(57)【要約】半導体基板１の表面に溝（４）を形成した後、３００℃乃至６５０℃程度で溝（４）の側壁面及び底面にプラズマ酸窒化膜（５）を形成する。この程度の温度では、半導体基板（１）からの不純物の外方拡散は発生しない。従って、後に不純物のイオン注入を行わなくても、トランジスタの寄生等の不具合は生じにくい。プラズマ酸窒化膜（５）を形成した後、プラズマ酸窒化膜（５）の熱酸化を行うことにより、半導体基板（１）の最表面と溝（４）の壁面とが交差する部位を曲面化する。この結果、半導体基板（１）の最表面と溝（４）の壁面とが曲面を形成しながら交差し、この部位にはトランジスタが寄生し難くなる。これにより、ハンプの発生を防止して良好な特性を得ることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に素子分離用の溝が形成された半導体基板と、
前記溝の少なくとも側壁面に形成され、プラズマ酸化膜、プラズマ窒化膜及びプラズマ酸窒化膜からなる群から選択された１種の絶縁膜と、
前記溝内に埋め込まれた素子分離用の絶縁膜と、
を有し、
前記半導体基板の前記溝の前記側壁面の最上部位がなだらかな曲面とされていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体基板には、不純物が導入されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
半導体基板の表面に、素子分離用の溝を形成する工程と、
前記溝の少なくとも側壁面に、プラズマ酸化法、プラズマ窒化法、又はプラズマ酸化法及びプラズマ窒化法の少なくとも一方を含む一連の成膜法により絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体基板に熱酸化を施すことにより、前記半導体基板の前記溝の前記側壁面の最上部位をなだらかな曲面とする工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁膜を形成する工程の前に、前記半導体基板に不純物を導入する工程を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁膜を形成する工程を、Ｏ２、Ｎ２及びＮＨ３からなる群から選択された少なくとも１種の分子を含有する原料ガスのプラズマの雰囲気中で行うことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記原料ガスは、Ｎ２及びＮＨ３からなる群から選択された少なくとも１種の分子に加え、更にＯ２及びＮ２Ｏからなる群から選択された少なくとも１種の分子を更に含有す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】
前記絶縁膜を形成する工程は、前記雰囲気中で、少なくともラジカルＯ★、ラジカルＮ★及びラジカルＮＨ★からなる群から選択された少なくとも１種のラジカルを発生させる工程を有す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８】
前記絶縁膜を形成する工程は、前記雰囲気中で、ラジカルＮ★及びラジカルＮＨ★からなる群から選択された少なくとも１種のラジカルに加え、ラジカルＯ★を更に発生させる工程を有することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記原料ガスは、更に希ガスを含有す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１０】
前記希ガスは、Ｋｒ及びＡｒからなる群から選択された少なくとも１種の分子を含有することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記原料ガスは、更にＨ２を含有す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１２】
前記絶縁膜を形成する工程において、前記プラズマのイオン照射エネルギを７ｅＶ以下とす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１３】
前記絶縁膜を形成する工程において、前記プラズマのポテンシャルエネルギを１０ｅＶ以下とす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１４】
前記絶縁膜を形成する工程において、複数のスリットが形成された平面アンテナから放射されるマイクロ波を用いて前記原料ガスを励起することにより、前記プラズマを発生させ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１５】
前記平面アンテナとして、ラジアルラインスロットアンテナを使用することを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記半導体基板に熱酸化を施す工程を、９００℃乃至１１００℃の温度範囲内で行うことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記絶縁膜を形成する工程を、３００℃乃至６５０℃の温度範囲内で行うことを特徴とする請求項３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】  本発明は、素子分離にシャロー・トレンチ・アイソレーション（ＳＴＩ）法を採用した半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】  トランジスタ等の素子同士を分離する素子分離技術の一つに、ＳＴＩ法がある。図９乃至図１３は、従来のＳＴＩ法を素子分離方法に採用した半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。なお、図１３乃至図１７におけるＡ図及びＢ図は、互いに直交する断面を示している。即ち、図１３乃至図１７の各Ａ図中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面が、各Ｂ図に相当する。
従来の半導体装置の製造方法では、先ず、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、シリコン基板５１の表面に酸化膜５２を形成し、その上にＳｉＮ膜５３を形成する。シリコン基板５１には、ボロン等の不純物が導入されている。次いで、ＳｉＮ膜５３上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜を、素子分離領域を形成する予定の部分が開口された形状にパターニングすることにより、レジストパターン６１を形成する。なお、シリコン基板５１にボロンが導入されている場合、シリコン基板５１はｐ型半導体基板となるが、ｎ型不純物を導入しておくことにより、シリコン基板５１をｎ型半導体基板とすることもある。
次に、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、レジストパターン６１をマスクとして、ＳｉＮ膜５３、酸化膜５２及びシリコン基板５１をエッチングする。この結果、シリコン基板５１に、溝５４が形成される。そして、レジストパターン６１を除去する。
その後、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、９００℃乃至１１００℃程度で、シリコン基板５１の熱酸化を行うことにより、溝５４の側壁面及び底面に熱酸化膜５５を形成する。
続いて、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、ＣＶＤ法により、全面にシリコン酸化膜５６を形成する。
次いで、ＳｉＮ膜５３が露出されるまで、シリコン酸化膜５６の平坦化エッチングを、ＣＭＰ法により行う。そして、素子分離領域を形成する予定の領域以外の領域に残存しているＳｉＮ膜５３を除去する。これらの工程により、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、素子分離領域５７が形成される。
しかし、上述のような製造方法においては、溝５４の側壁面及び底面に熱酸化膜５５を形成する際に、高温の熱処理のために、図１８に示すように、シリコン基板５１に導入されていた不純物、例えばボロンの外方拡散が生じる。特に、この熱酸化の際には、素子分離を形成する予定の領域以外の領域には、ＳｉＮ膜５３が形成されているため、不純物の外方拡散は、シリコン基板５１の溝５４が形成された壁面の近傍で生じやすい。この結果、この壁面の近傍に、不純物濃度が低下して不純物の濃度が不均一となった領域５８が形成されてしまう。
このような濃度が不均一となった領域５８が存在していると、壁面の上端の角にトランジスタが寄生して、熱酸化膜５５の特性が変化してしまう。このため、この領域５８を消滅されるために、再度、ボロン等の不純物を領域５８の近傍にイオン注入する必要が生じるという問題がある。
そこで、不純物の外方拡散を防止すべく、熱酸化の変わりにプラズマ酸化を行うことにより、溝の側壁面及び底面に酸化膜を形成する方法が提案されている。図１９Ａ及び図１９Ｂは、プラズマ酸化を採用した従来の半導体装置の製造方法を示す断面図である。図１９Ａ中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面が、図１９Ｂに相当する。なお、図１９Ａ及び図１９Ｂでは、図１３Ａ及び図１３Ｂ乃至図１７Ａ及び図１７Ｂに示すものと同一の構成要素には、同一の符号を付している。この従来の製造方法によれば、溝５４の側壁面及び底面に、プラズマ酸化膜５９が形成される。
この方法で採用するプラズマ酸化では、熱酸化ほどの高温処理は必要とされない。例えば、４００℃程度の温度で成膜が行われる。このため、ボロン等の不純物の外方拡散が防止される。
しかしながら、プラズマ酸化を採用した従来の半導体装置の製造方法においては、不純物の外方拡散は抑制されるが、それにもかかわらず、寄生トランジスタが形成されてしまうという問題点がある。このような現象はハンプとよばれることがある。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、ハンプの発生を防止して良好な特性を得ることができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【発明の開示】
本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、従来のプラズマ酸化を採用した半導体装置の製造方法では、図２０に示すように、シリコン基板５１の溝５４が形成された壁面の上端の隅部が尖ったままであるために、ハンプが生じていることを見出した。また、本願発明者は、このように隅部が尖ったままとなっているのは、熱酸化では高温の処理が行われるため、隅部が丸まるのに対して、プラズマ酸化では、低温でプラズマ酸化膜５９を形成しているため、隅部が丸まっていないためであることも見出した。そして、本願発明者は、この原因を排除すべく、以下に示す発明の諸態様に想到した。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面に、素子分離用の溝を形成した後に、前記溝の少なくとも側壁面に、プラズマ酸化法、プラズマ窒化法、又はプラズマ酸化法及びプラズマ窒化法の少なくとも一方を含む一連の成膜法により絶縁膜を形成し、その後、前記半導体基板に熱酸化を施すことにより、前記半導体基板の前記溝の前記側壁面の最上部位をなだらかな曲面とすることを特徴とする。
このような方法により製造された本発明に係る半導体装置は、表面に素子分離用の溝が形成された半導体基板と、前記溝の少なくとも側壁面に形成され、プラズマ酸化膜、プラズマ窒化膜及びプラズマ酸窒化膜からなる群から選択された１種の絶縁膜と、前記溝内に埋め込まれた素子分離用の絶縁膜と、を有している。そして、この半導体装置は、前記半導体基板の前記溝の前記側壁面の最上部位がなだらかな曲面とされていることを特徴とする。
上述の本発明に係る半導体装置の製造方法においては、溝の少なくとも側壁面にプラズマ酸化膜、プラズマ酸窒化膜又はプラズマ窒化膜を形成しているため、この絶縁膜の形成に当たっては、半導体基板からの不純物の外方拡散は発生しない。また、単にプラズマ酸化膜、プラズマ酸窒化膜又はプラズマ窒化膜を形成しただけでは、従来のプラズマ酸化膜を形成する方法と同様、トランジスタの寄生により信頼性が低下してしまう。これに対し、本発明では、プラズマ酸化膜、プラズマ酸窒化膜又はプラズマ窒化膜を形成した後に、この絶縁膜の熱酸化を行うことにより、半導体基板の最表面と溝の壁面とが交差する部位を曲面化している。この結果、半導体基板の最表面と溝の壁面とが曲面を形成しながら交差し、この部位にはトランジスタが寄生し難くなる。従って、特性が良好で信頼性が高い半導体装置が容易に得られる。
【図面の簡単な説明】  図１Ａ，図１Ｂは、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図２Ａ，図２Ｂは、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図であって、図１Ａ，図１Ｂに示す工程の次工程を示す断面図である。
図３Ａ，図３Ｂは、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図であって、図２Ａ，図２Ｂに示す工程の次工程を示す断面図である。
図４Ａ，図４Ｂは、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図であって、図３Ａ，図３Ｂに示す工程の次工程を示す断面図である。
図５Ａ，図５Ｂは、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図であって、図４Ａ，図４Ｂに示す工程の次工程を示す断面図である。
図６Ａ，図６Ｂは、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図であって、図５Ａ，図５Ｂに示す工程の次工程を示す断面図である。
図７は、本発明の実施形態における半導体基板の状態を示す断面図である。
図８Ａ，図８Ｂは、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、プラズマ窒化膜を形成する場合を示す図であって、図３Ａ，図３Ｂに示す工程に対応する断面図である。
図９Ａ，図９Ｂは、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、プラズマ窒化膜を形成する場合を示す図であって、図４Ａ，図４Ｂに示す工程に対応する断面図である。
図１０Ａ，図１０Ｂは、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、プラズマ酸化膜を形成する場合を示す図であって、図３Ａ，図３Ｂに示す工程に対応する断面図である。
図１１Ａ，図１１Ｂは、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、プラズマ酸化膜を形成する場合を示す図であって、図４Ａ，図４Ｂに示す工程に対応する断面図である。
図１２は、本発明の実施形態で用いることができるラジアルラインスロットアンテナを備えたプラズマ処理装置の概略構成を示す模式図である。
図１３Ａ，図１３Ｂは、従来のＳＴＩ法を素子分離方法に採用した半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図１４Ａ，図１４Ｂは、従来の半導体装置の製造方法を示す図であって、図１３に示す工程の次工程を示す断面図である。
図１５Ａ，図１５Ｂは、従来の半導体装置の製造方法を示す図であって、図１４に示す工程の次工程を示す断面図である。
図１６Ａ，図１６Ｂは、従来の半導体装置の製造方法を示す図であって、図１５に示す工程の次工程を示す断面図である。
図１７Ａ，図１７Ｂは、従来の半導体装置の製造方法を示す図であって、図１６に示す工程の次工程を示す断面図である。
図１８は、従来の半導体装置の製造方法における外方拡散を示す断面図である。
図１９Ａ，図１９Ｂは、プラズマ酸化を採用した従来の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図２０は、プラズマ酸化を採用した場合のシリコン基板の状態を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について添付の図面を参照して具体的に説明する。ここでは、便宜上、半導体装置の構造については、その形成方法と共に説明する。図１乃至図６は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。図１乃至図６のＡ図中のＩ−Ｉ線に沿った断面が、各Ｂ図の（ｂ）に相当する。
本実施形態においては、先ず、図１Ａ，図１Ｂに示すように、シリコン基板等の半導体基板１の表面に酸化膜２を１ｎｍ乃至８０ｎｍ程度の膜厚に形成し、その上にＳｉＮ膜３を５０ｎｍ乃至２５０ｎｍ程度の膜厚に形成する。半導体基板１には、予めボロン等の不純物を導入しておく。次いで、ＳｉＮ膜３上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜を、素子分離領域を形成する予定の部分が開口された形状にパターニングすることにより、レジストパターン１１を形成する。なお、半導体基板１にボロンが導入されている場合、半導体基板１はｐ型半導体基板となるが、ｎ型不純物を導入しておくことにより、半導体基板１をｎ型半導体基板としてもよい。
次に、図２Ａ，図２Ｂに示すように、レジストパターン１１をマスクとして、ＳｉＮ膜３、酸化膜２及び半導体基板１をエッチングする。この結果、半導体基板１に、深さ１００ｎｍ乃至６００ｎｍ程度の溝４が形成される。そして、レジストパターン１１を除去する。
その後、図３Ａ，図３Ｂに示すように、３００℃乃至６５０℃程度の処理温度で、溝４の側壁面及び底面にプラズマ酸窒化膜５を０．５ｎｍ乃至３０ｎｍ程度の膜厚に形成する。通常の熱処理による酸化方法では、６５０℃程度の温度で熱処理装置に半導体基板を挿入するが、半導体基板からの不純物の外方拡散を熱処理よりも低減させるためには、この温度以下でプラズマ酸窒化膜を形成することが望ましい。このプラズマ酸窒化膜５の形成に際しては、例えば、Ｎ２Ｏ若しくはＯ２及びＮ２若しくはＮＨ３を含有するガスのプラズマ雰囲気中で、ラジカルＯ★及びＮ★を発生させるか、又はラジカルＯ★及びＮＨ★を発生させる。また、プラズマ酸窒化膜５の成長時に使用するガス中には、例えばＫｒ又はＡｒ等の希ガスを含有させてもよく、Ｈ２を含有させてもよい。
プラズマ酸窒化膜５を形成した後には、９００℃乃至１１００℃程度でプラズマ酸窒化膜５の下層に５ｎｍ乃至１００ｎｍ程度の膜厚の熱酸化膜を形成する。この熱酸化の結果、図４Ａ，図４Ｂに示すように、プラズマ酸窒化膜５が厚くなり、これに伴って半導体基板１の最表面と溝４の壁面とが交差する隅部が丸められる。９００℃程度以上の温度で熱酸化処理をすることが望ましいのは、この隅部を丸めるためである。このとき、従来の熱酸化膜１０５を形成する工程とは異なり、溝４の側壁面及び底面はプラズマ酸窒化膜５で覆われているため、高温下での熱酸化処理が行われても、ボロン等の不純物の外方拡散は生じない。
熱酸化膜の膜厚は、チャネル長さに比べて大きすぎると、隅部の丸まりも大きくなりチャネル長さが実質的に長くなってしまうし、チャネル長さに比べて小さすぎると隅部の丸めることができない。このため熱酸化膜の膜厚は、チャネル長さの１％乃至２０％程度にすることが望ましい。また、プラズマ酸窒化膜５の膜厚は、熱酸化膜の膜厚に比べて大きすぎると熱酸化時に隅部が十分丸くならず、熱酸化膜の膜厚に比べて小さすぎると半導体基板からの外方拡散を十分に抑制することができない。このため、プラズマ酸窒化膜５の膜厚は、熱酸化膜の膜厚の１０％乃至３０％程度にすることが望ましい。
続いて、図５Ａ，図５Ｂに示すように、例えばＣＶＤ法により、全面にシリコン酸化膜６を形成し、溝４を完全にシリコン酸化膜６により埋め込む。
次いで、ＳｉＮ膜３が露出されるまで、シリコン酸化膜６の平坦化エッチングを、ＣＭＰ法により行う。そして、図６Ａ，図６Ｂに示すように、素子分離領域を形成する予定の領域以外の領域に残存しているＳｉＮ膜３をリン酸等を用いて除去する。これらの工程により、素子分離領域７が形成される。
その後、素子分離領域７により区画された素子領域内にトランジスタ等の素子を形成し、更に、その上層に層間絶縁膜及び配線等を形成することにより、半導体装置を完成させる。
このような本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、従来の熱酸化膜の代わりにプラズマ酸窒化膜５を形成しているため、この絶縁膜の形成に当たっては、半導体基板１からの不純物の外方拡散は発生しない。従って、後に不純物のイオン注入を行わなくても、トランジスタの寄生等の不具合は生じにくい。
また、単にプラズマ酸窒化膜５を形成しただけでは、従来のプラズマ酸化膜を形成する方法と同様、トランジスタの寄生により信頼性が低下してしまう。しかし、本実施形態では、プラズマ酸窒化膜５を形成した後に、プラズマ酸窒化膜５の下層に熱酸化膜を形成することにより、半導体基板１の最表面と溝４の壁面とが交差する部位を曲面化する。この結果、図７に示すように、半導体基板１の最表面と溝４の壁面とが曲面を形成しながら交差し、この部位にはトランジスタが寄生し難くなる。
ここで、上述の実施形態では、溝４の側壁面及び底面にプラズマ酸窒化膜５を形成しているが、このプラズマ酸窒化膜５の代わりに、プラズマ酸化膜又はプラズマ窒化膜を形成し、その後にプラズマ窒化膜、プラズマ酸化膜又はプラズマ窒化膜の下層に熱酸化膜を形成してもよい。
プラズマ酸窒化膜５の代わりにプラズマ窒化膜を形成する場合、図８Ａ，図８Ｂ（図３Ａ，図３Ｂに対応する。）に示すように、３００℃乃至６５０℃程度の処理温度で、溝４の側壁面及び底面にプラズマ窒化膜２１を０．５ｎｍ乃至３０ｎｍ程度の膜厚に形成する。通常の熱処理による酸化方法では、６５０℃程度の温度で熱処理装置に半導体基板を挿入するが、半導体基板からの不純物の外方拡散を熱処理よりも低減させるためには、この温度以下でプラズマ窒化膜を形成することが望ましい。このプラズマ窒化膜２１の形成に際しては、例えば、Ｎ２若しくはＮＨ３を含有するガスのプラズマ雰囲気中で、ラジカルＮ★又はＮＨ★を発生させる。また、プラズマ窒化膜２１の成長時に使用するガス中には、例えばＫｒ又はＡｒ等の希ガスを含有させてもよく、Ｈ２を含有させてもよい。
プラズマ窒化膜２１を形成した後には、９００℃乃至１１００℃程度でプラズマ窒化膜２１の下層に５ｎｍ乃至１００ｎｍ程度の膜厚の熱酸化膜を形成する。この熱酸化の結果、図９Ａ，図９Ｂ（図４Ａ，図４Ｂに対応する。）に示すように、プラズマ窒化膜２１が厚くなり、これに伴って半導体基板１の最表面と溝４の壁面とが交差する隅部が丸められる。９００℃程度以上の温度で熱酸化処理をすることが望ましいのは、この隅部を丸めるためである。このとき、従来の熱酸化膜１０５を形成する工程とは異なり、溝４の側壁面及び底面はプラズマ窒化膜２１で覆われているため、高温下での熱酸化処理が行われても、ボロン等の不純物の外方拡散は生じない。
また、プラズマ酸窒化膜５の代わりにプラズマ酸化膜を形成する場合、図１０Ａ，図１０Ｂ（図３Ａ，図３Ｂに対応する。）に示すように、３００℃乃至６５０℃程度の処理温度で、溝４の側壁面及び底面にプラズマ酸化膜２２を０．５ｎｍ乃至３０ｎｍ程度の膜厚に形成する。通常の熱処理による酸化方法では、６５０℃程度の温度で熱処理装置に半導体基板を挿入するが、半導体基板からの不純物の外方拡散を熱処理よりも低減させるためには、この温度以下でプラズマ酸化膜を形成することが望ましい。このプラズマ酸化膜２２の形成に際しては、例えば、Ｏ２を含有するガスのプラズマ雰囲気中で、ラジカルＯ★を発生させる。また、プラズマ酸化膜２２の成長時に使用するガス中には、例えばＫｒ又はＡｒ等の希ガスを含有させてもよく、Ｈ２を含有させてもよい。
プラズマ酸化膜２２を形成した後には、９００℃乃至１１００℃程度でプラズマ酸化膜２２の下層に５ｎｍ乃至１００ｎｍ程度の膜厚の熱酸化膜を形成する。この熱酸化の結果、図１１Ａ，図１１Ｂ（図４Ａ，図４Ｂに対応する。）に示すように、プラズマ酸化膜２２が厚くなり、これに伴って半導体基板１の最表面と溝４の壁面とが交差する隅部が丸められる。９００℃程度以上の温度で熱酸化処理をすることが望ましいのは、この隅部を丸めるためである。このとき、従来の熱酸化膜１０５を形成する工程とは異なり、溝４の側壁面及び底面はプラズマ酸化膜２２で覆われているため、高温下での熱酸化処理が行われても、ボロン等の不純物の外方拡散は生じない。
このように、プラズマ酸窒化膜５の代わりにプラズマ窒化膜２１又はプラズマ酸化膜２２を形成する場合でも、半導体基板１からの不純物の外方拡散が防止されると共に、溝の壁面の上端が丸められる。従って、トランジスタが寄生しにくくなり、高い信頼性が得られる。
また、プラズマ酸窒化膜、プラズマ窒化膜又はプラズマ酸化膜の形成方法及びその形成に使用するプラズマ処理装置は特に限定されるものではないが、以下のような装置を使用して、プラズマ酸窒化膜、プラズマ窒化膜又はプラズマ酸化膜を形成するのが望ましい。
具体的には、図１２に示すようなラジアルラインスロットアンテナを備えたプラズマ処理装置を用いてプラズマ酸窒化膜又はプラズマ窒化膜を形成する。このプラズマ処理装置１００は、クラスターツール１０１に連通されたゲートバルブ１０２と、被処理体Ｗ（本実施形態では半導体基板１）を載置し、プラズマ処理時に被処理体Ｗを冷却する冷却ジャケット１０３を備えたサセプタ１０４を収納可能な処理室１０５と、処理室１０５に接続されている高真空ポンプ１０６と、マイクロ波源１１０と、アンテナ部材１２０と、このアンテナ部材１２０と共にイオンプレーティングを構成するバイアス用高周波電源１０７及びマッチングボックス１０８と、ガス供給リング１３１，１４１を有するガス供給系１３０，１４０と、被処理体Ｗの温度制御を行う温度制御部１５０とを含み構成されている。
マイクロ波源１１０は、例えば、マグネトロンからなり、通常２．４５ＧＨｚのマイクロ波（例えば、５ｋＷ）を発生することができる。マイクロ波は、その後、モード変換器１１２により伝送形態がＴＭ、ＴＥ又はＴＥＭモードなどに変換される。
アンテナ部材１２０は、温調板１２２と、収納部材１２３と、誘電板２３０とを有している。温調板１２２は、温度制御装置１２１に接続され、収納部材１２３は、遅波材１２４と遅波材１２４に接触するスロット電極（不図示）とを収納している。このスロット電極は、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）又は超高能率平面アンテナと称される。但し、本実施形態ではその他の形式のアンテナ、例えば一層構造導波管平面アンテナ、誘電体基板平行平板スロットアレーなどを適用しても良い。
上記構成のプラズマ処理装置により、３００□乃至６５０□程度の温度条件で成膜を行う。
このようなラジアルラインスロットアンテナを備えたプラズマ処理装置を用いて成膜を行う場合、プラズマのイオン照射エネルギを７ｅＶ以下とすることが好ましく、プラズマのポテンシャルエネルギを１０ｅＶ以下とすることが好ましい。
そして、プラズマ酸窒化膜、プラズマ窒化膜又はプラズマ酸化膜等の絶縁膜の形成は、上述のプラズマ処理装置を用いて、プラズマ酸化法、プラズマ窒化法、又はプラズマ酸化法及びプラズマ窒化法の少なくとも一方を含む一連の成膜法により行うことができる。
【産業上の利用可能性】  本発明によれば、素子分離用の溝の側壁面にプラズマ酸化膜、プラズマ窒化膜又はプラズマ酸窒化膜を形成しているので、この形成の際に半導体基板からの不純物の外方拡散を防止することができる。また、溝の上端部を曲面としているため、この部分にトランジスタを寄生しにくくすることができる。従って、良好な特性を得ることができる。
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【図７】
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【図１２】
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【図１８】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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