JP2002164426A

JP2002164426A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2002164426A
Application number: JP2000357156A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Yahashi; 勝典矢橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2002-06-07
Anticipated expiration: 2020-11-24
Also published as: JP3773785B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トレンチ側壁を酸化する際に、素子形成領域
を異常酸化することがない素子分離領域の形成方法を提
供する。【解決手段】シリコン基板１上に第１のシリコン酸化
膜１、シリコン窒化膜２、第２のシリコン酸化膜４の積
層膜パターン５を形成する。この積層膜パターン５をマ
スクとしてドライエッチングすることにより、浅い凹陥
部(第１のトレンチ)６ａを形成すると共に前記第１のシ
リコン酸化膜２の側壁に、フロロカーボン系の第１の堆
積付着物７を付着させる。続いて、ドライエッチングに
より、前記第１のトレンチ底部に、これと連なる第２の
トレンチを形成すると共に、前記第１の堆積付着物７を
ＳｉＯ₂系の第２の堆積付着物８で覆う。この第１の堆
積付着物７により、前記マスクの第２のシリコン酸化膜
４と前記第２の堆積付着物８とのエッチング時に、前記
第１のシリコン酸化膜２が後退するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、トレンチによる素子分離領域の形成
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の微細化が益々進み、
例えば、１ＧＢｉｔＤＲＡＭでは、デザインルールが
０．１８μｍ以下となり、サブクォーターミクロンの加
工を高精度に再現性良く行う技術が必要になってきてい
る。半導体装置には素子を電気的に分離する素子分離領
域が存在し、このようなサブクォーターミクロン領域の
素子分離方としては、これまでの選択酸化法（LOCal O
xidation of Silicon:以下ＬＯＣＯＳ法と称する）に
よる素子分離領域の形成では困難である。

【０００３】そこで、ＬＯＣＯＳ法に代わり、酸化物な
どの絶縁物質で埋め込まれたトレンチにより素子間を絶
縁するトレンチ素子分離法（Shallow Trench Isolati
on：以下、ＳＴＩ法と称する）が盛んに研究されてい
る。

【０００４】図１１及び図１２は、この種の従来のＳＴ
Ｉ法による素子分離領域の形成方法の一例を示す工程図
である。

【０００５】まず、図１１（ａ）に示すように、半導体
基板、例えばシリコン基板1０１上に第１のシリコン酸
化膜（ＳｉＯ₂膜）１０２、シリコン窒化膜(Ｓｉ₃Ｎ
₄膜)１０３、第２のシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂膜）１０
４を順次積層形成する。その後、フォトリソグラフィー
工程、ドライエッチング工程、レジスト剥離工程を用い
て前記積層膜をパターニングして素子分離形成領域に開
口部１０５ａを有する積層膜パターン１０５を形成す
る。

【０００６】次に、図１１（ｂ）に示すように、前記積
層膜パターン１０５をエッチングマスクとして、ＳｉＯ
₂系の堆積付着物を生成しうるエッチングガスを使用し
た反応性イオンエッチング(ＲＩＥ)法により、エッチン
グ領域にＳｉＯ₂系の堆積付着物１０６を付着させなが
ら前記シリコン基板１０１をドライエッチングし、前記
シリコン基板１０1上に素子分離のためのトレンチ１０
７を形成する。このイオンエッチングは、一般に、ＨＢ
ｒとＣｌ₂とＯ₂のガス流量を焼く１５０、１５０、２０
ml/min、圧力を約２．７Pa、基板温度を６０℃、ＲＩＥ
装置のＲＦ出力を約５００Ｗにより行われる。

【０００７】続いて、図１１（ｃ）に示すように、前記
積層膜パターン１０５の第２のリコン酸化膜４と前記Ｓ
ｉＯ₂系の堆積付着物１０６をＨＦを含んだ薬液を用い
たウエットエチングにより除去した後、図１１（ｄ）に
示すように、更に、前記シリコン窒化膜１０３をウェッ
トエッチングにより横方向に後退させる。

【０００８】更に、図１２（ｅ）に示すように、前記ト
レンチ６側壁を熱酸化法により薄く酸化して酸化膜１０
８を形成した後、図１２（ｆ）に示すように、前記トレ
ンチ１０７内にシリコン酸化膜等の絶縁性物質１０９を
埋め込む。この後、前記シリコン窒化膜１０３をストッ
パーとし、化学的・機械的研磨（ＣＭＰ）を用いて前記
絶縁性物質１０９を平坦化する。

【０００９】続いて、図１２（ｇ）に示すように、ウェ
ットエッチングにより、前記絶縁性物質１０９を前記シ
リコン基板１の表面付近までエッチングした後、前記シ
リコン窒化１０３と前記第１のシリコン酸化膜１０２を
ウェットエッチングにより順次除去する。このようにし
て、シリコン基板１０1にＳＩＴ法による素子分離領域
が形成される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の方法によれば、前記第２のシリコン酸化
膜１０４と前記トレンチ１０７の側壁に付着された前記
ＳｉＯ₂系の堆積付着物１０６との除去時に、ＨＦを含
んだ薬液を用いるため、図１３（図１１（ｃ）のＡ部の
拡大）に示すように、前記シリコン基板１０１を保護し
ている前記第１のシリコン酸化膜１０２が横方向にエッ
チングされ、前記シリコン基板１０１表面が、直接、晒
されるため、図１４（図１１（ｄ）のＢ部の拡大）に示
すように、前記シリコン窒化膜３を後退させた後、トレ
ンチ１０７側壁を熱酸化法により薄く酸化する際に、半
導体素子が形成される素子形成領域まで異常に酸化され
てしまう問題がある。

【００１１】本発明は、トレンチ側壁を酸化する際に、
素子形成領域を異常酸化することがない半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の製造方法では、半導体基板上
に酸化膜、耐エッチング膜を順次積層形成した後、該積
層膜をパターニングしてエッチングマスクを形成する工
程と、前記エッチングマスクを用いて前記半導体基板を
ドライエッチングしてトレンチを形成する工程と、前記
トレンチ内に絶縁性物質を埋め込み、素子分離領域を形
成する工程とを具備し、前記トレンチを形成する工程
は、少なくとも前記酸化膜の側壁に第１の堆積付着物と
該第１の堆積付着物と異質の第２の堆積付着物とを積層
構造に付着させて行うことを特徴としている。

【００１３】また、上記目的を達成するため、本発明の
半導体装置の製造方法では、半導体基板上に酸化膜、耐
エッチング膜を順次積層形成した後、該積層膜をパター
ニングしてエッチングマスクを形成する工程と、前記エ
ッチングマスクを用いて前記半導体基板をドライエッチ
ングしてトレンチを形成する工程と、前記トレンチ内に
絶縁性物質を埋め込み、素子分離領域を形成する工程と
を具備し、前記トレンチを形成する工程は、前記エッチ
ングマスクを用いて前記半導体基板表面をドライエッチ
ングすることにより、少なくとも前記酸化膜の側壁に第
1の堆積付着物を付着させながら、当該半導体基板表面
に、所定深さを有する第1のトレンチを形成する第1の工
程と、前記第1の堆積付着物及び前記エッチングマスク
をマスクとして前記半導体基板表面をドライエッチング
することにより、少なくとも前記第1の堆積付着物表面
に当該第1の堆積付着物と異質の第２の堆積付着物を積
層構造に付着させながら、前記第1のトレンチの底部
に、当該第1のトレンチに連なる第２のトレンチを形成
する第２の工程とを含むことを特徴としている。

【００１４】上記半導体装置の製造方法では、前記第１
の堆積付着物は、フロロカーボン系からなり、且つ前記
第２の堆積付着物は、ＳｉＯ₂系からなることが好まし
い。

【００１５】また、前記耐エッチング膜は、シリコン酸
化膜、シリコン窒化膜の積層膜からなることが好まし
い。

【００１６】また、前記トレンチ形成後に、前記第２の
堆積付着物をウエットエッチングにより除去した後、前
記第１の堆積付着物をアッシングにより除去することが
好ましい。

【００１７】更に、上記目的を達成するため、本発明の
半導体装置の製造方法では、半導体基板上にマスクパタ
ーンを形成する工程と、前記マスクパターンを用いてド
ライエッチングにより前記半導体基板にトレンチを形成
する工程と、前記トレンチ内に絶縁性物質を埋め込み、
素子分離領域を形成する工程とを具備し、前記トレンチ
形成工程における前記ドライエッチングは、少なくと
も、２つ以上のエッチングステップからなり、前記第１
のドライエッチングステップにおいて、エッチングガス
として該エッチング過程でトレンチ側壁にフロロカーボ
ン系の堆積付着物を生成し得る第１のエッチングガスを
用い、前記第２のドライエッチングステップにおいて、
エッチングガスとして該エッチング過程でトレンチ側壁
にＳｉＯ₂系の堆積付着物を生成し得る第２のエッチン
グガスを用いることを特徴としている。

【００１８】また、上記半導体装置の製造方法において
は、前記第1のエッチングガスは、Ｃ₄Ｆ₈を含有するガ
スであることが好ましい。

【００１９】また、前記第1のエッチングガスは、ＣＨ₂
Ｆ₂を含有するガスであってもよい。

【００２０】また、前記第２のエッチングガスは、ＨＢ
ｒ／Ｃｌ₂／Ｏ₂を含有するガスであることが好ましい。

【００２１】また、前記第２のエッチングガスは、Ｃｌ
₂／Ｏ₂を含有するガスであってもよい。

【００２２】更にまた、上記目的を達成するため、本発
明の半導体装置の製造方法では、シリコン基板上に、少
なくともシリコン酸化膜、シリコン窒化膜を順次積層形
成する第１の工程と、前記積層膜をパターニングして開
口内に前記シリコン基板表面を露出させる第２の工程
と、前記積層膜をマスクとして、前記シリコン基板表面
をドライエッチングすることにより、当該シリコン基板
表面に所定の深さを有する凹陥部形成すると共に、少な
くとも、前記マスクのシリコン酸化膜側壁に第１の堆積
付着物を付着させる第３の工程と、前記積層膜をマスク
として、前記第１の堆積付着物表面に当該第１の堆積付
着物と異質の第２の堆積付着物を付着させながら、前記
シリコン基板表面をドライエッチングすることにより、
前記凹陥部の底部に、前記凹陥部に連なるトレンチを形
成する第４の工程と、前記第２の堆積付着物を除去する
第５の工程と、前記第１の堆積付着物を除去する第６の
工程と、前記積層膜における前記シリコン窒化膜を横方
向に後退させる第７の工程と、前記凹陥部及び前記トレ
ンチ内表面に、熱酸化により酸化膜を形成する第８の工
程と、前記凹陥部及び前記トレンチ内に絶縁性物質を埋
め込み、素子分離領域を形成する第９の工程とを具備す
ることを特徴としている。

【００２３】また、上記半導体装置の製造方法におい
て、前記第１の堆積付着物は、フロロカーボン系からな
り、且つ前記第２の堆積付着物は、ＳｉＯ₂系からなる
ことが好ましい。

【００２４】また、前記第３の工程において、エッチン
グガスとして該エッチング過程で前記マスク側壁を含む
前記凹陥部にフロロカーボン系の堆積付着物を生成し得
る第１のエッチングガスを用い、前記第４の工程におい
て、エッチングガスとして該エッチング過程でトレンチ
側壁にＳｉＯ₂系の堆積付着物を生成し得る第２のエッ
チングガスを用いることが好ましい。

【００２５】また、前記第1のエッチングガスは、Ｃ₄Ｆ
₈を含有するガスであることが好ましい。

【００２６】また、前記第1のエッチングガスは、ＣＨ₂
Ｆ₂を含有するガスであってもよい。

【００２７】また、前記第２のエッチングガスは、ＨＢ
ｒ／Ｃｌ₂／Ｏ₂を含有するガスであることが好ましい。

【００２８】また、前記第２のエッチングガスは、Ｃｌ
₂／Ｏ₂を含有するガスであってもよい。

【００２９】また、前記トレンチ形成後に、前記第２の
堆積付着物をウエットエッチングにより除去した後、前
記第１の堆積付着物をアッシングにより除去することが
好ましい。

【００３０】上記本発明によれば、ＳｉＯ₂系の第２の
堆積付着物を除去する時にＨＦを含んだ薬液を用いて
も、シリコン基板を保護しているシリコン酸化膜は、フ
ロロカーボン系の第１の堆積付着物により保護されてい
るために、シリコン酸化膜が横方向にエッチングされる
ことを防ぐことができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の製造
方法に係る実施の形態について図面を参照して説明す
る。なお、説明の便宜のため、図面中の各膜厚やトレン
チ深さは必ずしも実際のサイズに比例していない。

【００３２】（第１の実施形態）まず、図１乃至図５を
用いて、本発明の第１の実施形態に係わる半導体装置の
製造方法を説明する。

【００３３】まず、図１（ａ）に示すように、半導体基
板、例えばシリコン基板１上に熱酸化法により厚さ６ｎ
ｍ程度の第1のシリコン酸化膜(ＳｉＯ₂膜)２を形成し、
更に、前記第1のシリコン酸化膜２上に、ＣＶＤ法によ
り厚さ１００ｎｍ程度のシリコン窒化膜(Ｓｉ₃Ｎ₄膜)３
と、厚さ１００ｎｍ程度の第２のシリコン酸化膜（Ｓｉ
Ｏ₂膜）４を順次積層形成する。

【００３４】次に、前記シリコン基板１上にレジスト膜
（図示せず）をコーティングし、露光・現像工程を用い
て開口部を有するレジストパターンを形成する。その
後、前記レジストパターンをエッチングマスクとし、Ｒ
ＩＥ法により、前記第２のシリコン酸化膜４、前記シリ
コン窒化膜３、前記第1のシリコン酸化膜２を順次エッ
チングすることにより、前記シリコン基板１の素子分離
形成領域を露出させるための開口部５ａを有する、前記
第1のシリコン酸化膜２、前記シリコン窒化膜３及び前
記第２のシリコン酸化膜４の積層膜パターン５を形成し
た後、前記レジストパターンを剥離する。

【００３５】次に、前記積層膜パターン５をエッチング
マスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法に
より、前記開口部５ａ内の前記シリコン基板１表面を所
定深さまでドライエッチングすることにより、トレンチ
６を形成する。

【００３６】ここでは、前記シリコン基板1上の前記第
１のシリコン酸化膜２を保護するために、トレンチ６の
側壁にフロロカーボン系の堆積付着物７を付着させる必
要があるため、２段階に分けてドライエッチングを行
う。

【００３７】まず、図１（ｂ）に示すように、第１段階
において、前記第１のシリコン酸化膜２の側壁を含むエ
ッチング領域にフロロカーボン系の堆積付着物７が付着
する条件にて前記シリコン基板1をドライエッチングし
て所定の深さを有する凹陥部（第１のトレンチ）６ａを
形成する。この第１段階において、エッチングガスとし
ては、例えばＣＨ₂Ｆ₂、Ｃ₄Ｆ₈を含んだガスを用いる。
このガス系では、蒸気圧の低い堆積物７であるＣＨｘＦ
ｙを生成し、前記第１のシリコン酸化膜２を含む前記ト
レンチ６ａ側壁および底部に付着する。

【００３８】なお、この第1段階のエッチング条件は、
例えばＣＨ₂Ｆ₂、Ｃ₄Ｆ₈のガス流量を約５０、１０ml/m
in、圧力を約５．３Pa、基板温度を約２０℃、ＲＩＥ装
置のＲＦ出力を約１０００Wとする。

【００３９】次に、図１（ｃ）に示すように、エッチン
グ条件を変えて、引き続き、第２段階の前記シリコン基
板１のドライエッチングを行う。即ち、前記第１の堆積
付着物７及び前記積層膜パターン５をマスクとし、前記
第１のトレンチ６ａの底部に、この第１のトレンチと連
なる所定の深さの第２のトレンチ６ｂを形成する。

【００４０】ここでは、エッチングガスとして、例えば
ＨＢｒとＣｌ₂とＯ₂の混合ガスを用いる。このガス系で
は一部のガスが被エッチング材であるシリコンと反応
し、蒸気圧の低い第２の堆積付着物８であるＳｉＢｒｘ
ＣｌｙＯｚを生成する。このＳｉＯ₂系の第２の堆積付
着物８は、前記第１の堆積付着物７表面を含む第２のト
レンチ6ｂの側壁に付着し、前記第１のシリコン酸化膜
２の側壁部分においては、フロロカーボン系の前記第１
の堆積付着物７とＳｉＯ₂系の第２の堆積付着物８との
積層構造になる、なお、この第２段階のエッチング条件
は、例えばＨＢｒとＣｌ₂とＯ₂のガス流量を約１５０、
１５０、２０ml/min、圧力を約２．７Pa、基板温度を約
６０℃、ＲＩＥ装置のＲＦ出力を約５００Wとする。

【００４１】なお、第1段階のドライエッチングにおい
て、エッチングガスとしてＣ₅Ｆ₈、ＣＨＦ₃などのＣＦ
を含有するガスを使用しても、フロロカーボン系の堆積
物が堆積することで同様の効果が得られる。また、第２
のエッチングでは、フッ素を含有するガスを用いてもよ
い。

【００４２】次いで、図１（ｄ）に示すように、ウェッ
トエッチングにより積層膜パターン５の前記第２のシリ
コン酸化膜4とＳｉＯ₂系の前記第２の堆積付着物7を除
去する。

【００４３】続いて、図２（ｅ）に示すように、アッシ
ング工程により、フロロカーボン系の前記第１の堆積付
着物７を除去した後、ウェットエッチングにより前記シ
リコン窒化膜３を横方向に後退させる。

【００４４】次いで、図２（ｆ）に示すように、熱酸化
法により、前記トレンチ6の側壁を薄く酸化して酸化膜
９を形成した後、図２（ｇ）に示すように、前記トレン
チ６内にシリコン等の絶縁性物質１０を埋め込み、前記
シリコン窒化膜３をストッパーとし、科学・機械的研磨
（ＣＭＰ）法を用いて前記絶縁性物質１０を平坦化す
る。

【００４５】続いて、図２（ｈ）に示すように、ウェッ
トエッチングにより、前記絶縁性物質１０を前記シリコ
ン基板１の表面付近までエッチングした後、図３（ｉ）
に示すように、前記シリコン窒化膜３及び前記第１のシ
リコン酸化膜２をウエットエッチングにより、順次、除
去する。このようにして、シリコン基板１にＳＴＩ法に
よる素子分離領域を形成する。

【００４６】上記第１の実施形態によれば、前記第１の
シリコン酸化膜２の側壁を保護するためのフロロカーボ
ン系の第１の堆積付着物７上に、更にＳｉＯ₂系の第２
の堆積付着物８を積層付着させて、前記第１の堆積付着
物７を前記第２の堆積付着物８で完全に被覆している。
このため、図１（ｄ）に示すように、前記積層膜パター
ン５の前記第２のシリコン酸化膜4とＳｉＯ₂系の第２の
堆積付着物８を除去する際に、前記第１のシリコン酸化
膜２の側壁は、図４（図１（ｄ）のｃ部の拡大）に示す
ように、フロロカーボン系の第１の堆積付着物７で保護
されており、前記第１のシリコン酸化膜２は、横方向に
エッチングされることがない。

【００４７】したがって、図５（図２（ｅ）のｄ部分の
拡大）に示すように、前記シリコン窒化膜を横方向に後
退させても、素子形成領域表面は前記第１のシリコン酸
化膜２で保護されており、前記トレンチ側壁を熱酸化法
により薄く酸化する際に、半導体素子が形成される素子
形成領域まで食込んで酸化されることがなく、素子形成
領域を精度良く画定することができる。

【００４８】（第２の実施形態）次に、図６乃至図１０
を用いて本発明の第２の実施形態に係わる半導体装置の
製造方法について説明する。

【００４９】まず、図６（ａ）に示すように、シリコン
基板２１に熱酸化法により厚さ６ｎｍ程度の第1のシリ
コン酸化膜(ＳｉＯ₂膜)２２を形成し、更に、前記第１
のシリコン酸化膜２２上に、ＣＶＤ法により厚さ１００
ｎｍ程度のシリコン酸化膜(Ｓｉ₃Ｎ₄膜)２３と、厚さ１
００ｎｍ程度の第２のシリコン酸化膜(ＳｉＯ₂膜)２４
を順次積層形成する。

【００５０】次に、前記シリコン基板２１上にレジスト
膜（図示せず）をコーティングし、露光・現像工程を用
いて開口部を有するレジストパターンを形成する。その
後、前記レジストパターンをエッチングマスクとし、Ｒ
ＩＥ法により、前記第２のシリコン酸化膜２４、前記シ
リコン窒化膜２３、前記シリコン酸化膜２２を順次エッ
チングすることにより、前記シリコン基板２１の素子分
離形成領域を露出するための開口部２５ａを有する、前
記第１のシリコン酸化膜２２、前記シリコン窒化膜２３
及び第２のシリコン酸化膜２４の積層膜パターン２５を
形成した後、前記レジストパターンを剥離する。

【００５１】次に、前記積層膜パターン２５をエッチン
グマスクとして、ＲＩＥ法により所定の深さまでドライ
エッチングしていく。従来は連続する一条件でトレンチ
２６を所定の深さまでエッチングしていたが、本発明で
は、前記シリコン基板２１上に形成した前記第１のシリ
コン酸化膜２２を保護するために、トレンチ２６の側壁
に、フロロカーボン系の堆積付着物２７を付着させる必
要があるため、３段階に分けてドライエッチングを行
う。

【００５２】まず、図６（ｂ）に示すように、第１段階
において、前記第１のシリコン酸化膜２２を含むエッチ
ング領域にフロロカーボン系の第１の堆積付着物２７を
付着する条件にて前記シリコン基板２１をドライエッチ
ングして所定の深さを有する凹陥部（第１のトレンチ）
２６ａを形成する。この第１段階において、エッチング
ガスとしては、例えばＣＨ₂Ｆ₂、Ｃ₄Ｆ₈を含んだガスを
用いる。このガス系では、蒸気圧の低い第１の堆積物２
７であるＣＨｘＦｙを生成し、前記第１のシリコン酸化
膜２２を含む前記第１のトレンチ２６ａの側壁および低
部に付着する。

【００５３】なお、この第1段階のエッチング条件は、
例えばＣＨ₂Ｆ₂、Ｃ₄Ｆ₈のガス流量を約５０、１０ml/m
in、圧力を約５．３Pa、基板温度を約２０℃、ＲＩＥ装
置のＲＦ出力を約１０００Wとする。

【００５４】次に第２段階として、図６（ｃ）に示すよ
うに、エッチング条件を変えて、前記第１のトレンチ２
６ａ底部に付着したフロロカーボン系の前記第１の堆積
付着物２７のエッチングを行う。ここでは、エッチング
ガスとして、例えばＯ₂を含有したガスを用いる。

【００５５】なお、この第２段階のエッチング条件は、
例えばＯ₂のガス流量を約１００ml/min、圧力を約１
０．１Pa、基板温度を６０℃、ＲＩＥ装置のＲＦ出力を
約１００Wとする。

【００５６】次に図６（ｄ）に示すように、エッチング
条件を変えて、引き続き、第３段階の前記シリコン基板
２１のドライエッチングを行う。即ち、前記第１のトレ
ンチ２６ａの底部に、この第１のトレンチ２６ａと連な
る所定の深さの第２のトレンチ２６ｂを形成する。

【００５７】ここでは、エッチングガスとして、例えば
ＨＢｒとＣｌ₂とＯ₂の混合ガスを用いる。このガス系で
は一部のガスが被エッチング材であるシリコンと反応
し、蒸気圧の低い第２の堆積物２８であるＳｉＢｒｘＣ
ｌｙＯｚを生成する。このＳｉＯ₂系の第２の堆積付着
物２８は、前記第1のシリコン酸化膜２２を含む第２の
トレンチ２６ｂの側壁に付着し、前記第１のシリコン酸
化膜２２の側壁部分においては、フロロカーボン系の前
記第１の堆積付着物２７とＳｉＯ₂系の第２の堆積付着
物２８との積層構造になる。

【００５８】なお、この第２段階のエッチング条件は、
例えばＨＢｒとＣｌ₂とＯ₂のガス流量を約１５０、２
０、５ml/min、圧力を約２．７Pa、基板温度を約６０
℃、ＲＩＥ装置のＲＦ出力を約５００Wとする。

【００５９】なお、第1段階のエッチングにおいて、エ
ッチングガスとしてＣ₅Ｆ₈、ＣＨＦ₃などのＣＦを含有
するガスを使用しても、フロロカーボン系の堆積物が堆
積することで同様の効果が得られる。また、第３のエッ
チングでは、フッ素を含有するガスを用いてもよい。

【００６０】次いで、図７（ｅ）に示すように、ウェッ
トエッチングにより積層膜パターン２５の前記第２のシ
リコン酸化膜２４とＳｉＯ₂系の前記第２の堆積付着物
２８を除去する。

【００６１】続いて、図７（ｆ）に示すように、アッシ
ング工程により、フロロカーボン系の前記第１の堆積付
着物２７を除去した後、ウェットエッチングにより前記
シリコン窒化膜２３を横方向に後退させる。

【００６２】次いで、図７（ｇ）に示すように、熱酸化
法により、前記トレンチ２6の側壁を薄く酸化して酸化
膜２９を形成した後、図７（ｈ）に示すように、前記ト
レンチ２６内にシリコン等の絶縁性物質３０を埋め込
み、前記シリコン窒化膜２３をストッパーとし、化学・
機械的研磨（ＣＭＰ）法を用いて前記絶縁性物質３０を
平坦化する。

【００６３】続いて、図８（ｉ）に示すように、ウェッ
トエッチングにより、前記絶縁性物質３０を前記シリコ
ン基板２１の表面付近までエッチングした後、図８
（ｊ）に示すように、前記シリコン窒化膜２３及び前記
第１のシリコン酸化膜２２をウエットエッチングによ
り、順次、除去する。このようにして、シリコン基板２
１にＳＴＩ法による素子分離領域を形成する。

【００６４】上記第２の実施形態によれば、前記第１の
シリコン酸化膜２２の側壁を保護するためのフロロカー
ボン系の第１の堆積付着物２７上に、更にＳｉＯ₂系の
第２の堆積付着物２８を積層付着させて、前記第１の堆
積付着物２７を前記第２の堆積付着物２８で完全に被覆
している。このため、図７（ｅ）に示すように、前記積
層膜パターン２５の前記第２のシリコン酸化膜２4とＳ
ｉＯ₂系の第２の堆積付着物２８を除去する際に、前記
第１のシリコン酸化膜２２の側壁は、図９（図７（ｅ）
のｅ部の拡大）に示すように、フロロカーボン系の第１
の堆積付着物２７で保護されており、前記第１のシリコ
ン酸化膜２２は、横方向にエッチングされることがな
い。

【００６５】したがって、図１０（図７（ｆ）のｆ部分
の拡大）に示すように、前記シリコン窒化膜を横方向に
後退させても、素子形成領域表面は前記第１のシリコン
酸化膜２２で保護されており、前記トレンチ側壁を熱酸
化法により薄く酸化する際に、半導体素子が形成される
素子形成領域まで食込んで酸化されることがなく、素子
形成領域を精度良く画定することができる。

【００６６】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施できることは明らかである。

【００６７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の半導体装置の製造方法によれば、シリコン基板表面に
形成されたシリコン酸化膜の側壁を保護するためのフロ
ロカーボン系の第１の堆積付着物上に、更にＳｉＯ₂系
の第２の堆積付着物を積層付着させて、前記第１の堆積
付着物を第２の堆積付着物で完全に被覆している。この
ため、エッチングマスクとなるシリコン酸化膜とトレン
チ側壁のＳｉＯ₂系の第２の堆積付着物を除去する際に
ＨＦを含んだ薬液を用いても、シリコン基板を保護して
いるシリコン酸化膜の側壁は、フロロカーボン系の第１
の堆積付着物により保護されており、該シリコン酸化膜
は、横方向にエッチングされることがなく、トレンチ側
壁を酸化する際に、素子形成領域まで食込んで酸化され
ることがなく、素子形成領域を精度良く確定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる半導体装置
の製造方法を説明するための工程断面図。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる半導体装置
の製造方法を説明するための工程断面図。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる半導体装置
の製造方法を説明するための工程断面図。

【図４】図１（ｄ）におけるｃ部分を拡大して示す拡大
断面図。

【図５】図２（ｅ）におけるｄ部分を拡大して示す拡大
断面図。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係わる半導体装置
の製造方法を説明するための工程断面図。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係わる半導体装置
の製造方法を説明するための工程断面図。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係わる半導体装置
の製造方法を説明するための工程断面図。

【図９】図７（ｅ）におけるｅ部分を拡大して示す拡大
断面図。

【図１０】図７（ｆ）におけるｆ部分を拡大して示す拡
大断面図。

【図１１】従来の半導体装置の製造方法を説明するため
の工程断面図。

【図１２】従来の半導体装置の製造方法を説明するため
の工程断面図。

【図１３】図１１（ａ）におけるｅ部分を拡大して示す
拡大断面図。

【図１４】図１１（ｂ）におけるｆ部分を拡大して示す
拡大断面図。

【符号の説明】

１、２１、１０１…シリコン基板（半導体基板）２、２２、１０２…第１のシリコン酸化膜３、２３、１０３…シリコン窒化膜４、２４、１０４…第２のシリコン酸化膜５、２５、１０５…積層膜パターン５ａ、２５ａ、１０５ａ…開口部６、２６、１０７…トレンチ６ａ、２６ａ…凹陥部（第１のトレンチ）６ｂ、２６ｂ…第２のトレンチ７、２７…第１の堆積付着物（フロロカーボン系の堆積
付着物）８、２８…第２の堆積付着物（ＳｉＯ₂系の堆積付着
物）９、２９、１０８…酸化膜１０、３０、１０９…絶縁性物質１０６…ＳｉＯ₂系の堆積付着物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】半導体基板上に酸化膜、耐エッチング膜を
順次積層形成した後、該積層膜をパターニングしてエッ
チングマスクを形成する工程と、前記エッチングマスク
を用いて前記半導体基板をドライエッチングしてトレン
チを形成する工程と、前記トレンチ内に絶縁性物質を埋
め込み、素子分離領域を形成する工程とを具備し、前記トレンチを形成する工程は、少なくとも前記酸化膜
の側壁に第１の堆積付着物と該第１の堆積付着物と異質
の第２の堆積付着物とを積層構造に付着させて行うこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】半導体基板上に酸化膜、耐エッチング膜を
順次積層形成した後、該積層膜をパターニングしてエッ
チングマスクを形成する工程と、前記エッチングマスク
を用いて前記半導体基板をドライエッチングしてトレン
チを形成する工程と、前記トレンチ内に絶縁性物質を埋
め込み、素子分離領域を形成する工程とを具備し、前記トレンチを形成する工程は、前記エッチングマスク
を用いて前記半導体基板表面をドライエッチングするこ
とにより、少なくとも前記酸化膜の側壁に第1の堆積付
着物を付着させながら、当該半導体基板表面に、所定深
さを有する第1のトレンチを形成する第1の工程と、前記第1の堆積付着物及び前記エッチングマスクをマス
クとして前記半導体基板表面をドライエッチングするこ
とにより、少なくとも前記第1の堆積付着物表面に当該
第1の堆積付着物と異質の第２の堆積付着物を積層構造
に付着させながら、前記第1のトレンチの底部に、当該
第1のトレンチに連なる第２のトレンチを形成する第２
の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３】前記第１の堆積付着物は、フロロカーボン
系からなり、且つ前記第２の堆積付着物は、ＳｉＯ₂系
からなることを特徴とする請求項１または２に記載の半
導体装置の製造方法。
【請求項４】前記耐エッチング膜は、シリコン窒化膜、
シリコン酸化膜の積層膜からなることを特徴する請求項
１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項５】前記トレンチ形成後に、前記第２の堆積付
着物をウエットエッチングにより除去した後、前記第１
の堆積付着物をアッシングにより除去することを特徴と
する請求項１乃至４のいずれか１項に記載半導体装置の
製造方法。
【請求項６】半導体基板上にマスクパターンを形成する
工程と、前記マスクパターンを用いてドライエッチング
により前記半導体基板にトレンチを形成する工程と、前
記トレンチ内に絶縁性物質を埋め込み、素子分離領域を
形成する工程とを具備し、前記トレンチ形成工程における前記ドライエッチング
は、少なくとも、２つ以上のエッチングステップからな
り、前記第１のドライエッチングステップにおいて、エ
ッチングガスとして該エッチング過程でトレンチ側壁に
フロロカーボン系の堆積付着物を生成し得る第１のエッ
チングガスを用い、前記第２のドライエッチングステップにおいて、エッチ
ングガスとして該エッチング過程でトレンチ側壁にＳｉ
Ｏ₂系の堆積付着物を生成し得る第２のエッチングガス
を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】前記第1のエッチングガスは、Ｃ₄Ｆ₈を含
有するガス、またはＣＨ₂Ｆ₂を含有するガスであること
を特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】前記第２のエッチングガスは、ＨＢｒ／Ｃ
ｌ₂／Ｏ₂を含有するガス、または、Ｃｌ₂／Ｏ₂を含有す
るガスであることを特徴とする請求項６に記載の半導体
装置の製造方法。
【請求項９】シリコン基板上に、少なくともシリコン酸
化膜、シリコン窒化膜を順次積層形成する第１の工程
と、前記積層膜をパターニングして開口内に前記シリコン基
板表面を露出させる第２の工程と、前記積層膜をマスクとして、前記シリコン基板表面をド
ライエッチングすることにより、当該シリコン基板表面
に所定の深さを有する凹陥部形成すると共に、少なくと
も、前記マスクのシリコン酸化膜側壁に第１の堆積付着
物を付着させる第３の工程と、前記積層膜をマスクとして、前記第１の堆積付着物表面
に当該第１の堆積付着物と異質の第２の堆積付着物を付
着させながら前記シリコン基板表面をドライエッチング
することにより、前記凹陥部の底部に、前記凹陥部に連
なるトレンチを形成する第４の工程と、前記第２の堆積付着物を除去する第５の工程と、前記第１の堆積付着物を除去する第６の工程と、前記積層膜における前記シリコン窒化膜を横方向に後退
させる第７の工程と、前記凹陥部及び前記トレンチ内表面に、熱酸化により酸
化膜を形成する第８の工程と、前記凹陥部及び前記トレンチ内に絶縁性物質を埋め込
み、素子分離領域を形成する第９の工程とを具備するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】前記第１の堆積付着物は、フロロカーボ
ン系からなり、且つ前記第２の堆積付着物は、ＳｉＯ₂
系からな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】前記第３の工程において、エッチングガ
スとして該エッチング過程で前記マスク側壁を含む前記
凹陥部にフロロカーボン系の堆積付着物を生成し得る第
１のエッチングガスを用い、前記第４の工程において、エッチングガスとして該エッ
チング過程でトレンチ側壁にＳｉＯ₂系の堆積付着物を
生成し得る第２のエッチングガスを用いることを特徴と
する請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】前記第1のエッチングガスは、Ｃ₄Ｆ₈を
含有するガス、またはＣＨ₂Ｆ₂を含有するガスであるこ
とを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項１３】前記第２のエッチングガスは、ＨＢｒ／
Ｃｌ₂／Ｏ₂を含有するガス、またはＣｌ₂／Ｏ₂を含有す
るガスであることを特徴とする請求項１１に記載の半導
体装置の製造方法。
【請求項１４】前記トレンチ形成後に、前記第２の堆積
付着物をウエットエッチングにより除去した後、前記第
１の堆積付着物をアッシングにより除去することを特徴
とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載半導体装
置の製造方法。