JP2014086467A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイドを形成することなく、高アスペクト比のトレンチを埋め込むことができる半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供すること。
【解決手段】トレンチの幅寸法を部分的に拡大させた拡大部１０ａを有するトレンチをエッチングによって形成するとともに該トレンチの内壁に絶縁膜を形成するトレンチ形成工程と、前記トレンチの拡大部１０ａが開口部となり、幅寸法を拡大していないトレンチの深部のボイドにＣＶＤ材料ガスを供給し続け、ボイドがなくなるまで前記トレンチにＣＶＤ材料を埋め込んで絶縁トレンチ１０を形成するトレンチ埋め込み工程と、を含む。
【選択図】図５

Description

この発明は、絶縁トレンチを有したマイクロミラーデバイスなどのＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）装置を含む半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。

従来、素子分離領域を形成する絶縁トレンチは、フォトレジストをマスクにし、半導体基板を深くエッチングした後、このトレンチ側壁及び底面に、酸化シリコン膜、シリコンナイトライド膜、シリコンオキシナイトライド膜などの絶縁膜を薄く堆積させる。その後、平坦性を回復させるため、酸化シリコンやポリシリコンによるトレンチの埋め込みを行う必要がある。

近年、半導体装置では、高集積化・微細化のために幅の狭い絶縁トレンチが求められ、高アスペクト比のトレンチの内部を埋め込む必要がある。また、ＭＥＭＳ装置では、深い絶縁トレンチが求められ、高アスペクト比のトレンチの内部を埋め込む必要がある。ここで、トレンチの埋め込みには、従来より、段差被覆性の良い成膜法である低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）法やプラズマ励起ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）法が用いられている。

しかしながら、ＬＰＣＶＤ法やＰＥＣＶＤ法を用いても、上述した高アスペクト比のトレンチ内部を酸化シリコンやポリシリコンで被膜性良く埋め込むことは困難であり、ボイド（空孔）と呼ばれる空洞化部分が生じてしまう。

ボイドは、ＬＰＣＶＤやＰＥＣＶＤで、成長核の形成がトレンチの壁側を始点として生じることに起因する。側壁からの核成長が速い箇所があると、この箇所で穴が閉塞し、下方にボイドが生じることになる（図７，図８参照）。このボイドが存在すると、電気的な絶縁性や機械的強度が不十分なものとなる。

特開２０１０−１０３２２８号公報 特開２０００−２４３９３０号公報

上述した問題を解決するため、例えば、特許文献１では、トレンチの上部にテーパーを付けて、埋め込み特性を向上する方法が提案されている。しかし、この場合、トレンチ開口部の寸法が、トレンチ内部の寸法よりも大きくなるため、集積度の向上が妨げられるという問題点があった。

一方、特許文献２では、トレンチ側壁が、ＣＶＤ法による膜の構成材料が核形成しない材料からなり、底面がＣＶＤ法により、膜の構成材料が核成長する材料からなるトレンチを形成した後、埋め込み膜を選択ＣＶＤ法により形成するものが提案されている。しかし、この場合、製造プロセスが複雑化し、工程数も増大し、結果として製造効率が妨げられるという問題点があった。

すなわち、いずれの場合も、ＬＰＣＶＤ法やＰＥＣＶＤ法を用いたとしても、高アスペクト比のトレンチ内部をポリシリコン膜で被覆性良く埋め込むことは困難であり、ボイドが形成される場合があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ボイドを形成することなく、高アスペクト比のトレンチを埋め込むことができる半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、絶縁トレンチを有する半導体装置の製造方法であって、トレンチの幅寸法を部分的に拡大させた拡大部を有するトレンチをエッチングによって形成するとともに該トレンチの内壁に絶縁膜を形成するトレンチ形成工程と、前記トレンチの拡大部が開口部となり、幅寸法を拡大していないトレンチの深部のボイドにＣＶＤ材料ガスを供給し続け、ボイドがなくなるまで前記トレンチにＣＶＤ材料を埋め込んで絶縁トレンチを形成するトレンチ埋め込み工程と、を含むことを特徴する。

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記トレンチ形成工程は、トレンチの幅寸法を部分的に拡大させた拡大部を有するトレンチを、下部の絶縁膜に到達するまでエッチングして形成するエッチング工程と、少なくとも前記トレンチの側壁に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、を含むことを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記拡大部は、前記トレンチの長手方向に沿って所定間隔で設けられることを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記拡大部は、前記トレンチの屈曲部であることを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記トレンチは、クランク状に設けられ、前記拡大部は、前記トレンチの屈曲部であることを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記クランク状のトレンチは、屈曲部のトレンチ幅が直線部のトレンチ幅の２の平方根倍であることを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記絶縁トレンチは、ＭＥＭＳ装置における電極分離構造であることを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体装置は、トレンチの幅寸法を部分的に拡大させた拡大部を有するトレンチの内壁に絶縁膜が形成され、前記トレンチの拡大部が開口部となり、幅寸法を拡大していないトレンチの深部のボイドにＣＶＤ材料ガスを供給し続け、ボイドがなくなるまで前記トレンチにＣＶＤ材料が埋め込まれた絶縁トレンチを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、トレンチの幅寸法を部分的に拡大させた拡大部を有するトレンチの内壁に絶縁膜が形成され、前記トレンチの拡大部が開口部となり、幅寸法を拡大していないトレンチの深部のボイドにＣＶＤ材料ガスを供給し続け、ボイドがなくなるまで前記トレンチにＣＶＤ材料が埋め込まれるようにしているので、絶縁トレンチの電気的な絶縁性や機械的強度を向上させることができる。

図１は、この発明の実施の形態であるマイクロミラーデバイスの構成を示す平面図である。 図２Ａは、図１に示したマイクロミラーデバイスの製造工程を模式的に示した図である（その１）。 図２Ｂは、図１に示したマイクロミラーデバイスの製造工程を模式的に示した図である（その２）。 図３は、一時補強シリコン部の配置位置の一例を示す図である。 図４は、図１のＡ−Ａ線断面に対応する部分における図２Ａ（ｃ）の工程での絶縁トレンチの詳細形成工程を示す図である。 図５は、絶縁トレンチの平面図である。 図６は、絶縁トレンチの断面を示すＳＥＭ像である。 図７は、従来の絶縁トレンチの製造工程を示す図である。 図８は、従来の絶縁トレンチの断面を示すＳＥＭ像である。 図９は、クランク状の絶縁トレンチの平面図である。 図１０は、エッチングされたクランク状のトレンチの平面を示すＳＥＭ像である。 図１１は、エッチングされたクランク状のトレンチ内にＬＰＣＶＤポリシリコンを充填している状態を示すＳＥＭ像である。 図１２は、絶縁トレンチの変形例１の拡大部の構成を示す平面図である。 図１３は、絶縁トレンチの変形例２の拡大部の構成を示す平面図である。 図１４は、絶縁トレンチの変形例３の拡大部の構成を示す平面図である。

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

（マイクロミラーデバイスの全体構造）
図１は、この発明の実施の形態であるマイクロミラーデバイスの構成を示す平面図である。このマイクロミラーデバイスは、静電２軸ＭＥＭＳ光スキャナデバイスであり、ＭＥＭＳ技術を用いて静電垂直櫛歯電極の静電力により２軸が独立して回転運動可能な微小光反射鏡である。なお、このマイクロミラーデバイスは、半導体装置の一例であるとともに、ＭＥＭＳ装置の一例でもある。

図１に示すように、このマイクロミラーデバイスは、枠状の固定プレート１と、Ｙ方向に延びる一対のトーションばね２ａ，２ｂによって固定プレート１の内側に軸支される枠状の可動プレート２と、Ｘ方向に延びる一対のトーションばね３ａ，３ｂによって可動プレート２の内側に軸支される矩形状の可動プレート３とを有する。これらは、基本的に、エピポリ（ｅｐｉｐｏｌｙ）シリコン膜から形成される。エピポリとは、エピタキシャル条件で柱状に成長された多結晶のことで、エピポリシリコン膜は数十μｍまで厚く成膜しても、応力が小さいことを特長としている。

ここで、可動プレート３のＺ方向の表面にはアルミニウムによる矩形のミラー４が形成されている。したがって、ミラー４は、一対のトーションばね２ａ，２ｂを軸とする軸ＣＹまわりに回動可能であり、一対のトーションばね３ａ，３ｂを軸とする軸ＣＸまわりに回動可能である。このため、ミラー４は、入力された光を２次元スキャンすることが可能となる。

固定プレート１の内側に設けられた固定櫛歯電極１ｃ，１ｄと可動プレート２の外側に設けられた可動櫛歯電極１２ｃ，１２ｄとは、互いに、櫛歯間に入り組んで、櫛歯の並び方向に離間した状態で複数のコンデンサを形成している。ここで、固定櫛歯電極１ｃと可動櫛歯電極１２ｃとの間及び固定櫛歯電極１ｄと可動櫛歯電極１２ｄとの間に、軸ＣＹまわりの機械共振周波数に合わせた交流電圧を印加すると、可動プレート２は、静電力によって軸ＣＹまわりに回動し、可動プレート３上のミラー４も軸ＣＹまわりに回動する。

また、可動プレート２の内側に設けられた固定櫛歯電極２ｃ，２ｄと可動プレート３の外側に設けられた可動櫛歯電極１３ｃ，１３ｄとは、互いに櫛歯間に入り組んで、櫛歯の並び方向に離間した状態で複数のコンデンサを形成している。ここで、固定櫛歯電極２ｃと可動櫛歯電極１３ｃとの間及び固定櫛歯電極２ｄと可動櫛歯電極１３ｄとの間に電圧を印加すると、可動プレート３は、静電力によって軸ＣＸまわりに回動する。

このため、固定櫛歯電極１ｃ，１ｄと可動櫛歯電極１２ｃ，１２ｄとの間、及び固定櫛歯電極２ｃ，２ｄと可動櫛歯電極１３ｃ，１３ｄとの間に、軸ＣＸまわりの機械共振周波数に合わせた交流電圧を印加することによって、ミラー４の２次元スキャンが可能となる。なお、ミラーの初期回転駆動方向を確定するために、例えば、可動プレート２，３は、それぞれ軸ＣＹ，軸ＣＸに対して重心をずらして、少し傾け、固定櫛歯電極と可動櫛歯電極との位置を回動方向にずらしておくことが好ましい。

なお、固定プレート１と可動プレート２との間はトーションばね２ａ，２ｂ以外の部分に、可動プレート２，３間ではトーションばね３ａ，３ｂ以外の部分に、合計４つの内部貫通部ｈが形成される。

上述したように、固定櫛歯電極１ｃ，１ｄと可動櫛歯電極１２ｃ，１２ｄとの間、及び固定櫛歯電極２ｃ，２ｄと可動櫛歯電極１３ｃ，１３ｄとの間にそれぞれ交流電圧を印加することになるが、このマイクロミラーデバイスは微小構造であるため、固定プレート１及び可動プレート２上に絶縁構造を持たせる必要がある。この絶縁構造は、固定プレート１及び可動プレート２上に絶縁トレンチ１０を設けることによって達成される。

図１では、固定櫛歯電極１ｃ，１ｄには、端子Ｔ１から電圧が印加され、可動櫛歯電極１２ｃ，１２ｄ及び固定櫛歯電極２ｃ，２ｄには端子Ｔ２から電圧が印加され、可動櫛歯電極１３ｃ，１３ｄには、端子Ｔ３から電圧が印加される。具体的に、端子Ｔ３から印加された電圧は、図上、斜線で示した領域に印加される。すなわち、固定プレート１上の絶縁トレンチ１１，１２の間、トーションばね２ｂ、可動プレート２上の絶縁トレンチ１３，１４の間、トーションばね３ａ，３ｂ、可動プレート２上の絶縁トレンチ１５の内側、可動プレート、可動櫛歯電極１３ｃ，１３ｄが導通状態となって電圧が印加される。また、端子Ｔ２から印加された電圧は、可動プレート２上の絶縁トレンチ１６，１７の間、トーションばね２ａ、トーションばね２ａに接続される可動プレート２上の領域、可動櫛歯電極１２ｃ，１２ｄ、固定櫛歯電極２ｃ，２ｄが導通状態となって電圧が印加される。

この絶縁トレンチ１０は、エッチングによって形成されたトレンチの幅寸法を部分的に拡大させた拡大部１０ａを形成し、トレンチの拡大部１０ａがトレンチ内への横方向からの埋め込みの開口部となり、幅寸法を拡大していないトレンチの深部のボイドにＣＶＤ材料ガスを供給し続け、ボイドがなくなるようにトレンチを埋め込むようにしている。なお、拡大部１０ａは、屈曲部１０ｂであってもよい。この拡大部１０ａ及び屈曲部１０ｂは、長手方向に沿って所定間隔毎に設けられる。この絶縁トレンチ１０の構造及び形成の詳細については後述する。

（マイクロミラーデバイスの製造方法）
次に、図２Ａ，図２Ｂを参照して、マイクロミラーデバイスの製造方法を模式的に説明する。

まず、図２Ａ（ａ）に示すように、シリコン基板２０を１１００℃で熱酸化し、厚さ１μｍの酸化シリコン膜２１，２２を形成する。その後、アンカーが形成される部分（アンカー形成用貫通部２１ａ）の表面にフォトレジストをパターニングし、このパターニングした部分の表面側の酸化シリコン２１を、アンモニアと弗化水素との混合希釈液（ＢＨＦ）を用いてエッチオフする。なお、ＳＯＩ基板を用いた場合、酸化シリコン２１を貫通するアンカー形成用貫通部２１ａを形成することは困難である。

その後、図２Ａ（ｂ）に示すように、酸化シリコン膜２１の表面にまず１００ｎｍ厚のシードポリシリコンを常圧ＣＶＤによって８００℃で成膜し、このシードポリシリコン上に、リンを含んだ２０μｍ厚のエピポリシリコン膜を１０００℃で形成する。その後、このエピポリシリコンの表面を、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ）して鏡面加工する。これによってエピポリシリコン膜２３が形成される。なお、アンカー形成用貫通部２１ａにもエピポリシリコンが埋め込まれ、アンカー部２３ａが形成される。

その後、図２Ａ（ｃ）に示すように、エピポリシリコン膜２３表面上で、絶縁トレンチ１０に対応する部分をフォトレジストでパターニングする。そして、このパターニングしたエピポリシリコン膜２３をエッチングして、埋め込み酸化シリコン膜となった酸化シリコン膜２１によりエッチングストップすることによって、トレンチ２３ｂを形成する。その後、１１００℃で熱酸化し、トレンチ２３ｂ側壁及びエピポリシリコン膜２３表面に、それぞれ厚さ１００ｎｍの酸化シリコン膜２４，２５を形成する。その後、低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）によって６００℃で、トレンチ２３ｂ内にポリシリコン（ＬＰＣＶＤポリシリコン）２６ａを充填する。この際、酸化シリコン膜２５上にもＬＰＣＶＤポリシリコン膜２６が形成される。なお、上述したように、絶縁トレンチ１０に対応する部分のパターニングの際、拡大部１０ａ及び屈曲部１０ｂが形成されるようにする。

その後、図２Ａ（ｄ）に示すように、パターニング無しで、エピポリシリコン膜２３表面上のＬＰＣＶＤポリシリコン膜２６をエッチオフし、既に形成されているエピポリシリコン膜２３表面の酸化シリコン膜２５でエッチングをストップすることで、絶縁トレンチ１０が形成される。

その後、図２Ｂ（ｅ）に示すように、エピポリシリコン膜２３表面の酸化シリコン膜２５をＢＨＦによって全て除去する。さらに、エピポリシリコン膜２３表面上でミラー４が配置される領域にアルミニウムをスパッタリングして厚さ２００ｎｍのアルミニウム膜２７を形成する。その後、このアルミニウム膜２７表面にフォトレジストでパターニングし、このパターニングした部分のアルミニウムをリン酸、硝酸、酢酸の希釈混合液を用いてエッチングしてミラー４を形成する。

その後、図２Ｂ（ｆ）に示すように、エピポリシリコン膜２３表面をフォトレジストによってパターニングし、シリコン深堀エッチング技術によって、パターニングされたエピポリシリコン膜２３をエッチングし、酸化シリコン膜２１でエッチングストップすることで、トーションばね２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ、固定櫛歯電極１ｃ，１ｄ，２ｃ，２ｄ、可動櫛歯電極１２ｃ，１２ｄ，１３ｃ，１３ｄなどを含む固定プレート１及び可動プレート２，３を形成する。これによって、固定プレート１と可動プレートとの間、及び可動プレート２，３間の内部貫通部ｈが形成される。

その後、図２Ｂ（ｇ）に示すように、裏面側の酸化シリコン膜２２上にフォトレジストでパターニングし、パターニングされた裏面の酸化シリコン膜２２をＢＨＦによってエッチングする。その後、フォトレジストと酸化シリコン膜２２とをマスク材としてシリコン基板２０を、シリコン深堀エッチング技術によってエッチングし、酸化シリコン膜２１によってこのエッチングをストップする。

このパターニングで は、アンカー部２３ａに対応するシリコン基板２０の一部が残され、アンカー部２３ａに直接結合している補強リブ２４ａが形成される。この補強リブ２４ａは、アンカー部２３ａに結合され、アンカー部２３ａとともに、例えば、可動プレート２，３の外縁近傍に筒状に立設される。これによって、可動プレート２，３が回動した場合、プレートの歪みを減少させることができる。特に、ミラー４が表面に配置される可動プレート３の場合、ミラー４の歪みを減少させることができる。

また、このパターニングでは、内部貫通部ｈを跨ぎ、裏面側の酸化シリコン膜２１を介して固定プレート１や可動プレート２，３に対して重複する部分が残るように行う。この結果、シリコン基板２０のエッチングによって、酸化シリコン膜２１を介して内部貫通部ｈを橋渡して塞ぐ一時補強シリコン部２０ａが形成される。具体的には、図３に示すように、固定プレート１や可動プレート２，３の外縁から、櫛歯の幅やトーションばねの幅と同程度以下の幅の重複部分を持たせて一時補強シリコン部２０ａを形成する。この状態では、可動プレート２，３間及び可動プレート２と固定プレート１との間は、酸化シリコン膜２１を介して完全に離されていない。また、全面で、何処にも貫通する部分、および酸化シリコン膜のみとなっている部分がない。

この結果、シリコン深堀エッチング技術によるシリコン基板２０のエッチング時、薄い酸化シリコン膜２１が割れるなどして、ウェハ冷却ガスがエッチングチャンバに漏れ出したり、エッチングガスが上部に通り抜けたりすることがない。ここで、一時補強シリコン部２０ａがなければ、内部貫通部ｈ下部では酸化シリコン膜２１だけが残ることになるが、酸化シリコン膜２１は薄い上に高い圧縮応力を受けており、非常に割れやすく、これが割れるとウェハが貫通されてしまう。これに対し、この実施の形態では、上述した一時補強シリコン部２０ａによって内部貫通部ｈ近傍が補強されている。この結果、このパターニングによるエッチング時に、マイクロミラーデバイス構造が形成されているウェハを別の基板に貼り付け支持する必要がない。なお、その後、残った裏面の酸化シリコン膜２２を、ＢＨＦを用いて除去する。

その後、図２Ｂ（ｈ）に示すように、ＨＦ蒸気を用いて、残った裏面の酸化シリコン膜２１を横方向に１０μｍエッチングし、重複部分が除去されると、トーションばねを除いた可動プレート２，３間及び可動プレート２と固定プレート１との間とが貫通状態となり、同時に、不必要な一時補強シリコン部２０ａが取り除かれる。これによって、可動プレート２，３が動くようになる。

また、酸化シリコン膜２１をエッチングして一時補強シリコン部２０ａを除去する際、アンカー部２３ａは酸化シリコン膜２１を貫通してエピポリシリコン膜２３で形成されているため、補強リブ２４ａまでもが除去されることがない。そして、補強リブ２４ａは、マイクロミラーデバイス構造のエピポリシリコン膜２３に直接結合しているため、高い結合強度が得られる。

なお、上述したエピポリシリコン膜２３は、エピポリシリコンで形成されているが、これに限らず、他の堆積方法によって形成されたシリコン膜でも、その反りがマイクロミラーデバイスの動作上、許容範囲内に収まればよい。

（絶縁トレンチの形成）
ここで、上述した絶縁トレンチ１０の詳細形成及び構造について説明する。図４は、図１のＡ−Ａ線断面に対応する部分における図２Ａ（ｃ）の工程での絶縁トレンチ１０の詳細形成工程を示している。図４に示すように、シリコン基板２０表面に形成された酸化シリコン膜２１上のエピポリシリコン膜２３をエッチングし、底部に絶縁部が形成されたトレンチ２３ｂを形成する（図４（ａ））。

その後、図４（ｂ）に示すように、トレンチ２３ｂ側壁及びエピポリシリコン膜２３表面に、酸化シリコン膜２４，２５をそれぞれ形成する。これによって、内壁が絶縁膜で覆われたトレンチが形成される。

その後、図４（ｃ）に示すように、ＬＰＣＶＤポリシリコン２６ａをトレンチ２３ｂ内に充填して、絶縁トレンチ１０を形成する。この際、図５に示すように、トレンチ２３ｂの長手方向に沿って、トレンチ２３ｂの幅を部分的に拡大させた拡大部１０ａが所定間隔Ｌごとに形成される。拡大部１０ａのトレンチ２３ｂの幅Ｗ２は、拡大されていない部分のトレンチ２３ｂの幅Ｗ１よりも大きい。この状態で、ＣＶＤ材料ガスを供給してＬＰＣＶＤポリシリコン２６ａをトレンチ２３ｂ内に充填するが、ＣＶＤ材料ガスを供給し続けると、拡大部１０ａが開口部となって、幅を拡大していないトレンチ２３ｂの深部のボイドにトレンチ２３ｂの長手方向からＣＶＤ材料ガスが供給される。この結果、ボイドが形成されずにＬＰＣＶＤポリシリコン２６ａがトレンチ２３ｂ内に充填される。このボイドが形成されない絶縁トレンチ１０が形成されると、絶縁トレンチ１０の電気的な絶縁性と機械的強度を向上させることができる。図６は、絶縁トレンチ１０のＳＥＭ像であり、アスペクト比が７という高いアスペクト比を有する絶縁トレンチ１０であっても、ボイドが形成されていないことがわかる。

なお、従来では、図７及び図８に示すように、拡大部１０ａを形成せずに、トレンチ内にＬＰＣＶＤポリシリコンを充填すると、ボイドが形成されてしまう。

また、トレンチの長手方向に屈曲部１０ｂを形成し、この屈曲部１０ｂを拡大部１０ａとしての機能を持たせるようにしてもよい。図１に示すように、拡大部１０ａと屈曲部１０ｂとを併用するようにしてもよい。図９では、トレンチをクランク状に形成し、屈曲部１０ｂのみを用いて絶縁トレンチ１０を形成するようにしている。図９に示した屈曲部１０ｂの幅Ｗ１２は、直線部の幅Ｗ１１よりも広く、ここでは、√（２）倍としている。

図１０は、図９に示したクランク状のトレンチのＳＥＭ像であり、幅Ｗ１１は、４．２μｍであり、幅Ｗ１２は、５．２μｍである。また、図１１は、図１０に示したクランク状のトレンチにＬＰＣＶＤポリシリコン２６ａを充填している途中の状態を示すＳＥＭ像である。図１１に示すように、トレンチの直線部は先に閉塞部を形成し、深部にボイドが形成されるが、トレンチの屈曲部１０ｂの幅は広いため、屈曲部１０ｂに開口部が形成され、この開口部を介して直線部の深部のボイド内へのＬＰＣＶＤポリシリコン２６ａの充填が可能となり、ボイドをなくすことができる。

幅Ｗ２，Ｗ１２と幅Ｗ１，Ｗ１１との関係及び上述した所定間隔Ｌあるいは屈曲部１０ｂ間の間隔は、直線部の中央深部に形成されるボイドに、ＬＰＣＶＤポリシリコン２６ａが充填されるまで開口部が形成されていればよい。また、拡大部１０ａの平面視断面形状は、矩形でなくてもよく、円や楕円などの曲線部分が形成される形状であってもよい。同様に、屈曲部１０ｂの平面視形状は、直角に曲がらなくてもよく、所定の曲率半径を持たせる形状であってもよい。

例えば、図１２に示す変形例１のように、拡大部１０ａに替えて、トレンチの長手方向の側壁の一方のみに、平面視断面形状が矩形の凹部を形成した拡大部１０ｃとしてもよい。さらに、図１３に示す変形例２のように、図１２に示した拡大部１０ｃを形成する凹部を、各側壁に沿って交互に設けた拡大部１０ｄとしてもよい。また、図１４に示す変形例３のように、拡大部１０ａを形成する平面視断面形状が矩形の凹部に替えて、平面視断面形状が三角形の凹部とした拡大部１０ｅとしてもよい。

なお、上述したマイクロミラーデバイスは、レーザーディスプレイ、小型プロジェクタ、レーザーレンジファインダ、通信用光スイッチなどに適用される。

さらに、上述した絶縁トレンチ１０の製造方法及び構造は、マイクロミラーデバイスに限らず、例えば、特許文献１，２などに記載された半導体装置のキャパシタ用トレンチにも適用される。また、絶縁トレンチ１０は、ＳＯＩ基板を用いても形成することができる。

上述した実施の形態では、櫛歯アクチュエータを用いた静電駆動マイクロミラーデバイスについて述べたが、もちろん本発明の製造方法と構造上の特徴とは、静電駆動型に限るものではなく、圧電駆動や電磁駆動にもそのまま適用可能である。

１ 固定プレート
１ｃ，１ｄ，２ｃ，２ｄ 固定櫛歯電極
２，３ 可動プレート
２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ トーションばね
４ ミラー
１２ｃ，１２ｄ，１３ｃ，１３ｄ 可動櫛歯電極
１０〜１７ 絶縁トレンチ
１０ａ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ 拡大部
１０ｂ 屈曲部
２０ シリコン基板
２０ａ 一時補強シリコン部
２１，２２，２４，２５ 酸化シリコン膜
２１ａ アンカー形成用貫通部
２３ エピポリシリコン膜
２３ａ アンカー部
２３ｂ トレンチ
２４ａ 補強リブ
２６ ＬＰＣＶＤポリシリコン膜
２６ａ ＬＰＣＶＤポリシリコン
２７ アルミニウム膜
ｈ 内部貫通部
ＣＸ，ＣＹ 軸
Ｔ１〜Ｔ３ 端子
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ１１，Ｗ１２ 幅

Claims (8)

1. 絶縁トレンチを有する半導体装置の製造方法であって、
   トレンチの幅寸法を部分的に拡大させた拡大部を有するトレンチをエッチングによって形成するとともに該トレンチの内壁に絶縁膜を形成するトレンチ形成工程と、
   前記トレンチの拡大部が開口部となり、幅寸法を拡大していないトレンチの深部のボイドにＣＶＤ材料ガスを供給し続け、ボイドがなくなるまで前記トレンチにＣＶＤ材料を埋め込んで絶縁トレンチを形成するトレンチ埋め込み工程と、
   を含むことを特徴する半導体装置の製造方法。
2. 前記トレンチ形成工程は、
   トレンチの幅寸法を部分的に拡大させた拡大部を有するトレンチを、下部の絶縁膜に到達するまでエッチングして形成するエッチング工程と、
   少なくとも前記トレンチの側壁に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記拡大部は、前記トレンチの長手方向に沿って所定間隔で設けられ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。
4. 前記拡大部は、前記トレンチの屈曲部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記トレンチは、クランク状に設けられ、前記拡大部は、前記トレンチの屈曲部であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記クランク状のトレンチは、屈曲部のトレンチ幅が直線部のトレンチ幅の２の平方根倍であ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。
7. 前記絶縁トレンチは、ＭＥＭＳ装置における電極分離構造であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
8. トレンチの幅寸法を部分的に拡大させた拡大部を有するトレンチの内壁に絶縁膜が形成され、前記トレンチの拡大部が開口部となり、幅寸法を拡大していないトレンチの深部のボイドにＣＶＤ材料ガスを供給し続け、ボイドがなくなるまで前記トレンチにＣＶＤ材料が埋め込まれた絶縁トレンチを備えたことを特徴とする半導体装置。