(57)【要約】【課題】信頼性の低下を抑制しつつ高耐圧化を可能とする半導体装置およびその半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】半導体装置１００は，半導体基板の表面側にトレンチ５が形成され，ラミネート絶縁膜３にてトレンチ５の開口部を覆い，トレンチ５を密閉する。これにより，トレンチ５内に空隙領域５３が設けられる。半導体装置１００のトレンチ５は，空隙であることから，ＳｉＯ2 膜等の絶縁膜によって充填されたトレンチと比較して誘電率が低い。また，半導体装置１００では，トレンチ５内にラミネート絶縁膜３の撓みを抑制するＳｉＯ2 支柱５２を設ける。ＳｉＯ2 支柱５２はラミネート絶縁膜３の撓みを抑えることができる程度の間隔で設けられていればよい。【選択図】            図１
2007250600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレンチ素子分離構造を有する半導体装置の製造方法において，
半導体基板の表面にマスクパターンを形成し，そのマスクパターンを基にエッチングによりトレンチ部を形成するトレンチ部形成工程と，
半導体基板の表面および前記トレンチ部の表層を酸化する表面酸化工程と，
前記半導体基板の表面上に絶縁フィルムを貼り付けて前記トレンチ部内に空隙を設ける絶縁フィルム貼付工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載する半導体装置の製造方法において，
前記絶縁フィルムを貼り付けた後に，酸化性雰囲気下でアニール処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する半導体装置の製造方法において，
前記トレンチ部形成工程では，前記トレンチ部とともに前記トレンチ部内を複数の領域に区画する支柱を形成し，
前記表面酸化工程では，前記トレンチ部の表層とともに前記支柱を酸化することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体基板の表面に形成されたトレンチ部によって素子を分離するトレンチ素子分離構造を有する半導体装置において，
前記トレンチ部の表層部および前記トレンチ部の開口部周辺に位置する絶縁層と，
前記絶縁層と接し，前記トレンチ部の開口部を覆い，前記トレンチ部内に空隙を設ける絶縁フィルムとを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載する半導体装置において，
前記トレンチ部内に位置し，先端部が前記絶縁フィルムの裏面と接し，前記トレンチ部内を複数の空隙領域に区画する絶縁支柱を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
トレンチ素子分離構造を有する半導体装置の製造方法において，
半導体基板の表面にマスクパターンを形成し，そのマスクパターンを基にエッチングによりトレンチ部を形成するトレンチ部形成工程と，
半導体基板の表面および前記トレンチ部の表層を酸化する表面酸化工程と，
インクジェット印刷法により前記トレンチ部内に液滴状の絶縁材を滴下し，その絶縁材を固化することで前記トレンチ部内をその絶縁材で充填する絶縁材充填工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載する半導体装置の製造方法において，
前記絶縁材充填工程では，液滴状の絶縁材の充填とその絶縁材の固化とを複数回繰り返すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載する半導体装置の製造方法において，
前記トレンチ部形成工程では，前記トレンチ部とともに前記トレンチ部内を複数の領域に区画する支柱を形成し，
前記表面酸化工程では，前記トレンチ部の表層とともに前記支柱を酸化し，
前記絶縁材充填工程では，各領域内に絶縁材を滴下することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか１つに記載する半導体装置の製造方法において，
前記トレンチ部内を充填する絶縁材は，ＳｉＯ2 よりも誘電率が低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
半導体基板の表面に形成されたトレンチ部によって素子を分離するトレンチ素子分離構造を有する半導体装置において，
前記トレンチ部内を複数の領域に区画する絶縁支柱を有し，
前記絶縁支柱により区画された領域内が，ＳｉＯ2 よりも誘電率が低い絶縁部材で充填され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】
本発明は，トレンチ素子分離構造を有する半導体装置およびその半導体装置の製造方法に関する。さらに詳細には，信頼性の低下を抑えつつ高耐圧化を可能とする半導体装置およびその半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，パワーデバイス等の高耐圧構造を必要とする半導体装置では，トレンチ内部を絶縁物で充填し，そのトレンチによって素子を分離するトレンチ素子分離構造が提案されている。この素子分離構造にて高耐圧化を実現するためには，深さが深くかつ幅が広いトレンチが必要となる。
【０００３】
トレンチ素子分離構造を有する半導体装置としては，例えば特許文献１に開示されたものがある。この半導体装置では，あらかじめ幅が広いトレンチ内に複数のシリコン（Ｓｉ）支柱を設ける。そして，そのＳｉ支柱を熱酸化処理にて膨張させる。これにより，トレンチ内部がシリコン酸化物（ＳｉＯ2 ）で埋まり，幅が広いトレンチの内部を絶縁物で充填することができる。
【０００４】
また，例えば特許文献２には，絶縁材をスピンコート法によってトレンチ内に充填する半導体装置が開示されている。すなわち，この半導体装置では，液体状の絶縁材をトレンチ内部に充填し，その絶縁材を固化することで幅が広いトレンチ内部を絶縁物で充填している。
【特許文献１】特開２００４−３３５５６８号公報
【特許文献２】特開２００１−２６７４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，前記した従来の半導体装置には，次のような問題があった。すなわち，特許文献１のようにＳｉ支柱の熱酸化処理にてトレンチ内全体を充填するには，Ｓｉ支柱のピッチを狭くする必要がある。そのため，トレンチとＳｉ支柱とによって形成される隙間あるいは隣接するＳｉ支柱間の隙間のアスペクト比が非常に大きく，加工が困難である。また，そのような隙間を加工できたとしても，隣接するＳｉ支柱が近いためにスティッキングが生じ易い。一方で，アスペクト比が小さいとトレンチ内部を充填できなくなる。そのため，高耐圧化には限界がある。また，Ｓｉ支柱の加工後の熱酸化処理では，熱酸化膜としてその幅が２倍近くに膨張する。そのため，シリコン結晶内に高い残留応力が生じる。特に，トレンチの角部において，局所的に結晶欠陥が生じ易い。よって，耐圧特性の信頼性が低下する。
【０００６】
また，特許文献２のようにスピンコート法にてトレンチ内部に絶縁材を充填しようとしても，トレンチの幅が広いと一旦充填された絶縁材が遠心力によって飛び出してしまう。つまり，高耐圧化を図るためにトレンチの幅を広くするほど，トレンチ内部を十分に充填できない。また，トレンチの幅を広いことから，液体である絶縁材が固化される領域も大きい。そのため，固化あるいはその後の熱処理の際の膜圧縮に伴って，その絶縁膜にクラックやボイドが生じる。これにより，絶縁膜は不均一となり，耐圧特性の信頼性が低下する。
【０００７】
本発明は，前記した従来の半導体装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，信頼性の低下を抑制しつつ高耐圧化を可能とする半導体装置およびその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】
【０００８】
この課題の解決を目的としてなされた半導体装置は，半導体基板の表面に形成されたトレンチ部によって素子を分離するトレンチ素子分離構造を有する半導体装置であって，トレンチ部の表層部およびトレンチ部の開口部周辺に位置する酸化層と，酸化層と接し，トレンチ部の開口部を覆い，トレンチ部内に空隙を設ける絶縁フィルムとを有することを特徴としている。
【０００９】
本発明の半導体装置は，半導体基板の表面に形成されたトレンチ部によって素子を分離するトレンチ素子分離構造を有している。そして，絶縁フィルムにてトレンチ部の開口部を覆い，トレンチ部を密閉する。これにより，トレンチ部内に空隙が設けられる。そのため本発明のトレンチ部は，ＳｉＯ2 膜等の絶縁膜によって充填されたトレンチ部と比較して誘電率が低い。よって，高耐圧化が可能となる。また，絶縁フィルムがトレンチ部の開口部を封止していることから，トレンチ部の上方に電極層や層間絶縁層を形成したとしても，それらのトレンチ部内への進入が抑制される。また，絶縁物を充填しないことから，絶縁物の充填に関する問題（半導体基板内の残留応力やクラック等）は生じない。そのため，耐圧特性の信頼性が高い。
【００１０】
また，本発明の半導体装置は，トレンチ部内に位置し，先端部が絶縁フィルムの裏面と接し，トレンチ部内を複数の空隙領域に区画する絶縁支柱を有することとするとよりよい。すなわち，トレンチ部内に絶縁支柱を設けることで，トレンチ部内の領域を基板の厚さ方向から見て複数の領域に分割することができる。よって，絶縁フィルムのトレンチ部内への撓みを抑制できる。
【００１１】
また，本発明の半導体装置の製造方法は，トレンチ素子分離構造を有する半導体装置の製造方法であって，半導体基板の表面にマスクパターンを形成し，そのマスクパターンを基にエッチングによりトレンチ部を形成するトレンチ部形成工程と，半導体基板の表面およびトレンチ部の表層を酸化する表面酸化工程と，半導体基板の表面上に絶縁フィルムを貼り付けてトレンチ部内に空隙を設ける絶縁フィルム貼付工程とを含むことを特徴としている。
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法では，トレンチ部の開口部を絶縁フィルムにより封止し，トレンチ部内を空隙にする。そのため，本発明の製造方法にて形成されたトレンチ部は，ＳｉＯ2 膜等の絶縁膜によって充填されたトレンチ部と比較して誘電率が低い。よって，高耐圧化が可能となる。また，絶縁物を充填しないことから，絶縁物の充填に関する問題（半導体基板内の高残留応力やクラック等）は生じない。そのため，耐圧特性の信頼性が高い。また，トレンチ部の開口部を覆う部材がフィルムである。このことから，半導体基板の表面上の全面に貼り付けることにより，トレンチ部の開口部を容易に覆うことができる。
【００１３】
また，本発明の半導体装置の製造方法は，絶縁フィルムを貼り付けた後に，酸化性雰囲気下でアニール処理を行うこととするとよりよい。すなわち，酸化性雰囲気下でアニール処理を行うことで，絶縁フィルムと半導体表層部の酸化層との高密着性を得ることができる。
【００１４】
また，トレンチ部形成工程では，トレンチ部とともにトレンチ部内を複数の領域に区画する支柱を形成し，表面酸化工程では，トレンチ部の表層とともにその支柱を酸化することとするとよりよい。すなわち，トレンチ部内に支柱を設けることで，絶縁フィルムのトレンチ部内への撓みを抑制できる。なお，この絶縁支柱は絶縁フィルムの撓みを抑えることができる程度の間隔で設けられていればよい。すなわち，支柱の酸化後に所定の間隔が確保されるように支柱の間隔が設計される。そのため，トレンチ部形成工程時の支柱間の隙間は高アスペクト比にならない。よって，加工が容易である。
【００１５】
また，本発明の別の半導体装置は，半導体基板の表面に形成されたトレンチ部によって素子を分離するトレンチ素子分離構造を有する半導体装置であって，トレンチ部内を複数の領域に区画する絶縁支柱を有し，その絶縁支柱により区画された領域内が，ＳｉＯ2 よりも誘電率が低い絶縁部材で充填されていることを特徴としている。
【００１６】
本発明の別の半導体装置は，半導体基板の表面に形成されたトレンチ部によって素子を分離するトレンチ素子分離構造を有している。そして，そのトレンチ部内に絶縁支柱を設け，トレンチ部内を複数の領域に区画している。そのため，その領域内を絶縁材で充填する際，液体状の絶縁材の固化時あるいはその後の熱処理時に生じる材料収縮が小さく，クラックやボイド等の不具合が少ない。よって，耐圧特性の信頼性が高い。また，トレンチ部内には，ＳｉＯ2 よりも誘電率が低い絶縁部材が充填されている。よって，高耐圧化が可能となる。
【００１７】
また，本発明の別の半導体装置の製造方法は，トレンチ素子分離構造を有する半導体装置の製造方法であって，半導体基板の表面にマスクパターンを形成し，そのマスクパターンを基にエッチングによりトレンチ部を形成するトレンチ部形成工程と，半導体基板の表面およびトレンチ部の表層を酸化する表面酸化工程と，インクジェット印刷法によりトレンチ部内に液滴状の絶縁材を滴下し，その絶縁材を固化することでトレンチ部内をその絶縁材で充填する絶縁材充填工程とを含むことを特徴としている。
【００１８】
本発明の別の半導体装置の製造方法では，半導体基板の表面にトレンチ部を形成し，そのトレンチ部の表層部を酸化した後，インクジェット印刷法によりトレンチ部内に絶縁材を滴下している。本発明の製造方法では，インクジェット印刷法を利用することで，スピンコート法と比較して絶縁材の液滴の容量および位置を正確に制御することができる。そのため，トレンチ部にのみ材料が滴下され，トレンチ部内を確実に充填することができる。さらに，不要部分のエッチングや，平坦化加工等の工程が不要となるため，加工が容易となる。なお，絶縁材としては，ＳｉＯ2 よりも誘電率が低い材料であることが好ましい。誘電率が低い材料を使用することで，高耐圧化が可能となる。
【００１９】
また，絶縁材充填工程では，液滴状の絶縁材の充填とその絶縁材の固化とを複数回繰り返すこととするとよりよい。すなわち，複数回に分割してトレンチ部内を充填することで，１回分の絶縁材の材料収縮量を小さくすることができる。よって，クラックの発生や残留応力の上昇を抑えることができ，耐圧特性のより高い信頼性が得られる。
【００２０】
また，トレンチ部形成工程では，トレンチ部とともにトレンチ部内を複数の空隙領域に区画する支柱を形成し，表面酸化工程では，トレンチ部の表層とともに支柱を酸化し，絶縁材充填工程では，各空隙領域内に絶縁材を滴下することとするとよりよい。すなわち，トレンチ部形成工程およびその後の表面酸化工程にて，トレンチ部内に絶縁支柱を設ける。そして，絶縁材充填工程にて，その絶縁支柱によって区画された各領域に絶縁材を充填している。そのため，液体状の絶縁材の固化時あるいはその後の熱処理時に生じる材料収縮が小さく，クラックの発生や残留応力の上昇等の不具合が少ない。よって，耐圧特性のより高い信頼性が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば，信頼性の低下を抑制しつつ高耐圧化を可能とする半導体装置およびその半導体装置の製造方法が実現されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施の形態は，電気自動車等に車載されるパワーデバイスおよびそのパワーデバイスの製造方法に本発明を適用したものである。
【００２３】
［第１の形態］
第１の形態に係る半導体装置１００は，図１の断面図に示す構造を有している。半導体装置１００は，Ｎ- 基板６の表面側にＰ+ 拡散領域１が，裏面側にＮ+ 拡散領域７がそれぞれ設けられている。また，半導体装置１００は，Ｐ+ 拡散領域１にアノード電極２が，Ｎ+ 拡散領域７にカソード電極８がそれぞれ接し，Ｐ+ 拡散領域１とＮ- 基板６とのＰＮ接合箇所でダイオードを構成している。
【００２４】
また，半導体装置１００は，Ｎ- 基板６の表面側にトレンチ５が形成され，そのトレンチ５によって素子を分離するトレンチ素子分離構造を有している。また，トレンチ５の表層部には，ＳｉＯ2 層５１が形成され，さらにトレンチ５の内部にはＳｉＯ2 支柱５２が形成されている。このＳｉＯ2 支柱５２により，図２に示すようにトレンチ５内が複数の空隙領域５３に区画される。なお，ＳｉＯ2 支柱５２のレイアウトは，図２に示した格子状に限らず，例えば図３に示すように蜂の巣状であってもよい。すなわち，トレンチ５内の領域を基板の厚さ方向から見て複数の空隙領域５３に均等に区画できるレイアウトであればよい。
【００２５】
また，トレンチ５の開口部上にはフィルム状のラミネート絶縁膜３が設けられ，トレンチ５の開口部を封止している。ラミネート絶縁膜３としては，例えばシルセスキオキサン等の無機材料が適用可能である。ラミネート絶縁膜３がトレンチ５を塞ぐため，トレンチ５内の各空隙領域５３は密閉状態である。なお，トレンチ５内のＳｉＯ2 支柱５２の先端は，ラミネート絶縁膜３の裏面を支持している。そのため，ＳｉＯ2 支柱５２は，ラミネート絶縁膜３の撓みを抑制する機能を有する。
【００２６】
半導体装置１００は，トレンチ５内に空隙領域５３を設けることにより，次のような特徴を有する。すなわち，トレンチ５内が空隙であることから，ＳｉＯ2 膜と比較して誘電率が低い。そのため，高耐圧化が可能となる。言い換えると，従来と同耐圧であれば，素子分離領域をコンパクトにすることができる。
【００２７】
また，トレンチ５内のＳｉＯ2 支柱５２は，ラミネート絶縁膜３の撓みを抑制できればよい。そのため，その間隔は広い。言い換えると，ラミネート絶縁膜３に十分な剛性がある場合には，ＳｉＯ2 支柱５２は不要である。すなわち，空隙領域５３を高アスペクト比とする必要がなく，加工が容易である。また，間隔が広いことから，隣接するＳｉＯ2 支柱５２のスティッキングも回避できる。
【００２８】
また，トレンチ５内は空隙であって，熱酸化処理や液体状の絶縁物によるトレンチ内の充填はない。そのため，シリコン基板への応力が低減され，結晶欠陥等の発生が抑制される。また，クラックやボイド等の充填絶縁層に関する不具合は生じない。よって，半導体装置１００の耐圧特性の信頼性は高い。
【００２９】
なお，空隙領域５３内をＡｒ，Ｘｅ，Ｎ等の不活性ガスで充填することで，素子特性がさらに向上する。また，空隙内部の圧力を外部よりも高くすることで，素子特性の悪化の要因となる水分，可動イオン等の不純物の浸入を抑制できる。
【００３０】
続いて，半導体装置１００の製造方法について，図４および図５を基に説明する。本製造方法では，図４（ａ）に示すように，Ｎ型のシリコン基板（Ｎ- 基板６）を出発基板とする。
【００３１】
まず，シリコン基板の表面上にフォトレジスト９１を形成し，Ｐ+ 拡散領域１を形成するためのパターニングを行う。その後，図４（ｂ）に示すように，イオン注入およびその後のアニール処理によってＰ+ 拡散領域１が形成される。アクセプタとなる不純物は，例えばボロン（Ｂ）やフッ化ボロン（ＢＦ2 ）が適用可能である。Ｐ+ 拡散領域１の形成後は，フォトレジスト９１を除去する。
【００３２】
次に，再度，シリコン基板の表面上にフォトレジスト９２を形成し，素子分離用のトレンチ５およびＳｉＯ2 支柱５２を形成するためのパターニングを行う。その後，図４（ｃ）に示すように，フォトレジスト９２をマスク材として反応性イオンエッチング法にてトレンチ５およびＳｉ支柱５０を形成する。すなわち，空隙領域５３を形成する。Ｓｉ支柱５０は，後の熱酸化処理によってＳｉＯ2 支柱５２となる支柱である。トレンチ５およびＳｉ支柱の形成後は，フォトレジスト９２を除去する。
【００３３】
次に，図４（ｄ）に示すように，熱酸化処理によりトレンチ５の表層部およびＳｉ支柱５０を酸化する。これにより，トレンチ５の表層部にＳｉＯ2 層５１が形成され，Ｓｉ支柱５０がＳｉＯ2 支柱５２になる。酸化条件としては，例えば，１０００℃以上で，水蒸気酸化処理あるいはドライ酸化処理を行い，膜厚が１μｍ〜３μｍのＳｉＯ2 層５１を形成する。
【００３４】
次に，図４（ｅ）に示すように，シリコン基板の表面上にラミネート絶縁膜３を貼付する。このとき，ラミネート絶縁膜３はウェハ全面に貼付される。これにより，トレンチ５の開口部が封止され，トレンチ５内に密閉された空隙が形成される。その後，ラミネート絶縁膜３が感光性を有する材料であれば，フォトリソグラフィによりパターニングを行い，現像によって不要部分を取り除く。一方，非感光性を有する材料であれば，ラミネート絶縁膜３上にレジストパターン９３を形成し，エッチングにより不要部分を取り除く。これにより，図４（ｆ）に示すように，ラミネート絶縁膜３がトレンチ５のみに蓋をする状態となる。その後，例えば１０００℃以下の酸化性雰囲気下でアニール処理を行う。このアニール処理により，下地となるＳｉＯ2 層５１およびＳｉＯ2 支柱５２と，ラミネート絶縁膜３との密着性が得られる。その後，フォトレジストの形成およびパターニング，その後のエッチングによりＳｉＯ2 層５１の不要な部分を除去する。
【００３５】
次に，図５（ｇ）に示すように，シリコン基板の表面上に電極層（アノード電極２）を形成する。電極層の形成方法としては，例えばスパッタ法や蒸着法が適用可能である。また，材質としては，例えばアルミが適用可能である。このとき，ラミネート絶縁膜３がトレンチ５の開口部を封止していることから，電極材のトレンチ５内部への進入が抑制される。
【００３６】
次に，電極層上にフォトレジスト９４を形成し，アノード電極２を形成するためのパターニングを行う。その後，図５（ｈ）に示すように，フォトレジスト９３をマスク材として反応性イオンエッチング法あるいはウェットエッチング法にてアノード電極２を形成する。
【００３７】
次に，図５（ｉ）に示すように，シリコン基板の裏面へのイオン注入およびその後のアニール処理によってＮ+ 拡散領域７が形成される。ドナーとなる不純物は，例えばヒ素（Ａｓ）やリン（Ｐ）が適用可能である。最後に，図５（ｊ）に示すように，シリコン基板の裏面上に電極層（カソード電極８）を形成する。電極層の形成方法としては，例えばスパッタ法や蒸着法が適用可能である。また，材質としては，例えばアルミが適用可能である。なお，電極層とシリコン基板との密着性を向上させるため，４５０℃程度で水素アニールを行ってもよい。これにより，トレンチ５の開口部がラミネート絶縁膜３によって封止された半導体装置１００が形成される。
【００３８】
以上詳細に説明したように半導体装置１００では，ラミネート絶縁膜３にてトレンチ５の開口部を覆い，トレンチ５の内部を密閉することとしている。これにより，トレンチ５内に空隙領域５３が設けられる。そのため半導体装置１００のトレンチ５は，ＳｉＯ2 膜等の絶縁膜によって充填されたトレンチと比較して誘電率が低い。よって，高耐圧化が可能となる。また，トレンチ５内に絶縁物を充填しないことから，絶縁物の充填に関する問題（半導体基板内の高残留応力やクラック等）は生じない。そのため，耐圧特性の信頼性が高い。よって，信頼性の低下を抑制しつつ高耐圧化を可能とする半導体装置が実現している。
【００３９】
また，半導体装置１００では，トレンチ５内にＳｉＯ2 支柱５２を設けることとしている。そのため，トレンチ５内を基板の厚さ方向から見て複数の領域に分割することができる。よって，ラミネート絶縁膜３のトレンチ５内への撓みを抑制できる。また，ＳｉＯ2 支柱５２はラミネート絶縁膜３の撓みを抑えることができる程度の間隔で設けられていればよい。すなわち，Ｓｉ支柱５０の酸化後に所定の間隔が確保されるようにあらかじめＳｉ支柱５０の間隔が設計される。そのため，トレンチ５の形成時，Ｓｉ支柱５０間の隙間は高アスペクト比にならない。よって，加工が容易である。
【００４０】
また，半導体装置１００では，トレンチ５の開口部を覆うラミネート絶縁膜３をウェハの表面上の全面に貼り付けることとしている。すなわち，トレンチ５の開口部を容易に封止することができる。
【００４１】
また，半導体装置１００では，ラミネート絶縁膜３を貼り付けた後に，酸化性雰囲気下でアニール処理を行うこととしている。これにより，ラミネート絶縁膜３とＳｉＯ2 層５１との高密着性が得られる。
【００４２】
［第２の形態］
第２の形態に係る半導体装置２００は，図６の断面図に示す構造を有している。半導体装置２００は，Ｎ- 基板６の表面側にＰ+ 拡散領域１が，裏面側にＮ+ 拡散領域７がそれぞれ設けられている。また，半導体装置１００は，Ｐ+ 拡散領域１にアノード電極２が，Ｎ+ 拡散領域７にカソード電極８がそれぞれ接し，Ｐ+ 拡散領域１とＮ- 基板６とのＰＮ接合箇所でダイオードを構成している。
【００４３】
また，半導体装置２００は，Ｎ- 基板６の表面側にトレンチ５が形成され，そのトレンチ５によって素子を分離する素子分離構造を有している。また，トレンチ５の表層部には，ＳｉＯ2 層５１が形成され，さらにトレンチ５の内部には所定の間隔にてＳｉＯ2 支柱５２が形成されている。このＳｉＯ2 支柱５２により，トレンチ５内が基板の厚さ方向から見て複数の絶縁材領域４に区画される。
【００４４】
また，トレンチ５およびＳｉＯ2 支柱５２によって区画された絶縁材領域４内は，熱酸化膜より低誘電率の埋め込み絶縁材によって充填されている。この点，ＳｉＯ2 支柱５２によって区画される領域が空隙領域の第１の形態と異なる。埋め込み絶縁材としては，例えばシルセスキオキサンが適用可能である。また，トレンチ５の開口部，すなわち絶縁材領域４上にはキャップ酸化膜５４が形成されている。この点，ラミネート絶縁膜３でトレンチ５の開口部を封止する第１の形態と異なる。
【００４５】
半導体装置２００は，トレンチ５内にＳｉＯ2 支柱５２を設け，ＳｉＯ2 支柱５２によって区画された絶縁材領域４内を，ＳｉＯ2 膜より低誘電率の埋め込み絶縁材にて充填することにより，次のような特徴を有する。すなわち，ＳｉＯ2 膜より低誘電率の埋め込み絶縁材にて充填することで，高耐圧化が可能となる。言い換えると，従来と同耐圧であれば，素子分離領域をコンパクトにすることができる。
【００４６】
また，トレンチ５内の領域をＳｉＯ2 支柱５２によって分割している。そのため，埋め込み絶縁材が充填される１つ１つの領域は小さい。よって，液体状の絶縁材料を固化させる，あるいはその後の熱処理にて生じる材料収縮が小さい。従って，絶縁物の不均一化，クラックの発生等の不具合を抑制することができる。
【００４７】
続いて，半導体装置２００の製造方法について，図７および図８を基に説明する。本製造方法では，図７（ａ）に示すように，Ｎ型のシリコン基板（Ｎ- 基板６）を出発基板とする。
【００４８】
まず，シリコン基板の表面上にフォトレジスト９１を形成し，Ｐ+ 拡散領域１を形成するためのパターニングを行う。その後，図７（ｂ）に示すように，イオン注入およびその後のアニール処理によってＰ+ 拡散領域１が形成される。アクセプタとなる不純物は，例えばボロン（Ｂ）やフッ化ボロン（ＢＦ2 ）が適用可能である。Ｐ+ 拡散領域１の形成後は，フォトレジスト９１を除去する。
【００４９】
次に，再度，シリコン基板の表面上にフォトレジスト９２を形成し，素子分離用のトレンチ５およびＳｉＯ2 支柱５２を形成するためのパターニングを行う。その後，図７（ｃ）に示すように，フォトレジスト９２をマスク材として反応性イオンエッチング法にてトレンチ５およびＳｉ支柱５０を形成する。すなわち，絶縁材領域４のためのスペース５５を形成する。Ｓｉ支柱５０は，後の熱酸化処理によってＳｉＯ2 支柱５２となる支柱である。トレンチ５およびＳｉ支柱の形成後は，フォトレジスト９２を除去する。
【００５０】
次に，図７（ｄ）に示すように，熱酸化処理によりトレンチ５の表層部およびＳｉ支柱５０を酸化する。これにより，トレンチ５の表層部にＳｉＯ2 層５１が形成され，Ｓｉ支柱５０がＳｉＯ2 支柱５２になる。酸化条件としては，例えば，１０００℃以上で，水蒸気酸化処理あるいはドライ酸化処理を行い，膜厚が１μｍ〜３μｍのＳｉＯ2 層５１を形成する。
【００５１】
次に，図７（ｅ）に示すように，インクジェット印刷法にて液滴状の埋め込み絶縁材をトレンチ５内に滴下する。埋め込み絶縁材としては，例えば，１０ｃＰ前後の粘度に調整されたシルセスキオキサンが適用可能である。また，液滴サイズは，数ｐｌから数十ｐｌである。その後，埋め込み絶縁材を固化させることにより，図７（ｆ）に示すように，トレンチ５内が絶縁材料で充填される。なお，埋め込み絶縁材は，１回の処理でトレンチ５内を充填してもよいし，複数回に分けて滴下と固化とを繰り返しながらトレンチ５内を充填してもよい。埋め込み絶縁材を複数回に分けて充填すると，埋め込み絶縁材を徐々に固化させることができ，固化あるいはその後の熱処理の際に膜圧縮に伴って生じるクラックやボイドを低減することができる。
【００５２】
埋め込み絶縁材４の充填および固化を完了した後，界面準位を低減するため，図８（ｇ）に示すように埋め込み絶縁材４の表面にキャップ酸化膜５４を形成する。なお，必ずしも酸化膜に限るものではなく，例えば窒化膜であってもよい。その後，フォトレジストの形成およびパターニング，その後のエッチングによりＳｉＯ2 層５１の不要な部分を除去する。
【００５３】
次に，図８（ｈ）に示すように，シリコン基板の表面上に電極層（アノード電極２）を形成する。電極層の形成方法としては，例えばスパッタ法や蒸着法が適用可能である。また，材質としては，例えばアルミが適用可能である。
【００５４】
次に，電極層上にフォトレジスト９４を形成し，アノード電極２を形成するためのパターニングを行う。その後，図８（ｉ）に示すように，フォトレジスト９３をマスク材として反応性イオンエッチング法あるいはウェットエッチング法にてアノード電極２を形成する。
【００５５】
次に，図８（ｊ）に示すように，シリコン基板の裏面へのイオン注入およびその後のアニール処理によってＮ+ 拡散領域７が形成される。ドナーとなる不純物は，例えばヒ素（Ａｓ）やリン（Ｐ）が適用可能である。最後に，図８（ｋ）に示すように，シリコン基板の裏面上に電極層（カソード電極８）を形成する。電極層の形成方法としては，例えばスパッタ法や蒸着法が適用可能である。また，材質としては，例えばアルミが適用可能である。なお，電極層とシリコン基板との密着性を向上させるため，４５０℃程度で水素アニールを行ってもよい。これにより，トレンチ５がラミネート絶縁膜３によって閉塞された半導体装置２００が形成される。
【００５６】
以上詳細に説明したように半導体装置２００では，トレンチ５内にＳｉＯ2 支柱５２を設け，トレンチ５内を複数の絶縁材領域４に区画することとしている。そのため，各絶縁材領域４内に埋め込み絶縁材を充填する際，固化時あるいはその後の熱処理時に生じる材料収縮が小さく，クラックやボイド等の不具合が少ない。よって，耐圧特性の信頼性が高い。また，トレンチ５内には，ＳｉＯ2 よりも誘電率が低い絶縁部材が充填される。よって，高耐圧化が可能となる。
【００５７】
また，半導体装置２００では，インクジェット印刷法によりトレンチ５内に埋め込み絶縁材を滴下している。すなわち，インクジェット印刷法を利用することで，スピンコート法と比較して埋め込み絶縁材の液滴の容量および位置を正確に制御することができる。そのため，トレンチ５にのみ材料が滴下され，トレンチ５内を確実に充填することができる。さらに，不要部分のエッチングや，平坦化加工等の工程が不要となるため，加工が容易となる。
【００５８】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，各半導体領域については，Ｐ型とＮ型とを入れ替えてもよい。また，トレンチ内部の支柱については，酸化膜に限らず，窒化膜等の他の種類の絶縁膜でもよいし，複合膜でもよい。また，半導体についても，シリコンに限らず，他の種類の半導体（ＳｉＣ，ＧａＮ，ＧａＡｓ等）であってもよい。また，実施の形態の半導体装置は，ＭＯＳトランジスタやＩＧＢＴに対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１の形態に係る半導体装置の素子分離構造を示す断面図である。
【図２】図１に示した半導体装置のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図３】図１に示した半導体装置のＡ−Ａ断面の応用例を示す図である。
【図４】第１の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その１）である。
【図５】第１の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その２）である。
【図６】第２の形態に係る半導体装置の素子分離構造を示す断面図である。
【図７】第２の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その１）である。
【図８】第２の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その２）である。
【符号の説明】
【００６０】
１      Ｐ+ 拡散領域
２      アノード電極
３      ラミネート絶縁膜（絶縁フィルム）
４      絶縁材領域
５      トレンチ（トレンチ部）
５０    Ｓｉ支柱（支柱）
５１    ＳｉＯ2 層
５２    ＳｉＯ2 支柱（絶縁支柱）
５３    空隙領域
５４    キャップ酸化膜
６      Ｎ- 基板
７      Ｎ+ 拡散領域
８      カソード電極
１００  半導体装置
【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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