(57)【要約】【課題】    トレンチの底部が埋込絶縁体で充填されているとともに、埋込絶縁体で充填されていないトレンチ浅部領域の両側面に、絶縁膜が形成されている構成を有する半導体装置の耐圧を向上する技術を提供する。【解決手段】  半導体層１１に半導体層１１の表面１１ａから深さ方向に伸びるトレンチＴが形成されており、そのトレンチＴの深部領域に埋込絶縁体４４が充填されており、その埋込絶縁体４４が充填されていない浅部領域のトレンチＴの両側面３１が熱酸化膜３２で覆われており、トレンチ幅を隔てて対向する２枚の熱酸化膜３２の内側領域にトレンチ内導体３６が充填されており、各々の熱酸化膜３２の膜厚Ｈの中心線３２ａが、埋込絶縁体４４と接する領域の近傍で、半導体層１１の表面１１ａに近づくほどトレンチ幅の中心線Ｍから遠ざかっている。【選択図】  図１
2009054638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層の表面から深さ方向に伸びるトレンチが形成されており、
そのトレンチの深部に埋込絶縁体が充填されており、
その埋込絶縁体が充填されていない浅部のトレンチの両側面が絶縁膜で覆われており、
トレンチの両側面を覆う前記絶縁膜同士の間にトレンチ内導体が充填されており、
トレンチの横断面で観察したときに、各々の前記絶縁膜の膜厚の中心線が、前記埋込絶縁体と接する点の近傍で、前記半導体層の表面に近づくほど、トレンチの幅方向の中心線から遠ざかることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記トレンチが、前記半導体層の表面から深さＤ１に至るまで幅Ｌ１で伸びている幅広トレンチと、深さＤ１から深さＤ２（ただし、Ｄ２＞Ｄ１）に至るまで伸びているとともに幅がＬ１からＬ２（ただし、Ｌ２＜Ｌ１）に徐々に変化している中間トレンチと、深さＤ２よりも深い領域を幅Ｌ２で伸びている幅狭トレンチを備えており、
前記埋込絶縁体の上端面が、深さＤ１よりも深くて深さＤ２よりも浅いか、あるいは、深さＤ２に等しい深さに存在す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】
前記半導体層の表面に露出するとともに前記トレンチに接する範囲に形成されている第１導電型の第１半導体領域と、
その第１半導体領域を取り囲んでいるとともに、前記トレンチ内導体の最深部よりも浅い範囲に形成されている第２導電型の第２半導体領域と、
その第２半導体領域の深部に形成されており、前記第２半導体領域によって前記第１半導体領域から分離されている第１導電型の第３半導体領域、
を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第３半導体領域内の前記トレンチの底部に接する範囲に、第２導電型の不純物拡散領域が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体層の表面から深さ方向に伸びており、表面から深さＢ１に至るまでは幅がＡ１であり、深さＢ１より深い領域では側面が徐々に傾きを変えることによって湾曲した底面を形成している第１トレンチを形成する第１トレンチ形成工程と、
その第１トレンチの底面を貫通し、深さＢ２（Ｂ２＞Ｂ１）から深さ方向に、幅Ａ２（ただし、Ａ２＜Ａ１）で伸びる第２トレンチを形成する第２トレンチ形成工程と、
その第２トレンチの最深部から深さＢ１よりも深くて深さＢ２よりも浅い位置に至るまで、あるいは、その第２トレンチの最深部から深さＢ２に至るまで、埋込絶縁体を充填する埋込絶縁体堆積工程と、
その埋込絶縁体が充填されていない浅部のトレンチの両側面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
トレンチの両側面に形成された前記絶縁膜同士の間の領域にトレンチ内導体を充填するトレンチ内導体充填工程と、
を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１トレンチの両側面に第１犠牲膜を形成する第１犠牲膜形成工程と、
その第１犠牲膜を除去する第１犠牲膜除去工程をさらに備えており、
前記第１トレンチ形成工程、前記第１犠牲膜形成工程、前記第２トレンチ形成工程、前記第１犠牲膜除去工程、前記埋込絶縁体堆積工程、前記絶縁膜形成工程、前記トレンチ内導体充填工程の順で実施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】
前記埋込絶縁体が充填されていない浅部のトレンチの両側面に第２犠牲膜を形成する第２犠牲膜形成工程と、
その第２犠牲膜を除去する第２犠牲膜除去工程をさらに備えており、
前記第１トレンチ形成工程、前記第２トレンチ形成工程、前記埋込絶縁体堆積工程、前記第２犠牲膜形成工程、前記第２犠牲膜除去工程、前記絶縁膜形成工程、前記トレンチ内導体充填工程の順で実施することを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
半導体層の表面から深さ方向に伸びており、表面から深さＢ１に至るまでは幅がＡ１であり、深さＢ１より深い領域では側面が徐々に傾きを変えることによって湾曲した底面を形成している第１トレンチを形成する第１トレンチ形成工程と、
その第１トレンチの底面を貫通し、深さＢ２（Ｂ２＞Ｂ１）から深さ方向に、幅Ａ２（ただし、Ａ２＜Ａ１）で伸びる第２トレンチを形成する第２トレンチ形成工程と、
第２トレンチの最深部から深さＢ２よりも深い位置に至るまで、埋込絶縁体を充填する埋込絶縁体堆積工程と、
その埋込絶縁体が充填されていない浅部のトレンチの両側面に第３犠牲膜を形成する工程と、
その第３犠牲膜を除去する工程と、
その第３犠牲膜を除去した浅部のトレンチの両側面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
トレンチの両側面に形成された前記絶縁膜同士の間の領域にトレンチ内導体を充填するトレンチ内導体充填工程と、
を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
半導体層の表面から深さ方向に伸びるトレンチを形成する工程と、
トレンチの深部に埋込絶縁体を充填する工程と、
その埋込絶縁体が充填されていない浅部のトレンチの両側面に犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程と、
その犠牲膜を除去する除去工程と、
その犠牲膜を除去した浅部のトレンチの両側面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
トレンチの両側面に形成された前記絶縁膜同士の間の領域にトレンチ内導体を充填するトレンチ内導体充填工程と、
を備えていることを特徴とする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、トレンチの深部に埋込絶縁体が充填されているとともに、トレンチの浅部に絶縁膜で覆われた状態でトレンチ内導体が充填されている半導体装置と、その製造方法に関する。特に、耐圧を向上することができる半導体装置と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トレンチの深部に埋込絶縁体が充填されているとともに、トレンチの浅部に絶縁膜で覆われた状態でトレンチ内導体が充填されている半導体装置が知られている。特許文献１に上記構成を備えているトレンチゲート型のＭＯＳＦＥＴが開示されている。本明細書に添付した図１９に示すように、このＭＯＳＦＥＴ１００は、ｎ型のソース領域１２０と、ｐ型のボディ領域１５０と、ｎ―型のドリフト領域１６０と、ｎ＋型のドレイン領域１８０を備えている。また、ＭＯＳＦＥＴ１００は、ソース領域１２０とボディ領域１５０を貫通してドリフト領域１６０に達しているトレンチＴを備えている。トレンチＴの深部には埋込絶縁体１４４が充填されている。トレンチＴの浅部にはトレンチゲート電極(トレンチ内導体)１３６が充填されている。トレンチゲート電極１３６は、ゲート絶縁膜１３２で覆われている。ドリフト領域１６０内には、トレンチＴの底面に接しているｐ型不純物の拡散領域１７０が形成されている。
【０００３】
ソース領域１２０を接地し、ドレイン領域１８０に正電圧を印加し、トレンチゲート電極１３６に閾値以上のゲート電圧を印加すると、ｐ型のボディ領域１５０のうちでゲート絶縁膜１３２を介してトレンチゲート電極１３６と対向する箇所がｎ型に反転し、チャネル領域（図示していない）が形成される。するとチャネル領域を介してソース領域１２０とドレイン領域１８０の間を電流が流れる。トレンチゲート電極１３６に印加する電圧を０ボルトとすると、前記したチャネル領域が消滅する。するとソース領域１２０とドレイン領域１８０の間を電流が流れなくなる。
【０００４】
ＭＯＳＦＥＴ１００は、ｐ型不純物の拡散領域１７０を備えているために、ＭＯＳＦＥＴ１００がオフ状態のときに、ｐ型のボディ領域１５０とｎ型のドリフト領域１６０の界面から空乏層が伸びるとともに、ｐ型不純物の拡散領域１７０とｎ型のドリフト領域１６０の界面からも空乏層が伸びる。したがって、ＭＯＳＦＥＴ１００がオフ状態のときに、ドリフト領域１６０内に広く空乏層が形成される。これにより、ソース領域１２０とドレイン領域１８０間の耐圧を向上させることができる。
【０００５】
ｐ型不純物の拡散領域１７０は、トレンチＴの底面に向けてｐ型不純物を注入して形成する。このため、トレンチＴの底面には、不純物注入時に少なからず損傷が生じている。トレンチＴの深部に埋込絶縁体１４４が充填されていると、トレンチゲート電極１３６が、損傷が生じているトレンチＴの底面から絶縁され、素子の特性を向上させることができる。
【０００６】
図２０〜図２２を参照してＭＯＳＦＥＴ１００の製造方法を説明する。
最初に、ｎ―型の半導体層１１１を備えている半導体基板を準備する。
次に、図２０に示すように、半導体層１１１の表面１１１ａからｐ型不純物を注入して熱処理を行なうことにより、ｐ型のボディ領域１５０を形成する。ボディ領域１５０が形成されないｎ―型の半導体層１１１が、その後にドリフト領域１６０となる。
次に、表面１１１ａからボディ領域１５０を貫いて、その底面がドリフト領域１６０に至るトレンチＴを形成する。その後に熱処理を行ない、トレンチＴの内面と半導体層１１１の表面１１１ａに、犠牲膜（図示していない）を形成する。
次に、トレンチＴの底面に向けてｐ型の不純物を注入する。不純物は犠牲膜を貫通してトレンチＴの底面近傍のドリフト領域１６０内に注入される。その後に熱処理を実施して、トレンチＴの底部に接する範囲に、ｐ型不純物の拡散領域１７０を形成する。
次に、トレンチＴ内と半導体層１１１の表面１１１ａ上に絶縁体１４４を堆積させる。
【０００７】
次に、図２１に示すように、トレンチＴの浅部を充填している絶縁体１４４と、表面１１１ａ上に堆積した絶縁体１４４を除去する。この結果、ボディ領域１５０とドリフト領域１６０の界面よりも深い位置の埋込絶縁体１４４のみが残る。
次に、図２２に示すように、再び熱処理を行ない、埋込絶縁体１４４が充填されていない浅部のトレンチＴの両側面を熱酸化してゲート絶縁膜１３２を形成する。
その後、トレンチＴの浅部にトレンチゲート電極１３６（図１９参照）を充填する。
その後、ソース領域１２０とドレイン領域１８０を形成し、ＭＯＳＦＥＴ１００を製造する。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１１６８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の技術では、図２１に示すように、深部に埋込絶縁体１４４が充填されているトレンチＴを熱処理し、図２２に示すゲート絶縁膜１３２（熱酸化膜）を形成していた。これによると、図２２に点線で示しているＢ領域の熱酸化膜が薄くなりやすい。以下にその理由を説明する。
シリコン等の半導体を熱酸化する場合、表面から酸素を含むガスが供給されて熱酸化膜が形成される。従来の技術では、熱酸化を実施するときに、既に深部に埋込絶縁体１４４が形成されている。このため、埋込絶縁体１４４の近傍のＢ領域では、埋込絶縁体１４４の存在によってガスの循環が阻まれ、熱酸化を実施しても酸素が取り込まれ難い。したがって、Ｂ領域では熱酸化し難く、Ｂ領域の熱酸化膜が薄くなりやすい。
また、シリコン等の半導体は、熱酸化膜に変化するときに酸素を取り込んで体積が膨張する。上記Ｂ領域では、この体積膨張が埋込絶縁体１４４の存在によって阻まれる。これによっても、Ｂ領域では熱酸化し難い。
これらの理由により、Ｂ領域では熱酸化膜が薄くなり易い。例えば、Ｂ領域の熱酸化膜の膜厚Ｈは、Ｂ領域以外の領域でトレンチＴの側面に形成される熱酸化膜の膜厚Ｈの約６０パーセントの厚さとなることがある。ＭＯＳＦＥＴ１００ではＢ領域の熱酸化膜の厚さによって耐圧が決まることとなり、耐圧を向上させることが困難である。
本発明は、上記の問題点を解決するために創案された。すなわち、本発明は、トレンチの深部に埋込絶縁体が形成されており、トレンチの浅部に、絶縁膜で覆われた状態でトレンチ内導体が充填されている構成を備えている半導体装置の耐圧を向上させる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の半導体装置には、半導体層の表面から深さ方向に伸びるトレンチが形成されている。そのトレンチの深部に埋込絶縁体が充填されている。その埋込絶縁体が充填されていない浅部のトレンチの両側面が絶縁膜で覆われている。トレンチの両側面を覆う絶縁膜同士の間にトレンチ内導体が充填されている。
本発明の半導体装置は、トレンチの横断面で観測したときに、各々の絶縁膜の膜厚の中心線が、埋込絶縁体と接する点の近傍で、半導体層の表面に近づくほど、トレンチの幅方向の中心線から遠ざかっている。
本発明の半導体装置は、トレンチ深部が埋込絶縁体で充填されているとともに、トレンチ浅部の両側面に絶縁膜が形成されているトレンチ構造を備えている半導体装置に広く適用することができる。本発明の半導体装置は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴやアイソレーションやキャパシタ等に適用することができる。半導体装置がＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴの場合には、トレンチ内導体がトレンチゲート電極として機能する。
【００１１】
上記した半導体装置では、浅部のトレンチの両側面を覆っている絶縁膜の膜厚の中心線が、埋込絶縁体と接する範囲で、半導体層の表面に近づくほど、トレンチ幅の中心線から遠ざかっている。すなわち、トレンチの両サイドに形成されている絶縁膜が、半導体層の表面に向かって開いている。埋込絶縁体の上端面と、その上端面から上方に伸びる絶縁膜の膜厚の中心線が成す角度が、９０度以上の角度となっている。上記した半導体装置では、絶縁膜を形成する前に、埋込絶縁体の上端面と、その上端面から上方に伸びるトレンチの側面が成す角度が９０度以上の角度となっている状態で絶縁膜を形成する。
従来の技術では、埋込絶縁体の上端面と絶縁膜を形成する前のトレンチの側面とが成す角度が９０度であった。その状態で絶縁膜を形成するので、絶縁膜と埋込絶縁体が接する領域の近傍では、トレンチの側面を形成する半導体に酸素が取り込まれ難く、絶縁膜が薄くなりやすかった。また、この領域では、トレンチの側面を形成する半導体に酸素が取り込まれて絶縁膜に変化するときの体積膨張が、埋込絶縁体の存在によって強く阻まれ、絶縁膜が薄くなりやすかった。
本発明の半導体装置では、埋込絶縁体の上端面とその上端面から上方に伸びるトレンチの側面が成す角度が９０度以上の角度となっている状態で絶縁膜を形成する。このため、従来と比較して、トレンチ側面が埋込絶縁体を接する領域の近傍であっても、トレンチの側面を形成する半導体に酸素が取り込まれ易い。また、トレンチの側面を形成する半導体に酸素が取り込まれるときに生じる体積膨張が阻まれ難い。このため、絶縁膜が、埋込絶縁体と接する近傍でも薄くなりにくい。トレンチ内導体を取り囲む絶縁膜が局所的に薄くなることを防止することができ、半導体装置の耐圧を向上させることができる。
【００１２】
トレンチが、幅広トレンチと中間トレンチと幅狭トレンチを備えていることが好ましい。この場合、幅広トレンチは、半導体層の表面から深さＤ１に至るまで幅Ｌ１で伸びている。中間トレンチは、深さＤ１から深さＤ２（ただし、Ｄ２＞Ｄ１）に至るまで伸びているとともに幅がＬ１からＬ２（ただし、Ｌ２＜Ｌ１）に徐々に変化している。幅狭トレンチは、深さＤ２よりも深い領域を幅Ｌ２で伸びている。そして、埋込絶縁体の上端面が、深さＤ１よりも深くて深さＤ２よりも浅いか、あるいは、深さＤ２に等しい深さにある。
【００１３】
上記構成によると、絶縁膜の膜厚の中心線と埋込絶縁体の上端面が成す角度を確実に９０度以上とすることができる。トレンチ内導体を取り囲む絶縁膜が局所的に薄くなることを確実に防止することができる。
【００１４】
半導体装置が、第１導電型の第１半導体領域と、第２導電型の第２半導体領域と、第１導電型の第３半導体領域を備えていると、スイッチング素子が構成される。その場合、第１半導体領域は、半導体層の表面に露出しているとともにトレンチに接する範囲に形成されている。第２半導体領域は、第１半導体領域を取り囲んでいるとともに、トレンチ内導体の最深部よりも浅い範囲に形成されている。第３半導体領域は、第２半導体領域の深部に形成されており、第２半導体領域によって第１半導体領域から分離されている。
【００１５】
この場合、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴとして機能する半導体装置が得られる。半導体装置がＭＯＳＦＥＴの場合には、第１半導体領域がソース領域となり、第２半導体領域がボディ領域となり、第３半導体領域がドリフト領域となり、トレンチ内導体がトレンチゲート電極となる。半導体装置がＩＧＢＴの場合には、第１半導体領域がエミッタ領域となり、第２半導体領域がボディ領域となり、第３半導体領域がドリフト領域となり、トレンチ内導体がトレンチゲート電極となる。
【００１６】
第３半導体領域内のトレンチの底部に接する範囲に、第２導電型の不純物拡散領域が形成されていることが好ましい。
この場合、半導体装置がオフ状態のときには、第２導電型の不純物拡散領域と第１導電型のドリフト領域の界面からも空乏層が伸びる。これにより、主電極間の耐圧が高い半導体装置が構成される。
【００１７】
本発明は、新規な半導体装置の製造方法を実現する。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体層の表面から半導体層の深さ方向に伸びており、表面から深さＢ１に至るまでは幅がＡ１であり、深さＢ１より深い領域では側面が徐々に傾きを変えることによって湾曲した底面を形成している第１トレンチを形成する第１トレンチ形成工程を備えている。また、本方法は、第１トレンチの底面を貫通し、深さＢ２（Ｂ２＞Ｂ１）から半導体層の深さ方向に、幅がＡ２（ただし、Ａ２＜Ａ１）で伸びる第２トレンチを形成する第２トレンチ形成工程を備えている。さらに、本方法は、第２トレンチの最深部から深さＢ１よりも深くて深さＢ２よりも浅い位置に至るまで、あるいは、第２トレンチの最深部から深さＢ２に至るまで、埋込絶縁体を充填する埋込絶縁体堆積工程を備えている。さらに、本方法は、埋込絶縁体が充填されていない浅部のトレンチの両側面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を備えている。さらに、本方法は、トレンチの両側面に形成された絶縁膜同士の間の領域にトレンチ内導体を充填するトレンチ内導体充填工程を備えている。
【００１８】
上記方法では、深部に形成されている第２トレンチの幅よりも浅部に形成されている第１トレンチの幅の方が大きい。したがって、絶縁膜を形成する時の第１トレンチの両側面と埋込絶縁体の上端面が成す角度が、９０度以上の角度となる。したがって、従来と比較して、第１トレンチの両側面に絶縁膜を形成する工程で、第１トレンチの両側面を形成する半導体に酸素が取り込まれ易い。また、第１トレンチの両側面を形成する半導体に酸素が取り込まれて絶縁膜に変化するときの体積膨張が阻まれ難い。このため、絶縁膜が、埋込絶縁体と接する近傍でも薄くなりにくい。トレンチ内導体を取り囲む絶縁膜が局所的に薄くなることを防止することができ、半導体装置の耐圧を向上させることができる。
【００１９】
本方法は、さらに、第１トレンチの両側面に第１犠牲膜を形成する第１犠牲膜形成工程と、第１犠牲膜を除去する第１犠牲膜除去工程を備えていることが好ましい。そして、第１トレンチ形成工程、第１犠牲膜形成工程、第２トレンチ形成工程、第１犠牲膜除去工程、埋込絶縁体堆積工程、絶縁膜形成工程、トレンチ内導体充填工程の順で実施することが好ましい。
【００２０】
上記方法により、第２トレンチを形成する際に、第１トレンチの両端面に損傷が生じることを防止することができる。第１トレンチの両端面は絶縁膜を形成する領域であり、絶縁膜は損傷が少ない半導体層の露出面に形成することが好ましい。上記方法によると、第２トレンチ形成工程の間、第１犠牲膜によって第１トレンチの両側面を保護することができる。
【００２１】
本方法は、さらに、埋込絶縁層が充填されてない浅部のトレンチの両側面に第２犠牲膜を形成する第２犠牲膜形成工程と、第２犠牲膜を除去する第２犠牲膜除去工程を備えていることが好ましい。そして、第１トレンチ形成工程、第２トレンチ形成工程、埋込絶縁体堆積工程、第２犠牲膜形成工程、第２犠牲膜除去工程、絶縁膜形成工程、トレンチ内導体充填工程の順序で、各工程を実施することが好ましい。
【００２２】
上記方法により、第２トレンチを形成する際に損傷が生じた第１トレンチの両側面の半導体層を、第２犠牲膜とともに除去することができる。第１トレンチの両側面に、損傷が少ない半導体層の面を露出させることができる。
また、埋込絶縁体をトレンチ内に堆積させ際に、トレンチ幅の中心の領域の埋込絶縁体に、結合が弱いシームが発生し易い。上記方法によると、第２犠牲膜形成工程の熱処理により、シームに起因する隙間が埋込絶縁体に発生することを防止することができる。
【００２３】
本発明の半導体装置の製造方法では、第１犠牲膜形成工程と第１犠牲膜除去工程と第２犠牲膜形成工程と第２犠牲膜除去工程の４工程を全て備えていてもよい。この場合には、第１トレンチ形成工程、第１犠牲膜形成工程、第２トレンチ形成工程、第１犠牲膜除去工程、埋込絶縁体堆積工程、第２犠牲膜形成工程、第２犠牲膜除去工程、絶縁膜形成工程、トレンチ内導体充填工程の順で各工程を実施することが好ましい。
【００２４】
本発明は、以下の新規な半導体装置の製造方法をも実現する。
本発明の半導体装置の製造方法は、前述した第１トレンチ形成工程と第２トレンチ形成工程を備えている。本方法は、また、第２トレンチの最深部から深さＢ２よりも深い位置に至るまで埋込絶縁体を充填する埋込絶縁体堆積工程を備えている。本方法は、また、埋込絶縁層が充填されてない浅部のトレンチの両側面に第３犠牲膜を形成する工程と、第３犠牲膜を除去する工程を備えている。本方法は、さらに、第３犠牲膜を除去した浅部のトレンチの両側面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、トレンチの両側面に形成された絶縁膜同士の間の領域にトレンチ内導体を充填するトレンチ内導体充填工程を備えている。
上記方法によると、第３犠牲膜を形成して除去した後のトレンチの両側面が、半導体層の表面に向かって広がる。結果的に、絶縁膜を形成する前に、トレンチの両側面と埋込絶縁体の上端面が成す角度を９０度以上の角度とすることができる。絶縁膜が埋込絶縁体と接する近傍で薄くなりにくい。
【００２５】
本発明は、以下の新規な半導体装置の製造方法をも実現する。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体層の表面から半導体層の深さ方向にトレンチを形成する工程と、トレンチの深部に埋込絶縁体を充填する工程と、埋込絶縁体が充填されていない浅部のトレンチの両側面に犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程と、犠牲膜を除去する除去工程と、犠牲膜を除去したトレンチの両側面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、トレンチの両側面に形成された絶縁膜同士の間の領域にトレンチ内導体を充填するトレンチ内導体充填工程を備えている。
【００２６】
上記方法によると、トレンチを形成する工程を１回実施すればよく、工程数を低減化することができる。上記方法では、トレンチを形成し、トレンチの深部に埋込絶縁体を充填してから、埋込絶縁体で充填されていない浅部のトレンチの両側面に犠牲膜を形成して除去する。これにより、埋込絶縁体と接する近傍において、トレンチの両側面が半導体層の表面に向かって広がる。絶縁膜を形成する前に、トレンチの両側面と埋込絶縁体の上端面が成す角度を９０度以上の角度とすることができる。したがって、絶縁膜が、埋込絶縁体と接する近傍で薄くなりにくい。トレンチ内導体を取り囲む絶縁膜が局所的に薄くなることを防止することができる。半導体装置の耐圧を向上させることができる。
なお、犠牲膜形成工程と除去工程は、複数回にわたって繰り返し実施してもよい。複数回にわたって繰り返すと、半導体層の表面から埋込絶縁体の上端面に接するまでの範囲のトレンチの幅がさらに広がる。絶縁膜を形成する時のトレンチの側面と、埋込絶縁体の上端面と成す角が９０度を越えて大きくなる。トレンチ内導体を取り囲む絶縁膜が局所的に薄くなることを一層効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、トレンチの深部に埋込絶縁体が形成されているとともに、トレンチの浅部に絶縁膜で覆われた状態でトレンチ内導体が充填されている半導体装置の耐圧を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。
（第１特徴）  トレンチの両側面に絶縁膜を形成する際に、トレンチの側面と埋込絶縁体の上端面と成す角が１２０°以上である。
（第２特徴）  絶縁膜形成工程では、埋込絶縁体が充填されていない浅部のトレンチの側面を熱酸化して絶縁膜を形成する。
（第３特徴）  埋込絶縁体は、絶縁体をトレンチを充填してからエッチバックして形成する。
（第４特徴）  第１トレンチから幅広トレンチと中間トレンチが形成される。
（第５特徴）  第２トレンチから幅狭トレンチが形成される。
【実施例１】
【００２９】
（第１実施例）
本発明を具現化した半導体装置とその製造方法の第１実施例を、図１〜図１０を参照して説明する。本実施例は、本発明をトレンチゲート型のＭＯＳＦＥＴに適用したものである。本実施例の半導体装置１０の特徴は、図１に示すように、トレンチＴ内に充填されているトレンチ内導体３６の深部に接している熱酸化膜３２が従来技術の製造方法で形成した熱酸化膜３２と比較して厚いことである。
図１は、半導体装置１０の要部断面図（トレンチの横断面で観測した断面図）である。図２〜図９は、半導体装置の製造方法を説明するための図である。図１０は、半導体装置１０の熱酸化膜３２の膜厚Ｈについて説明する図である。
【００３０】
図１は、トレンチＴの横断面で観測した半導体装置１０の構成を示している。
半導体装置１０は、複数個のｎ＋型のソース領域２０を備えている。各々のソース領域２０は、半導体層１１の表面１１ａに臨む範囲に形成されている。各々のソース領域２０は、表面１１ａに形成されているソース電極（図示していない。）に接続されている。さらに、半導体装置１０は、ソース領域２０を取り囲んでいるとともに、表面１１ａから所定の深さまでの領域に形成されているｐ型のボディ領域５０を備えている。ボディ領域５０の下部には、ボディ領域５０によってソース領域２０から分離されているｎ―型のドリフト領域６０が形成されている。ドリフト領域６０の裏面１１ｂ側には、ｎ＋型のドレイン領域８０が形成されている。ドレイン領域８０は、半導体層１１の裏面１１ｂに形成されているドレイン電極（図示していない）に接続されている。
【００３１】
半導体装置１０には、トレンチＴが形成されている。トレンチＴは、半導体層１１の表面１１ａからソース領域２０とボディ領域５０を貫通してドリフト領域６０内に至るまで伸びている。トレンチＴは、表面１１ａから深さＤ１に至るまで幅Ｌ１で伸びている幅広トレンチ３０ａを備えている。また、トレンチＴは、深さＤ１から深さＤ２（Ｄ２＞Ｄ１）に至るまで伸びているとともに、幅がＬ１からＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）に徐々に変化している中間トレンチ３０ｂを備えている。また、トレンチＴは、深さＤ２よりも深い領域を幅Ｌ２で伸びている幅狭トレンチ４０を備えている。
【００３２】
幅狭トレンチ４０内には埋込絶縁体４４が充填されている。埋込絶縁体４４の上端面４６は、深さＤ２に存在している。
幅広トレンチ３０ａの両側面３１ａと、中間トレンチ３０ｂの両側面３１ｂは、熱酸化膜３２で覆われている。熱酸化膜３２は、その膜厚の中心線３２ａが、埋込絶縁体４４と接する近傍で、半導体層１１の表面１１ａに近づくほど、トレンチＴの幅方向の中心線Ｍから遠ざかっている。熱酸化膜３２の膜厚については、後に詳述する。
そして、トレンチの両側面３１ａ，３１ｂを被覆している熱酸化膜３２，３２同士の間の領域にトレンチ内導体３６が充填されている。トレンチ内導体３６は、表面１１ａに形成されているゲート電極（図示していない。）に接続されている。なお、トレンチ内導体３６とボディ領域５０は、トレンチ内導体３６の底面が、ボディ領域５０とドリフト領域６０の界面よりも深部に配置する位置関係で形成されている。
【００３３】
半導体装置１０は、ドリフト領域６０内において幅狭トレンチ４０の底部に接する範囲に、ｐ型不純物の拡散領域７０を備えている。この拡散領域は、電気的にフローティング状態となっている。
【００３４】
このように構成された半導体装置１０のオン状態の動作を説明する。半導体装置１０のソース領域２０を接地し、ドレイン領域８０に正電圧を印加し、トレンチゲート電極を構成するトレンチ内導体３６に閾値以上のゲート電圧を印加する。これにより、ｐ型のボディ領域５０のうち、熱酸化膜３２を介してトレンチ内導体３６と対向する箇所がｎ型に反転し、チャネル領域が形成される。チャネル領域を介してソース領域２０とドレイン領域８０の間を電流が流れる。
半導体装置１０のオフ状態の動作を説明する。半導体装置１０のソース領域２０を接地してドレイン領域８０に正電圧を印加したまま、トレンチ内導体３６に印加する電圧を０ボルトとする。前記したチャネル領域が消滅し、ｐ型のボディ領域５０とｎ型のドリフト領域６０の界面から空乏層が伸びるとともに、ｐ型の拡散領域７０とｎ型のドリフト領域６０の界面から空乏層が伸びる。これにより、ソース領域２０とドレイン領域８０の間を電流が流れなくなる。
【００３５】
図２〜図９を参照して半導体装置１０の製造方法を説明する。
半導体装置１０を製造するために、ｎ―型の半導体層基板１１を備えている半導体基板を準備する。
次に、図２に示すように、半導体層１１の表面１１ａからｐ型不純物を注入する。その後熱処理を行なうことにより、ｐ型の拡散層であるボディ領域５０を形成する。
次に、トレンチＴ１を形成する部分で開口しているマスクＮを半導体層１１の表面１１ａに形成し、ドライエッチング等の異方性エッチングをしてトレンチＴ１を形成する。なお、マスクＮは、マスク材として、厚さ３００ｎｍのＳｉＯ２-ＣＶＤ膜を用いる。トレンチＴ１は、表面１１ａから深さＢ１までは幅がＡ１であり、深さＢ１より深い領域ではその側面の傾きが徐々に変化して閉じた底面を形成している。
なお、トレンチＴ１の幅のＡ１は、後の工程（図３に示す、トレンチＴ１の両側面に犠牲膜３３を形成して除去する工程等）を実施した後に、その幅がＬ１（図１参照）となる値に設定する。また、深さＢ１は、ボディ領域５０とｎ―型のドリフト領域６０の界面の深さか、あるいはその界面の深さよりも深いことが好ましい。
【００３６】
次に、図３に示すように、８００℃〜１１００℃程度で半導体層１１を熱処理し、トレンチＴ１の内面に膜厚２０ｎｍの犠牲膜３３を形成する。
次に、図４に示すように、トレンチＴ１の底面に形成されている犠牲膜３３を貫通し、さらにトレンチＴ１の底面を貫通し、深さＢ２（Ｂ２＞Ｂ１）から深さＢ３（Ｂ３＞Ｂ２）まで伸びるトレンチＴ２を、異方性エッチングによって形成する。トレンチＴ２は、深さＢ２から深さＢ３まではＡ２（Ａ２＜Ａ１）の幅で形成されている。深さＢ３より深い領域では側面の傾きが徐々に変化して底面を形成している。
【００３７】
次に、図５に示すように、８００℃〜１１００℃程度で半導体層１１を熱処理し、トレンチＴ２の内面に膜厚２０ｎｍの犠牲膜３４を形成する。トレンチＴ１の両側面に残存している犠牲膜３３の膜厚も、少し厚くなる。そして、トレンチＴ２の底部に接する範囲のドリフト領域６０に、トレンチＴ２内に形成されている犠牲膜３４越しにｐ型不純物を注入する。その後熱処理を行なうことにより、ｐ型不純物の拡散領域７０が形成される。
【００３８】
次に、図６に示すように、トレンチＴ１とトレンチＴ２内に形成されている犠牲膜３３，３４（図５参照）を、ウェットエッチング等の等方性エッチングによって除去する。同様に、表面１１ａに形成されているマスクＮ（図５参照）を、等方性エッチングによって除去する。犠牲膜３３を除去することにより、トレンチＴ１の幅は、トレンチＴ１を形成したときの幅Ａ１（図２参照）よりも広くなる。また、犠牲膜３４を除去することによって、トレンチＴ２の幅は、トレンチＴ２を形成したときの幅Ａ２（図４参照）よりも広くなり、幅Ｌ２となる。
【００３９】
次に、図７に示すように、ＣＶＤ法を用い、トレンチＴ１とトレンチＴ２に絶縁体４４（シリコン酸化膜等）を充填する。この時点では、絶縁体４４が表面１１ａにも堆積している。
【００４０】
次に、図８に示すように、表面１１ａから深さＤ２に至るまでのトレンチＴ内の絶縁体４４を、エッチバックして除去する。これによって、トレンチＴの深部を充填する埋込絶縁体４４が形成される。埋込絶縁体４４の上端面の深さＤ２は、幅狭トレンチＴ２の最浅部位置に等しい。深さＤ２は、トレンチＴ２を形成した際の深さＢ２（図４参照）よりも若干浅い。
本実施例では、埋込絶縁体４４の上端面４６と、トレンチＴ１の両側面がなす角度が約１２０度となる。なお、この角度は９０度以上であればよく、１２０度の限定されるものではない。１２０度以上であれば、その後に形成する熱酸化膜が厚く成長しやすい。
【００４１】
次に、トレンチＴ１の内面を洗浄した後、図９に示すように、半導体層１１に８００℃〜１１００℃で熱処理を施す。これにより、熱酸化膜３２が形成される。熱酸化膜３２は、トレンチＴ１の両側面と、表面１１ａに形成される。トレンチＴ１の両側面に、膜厚１８０ｎｍの熱酸化膜３２が形成されるように、この工程を実施する。熱酸化膜３２により、熱酸化膜３２とそれが接する半導体層１１との間に安定した界面が得られる。熱酸化膜３２は、半導体装置１０のゲート酸化膜となる。
本明細書では、表面１１ａから深さＤ１（図１参照）に至るまで伸びており幅がＬ１のトレンチＴ１を幅広トレンチ３０ａという。また、深さＤ１から深さＤ２に至るまで伸びているとともに幅がＬ１からＬ２に徐々に変化しているトレンチＴ１を中間トレンチ３０ｂという。また深さＤ２よりも深い領域を幅Ｌ２で伸びているトレンチＴ２を幅狭トレンチ４０という。
【００４２】
トレンチＴ１の両側面３１（幅広トレンチ３０ａの両側面３１ａと中間トレンチ３０ｂの両側面３１ｂ）に形成されている熱酸化膜３２同士は、トレンチ幅を隔てて対向している。トレンチ幅を隔てて対向している熱酸化膜３２同士の間の領域に、トレンチ内導体３６（図１参照）を充填する。そして、表面１１ａ上に形成されたトレンチ内導体３６を除去し、既知の方法で、ソース領域２０とドレイン領域８０を形成する。また、既知の方法で、ソース領域２０に接続されているソース電極や、トレンチ内導体３６に接続されているゲート電極や、ドレイン領域８０に接続されているドレイン電極を形成する。
【００４３】
図１と図８と図９を参照して、上記した方法で形成した半導体装置１０の熱酸化膜３２の膜厚Ｈについて考察する。
半導体装置１０では、中間トレンチ３０ｂの両側面３１ｂに形成された熱酸化膜３２の膜厚Ｈの中心線３２ａが、埋込絶縁体４４と接する領域の近傍で、半導体層１１の表面１１ａに近づくほど、トレンチ幅の中心線Ｍから遠ざかっている。図８を参照して前述したように、中間トレンチ３０ｂの両側面３１ｂと埋込絶縁体４４の上端面４６がなす角度が約１２０度となるようにトレンチＴ１とトレンチＴ２と埋込絶縁体４４を形成した後に、トレンチＴ１の両側面３１を熱酸化して熱酸化膜３２を形成している。このため、従来と比較して、熱酸化膜３２が埋込絶縁体４４と接する近傍でも、両側面３１を形成する半導体に酸素が取り込まれ易い。また、両側面３１を形成する半導体に酸素が取り込まれて熱酸化膜３２に変化するときの体積膨張が阻まれ難い。熱酸化膜３２が、埋込絶縁体４４と接する近傍で薄くなりにくい。
図１０は、埋込絶縁体４４の近傍での熱酸化膜３２の膜厚を示している。縦軸は半導体層１１の深さを示し、横軸は熱酸化膜３２の膜厚を示している。曲線１０１は、本実施例の半導体装置１０の熱酸化膜３２の膜厚を示している。曲線１００は、従来のＭＯＳＦＥＴ１００の熱酸化膜の膜厚を示している。
本実施例の半導体装置１０の熱酸化膜３２の膜厚Ｈは、従来技術で説明したＭＯＳＦＥＴ１００の熱酸化膜の膜厚Ｈと比較して、埋込絶縁体４４と接する近傍で厚く形成することができる。トレンチ内導体３６が接する熱酸化膜３２が局所的に薄くなることを防止することができる。半導体装置１０の耐圧を向上させることができる。
【００４４】
また、トレンチＴ１の両端面３１はゲート絶縁膜（熱酸化膜３２）を形成する領域であり、ゲート絶縁膜は損傷が少ない半導体層の露出面に形成することが好ましい。本実施例では、トレンチＴ２を形成する前に、トレンチＴ１の内面に犠牲膜３３を形成している。これにより、トレンチＴ２を形成する際にトレンチＴ１の両端面の半導体に損傷が生じることを防止することができる。
【００４５】
（第２実施例）
次に、本発明を具現化した半導体装置１０ａの製造方法の第２実施例を、図１１と図１２を参照して説明する。
本実施例の製造方法のうち、トレンチＴ１を形成する工程（図２参照）と、トレンチＴ１の内面に犠牲膜３３を形成する工程（図３参照）と、トレンチＴ２を形成する工程（図４参照）と、トレンチＴ２の内面に犠牲膜３４を形成する工程（図５参照）と、トレンチＴ２の底部に接するｐ型不純物の拡散領域７０を形成する工程（図５参照）と、犠牲膜３３，３４を除去する工程（図６参照）と、トレンチに埋込絶縁体４４を堆積する工程（図７参照）は、第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００４６】
図１１に示すように、本実施例では、トレンチＴ内に堆積させた埋込絶縁体４４を、表面１１ａから深さＤ３（Ｄ３＜Ｄ２）に至るまでエッチバックする。深さＤ３は、幅Ｌ２となったトレンチＴ２の最浅部位置よりも浅く、中間トレンチ３０ｂの途中の深さとなっている。中間トレンチ３０ｂと埋込絶縁体４４の上端面４６が成す角度Ｙが９０度以上となっている。
【００４７】
次に、幅広トレンチ３０ａの内面と、中間トレンチ３０ｂで埋込絶縁体４４が充填されていない範囲の内面を洗浄する。その後、図１２に示すように、半導体層１１に８００℃〜１１００℃で熱処理を施す。これにより、熱酸化膜３２が形成される。熱酸化膜３２は、幅広トレンチ３０ａの両側面３１ａと、埋込絶縁体４４が充填されていない範囲の中間トレンチ３０ｂの両側面３１ｂと、表面１１ａに形成される。幅広トレンチ３０ａの両側面３１ａと中間トレンチ３０ｂの両側面３１ｂには、膜厚が８０ｎｍの熱酸化膜３２が形成されるように、この工程を実施する。第１実施例の半導体装置１０と同様に、熱酸化膜３２により、熱酸化膜３２とそれが接する半導体層１１との間に安定した界面が得られる。熱酸化膜３２は、半導体装置１０のゲート酸化膜となる。
その後、既知の方法で、トレンチＴ内にトレンチ内導体３６（図１参照）を充填し、ソース領域２０とドレイン領域８０を形成し、ソース電極とゲート電極とドレイン電極を形成する。
【００４８】
本実施例の製造方法でも、トレンチＴ１とトレンチＴ２と埋込絶縁体４４を、中間トレンチ３０ｂの両側面３１ｂと埋込絶縁体４４の上端面４６がなす角度が９０度以上となるように形成した後に、トレンチＴ１の両側面を熱酸化して熱酸化膜３２を形成している。このため、第１実施例と同様に、トレンチ内導体３６が接する熱酸化膜３２が局所的に薄くなることを防止することができる。半導体装置１０ａの耐圧を向上させることができる。
【００４９】
（第３実施例）
次に、本発明を具現化した半導体装置１０ｂの製造方法の第３実施例を、図１３〜図１５を参照して説明する。
本実施例の製造方法も、トレンチに埋込絶縁体４４を堆積させる工程（図７参照）までは、第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００５０】
図１３に示すように、本実施例では、トレンチＴ内に堆積させた埋込絶縁体４４を、表面１１ａから深さＤ４（Ｄ４＞Ｄ２）に至るまでエッチバックする。深さＤ４は、幅Ｌ２のトレンチＴ２（幅狭トレンチ４０）の最浅部の深さＤ２よりも深い。
【００５１】
次に、図１４に示すように、半導体層１１に８００℃〜１１００℃程度の熱処理を施し、埋込絶縁体４４で充填されていないトレンチＴの両側面に膜厚４０ｎｍの犠牲膜３５を形成する。次に、図１５に示すように、ウエットエッチングによって犠牲膜３５を除去する。埋込絶縁体４４を堆積させる際に、トレンチ幅の中心線Ｍ（図１参照）近傍の埋込絶縁体４４にはシームが形成され易い。上記工程によると、埋込絶縁体４４にシームに起因する隙間やＶ字型の溝（埋込絶縁体４４の表面に向けて開口している）が発生することを防止することができる。犠牲膜３５を上記した条件で形成した後に犠牲膜３５をウエットエッチングにより除去することで、ウエットエッチング液がシームを伝って埋込絶縁体４４に入り込むことを防止することができる。
また、トレンチＴの両側面は、トレンチＴ内の埋込絶縁体４４をエッチバックする際に損傷を受け易い。上記工程により、損傷を受けている側面領域の半導体層を除去し、損傷を受けていない半導体層を両側面３１に露出させることができる。
図１５に示すように、犠牲膜３５を除去した段階で、トレンチＴの両端面３１と埋込絶縁体４４の上端面４６が成す角度Ｙが９０度以上となる。本実施例の半導体装置１０ｂでは、埋込絶縁体４４が充填されている幅狭トレンチ４０は、深さＤ４から深さ方向に形成される。また、表面１１ａから所定の深さに至るまで幅広トレンチ３０ａが形成される。その所定の深さから深さＤ４に至るまで中間トレンチ３０ｂが形成される。本実施例では、トレンチＴ１の深部とトレンチＴ２の浅部とから中間トレンチ３０ｂが形成される。
【００５２】
その後、第１実施例や第２実施例と同様にして、埋込絶縁体４４が充填されていない領域のトレンチＴの両側面に熱酸化膜３２を形成する。その後、既知の方法で、トレンチＴ内にトレンチ内導体３６（図１参照）を充填し、ソース領域２０とドレイン領域８０を形成し、ソース電極とゲート電極とドレイン電極を形成する。
【００５３】
本実施例の製造方法でも、トレンチＴ１とトレンチＴ２と埋込絶縁体４４を、埋込絶縁体４４が充填されていない領域のトレンチＴの両側面３１と埋込絶縁体４４の上端面４６がなす角度Ｙが９０度以上となるように形成した後に、その両側面３１を熱酸化して熱酸化膜３２を形成している。このため、第１実施例と同様に、トレンチ内導体３６が接する熱酸化膜３２が局所的に薄くなることを防止することができる。半導体装置１０ｂの耐圧を向上させることができる。
【００５４】
（第４実施例）
次に、本発明を具現化した半導体装置１０ｃの製造方法の第４実施例を、図１６〜図１８を参照して説明する。
図１６に示すように、半導体層１１の表面１１ａからｐ型不純物を注入してｐ型不純物の拡散層であるｐ型のボディ領域５０を形成する。その後、表面１１ａにトレンチＴを形成する部分が開口しているマスク（図示していない）を形成し、トレンチＴを形成する。トレンチＴは、表面１１ａからボディ領域５０を貫通してｎ型のドリフト領域６０内に至るまで伸びている。トレンチＴは、その内面が徐々に閉じている底面を備えている。
次に、トレンチＴの底部に接する範囲のｎ型のドリフト領域６０に、ｐ型不純物の拡散領域７０を形成する。
【００５５】
次に、トレンチＴを、ＣＶＤ法を用いて埋込絶縁体４４（シリコン酸化膜等）で充填する。この時点では、埋込絶縁体４４が表面１１ａにも堆積している。
次に、図１６に示すように、トレンチＴ内の埋込絶縁体４４を、表面１１ａから深さＤ２に至るまでエッチバックして除去する。深さＤ２は、ボディ領域５０とドリフト領域６０の界面の深さよりも深い。
これにより、トレンチＴの深部を充填している埋込絶縁体４４が形成される。
【００５６】
次に、図１７に示すように、半導体層１１に８００℃〜１１００℃程度の熱処理を施し、埋込絶縁体４４が充填されていない領域のトレンチＴの両側面に膜厚４０ｎｍの犠牲膜３７を形成して除去する。犠牲膜３７は、半導体層１１の両側面の半導体材料が酸素を取り込むことによって形成される。したがって、犠牲膜３７は、元のトレンチＴの両側面から半導体層を侵食するように形成される。犠牲膜３７は、元のトレンチＴの両側面と埋込絶縁体４４の上端面４６が成す角度が９０度の状態で形成される。図１７に示すように、犠牲膜３７の外面は、埋込絶縁体４４の上端面から半導体層１１の表面１１ａに向かって、トレンチの幅方向の中心線Ｍから遠ざかる関係となる。したがって、図１８に示すように、犠牲膜３７を除去した後のトレンチＴの両側面３１は、埋込絶縁体４４と成す角度Ｙが９０度以上となる。
このトレンチＴの両側面３１に熱酸化膜３２を形成する。
【００５７】
本実施例の製造方法でも、埋込絶縁体４４が充填されていない領域のトレンチＴの両側面３１と埋込絶縁体４４の上端面４６がなす角度Ｙが９０度以上となるように形成した後に、その両側面３１を熱酸化して熱酸化膜３２を形成している。このため、第１実施例から第３実施例と同様にして、トレンチ内導体３６が接する熱酸化膜３２が局所的に薄くなることを防止することができる。半導体装置１０ｃの耐圧を向上させることができる。
第４実施例では、図１６に示すように、同一幅のトレンチしか形成しないが、その後に犠牲膜３７（図１７）を形成して除去することによって、幅広トレンチと中間トレンチと幅狭トレンチが形成される。
なお、必要ならば、埋込絶縁体４４で充填されていないトレンチＴの両側面に犠牲膜３７を形成して除去する工程を、複数回に亘って実施してもよい。この工程を複数回実施すると、熱酸化膜３２を形成する領域のトレンチＴの両側面３１間の間隔が広くなり、埋込絶縁体４４が充填されていない領域のトレンチＴの両側面３１と埋込絶縁体４４の上端面４６がなす角度Ｙが大きくなる。
【００５８】
第１実施例の製造方法では、図８に示すように、埋込絶縁体４４をエッチバックする工程を実施した後に、図９に示すように、埋込絶縁体４４が充填されていない領域のトレンチＴの両側面３１に熱酸化膜３２を形成する工程を実施する場合について説明した。しかしながら、この場合にも、第４実施例のように、埋込絶縁体４４が充填されていない領域のトレンチＴの両側面３１に犠牲膜を形成して除去する工程を実施し、その後に、熱酸化膜３２を形成する工程を実施してもよい。犠牲膜を形成して除去する工程を実施すると、埋込絶縁体４４をエッチバックするときに損傷を受けた可能性のあるトレンチＴの両側面の半導体層を除去し、損傷が少ない半導体層を熱酸化膜３２を形成する両側面３１を露出させることができる。また、犠牲膜を形成するために熱処理を行なうことにより、埋込絶縁体４４を堆積する際に埋込絶縁体４４の幅方向の中心線付近に形成されやすいシームに起因する隙間が発生することを防止することができる。
第２実施例の製造方法も同様にして、埋込絶縁体４４が充填されていない領域のトレンチＴの両側面３１に犠牲膜を形成して除去する工程を実施し、その後に、両側面３１に熱酸化膜３２を形成する工程を実施してもよい。
【００５９】
第１実施例から第４実施例の半導体装置１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃでは、半導体装置１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃがトレンチＴの底部に接しているｐ型不純物の拡散領域７０を備えている場合について説明したが、この拡散領域７０はなくてもよい。
第１実施例から第４実施例では、半導体装置１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃが、トレンチゲート型のＭＯＳＦＥＴである場合について説明したが、本発明は、トレンチＴの底部が埋込絶縁体４４で充填されているとともに、埋込絶縁体４４が充填されていない領域のトレンチＴの両側面３１に熱酸化膜３２を有している構造を備えている半導体装置に広く適用することができる。例えば、ＩＧＢＴやアイソレーションやキャパシタ等にも適用することができる。
【００６０】
図１に示すように、第１実施例では、熱酸化膜３２の中心線３２ａが、埋込絶縁体４４と接する領域の近傍でのみで、表面１１ａに近づくほどトレンチ幅の中心線Ｍから遠ざかる場合について説明した。しかしながら、中心線３２ａは、埋込絶縁体４４と接する領域から表面１１ａに至るまで、表面１１ａに近づくほどトレンチ幅の中心線Ｍから遠ざかっていてもよい。すなわち、トレンチＴの幅広トレンチ３０ａが、深部から表面１１ａに向かうほど幅が広くてもよい。
また、第１実施例から第４実施例では、中心線３２ａが弧を描いて埋込絶縁体４４に接している場合について説明した。しかしながら、中心線３２ａは、埋込絶縁体４４の上端面４６と成す角度が９０度以上であればよく、直線等であってもよい。
【００６１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】半導体装置１０の要部断面図である。
【図２】半導体装置１０の製造工程を示す。
【図３】半導体装置１０の製造工程を示す。
【図４】半導体装置１０の製造工程を示す。
【図５】半導体装置１０の製造工程を示す。
【図６】半導体装置１０の製造工程を示す。
【図７】半導体装置１０の製造工程を示す。
【図８】半導体装置１０の製造工程を示す。
【図９】半導体装置１０の製造工程を示す。
【図１０】熱酸化膜３２の膜厚Ｈについて説明する図である。
【図１１】半導体装置１０ａの製造工程を示す。
【図１２】半導体装置１０ａの製造工程を示す。
【図１３】半導体装置１０ｂの製造工程を示す。
【図１４】半導体装置１０ｂの製造工程を示す。
【図１５】半導体装置１０ｂの製造工程を示す。
【図１６】半導体装置１０ｃの製造工程を示す。
【図１７】半導体装置１０ｃの製造工程を示す。
【図１８】半導体装置１０ｃの製造工程を示す。
【図１９】従来のＭＯＳＦＥＴ１００の要部断面図である。
【図２０】従来のＭＯＳＦＥＴ１００の製造工程を示す。
【図２１】従来のＭＯＳＦＥＴ１００の製造工程を示す。
【図２２】従来のＭＯＳＦＥＴ１００の製造工程を示す。
【符号の説明】
【００６３】
１０：半導体装置
１１：半導体層
１１ａ：表面
２０：ソース領域
３０ａ：幅広トレンチ
３０ｂ：中間トレンチ
３１：両側面
３２：熱酸化膜
３２ａ：中心線
３３，３４，３５，３７：犠牲膜
３６：トレンチ内導体
４０：幅狭トレンチ
４４：埋込絶縁体
４６：上端面
５０：ボディ領域
６０：ドリフト領域
７０：ｐ型不純物の拡散領域
８０：ドレイン領域
Ｍ：中心線
Ｎ：マスク
Ｔ，Ｔ１，Ｔ２：トレンチ
【図１】
2009054638.tif 000003
【図２】
2009054638.tif 000004
【図３】
2009054638.tif 000005
【図４】
2009054638.tif 000006
【図５】
2009054638.tif 000007
【図６】
2009054638.tif 000008
【図７】
2009054638.tif 000009
【図８】
2009054638.tif 000010
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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