(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板に浅いトレンチの分離構造を形成する方法であって、
シリコン基板上にパッド酸化物層を形成し、パッド酸化物層上に窒化シリコン層を形成する段階と、
シリコン基板中に傾斜した側壁を有するトレンチが形成されるように、窒化シリコン層、パッド酸化物層、およびシリコン基板をエッチングする段階と、
トレンチをＨＦを含む１回目のウェット・エッチング液にさらし、窒化シリコン層の下からパッド酸化物層の一部分をエッチングにより除去し、それによりシリコン基板の上部表面の一部分を露出させる段階と、
トレンチに１回目の酸化を行い、トレンチの側壁、およびシリコン基板の露出した上部部分に第１酸化物層を成長させる段階と、
成長させた第１酸化物層をＨＦを含むウェット・エッチング液でエッチングし、トレンチの側壁およびシリコン基板の上部部分から、成長させた第１酸化物層を除去する段階と、
トレンチに２回目の酸化を行い、トレンチの側壁、およびシリコン基板の上部部分に第２酸化物層を成長させる段階と、
窒化シリコン層を覆って、また酸化したトレンチ中に、第３酸化物層をブランケット堆積させる段階と、
１回目に堆積させた該第３酸化物層の一部をスパッタ・エッチングによって除去し、この除去された第３酸化物を前記トレンチの下側のコーナに再堆積させる段階と、
トレンチ中のスパッタ・エッチングした該第３酸化物層を覆って第４酸化物層を堆積させて該トレンチを完全に埋める段階と、
該第４酸化物層およびスパッタ・エッチングした第３酸化物層を研磨して、前記窒化シリコン層に対してほぼ面一のトレンチ分離構造を形成する段階とを含む方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は半導体集積回路を制作する方法に関し、さらに詳細には、半導体基板に浅いトレンチ分離領域を形成する方法に関する。
２．関連技術の考察
現在の集積回路は、シリコン基板などの単一の半導体基板に形成された、文字通り数百万個のトランジスタやコンデンサなどの個別の素子から形成されている。個別の素子は、シリコン局部酸化（ＬＯＣＯＳ）、埋込み型ＬＯＣＯＳ、トレンチ分離など、様々な分離技術を使用することによって互いに電気的に分離されている。
ＬＯＣＯＳ分離処理は、金属酸化物半導体（ＭＯＳ）素子を分離する最も広く使用されている技術である。通常のＬＯＣＯＳ分離領域を第１図に示す。ＬＯＣＯＳ分離処理では、窒化シリコン・マスク１０２およびパッド酸化物層１０４を使用して、シリコン基板１０８のフィールド分離領域１０６（すなわちフィールド酸化物領域）を選択的に成長させる。窒化シリコン・マスクは、活性素子を形成するシリコン基板の酸化を防止する。ＬＯＣＯＳ分離技術に関する問題は、酸化段階で、分離領域に隣接する相当量のシリコンを消費することである。この現象は、「バーズビーク」１１０と呼ばれるものを生成する。「バーズビーク」の利点は、それが隣接するトランジスタの漏れ電流（Ｉoff）を減少させる助けとなる点である。しかし、「バーズビーク」が生成されることの問題は、分離領域１０６の寸法が増大し、したがって活性素子が利用できるシリコンの量が減少する（すなわち素子の実装密度が減少する）点である。ＬＯＣＯＳ分離技術に関するもう１つの欠点は、分離領域１０６の約４５％がシリコン基板１０８より上に成長し、フォトリソグラフィなどのその後の処理段階に悪影響を及ぼす可能性がある非平面の形状を生じることである。これらの理由から、ＬＯＣＯＳ処理は、現在の超々集積（ＵＬＳＩ）回路の製造に十分に適してはいない。
埋込み型ＬＯＣＯＳ分離構造は、酸化段階の前にシリコン基板に溝または凹部をエッチングすることを除けば、ＬＯＣＯＳ分離構造と同様である。この場合、酸化段階ではエッチングした箇所に酸化物を成長させ、それにより比較的平面の分離領域を形成する。ただし、埋込み型ＬＯＣＯＳ処理は、非平面の形状、およびバーズビークの形成による横方向への侵入が依然としてある程度生じる。
最近非常に注目されているもう１つの分離技術は、トレンチ分離である。トレンチ分離処理では、第２図に示すように、トレンチまたは溝を最初にシリコン基板２００にエッチングする。次に、窒化シリコン・マスク２０６を使用して、トレンチの側壁に酸化物層を選択的に成長させる。次いで、酸化物層またはその他の充填材料を基板上全面に堆積させ、トレンチを再充填する。次いで堆積させた酸化物をエッチバックして、シリコン基板とほぼ平面になる分離構造を形成する。
トレンチ分離処理は、必要とする基板面積がＬＯＣＯＳ処理より少なく、したがってより高密度の集積回路の製作が可能になるので、ＬＯＣＯＳ処理よりも好ましい。さらに、トレンチ分離処理は通常、フォトリソグラフィなどの後続の処理を改善する平面の形状を有する分離構造を生成する。
このトレンチ分離技術に関連する問題は、それらの異常な幾何形状およびドーピングプロファイルにより、トランジスタのソース／ドレインで相当量の漏れ電流（Ｉoff）が生じることである。すなわち、このトレンチ分離形成技術では、低抵抗の経路がトランジスタの拡散／分離エッジに生じ、トランジスタがオフの時（すなわちチャネルが非伝導状態にあるとき）にソースからドレインに相当量の電流が漏れることがある。製作した集積回路のスタンドバイ電流を制御するためにトランジスタの漏れ電流を最小限に抑えなければならない。
したがって、ソース・ドレインの漏れ電流を大幅に減少させるトレンチ分離構造を制作する方法が必要とされている。
発明の概要
本発明は、浅いトレンチ分離構造をシリコン基板に形成する方法をである。本発明の好ましい実施態様によれば、パッド酸化物層をシリコン基板上に形成し、窒化シリコン層をパッド酸化物層上に形成する。次に、窒化シリコン層およびパッド酸化物層を通してシリコン基板中にまで達するようにエッチングして、傾斜した側壁を有するトレンチをシリコン基板中に形成する。次いでこのトレンチをＨＦを含むエッチング液でウェット・エッチングし、窒化シリコン層の下からパッド酸化物層の一部分をエッチングにより除去し、それによりトレンチに隣接するシリコン基板の上部表面の一部分を露出させる。次に、トレンチに１回目の酸化を行い、トレンチの側壁、およびトレンチに隣接するシリコン基板の露出した上部部分に酸化物層を成長させる。次にＨＦを含むウェット・エッチング液で、トレンチの側壁およびシリコン基板に隣接する上部部分から、成長させた酸化物層をエッチングにより除去する。次に、トレンチの側壁およびトレンチに隣接するシリコン基板の一部分に２回目の酸化を行い、その上に第２成長酸化物層を形成する。最後に、トレンチ充填材料をトレンチ内に堆積させ、窒化シリコン層に対して平面化し、平面の形状を有する浅いトレンチ分離構造を形成する。本発明のトレンチ分離構造は、隣接するトランジスタの漏れ電流を大幅に解消し、均一かつ高密度の、ボイドのない分離領域を形成する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来技術のＬＯＣＯＳ分離構造を示す断面図である。
第２図は、従来技術のトレンチ分離構造を示す断面図である。
第３ａ図は、パッド酸化物層、半導体窒化シリコン層、およびその上に形成されたフォトレジスト層を有する半導体基板を示す断面図である。
第３ｂ図は、第３ａ図の基板にトレンチを形成する段階を示す断面図である。
第３ｃ図は、第３ｂ図の基板に１回目のトレンチのウェット・エッチングを行った結果を示す断面図である。
第３ｄ図は、第３ｃ図の基板上に第１酸化物層を成長させる段階を示す断面図である。
第３ｅ図は、第３ｄ図の基板にトレンチのウェット・エッチングを行った結果を示す断面図である。
第３ｆ図は、第３ｅ図の基板上に酸化物層を成長させる段階を示す断面図である。
第３ｇ図は、第３ｆ図の基板上に第１酸化物層を堆積させる段階を示す断面図である。
第３ｈ図は、第３ｇ図の基板をスパッタエッチングする段階を示す断面図である。
第３ｉ図は、第３ｈ図の基板上に第２酸化物層を堆積させる段階を示す断面図である。
第３ｊ図は、第３ｉ図の基板を研磨する段階を示す断面図である。
第３ｋ図は、第３ｊ図の基板から窒化物層およびパッド酸化物層を除去し、ゲート酸化物層を形成する段階を示す断面図である。
発明の詳細な説明
本発明は、浅いトレンチ分離構造を製作する新しい方法を開示するものである。以下の説明では、本発明を完全に理解することができるように、特定の処理段階、材料、寸法など多数の特定の詳細を記載する。ただし、これらの特定の詳細の範囲外で本発明を実施することができることは当業者には明らかであろう。その他の場合では、本発明を不必要に分かりにくくしないように、周知の集積回路製造段階および機器については詳細には記載していない。
本発明は、半導体基板に形成された個別のトランジスタを分離するために使用することができ、また必要ならＰウェルおよびＮウェルを分離するために使用することもできる浅いトレンチ分離（ＳＴＩ）構造を製作する新しい方法を提供する。本発明の方法では、平面の形状を有する、ボイドのない高密度なトレンチ分離構造が形成される。本発明の方法は、隣接するトランジスタの漏れ電流（Ｉoff）が大幅に減少するまたは解消される［すなわちトランジスタがオフの時にソースからドレインに流れる電流（Ｉoff）の量が減少する］トレンチ分離構造を提供する。
本発明の方法によれば、最終的に集積回路の活性素子を形成することになる半導体基板３００を準備する。半導体基板３００は単結晶シリコンであることが好ましいが、ヒ化ガリウムやゲルマニウムを含むがこれらに限定されないその他のタイプの半導体材料を含むこともできる。さらに半導体基板３００は、必要なら１つまたは複数のエピタキシャル層を含むこともできる。さらに、半導体基板３００は、ＳＯＩ法の場合には酸化物層を、またはＳＯＳ法の場合にはサファイア層を含むことができる。本発明の好ましい実施形態によれば、基板３００は、その上にシリコン・エピタキシャル層が形成されたバルク・シリコン層を含む。
第３ａ図に示す本発明の第１段階は、シリコン基板３００上に薄いパッド酸化物層３０２を形成する段階である。パッド酸化物層３０２は、シリコン基板３００とその後に形成する窒化シリコン層との間の応力を緩和するために使用される。本発明の好ましい実施形態によれば、約１００Å±１０Åの厚さのパッド酸化物層を基板３００上に成長させる。パッド酸化物層３０２の厚さは、浅いトレンチ酸化膜に再生可能な小さいバーズビークを有する、適当な最終的なトレンチの寸法を形成するように選択する。さらに、パッド酸化物層３０２は、その後の窒化シリコンの除去の際のエッチング・ストッパーとなるのに十分な厚さに形成することが好ましい。本発明の好ましい実施形態によれば、パッド酸化物層３０２は、Ｋｏｋｕｓａｉ  Ｖｅｒｔｒｏｎ  ＩＩＩ垂直拡散炉中の酸素およびジクロロエチレン（ＤＣＥ）の雰囲気中で、約９００℃で成長させる。ＤＣＥを使用することは、金属汚染物質をシリコン基板３００からゲッタリングすることにより、清浄な基板を提供する助けとなる。金属汚染物質はＤＣＥの塩素と反応して気体の金属塩化物となり、これが排出される。しかし、必要なら、パッド酸化物層３０２を形成するためにどのような周知の方法でも使用することができる。
次に、パッド酸化物層３０２上に均一な窒化シリコン層３０４を形成する。窒化シリコン層３０４は、その後の浅いトレンチに酸化物を成長させる段階に備える酸化バリヤとなり、またその後の浅いトレンチを平面化する段階に備える「研磨止め」にもなる。本発明の好ましい実施形態によれば、パッド酸化物層３０２上には、約１８００Å±２００Åの窒化シリコン層が形成される。窒化シリコン層３０４の厚さは、浅いトレンチを平面化した後で、ゲート酸化物を成長させるシリコン表面がトレンチ充填材料より確実に低くなるように選択する。窒化シリコン層３０４は、当技術分野で周知のどのような方法でも形成することができる。必要なら、その他の適当な耐酸化マスク材料または複数の材料の組合せを、窒化シリコン層３０４およびパッド酸化物層３０２の代わりに使用することもできることを理解されたい。
次に、本発明によれば、窒化シリコン層３０４を覆ってフォトレジスト層３０６を堆積させる。次いでフォトレジスト層３０６をマスクし、露出させ、現像して、フォトレジスト層３０６中にトレンチ分離領域を形成する位置３０８を決める。本発明の新しい方法では、ウェハの表面にわたって、狭い高密度の分離領域（幅４０００Å未満）を均一に形成することができる。本発明の方法では、フォトリソグラフィの制限によってのみ制限される寸法を有するトレンチ分離領域を形成することができる。さらに、本発明では、狭いトレンチの処理に不利な影響を与えることなく、狭いトレンチと同時に寸法の大きい（幅の広い）トレンチを形成することができ、またその逆も可能である。
本発明によれば次の段階は、第３ｂ図に示すように、窒化物層３０４およびパッド酸化物層３０２を通してシリコン基板中３００まで達するトレンチ３１０をエッチングする段階である。トレンチ３１０は、パンチスルー分離を実現するのに十分に、ただし周辺のギャップの充填および応力の増加を引き起こさない程度に深くエッチングすることが好ましい。さらに、中にギャップまたはボイドを形成しないトレンチ充填を容易にするためにトレンチ３１０の側壁がわずかに傾斜させ（約８０度）ることが好ましい。さらに本発明の好ましい実施形態によれば、エッチング後は、トレンチ３１０のコーナ３１２（トレンチ／基板）はほぼ直角になる。鋭角のコーナは望ましくない漏れ電流を生じさせる高い電場を生じるので、コーナを鋭角（＜９０°）に形成しないことは重要である。窒化シリコン層３０４およびパッド酸化物層３０２を通したエッチングには、周知のどのようなエッチング技術でも使用することができる。シリコン部分のエッチングは、塩素ベースの化学薬品を使用するＬＡＭ  Ｒａｉｎｂｏｗ  ４０００エッチング装置を利用して実施することが好ましい。シリコンのエッチングは、所望の深さのトレンチを形成するように時間間隔を設定する。
トレンチ３１０を所望の深さにエッチングした後で、プラズマ・アッシングなどの周知の技術によりフォトレジスト層３０６を除去する。
本発明によれば次の段階は、トレンチ３１０を１回目のトレンチのウェット・エッチング液にさらす段階である。本発明の好ましい実施形態によれば、トレンチ３１０は、フッ化水素酸（ＨＦ）を含むウェット・エッチング液にさらされる。第３ｃ図に示すように、トレンチ３１０をＨＦを含むウェット・エッチング液にさらすことによって、パッド酸化物３０２のトレンチ３１０を取り囲む部分が除去され、トレンチのコーナ３１２に隣接するシリコン基板３００の上部表面部分３１４が現れる。シリコン基板３００および窒化シリコン層３０４はＨＦエッチング液の影響を実質上受けず、パッド酸化物層３０２のみをエッチングすることができることが理解されるであろう。ウェット・エッチングを使用することにより、シリコン基板３００と窒化シリコン層３０４の間に生まれた小さなギャップ中で、エッチング液が窒化シリコン層をアンダーカットし、パッド酸化物層をエッチングすることができる。１回目のトレンチのウェット・エッチングの目的は、パッド酸化物層３０２の一部分を除去してトレンチ３１０のコーナ３１２に隣接するシリコンの上部表面を露出させ、その後の酸化段階中に２方向に酸化が起こってトレンチ３１０のコーナ３１２を丸くし、漏れ電流（Ｉoff）を減少させる助けとなることができるようにすることである。１回目のトレンチのウェット・エッチングでは、その後のトレンチのコーナの２次元酸化を可能にするために十分なパッド酸化物を除去しなければならないが、トレンチの寸法を大幅に増大させるほどにはパッド酸化物を除去しない。トレンチ３１０に隣接するパッド酸化物を約３００Å（横方向に）除去すると良好な結果がもたらされることが分かっている。本発明の好ましい実施形態では、水対ＨＦが５０：１であるウェット・エッチング液を約１４０秒間利用し、その後脱イオン（ＤＩ）水中ですすぐ。
次に、第３ｄ図に示すように、トレンチ３１０に１回目の酸化を行い、第１トレンチ酸化物３１６を形成する。トレンチ酸化物３１６は、トレンチ３１０の側壁および底部、ならびに基板３００の上部部分３１４上に成長する。シリコン基板３００の表面部分３１４が露出しているので、コーナ３１２の酸化は２方向に起こり、その結果コーナ３１２を丸くすることになる。この１回目のトレンチ酸化段階では、パッド酸化物３０２の、１回目のトレンチのウェット・エッチング段階中にエッチングにより除去された部分を再成長させる。１回目の酸化段階では、小さく制御された「バーズビーク」３１７を有する第１トレンチ酸化物３１６を成長させる。トレンチ３１０のコーナを丸くして、バーズビーク３１７を形成することにより、隣接するトランジスタの漏れ電流（Ｉoff）は大幅に減少する。さらに、トレンチのエッチングで残った任意のダングリング・ボンドは、１回目の酸化段階中にブロークン・ボンドから二酸化ケイ素ボンドに変形される。ブロークン・ボンドを二酸化ケイ素ボンドに変形させることは、トランジスタの漏れ電流を減少させる助けとなると考えられる。本発明の好ましい実施形態によれば、１回目のトレンチ酸化では、等量のＯ2に対してＨＣｌが約９％である酸素／ＤＣＥ雰囲気を利用してＫｏｋｕｓａｉ  Ｖｅｒｔｒｏｎ  ＩＩＩ垂直拡散炉中で、約９２０℃で約２００ないし４００Åの厚さの高品質の酸化物が成長する。
本発明によれば次の段階は、２回目のトレンチのウェット・エッチング液にトレンチ３１０をさらす段階である。本発明の好ましい実施形態によれば、トレンチ３１０はフッ化水素酸（ＨＦ）を含む２回目のウェット・エッチング液にさらされる。第３ｅ図に示すように、２回目のトレンチのウェット・エッチングでは、トレンチ３１０の底部および側壁から第１トレンチ酸化物３１６を除去し、またトレンチ３１０を取り囲むシリコン基板３００の上部表面から酸化物を除去する。２回目のトレンチのウェット・エッチングでは、１回目のウェット・エッチング／酸化段階中に形成されたバーズビークを除去し、トレンチのコーナ３１２を再度露出させる。２回目のトレンチのウェット・エッチングではまた、１回目のトレンチのウェット・エッチング中に除去されなかったパッド酸化物３０２をさらに約２００Å除去する（合計で横方向に５００Å除去する）。１回目のトレンチのウェットエッチングと同様に、２回目のトレンチのウェット・エッチングの目的は、その後の酸化が２方向に起こってコーナ３１２をさらに丸くすることができるように、シリコン基板３００のコーナ３１２に隣接する部分を露出させることである。本発明の実施形態では、２回目のウェット・エッチングはＨ2Ｏ対ＨＦが５０：１となる溶液中で約２８０秒間実行し、その後に脱イオン水中ですすぐ。
本発明の好ましい実施形態によれば次の段階は、トレンチ３１０に２回目の酸化を行い、第２トレンチ酸化物３１８を成長させる段階である。２回目のトレンチ酸化段階では、トレンチの側壁およびシリコン基板３００の上部表面に、約４００ないし５００Åの厚さの酸化物を成長させる。シリコン基板のトレンチ３１０を取り囲む部分が覆われていないので、２回目の酸化段階ではコーナ３１２をさらに丸くし、小さい「バーズビーク」を形成する。２回目の酸化では、トレンチ３１０のコーナ３１２を覆って約４００ないし５００Åの酸化物を形成することが好ましい。［２回目の酸化では、トレンチ３１０の構造により、底部側の側壁（２００ないし３００Å）よりトレンチの側壁の上部（４００ないし５００Å）でわずかに多く酸化物を形成することに留意されたい。］２回目の酸化では、トレンチのコーナをさらに丸くするだけでなく、シリコン基板３００とその後に堆積させるトレンチ充填層の間の清浄な層を形成する。
本発明による次の段階は、個別のトランジスタを電気的に分離する充填材料をトレンチ３１０に充填する段階である。本発明の好ましい実施形態によれば、第３ｇ図に示すように、トレンチ３１０には、窒化物層３０４を覆ってトレンチ３１０中にブランケット堆積させた約１０００Åの酸化物層３２２で最初に充填する。好ましい方法では、酸化物層３２２は、テトラエチルオルトケイ酸塩（ＴＥＯＳ）およびＯ2の反応気体を利用するＡＭＡＴ  ５０００単一ウェハ・マシン中でのプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）によって形成することができる。酸化物層３２２を形成する前に、トレンチ酸化物をＡＭＡＴの不活性化ツール中の窒素プラズマにさらすことが望ましいことがある。この事前調整段階は、トレンチ酸化物の表面を酸窒化物に変形することにより、シリコン中の転移の形成を防止する助けとなるものと考えられる。
次に、第３ｈ図に示すように、堆積層３２２をアルゴンによるスパッタ・エッチングでｉｎ−ｓｉｔｕスパッタ・エッチングする。スパッタ・エッチング中に、上部の酸化物層３２２は約４００Å除去される。さらに、トレンチのコーナおよび側壁からスパッタリングされた酸化物は、トレンチの下側のコーナに再堆積（３２４）する。このスパッタ・エッチングは、トレンチの側壁の角度を改良し（減少させ）、酸化物層３２２のコーナ３２３を丸くする。コーナ３２３を丸めることおよび側壁の角度を減少させることはともに、トレンチの充填を改善する。次に、スパッタ・エッチングの酸化物層３２４を覆って第２ＰＥＣＶＤ酸化物層３２６を堆積させ、それによりトレンチ３１０の充填を完了する。第２酸化物層３２６は、少なくとも基板３００中に形成された最も幅の広いトレンチの底部から上部までを充填するのに十分な厚さでなければならない。第２酸化物層３２６は、ＴＥＯＳおよびＯ2のソース気体を利用するＡＭＡＴ５０００マシン中でのＰＥＣＶＤ処理によって、約５０００ないし７０００Åの厚さに形成することが好ましい。この時点で、必要なら、当技術分野で周知の方法によって基板３００をアニールし、堆積した酸化物層３２２および３２６を高密度化することができる。
必要なら、トレンチ３１０を充填するためにその他の周知の材料および方法を使用することができることを理解されたい。しかし、この堆積／エッチング／堆積処理は、ギャップやボイドを生み出すことなく、均一にむらなくウェハ表面にわたる小さい寸法のトレンチを充填することができるので好ましい。
次に第３ｊ図に示すように、堆積した酸化物層３２６および３２４を化学的かつ機械的に研磨して窒化シリコン層３０４から酸化物層３２６および３２２を除去し、窒化シリコン層３０４とほぼ同一平面となる平面の形状３２７を有するトレンチ分離構造を形成する。窒化シリコン層３０４は、酸化物層３２２および３２６を化学的かつ機械的に研磨する間に研磨止めとして使用することが好ましい。すなわち本発明の好ましい実施形態では、窒化シリコンより酸化物の方が選択性が高い研磨処理を利用する。酸化物３２２および３２６は窒化シリコン層３０４より速い速度で研磨されるので、トレンチ分離構造の上部表面３２７は通常、過剰な研磨により、窒化シリコン層３０４の上部表面より下にわずかにくぼむ。ただし本発明では、周知の適当な化学的かつ機械的な研磨処理をどのようなものでも使用することができ、その例としてはＷｅｓｔｅｃｈ  ３７２Ｍポリッシャや水酸化カリウムおよびシリカを含むスラリでの化学的かつ機械的な研磨などがあるが、これに限定されるわけではない。研磨は平面性が優れているので好ましいが、必要なら、エッチバックなどその他の周知の平面化技術を利用して酸化物層３２６および３２２を除去することもできる。
本発明による次の段階は、窒化シリコン層３０４を除去する段階である。パッド酸化物層３０２を、窒化シリコン除去段階のエッチング止めとして使用することが好ましい。窒化シリコン層３０４は、高温のリン酸でのエッチングなど、どのような周知の技術を使用しても除去することができる。窒化物のエッチングでは、シリコン基板３００の活性領域から窒化物を除去する。パッド酸化物３０２ならびにＣＶＤ酸化物３２６および３２２の小断片は、窒化物除去段階中に除去される。
ここで、様々な注入およびドーピングを基板３００中に行い、ウェルの形成および／またはしきい値電圧の調整などを行うことができる。パッド酸化物層３０２は、これらの注入中にシリコン基板３００を保護するために使用することができる。
本発明の好ましい実施形態によれば次に、パッド酸化物層３０２をシリコン基板３００から除去し、シリコン基板３００の活性領域を覆う清浄な裸のシリコン表面３０２を露出させる。パッド酸化物３０２は、５０：１のＨＦに浸漬してエッチングにより除去し、その後に標準的な洗浄を行うことが好ましい。ＨＦに浸漬することでシリコン基板３００から全ての熱パッド酸化物（約１００Å）がエッチングにより除去されるが、５００Åのトレンチ酸化物のうち最小限の量（約１５０Å）だけはトレンチのコーナ３１２を覆って形成される。パッド酸化物を除去する間にエッチングし過ぎないように注意して、トレンチの酸化中に形成されたトレンチ酸化物のバーズビークの一部分を約３００Å残すようにしなければならないことを強調しておく。
パッド酸化物層３０２を除去した後で、シリコン基板３０２を洗浄し、約５０ないし７５オングストロームの厚さの清浄な高品質のゲート酸化物層の形成に備える。ゲート酸化物層３２８は、本譲受人に譲渡された米国特許第５２４４８４３号に記載の技術や、＿に出願された、第＿号の、本譲受人に譲渡された、Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒａｂｌｅ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｏｒｍｅｄ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｎｎｅａｌ  Ｓｔｅｐｓという名称の、Ｃｈａｕらによる同時係属の出願に記載のその他の技術など、任意の周知の技術によって形成することができる。ゲート酸化物層３２８を成長させる間に、露出したトレンチ酸化物層３１８の厚さもまた同量だけ増加することに留意されたい。その結果、薄いゲート酸化物層とともに、ゲート酸化物層に隣接してより厚い（約３ないし４倍の厚さ）トレンチ酸化物層が形成される。
ここで、ポリゲート形成やソース／ドレイン・ドーピングなど様々な周知の半導体処理を使用して、隣接するトランジスタの製作を完了する。次に、周知の相互接続技術を使用して分離したトランジスタを接合し、マイクロプロセッサやメモリ装置などの機能集積回路にする。
本発明の方法では、ソース／ドレインの漏れ電流が大幅に減少する高密度トレンチ分離構造を形成する。漏れ電流は、連続する「エッチング」および「酸化」段階を使用してトレンチのコーナ３１２を丸くし、小さく制御できるバーズビークを形成することにより減少する。トレンチのコーナ３１２を丸くすることにより、通常は鋭角なコーナにともなう高い電場が減少する。コーナ３１２で電場が減少することにより、隣接する素子の漏れ電流が減少する。さらに、コーナ３１２を覆って小さいバーズビークを制御しながら形成することにより、基本的にコーナ３１２を覆ってより厚いゲート酸化物層が生じる。コーナ３１２を覆うゲート酸化物層の厚さが増加することにより、この領域（トレンチのコーナ）のゲート酸化物層を横切る電場が減少し、隣接する素子の漏れ電流はさらに減少する。
本発明の好ましい実施形態では、ウェット・エッチング／酸化／ウェット・エッチング／酸化という複数段階の技術を利用してトレンチのコーナ３１２を丸くし、バーズビークを制御しながら形成するが、この好ましい処理の流れの一部分を利用してある程度コーナを丸くしてバーズビークを形成し、トランジスタの漏れ電流を減少させることもできるものと予想される。例えば、必要なら１回目のトレンチのウェット・エッチングを省略し、１回目のトレンチの酸化、１回目のウェット・エッチング、およびその後に２回目の酸化のみを利用して、コーナ３１２を丸くし、小さいバーズビークを成長させることもできる。このような技術では出願人のプロセス全体によって得られる利益の一部が得られ、それにより漏れ電流がある程度減少するものと期待される。さらに、必要なら、１回目のトレンチのウェット・エッチングと、その後にトレンチ酸化段階を１回だけ利用して、ある程度コーナを丸くしてバーズビークを成長させ、漏れ電流をある程度減少させることができる。さらに、本明細書に記載の段階に追加のエッチング／酸化段階を加え、トレンチのコーナ３１２をさらに丸くし、操作することができるものと期待される。ただし、このようなプロセスでは、コストが増加し、スループットが減少することになる。出願人は、本発明の好ましい実施形態である新しいウェット・エッチング／酸化／ウェット・エッチング／酸化プロセスが、最も経済的に製造可能なトレンチのコーナ３１２の輪郭および製造費用に対する漏れ電流の減少を提供するものと考える。
前述の明細では、特定の例示的な実施形態に関連して本発明について記述した。しかし、本発明の広範な趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な修正および変更を本発明に加えることができることは明らかであろう。例えば、本発明は本明細書に具体的に記載した寸法に限定されないものと期待される。そうではなく、本明細書に記載の特定の寸法を単純に縮小して、さらに小さいトレンチの分離領域を得ることもできるものと期待される。したがって、本明細書および図面は、限定的なものではなく例示的なものと見なされるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図３Ｉ】
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【図３Ｊ】
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【図３Ｋ】
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