JP2010087373A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トレンチ内にポリシリコンが充填されており、トレンチ内のポリシリコンの上部が酸化シリコンによって覆われた構造を有する半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a structure in which a trench is filled with polysilicon and the upper portion of the polysilicon in the trench is covered with silicon oxide.
例えば、特許文献1に開示されているように、トレンチ内にポリシリコンが充填されており、トレンチ内のポリシリコンの上部が酸化シリコンによって覆われた構造(以下では、この構造をトレンチ構造という場合がある)を有する半導体装置が知られている。トレンチ構造は、例えば、半導体基板中の素子分離等に用いられる。トレンチ構造の代表的な形成方法は、以下の通りである。
図13に示すように、シリコン層114を有する基板112上に層間絶縁膜116と第1マスク層118と第2マスク層120を積層する。層間絶縁膜116は酸化シリコン(SiO2)からなっており、第1マスク層118は窒化シリコン(SiN)からなっており、第2マスク層120は酸化シリコンからなっている。次に、第2マスク層120、第1マスク層118、層間絶縁膜116、及び、シリコン層114をそれぞれ選択的にエッチングすることによって、図14に示すように、基板112にトレンチ130を形成する。
トレンチ130を形成したら、第2マスク層120をウェットエッチングする。これによって、図15に示すように、第2マスク層120を除去する。この際、層間絶縁膜116も、トレンチ130内に露出している壁面からエッチングされる。したがって、エッチング後には、図15に示すように、層間絶縁膜116の壁面が後退する。
第2マスク層120を除去したら、シリコン層114をドライエッチング(等方性エッチング)する。これによって、図16に示すように、シリコン層114の上面とトレンチ壁面の境界部の角部134を面取りする。すなわち、角部134を緩やかな曲面状に成形する。角部134を面取りするのは、半導体装置の使用時に、角部134に電界が集中することを防止するためである。
角部134を面取りしたら、熱酸化法等によって、トレンチ130内に露出しているシリコン層114の表面を酸化させる。これによって、図17に示すように、その露出している表面にトレンチ絶縁膜132を形成する。シリコンは、酸化時に体積膨張する。このため、トレンチ130の幅は狭くなる。この体積膨張は、トレンチ130の深さ方向(すなわち、図17の上下方向)にも起こる。このため、トレンチ130近傍の層間絶縁膜116が、成長したトレンチ絶縁膜132によって押し上げられて変形する。これによって、層間絶縁膜116の上面に凸部116bが形成されるとともに、層間絶縁膜116の壁面116aが上側に向かうに従ってトレンチ幅が広がるテーパ形状となる。
トレンチ絶縁膜132を形成したら、基板112上にポリシリコンを堆積させるとともに、堆積させたポリシリコンをエッチバックする。これによって、図18に示すように、トレンチ130内にポリシリコン層136を形成する。
ポリシリコン層136を形成したら、熱酸化法等によって、ポリシリコン層136の表面(上面)を酸化させる。これによって、図19に示すように、ポリシリコン層136上にキャップ絶縁膜138を形成する。キャップ絶縁膜138を形成したら、第1マスク層118をエッチングにより除去する。これによって、図20に示すトレンチ構造が完成する。
For example, as disclosed in Patent Document 1, a trench is filled with polysilicon, and the upper portion of the polysilicon in the trench is covered with silicon oxide (hereinafter, this structure is referred to as a trench structure). There is known a semiconductor device having The trench structure is used, for example, for element isolation in a semiconductor substrate. A typical method for forming the trench structure is as follows.
As shown in FIG. 13, an interlayer
After the
After the
After chamfering the
After the
After the
上述したトレンチ構造の形成方法では、トレンチ絶縁膜132を形成する際に、層間絶縁膜116の上面に凸部116bが形成される(図17参照)。また、シリコン層114の角部134を面取りした後にトレンチ絶縁膜132を形成するので、トレンチ絶縁膜132形成後に、トレンチ130の上部の形状が、上側に向かうほど幅が広がる形状となる(図17参照)。このため、その後にポリシリコン層136を充填したときに、図18に示すように、ポリシリコン層136の上端部に、トレンチ130の幅方向に広がる幅広部136aが形成される。幅広部136aは、トレンチ130の幅方向の端部(図17の左右方向の端部)に向かうほど、厚みが薄くなるように形成される。その後、ポリシリコン層136の表面を酸化させると、図19に示すように、幅方向の位置によって厚さが異なるキャップ絶縁膜138が形成される。すなわち、幅広部136aの端部の近傍では、ポリシリコンの厚みが薄いため、酸化シリコンが厚く形成されない。一方、幅広部136aの中央部(図17の左右方向の中央部)の近傍では、ポリシリコンの厚みが厚いため、酸化シリコンが厚く形成される。したがって、キャップ絶縁膜138は、図19に示すように、幅広部136aの端部近傍で薄く、幅広部136aの中央部近傍で厚くなる。このため、図20に示すように、トレンチ構造形成後の基板112の上面(キャップ絶縁膜138と層間絶縁膜116の境界部)に微小な溝140が形成される。基板112の上面に溝140が存在すると、その後に基板112上に金属配線を形成する際に問題が生じる。すなわち、金属配線は、基板112上の略全面に金属層を形成した後に、形成した金属層の不要な部分をエッチングして除去することによって形成される。上記のように、基板112の上面に溝140が存在していると、金属層のエッチング後に、溝140内に金属層の残渣が残存してしまうという問題が生じる。
In the trench structure forming method described above, when the
本発明は、上述した実情に鑑みて創作されたものであり、基板の表面に微小な溝を形成することなく、トレンチ構造を形成することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was created in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of forming a trench structure without forming a minute groove on the surface of a substrate. And
本発明の半導体装置の製造方法では、トレンチ内にポリシリコンが充填されており、トレンチ内のポリシリコンの上部が酸化シリコンによって覆われた構造を有する半導体装置を製造する。この製造方法では、シリコン層と、シリコン層上に積層されており、酸化シリコンからなる層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に積層されており、酸化シリコンに対してエッチング選択比を有する材質からなるマスク層を有する基板に対して、トレンチ形成工程と、壁面後退工程と、面取り工程と、側方空間形成工程と、トレンチ絶縁膜形成工程と、ポリシリコン充填工程と、ポリシリコン除去工程と、キャップ絶縁膜形成工程を実施する。トレンチ形成工程では、マスク層、層間絶縁膜、及び、シリコン層をそれぞれエッチングすることによって、基板にマスク層の表面からシリコン層内部に達するトレンチを形成する。壁面後退工程では、トレンチ形成工程後に、層間絶縁膜をトレンチ内に露出している壁面からエッチングすることによって、その壁面を後退させる。面取り工程では、壁面後退工程後に、トレンチ内に露出しているシリコン層の表面をエッチングすることによって、シリコン層の上面とトレンチ壁面との境界の角部を面取りする。側方空間形成工程では、面取り工程後に、層間絶縁膜をトレンチ内に露出している壁面からエッチングすることによって、トレンチの壁面から側方に伸びる側方空間を形成する。トレンチ絶縁膜形成工程では、側方空間形成工程後に、トレンチ内及び側方空間内に露出しているシリコン層を酸化させることによって、その露出しているシリコン層の表面に酸化シリコンからなるトレンチ絶縁膜を形成する。ポリシリコン充填工程では、トレンチ絶縁膜形成工程後に、トレンチ及び側方空間内にポリシリコンを充填する。ポリシリコン除去工程では、ポリシリコン充填工程後に、充填したポリシリコンをエッチングによって部分的に除去することによって、残存するポリシリコンとマスク層の間に隙間を形成する。キャップ絶縁膜形成工程では、ポリシリコン除去工程後に、残存するポリシリコンの表面を酸化させることによって、ポリシリコンの表面に酸化シリコンからなるキャップ絶縁膜を形成する。
この製造方法では、面取り工程後に、側方空間形成工程を実施する。すなわち、層間絶縁膜をトレンチ内に露出している壁面からエッチングし、その壁面をさらに後退させることによって、トレンチの壁面から側方に伸びる側方空間を形成する。その後、トレンチ絶縁膜形成工程で、トレンチ内及び側方空間内に露出しているシリコン層を酸化させることによって、その表面にトレンチ絶縁膜を形成する。シリコンは酸化時に体積膨張する。その体積膨張は、形成される酸化シリコンの厚さ方向だけでなく、酸化シリコンが形成される面内でも生じる。すなわち、トレンチの壁面に形成されるトレンチ絶縁膜はトレンチの深さ方向にも大きく体積膨張する。ここで、層間絶縁膜の壁面は、側方空間の形成によってトレンチから大きく後退されている。このため、層間絶縁膜はトレンチの壁面に成長するトレンチ絶縁膜の体積膨張の影響を受け難い。したがって、トレンチ絶縁膜の形成時に層間絶縁膜が押し上げられることが抑制され、層間絶縁膜の上面に凸部が形成されることを抑制することができる。また、側方空間は面取り行程後に形成されるため、側方空間の底面(すなわち、シリコン層の表面)は略平面形状となっている。このため、側方空間に形成されるトレンチ絶縁膜は表面が略平面形状となる。したがって、その後のポリシリコン充填行程及びポリシリコン除去行程で、トレンチ内及び側方空間内にポリシリコンを残存させたときに、側方空間内のポリシリコンの厚さが略一定になる。すなわち、側方空間内のポリシリコンに厚さが薄い部分が形成されることが抑制される。このため、その後のキャップ絶縁膜形成工程において、ポリシリコンの表面に均一な厚さでキャップ絶縁膜を形成することができる。キャップ絶縁膜が部分的に薄くなることが抑制される。以上に説明したように、本発明の製造方法では、層間絶縁膜の上面に凸部が形成されること、及び、キャップ絶縁膜が部分的に薄くなることが抑制される。したがって、トレンチ構造を形成した後に、基板の表面に溝が形成されることが抑制される。
In the semiconductor device manufacturing method of the present invention, a semiconductor device having a structure in which polysilicon is filled in a trench and the upper portion of the polysilicon in the trench is covered with silicon oxide is manufactured. In this manufacturing method, a silicon layer and an interlayer insulating film made of silicon oxide are stacked on the silicon layer, and are stacked on the interlayer insulating film and made of a material having an etching selectivity with respect to silicon oxide. For a substrate having a mask layer, a trench forming step, a wall surface recessing step, a chamfering step, a lateral space forming step, a trench insulating film forming step, a polysilicon filling step, a polysilicon removing step, and a cap An insulating film forming step is performed. In the trench formation step, a trench reaching the inside of the silicon layer from the surface of the mask layer is formed in the substrate by etching the mask layer, the interlayer insulating film, and the silicon layer. In the wall surface receding step, the wall surface is receded by etching the interlayer insulating film from the wall surface exposed in the trench after the trench forming step. In the chamfering step, the corner of the boundary between the upper surface of the silicon layer and the trench wall surface is chamfered by etching the surface of the silicon layer exposed in the trench after the wall surface receding step. In the side space forming step, after the chamfering step, the interlayer insulating film is etched from the wall surface exposed in the trench, thereby forming a side space extending laterally from the wall surface of the trench. In the trench insulating film forming step, after the side space forming step, the silicon layer exposed in the trench and in the side space is oxidized to thereby insulate the surface of the exposed silicon layer from the silicon oxide. A film is formed. In the polysilicon filling process, the trench and the side space are filled with polysilicon after the trench insulating film forming process. In the polysilicon removing process, after the polysilicon filling process, the filled polysilicon is partially removed by etching to form a gap between the remaining polysilicon and the mask layer. In the cap insulating film forming step, a cap insulating film made of silicon oxide is formed on the surface of the polysilicon by oxidizing the surface of the remaining polysilicon after the polysilicon removing step.
In this manufacturing method, a side space forming step is performed after the chamfering step. That is, the interlayer insulating film is etched from the wall surface exposed in the trench, and the wall surface is further retracted to form a side space extending laterally from the wall surface of the trench. Thereafter, in the trench insulating film forming step, the silicon layer exposed in the trench and in the side space is oxidized to form a trench insulating film on the surface thereof. Silicon expands during oxidation. The volume expansion occurs not only in the thickness direction of the formed silicon oxide but also in the plane on which the silicon oxide is formed. That is, the trench insulating film formed on the wall surface of the trench greatly expands in the depth direction of the trench. Here, the wall surface of the interlayer insulating film is largely retracted from the trench by forming the side space. For this reason, the interlayer insulating film is hardly affected by the volume expansion of the trench insulating film grown on the wall surface of the trench. Therefore, it is possible to suppress the interlayer insulating film from being pushed up during the formation of the trench insulating film, and it is possible to suppress the convex portion from being formed on the upper surface of the interlayer insulating film. Further, since the side space is formed after the chamfering process, the bottom surface of the side space (that is, the surface of the silicon layer) has a substantially planar shape. For this reason, the surface of the trench insulating film formed in the side space has a substantially planar shape. Therefore, in the subsequent polysilicon filling process and polysilicon removing process, when polysilicon is left in the trench and in the side space, the thickness of the polysilicon in the side space becomes substantially constant. That is, formation of a thin portion in the polysilicon in the side space is suppressed. Therefore, in the subsequent cap insulating film forming step, the cap insulating film can be formed with a uniform thickness on the surface of the polysilicon. It is possible to suppress the cap insulating film from being partially thinned. As described above, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to suppress the formation of the protrusion on the upper surface of the interlayer insulating film and the partial thinning of the cap insulating film. Therefore, after the trench structure is formed, the formation of grooves on the surface of the substrate is suppressed.
以上に説明したように、本発明の半導体装置の製造方法によれば、基板の表面に溝が形成されることを抑制しながら、トレンチ構造を形成することができる。したがって、その後に基板の表面に金属配線を形成する際に、金属の残渣が基板表面に残留することを抑制することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a trench structure can be formed while suppressing the formation of a groove on the surface of the substrate. Accordingly, when metal wiring is subsequently formed on the surface of the substrate, it is possible to prevent metal residues from remaining on the substrate surface.
実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態では、図1に示す素子分離用のトレンチ構造を有する半導体装置を製造する。なお、本実施形態の製造方法は、トレンチ構造の形成方法に特徴を有しているため、その他の半導体素子構造の詳細については説明を省略する。 A method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment will be described. In the present embodiment, the semiconductor device having the element isolation trench structure shown in FIG. 1 is manufactured. In addition, since the manufacturing method of this embodiment has the characteristics in the formation method of a trench structure, description is abbreviate | omitted about the detail of the other semiconductor element structure.
(積層工程)
半導体装置は、図2に示すシリコン層14からなる基板12から製造される。まず、図3に示すように、シリコン層14上に、層間絶縁膜16(酸化シリコン膜)、第1マスク層18(窒化シリコン層)、及び、第2マスク層20(酸化シリコン層)の積層構造を形成する。すなわち、最初に、熱酸化法によって、シリコン層14の上面に層間絶縁膜16を形成する。次に、CVD法によって、層間絶縁膜16上に第1マスク層18を堆積する。次に、CVD法によって、第1マスク層18上に第2マスク層20を堆積する。
(Lamination process)
The semiconductor device is manufactured from the
(トレンチ形成工程)
積層工程が終了したら、図4に示すように、層間絶縁膜16、第1マスク層18、及び、第2マスク層20からなる積層構造に開口部40を形成する。すなわち、最初に、第2マスク層20上に開口を有するフォトレジストを形成する。そして、フォトレジストをマスクとして、第2マスク層20を第1マスク層18に達するまでエッチングする。次に、フォトレジストをマスクとして、第1マスク層18を層間絶縁膜16に達するまでエッチングする。次に、フォトレジストをマスクとして、層間絶縁膜16をシリコン層14に達するまでエッチングする。層間絶縁膜16のエッチングが終了したら、フォトレジストを除去する。これによって、図4に示すように、シリコン層14に達する開口部40が形成される。
開口部40を形成したら、RIE法によって、開口部40内に露出している表面からシリコン層14をエッチングする。これによって、図5に示すように、第2マスク層20の上面からシリコン層14の内部にまで達するトレンチ30を形成する。なお、この際には、第2マスク層20も低いエッチングレートで物理的なエッチングを受ける。したがって、図5では、第2マスク層20が薄くなっている。
(Trench formation process)
When the stacking process is completed, an
After the
(壁面後退工程)
トレンチ形成工程が終了したら、基板12を酸化シリコン用のエッチング液に浸漬して、第2マスク層20と層間絶縁膜16をウェットエッチング(等方性エッチング)する。
これにより、図6に示すように、第2マスク層20が除去される。
また、層間絶縁膜16は、トレンチ30内に露出している壁面16aからエッチングされる。したがって、図6に示すように、層間絶縁膜16の壁面16aが後退する。すなわち、層間絶縁膜16に対応する範囲でトレンチ30の幅が拡大する。
(Wall receding process)
When the trench formation step is completed, the
Thereby, as shown in FIG. 6, the
The
(面取り工程)
第2マスク層除去工程が終了したら、CDE法(等方性エッチング)によって、シリコン層14をエッチングする。等方性エッチングであるので、シリコン層14の角部34(シリコン層14の上面とトレンチ壁面との境界の角部34:図6参照)が、上面側と壁面側の双方からエッチングされる。これによって、図7に示すように、角部34が丸みを帯びた形状に面取り成形される。
(Chamfering process)
When the second mask layer removing step is completed, the
(側方空間形成工程)
面取り工程が終了したら、CDE法によって、層間絶縁膜16をエッチングする。すなわち、トレンチ30内の壁面16aから、層間絶縁膜16をエッチングする。これによって、図8に示すように、壁面16aをさらに後退させる。壁面16aを後退させることによって、トレンチ30の壁面から側方に伸びる側方空間50が形成される。
(Side space formation process)
When the chamfering process is completed, the
(トレンチ絶縁膜形成工程)
側方空間形成工程が終了したら、熱酸化法によって、シリコン層14の表面にトレンチ絶縁膜32(酸化シリコン膜)を形成する。すなわち、図9に示すように、トレンチ30内と側方空間50内に露出しているシリコン層14の表面に、トレンチ絶縁膜32を形成する。
ここで、トレンチ絶縁膜32は、体積膨張しながら成長する。トレンチ絶縁膜32の体積膨張は、トレンチ絶縁膜32の厚さ方向よりも、トレンチ絶縁膜32が形成される面内で大きくなる。すなわち、トレンチ30の壁面に成長するトレンチ絶縁膜32はトレンチ30の深さ方向に大きく体積膨張し、側方空間50の底面(シリコン層14の上面)に形成されるトレンチ絶縁膜32はトレンチ30の幅方向に大きく体積膨張する。ここで、層間絶縁膜16の壁面16aは、側方空間50の形成によってトレンチ30から大きく後退している。このため、層間絶縁膜16はトレンチ30の壁面に成長するトレンチ絶縁膜32の体積膨張の影響を受けない。また、層間絶縁膜16は、側方空間50の底面に成長するトレンチ絶縁膜32の体積膨張の影響を受けるが、その体積膨張によって加わる力の方向はトレンチ30の幅方向(すなわち、図9の左右方向)が主である。したがって、トレンチ絶縁膜32の形成時に、層間絶縁膜16が盛り上がって、その上面に凸部が形成されることがない。また、側方空間50は面取り行程後に形成されるので、側方空間50の底面は平坦である。このため、側方空間50の底面に成長するトレンチ絶縁膜32は、その表面がシリコン層14の上面と略平行な平面形状となる(図9の平坦部32a参照)。
(Trench insulation film formation process)
When the side space forming step is completed, a trench insulating film 32 (silicon oxide film) is formed on the surface of the
Here, the
(ポリシリコン充填工程)
トレンチ絶縁膜形成工程が終了したら、CVD法によって、基板12の上面側にポリシリコンを堆積させる。この際、トレンチ30内及び側方空間50内にもポリシリコンが充填される。これによって、図10に示すように、ポリシリコン層36が形成される。
(Polysilicon filling process)
When the trench insulating film forming step is completed, polysilicon is deposited on the upper surface side of the
(ポリシリコン除去工程)
ポリシリコン層36を形成したら、ポリシリコン層36を上面側からドライエッチングする。これによって、図11に示すように、側方空間50より上側のポリシリコンを除去する。より詳細には、側方空間50内のポリシリコン層36と第1マスク層18との間に隙間が形成されるように、側方空間50内の上部のポリシリコン層36も除去する。すなわち、側方空間50内の下部、及び、側方空間50の下側のトレンチ30内にポリシリコン層36を残存させる。このとき、側方空間50内のトレンチ絶縁膜32の表面が平坦であるので、側方空間50内に残存するポリシリコン層36の厚みが略均一となる。
(Polysilicon removal process)
When the
(キャップ絶縁膜形成工程)
ポリシリコン除去工程が終了したら、熱酸化法によって、図12に示すようにポリシリコン層36の表面(上面)にキャップ絶縁膜38(酸化シリコン膜)を形成する。上述したように、側方空間50内のポリシリコン層36は厚みが略均一である。したがって、ポリシリコン層36の表面には、略均一な厚みでキャップ絶縁膜38が成長する。
(Cap insulation film formation process)
When the polysilicon removal step is completed, a cap insulating film 38 (silicon oxide film) is formed on the surface (upper surface) of the
(第1マスク層除去工程)
キャップ絶縁膜形成工程が終了したら、エッチングによって第1マスク層18を除去する。これによって、図1に示すトレンチ構造が完成する。
(First mask layer removing step)
When the cap insulating film forming step is completed, the
以上のようにしてトレンチ構造を形成し、その他の必要な構造を従来公知の方法によって形成することで、トレンチ構造を備えた半導体装置が製造される。 By forming the trench structure as described above and forming other necessary structures by a conventionally known method, a semiconductor device having the trench structure is manufactured.
以上に説明したように、本実施形態の半導体装置の製造方法では、角部34を面取りした後に、側方空間50を形成する。このため、その後にトレンチ絶縁膜32を形成するときに、層間絶縁膜16が盛り上がってその表面に凸部が形成されることが防止される。また、側方空間50を形成するので、側方空間50内に略均一な厚さでポリシリコン層36を形成することができる。このため、ポリシリコン層36の上面に、均一な厚さでキャップ絶縁膜38を形成することができる。このように、層間絶縁膜16に凸部が形成されること、及び、キャップ絶縁膜38に薄い部分が形成されることが防止されるため、トレンチ構造形成後に、基板12の上面に溝が形成されない。基板12の上面を従来よりも平坦化することができる。したがって、トレンチ構造形成後に基板12の上面に金属配線を形成する際に、基板12の上面に金属層の残渣が残存することが抑制される。
As described above, in the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment, the
なお、上述した実施形態では、酸化シリコンからなる第2マスク層20を形成した。しかしながら、トレンチ30の形成時のエッチング等において第2マスク層20を必要としない場合には、第2マスク層20は形成しなくてもよい。また、第2マスク層20は、他の材質で形成してもよい。
また、上述した実施形態では、第1マスク層18を窒化シリコンにより形成した。しかしながら、第1マスク層18は、層間絶縁膜16(すなわち、酸化シリコン膜)とのエッチング選択比を有していれば、他の材質で形成してもよい。
また、上述した実施形態では、素子分離用のトレンチ構造について説明したが、他の用途のトレンチ構造に対して上記の製造方法を適用してもよい。
In the above-described embodiment, the
In the embodiment described above, the
In the above-described embodiment, the trench structure for element isolation has been described. However, the above manufacturing method may be applied to a trench structure for other uses.
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さまざまに変形、変更したものが含まれる。
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み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わ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。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
12:基板
14:シリコン層
16:層間絶縁膜
16a:壁面
18:第1マスク層
20:第2マスク層
30:トレンチ
32:トレンチ絶縁膜
32a:平坦部
34:角部
36:ポリシリコン層
38:キャップ絶縁膜
40:開口部
50:側方空間
12: substrate 14: silicon layer 16:
Claims (1)
シリコン層と、シリコン層上に積層されており、酸化シリコンからなる層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に積層されており、酸化シリコンに対してエッチング選択比を有する材質からなるマスク層を有する基板に対して、
マスク層、層間絶縁膜、及び、シリコン層をそれぞれエッチングすることによって、基板にマスク層の表面からシリコン層内部に達するトレンチを形成するトレンチ形成工程と、
トレンチ形成工程後に、層間絶縁膜をトレンチ内に露出している壁面からエッチングすることによって、その壁面を後退させる壁面後退工程と、
壁面後退工程後に、トレンチ内に露出しているシリコン層の表面をエッチングすることによって、シリコン層の上面とトレンチ壁面との境界の角部を面取りする面取り工程と、
面取り工程後に、層間絶縁膜をトレンチ内に露出している壁面からエッチングすることによって、トレンチの壁面から側方に伸びる側方空間を形成する側方空間形成工程と、
側方空間形成工程後に、トレンチ内及び側方空間内に露出しているシリコン層を酸化させることによって、その露出しているシリコン層の表面に酸化シリコンからなるトレンチ絶縁膜を形成するトレンチ絶縁膜形成工程と、
トレンチ絶縁膜形成工程後に、トレンチ内及び側方空間内にポリシリコンを充填するポリシリコン充填工程と、
ポリシリコン充填工程後に、充填したポリシリコンをエッチングによって部分的に除去することによって、残存するポリシリコンとマスク層の間に隙間を形成するポリシリコン除去工程と、
ポリシリコン除去工程後に、残存するポリシリコンの表面を酸化させることによって、ポリシリコンの表面に酸化シリコンからなるキャップ絶縁膜を形成するキャップ絶縁膜形成工程を実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device having a structure in which polysilicon is filled in a trench, and an upper portion of the polysilicon in the trench is covered with silicon oxide,
A substrate having a silicon layer, an interlayer insulating film made of silicon oxide and laminated on the silicon layer, and a mask layer made of a material laminated on the interlayer insulating film and having an etching selectivity with respect to silicon oxide Against
A trench formation step of forming a trench reaching the inside of the silicon layer from the surface of the mask layer on the substrate by etching the mask layer, the interlayer insulating film, and the silicon layer, respectively;
After the trench formation process, by etching the interlayer insulating film from the wall surface exposed in the trench, a wall surface receding process for receding the wall surface;
A chamfering step of chamfering a corner portion of the boundary between the upper surface of the silicon layer and the trench wall surface by etching the surface of the silicon layer exposed in the trench after the wall receding step;
After the chamfering step, by etching the interlayer insulating film from the wall surface exposed in the trench, a side space forming step for forming a side space extending laterally from the wall surface of the trench;
After the side space forming step, a trench insulating film made of silicon oxide is formed on the surface of the exposed silicon layer by oxidizing the silicon layer exposed in the trench and in the side space. Forming process;
After the trench insulating film formation step, a polysilicon filling step for filling the trench and the side space with polysilicon,
After the polysilicon filling step, by partially removing the filled polysilicon by etching, a polysilicon removing step for forming a gap between the remaining polysilicon and the mask layer;
Manufacturing a semiconductor device, wherein a cap insulating film forming step of forming a cap insulating film made of silicon oxide on the surface of the polysilicon by oxidizing the surface of the remaining polysilicon after the polysilicon removing step is performed. Method.
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