、埋め込み用絶縁膜１０，１１，１２として、ＮＳＧ（Non-Doped Si Glass)
からなるシリコン酸化膜を採用する例について説明したが、ボロンや燐等の不純物を含有させたシリコン酸化膜を採用することもできる。
【００６９】
また、埋め込み用絶縁膜１０，１１，１２は、準常圧ＣＶＤ法で成膜することが好ましいが、例えば、ＨＤＰ−ＣＶＤ（高密度プラズマＣＶＤ）法で形成してもよい。ＨＤＰ−ＣＶＤ法は、微細な凹部パターンへの埋め込み性が高いことが特徴であり、電離密度については通常のプラズマＣＶＤに比して２桁高い１０11〜１０12／ｃｍ3 程度の低温プラズマが用いられる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施例１に係る半導体装置における埋め込み構造の要部断面図である。
【図２】実施例１に係る半導体装置の製造における工程断面図である。
【図３】実施例１に係る半導体装置の製造における工程断面図である。
【図４】実施例１に係る半導体装置の製造における工程断面図である。
【図５】実施例１に係る半導体装置の製造における工程断面図である。
【図６】実施例１に係る半導体装置の製造における工程断面図である。
【図７】実施例２に係る半導体装置における埋め込み構造の要部断面図である。
【図８】実施例２に係る半導体装置の製造における工程断面図である。
【図９】実施例２に係る半導体装置の製造における工程断面図である。
【図１０】従来例に係る半導体装置の製造における工程断面図である。
【図１１】従来例に係る半導体装置の製造における工程断面図である。
【図１２】従来例に係る半導体装置の製造における工程断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…基板、２…シリコン熱酸化膜、３…シリコン窒化膜、４…マスクパターン、５…トレンチ、６…シリコン熱酸化膜、７…ＨＣＤ−シリコン窒化膜、８…レジスト膜、１０…埋め込み用絶縁膜、１１…第１埋め込み用絶縁膜、１２…第２埋め込み用絶縁膜、１０１…基板、１０２…シリコン熱酸化膜、１０３…シリコン窒化膜、１０４…マスクパターン、１０５…トレンチ、１０６…シリコン熱酸化膜、１０７…埋め込み用絶縁膜、１０８…交差部分、１０９…凹部、１１０…ボイド
【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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