JP2018078312A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a performance of a semiconductor device.SOLUTION: A semiconductor device has: an insulation film IR1 formed on a principal surface of a semiconductor substrate SUB; and an insulation film LN1 formed on the insulation film IR1. The semiconductor device further has: an opening OP2 which pierces the insulation film LN1 to reach the insulation film IR1; an opening OP3 which pierces the insulation film IR1 to reach the semiconductor substrate SUB; and a trench part TP1 formed in the semiconductor substrate SUB. Each of an opening width WD2 of the opening OP2 and an opening width WD3 of the opening OP3 is wider than a trench width WD4 of the trench part TP1. The trench part TP1 is blocked by the insulation film IF2 with a space SP being left inside the trench part TP1.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、例えば、溝部を有する半導体装置およびその製造方法に好適に利用できるものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and can be suitably used for, for example, a semiconductor device having a groove and a manufacturing method thereof.

半導体基板の主面としての表面に形成された溝部内に絶縁膜が形成された素子分離構造を有する半導体装置がある。また、溝部の幅に対する溝部の深さの比であるアスペクト比として1よりも高い高アスペクト比を有する溝部内に絶縁膜が形成された素子分離(Deep Trench Isolation;DTI)構造を有する半導体装置がある。   There is a semiconductor device having an element isolation structure in which an insulating film is formed in a groove formed on a surface as a main surface of a semiconductor substrate. A semiconductor device having an element isolation (Deep Trench Isolation; DTI) structure in which an insulating film is formed in a groove having a high aspect ratio higher than 1 as an aspect ratio that is a ratio of the depth of the groove to the width of the groove. is there.

特開2011−66067号公報(特許文献1)には、半導体基板の主表面に形成された素子を平面視において取り囲むように、半導体基板の主表面に形成された溝と、素子上および溝内に形成された絶縁膜とを備えた、半導体装置およびその製造方法が開示されている。上記特許文献1記載の技術では、素子上を覆うように、かつ溝内に空間を形成するように、絶縁膜が形成されることが記載されている。   Japanese Patent Laying-Open No. 2011-66067 (Patent Document 1) discloses a groove formed on a main surface of a semiconductor substrate so as to surround the element formed on the main surface of the semiconductor substrate in a plan view, and on and within the element. A semiconductor device including an insulating film formed thereon and a method for manufacturing the same are disclosed. The technique described in Patent Document 1 describes that an insulating film is formed so as to cover the element and form a space in the groove.

特開2013−222838号公報(特許文献2)および特開2011−151121号公報(特許文献3)には、支持基板と埋め込み絶縁膜と半導体層とがこの順で積層された半導体基板と、半導体層の主表面に形成された溝と、溝内に形成された絶縁膜とを備えた、半導体装置およびその製造方法が開示されている。上記特許文献2記載の技術、および、上記特許文献3記載の技術では、溝は、半導体層の主表面に形成された素子を平面視において取り囲むように形成されている。また、上記特許文献2記載の技術、および、上記特許文献3記載の技術では、素子上を覆うように、かつ溝内に空間を形成するように、絶縁膜が形成されることが記載されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-222838 (Patent Document 2) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-151121 (Patent Document 3) describe a semiconductor substrate in which a supporting substrate, a buried insulating film, and a semiconductor layer are stacked in this order, and a semiconductor A semiconductor device including a groove formed on a main surface of a layer and an insulating film formed in the groove and a manufacturing method thereof are disclosed. In the technique described in Patent Document 2 and the technique described in Patent Document 3, the groove is formed so as to surround an element formed on the main surface of the semiconductor layer in a plan view. Further, the technique described in Patent Document 2 and the technique described in Patent Document 3 describe that an insulating film is formed so as to cover the element and form a space in the groove. Yes.

特開2011−66067号公報JP 2011-66067 A 特開2013−222838号公報JP 2013-2222838 A 特開2011−151121号公報JP 2011-151121 A

このように、高アスペクト比を有する溝部内に絶縁膜を形成する場合、例えば化学気相成長(Chemical Vapor Deposition;CVD)法により酸化シリコン膜からなる絶縁膜を形成することにより、溝部の内部に空間を残して溝部を閉塞することがある。この場合、溝部の上部で溝部の側面に形成される絶縁膜の膜厚は、溝部の底部で溝部の側面に形成される絶縁膜の膜厚よりも厚くなりやすい。そのため、溝部の側面に絶縁膜を形成することにより、溝部内に空間を残して溝部を閉塞することができる。溝部内に空間がある場合、溝部内に空間がない場合に比べ、DTI構造により素子同士を絶縁して素子分離を行う素子分離特性は向上する。   Thus, when forming an insulating film in a trench having a high aspect ratio, for example, by forming an insulating film made of a silicon oxide film by a chemical vapor deposition (CVD) method, the inside of the trench is formed. The groove may be blocked leaving a space. In this case, the film thickness of the insulating film formed on the side surface of the groove part at the upper part of the groove part tends to be larger than the film thickness of the insulating film formed on the side surface of the groove part at the bottom of the groove part. Therefore, by forming an insulating film on the side surface of the groove portion, the groove portion can be closed while leaving a space in the groove portion. When there is a space in the groove, the element isolation characteristics for isolating elements from each other by the DTI structure are improved as compared to when there is no space in the groove.

ところが、CVD法により酸化シリコン膜からなる絶縁膜を形成する場合、溝部の内部に残される空間の上端の高さ位置である閉塞位置が所望の高さ位置になるように、精度よく調整することは困難である。そのため、溝部内に残される空間の閉塞位置が、所望の位置よりも高くなるおそれがある。   However, when an insulating film made of a silicon oxide film is formed by the CVD method, the closing position, which is the height position of the upper end of the space left inside the groove, is adjusted accurately so that it becomes a desired height position. It is difficult. For this reason, the closed position of the space left in the groove may be higher than the desired position.

空間の閉塞位置が所望の位置よりも高くなると、絶縁膜を形成した後、例えば絶縁膜を研磨し、絶縁膜の表面を平坦化する際に、絶縁膜の表面の高さ位置が空間の閉塞位置よりも低くなり、空間が絶縁膜の表面に露出して研磨用のスラリーが空間に入り込むか、その後の洗浄工程において洗浄液が空間に入り込むおそれがある。その後、空間に入り込んだスラリーまたは洗浄液が空間から吹き出すことにより異物が発生するなどして、半導体装置の形状に欠陥が発生し、半導体装置の性能が低下するおそれがある。   When the space closing position becomes higher than the desired position, after forming the insulating film, for example, when polishing the insulating film and flattening the surface of the insulating film, the height position of the surface of the insulating film is It becomes lower than the position, and the space may be exposed on the surface of the insulating film, and polishing slurry may enter the space, or cleaning liquid may enter the space in the subsequent cleaning process. Thereafter, the slurry or the cleaning liquid that has entered the space blows out of the space to generate foreign matter, which may cause a defect in the shape of the semiconductor device and reduce the performance of the semiconductor device.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

一実施の形態によれば、半導体装置は、半導体基板の主面に形成され、シリコンと酸素とを含有する第1絶縁膜と、第1絶縁膜上に形成された第2絶縁膜とを有する。また、当該半導体装置は、第2絶縁膜を貫通して第1絶縁膜に達する第1開口部と、第1開口部に露出した部分の第1絶縁膜を貫通して半導体基板に達する第2開口部と、第2開口部に露出した部分の半導体基板に形成された溝部とを有する。第2絶縁膜は、第1絶縁膜と異なる材料からなる。第1開口部の開口幅、および、第2開口部の開口幅は、溝部の溝幅よりも広い。また、溝部は、第3絶縁膜により、溝部の内部に空間を残して閉塞されている。   According to one embodiment, a semiconductor device includes a first insulating film formed on a main surface of a semiconductor substrate and containing silicon and oxygen, and a second insulating film formed on the first insulating film. . The semiconductor device also includes a first opening that reaches the first insulating film through the second insulating film, and a second opening that reaches the semiconductor substrate through the portion of the first insulating film exposed in the first opening. An opening, and a groove formed in a portion of the semiconductor substrate exposed in the second opening. The second insulating film is made of a material different from that of the first insulating film. The opening width of the first opening and the opening width of the second opening are wider than the groove width of the groove. The groove is closed by the third insulating film leaving a space inside the groove.

また、他の実施の形態によれば、半導体装置の製造方法において、半導体基板の主面に、シリコンと酸素とを含有する第1絶縁膜を形成し、第1絶縁膜上に第2絶縁膜を形成する。次いで、第2絶縁膜を貫通して第1絶縁膜に達する第1開口部を形成し、平面視において、第1開口部が形成された領域内に、第1絶縁膜を貫通して半導体基板に達する第2開口部を形成し、第2開口部に露出した部分の半導体基板に溝部を形成する。次いで、第2開口部に露出した部分の第1絶縁膜をエッチングすることにより、第2開口部の第2開口幅を、溝部の溝幅よりも広げる。その後、溝部を、第3絶縁膜により、溝部の内部に空間を残して閉塞する。   According to another embodiment, in the method of manufacturing a semiconductor device, the first insulating film containing silicon and oxygen is formed on the main surface of the semiconductor substrate, and the second insulating film is formed on the first insulating film. Form. Next, a first opening that reaches the first insulating film through the second insulating film is formed, and the semiconductor substrate passes through the first insulating film in a region where the first opening is formed in a plan view. A second opening reaching the first opening is formed, and a groove is formed in a portion of the semiconductor substrate exposed in the second opening. Next, by etching the portion of the first insulating film exposed to the second opening, the second opening width of the second opening is made wider than the groove width of the groove. Thereafter, the groove is closed by the third insulating film leaving a space inside the groove.

一実施の形態によれば、半導体装置の性能を向上させることができる。   According to one embodiment, the performance of a semiconductor device can be improved.

実施の形態1の半導体装置の構成を示す平面図である。1 is a plan view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment. 実施の形態1の半導体装置の構成を示す一部破断斜視図である。1 is a partially broken perspective view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment. 実施の形態1の半導体装置の構成を示す要部断面図である。1 is a main part sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment; 実施の形態1の半導体装置の構成を示す要部断面図である。1 is a main part sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment; 実施の形態1の半導体装置の製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。FIG. 6 is a manufacturing process flow chart showing a part of the manufacturing process of the semiconductor device of the first embodiment. 実施の形態1の半導体装置の製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。FIG. 6 is a manufacturing process flow chart showing a part of the manufacturing process of the semiconductor device of the first embodiment. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of First Embodiment during a manufacturing step thereof; FIG. 比較例の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the semiconductor device of a comparative example. 比較例の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the semiconductor device of a comparative example. 比較例の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the semiconductor device of a comparative example. 実施の形態2の半導体装置の製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。FIG. 10 is a manufacturing process flow chart showing a part of the manufacturing process of the semiconductor device of the second embodiment. 実施の形態2の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 10 is an essential part cross-sectional view during a manufacturing step of the semiconductor device of the second embodiment. 実施の形態2の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 10 is an essential part cross-sectional view during a manufacturing step of the semiconductor device of the second embodiment. 実施の形態2の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 10 is an essential part cross-sectional view during a manufacturing step of the semiconductor device of the second embodiment. 実施の形態2の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 10 is an essential part cross-sectional view during a manufacturing step of the semiconductor device of the second embodiment. 実施の形態2の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 10 is an essential part cross-sectional view during a manufacturing step of the semiconductor device of the second embodiment. 実施の形態2の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 10 is an essential part cross-sectional view during a manufacturing step of the semiconductor device of the second embodiment. 実施の形態2の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 10 is an essential part cross-sectional view during a manufacturing step of the semiconductor device of the second embodiment. 実施の形態2の第1変形例の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 29 is a main-portion cross-sectional view during the manufacturing process of the semiconductor device of the first modification example of the second embodiment; 実施の形態2の第1変形例の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 29 is a main-portion cross-sectional view during the manufacturing process of the semiconductor device of the first modification example of the second embodiment;

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。   In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.

また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。   Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことはいうまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

以下、代表的な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。   Hereinafter, typical embodiments will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

さらに、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを省略する場合もある。   Further, in the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted even in a cross-sectional view for easy viewing of the drawings.

(実施の形態1)
<半導体装置の構成>
初めに、実施の形態1の半導体装置の構成を説明する。図1は、実施の形態1の半導体装置の構成を示す平面図である。図2は、実施の形態1の半導体装置の構成を示す一部破断斜視図である。図3および図4は、実施の形態1の半導体装置の構成を示す要部断面図である。図4は、DTI構造周辺の構成を示す拡大断面図である。
(Embodiment 1)
<Configuration of semiconductor device>
First, the configuration of the semiconductor device of the first embodiment will be described. FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 2 is a partially broken perspective view showing the configuration of the semiconductor device of the first embodiment. 3 and 4 are cross-sectional views of relevant parts showing the configuration of the semiconductor device of the first embodiment. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration around the DTI structure.

なお、図4では、理解を簡単にするために、1つのnチャネル型のMISFETQNの周辺にDTI構造DSが形成されている例について示している。しかし、図3に示すように、DTI構造DSは、LDMOSFETQHと、pチャネル型のMISFETQPとの間に形成されていてもよいし、その他各種の素子の周辺に形成されていてもよい。   FIG. 4 shows an example in which a DTI structure DS is formed around one n-channel MISFET QN for easy understanding. However, as shown in FIG. 3, the DTI structure DS may be formed between the LDMOSFET QH and the p-channel type MISFET QP, or may be formed around various other elements.

また、図4では、理解を簡単にするために、絶縁膜IFTよりも上方の部分の図示を省略している。   In FIG. 4, the illustration of the portion above the insulating film IFT is omitted for easy understanding.

図1に示すように、本実施の形態1の半導体装置は、BiC−DMOS(Bipolar Complementary Double-diffused Metal Oxide Semiconductor)の半導体チップCHPである。半導体チップCHPは、例えば、半導体基板SUBと、出力ドライバ部HVと、ロジック部LGとを有する。出力ドライバ部HVは、半導体基板SUBに形成された高耐圧のMOSトランジスタなどを含む。ロジック部LGは、半導体基板SUBに形成された低耐圧のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)トランジスタなどを含む。なお、図3を用いて後述するように、高耐圧のMOSトランジスタが形成される領域を、高耐圧MOS領域HMAと称し、低耐圧MOSトランジスタが形成される領域を、低耐圧MOS領域LMAと称する。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device of the first embodiment is a BiC-DMOS (Bipolar Complementary Double-diffused Metal Oxide Semiconductor) semiconductor chip CHP. The semiconductor chip CHP includes, for example, a semiconductor substrate SUB, an output driver unit HV, and a logic unit LG. The output driver unit HV includes a high breakdown voltage MOS transistor formed on the semiconductor substrate SUB. The logic unit LG includes a low breakdown voltage CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) transistor formed on the semiconductor substrate SUB. As will be described later with reference to FIG. 3, a region where a high breakdown voltage MOS transistor is formed is referred to as a high breakdown voltage MOS region HMA, and a region where a low breakdown voltage MOS transistor is formed is referred to as a low breakdown voltage MOS region LMA. .

本実施の形態1では、高耐圧のMOSトランジスタとして、横方向拡散MOSFET(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor;LDMOSFET)が形成された例について説明する。また、本実施の形態1では、低耐圧のMOSトランジスタとして、pチャネル型のMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)、および、nチャネル型のMISFETからなるCMOSトランジスタが形成された例について説明する。   In the first embodiment, an example in which a lateral diffusion MOSFET (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor: LDMOSFET) is formed as a high breakdown voltage MOS transistor will be described. In the first embodiment, an example will be described in which a CMOS transistor including a p-channel MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) and an n-channel MISFET is formed as a low breakdown voltage MOS transistor.

なお、本願明細書において、MOSFETまたはLDMOSFETというときは、ゲート絶縁膜に酸化膜を用いたMISFETだけでなく、酸化膜以外の絶縁膜をゲート絶縁膜に用いたMISFETも含むものとする。   In this specification, the term MOSFET or LDMOSFET includes not only a MISFET using an oxide film as a gate insulating film but also a MISFET using an insulating film other than an oxide film as a gate insulating film.

図2に示すように、出力ドライバ部HVでは、高耐圧のMOSトランジスタが形成される高耐圧MOS領域HMAが、平面視において、DTI構造に含まれる溝構造TSにより囲まれている。溝構造TSは、半導体基板SUBの主面としての表面に形成されている。なお、図2では図示は省略するが、ロジック部LGでは、低耐圧のMOSトランジスタが形成される低耐圧MOS領域LMA(図3参照)が、平面視において、DTI構造を構成する溝構造TSにより囲まれていてもよい。   As shown in FIG. 2, in the output driver unit HV, the high breakdown voltage MOS region HMA in which the high breakdown voltage MOS transistor is formed is surrounded by the trench structure TS included in the DTI structure in plan view. The trench structure TS is formed on the surface as the main surface of the semiconductor substrate SUB. Although not shown in FIG. 2, in the logic portion LG, the low breakdown voltage MOS region LMA (see FIG. 3) where the low breakdown voltage MOS transistor is formed is formed by the trench structure TS constituting the DTI structure in plan view. It may be surrounded.

なお、本願明細書では、平面視において、とは、半導体基板SUBの主面としての表面に垂直な方向から視た場合を意味する。   In the specification of the application, in the plan view, the term “when viewed from a direction perpendicular to the surface as the main surface of the semiconductor substrate SUB” is meant.

図3に示すように、本実施の形態1の半導体装置は、高耐圧MOS領域HMA、および、低耐圧MOS領域LMA、ならびに、高耐圧MOS領域HMAと低耐圧MOS領域LMAの間のDTI領域DTAを備えた半導体基板SUBを有する。半導体基板SUBは例えばp型の単結晶シリコン(Si)からなる。DTI領域DTAにおいて、半導体基板SUBの主面としての表面には、溝構造TSが形成されている。溝構造TSの内部には、絶縁膜IFTが形成されている。この溝構造TSと絶縁膜IFTとにより、DTI構造DSが形成されている。   As shown in FIG. 3, the semiconductor device of the first embodiment includes a high voltage MOS region HMA, a low voltage MOS region LMA, and a DTI region DTA between the high voltage MOS region HMA and the low voltage MOS region LMA. The semiconductor substrate SUB provided with. The semiconductor substrate SUB is made of, for example, p-type single crystal silicon (Si). In the DTI region DTA, a groove structure TS is formed on the surface as the main surface of the semiconductor substrate SUB. An insulating film IFT is formed inside the trench structure TS. The trench structure TS and the insulating film IFT form a DTI structure DS.

絶縁膜IFTは、絶縁膜IF1およびIF2を含む。このうち、絶縁膜IF1は、溝構造TSの外部に形成されており、絶縁膜IF2は、溝構造TSの内部に形成されている。したがって、溝構造TSと絶縁膜IF2とにより、DTI構造DSが形成されている。なお、図3では、絶縁膜IF1と絶縁膜IF2とを、絶縁膜IFTとして一体化して示している。   Insulating film IFT includes insulating films IF1 and IF2. Among these, the insulating film IF1 is formed outside the trench structure TS, and the insulating film IF2 is formed inside the trench structure TS. Therefore, the DTI structure DS is formed by the trench structure TS and the insulating film IF2. In FIG. 3, the insulating film IF1 and the insulating film IF2 are shown as an integrated insulating film IFT.

図3に示すように、高耐圧MOS領域HMA、および、低耐圧MOS領域LMAにおいて、半導体基板SUBの主面としての表面側には、n型埋め込み領域NBRが形成されており、n型埋め込み領域NBR上には、p型エピタキシャル層EPが形成されている。 As shown in FIG. 3, in the high breakdown voltage MOS region HMA and the low breakdown voltage MOS region LMA, an n-type buried region NBR is formed on the surface side as the main surface of the semiconductor substrate SUB. A p type epitaxial layer EP is formed on the NBR.

高耐圧MOS領域HMA、低耐圧MOS領域LMA、および、DTI領域DTAにおいて、半導体基板SUBの主面としての表面、すなわちp型エピタキシャル層EPの表面には、素子分離領域IRとしての絶縁膜が形成されている。素子分離領域IRとしての絶縁膜は、シリコンと酸素とを含有する。素子分離領域IRとしての絶縁膜は、後述する各種のMOSトランジスタなどの半導体素子を電気的に分離する。 In the high breakdown voltage MOS region HMA, the low breakdown voltage MOS region LMA, and the DTI region DTA, an insulating film as the element isolation region IR is formed on the surface as the main surface of the semiconductor substrate SUB, that is, the surface of the p type epitaxial layer EP. Is formed. The insulating film as the element isolation region IR contains silicon and oxygen. The insulating film as the element isolation region IR electrically isolates semiconductor elements such as various MOS transistors described later.

好適には、素子分離領域IRとしての絶縁膜は、酸化シリコン膜からなる。これにより、例えばp型の単結晶シリコンからなる半導体基板SUBの表面に、高い絶縁性を有する絶縁膜を容易に形成することができる。   Preferably, the insulating film as the element isolation region IR is made of a silicon oxide film. Thereby, for example, an insulating film having high insulating properties can be easily formed on the surface of the semiconductor substrate SUB made of p-type single crystal silicon.

なお、DTI領域DTAで、半導体基板SUBの表面に形成された素子分離領域IRとしての絶縁膜を、絶縁膜IR1とする。   Note that an insulating film as the element isolation region IR formed on the surface of the semiconductor substrate SUB in the DTI region DTA is referred to as an insulating film IR1.

高耐圧MOS領域HMAにおいて、p型エピタキシャル層EPの表面、すなわち半導体基板SUBの表面には、高耐圧のMOSトランジスタとして、LDMOSFETQHが形成されている。LDMOSFETQHは、p型エピタキシャル層EPと、p型ウエル領域PWHと、n型ソース領域NSHと、n型オフセットドレイン領域NODHと、n型ドレイン領域NDHと、ゲート絶縁膜GIと、ゲート電極GEとを有する。 In the high breakdown voltage MOS region HMA, an LDMOSFET QH is formed as a high breakdown voltage MOS transistor on the surface of the p type epitaxial layer EP, that is, the surface of the semiconductor substrate SUB. The LDMOSFET QH includes a p type epitaxial layer EP, a p type well region PWH, an n + type source region NSH, an n type offset drain region NODH, an n + type drain region NDH, a gate insulating film GI, and a gate electrode. GE.

LDMOSFETは、ドレイン側に低不純物濃度のオフセットドレイン領域を介して高不純物濃度のドレイン領域を設けることによって、高いドレイン耐圧を確保する構造を採用したものである。したがって、n型ドレイン領域NDHにおけるn型不純物濃度は、n型オフセットドレイン領域NODHにおけるn型不純物濃度よりも高い。なお、LDMOSFETQHのゲート電極GEを、ゲート電極GEHと称する。 The LDMOSFET employs a structure that ensures a high drain withstand voltage by providing a drain region with a high impurity concentration via an offset drain region with a low impurity concentration on the drain side. Therefore, the n-type impurity concentration in the n + -type drain region NDH is higher than the n-type impurity concentration in the n-type offset drain region NODH. Note that the gate electrode GE of the LDMOSFET QH is referred to as a gate electrode GEH.

p型ウエル領域PWHは、p型エピタキシャル層EPの上層部に形成されている。n型ソース領域NSHは、p型ウエル領域PWHの上層部に形成されている。n型ソース領域NSHは、p型ウエル領域PWHとpn接合を形成する。 The p-type well region PWH is formed in the upper layer portion of the p -type epitaxial layer EP. The n + type source region NSH is formed in the upper layer portion of the p type well region PWH. The n + type source region NSH forms a pn junction with the p type well region PWH.

n型オフセットドレイン領域NODHは、p型エピタキシャル層EPの上層部に形成されている。n型オフセットドレイン領域NODHは、p型エピタキシャル層EPとpn接合を形成する。n型ドレイン領域NDHは、n型オフセットドレイン領域NODHの上層部に形成されている。 The n-type offset drain region NODH is formed in the upper layer portion of the p -type epitaxial layer EP. The n-type offset drain region NODH forms a pn junction with the p type epitaxial layer EP. The n + type drain region NDH is formed in the upper layer portion of the n type offset drain region NODH.

n型オフセットドレイン領域NODHは、平面視において、p型ウエル領域PWHと離れた位置に形成されている。したがって、n型ソース領域NSHとn型オフセットドレイン領域NODHとの間には、半導体基板SUBの表面に沿って、p型ウエル領域PWHとp型エピタキシャル層EPとが挟まれている。 The n-type offset drain region NODH is formed at a position away from the p-type well region PWH in plan view. Therefore, between the n + type source region NSH and the n type offset drain region NODH, the p type well region PWH and the p type epitaxial layer EP are sandwiched along the surface of the semiconductor substrate SUB.

ゲート電極GEHのソース側の部分は、n型ソース領域NSHとn型オフセットドレイン領域NODHとに挟まれたp型ウエル領域PWH上、および、p型エピタキシャル層EP上に、ゲート絶縁膜GIを介して形成されている。また、ゲート電極GEHのドレイン側の部分は、n型オフセットドレイン領域NODHの表面に形成されたオフセット絶縁膜OIF上に乗り上げるように、形成されている。ゲート電極GEHの側壁を覆うように、サイドウォールスペーサSWが形成されている。 The source-side portion of the gate electrode GEH is formed on the gate insulating film GI on the p-type well region PWH sandwiched between the n + -type source region NSH and the n-type offset drain region NODH and on the p -type epitaxial layer EP. Is formed through. Further, the drain side portion of the gate electrode GEH is formed so as to run on the offset insulating film OIF formed on the surface of the n-type offset drain region NODH. Sidewall spacers SW are formed so as to cover the side walls of the gate electrode GEH.

p型ウエル領域PWHの上層部であって、n型ソース領域NSHを挟んでゲート電極GEHと反対側の部分には、p型コンタクト領域PCHが形成されている。p型コンタクト領域PCHは、例えばp型ウエル領域PWHの電位を調節するためのものである。 A p + -type contact region PCH is formed in the upper layer portion of the p-type well region PWH and on the opposite side of the gate electrode GEH across the n + -type source region NSH. The p + type contact region PCH is for adjusting the potential of the p type well region PWH, for example.

型ソース領域NSH、n型ドレイン領域NDH、および、p型コンタクト領域PCHのそれぞれの表面には、シリサイド層SILが形成されている。シリサイド層SILは、LDMOSFETQHに含まれる導体部である。なお、図示は省略するが、ゲート電極GEHの表面にも、シリサイド層が形成されていてもよい。あるいは、n型ソース領域NSH、n型ドレイン領域NDH、または、p型コンタクト領域PCHの表面に、シリサイド層SILが形成されていなくてもよい。 A silicide layer SIL is formed on the surface of each of the n + type source region NSH, the n + type drain region NDH, and the p + type contact region PCH. The silicide layer SIL is a conductor part included in the LDMOSFETQH. Although illustration is omitted, a silicide layer may also be formed on the surface of the gate electrode GEH. Alternatively, the silicide layer SIL may not be formed on the surface of the n + type source region NSH, the n + type drain region NDH, or the p + type contact region PCH.

低耐圧MOS領域LMAにおいて、p型エピタキシャル層EPの表面、すなわち半導体基板SUBの表面には、低耐圧のMOSトランジスタとして、pチャネル型のMISFETQPと、nチャネル型のMISFETQNとが形成されている。pチャネル型のMISFETQPと、nチャネル型のMISFETQNとにより、CMOSトランジスタが形成されている。 In the low breakdown voltage MOS region LMA, a p-channel type MISFET QP and an n-channel type MISFET QN are formed as low breakdown voltage MOS transistors on the surface of the p type epitaxial layer EP, that is, the surface of the semiconductor substrate SUB. . A p-channel type MISFET QP and an n-channel type MISFET QN form a CMOS transistor.

pチャネル型のMISFETQPは、n型ウエル領域NWLと、p型ソース領域PSLと、p型ドレイン領域PDLと、ゲート絶縁膜GIと、ゲート電極GEとを有する。なお、pチャネル型のMISFETQPのゲート電極GEを、ゲート電極GEPと称する。 The p-channel type MISFET QP has an n-type well region NWL, a p + -type source region PSL, a p + -type drain region PDL, a gate insulating film GI, and a gate electrode GE. Note that the gate electrode GE of the p-channel type MISFET QP is referred to as a gate electrode GEP.

n型ウエル領域NWLは、低耐圧MOS領域LMAであって、pチャネル型のMISFETQPが形成される領域において、p型エピタキシャル層EPの上層部に形成されている。p型ソース領域PSLと、p型ドレイン領域PDLとは、n型ウエル領域NWLの上層部に、互いに離れて形成されている。 The n-type well region NWL is a low breakdown voltage MOS region LMA, and is formed in the upper layer portion of the p -type epitaxial layer EP in the region where the p-channel type MISFET QP is formed. The p + type source region PSL and the p + type drain region PDL are formed apart from each other in the upper layer portion of the n type well region NWL.

pチャネル型のMISFETQPのゲート電極GEPは、p型ソース領域PSLとp型ドレイン領域PDLとに挟まれた部分のn型ウエル領域NWL上に、ゲート絶縁膜GIを介して形成されている。ゲート電極GEPの側壁を覆うように、サイドウォールスペーサSWが形成されている。 The gate electrode GEP of the p-channel type MISFETQP is formed on the n-type well region NWL sandwiched between the p + -type source region PSL and the p + -type drain region PDL via the gate insulating film GI. . Sidewall spacers SW are formed so as to cover the side walls of the gate electrode GEP.

型ソース領域PSL、および、p型ドレイン領域PDLのそれぞれの表面には、シリサイド層SILが形成されている。シリサイド層SILは、pチャネル型のMISFETQPに含まれる導体部である。なお、図示は省略するが、ゲート電極GEPのそれぞれの表面には、シリサイド層が形成されていてもよい。また、p型ソース領域PSL、および、p型ドレイン領域PDLのいずれかの表面に、シリサイド層SILが形成されていなくてもよい。 A silicide layer SIL is formed on the surface of each of the p + type source region PSL and the p + type drain region PDL. The silicide layer SIL is a conductor part included in the p-channel type MISFET QP. Although illustration is omitted, a silicide layer may be formed on each surface of the gate electrode GEP. Further, the silicide layer SIL may not be formed on the surface of any of the p + type source region PSL and the p + type drain region PDL.

nチャネル型のMISFETQNは、p型ウエル領域PWLと、n型ソース領域NSLと、n型ドレイン領域NDLと、ゲート絶縁膜GIと、ゲート電極GEとを有する。なお、nチャネル型のMISFETQNのゲート電極GEを、ゲート電極GENと称する。 The n-channel type MISFET QN includes a p-type well region PWL, an n + -type source region NSL, an n + -type drain region NDL, a gate insulating film GI, and a gate electrode GE. Note that the gate electrode GE of the n-channel type MISFET QN is referred to as a gate electrode GEN.

p型ウエル領域PWLは、低耐圧MOS領域LMAであって、nチャネル型のMISFETQNが形成される領域において、p型エピタキシャル層EPの上層部に形成されている。p型ウエル領域PWLは、平面視において、n型ウエル領域NWLと離れた位置に形成されている。n型ソース領域NSLと、n型ドレイン領域NDLとは、p型ウエル領域PWLの上層部に、互いに離れて形成されている。 The p-type well region PWL is a low breakdown voltage MOS region LMA, and is formed in the upper layer portion of the p -type epitaxial layer EP in the region where the n-channel type MISFET QN is formed. The p-type well region PWL is formed at a position separated from the n-type well region NWL in plan view. The n + type source region NSL and the n + type drain region NDL are formed apart from each other in the upper layer portion of the p type well region PWL.

nチャネル型のMISFETQNのゲート電極GENは、n型ソース領域NSLとn型ドレイン領域NDLとに挟まれた部分のp型ウエル領域PWL上に、ゲート絶縁膜GIを介して形成されている。ゲート電極GENの側壁を覆うように、サイドウォールスペーサSWが形成されている。 The gate electrode GEN of the n-channel type MISFET QN is formed on the portion of the p-type well region PWL sandwiched between the n + -type source region NSL and the n + -type drain region NDL via the gate insulating film GI. . Sidewall spacers SW are formed so as to cover the side walls of the gate electrode GEN.

型ソース領域NSL、および、n型ドレイン領域NDLのそれぞれの表面には、シリサイド層SILが形成されている。シリサイド層SILは、nチャネル型のMISFETQNに含まれる導体部である。なお、図示は省略するが、ゲート電極GENのそれぞれの表面には、シリサイド層が形成されていてもよい。また、n型ソース領域NSL、および、n型ドレイン領域NDLのいずれかの表面に、シリサイド層SILが形成されていなくてもよい。 A silicide layer SIL is formed on the surface of each of the n + type source region NSL and the n + type drain region NDL. The silicide layer SIL is a conductor portion included in the n-channel type MISFET QN. Although illustration is omitted, a silicide layer may be formed on each surface of the gate electrode GEN. Further, the silicide layer SIL may not be formed on the surface of any of the n + type source region NSL and the n + type drain region NDL.

LDMOSFETQH、pチャネル型のMISFETQP、および、nチャネル型のMISFETQNを覆うように、絶縁膜LN1が形成されている。また、DTI領域DTAにおいて、素子分離領域IRとしての絶縁膜IR1上にも、絶縁膜LN1が形成されている。   An insulating film LN1 is formed so as to cover the LDMOSFET QH, the p-channel type MISFET QP, and the n-channel type MISFET QN. In the DTI region DTA, an insulating film LN1 is also formed on the insulating film IR1 as the element isolation region IR.

高耐圧MOS領域HMAにおいて、LDMOSFETQHを覆うように形成された絶縁膜LN1を、絶縁膜LN11とする。また、低耐圧MOS領域LMAにおいて、pチャネル型のMISFETQP、および、nチャネル型のMISFETQNを覆うように形成された絶縁膜LN1を、絶縁膜LN12とする。さらに、DTI領域DTAにおいて、素子分離領域IRとしての絶縁膜IR1上に形成された絶縁膜LN1を、絶縁膜LN13とする。このとき、絶縁膜LN11、LN12およびLN13は、互いに同層に形成されている。   In the high voltage MOS region HMA, the insulating film LN1 formed so as to cover the LDMOSFET QH is referred to as an insulating film LN11. Further, in the low breakdown voltage MOS region LMA, the insulating film LN1 formed so as to cover the p-channel type MISFET QP and the n-channel type MISFET QN is referred to as an insulating film LN12. Further, in the DTI region DTA, the insulating film LN1 formed on the insulating film IR1 as the element isolation region IR is referred to as an insulating film LN13. At this time, the insulating films LN11, LN12, and LN13 are formed in the same layer.

絶縁膜LN1は、絶縁膜IR1と異なる材料からなる。これにより、素子分離領域IRとしての絶縁膜IR1をエッチングするエッチング剤に対する絶縁膜LN1のエッチング速度を、そのエッチング剤に対する絶縁膜IR1のエッチング速度よりも小さくすることができる。したがって、絶縁膜LN1をエッチングせずに、絶縁膜IR1を選択的にエッチングすることができる。   The insulating film LN1 is made of a material different from that of the insulating film IR1. Thereby, the etching rate of the insulating film LN1 with respect to the etching agent for etching the insulating film IR1 as the element isolation region IR can be made lower than the etching rate of the insulating film IR1 with respect to the etching agent. Therefore, the insulating film IR1 can be selectively etched without etching the insulating film LN1.

絶縁膜LN1上には、絶縁膜IF1が形成されている。絶縁膜IF1は、絶縁膜LN1を介して、LDMOSFETQH、pチャネル型のMISFETQP、および、nチャネル型のMISFETQNを覆うように、形成されている。また、絶縁膜IF1は、絶縁膜LN1を介して、素子分離領域IRとしての絶縁膜IR1を覆うように、形成されている。絶縁膜IF1は、シリコンと酸素とを含有する。   An insulating film IF1 is formed on the insulating film LN1. The insulating film IF1 is formed so as to cover the LDMOSFET QH, the p-channel type MISFET QP, and the n-channel type MISFET QN via the insulating film LN1. The insulating film IF1 is formed so as to cover the insulating film IR1 as the element isolation region IR via the insulating film LN1. The insulating film IF1 contains silicon and oxygen.

好適には、絶縁膜IF1は、酸化シリコン膜からなる。これにより、例えばLDMOSFETQH、pチャネル型のMISFETQP、および、nチャネル型のMISFETQNを覆うように、高い絶縁性を有する絶縁膜を容易に形成することができる。   Preferably, the insulating film IF1 is made of a silicon oxide film. Thereby, for example, an insulating film having high insulating properties can be easily formed so as to cover the LDMOSFET QH, the p-channel type MISFET QP, and the n-channel type MISFET QN.

高耐圧MOS領域HMAにおいて、絶縁膜LN1を介して、LDMOSFETQHを覆うように形成された絶縁膜IF1を、絶縁膜IF11とする。また、低耐圧MOS領域LMAにおいて、絶縁膜LN1を介して、pチャネル型のMISFETQP、および、nチャネル型のMISFETQNを覆うように形成された絶縁膜IF1を、絶縁膜IF12とする。さらに、DTI領域DTAにおいて、素子分離領域IRとしての絶縁膜IR1上に、絶縁膜LN1を介して形成された絶縁膜IF1を、絶縁膜IF13とする。このとき、絶縁膜IF11、IF12およびIF13は、互いに同層に形成されている。   In the high voltage MOS region HMA, the insulating film IF1 formed so as to cover the LDMOSFETQH through the insulating film LN1 is referred to as an insulating film IF11. Further, in the low breakdown voltage MOS region LMA, the insulating film IF1 formed so as to cover the p-channel type MISFETQP and the n-channel type MISFETQN through the insulating film LN1 is referred to as an insulating film IF12. Further, in the DTI region DTA, the insulating film IF1 formed over the insulating film IR1 as the element isolation region IR via the insulating film LN1 is defined as an insulating film IF13. At this time, the insulating films IF11, IF12, and IF13 are formed in the same layer.

絶縁膜IF1は、絶縁膜IR1と同様に、シリコンと酸素とを含有する。したがって、絶縁膜IF1をエッチングするエッチング剤として、絶縁膜IR1をエッチングするエッチング剤と同種のエッチング剤を用いることができる。   The insulating film IF1 contains silicon and oxygen similarly to the insulating film IR1. Therefore, as the etching agent for etching the insulating film IF1, the same kind of etching agent as that for etching the insulating film IR1 can be used.

また、絶縁膜LN1は、絶縁膜IF1と異なる材料からなる。これにより、絶縁膜IR1をエッチングするエッチング剤に対する絶縁膜LN1のエッチング速度を、そのエッチング剤に対する絶縁膜IF1のエッチング速度よりも小さくすることができる。したがって、絶縁膜IR1をエッチングするエッチング剤と同種のエッチング剤により、絶縁膜LN1をエッチングせずに、絶縁膜IF1を選択的にエッチングすることができる。   The insulating film LN1 is made of a material different from that of the insulating film IF1. Thereby, the etching rate of the insulating film LN1 with respect to the etching agent for etching the insulating film IR1 can be made lower than the etching rate of the insulating film IF1 with respect to the etching agent. Therefore, the insulating film IF1 can be selectively etched without etching the insulating film LN1 by using the same kind of etching agent as that for etching the insulating film IR1.

絶縁膜IR1およびIF1の各々が、シリコンと酸素とを含有する場合、好適には、絶縁膜LN1は、シリコンと窒素とを含有する。さらに、絶縁膜IR1およびIF1の各々が、酸化シリコン膜からなる場合、好適には、絶縁膜LN1は、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜からなる。これにより、絶縁膜IR1およびIF1をエッチングするエッチング剤に対する絶縁膜LN1のエッチング速度を、そのエッチング剤に対する絶縁膜IR1およびIF1のいずれのエッチング速度よりも、さらに小さくすることができる。   When each of insulating films IR1 and IF1 contains silicon and oxygen, preferably, insulating film LN1 contains silicon and nitrogen. Further, when each of the insulating films IR1 and IF1 is made of a silicon oxide film, the insulating film LN1 is preferably made of a silicon nitride film or a silicon oxynitride film. Thereby, the etching rate of insulating film LN1 with respect to the etching agent for etching insulating films IR1 and IF1 can be made smaller than the etching rate of insulating films IR1 and IF1 with respect to the etching agent.

絶縁膜IR1およびIF1の各々が、シリコンと酸素とを含有する場合、絶縁膜IR1およびIF1をエッチングするエッチング剤として、フッ酸を含有するエッチング液を用いることができる。フッ酸を含有するエッチング液に対する絶縁膜LN1のエッチング速度は、そのエッチング液に対する絶縁膜IR1およびIF1のいずれのエッチング速度よりも極めて小さい。したがって、絶縁膜LN1をエッチングせずに、絶縁膜IR1およびIF1を容易に選択的にエッチングすることができる。   In the case where each of the insulating films IR1 and IF1 contains silicon and oxygen, an etchant containing hydrofluoric acid can be used as an etchant for etching the insulating films IR1 and IF1. The etching rate of the insulating film LN1 with respect to the etching solution containing hydrofluoric acid is extremely smaller than the etching rate of the insulating films IR1 and IF1 with respect to the etching solution. Therefore, the insulating films IR1 and IF1 can be easily and selectively etched without etching the insulating film LN1.

DTI構造DSは、平面視において、LDMOSFETQHを囲むように、形成されている。前述したように、DTI構造DSは、半導体基板SUBの主面としての表面に形成された溝構造TSと、溝構造TS内に形成された絶縁膜IF2とを有する。   The DTI structure DS is formed so as to surround the LDMOSFET QH in plan view. As described above, the DTI structure DS includes the trench structure TS formed on the surface as the main surface of the semiconductor substrate SUB, and the insulating film IF2 formed in the trench structure TS.

図4に示すように、溝構造TSは、開口部OP1、開口部OP2、開口部OP3および溝部TP1を有する。開口部OP1は、絶縁膜IF1を貫通して絶縁膜LN1の上面に達する。開口部OP2は、開口部OP1の底面に露出した部分の絶縁膜LN1を貫通して、素子分離領域IRとしての絶縁膜IR1の上面に達する。開口部OP3は、開口部OP2の底面に露出した部分の絶縁膜IR1を貫通して、半導体基板SUBのうち例えばp型ウエル領域PWLなどを含めたp型エピタキシャル層EPに達する。溝部TP1は、開口部OP3の底面に露出した部分の半導体基板SUBに形成されている。溝部TP1は、例えばp型ウエル領域PWL、p型エピタキシャル層EP、および、n型埋め込み領域NBRを貫通して、半導体基板SUBのうちn型埋め込み領域NBRよりも下方の部分に達する。開口部OP1、OP2、OP3および溝部TP1は、上方から下方に向かってこの順に配置されており、開口部OP2の上端は、開口部OP1の下端と連通し、開口部OP3の上端は、開口部OP2の下端と連通し、溝部TP1の上端は、開口部OP3の下端と連通している。 As shown in FIG. 4, the groove structure TS has an opening OP1, an opening OP2, an opening OP3, and a groove TP1. The opening OP1 passes through the insulating film IF1 and reaches the upper surface of the insulating film LN1. The opening OP2 passes through the portion of the insulating film LN1 exposed on the bottom surface of the opening OP1, and reaches the upper surface of the insulating film IR1 as the element isolation region IR. The opening OP3 passes through the portion of the insulating film IR1 exposed at the bottom surface of the opening OP2, and reaches the p type epitaxial layer EP including the p type well region PWL, for example, in the semiconductor substrate SUB. The groove portion TP1 is formed in the portion of the semiconductor substrate SUB exposed at the bottom surface of the opening OP3. The trench TP1 penetrates, for example, the p-type well region PWL, the p -type epitaxial layer EP, and the n-type buried region NBR and reaches a portion of the semiconductor substrate SUB below the n-type buried region NBR. The openings OP1, OP2, OP3 and the groove TP1 are arranged in this order from the top to the bottom. The upper end of the opening OP2 communicates with the lower end of the opening OP1, and the upper end of the opening OP3 is the opening. It communicates with the lower end of OP2, and the upper end of the groove TP1 communicates with the lower end of the opening OP3.

したがって、溝構造TSは、絶縁膜IF1、絶縁膜LN1、素子分離領域IRとしての絶縁膜IR1、例えばp型ウエル領域PWLなどを含めたp型エピタキシャル層EP、および、n型埋め込み領域NBRを貫通して、半導体基板SUBのうちn型埋め込み領域NBRよりも下方の部分に達する。 Therefore, the trench structure TS includes the insulating film IF1, the insulating film LN1, the insulating film IR1 as the element isolation region IR, for example, the p type epitaxial layer EP including the p type well region PWL, and the n type buried region NBR. It penetrates and reaches a portion of the semiconductor substrate SUB below the n-type buried region NBR.

なお、DTI構造DSは、平面視において、pチャネル型のMISFETQP、および、nチャネル型のMISFETQNのうち、1つまたは2つ以上のMISFETを囲むように、形成されていてもよい。   The DTI structure DS may be formed so as to surround one or more MISFETs of the p-channel type MISFET QP and the n-channel type MISFET QN in plan view.

溝構造TSの内部には、絶縁膜IF2が形成されている。すなわち、絶縁膜IF2は、溝部TP1の内部、開口部OP3の内部、開口部OP2の内部、および、開口部OP1の内部に、形成されている。溝構造TSは、絶縁膜IF2により、溝構造TSの内部に空間SPを残して閉塞されている。すなわち、溝構造TSの内部は、絶縁膜IF2により完全に埋め込まれてはおらず、溝構造TSの内部には空間SPが形成されている。このとき、少なくとも溝部TP1は、絶縁膜IF2により、溝部TP1の内部に空間SPを残して閉塞されている。   An insulating film IF2 is formed inside the trench structure TS. That is, the insulating film IF2 is formed inside the trench TP1, inside the opening OP3, inside the opening OP2, and inside the opening OP1. The trench structure TS is closed by the insulating film IF2 leaving a space SP inside the trench structure TS. That is, the inside of the trench structure TS is not completely filled with the insulating film IF2, and a space SP is formed inside the trench structure TS. At this time, at least the trench TP1 is closed by the insulating film IF2 leaving a space SP inside the trench TP1.

溝構造TSの内部に空間SPを形成することにより、DTI構造DSにより分離された素子のリーク電流を低減し、ブレークダウン電圧を高め、かつ、溝構造TSに接する箇所の電界強度を緩和することができる。本実施の形態1のように、高耐圧MOS領域HMAにLDMOSFETQHが形成される場合には、DTI構造DSにより分離されたLDMOSFETQHのリーク電流を低減し、ブレークダウン電圧を高め、かつ、溝構造TSに接する箇所の電界強度を緩和する効果を大きくすることができる。   By forming the space SP inside the trench structure TS, the leakage current of the element separated by the DTI structure DS is reduced, the breakdown voltage is increased, and the electric field strength at the portion in contact with the trench structure TS is reduced. Can do. When the LDMOSFET QH is formed in the high breakdown voltage MOS region HMA as in the first embodiment, the leakage current of the LDMOSFET QH separated by the DTI structure DS is reduced, the breakdown voltage is increased, and the trench structure TS It is possible to increase the effect of relaxing the electric field strength at the location in contact with the.

また、溝構造TS内に空間SPを形成することにより、空乏層の伸びを妨げるような隣接素子からの電界の働き、すなわち逆フィールドプレート効果を抑制することができ、結果として分離耐圧を高めることができる。また、溝構造TS内に空間SPを形成することにより、溝構造TS内の応力を低減することができるため、その応力に起因する結晶欠陥の発生を抑制することもできる。   In addition, by forming the space SP in the trench structure TS, it is possible to suppress the action of an electric field from an adjacent element that prevents the depletion layer from extending, that is, the reverse field plate effect, and as a result, the isolation breakdown voltage is increased. Can do. Moreover, since the stress in the groove structure TS can be reduced by forming the space SP in the groove structure TS, generation of crystal defects due to the stress can also be suppressed.

本実施の形態1では、溝構造TSは、平面視において、素子分離領域IRとしての絶縁膜IR1と重なる領域に、形成されている。これにより、素子分離領域IRにDTI構造DSが形成されることになるので、溝部TP1の上部において応力が集中することを緩和できる。したがって、結晶欠陥の発生をさらに抑制することができる。   In the first embodiment, the trench structure TS is formed in a region overlapping with the insulating film IR1 as the element isolation region IR in plan view. Thereby, since the DTI structure DS is formed in the element isolation region IR, it is possible to alleviate stress concentration on the upper portion of the trench TP1. Therefore, the generation of crystal defects can be further suppressed.

開口部OP1の開口幅を開口幅WD1とし、開口部OP2の開口幅を開口幅WD2とし、開口部OP3の開口幅を開口幅WD3とし、溝部TP1の溝幅を溝幅WD4とする。このとき、開口幅WD1、WD2およびWD3のいずれも、溝幅WD4よりも広い。これにより、溝構造TSのうち、溝幅WD4と等しいか、または、溝幅WD4よりも小さい溝幅を有する部分の上端、すなわち肩部SHの高さ位置を、絶縁膜IR1の下面の高さ位置まで下げることができる。この肩部SHの高さ位置が高いほど、絶縁膜IF2を形成する際に空間SPの閉塞が開始する高さ位置が高くなる。したがって、肩部SHの高さ位置を低くすることにより、絶縁膜IF2を形成する際に空間SPの閉塞が開始する高さ位置を低くすることができるので、空間SPの上端の高さ位置を低くすることができる。   The opening width of the opening OP1 is defined as an opening width WD1, the opening width of the opening OP2 is defined as an opening width WD2, the opening width of the opening OP3 is defined as an opening width WD3, and the groove width of the groove TP1 is defined as a groove width WD4. At this time, all of the opening widths WD1, WD2, and WD3 are wider than the groove width WD4. Thus, the upper end of a portion having a groove width equal to or smaller than the groove width WD4 in the groove structure TS, that is, the height position of the shoulder portion SH is set to the height of the lower surface of the insulating film IR1. Can be lowered to position. The higher the height position of the shoulder portion SH, the higher the height position at which the space SP starts to be closed when the insulating film IF2 is formed. Therefore, by reducing the height position of the shoulder portion SH, the height position at which the space SP starts to be closed when the insulating film IF2 is formed can be lowered, so that the height position of the upper end of the space SP is set. Can be lowered.

ここで、空間SPの上端の高さ位置を、空間SPの閉塞位置CPと定義する。このとき、肩部SHの高さ位置を低くすることにより、空間SPの閉塞位置CPを低くすることができる。   Here, the height position of the upper end of the space SP is defined as the closing position CP of the space SP. At this time, the closing position CP of the space SP can be lowered by lowering the height position of the shoulder portion SH.

なお、開口部OP1の上端における開口幅が、開口部OP1の下端における開口幅よりも広くなり、開口部OP1の側面が半導体基板SUBの主面に垂直な面から傾斜することがある。このような場合には、開口部OP1の開口幅WD1を、開口部OP1の下端における開口幅とする。   The opening width at the upper end of the opening OP1 may be wider than the opening width at the lower end of the opening OP1, and the side surface of the opening OP1 may be inclined from a plane perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate SUB. In such a case, the opening width WD1 of the opening OP1 is set as the opening width at the lower end of the opening OP1.

開口幅WD1が溝幅WD4よりも広いとき、開口部OP1の内部に露出した部分の絶縁膜IF1の側面が、開口幅WD1の方向において、溝部TP1の内部に露出した部分の半導体基板SUBの側面から後退している。すなわち、開口部OP1の側面が、開口幅WD1の方向において、溝部TP1の側面よりも外側方に後退している。   When the opening width WD1 is wider than the groove width WD4, the side surface of the portion of the insulating film IF1 exposed inside the opening portion OP1 is the side surface of the portion of the semiconductor substrate SUB exposed inside the groove portion TP1 in the direction of the opening width WD1. Have retreated from. That is, the side surface of the opening OP1 recedes outward from the side surface of the groove TP1 in the direction of the opening width WD1.

また、開口幅WD2が溝幅WD4よりも広いとき、開口部OP2の内部に露出した部分の絶縁膜LN1の側面が、開口幅WD2の方向において、溝部TP1の内部に露出した部分の半導体基板SUBの側面から後退している。すなわち、開口部OP2の側面が、開口幅WD2の方向において、溝部TP1の側面よりも外側方に後退している。   Further, when the opening width WD2 is wider than the groove width WD4, the side surface of the part of the insulating film LN1 exposed inside the opening OP2 is the part of the semiconductor substrate SUB exposed inside the groove TP1 in the direction of the opening width WD2. Retreating from the side. That is, the side surface of the opening OP2 recedes outward from the side surface of the groove TP1 in the direction of the opening width WD2.

さらに、開口幅WD3が溝幅WD4よりも広いとき、開口部OP3の内部に露出した部分の絶縁膜IR1の側面が、開口幅WD3の方向において、溝部TP1の内部に露出した部分の半導体基板SUBの側面から後退している。すなわち、開口部OP3の側面が、開口幅WD3の方向において、溝部TP1の側面よりも外側方に後退している。   Further, when the opening width WD3 is wider than the groove width WD4, the side surface of the portion of the insulating film IR1 exposed inside the opening portion OP3 is the portion of the semiconductor substrate SUB exposed inside the groove portion TP1 in the direction of the opening width WD3. Retreating from the side. That is, the side surface of the opening OP3 recedes outward from the side surface of the groove TP1 in the direction of the opening width WD3.

好適には、開口部OP1の開口幅WD1が、開口部OP2の開口幅WD2と等しいか、または、開口部OP2の開口幅WD2よりも広い。また、開口部OP3の開口幅WD3が、開口部OP2の開口幅WD2と等しいか、または、開口部OP2の開口幅WD2よりも広い。これにより、後述する半導体装置の製造工程において、開口部OP1の開口幅WD1、および、開口部OP3の開口幅WD3を広げる際に、複数のDTI構造DSの間で、開口部OP1、OP2およびOP3における最小開口幅がばらつくことを防止または抑制することができ、形状精度を向上させることができる。   Preferably, the opening width WD1 of the opening OP1 is equal to or wider than the opening width WD2 of the opening OP2. In addition, the opening width WD3 of the opening OP3 is equal to or wider than the opening width WD2 of the opening OP2. As a result, when the opening width WD1 of the opening OP1 and the opening width WD3 of the opening OP3 are widened in the manufacturing process of the semiconductor device described later, the openings OP1, OP2, and OP3 between the plurality of DTI structures DS. It is possible to prevent or suppress the variation in the minimum opening width at, and to improve the shape accuracy.

なお、開口部OP1の開口幅WD1が、開口部OP2の開口幅WD2よりも広いとき、開口部OP1の内部に露出した部分の絶縁膜IF1の側面が、開口幅WD1の方向において、開口部OP2の内部に露出した部分の絶縁膜LN1の側面から後退している。すなわち、開口部OP1の側面が、開口幅WD1の方向において、開口部OP2の側面よりも外側方に後退している。   When the opening width WD1 of the opening OP1 is wider than the opening width WD2 of the opening OP2, the side surface of the insulating film IF1 exposed inside the opening OP1 is open in the direction of the opening width WD1. Is recessed from the side surface of the insulating film LN1 in the portion exposed inside. That is, the side surface of the opening OP1 recedes outward from the side surface of the opening OP2 in the direction of the opening width WD1.

また、開口部OP3の開口幅WD3が、開口部OP2の開口幅WD2よりも広いとき、開口部OP3の内部に露出した部分の絶縁膜IR1の側面が、開口幅WD3の方向において、開口部OP2の内部に露出した部分の絶縁膜LN1の側面から後退している。すなわち、開口部OP3の側面が、開口幅WD3の方向において、開口部OP2の側面よりも外側方に後退している。   In addition, when the opening width WD3 of the opening OP3 is wider than the opening width WD2 of the opening OP2, the side surface of the insulating film IR1 exposed inside the opening OP3 is in the direction of the opening width WD3. Is recessed from the side surface of the insulating film LN1 in the portion exposed inside. That is, the side surface of the opening OP3 recedes outward from the side surface of the opening OP2 in the direction of the opening width WD3.

開口部OP2の開口幅WD2と、溝部TP1の溝幅WD4との差を、例えば200〜500nmとすることができる。これにより、図16を用いて後述する半導体装置の製造工程において、例えば溝部TP1を形成するためのフォトマスクを用いてオーバー露光を行うことにより、レジスト膜PR1に、開口部OP2を形成するための開口部OR1を形成することができる。   A difference between the opening width WD2 of the opening OP2 and the groove width WD4 of the groove TP1 can be set to, for example, 200 to 500 nm. Thus, in the manufacturing process of the semiconductor device described later with reference to FIG. 16, for example, overexposure is performed using a photomask for forming the trench TP1, thereby forming the opening OP2 in the resist film PR1. An opening OR1 can be formed.

溝部TP1、開口部OP3、開口部OP2および開口部OP1は、絶縁膜IF2により、溝部TP1の内部、開口部OP3の内部、開口部OP2の内部、および、開口部OP1の内部に空間SPを残して閉塞され、空間SPの上端の高さ位置、すなわち空間SPの閉塞位置CPが、絶縁膜IF1の上面の高さ位置よりも低い。これにより、閉塞位置CPが絶縁膜IF1の上面から下方に離れることになる。したがって、溝構造TSの内部、および、絶縁膜IF1上に絶縁膜IF2を形成した後、絶縁膜IF1の上面よりも高い高さ位置に位置する部分の絶縁膜IF2を除去して絶縁膜IF1を平坦化する際に、空間SPが絶縁膜IF2の上面に露出することを、防止または抑制することができる。   The groove portion TP1, the opening portion OP3, the opening portion OP2 and the opening portion OP1 leave a space SP inside the groove portion TP1, inside the opening portion OP3, inside the opening portion OP2, and inside the opening portion OP1 by the insulating film IF2. The height position of the upper end of the space SP, that is, the closing position CP of the space SP is lower than the height position of the upper surface of the insulating film IF1. As a result, the closing position CP is separated downward from the upper surface of the insulating film IF1. Therefore, after forming the insulating film IF2 in the trench structure TS and on the insulating film IF1, the insulating film IF2 at a position higher than the upper surface of the insulating film IF1 is removed to remove the insulating film IF1. When flattening, it is possible to prevent or suppress the exposure of the space SP to the upper surface of the insulating film IF2.

例えば絶縁膜IF1の厚さが300nmであり、空間SPの閉塞位置CPが、絶縁膜IF1の上面の高さ位置よりも低い場合には、空間SPの閉塞位置CPは、絶縁膜LN1の上面よりも上方に300nmだけ高い高さ位置よりも低い。   For example, when the thickness of the insulating film IF1 is 300 nm and the closing position CP of the space SP is lower than the height position of the upper surface of the insulating film IF1, the closing position CP of the space SP is lower than the upper surface of the insulating film LN1. Is lower than the height position higher by 300 nm.

好適には、溝部TP1および開口部OP3は、絶縁膜IF2により、溝部TP1の内部、および、開口部OP3の内部に空間SPを残して閉塞され、空間SPの上端の高さ位置、すなわち空間SPの閉塞位置CPが、絶縁膜LN1の下面の高さ位置よりも低い。これにより、閉塞位置CPが絶縁膜IF1の上面からさらに下方に離れることになる。したがって、溝構造TSの内部、および、絶縁膜IF1上に絶縁膜IF2を形成した後、絶縁膜IF1の上面よりも高い高さ位置に位置する部分の絶縁膜IF2を除去して絶縁膜IF1を平坦化する際に、空間SPが絶縁膜IF2の上面に露出することを、確実に防止または抑制することができる。   Preferably, the trench TP1 and the opening OP3 are closed by the insulating film IF2 while leaving the space SP inside the trench TP1 and inside the opening OP3, and the height position of the upper end of the space SP, that is, the space SP. The closing position CP is lower than the height position of the lower surface of the insulating film LN1. As a result, the closing position CP is further away from the upper surface of the insulating film IF1. Therefore, after forming the insulating film IF2 in the trench structure TS and on the insulating film IF1, the insulating film IF2 at a position higher than the upper surface of the insulating film IF1 is removed to remove the insulating film IF1. When flattening, the exposure of the space SP to the upper surface of the insulating film IF2 can be reliably prevented or suppressed.

絶縁膜IF1およびLN1には、コンタクトホールCHが形成されており、コンタクトホールCH内には、プラグPGが形成されている。コンタクトホールCHは、絶縁膜IF1およびLN1を貫通して、導体部としてのシリサイド層SILの上面に達する孔部である。プラグPGは、コンタクトホールCHを埋め込むように形成され、シリサイド層SILと電気的に接続された接続電極である。   A contact hole CH is formed in the insulating films IF1 and LN1, and a plug PG is formed in the contact hole CH. The contact hole CH is a hole that penetrates the insulating films IF1 and LN1 and reaches the upper surface of the silicide layer SIL as a conductor. The plug PG is a connection electrode that is formed so as to fill the contact hole CH and is electrically connected to the silicide layer SIL.

高耐圧MOS領域HMAにおいて、絶縁膜IF1としての絶縁膜IF11、および、絶縁膜LN1としての絶縁膜LN11には、コンタクトホールCHが形成されており、コンタクトホールCHの内部には、コンタクトホールCHの内部を埋め込むように、プラグPGが形成されている。また、低耐圧MOS領域LMAにおいて、絶縁膜IF1としての絶縁膜IF12、および、絶縁膜LN1としての絶縁膜LN12には、コンタクトホールCHが形成されており、コンタクトホールCHの内部には、コンタクトホールCHの内部を埋め込むように、プラグPGが形成されている。   In the high voltage MOS region HMA, a contact hole CH is formed in the insulating film IF11 as the insulating film IF1 and the insulating film LN11 as the insulating film LN1, and inside the contact hole CH, the contact hole CH A plug PG is formed so as to embed the inside. In the low breakdown voltage MOS region LMA, a contact hole CH is formed in the insulating film IF12 as the insulating film IF1 and the insulating film LN12 as the insulating film LN1, and a contact hole is formed inside the contact hole CH. A plug PG is formed so as to embed the inside of CH.

高耐圧MOS領域HMAにおいて、プラグPGは、n型ソース領域NSH、n型ドレイン領域NDH、および、p型コンタクト領域PCHのそれぞれと、シリサイド層SILを介して電気的に接続されている。また、低耐圧MOS領域LMAにおいて、プラグPGは、p型ソース領域PSL、p型ドレイン領域PDL、n型ソース領域NSL、および、n型ドレイン領域NDLのそれぞれと、シリサイド層SILを介して電気的に接続されている。 In the high voltage MOS region HMA, the plug PG is electrically connected to each of the n + type source region NSH, the n + type drain region NDH, and the p + type contact region PCH via the silicide layer SIL. . In the low breakdown voltage MOS region LMA, the plug PG includes the p + type source region PSL, the p + type drain region PDL, the n + type source region NSL, and the n + type drain region NDL and the silicide layer SIL. Is electrically connected.

なお、図示は省略するが、高耐圧MOS領域HMA、および、低耐圧MOS領域LMAにおいて、プラグPGは、ゲート電極GEH、GEPおよびGENのそれぞれとも電気的に接続されている。   Although not shown, in the high breakdown voltage MOS region HMA and the low breakdown voltage MOS region LMA, the plug PG is electrically connected to each of the gate electrodes GEH, GEP, and GEN.

図3に示すように、絶縁膜IF1およびIF2からなる絶縁膜IFT上には、1層目の配線M1が形成されている。配線M1は、コンタクトホールCH内のプラグPGと電気的に接続されている。また、1層目の配線M1上を含めて絶縁膜IFT上には、層間絶縁膜IL1が形成されている。層間絶縁膜IL1には、層間絶縁膜IL1を貫通して配線M1に達するプラグPG1が形成されている。   As shown in FIG. 3, a first-layer wiring M1 is formed on the insulating film IFT composed of the insulating films IF1 and IF2. The wiring M1 is electrically connected to the plug PG in the contact hole CH. An interlayer insulating film IL1 is formed over the insulating film IFT including the first layer wiring M1. In the interlayer insulating film IL1, a plug PG1 that penetrates the interlayer insulating film IL1 and reaches the wiring M1 is formed.

層間絶縁膜IL1上には、2層目の配線M2が形成されている。配線M2は、層間絶縁膜IL1を貫通するプラグPG1と電気的に接続されている。また、2層目の配線M2上を含めて層間絶縁膜IL1上には、層間絶縁膜IL2が形成されている。層間絶縁膜IL2には、層間絶縁膜IL2を貫通して配線M2に達するプラグPG2が形成されている。   A second-layer wiring M2 is formed on the interlayer insulating film IL1. The wiring M2 is electrically connected to the plug PG1 that penetrates the interlayer insulating film IL1. An interlayer insulating film IL2 is formed over the interlayer insulating film IL1 including the second-layer wiring M2. In the interlayer insulating film IL2, a plug PG2 that penetrates the interlayer insulating film IL2 and reaches the wiring M2 is formed.

層間絶縁膜IL2上には、3層目の配線M3が形成されている。配線M3は、層間絶縁膜IL2を貫通するプラグPG2と電気的に接続されている。また、3層目の配線M3上を含めて層間絶縁膜IL2上には、層間絶縁膜IL3が形成されている。   A third-layer wiring M3 is formed on the interlayer insulating film IL2. The wiring M3 is electrically connected to the plug PG2 that penetrates the interlayer insulating film IL2. An interlayer insulating film IL3 is formed over the interlayer insulating film IL2 including the third-layer wiring M3.

<半導体装置の製造方法>
次に、本実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。図5および図6は、実施の形態1の半導体装置の製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図6は、図5のステップS17に含まれる製造工程を示す。図7〜図31は、実施の形態1の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。そのうち図12、図14、図22、図27および図30は、DTI構造周辺の構成を拡大して示す拡大断面図であり、図16〜図21、図23〜図26および図28は、DTI構造周辺の構成をさらに拡大して示す拡大断面図である。
<Method for Manufacturing Semiconductor Device>
Next, a method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described. 5 and 6 are manufacturing process flowcharts showing a part of the manufacturing process of the semiconductor device of the first embodiment. FIG. 6 shows the manufacturing process included in step S17 of FIG. 7 to 31 are main-portion cross-sectional views during the manufacturing process of the semiconductor device of First Embodiment. 12, 14, 22, 27, and 30 are enlarged cross-sectional views showing an enlarged configuration around the DTI structure. FIGS. 16 to 21, FIGS. 23 to 26, and 28 are diagrams showing DTI. It is an expanded sectional view which expands and shows the structure of a structure periphery further.

なお、図12、図14、図22、図27および図30では、理解を簡単にするために、1つのnチャネル型のMISFETQNの周辺にDTI構造DSが形成される例について示している。しかし、図15、図29および図31に示すように、DTI構造DSは、LDMOSFETQHと、pチャネル型のMISFETQPとの間に形成されてもよいし、その他各種の素子の周辺に形成されてもよい。   12, 14, 22, 27, and 30 show examples in which the DTI structure DS is formed around one n-channel MISFET QN for easy understanding. However, as shown in FIGS. 15, 29, and 31, the DTI structure DS may be formed between the LDMOSFET QH and the p-channel type MISFET QP, or may be formed around other various elements. Good.

まず、図7に示すように、半導体基板SUBを準備する(図5のステップS11)。このステップS11では、例えばp型の単結晶シリコン(Si)からなり、その抵抗率(比抵抗)が例えば1〜10mΩ・cm程度の低抵抗基板からなる半導体基板SUBを準備する。半導体基板SUBは、半導体基板SUBの主面としての表面側の領域として、高耐圧MOS領域HMA、低耐圧MOS領域LMA、および、DTI領域DTAを備えている。半導体基板SUBの主面としての表面側には、n型埋め込み領域NBRが形成されている。その後、半導体基板SUBの表面上に、周知のエピタキシャル成長法を用いて、例えばp型の単結晶Siからなるp型エピタキシャル層EPを形成する。 First, as shown in FIG. 7, a semiconductor substrate SUB is prepared (step S11 in FIG. 5). In this step S11, a semiconductor substrate SUB made of a low resistance substrate made of, for example, p-type single crystal silicon (Si) and having a resistivity (specific resistance) of, for example, about 1 to 10 mΩ · cm is prepared. The semiconductor substrate SUB includes a high breakdown voltage MOS region HMA, a low breakdown voltage MOS region LMA, and a DTI region DTA as regions on the surface side as the main surface of the semiconductor substrate SUB. An n-type buried region NBR is formed on the surface side as the main surface of the semiconductor substrate SUB. Thereafter, a p type epitaxial layer EP made of, for example, p type single crystal Si is formed on the surface of the semiconductor substrate SUB by using a known epitaxial growth method.

次に、図8に示すように、素子分離領域IRを形成する(図5のステップS12)。このステップS12では、半導体基板SUBの主面としての表面、すなわちp型エピタキシャル層EPの表面に、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法またはLOCOS(Local Oxidization of Silicon )法などにより、素子分離領域IRとしての絶縁膜を形成する。ここでは、STI法により素子分離領域IRとしての絶縁膜を形成する場合について説明する。 Next, as shown in FIG. 8, an element isolation region IR is formed (step S12 in FIG. 5). In this step S12, the element isolation region IR is formed on the surface as the main surface of the semiconductor substrate SUB, that is, the surface of the p type epitaxial layer EP by, for example, the STI (Shallow Trench Isolation) method or the LOCOS (Local Oxidization of Silicon) method. An insulating film is formed. Here, a case where an insulating film as the element isolation region IR is formed by the STI method will be described.

まず、図示しないフォトレジストパターンをエッチングマスクとしたドライエッチングにより、素子分離領域IRが形成される領域のp型エピタキシャル層EPを除去して素子分離溝を形成する。 First, by dry etching using a photoresist pattern (not shown) as an etching mask, the p type epitaxial layer EP in the region where the element isolation region IR is formed is removed to form an element isolation groove.

次に、p型エピタキシャル層EPの表面上にCVD法などを用いて酸化シリコンからなる絶縁膜を堆積することにより、素子分離溝の内部に絶縁膜を埋め込む。言い換えれば、半導体基板SUBの表面に、酸化シリコン膜からなる絶縁膜を形成する。酸化シリコン膜の材料として、例えばオゾン(O)ガスとテトラエトキシシラン(TEOS)とを含むガスを用いたCVD法により形成される酸化シリコン膜を用いることができる。 Next, an insulating film made of silicon oxide is deposited on the surface of the p type epitaxial layer EP by using a CVD method or the like, thereby embedding the insulating film in the element isolation trench. In other words, an insulating film made of a silicon oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate SUB. As a material of the silicon oxide film, for example, a silicon oxide film formed by a CVD method using a gas containing ozone (O 3 ) gas and tetraethoxysilane (TEOS) can be used.

次に、CMP(Chemical Mechanical Polishing;化学的機械的研磨)法などを用いて絶縁膜を研磨し、絶縁膜の表面を平坦化する。これにより、素子分離溝に埋め込まれた素子分離領域IRとしての絶縁膜が形成される。   Next, the insulating film is polished using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or the like to planarize the surface of the insulating film. Thereby, an insulating film as the element isolation region IR embedded in the element isolation trench is formed.

なお、前述したように、DTI領域DTAで、半導体基板SUBの表面に形成される素子分離領域IRとしての絶縁膜を、絶縁膜IR1とする。   As described above, the insulating film as the element isolation region IR formed on the surface of the semiconductor substrate SUB in the DTI region DTA is the insulating film IR1.

また、ステップS12では、高耐圧MOS領域HMAにおいて、p型エピタキシャル層EPの表面に、素子分離領域IRとは別に、例えばマスクを用いた熱酸化処理を行うLOCOS法により、酸化シリコン膜からなるオフセット絶縁膜OIFを形成する。なお、LOCOS法に代え、STI法によりオフセット絶縁膜OIFを形成することもできる。 Further, in step S12, in the high breakdown voltage MOS region HMA, the surface of the p type epitaxial layer EP is made of a silicon oxide film by a LOCOS method for performing a thermal oxidation process using a mask, for example, separately from the element isolation region IR. An offset insulating film OIF is formed. Note that the offset insulating film OIF can be formed by the STI method instead of the LOCOS method.

次に、図示しないフォトレジストパターンをマスクとして用いてp型エピタキシャル層EPの一部にホウ素(B)などのp型不純物をイオン注入により導入することにより、高耐圧MOS領域HMAでp型ウエル領域PWHを形成し、低耐圧MOS領域LMAでp型ウエル領域PWLを形成する。イオン注入後、導入した不純物を活性化させるためのアニール、すなわち熱処理を行ってもよい。 Next, a p-type well such as boron (B) is introduced into a part of the p -type epitaxial layer EP by ion implantation using a photoresist pattern (not shown) as a mask, so that a p-type well is formed in the high breakdown voltage MOS region HMA. A region PWH is formed, and a p-type well region PWL is formed from the low breakdown voltage MOS region LMA. After ion implantation, annealing for activating the introduced impurity, that is, heat treatment may be performed.

また、図示しないフォトレジストパターンをマスクとして用いてp型エピタキシャル層EPの一部にリン(P)またはヒ素(As)などのn型不純物をイオン注入により導入することにより、高耐圧MOS領域HMAでn型オフセットドレイン領域NODHを形成し、低耐圧MOS領域LMAでn型ウエル領域NWLを形成する。このとき、n型オフセットドレイン領域NODHを、平面視において、p型ウエル領域PWHと離れた位置に形成する。イオン注入後、導入した不純物を活性化させるためのアニール、すなわち熱処理を行ってもよい。 Further, an n-type impurity such as phosphorus (P) or arsenic (As) is introduced by ion implantation into a part of the p type epitaxial layer EP using a photoresist pattern (not shown) as a mask, so that the high breakdown voltage MOS region HMA The n-type offset drain region NODH is formed, and the n-type well region NWL is formed in the low breakdown voltage MOS region LMA. At this time, the n-type offset drain region NODH is formed at a position away from the p-type well region PWH in plan view. After ion implantation, annealing for activating the introduced impurity, that is, heat treatment may be performed.

次に、図9に示すように、ゲート電極GEを形成する(図5のステップS13)。このステップS13では、まず、半導体基板SUBを例えば熱酸化処理することなどにより、p型エピタキシャル層EPの表面に酸化シリコン膜などからなるゲート絶縁膜GIを形成する。ゲート絶縁膜GIとして、熱酸化膜に代えて、窒素を含む酸化シリコン膜、いわゆる酸窒化膜を用いることもできる。 Next, as shown in FIG. 9, the gate electrode GE is formed (step S13 in FIG. 5). In this step S13, first, a gate insulating film GI made of a silicon oxide film or the like is formed on the surface of the p type epitaxial layer EP by, for example, thermally oxidizing the semiconductor substrate SUB. As the gate insulating film GI, a silicon oxide film containing nitrogen, that is, a so-called oxynitride film can be used instead of the thermal oxide film.

次に、ゲート絶縁膜GI上に、例えばn型不純物が導入された多結晶シリコン膜からなる導体膜を、CVD法などにより形成する。   Next, a conductive film made of, for example, a polycrystalline silicon film into which an n-type impurity is introduced is formed on the gate insulating film GI by a CVD method or the like.

次に、フォトリソグラフィおよびドライエッチングにより、導体膜およびゲート絶縁膜GIをパターニングする。これにより、高耐圧MOS領域HMAでLDMOSFETQH(図10参照)のゲート電極GEであるゲート電極GEHを形成する。また、低耐圧MOS領域LMAでpチャネル型のMISFETQP(図10参照)のゲート電極GEであるゲート電極GEPを形成し、低耐圧MOS領域LMAでnチャネル型のMISFETQN(図10参照)のゲート電極GEであるゲート電極GENを形成する。   Next, the conductor film and the gate insulating film GI are patterned by photolithography and dry etching. Thereby, the gate electrode GEH which is the gate electrode GE of the LDMOSFETQH (see FIG. 10) is formed in the high voltage MOS region HMA. Further, the gate electrode GEP which is the gate electrode GE of the p-channel type MISFET QP (see FIG. 10) is formed in the low breakdown voltage MOS region LMA, and the gate electrode of the n-channel type MISFET QN (see FIG. 10) is formed in the low breakdown voltage MOS region LMA. A gate electrode GEN which is GE is formed.

高耐圧MOS領域HMAにおいて、ゲート電極GEHは、p型ウエル領域PWH上から、p型エピタキシャル層EP上を経て、n型オフセットドレイン領域NODH上のオフセット絶縁膜OIF上にかけて、形成される。すなわち、ゲート電極GEHのソース側の部分は、p型ウエル領域PWH上、および、p型エピタキシャル層EP上に、ゲート絶縁膜GIを介して形成される。また、ゲート電極GEHのドレイン側の部分は、n型オフセットドレイン領域NODH上に、オフセット絶縁膜OIFを介して形成される。 In the high breakdown voltage MOS region HMA, the gate electrode GEH is formed from the p-type well region PWH, the p type epitaxial layer EP, and the offset insulating film OIF on the n-type offset drain region NODH. That is, the source side portion of the gate electrode GEH is formed on the p-type well region PWH and the p -type epitaxial layer EP via the gate insulating film GI. The drain side portion of the gate electrode GEH is formed on the n-type offset drain region NODH via the offset insulating film OIF.

一方、低耐圧MOS領域LMAにおいて、ゲート電極GEPは、n型ウエル領域NWL上に、ゲート絶縁膜GIを介して形成され、ゲート電極GENは、p型ウエル領域PWL上に、ゲート絶縁膜GIを介して形成される。   On the other hand, in the low breakdown voltage MOS region LMA, the gate electrode GEP is formed on the n-type well region NWL via the gate insulating film GI, and the gate electrode GEN is formed on the p-type well region PWL with the gate insulating film GI. Formed through.

次に、図10に示すように、LDMOSFETQHを形成する(図5のステップS14)。このステップS14では、半導体基板SUBの表面の一部にホウ素(B)などのp型不純物をイオン注入により導入し、半導体基板SUBの表面の他の部分にリン(P)またはヒ素(As)などのn型不純物をイオン注入により導入する。   Next, as shown in FIG. 10, an LDMOSFET QH is formed (step S14 in FIG. 5). In this step S14, a p-type impurity such as boron (B) is introduced into a part of the surface of the semiconductor substrate SUB by ion implantation, and phosphorus (P) or arsenic (As) or the like is introduced into another part of the surface of the semiconductor substrate SUB. N-type impurities are introduced by ion implantation.

また、ゲート電極GEH、GEPおよびGENの側壁に、酸化シリコン膜などの絶縁膜からなるサイドウォールスペーサSWを形成する。サイドウォールスペーサSWは、例えば、半導体基板SUB上にCVD法などにより酸化シリコン膜などの絶縁膜を堆積した後、堆積された絶縁膜を異方性エッチングすることにより形成される。   Further, sidewall spacers SW made of an insulating film such as a silicon oxide film are formed on the sidewalls of the gate electrodes GEH, GEP, and GEN. The sidewall spacer SW is formed, for example, by depositing an insulating film such as a silicon oxide film on the semiconductor substrate SUB by CVD or the like and then anisotropically etching the deposited insulating film.

さらに、サイドウォールスペーサSWを形成した後、半導体基板SUBの表面の一部にホウ素(B)などのp型不純物をイオン注入により導入し、半導体基板SUBの表面の他の部分にリン(P)またはヒ素(As)などのn型不純物をイオン注入により導入する。   Further, after forming the sidewall spacer SW, a p-type impurity such as boron (B) is introduced into a part of the surface of the semiconductor substrate SUB by ion implantation, and phosphorus (P) is introduced into the other part of the surface of the semiconductor substrate SUB. Alternatively, an n-type impurity such as arsenic (As) is introduced by ion implantation.

これにより、高耐圧MOS領域HMAにおいて、p型ウエル領域PWHの上層部に、n型ソース領域NSHが形成される。n型ソース領域NSHは、n型ソース領域NSHの端部がゲート電極GEHと整合するように形成される。また、p型ウエル領域PWHの上層部であって、n型ソース領域NSHを挟んでゲート電極GEHと反対側の部分には、p型コンタクト領域PCHが形成される。 As a result, in the high breakdown voltage MOS region HMA, an n type source region NSH is formed in the upper layer portion of the p type well region PWH. The n type source region NSH is formed so that the end of the n type source region NSH is aligned with the gate electrode GEH. A p + type contact region PCH is formed in the upper layer portion of the p type well region PWH and on the opposite side of the gate electrode GEH across the n type source region NSH.

また、高耐圧MOS領域HMAにおいて、n型オフセットドレイン領域NODHの上層部に、n型ドレイン領域NDHが形成される。n型ドレイン領域NDHは、素子分離領域IRとオフセット絶縁膜OIFとに挟まれた部分のn型オフセットドレイン領域NODHの上層部に形成される。 In the high breakdown voltage MOS region HMA, an n + type drain region NDH is formed in the upper layer portion of the n type offset drain region NODH. The n + -type drain region NDH is formed in the upper layer portion of the n-type offset drain region NODH that is sandwiched between the element isolation region IR and the offset insulating film OIF.

これにより、高耐圧MOS領域HMAにおいて、p型エピタキシャル層EPと、p型ウエル領域PWHと、n型ソース領域NSHと、n型オフセットドレイン領域NODHと、n型ドレイン領域NDHと、ゲート絶縁膜GIと、ゲート電極GEHとを有するLDMOSFETQHが形成される。LDMOSFETは、ドレイン側に低不純物濃度のオフセットドレイン領域を介して高不純物濃度のドレイン領域を設けることによって、高いドレイン耐圧を確保する構造を採用したものである。したがって、n型ドレイン領域NDHにおけるn型不純物濃度を、n型オフセットドレイン領域NODHにおけるn型不純物濃度よりも高くする。 Thereby, in the high breakdown voltage MOS region HMA, the p type epitaxial layer EP, the p type well region PWH, the n + type source region NSH, the n type offset drain region NODH, the n + type drain region NDH, the gate An LDMOSFET QH having the insulating film GI and the gate electrode GEH is formed. The LDMOSFET employs a structure that ensures a high drain withstand voltage by providing a drain region with a high impurity concentration via an offset drain region with a low impurity concentration on the drain side. Therefore, the n-type impurity concentration in the n + -type drain region NDH is set higher than the n-type impurity concentration in the n-type offset drain region NODH.

一方、低耐圧MOS領域LMAにおいて、n型ウエル領域NWLの上層部には、p型ソース領域PSLと、p型ドレイン領域PDLとが形成される。p型ソース領域PSLと、p型ドレイン領域PDLとは、ゲート電極GEPを挟んで互いに反対側に位置する2つの部分のそれぞれのn型ウエル領域NWLの上層部に、ゲート電極GEPに整合するように形成される。 On the other hand, in the low breakdown voltage MOS region LMA, ap + type source region PSL and ap + type drain region PDL are formed in the upper layer portion of the n type well region NWL. The p + type source region PSL and the p + type drain region PDL are aligned with the gate electrode GEP in the upper layer portion of each of the two n-type well regions NWL located on opposite sides of the gate electrode GEP. To be formed.

これにより、低耐圧MOS領域LMAにおいて、n型ウエル領域NWLと、p型ソース領域PSLと、p型ドレイン領域PDLと、ゲート絶縁膜GIと、ゲート電極GEPとを有するpチャネル型のMISFETQPが形成される。 As a result, in the low breakdown voltage MOS region LMA, the p channel type MISFET QP having the n type well region NWL, the p + type source region PSL, the p + type drain region PDL, the gate insulating film GI, and the gate electrode GEP. Is formed.

また、低耐圧MOS領域LMAにおいて、p型ウエル領域PWLの上層部には、n型ソース領域NSLと、n型ドレイン領域NDLとが形成される。n型ソース領域NSLと、n型ドレイン領域NDLとは、ゲート電極GENを挟んで互いに反対側に位置する2つの部分のそれぞれのp型ウエル領域PWLの上層部に、ゲート電極GENに整合するように形成される。 In the low breakdown voltage MOS region LMA, an n + type source region NSL and an n + type drain region NDL are formed in the upper layer portion of the p type well region PWL. The n + -type source region NSL and the n + -type drain region NDL are aligned with the gate electrode GEN in the upper layer portion of each of the two p-type well regions PWL located on opposite sides of the gate electrode GEN. To be formed.

これにより、低耐圧MOS領域LMAにおいて、p型ウエル領域PWLと、n型ソース領域NSLと、n型ドレイン領域NDLと、ゲート絶縁膜GIと、ゲート電極GENとを有するnチャネル型のMISFETQNが形成される。 Thus, in the low breakdown voltage MOS region LMA, an n-channel type MISFET QN having a p-type well region PWL, an n + -type source region NSL, an n + -type drain region NDL, a gate insulating film GI, and a gate electrode GEN. Is formed.

なお、n型ソース領域NSH、n型ソース領域NSLおよびn型ドレイン領域NDLのそれぞれを、n型半導体領域と、n型半導体領域におけるn型不純物濃度よりも高いn型不純物濃度を有するn型半導体領域とからなるLDD(Lightly Doped Drain)構造のソース・ドレイン領域とすることができる。また、p型ソース領域PSLおよびp型ドレイン領域PDLのそれぞれを、p型半導体領域と、p型半導体領域におけるp型不純物濃度よりも高いp型不純物濃度を有するp型半導体領域とからなるLDD構造のソース・ドレイン領域とすることができる。 Note that each of the n + type source region NSH, the n + type source region NSL, and the n + type drain region NDL includes an n type semiconductor region and an n type impurity concentration higher than the n type impurity concentration in the n type semiconductor region. Source / drain regions having an LDD (Lightly Doped Drain) structure composed of n + type semiconductor regions having n Further, each of the p + -type source region PSL and p + -type drain region PDL, p - -type semiconductor regions and, p - p + -type semiconductor region having a higher p-type impurity concentration than the p-type impurity concentration in the semiconductor region The source / drain regions of the LDD structure consisting of

次に、図11および図12に示すように、シリサイド層SILを形成する(図5のステップS15)。このステップS15では、高耐圧MOS領域HMAにおいて、n型ソース領域NSH、n型ドレイン領域NDH、および、p型コンタクト領域PCHのそれぞれの表面に、シリサイド層SILを形成する。また、低耐圧MOS領域LMAにおいて、p型ソース領域PSL、p型ドレイン領域PDL、n型ソース領域NSLおよびn型ドレイン領域NDLのそれぞれの表面に、シリサイド層SILを形成する。シリサイド層SILは、例えばコバルトシリサイド膜などの金属シリサイド膜からなる。例えばサリサイド(Self Aligned Silicide;Salicide)プロセスを用いることにより、シリサイド層SILを形成することができる。 Next, as shown in FIGS. 11 and 12, a silicide layer SIL is formed (step S15 in FIG. 5). In this step S15, silicide layers SIL are formed on the surfaces of the n + -type source region NSH, the n + -type drain region NDH, and the p + -type contact region PCH in the high breakdown voltage MOS region HMA. In the low breakdown voltage MOS region LMA, a silicide layer SIL is formed on each surface of the p + type source region PSL, p + type drain region PDL, n + type source region NSL, and n + type drain region NDL. The silicide layer SIL is made of a metal silicide film such as a cobalt silicide film. For example, the silicide layer SIL can be formed by using a salicide (Self Aligned Silicide) process.

これにより、n型ソース領域NSH、n型ドレイン領域NDH、p型コンタクト領域PCH、p型ソース領域PSL、p型ドレイン領域PDL、n型ソース領域NSLおよびn型ドレイン領域NDLのそれぞれと、プラグPG(図31参照)との間のコンタクト抵抗を、低抵抗化することができる。 Accordingly, the n + type source region NSH, the n + type drain region NDH, the p + type contact region PCH, the p + type source region PSL, the p + type drain region PDL, the n + type source region NSL, and the n + type drain region. The contact resistance between each NDL and the plug PG (see FIG. 31) can be reduced.

次に、図13および図14に示すように、絶縁膜LN1を形成する(図5のステップS16)。このステップS16では、LDMOSFETQH、pチャネル型のMISFETQP、および、nチャネル型のMISFETQNを覆うように、例えばCVD法により、絶縁膜LN1を形成する。また、DTI領域DTAにおいて、素子分離領域IRとしての絶縁膜IR1上にも、絶縁膜LN1を形成する。   Next, as shown in FIGS. 13 and 14, an insulating film LN1 is formed (step S16 in FIG. 5). In this step S16, the insulating film LN1 is formed by, for example, the CVD method so as to cover the LDMOSFET QH, the p-channel type MISFET QP, and the n-channel type MISFET QN. In addition, in the DTI region DTA, the insulating film LN1 is also formed on the insulating film IR1 as the element isolation region IR.

高耐圧MOS領域HMAにおいて、LDMOSFETQHを覆うように形成される絶縁膜LN1を、絶縁膜LN11とする。また、低耐圧MOS領域LMAにおいて、pチャネル型のMISFETQP、および、nチャネル型のMISFETQNを覆うように形成される絶縁膜LN1を、絶縁膜LN12とする。さらに、DTI領域DTAにおいて、素子分離領域IRとしての絶縁膜IR1上に形成される絶縁膜LN1を、絶縁膜LN13とする。このとき、絶縁膜LN11、LN12およびLN13は、互いに同層に形成される。   In the high breakdown voltage MOS region HMA, the insulating film LN1 formed so as to cover the LDMOSFET QH is referred to as an insulating film LN11. In addition, in the low breakdown voltage MOS region LMA, the insulating film LN1 formed so as to cover the p-channel type MISFET QP and the n-channel type MISFET QN is referred to as an insulating film LN12. Further, in the DTI region DTA, the insulating film LN1 formed over the insulating film IR1 as the element isolation region IR is referred to as an insulating film LN13. At this time, the insulating films LN11, LN12, and LN13 are formed in the same layer.

素子分離領域IRとしての絶縁膜IR1をエッチングするエッチング剤に対する絶縁膜LN1のエッチング速度は、そのエッチング剤に対する絶縁膜IR1のエッチング速度よりも小さい。したがって、絶縁膜LN1をエッチングせずに、絶縁膜IR1を選択的にエッチングすることができる。   The etching rate of the insulating film LN1 with respect to the etching agent that etches the insulating film IR1 as the element isolation region IR is lower than the etching rate of the insulating film IR1 with respect to the etching agent. Therefore, the insulating film IR1 can be selectively etched without etching the insulating film LN1.

次に、図15に示すように、DTI構造DSを形成する(図5のステップS17)。このステップS17では、半導体基板SUBの表面に、溝構造TSを形成し、溝構造TSを閉塞するように、絶縁膜IFTを形成する。ステップS17は、図6のステップS21〜ステップS27の工程を含む。以下では、図6のステップS21〜ステップS27の工程を、図16〜図28を用いて説明する。   Next, as shown in FIG. 15, a DTI structure DS is formed (step S17 in FIG. 5). In this step S17, the trench structure TS is formed on the surface of the semiconductor substrate SUB, and the insulating film IFT is formed so as to close the trench structure TS. Step S17 includes steps S21 to S27 in FIG. Below, the process of step S21-step S27 of FIG. 6 is demonstrated using FIGS. 16-28.

まず、図16および図17に示すように、開口部OP2を形成する(図6のステップS21)。このステップS21では、DTI構造DSが形成される領域であるDTI領域DTAにおいて、絶縁膜LN1を貫通して絶縁膜IR1の上面に達する開口部OP2を形成する。   First, as shown in FIGS. 16 and 17, an opening OP2 is formed (step S21 in FIG. 6). In this step S21, in the DTI region DTA, which is a region where the DTI structure DS is formed, an opening OP2 that penetrates the insulating film LN1 and reaches the upper surface of the insulating film IR1 is formed.

まず、絶縁膜LN1上に、フォトレジストからなるレジスト膜PR1を形成し、形成されたレジスト膜PR1をパターン露光した後、現像する。これにより、図16に示すように、レジスト膜PR1を貫通して絶縁膜LN1の上面に達する開口部OR1が形成される。   First, a resist film PR1 made of a photoresist is formed on the insulating film LN1, and the formed resist film PR1 is subjected to pattern exposure and then developed. As a result, as shown in FIG. 16, an opening OR1 that penetrates the resist film PR1 and reaches the upper surface of the insulating film LN1 is formed.

開口部OR1の開口幅WR1は、開口部OP2の開口幅WD2に応じて決定され、例えば、開口部OR1の開口幅WR1は、開口部OP2の開口幅WD2と等しい。このとき、開口部OR1の開口幅WR1が、後述する図6のステップS23の工程で形成される開口部OP1(図20参照)の開口幅WD1よりも広くなるように、開口部OR1を形成する。開口部OR1の開口幅WR1と、開口部OP1の開口幅WD1との差を、例えば200〜500nmとすることができる。   The opening width WR1 of the opening portion OR1 is determined according to the opening width WD2 of the opening portion OP2. For example, the opening width WR1 of the opening portion OR1 is equal to the opening width WD2 of the opening portion OP2. At this time, the opening OR1 is formed so that the opening width WR1 of the opening OR1 is wider than the opening width WD1 of the opening OP1 (see FIG. 20) formed in the step S23 of FIG. 6 described later. . The difference between the opening width WR1 of the opening OR1 and the opening width WD1 of the opening OP1 can be set to 200 to 500 nm, for example.

例えば開口部OP1を形成するためのフォトマスクを用いてオーバー露光を行い、レジスト膜PR1をパターン露光する際の露光量を、通常の露光量、すなわち当該フォトマスクを用いて後述するレジスト膜PR2(図19参照)をパターン露光する際の露光量よりも多くすることにより、開口部OR1を形成することができる。あるいは、開口部OP2を形成するためのフォトマスクを用い、レジスト膜PR1をパターン露光する際の露光量を、通常の露光量と等しくすることにより、開口部OR1を形成することができる。   For example, overexposure is performed using a photomask for forming the opening OP1, and the exposure amount when the resist film PR1 is subjected to pattern exposure is set to a normal exposure amount, that is, a resist film PR2 (described later using the photomask). The opening OR1 can be formed by increasing the exposure amount in the pattern exposure (see FIG. 19). Alternatively, the opening OR1 can be formed by using a photomask for forming the opening OP2 and making the exposure amount when the resist film PR1 is subjected to pattern exposure equal to the normal exposure amount.

次に、開口部OR1が形成されたレジスト膜PR1をエッチングマスクとして用いて、開口部OR1の底面に露出した部分の絶縁膜LN1をエッチングする。これにより、図17に示すように、絶縁膜LN1を貫通して絶縁膜IR1の上面に達する開口部OP2が形成される。このとき、開口部OP2の開口幅WD2が、後の工程で形成される開口部OP1(図20参照)の開口幅WD1よりも広くなるように、開口部OP2が形成される。   Next, using the resist film PR1 in which the opening OR1 is formed as an etching mask, the portion of the insulating film LN1 exposed on the bottom surface of the opening OR1 is etched. As a result, as shown in FIG. 17, an opening OP2 that penetrates the insulating film LN1 and reaches the upper surface of the insulating film IR1 is formed. At this time, the opening OP2 is formed so that the opening width WD2 of the opening OP2 is wider than the opening width WD1 of the opening OP1 (see FIG. 20) formed in a later step.

次に、図18に示すように、絶縁膜IF1を形成する(図6のステップS22)。このステップS22では、DTI領域DTAにおいて、開口部OP2の底面に露出した部分の絶縁膜IR1上、および、絶縁膜LN1上に、開口部OP2の内部を埋め込むように、絶縁膜IF1を形成する。絶縁膜IF1は、シリコンと酸素とを含有する。   Next, as shown in FIG. 18, an insulating film IF1 is formed (step S22 in FIG. 6). In this step S22, in the DTI region DTA, the insulating film IF1 is formed so as to embed the inside of the opening OP2 on the portion of the insulating film IR1 exposed on the bottom surface of the opening OP2 and on the insulating film LN1. The insulating film IF1 contains silicon and oxygen.

このとき、図示は省略するが、高耐圧MOS領域HMAにおいて、絶縁膜IF1は、絶縁膜LN1を介して、LDMOSFETQHを覆うように、形成される。また、低耐圧MOS領域LMAにおいて、絶縁膜IF1は、絶縁膜LN1を介して、pチャネル型のMISFETQP、および、nチャネル型のMISFETQNを覆うように、形成される。   At this time, although not shown, in the high voltage MOS region HMA, the insulating film IF1 is formed so as to cover the LDMOSFET QH via the insulating film LN1. In the low breakdown voltage MOS region LMA, the insulating film IF1 is formed so as to cover the p-channel type MISFETQP and the n-channel type MISFETQN via the insulating film LN1.

高耐圧MOS領域HMAにおいて、LDMOSFETQHを覆うように形成される絶縁膜IF1を、絶縁膜IF11(図15参照)とする。低耐圧MOS領域LMAにおいて、絶縁膜LN1を介して、pチャネル型のMISFETQP、および、nチャネル型のMISFETQNを覆うように形成される絶縁膜IF1を、絶縁膜IF12(図15参照)とする。また、DTI領域DTAにおいて、開口部OP2の底面に露出した部分の絶縁膜IR1上、および、絶縁膜LN1上に形成される絶縁膜IF1を、絶縁膜IF13とする。さらに、このとき、絶縁膜IF11、IF12およびIF13は、互いに同層に形成される。   In the high voltage MOS region HMA, the insulating film IF1 formed so as to cover the LDMOSFETQH is defined as an insulating film IF11 (see FIG. 15). In the low breakdown voltage MOS region LMA, the insulating film IF12 formed so as to cover the p-channel MISFET QP and the n-channel MISFET QN via the insulating film LN1 is referred to as an insulating film IF12 (see FIG. 15). In addition, in the DTI region DTA, the insulating film IF1 formed over the insulating film IR1 and the insulating film LN1 exposed at the bottom surface of the opening OP2 is referred to as an insulating film IF13. Further, at this time, the insulating films IF11, IF12, and IF13 are formed in the same layer.

絶縁膜IF1は、絶縁膜IR1と同様に、シリコンと酸素とを含有する。したがって、絶縁膜IF1をエッチングするエッチング剤として、絶縁膜IR1をエッチングするエッチング剤と同種のエッチング剤を用いることができる。   The insulating film IF1 contains silicon and oxygen similarly to the insulating film IR1. Therefore, as the etching agent for etching the insulating film IF1, the same kind of etching agent as that for etching the insulating film IR1 can be used.

このとき、絶縁膜IR1をエッチングするエッチング剤に対する絶縁膜LN1のエッチング速度は、そのエッチング剤に対する絶縁膜IF1のエッチング速度よりも小さい。したがって、絶縁膜IR1をエッチングするエッチング剤と同種のエッチング剤により、絶縁膜LN1をエッチングせずに、絶縁膜IF1を選択的にエッチングすることができる。   At this time, the etching rate of the insulating film LN1 with respect to the etching agent for etching the insulating film IR1 is lower than the etching rate of the insulating film IF1 with respect to the etching agent. Therefore, the insulating film IF1 can be selectively etched without etching the insulating film LN1 by using the same kind of etching agent as that for etching the insulating film IR1.

絶縁膜IR1およびIF1の各々が、シリコンと酸素とを含有する場合、好適には、絶縁膜LN1は、シリコンと窒素とを含有する。さらに、絶縁膜IR1およびIF1の各々が、酸化シリコン膜からなる場合、好適には、絶縁膜LN1は、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜からなる。これにより、絶縁膜IR1およびIF1をエッチングするエッチング剤に対する絶縁膜LN1のエッチング速度を、そのエッチング剤に対する絶縁膜IR1およびIF1のいずれのエッチング速度よりも、さらに小さくすることができる。   When each of insulating films IR1 and IF1 contains silicon and oxygen, preferably, insulating film LN1 contains silicon and nitrogen. Further, when each of the insulating films IR1 and IF1 is made of a silicon oxide film, the insulating film LN1 is preferably made of a silicon nitride film or a silicon oxynitride film. Thereby, the etching rate of insulating film LN1 with respect to the etching agent for etching insulating films IR1 and IF1 can be made smaller than the etching rate of insulating films IR1 and IF1 with respect to the etching agent.

絶縁膜IR1およびIF1の各々が、シリコンと酸素とを含有する場合、絶縁膜IR1およびIF1をエッチングするエッチング剤として、フッ酸を含有するエッチング液を用いることができる。フッ酸を含有するエッチング液に対する絶縁膜LN1のエッチング速度は、そのエッチング液に対する絶縁膜IR1およびIF1のいずれのエッチング速度よりも極めて小さい。したがって、絶縁膜LN1をエッチングせずに、絶縁膜IR1およびIF1を容易に選択的にエッチングすることができる。   In the case where each of the insulating films IR1 and IF1 contains silicon and oxygen, an etchant containing hydrofluoric acid can be used as an etchant for etching the insulating films IR1 and IF1. The etching rate of the insulating film LN1 with respect to the etching solution containing hydrofluoric acid is extremely smaller than the etching rate of the insulating films IR1 and IF1 with respect to the etching solution. Therefore, the insulating films IR1 and IF1 can be easily and selectively etched without etching the insulating film LN1.

次に、図19および図20に示すように、開口部OP1およびOP3を形成する(図6のステップS23)。このステップS23では、DTI領域DTAにおいて、平面視において、開口部OP2が形成された領域内に、絶縁膜IF1を貫通して絶縁膜IR1の上面に達する開口部OP1を形成する。また、開口部OP1の底面に露出した部分の絶縁膜IR1を貫通して半導体基板SUBの上面に達する開口部OP3を形成する。したがって、開口部OP3は、平面視において、開口部OP2が形成された領域内に、形成されることになる。   Next, as shown in FIGS. 19 and 20, openings OP1 and OP3 are formed (step S23 in FIG. 6). In step S23, in the DTI region DTA, an opening OP1 that penetrates the insulating film IF1 and reaches the upper surface of the insulating film IR1 is formed in a region where the opening OP2 is formed in plan view. In addition, an opening OP3 that penetrates the portion of the insulating film IR1 exposed on the bottom surface of the opening OP1 and reaches the upper surface of the semiconductor substrate SUB is formed. Therefore, the opening OP3 is formed in a region where the opening OP2 is formed in a plan view.

まず、絶縁膜IF1上に、フォトレジストからなるレジスト膜PR2を形成し、形成されたレジスト膜PR2をパターン露光した後、現像する。これにより、図19に示すように、レジスト膜PR2を貫通して絶縁膜IF1の上面に達する開口部OR2が形成される。   First, a resist film PR2 made of a photoresist is formed on the insulating film IF1, and the formed resist film PR2 is subjected to pattern exposure and then developed. As a result, as shown in FIG. 19, an opening OR2 that penetrates the resist film PR2 and reaches the upper surface of the insulating film IF1 is formed.

開口部OR2の開口幅WR2は、開口部OP1の開口幅WD1、および、開口部OP3の開口幅WD3に応じて決定され、例えば、開口部OR2の開口幅WR2は、ステップS23で形成される開口部OP1の開口幅WD1、および、開口部OP3の開口幅WD3と等しい。このとき、開口部OR2の開口幅WR2が、開口部OP2の開口幅WD2よりも狭くなるように、開口部OR2を形成する。開口部OR2の開口幅WR2と、開口部OP2の開口幅WD2との差を、例えば200〜500nmとすることができる。   The opening width WR2 of the opening portion OR2 is determined according to the opening width WD1 of the opening portion OP1 and the opening width WD3 of the opening portion OP3. For example, the opening width WR2 of the opening portion OR2 is the opening formed in step S23. It is equal to the opening width WD1 of the part OP1 and the opening width WD3 of the opening OP3. At this time, the opening OR2 is formed so that the opening width WR2 of the opening OR2 is narrower than the opening width WD2 of the opening OP2. The difference between the opening width WR2 of the opening OR2 and the opening width WD2 of the opening OP2 can be set to, for example, 200 to 500 nm.

例えば開口部OP1を形成するためのフォトマスクを用い、レジスト膜PR2をパターン露光する際の露光量を、通常の露光量と等しくすることにより、開口部OR2を形成することができる。あるいは、開口部OP2を形成するためのフォトマスクを用いてアンダー露光を行い、レジスト膜PR2をパターン露光する際の露光量を、通常の露光量、すなわち当該フォトマスクを用いてレジスト膜PR1をパターン露光する際の露光量よりも少なくすることにより、開口部OR2を形成することができる。   For example, the opening OR2 can be formed by using a photomask for forming the opening OP1 and making the exposure amount when the resist film PR2 is subjected to pattern exposure equal to the normal exposure amount. Alternatively, underexposure is performed using a photomask for forming the opening OP2, and the exposure amount when the resist film PR2 is subjected to pattern exposure is set to a normal exposure amount, that is, the resist film PR1 is patterned using the photomask. The opening OR2 can be formed by reducing the exposure amount at the time of exposure.

次に、開口部OR2が形成されたレジスト膜PR2をエッチングマスクとして用いて、絶縁膜IF1およびIR1をエッチングした後、例えばアッシングを行うことにより、開口部OR2が形成されたレジスト膜PR2を除去する。これにより、図20に示すように、平面視において、開口部OP2が形成された領域内に、絶縁膜IF1を貫通して絶縁膜IR1の上面に達する開口部OP1が形成される。また、開口部OP1の底面に露出した部分の絶縁膜IR1を貫通して、例えばp型エピタキシャル層EPなど半導体基板SUBの上面に達する開口部OP3が形成される。開口部OP3の上端は、開口部OP1の下端と連通している。 Next, the insulating film IF1 and IR1 are etched using the resist film PR2 in which the opening OR2 is formed as an etching mask, and then, for example, ashing is performed to remove the resist film PR2 in which the opening OR2 is formed. . As a result, as shown in FIG. 20, the opening OP1 penetrating the insulating film IF1 and reaching the upper surface of the insulating film IR1 is formed in the region where the opening OP2 is formed in plan view. In addition, an opening OP3 that reaches the upper surface of the semiconductor substrate SUB such as the p type epitaxial layer EP is formed through the insulating film IR1 exposed at the bottom surface of the opening OP1. The upper end of the opening OP3 communicates with the lower end of the opening OP1.

前述したように、開口部OR2の開口幅WR2は、開口部OP2の開口幅WD2よりも狭い。また、開口部OP1の開口幅WD1、および、開口部OP3の開口幅WD3は、開口部OR2の開口幅WR2と等しい。したがって、開口部OP1の開口幅WD1、および、開口部OP3の開口幅WD3は、開口部OP2の開口幅WD2よりも狭い。   As described above, the opening width WR2 of the opening OR2 is narrower than the opening width WD2 of the opening OP2. The opening width WD1 of the opening OP1 and the opening width WD3 of the opening OP3 are equal to the opening width WR2 of the opening OR2. Therefore, the opening width WD1 of the opening OP1 and the opening width WD3 of the opening OP3 are narrower than the opening width WD2 of the opening OP2.

なお、DTI領域DTAにおいて絶縁膜IF1を形成しなくてもよく、このときは、平面視において、開口部OP2が形成された領域内に、絶縁膜IR1を貫通して、例えばp型エピタキシャル層EPなど半導体基板SUBの上面に達する開口部OP3を形成することになる。 Note that the insulating film IF1 need not be formed in the DTI region DTA. In this case, in plan view, the insulating film IR1 penetrates into the region where the opening OP2 is formed, for example, a p type epitaxial layer. The opening OP3 reaching the upper surface of the semiconductor substrate SUB such as EP is formed.

次に、図21に示すように、溝部TP1を形成する(図6のステップS24)。このステップS24では、DTI領域DTAにおいて、開口部OP1が形成された絶縁膜IF1、および、開口部OP3が形成された絶縁膜IR1をエッチングマスクとして用いて、開口部OP3の底面に露出したp型エピタキシャル層EPなどからなる半導体基板SUBを、ドライエッチングなどによりエッチングする。これにより、半導体基板SUBの上面に、開口部OP3の底面に露出したp型エピタキシャル層EPなどを貫通して、半導体基板SUBの厚さ方向の途中まで達する溝部TP1が形成される。溝部TP1の上端は、開口部OP3の下端と連通している。 Next, as shown in FIG. 21, a groove TP1 is formed (step S24 in FIG. 6). In this step S24, in the DTI region DTA, using the insulating film IF1 in which the opening OP1 is formed and the insulating film IR1 in which the opening OP3 is formed as an etching mask, the p exposed at the bottom surface of the opening OP3. The semiconductor substrate SUB made of the type epitaxial layer EP or the like is etched by dry etching or the like. As a result, a trench portion TP1 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate SUB, penetrating the p type epitaxial layer EP exposed at the bottom surface of the opening OP3 and reaching partway in the thickness direction of the semiconductor substrate SUB. The upper end of the groove TP1 communicates with the lower end of the opening OP3.

溝幅WD4に対する深さの比であるアスペクト比が高い溝部TP1をドライエッチングにより形成する場合、例えば六フッ化硫黄(SF)ガスを含むガスを用いて半導体基板SUBをエッチングする工程と、例えばCガスなどのフッ化炭素(フルオロカーボン)ガスを含むガスを用いて溝部TP1の側面を被覆する工程とを繰り返す。 When the trench portion TP1 having a high aspect ratio, which is the depth ratio to the trench width WD4, is formed by dry etching, for example, a step of etching the semiconductor substrate SUB using a gas containing sulfur hexafluoride (SF 6 ) gas, for example, The step of covering the side surface of the groove TP1 with a gas containing a fluorocarbon gas such as C 4 F 8 gas is repeated.

前述したように、開口部OP3の開口幅WD3は、開口部OP2の開口幅WD2よりも狭い。また、溝部TP1の溝幅WD4は、開口部OP3の開口幅WD3と等しい。したがって、ステップS24では、溝部TP1の溝幅WD4が、開口部OP2の開口幅WD2よりも狭くなるように、溝部TP1を形成することになる。   As described above, the opening width WD3 of the opening OP3 is narrower than the opening width WD2 of the opening OP2. Further, the groove width WD4 of the groove portion TP1 is equal to the opening width WD3 of the opening portion OP3. Therefore, in step S24, the groove portion TP1 is formed so that the groove width WD4 of the groove portion TP1 is narrower than the opening width WD2 of the opening portion OP2.

溝部TP1の深さを、例えば15μmとすることができ、溝部TP1の溝幅WD4を、例えば1μmとすることができる。   The depth of the groove portion TP1 can be set to, for example, 15 μm, and the groove width WD4 of the groove portion TP1 can be set to, for example, 1 μm.

なお、図21では図示されないが、溝部TP1は、平面視において、LDMOSFETQH、pチャネル型のMISFETQH、および、nチャネル型のMISFETQNのいずれかを囲むように形成されてもよい。   Although not shown in FIG. 21, the trench TP1 may be formed so as to surround any of the LDMOSFET QH, the p-channel type MISFET QH, and the n-channel type MISFET QN in plan view.

次に、図22および図23に示すように、絶縁膜IF1およびIR1をエッチングする(図6のステップS25)。このステップS25では、DTI領域DTAにおいて、開口部OP1に露出した部分の絶縁膜IF1、および、開口部OP3に露出した部分の絶縁膜IR1を、同一のエッチング剤でエッチングする。   Next, as shown in FIGS. 22 and 23, the insulating films IF1 and IR1 are etched (step S25 in FIG. 6). In this step S25, in the DTI region DTA, the portion of the insulating film IF1 exposed in the opening OP1 and the portion of the insulating film IR1 exposed in the opening OP3 are etched with the same etching agent.

前述したように、絶縁膜IF1およびIR1をエッチングするエッチング剤に対する絶縁膜LN1のエッチング速度は、そのエッチング剤に対する絶縁膜IF1およびIR1のいずれのエッチング速度よりも小さい。したがって、絶縁膜IF1およびIR1をエッチングするエッチング剤により、絶縁膜LN1をエッチングせずに、絶縁膜IF1およびIR1を選択的にエッチングすることができる。   As described above, the etching rate of insulating film LN1 with respect to the etching agent that etches insulating films IF1 and IR1 is lower than the etching rate of insulating films IF1 and IR1 with respect to the etching agent. Therefore, the insulating films IF1 and IR1 can be selectively etched without etching the insulating film LN1 by the etching agent that etches the insulating films IF1 and IR1.

開口部OP1に露出した部分の絶縁膜IF1をエッチング剤でエッチングすることにより、開口部OP2の内部の絶縁膜IF1を除去して絶縁膜LN1を露出させ、開口部OP1の開口幅WD1を、開口部OP2の開口幅WD2と等しくするか、または、開口部OP2の開口幅WD2よりも広げる。また、開口部OP3に露出した部分の絶縁膜IR1をエッチング剤でエッチングすることにより、開口部OP3の開口幅WD3を、開口部OP2の開口幅WD2と等しくするか、または、開口部OP2の開口幅WD2よりも広げる。   The portion of the insulating film IF1 exposed in the opening OP1 is etched with an etchant, thereby removing the insulating film IF1 inside the opening OP2 to expose the insulating film LN1, and opening the opening width WD1 of the opening OP1. It is made equal to the opening width WD2 of the part OP2, or wider than the opening width WD2 of the opening OP2. Further, by etching the insulating film IR1 in the portion exposed to the opening OP3 with an etching agent, the opening width WD3 of the opening OP3 is made equal to the opening width WD2 of the opening OP2, or the opening of the opening OP2 is opened. It is wider than the width WD2.

これにより、開口部OP1、OP2およびOP3における最小開口幅が、開口部OP2の開口幅WD2に等しくなる。したがって、複数のDTI構造DSの間で、開口部OP1、OP2およびOP3における最小開口幅がばらつくことを防止または抑制することができ、形状精度を向上させることができる。   Thereby, the minimum opening width in the openings OP1, OP2, and OP3 becomes equal to the opening width WD2 of the opening OP2. Therefore, it is possible to prevent or suppress variations in the minimum opening width in the openings OP1, OP2, and OP3 between the plurality of DTI structures DS, and to improve the shape accuracy.

また、このとき、開口幅WD1が広げられた開口部OP1、開口部OP2、開口幅WD3が広げられた開口部OP3、および、溝部TP1により、溝構造TSが形成される。このような溝構造TSにより、溝構造TSのうち、溝幅WD4と等しいか、または、溝幅WD4よりも小さい溝幅を有する部分の上端、すなわち肩部SH、の高さ位置を、絶縁膜IR1の下面の高さ位置まで下げることができる。   At this time, a groove structure TS is formed by the opening OP1, the opening OP2, the opening OP2, the opening OP3 having the opening WD3 widened, and the groove TP1. By such a groove structure TS, the height position of the upper end of the portion having a groove width equal to or smaller than the groove width WD4 in the groove structure TS, that is, the shoulder portion SH is set to the insulating film. It can be lowered to the height position of the lower surface of IR1.

なお、開口部OP1の開口幅WD1を、開口部OP2の開口幅WD2よりも広げ、かつ、開口部OP3の開口幅WD3を、開口部OP2の開口幅WD2よりも広げた場合を、図24に示す。   FIG. 24 shows a case where the opening width WD1 of the opening OP1 is wider than the opening width WD2 of the opening OP2, and the opening width WD3 of the opening OP3 is wider than the opening width WD2 of the opening OP2. Show.

また、肩部SHの高さ位置を絶縁膜IR1の下面の高さ位置まで下げるためには、開口部OP1の開口幅WD1が、溝部TP1の溝幅WD4よりも広げられればよく、開口部OP1の開口幅WD1が、開口部OP2の開口幅WD2よりも狭くてもよい。同様に、肩部SHの高さ位置を絶縁膜IR1の下面の高さ位置まで下げるためには、開口部OP3の開口幅WD3が、溝部TP1の溝幅WD4よりも広げられればよく、開口部OP3の開口幅WD3が、開口部OP2の開口幅WD2よりも狭くてもよい。   Further, in order to lower the height position of the shoulder portion SH to the height position of the lower surface of the insulating film IR1, the opening width WD1 of the opening portion OP1 only needs to be wider than the groove width WD4 of the groove portion TP1, and the opening portion OP1. The opening width WD1 may be narrower than the opening width WD2 of the opening OP2. Similarly, in order to lower the height position of the shoulder portion SH to the height position of the lower surface of the insulating film IR1, the opening width WD3 of the opening portion OP3 only needs to be wider than the groove width WD4 of the groove portion TP1. The opening width WD3 of OP3 may be narrower than the opening width WD2 of the opening OP2.

次に、図25および図26に示すように、絶縁膜IF2を形成する(図6のステップS26)。このステップS26では、DTI領域DTAにおいて、溝構造TSの内部、すなわち、溝部TP1の内部、開口部OP3の内部、開口部OP2の内部、開口部OP1の内部、および、絶縁膜IF1上に、例えばCVD法により、絶縁膜IF2を形成する。これにより、溝部TP1を、絶縁膜IF2により、溝部TP1の内部に空間SPを残して閉塞する。絶縁膜IF2は、シリコンと酸素とを含有する。   Next, as shown in FIGS. 25 and 26, an insulating film IF2 is formed (step S26 in FIG. 6). In this step S26, in the DTI region DTA, the inside of the trench structure TS, that is, the inside of the trench TP1, the inside of the opening OP3, the inside of the opening OP2, the inside of the opening OP1, and the insulating film IF1, for example, The insulating film IF2 is formed by the CVD method. As a result, the trench TP1 is blocked by the insulating film IF2 while leaving the space SP inside the trench TP1. The insulating film IF2 contains silicon and oxygen.

例えば、ステップS26では、テトラエトキシシラン(TEOS)ガスを含むガスを用いたプラズマ化学気相成長(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition;PECVD)法により、酸化シリコン膜からなる絶縁膜IF2を形成することができる。このTEOSガスを含むガスを用いたPECVD法により形成された酸化シリコン膜は、PTEOS膜と称される。   For example, in step S26, the insulating film IF2 made of a silicon oxide film may be formed by a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method using a gas containing tetraethoxysilane (TEOS) gas. it can. A silicon oxide film formed by PECVD using a gas containing TEOS gas is referred to as a PTEOS film.

あるいは、ステップS26では、TEOSガスに代え、シラン(SiH)ガスを含むガスを用いたPECVD法により、酸化シリコン膜からなる絶縁膜IF2を形成することができる。このSiHガスを含むガスを用いたPECVD法により形成された酸化シリコン膜は、P−SiO膜と称される。 Alternatively, in step S26, the insulating film IF2 made of a silicon oxide film can be formed by PECVD using a gas containing silane (SiH 4 ) gas instead of the TEOS gas. A silicon oxide film formed by PECVD using a gas containing SiH 4 gas is referred to as a P-SiO film.

上記したPTEOS膜またはP−SiO膜からなる絶縁膜IF2を形成する場合、溝構造TSの側面のうち肩部SHよりも低い高さ位置に位置する部分に形成される絶縁膜IF2の膜厚は、上側ほど、すなわち溝構造TSの肩部SHに近いほど、厚くなる。そして、絶縁膜IF2の形成を開始した後、途中で、図25に示すように、溝構造TSの両側面に形成される絶縁膜IF2の間隔は、肩部SH付近で、最も狭くなる。したがって、絶縁膜IF2を形成する際に、溝構造TSの両側面に形成される絶縁膜IF2が接触して空間SPの閉塞が開始する高さ位置は、肩部SHの高さ位置に略等しい。そして、その後、絶縁膜IF2の形成を続けることにより、図26に示すように、溝部TP1は、絶縁膜IF2により、溝部TP1の内部に空間SPを残して閉塞される。   When the insulating film IF2 made of the PTEOS film or the P-SiO film is formed, the film thickness of the insulating film IF2 formed on the side surface of the trench structure TS that is located at a lower position than the shoulder SH is as follows. The upper side, that is, the closer to the shoulder SH of the groove structure TS, the thicker it becomes. Then, after the formation of the insulating film IF2 is started, as shown in FIG. 25, the interval between the insulating films IF2 formed on both side surfaces of the trench structure TS is narrowest in the vicinity of the shoulder portion SH. Therefore, when the insulating film IF2 is formed, the height position where the insulating film IF2 formed on both side surfaces of the trench structure TS comes into contact and the space SP starts to be closed is substantially equal to the height position of the shoulder portion SH. . Then, by subsequently forming the insulating film IF2, as shown in FIG. 26, the trench TP1 is blocked by the insulating film IF2 leaving a space SP inside the trench TP1.

前述したように、本実施の形態1では、肩部SHの高さ位置を、絶縁膜IR1の下面の高さ位置まで下げることができる。また、この肩部SHの高さ位置が高いほど、絶縁膜IF2を形成する際に空間SPの閉塞が開始する高さ位置が高くなる。したがって、肩部SHの高さ位置を低くすることにより、絶縁膜IF2を形成する際に空間SPの閉塞が開始する高さ位置を低くすることができるので、空間SPの上端の高さ位置、すなわち空間SPの閉塞位置CPを低くすることができる。   As described above, in the first embodiment, the height position of the shoulder portion SH can be lowered to the height position of the lower surface of the insulating film IR1. Further, the higher the height position of the shoulder portion SH, the higher the height position at which the space SP starts to be closed when the insulating film IF2 is formed. Therefore, by reducing the height position of the shoulder portion SH, the height position at which the space SP starts to be closed when the insulating film IF2 is formed can be lowered. Therefore, the height position of the upper end of the space SP, That is, the blocking position CP of the space SP can be lowered.

なお、絶縁膜IF2として上記したPTEOS膜またはP−SiO膜からなる1層の膜を形成する場合に代え、例えば3層など複数層の絶縁膜が積層された積層膜としての絶縁膜を形成することもできる。例えば3層の絶縁膜が積層された積層膜を形成する場合、1層目の絶縁膜として、溝構造TSの内壁に、オゾン(O)ガスおよびテトラエトキシシラン(TEOS)ガスを含むガスを用いたCVD法により、いわゆるOTEOS膜と称される酸化シリコン膜からなる絶縁膜を形成する。次に、1層目の絶縁膜上に、2層目の絶縁膜として、溝構造TSを閉塞しないように、上記したPTEOS膜またはP−SiO膜からなる絶縁膜を形成する。次に、2層目の絶縁膜上に、3層目の絶縁膜として、1層目の絶縁膜と同様に、OTEOS膜からなる絶縁膜を形成し、3層目の絶縁膜により、溝構造TSを、溝構造TSの内部に空間SPを残して閉塞する。 Instead of forming a single-layer film made of the PTEOS film or P-SiO film as the insulating film IF2, an insulating film is formed as a laminated film in which a plurality of insulating films such as three layers are laminated. You can also. For example, when forming a laminated film in which three insulating films are laminated, a gas containing ozone (O 3 ) gas and tetraethoxysilane (TEOS) gas is formed on the inner wall of the trench structure TS as the first insulating film. An insulating film made of a silicon oxide film called a so-called O 3 TEOS film is formed by the CVD method used. Next, an insulating film made of the above-described PTEOS film or P-SiO film is formed on the first insulating film as the second insulating film so as not to block the trench structure TS. Next, an insulating film made of an O 3 TEOS film is formed on the second insulating film as the third insulating film, similarly to the first insulating film. The groove structure TS is closed while leaving a space SP inside the groove structure TS.

このとき、1層目の絶縁膜の段差被覆性は相対的に高いので、溝部TP1の内壁における1層目の絶縁膜の厚さは、高さ位置に関わらず略均一である。一方、2層目の絶縁膜の段差被覆性は1層目の絶縁膜の段差被覆性よりも低いため、溝部TP1の内壁における2層目の絶縁膜の厚さは、上側ほど、すなわち肩部SHに近いほど、厚くなり、溝部TP1の両側面に形成される絶縁膜IF2の間隔は、肩部SH付近で最も狭くなる。さらに、3層目の絶縁膜の段差被覆性は2層目の絶縁膜の段差被覆性よりも高いため、空間SPの閉塞位置CPを、肩部SH付近まで下げることができる。   At this time, since the step coverage of the first insulating film is relatively high, the thickness of the first insulating film on the inner wall of the trench TP1 is substantially uniform regardless of the height position. On the other hand, since the step coverage of the second insulating film is lower than the step coverage of the first insulating film, the thickness of the second insulating film on the inner wall of the trench TP1 is higher, that is, the shoulder portion. The closer to SH, the thicker it becomes, and the distance between the insulating films IF2 formed on both side surfaces of the trench TP1 is the narrowest in the vicinity of the shoulder SH. Furthermore, since the step coverage of the third insulating film is higher than the step coverage of the second insulating film, the closing position CP of the space SP can be lowered to the vicinity of the shoulder SH.

次に、図27および図28に示すように、絶縁膜IF2を平坦化する(図6のステップS27)。このステップS27では、CMP法などを用いて絶縁膜IF2を研磨し、絶縁膜IF2の表面を平坦化する。図27および図28には、絶縁膜IF1上の絶縁膜IF2を研磨して除去する例を示す。これにより、図15にも示したように、溝構造TSと、絶縁膜IF2とにより、DTI構造DSが形成される。   Next, as shown in FIGS. 27 and 28, the insulating film IF2 is planarized (step S27 in FIG. 6). In step S27, the insulating film IF2 is polished using a CMP method or the like, and the surface of the insulating film IF2 is planarized. 27 and 28 show an example in which the insulating film IF2 over the insulating film IF1 is polished and removed. As a result, as shown in FIG. 15, the DTI structure DS is formed by the trench structure TS and the insulating film IF2.

次に、図29および図30に示すように、コンタクトホールCHを形成する(図5のステップ18)。このステップS18では、高耐圧MOS領域HMAにおいて、絶縁膜IF1およびLN1を貫通して、n型ソース領域NSH、n型ドレイン領域NDH、p型コンタクト領域PCHのそれぞれに達する、孔部としてのコンタクトホールCHを形成する。また、低耐圧MOS領域LMAにおいて、p型ソース領域PSL、p型ドレイン領域PDL、n型ソース領域NSLおよびn型ドレイン領域NDLのそれぞれに達する、孔部としてのコンタクトホールCHを形成する。 Next, as shown in FIGS. 29 and 30, a contact hole CH is formed (step 18 in FIG. 5). In this step S18, in the high-breakdown-voltage MOS region HMA, holes that penetrate through the insulating films IF1 and LN1 and reach the n + type source region NSH, n + type drain region NDH, and p + type contact region PCH, Contact hole CH is formed. Further, in the low breakdown voltage MOS region LMA, a contact hole CH as a hole reaching each of the p + type source region PSL, the p + type drain region PDL, the n + type source region NSL and the n + type drain region NDL is formed. To do.

まず、開口部が形成されたレジスト膜(図示せず)をエッチングマスクとして用いて、絶縁膜IF1をエッチングするためのエッチング剤により、絶縁膜IF1をエッチングする。次に、開口部が形成されたレジスト膜(図示せず)をエッチングマスクとして用いて、絶縁膜LN1をエッチングするためのエッチング剤により、絶縁膜LN1をエッチングする。これにより、絶縁膜IF1およびLN1を貫通して、n型ソース領域NSH、n型ドレイン領域NDH、p型コンタクト領域PCH、p型ソース領域PSL、p型ドレイン領域PDL、n型ソース領域NSLおよびn型ドレイン領域NDLのそれぞれに達するコンタクトホールCHを形成する。 First, the insulating film IF1 is etched with an etching agent for etching the insulating film IF1, using a resist film (not shown) in which the opening is formed as an etching mask. Next, the insulating film LN1 is etched with an etching agent for etching the insulating film LN1, using a resist film (not shown) in which the opening is formed as an etching mask. Accordingly, the n + type source region NSH, the n + type drain region NDH, the p + type contact region PCH, the p + type source region PSL, the p + type drain region PDL, and the n + penetrate through the insulating films IF1 and LN1. Contact holes CH reaching each of type source region NSL and n + type drain region NDL are formed.

このとき、絶縁膜IF1をエッチングするエッチング剤に対する絶縁膜LN1のエッチング速度は、そのエッチング剤に対する絶縁膜IF1のエッチング速度よりも小さい。これにより、高耐圧MOS領域HMAおよび低耐圧MOS領域LMAにおいて、コンタクトホールCHのうち、絶縁膜IF1を貫通して絶縁膜LN1の上面に達する部分を形成する際に、絶縁膜IF1をエッチングするエッチング剤によるエッチングを、絶縁膜LN1の上面で精度よく停止させることができる。したがって、コンタクトホールCHを形状精度よく形成することができる。   At this time, the etching rate of the insulating film LN1 with respect to the etching agent for etching the insulating film IF1 is lower than the etching rate of the insulating film IF1 with respect to the etching agent. Thereby, in the high breakdown voltage MOS region HMA and the low breakdown voltage MOS region LMA, etching is performed to etch the insulating film IF1 when forming a portion of the contact hole CH that penetrates the insulating film IF1 and reaches the upper surface of the insulating film LN1. Etching with the agent can be accurately stopped on the upper surface of the insulating film LN1. Therefore, the contact hole CH can be formed with high shape accuracy.

次に、図31および図4に示すように、プラグPGを形成する(図5のステップS19)。このステップS19では、高耐圧MOS領域HMAおよび低耐圧MOS領域LMAにおいて、孔部としてのコンタクトホールCHの内部、および、絶縁膜IF1上に、窒化チタン膜からなるバリア膜をCVD法により形成する。次に、バリア膜上に、コンタクトホールCHの内部を埋め込むように、タングステン膜からなる導体膜をCVD法により形成する。その後、絶縁膜IFT上の不要な導体膜およびバリア膜をCMP法またはエッチバック法などによって除去する。これにより、コンタクトホールCHの内部を埋め込むように形成され、例えばタングステン膜からなる導体膜を含むプラグPGを形成することができる。   Next, as shown in FIGS. 31 and 4, a plug PG is formed (step S19 in FIG. 5). In this step S19, in the high breakdown voltage MOS region HMA and the low breakdown voltage MOS region LMA, a barrier film made of a titanium nitride film is formed in the contact hole CH as the hole and on the insulating film IF1 by the CVD method. Next, a conductor film made of a tungsten film is formed on the barrier film by a CVD method so as to fill the inside of the contact hole CH. Thereafter, unnecessary conductor films and barrier films on the insulating film IFT are removed by a CMP method or an etch back method. As a result, a plug PG that is formed so as to fill the inside of the contact hole CH and includes a conductor film made of, for example, a tungsten film can be formed.

型ソース領域NSH、n型ドレイン領域NDH、p型コンタクト領域PCH、p型ソース領域PSL、p型ドレイン領域PDL、n型ソース領域NSLおよびn型ドレイン領域NDLのそれぞれの表面には、導体部としてのシリサイド層SILが形成されている。つまり、コンタクトホールCHは、シリサイド層SILの上面に達する。したがって、コンタクトホールCHを埋め込むように形成されたプラグPGは、シリサイド層SILと電気的に接続される。 n + type source region NSH, n + type drain region NDH, p + type contact region PCH, p + type source region PSL, p + type drain region PDL, n + type source region NSL and n + type drain region NDL, respectively A silicide layer SIL as a conductor portion is formed on the surface of the. That is, the contact hole CH reaches the upper surface of the silicide layer SIL. Therefore, the plug PG formed so as to fill the contact hole CH is electrically connected to the silicide layer SIL.

次に、図3に示すように、絶縁膜IF1およびIF2からなる絶縁膜IFT上に、例えばアルミニウム(Al)合金膜を主体とする1層目の配線M1を形成する。配線M1は、コンタクトホールCH内のプラグPGと電気的に接続される。その後、1層目の配線M1上を含めて絶縁膜IFT上に、例えば酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜IL1を形成し、層間絶縁膜IL1を貫通して配線M1に達するプラグPG1を形成する。   Next, as shown in FIG. 3, a first-layer wiring M1 mainly composed of, for example, an aluminum (Al) alloy film is formed on the insulating film IFT made of the insulating films IF1 and IF2. The wiring M1 is electrically connected to the plug PG in the contact hole CH. Thereafter, an interlayer insulating film IL1 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the insulating film IFT including the first layer wiring M1, and a plug PG1 penetrating the interlayer insulating film IL1 and reaching the wiring M1 is formed.

次に、層間絶縁膜IL1上に、例えばAl合金膜を主体とする2層目の配線M2を形成する。配線M2は、層間絶縁膜IL1を貫通するプラグPG1と電気的に接続される。その後、2層目の配線M2上を含めて層間絶縁膜IL1上に、例えば酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜IL2を形成し、層間絶縁膜IL2を貫通して配線M2に達するプラグPG2を形成する。   Next, a second-layer wiring M2 mainly composed of, for example, an Al alloy film is formed on the interlayer insulating film IL1. The wiring M2 is electrically connected to the plug PG1 that penetrates the interlayer insulating film IL1. Thereafter, an interlayer insulating film IL2 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the interlayer insulating film IL1 including the second layer wiring M2, and a plug PG2 penetrating the interlayer insulating film IL2 and reaching the wiring M2 is formed. .

次に、層間絶縁膜IL2上に、例えばAl合金膜を主体とする3層目の配線M3を形成する。配線M3は、層間絶縁膜IL2を貫通するプラグPG2と電気的に接続される。その後、3層目の配線M3上を含めて層間絶縁膜IL2上に、例えば酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜IL3を形成する。このようにして、図3に示す半導体装置が形成される。   Next, a third-layer wiring M3 mainly composed of, for example, an Al alloy film is formed on the interlayer insulating film IL2. The wiring M3 is electrically connected to the plug PG2 that penetrates the interlayer insulating film IL2. Thereafter, an interlayer insulating film IL3 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the interlayer insulating film IL2 including the third-layer wiring M3. In this way, the semiconductor device shown in FIG. 3 is formed.

<閉塞位置について>
次に、溝部内に空間を残して溝部を閉塞する際の空間の閉塞位置について、比較例の半導体装置と対比しながら説明する。図32〜図34は、比較例の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。
<About the blocking position>
Next, the closing position of the space when the groove is closed while leaving a space in the groove will be described in comparison with the semiconductor device of the comparative example. 32 to 34 are main-portion cross-sectional views during the manufacturing process of the semiconductor device of the comparative example.

比較例の半導体装置は、例えば実施の形態1の半導体装置の製造工程と同様の製造工程において、図6のステップS21の工程と同様の工程を行って開口部OP2を形成する際に、開口部OP2の開口幅WD2が、後の工程で形成される溝部TP1の溝幅WD4と等しくなるように、開口部OP2が形成される。したがって、その後、図6のステップS22〜ステップS24の工程と同様の工程を行って、形成される溝構造TS100において、図32に示すように、開口部OP2の開口幅WD2が、溝部TP1の溝幅WD4と等しい。   In the semiconductor device of the comparative example, for example, in the manufacturing process similar to the manufacturing process of the semiconductor device of the first embodiment, when the opening OP2 is formed by performing the same process as the process of step S21 in FIG. The opening OP2 is formed so that the opening width WD2 of OP2 is equal to the groove width WD4 of the groove TP1 formed in a later step. Therefore, after that, the same processes as those in steps S22 to S24 in FIG. 6 are performed, and in the groove structure TS100 to be formed, as shown in FIG. 32, the opening width WD2 of the opening OP2 is the groove of the groove TP1. It is equal to the width WD4.

その後、図6のステップS25の工程と同様の工程を行って、開口部OP1の開口幅WD1、および、開口部OP3の開口幅WD3が広げられた場合には、図32に示すように、開口部OP1の開口幅WD1、および、開口部OP3の開口幅WD3が、溝部TP1の溝幅WD4よりも広い。しかし、開口部OP2の開口幅WD2が、溝部TP1の溝幅WD4と等しいため、溝構造TS100のうち、溝幅WD4と等しいか、または、溝幅WD4よりも小さい溝幅を有する部分の上端、すなわち肩部SH100、の高さ位置は、絶縁膜LN1の上面の高さ位置に等しくなり、絶縁膜IR1の下面の高さ位置より高くなる。   Thereafter, the same process as step S25 of FIG. 6 is performed, and when the opening width WD1 of the opening OP1 and the opening width WD3 of the opening OP3 are widened, as shown in FIG. The opening width WD1 of the portion OP1 and the opening width WD3 of the opening OP3 are wider than the groove width WD4 of the groove portion TP1. However, since the opening width WD2 of the opening portion OP2 is equal to the groove width WD4 of the groove portion TP1, the upper end of the portion having a groove width equal to or smaller than the groove width WD4 in the groove structure TS100, That is, the height position of the shoulder portion SH100 is equal to the height position of the upper surface of the insulating film LN1, and is higher than the height position of the lower surface of the insulating film IR1.

前述したように、この肩部SH100の高さ位置が高いほど、絶縁膜IF2を形成する際に空間SP100の閉塞が開始する高さ位置が高くなる。したがって、比較例では、肩部SH100の高さ位置が高くなることにより、図6のステップS26の工程と同様の工程を行って、絶縁膜IF2を形成する際に、図33に示すように、空間SP100の閉塞が開始する高さ位置が高くなってしまう。そのため、比較例では、空間SP100の上端の高さ位置、すなわち空間SP100の閉塞位置CP100を低くすることができない。したがって、比較例では、溝部TP1の内部に絶縁膜IF2を形成することにより、溝部TP1内に空間SP100を残して溝部TP1を閉塞することはできるものの、空間SP100の閉塞位置CP100が所望の位置よりも高くなるおそれがある。   As described above, the higher the height position of the shoulder portion SH100, the higher the height position at which the space SP100 starts to be closed when the insulating film IF2 is formed. Therefore, in the comparative example, when the height of the shoulder portion SH100 is increased, the process similar to the process of step S26 of FIG. 6 is performed to form the insulating film IF2, as shown in FIG. The height position where the blockage of the space SP100 starts is increased. Therefore, in the comparative example, the height position of the upper end of the space SP100, that is, the closing position CP100 of the space SP100 cannot be lowered. Therefore, in the comparative example, by forming the insulating film IF2 inside the trench TP1, the trench TP1 can be closed while leaving the space SP100 in the trench TP1, but the closing position CP100 of the space SP100 is more than the desired position. May be high.

空間SP100の閉塞位置CP100が所望の位置よりも高くなると、絶縁膜IF2を形成した後、例えば絶縁膜IF2を研磨し、絶縁膜IF2の表面を平坦化する際に、絶縁膜IF2の表面の高さ位置が空間SP100の閉塞位置CP100よりも低くなる。これにより、図34に示すように、空間SP100が絶縁膜IF2の表面に露出するおそれがある。そのため、研磨用のスラリーが空間SP100に入り込むか、その後の洗浄工程において洗浄液が空間SP100に入り込むおそれがある。また、その後、空間SP100に入り込んだスラリーまたは洗浄液が空間SP100から吹き出すことにより異物が発生するなどして、半導体装置の形状に欠陥が発生し、半導体装置の性能が低下するおそれがある。   When the blocking position CP100 of the space SP100 becomes higher than a desired position, after the insulating film IF2 is formed, for example, when the insulating film IF2 is polished and the surface of the insulating film IF2 is planarized, the surface of the insulating film IF2 is high. The position is lower than the closing position CP100 of the space SP100. Thereby, as shown in FIG. 34, the space SP100 may be exposed on the surface of the insulating film IF2. Therefore, there is a possibility that the polishing slurry enters the space SP100 or the cleaning liquid enters the space SP100 in the subsequent cleaning process. In addition, after that, the slurry or the cleaning liquid that has entered the space SP100 blows out from the space SP100, and foreign matter is generated. For this reason, defects may occur in the shape of the semiconductor device, and the performance of the semiconductor device may be deteriorated.

空間SP100が絶縁膜IF2の表面に露出することを防止するためには、絶縁膜IF2の表面を平坦化した後の絶縁膜IF2の表面の高さ位置を上昇させなければならない。そのため、絶縁膜IF1およびLN1を貫通して、例えばn型ソース領域NSLなどに達するコンタクトホールCH(図29および図30参照)の幅に対する深さの比であるアスペクト比が高くなる。したがって、コンタクトホールCHおよびプラグPG(図31および図4参照)を形状精度よく形成できず、半導体装置の性能が低下するおそれがある。 In order to prevent the space SP100 from being exposed to the surface of the insulating film IF2, it is necessary to raise the height position of the surface of the insulating film IF2 after the surface of the insulating film IF2 is planarized. Therefore, the aspect ratio that is the ratio of the depth to the width of the contact hole CH (see FIGS. 29 and 30) that penetrates the insulating films IF1 and LN1 and reaches, for example, the n + -type source region NSL and the like becomes high. Therefore, the contact hole CH and the plug PG (see FIGS. 31 and 4) cannot be formed with high shape accuracy, and the performance of the semiconductor device may be deteriorated.

<本実施の形態の主要な特徴と効果>
本実施の形態1の半導体装置は、半導体基板SUBの主面に形成された絶縁膜IR1と、絶縁膜IR1上に形成された絶縁膜LN1とを有する。また、本実施の形態1の半導体装置は、絶縁膜LN1を貫通して絶縁膜IR1に達する開口部OP2と、開口部OP2に露出した部分の絶縁膜IR1を貫通して半導体基板SUBに達する開口部OP3と、開口部OP3に露出した部分の半導体基板SUBに形成された溝部TP1とを有する。開口部OP2の開口幅WD2、および、開口部OP3の開口幅WD3は、溝部TP1の溝幅WD4よりも広い。また、溝部TP1は、絶縁膜IF2により、溝部TP1の内部に空間SPを残して閉塞されている。
<Main features and effects of the present embodiment>
The semiconductor device according to the first embodiment includes an insulating film IR1 formed on the main surface of the semiconductor substrate SUB and an insulating film LN1 formed on the insulating film IR1. In the semiconductor device of the first embodiment, the opening OP2 that reaches the insulating film IR1 through the insulating film LN1 and the opening that reaches the semiconductor substrate SUB through the insulating film IR1 exposed in the opening OP2 are provided. A portion OP3 and a groove portion TP1 formed in the portion of the semiconductor substrate SUB exposed to the opening OP3. The opening width WD2 of the opening OP2 and the opening width WD3 of the opening OP3 are wider than the groove width WD4 of the groove TP1. Further, the trench part TP1 is closed by the insulating film IF2 leaving a space SP inside the trench part TP1.

これにより、溝構造TSのうち、溝幅WD4と等しいか、または、溝幅WD4よりも小さい溝幅を有する部分の上端、すなわち肩部SH、の高さ位置を、絶縁膜IR1の下面の高さ位置まで下げることができる。この肩部SHの高さ位置が高いほど、絶縁膜IF2を形成する際に空間SPの閉塞が開始する高さ位置が高くなる。したがって、肩部SHの高さを低くすることにより、絶縁膜IF2を形成する際に空間SPの閉塞が開始する高さ位置を低くすることができるので、空間SPの上端の高さ位置、すなわち空間SPの閉塞位置CPを低くすることができる。   Thereby, the height position of the upper end of the portion having a groove width equal to or smaller than the groove width WD4 in the groove structure TS, that is, the shoulder portion SH is set to the height of the lower surface of the insulating film IR1. The position can be lowered. The higher the height position of the shoulder portion SH, the higher the height position at which the space SP starts to be closed when the insulating film IF2 is formed. Therefore, by reducing the height of the shoulder portion SH, the height position at which the space SP starts to be closed when the insulating film IF2 is formed can be lowered. Therefore, the height position of the upper end of the space SP, that is, The closing position CP of the space SP can be lowered.

このように、本実施の形態1によれば、空間SPの閉塞位置CPを所望の位置まで容易に下降させることができる。そのため、例えば絶縁膜IF2を研磨し、絶縁膜IF2の表面を平坦化する際に、絶縁膜IF2の表面の高さ位置が空間SPの閉塞位置CPよりも低くなることを防止または抑制することができる。また、空間SPが絶縁膜IF2の表面に露出して研磨用のスラリーが空間SPに入り込むこと、および、その後の洗浄工程において洗浄液が空間SPに入り込むことを、防止または抑制することができる。したがって、その後、空間SPに入り込んだスラリーまたは洗浄液が空間SPから吹き出すことにより異物が発生することを防止または抑制し、半導体装置の形状に欠陥が発生することを防止または抑制し、半導体装置の性能を向上させることができる。   Thus, according to the first embodiment, the closed position CP of the space SP can be easily lowered to a desired position. Therefore, for example, when the insulating film IF2 is polished and the surface of the insulating film IF2 is planarized, it is possible to prevent or suppress the height position of the surface of the insulating film IF2 from becoming lower than the closing position CP of the space SP. it can. In addition, it is possible to prevent or suppress the space SP from being exposed on the surface of the insulating film IF2 and the polishing slurry from entering the space SP and the cleaning liquid from entering the space SP in the subsequent cleaning step. Therefore, after that, the slurry or cleaning liquid that has entered the space SP blows out from the space SP, thereby preventing or suppressing the generation of foreign matter, and preventing or suppressing the occurrence of defects in the shape of the semiconductor device. Can be improved.

また、絶縁膜IF2の表面を平坦化した後の絶縁膜IF2の表面の高さ位置を下降させることができるので、絶縁膜IF1およびLN1を貫通して、例えばn型ソース領域NSLなどに達するコンタクトホールCH(図29および図30参照)の幅に対する深さの比であるアスペクト比を低くすることができる。そのため、コンタクトホールCHおよびプラグPG(図31および図4参照)を形状精度よく形成することができ、半導体装置の性能を向上させることができる。 Further, since the height position of the surface of the insulating film IF2 after planarizing the surface of the insulating film IF2 can be lowered, the insulating film IF1 and LN1 are penetrated to reach, for example, the n + type source region NSL. The aspect ratio which is the ratio of the depth to the width of the contact hole CH (see FIGS. 29 and 30) can be reduced. Therefore, the contact hole CH and the plug PG (see FIGS. 31 and 4) can be formed with high shape accuracy, and the performance of the semiconductor device can be improved.

(実施の形態2)
実施の形態1の半導体装置の製造方法では、開口部OP2を形成した後、絶縁膜IF1を形成した。一方、実施の形態2の半導体装置の製造方法では、絶縁膜IF1を形成した後、開口部OP2を形成する。
(Embodiment 2)
In the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, the insulating film IF1 is formed after the opening OP2 is formed. On the other hand, in the method of manufacturing the semiconductor device of the second embodiment, the opening OP2 is formed after the insulating film IF1 is formed.

本実施の形態2の半導体装置の構成は、実施の形態1の半導体装置の構成と同様であり、その説明を省略する。   The configuration of the semiconductor device according to the second embodiment is the same as the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment, and the description thereof is omitted.

<半導体装置の製造方法>
次に、本実施の形態2の半導体装置の製造方法について説明する。図35は、実施の形態2の半導体装置の製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図35は、図5に示す製造プロセスフローを、本実施の形態2の半導体装置の製造工程として行うときに、図5のステップS17に含まれる製造工程を示す。図36〜図42は、実施の形態2の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。図36〜図42は、DTI構造周辺の構成を示す拡大断面図である。
<Method for Manufacturing Semiconductor Device>
Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment will be described. FIG. 35 is a manufacturing process flow chart showing a part of the manufacturing process of the semiconductor device of Second Embodiment. FIG. 35 shows a manufacturing process included in step S17 of FIG. 5 when the manufacturing process flow shown in FIG. 5 is performed as a manufacturing process of the semiconductor device of the second embodiment. 36 to 42 are main-portion cross-sectional views during the manufacturing process of the semiconductor device of Second Embodiment. 36 to 42 are enlarged sectional views showing the configuration around the DTI structure.

なお、本実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、DTI構造DSは、LDMOSFETQHと、pチャネル型のMISFETQPとの間に形成されてもよいし、その他各種の素子の周辺に形成されてもよい。   Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the DTI structure DS may be formed between the LDMOSFET QH and the p-channel type MISFET QP, or formed around other various elements. May be.

本実施の形態2でも、実施の形態1で図7〜図14を用いて説明した工程(図5のステップS11〜ステップS16)と同様の工程を行って、絶縁膜LN1を形成する。   Also in the second embodiment, the same process as the process described in the first embodiment with reference to FIGS. 7 to 14 (step S11 to step S16 in FIG. 5) is performed to form the insulating film LN1.

次に、DTI構造DSを形成する(図5のステップS17)。本実施の形態2では、図5のステップS17は、図35のステップS31〜ステップS38の工程を含む。以下では、図35のステップS31〜ステップS38の工程を、図36〜図42および図25〜図28を用いて説明する。   Next, the DTI structure DS is formed (step S17 in FIG. 5). In the second embodiment, step S17 in FIG. 5 includes steps S31 to S38 in FIG. Hereinafter, steps S31 to S38 in FIG. 35 will be described with reference to FIGS. 36 to 42 and FIGS. 25 to 28.

まず、図36に示すように、絶縁膜IF1を形成する(図35のステップS31)。このステップS31では、DTI構造DSが形成される領域であるDTI領域DTAにおいて、絶縁膜LN1上に、絶縁膜IF1を形成する。絶縁膜IF1は、シリコンと酸素とを含有する。具体的には、実施の形態1における図6のステップS22の工程と同様の工程を行うことにより、絶縁膜IF1を形成することができる。なお、図示は省略するが、実施の形態1と同様に、高耐圧MOS領域HMAおよび低耐圧MOS領域LMA(図13参照)においても、絶縁膜IF1を形成する。   First, as shown in FIG. 36, an insulating film IF1 is formed (step S31 in FIG. 35). In this step S31, an insulating film IF1 is formed on the insulating film LN1 in the DTI region DTA, which is a region where the DTI structure DS is formed. The insulating film IF1 contains silicon and oxygen. Specifically, the insulating film IF1 can be formed by performing a process similar to the process of step S22 of FIG. 6 in the first embodiment. Although not shown, the insulating film IF1 is also formed in the high breakdown voltage MOS region HMA and the low breakdown voltage MOS region LMA (see FIG. 13) as in the first embodiment.

次に、図37および図38に示すように、開口部OP1を形成する(図35のステップS32)。このステップS32では、DTI領域DTAにおいて、絶縁膜IF1を貫通して絶縁膜LN1の上面に達する開口部OP1を形成する。   Next, as shown in FIGS. 37 and 38, an opening OP1 is formed (step S32 in FIG. 35). In this step S32, an opening OP1 that penetrates the insulating film IF1 and reaches the upper surface of the insulating film LN1 is formed in the DTI region DTA.

まず、絶縁膜IF1上に、フォトレジストからなるレジスト膜PR3を形成し、形成されたレジスト膜PR3をパターン露光した後、現像する。これにより、図37に示すように、レジスト膜PR3を貫通して絶縁膜IF1の上面に達する開口部OR3が形成される。開口部OR3の開口幅WR3は、開口部OP1の開口幅WD1に応じて決定され、例えば、開口部OR2の開口幅WR2は、ステップS32で形成される開口部OP1の開口幅WD1(図38参照)と等しい。   First, a resist film PR3 made of a photoresist is formed on the insulating film IF1, and the formed resist film PR3 is subjected to pattern exposure and then developed. As a result, as shown in FIG. 37, an opening OR3 that penetrates the resist film PR3 and reaches the upper surface of the insulating film IF1 is formed. The opening width WR3 of the opening OR3 is determined according to the opening width WD1 of the opening OP1, and for example, the opening width WR2 of the opening OR2 is the opening width WD1 of the opening OP1 formed in step S32 (see FIG. 38). ).

次に、開口部OR3が形成されたレジスト膜PR3をエッチングマスクとして用いて、開口部OR3の底面に露出した部分の絶縁膜IF1をエッチングする。その後、例えばアッシングを行うことにより、開口部OR3が形成されたレジスト膜PR3を除去する。これにより、図38に示すように、絶縁膜IF1を貫通して絶縁膜LN1の上面に達する開口部OP1が形成される。   Next, the portion of the insulating film IF1 exposed on the bottom surface of the opening OR3 is etched using the resist film PR3 in which the opening OR3 is formed as an etching mask. Thereafter, the resist film PR3 in which the opening OR3 is formed is removed by, for example, ashing. As a result, as shown in FIG. 38, an opening OP1 that penetrates the insulating film IF1 and reaches the upper surface of the insulating film LN1 is formed.

次に、図39に示すように、開口部OP2を形成する(図35のステップS33)。このステップS33では、DTI領域DTAにおいて、開口部OP1の底面に露出した部分の絶縁膜LN1を貫通して絶縁膜IR1の上面に達する開口部OP2を形成する。   Next, as shown in FIG. 39, an opening OP2 is formed (step S33 in FIG. 35). In this step S33, in the DTI region DTA, an opening OP2 that penetrates the portion of the insulating film LN1 exposed at the bottom surface of the opening OP1 and reaches the upper surface of the insulating film IR1 is formed.

具体的には、開口部OP1が形成された絶縁膜IF1をエッチングマスクとして用いて、開口部OP1の底面に露出した部分の絶縁膜LN1を、エッチング剤でエッチングする。これにより、開口部OP1の底面に露出した部分の絶縁膜LN1を貫通して絶縁膜IR1の上面に達する開口部OP2が形成される。   Specifically, using the insulating film IF1 in which the opening OP1 is formed as an etching mask, the portion of the insulating film LN1 exposed on the bottom surface of the opening OP1 is etched with an etching agent. As a result, an opening OP2 that penetrates the portion of the insulating film LN1 exposed on the bottom surface of the opening OP1 and reaches the upper surface of the insulating film IR1 is formed.

このステップS33では、絶縁膜LN1をエッチング剤により等方性エッチングする。また、このステップS33で用いるエッチング剤に対する絶縁膜IF1のエッチング速度、および、そのエッチング剤に対する絶縁膜IR1のエッチング速度は、そのエッチング剤に対する絶縁膜LN1のエッチング速度よりも小さい。そのため、開口部OP1の底面に露出した部分の絶縁膜LN1を貫通して絶縁膜IR1の上面に達する開口部OP2が形成された後、開口部OP2の内部に露出した部分の絶縁膜LN1の側面が、開口幅WD2の方向において、開口部OP1の内部に露出した部分の絶縁膜IF1の側面から後退する。すなわち、開口部OP2の側面が、開口幅WD2の方向において、開口部OP1の側面よりも外側方に後退する。これにより、開口部OP2の開口幅WD2が、開口部OP1の開口幅WD1よりも広くなるように、開口部OP2が形成される。   In step S33, the insulating film LN1 is isotropically etched with an etchant. Further, the etching rate of the insulating film IF1 with respect to the etching agent used in step S33 and the etching rate of the insulating film IR1 with respect to the etching agent are lower than the etching rate of the insulating film LN1 with respect to the etching agent. Therefore, after the opening OP2 that reaches the upper surface of the insulating film IR1 through the portion of the insulating film LN1 exposed on the bottom surface of the opening OP1 is formed, the side surface of the portion of the insulating film LN1 exposed inside the opening OP2 is formed. However, in the direction of the opening width WD2, it recedes from the side surface of the insulating film IF1 at the portion exposed inside the opening OP1. That is, the side surface of the opening OP2 recedes outward from the side surface of the opening OP1 in the direction of the opening width WD2. Accordingly, the opening OP2 is formed so that the opening width WD2 of the opening OP2 is wider than the opening width WD1 of the opening OP1.

絶縁膜IF1およびIR1が、シリコンと酸素とを含有し、絶縁膜LN1がシリコンと窒素とを含有する場合には、等方性エッチングとしてウェットエッチングを行うことができ、エッチング剤としてリン酸を含有するエッチング液を用いることができる。これにより、絶縁膜LN1のエッチング速度に比べ、絶縁膜IF1およびIR1のエッチング速度を極めて小さくすることができる。したがって、絶縁膜LN1をエッチングして開口部OP2を形成する際に、開口部OP1の内部に露出した絶縁膜IF1、および、開口部OP2の底面に露出した絶縁膜IR1がエッチングされないようにすることができる。   When the insulating films IF1 and IR1 contain silicon and oxygen and the insulating film LN1 contains silicon and nitrogen, wet etching can be performed as isotropic etching, and phosphoric acid is contained as an etching agent. An etching solution can be used. Thereby, compared with the etching rate of the insulating film LN1, the etching rates of the insulating films IF1 and IR1 can be extremely reduced. Therefore, when the insulating film LN1 is etched to form the opening OP2, the insulating film IF1 exposed inside the opening OP1 and the insulating film IR1 exposed on the bottom surface of the opening OP2 are not etched. Can do.

次に、図40に示すように、開口部OP3を形成する(図35のステップS34)。このステップS34では、DTI領域DTAにおいて、開口部OP1が形成された絶縁膜IF1をエッチングマスクとして用いて、絶縁膜IR1を異方性エッチングすることにより、開口部OP3を形成する。   Next, as shown in FIG. 40, the opening OP3 is formed (step S34 in FIG. 35). In this step S34, the opening OP3 is formed by anisotropically etching the insulating film IR1 using the insulating film IF1 in which the opening OP1 is formed as an etching mask in the DTI region DTA.

このステップS34では、絶縁膜IR1を異方性エッチングすることにより、開口部OP3の開口幅WD3が、開口部OP1の開口幅WD1と等しくなるように、開口部OP3を形成する。また、開口部OP1の開口幅WD1は、開口部OP2の開口幅WD2よりも狭い。したがって、このステップS34では、開口部OP3の開口幅WD3が、開口部OP2の開口幅WD2よりも狭くなるように、開口部OP3を形成することになる。すなわち、ステップS34では、開口部OP2の内部に露出した部分の絶縁膜LN1の側面が、開口幅WD2の方向において、開口部OP3の内部に露出した部分の絶縁膜IR1の側面よりも後退した状態になるように、開口部OP3を形成することになる。言い換えれば、開口部OP2の側面が、開口幅WD2の方向において、開口部OP3の側面よりも外側方に後退した状態になるように、開口部OP3を形成することになる。   In this step S34, the opening OP3 is formed by anisotropically etching the insulating film IR1 so that the opening width WD3 of the opening OP3 is equal to the opening width WD1 of the opening OP1. Further, the opening width WD1 of the opening OP1 is narrower than the opening width WD2 of the opening OP2. Therefore, in this step S34, the opening OP3 is formed so that the opening width WD3 of the opening OP3 is narrower than the opening width WD2 of the opening OP2. That is, in step S34, the side surface of the portion of the insulating film LN1 exposed inside the opening OP2 is set back from the side surface of the portion of the insulating film IR1 exposed inside the opening OP3 in the direction of the opening width WD2. Thus, the opening OP3 is formed. In other words, the opening OP3 is formed such that the side surface of the opening OP2 is in a state of retreating outward from the side surface of the opening OP3 in the direction of the opening width WD2.

次に、図41に示すように、溝部TP1を形成する(図35のステップS35)。このステップS35では、DTI領域DTAにおいて、開口部OP1が形成された絶縁膜IF1、および、開口部OP3が形成された絶縁膜IR1をエッチングマスクとして用いて、開口部OP3の底面に露出したp型エピタキシャル層EPなどからなる半導体基板SUBを、ドライエッチングなどによりエッチングする。これにより、半導体基板SUBの上面に、開口部OP3の底面に露出したp型エピタキシャル層EPなどを貫通して、半導体基板SUBの厚さ方向の途中まで達する溝部TP1が形成される。溝部TP1の上端は、開口部OP3の下端と連通している。 Next, as shown in FIG. 41, a groove TP1 is formed (step S35 in FIG. 35). In this step S35, in the DTI region DTA, using the insulating film IF1 in which the opening OP1 is formed and the insulating film IR1 in which the opening OP3 is formed as an etching mask, the p exposed at the bottom surface of the opening OP3. The semiconductor substrate SUB made of the type epitaxial layer EP or the like is etched by dry etching or the like. As a result, a trench portion TP1 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate SUB, penetrating the p type epitaxial layer EP exposed at the bottom surface of the opening OP3 and reaching partway in the thickness direction of the semiconductor substrate SUB. The upper end of the groove TP1 communicates with the lower end of the opening OP3.

このステップS35における具体的な溝部TP1の形成方法は、実施の形態1で説明した図6のステップS24における溝部TP1の形成方法と同様にすることができる。   The specific method for forming the groove TP1 in step S35 can be the same as the method for forming the groove TP1 in step S24 of FIG. 6 described in the first embodiment.

前述したように、開口部OP3の開口幅WD3は、開口部OP2の開口幅WD2よりも狭い。また、溝部TP1の溝幅WD4は、開口部OP3の開口幅WD3と等しい。したがって、ステップS35では、溝部TP1の溝幅WD4が、開口部OP2の開口幅WD2よりも狭くなるように、溝部TP1を形成することになる。すなわち、開口部OP2の内部に露出した部分の絶縁膜LN1の側面が、開口幅WD2の方向において、溝部TP1の内部に露出した部分の半導体基板SUBの側面よりも後退した状態になるように、溝部TP1を形成することになる。言い換えれば、開口部OP2の側面が、開口幅WD2の方向において、溝部TP1の側面よりも外側方に後退した状態になるように、溝部TP1を形成することになる。   As described above, the opening width WD3 of the opening OP3 is narrower than the opening width WD2 of the opening OP2. Further, the groove width WD4 of the groove portion TP1 is equal to the opening width WD3 of the opening portion OP3. Therefore, in step S35, the groove portion TP1 is formed so that the groove width WD4 of the groove portion TP1 is narrower than the opening width WD2 of the opening portion OP2. That is, the side surface of the portion of the insulating film LN1 exposed inside the opening OP2 is in a state of retreating from the side surface of the portion of the semiconductor substrate SUB exposed inside the trench TP1 in the direction of the opening width WD2. The groove portion TP1 is formed. In other words, the groove portion TP1 is formed so that the side surface of the opening portion OP2 is in a state of retreating outward from the side surface of the groove portion TP1 in the direction of the opening width WD2.

次に、図42に示すように、絶縁膜IF1およびIR1をエッチングする(図35のステップS36)。このステップS36では、DTI領域DTAにおいて、開口部OP1に露出した部分の絶縁膜IF1、および、開口部OP3に露出した部分の絶縁膜IR1を、同一のエッチング剤でエッチングする。   Next, as shown in FIG. 42, the insulating films IF1 and IR1 are etched (step S36 in FIG. 35). In this step S36, in the DTI region DTA, the portion of the insulating film IF1 exposed in the opening OP1 and the portion of the insulating film IR1 exposed in the opening OP3 are etched with the same etching agent.

実施の形態1と同様に、絶縁膜IF1およびIR1をエッチングするエッチング剤に対する絶縁膜LN1のエッチング速度は、そのエッチング剤に対する絶縁膜IF1およびIR1のいずれのエッチング速度よりも小さい。したがって、絶縁膜IF1およびIR1をエッチングするエッチング剤により、絶縁膜LN1をエッチングせずに、絶縁膜IF1およびIR1を選択的にエッチングすることができる。   Similar to the first embodiment, the etching rate of insulating film LN1 with respect to the etching agent for etching insulating films IF1 and IR1 is lower than the etching rate of insulating films IF1 and IR1 with respect to the etching agent. Therefore, the insulating films IF1 and IR1 can be selectively etched without etching the insulating film LN1 by the etching agent that etches the insulating films IF1 and IR1.

開口部OP1に露出した部分の絶縁膜IF1をエッチング剤でエッチングすることにより、開口部OP1の開口幅WD1を、開口部OP2の開口幅WD2と等しくするか、または、開口部OP2の開口幅WD2よりも広げる。また、開口部OP3に露出した部分の絶縁膜IR1をエッチング剤でエッチングすることにより、開口部OP3の開口幅WD3を、開口部OP2の開口幅WD2と等しくするか、または、開口部OP2の開口幅WD2よりも広げる。   The portion of the insulating film IF1 exposed at the opening OP1 is etched with an etchant so that the opening width WD1 of the opening OP1 is equal to the opening width WD2 of the opening OP2 or the opening width WD2 of the opening OP2. Than spread. Further, by etching the insulating film IR1 in the portion exposed to the opening OP3 with an etching agent, the opening width WD3 of the opening OP3 is made equal to the opening width WD2 of the opening OP2, or the opening of the opening OP2 is opened. It is wider than the width WD2.

これにより、開口部OP1、OP2およびOP3における最小開口幅が、開口部OP2の開口幅WD2に等しくなる。したがって、複数のDTI構造DSの間で、開口部OP1、OP2およびOP3における最小開口幅がばらつくことを防止または抑制することができ、形状精度を向上させることができる。   Thereby, the minimum opening width in the openings OP1, OP2, and OP3 becomes equal to the opening width WD2 of the opening OP2. Therefore, it is possible to prevent or suppress variations in the minimum opening width in the openings OP1, OP2, and OP3 between the plurality of DTI structures DS, and to improve the shape accuracy.

また、このとき、開口幅WD1が広げられた開口部OP1、開口部OP2、開口幅WD3が広げられた開口部OP3、および、溝部TP1により、溝構造TSが形成される。このような溝構造TSにより、溝構造TSのうち、溝幅WD4と等しいか、または、溝幅WD4よりも小さい溝幅を有する部分の上端、すなわち肩部SH、の高さ位置を、絶縁膜IR1の下面の高さ位置まで下げることができる。   At this time, a groove structure TS is formed by the opening OP1, the opening OP2, the opening OP2, the opening OP3 having the opening WD3 widened, and the groove TP1. By such a groove structure TS, the height position of the upper end of the portion having a groove width equal to or smaller than the groove width WD4 in the groove structure TS, that is, the shoulder portion SH is set to the insulating film. It can be lowered to the height position of the lower surface of IR1.

なお、開口部OP1の開口幅WD1を、開口部OP2の開口幅WD2よりも広げ、かつ、開口部OP3の開口幅WD3を、開口部OP2の開口幅WD2よりも広げた場合の断面図は、図24に示す断面図と同一である。   The cross-sectional view when the opening width WD1 of the opening OP1 is wider than the opening width WD2 of the opening OP2 and the opening width WD3 of the opening OP3 is wider than the opening width WD2 of the opening OP2 is as follows. It is the same as the sectional view shown in FIG.

なお、肩部SHの高さ位置を絶縁膜IR1の下面の高さ位置まで下げるためには、開口部OP1の開口幅WD1が、溝部TP1の溝幅WD4よりも広ければよく、開口部OP2の開口幅WD2よりも狭くてもよい。同様に、肩部SHの高さ位置を絶縁膜IR1の下面の高さ位置まで下げるためには、開口部OP3の開口幅WD3が、溝部TP1の溝幅WD4よりも広ければよく、開口部OP2の開口幅WD2よりも狭くてもよい。   In order to lower the height position of the shoulder portion SH to the height position of the lower surface of the insulating film IR1, the opening width WD1 of the opening portion OP1 only needs to be wider than the groove width WD4 of the groove portion TP1, and the opening portion OP2 It may be narrower than the opening width WD2. Similarly, in order to lower the height position of the shoulder portion SH to the height position of the lower surface of the insulating film IR1, the opening width WD3 of the opening portion OP3 only needs to be wider than the groove width WD4 of the groove portion TP1, and the opening portion OP2 It may be narrower than the opening width WD2.

次に、絶縁膜IF2を形成する(図35のステップS37)。このステップS37では、DTI領域DTAにおいて、実施の形態1における図6のステップS26の工程と同様の工程を行って、図26に示すように、溝部TP1を、絶縁膜IF2により、溝部TP1の内部に空間SPを残して閉塞する。絶縁膜IF2は、シリコンと酸素とを含有する。   Next, the insulating film IF2 is formed (Step S37 in FIG. 35). In this step S37, the same process as the process of step S26 of FIG. 6 in the first embodiment is performed in the DTI region DTA, and as shown in FIG. 26, the trench TP1 is formed inside the trench TP1 by the insulating film IF2. To block the space SP. The insulating film IF2 contains silicon and oxygen.

前述したように、本実施の形態2でも、実施の形態1と同様に、肩部SHの高さ位置を、絶縁膜IR1の下面の高さ位置まで下げることができる。また、この肩部SHの高さ位置が高いほど、絶縁膜IF2を形成する際に空間SPの閉塞が開始する高さ位置が高くなる。したがって、肩部SHの高さ位置を低くすることにより、絶縁膜IF2を形成する際に空間SPの閉塞が開始する高さ位置を低くすることができるので、空間SPの上端の高さ位置、すなわち空間SPの閉塞位置CPを低くすることができる。   As described above, also in the second embodiment, the height position of the shoulder portion SH can be lowered to the height position of the lower surface of the insulating film IR1 as in the first embodiment. Further, the higher the height position of the shoulder portion SH, the higher the height position at which the space SP starts to be closed when the insulating film IF2 is formed. Therefore, by reducing the height position of the shoulder portion SH, the height position at which the space SP starts to be closed when the insulating film IF2 is formed can be lowered. Therefore, the height position of the upper end of the space SP, That is, the blocking position CP of the space SP can be lowered.

次に、絶縁膜IF2を平坦化する(図35のステップS38)。このステップS38では、実施の形態1における図6のステップS27と同様の工程を行って、図27および図28に示すように、絶縁膜IF2の表面を平坦化する。これにより、溝構造TSと、絶縁膜IF2とにより、DTI構造DSが形成される。   Next, the insulating film IF2 is planarized (step S38 in FIG. 35). In step S38, the same process as step S27 of FIG. 6 in the first embodiment is performed to planarize the surface of insulating film IF2 as shown in FIGS. Thereby, the DTI structure DS is formed by the trench structure TS and the insulating film IF2.

実施の形態1では、DTI構造DSを形成する工程(図6のステップS21〜ステップS27)において、レジスト膜をパターン露光して開口部を形成する工程は、2つ(図6のステップS21およびステップS23)である。一方、本実施の形態2では、DTI構造DSを形成する工程(図35のステップS31〜ステップS38)において、レジスト膜をパターン露光して開口部を形成する工程は、1つ(図35のステップS32)のみである。そのため、半導体装置の製造工程数を削減することができる。   In the first embodiment, in the step of forming the DTI structure DS (step S21 to step S27 in FIG. 6), there are two steps (step S21 and step in FIG. 6) of forming the opening by pattern exposure of the resist film. S23). On the other hand, in the second embodiment, in the step of forming the DTI structure DS (steps S31 to S38 in FIG. 35), there is one step (step in FIG. 35) for pattern exposure of the resist film to form an opening. S32) only. Therefore, the number of manufacturing steps of the semiconductor device can be reduced.

その後、実施の形態1で図29〜図31および図4を用いて説明した工程(図5のステップS18およびステップS19)およびその後の工程と同様の工程を行って、図3に示す半導体装置が形成される。   Thereafter, the steps described in the first embodiment with reference to FIGS. 29 to 31 and FIG. 4 (step S18 and step S19 in FIG. 5) and the subsequent steps are performed, and the semiconductor device shown in FIG. It is formed.

<半導体装置の製造方法の第1変形例>
図35のステップS33の工程を行って、開口部OP2を形成する方法の第1変形例として、以下のような方法を行うことができる。
<First Modification of Semiconductor Device Manufacturing Method>
As a first modification of the method of forming the opening OP2 by performing the process of step S33 in FIG. 35, the following method can be performed.

図43および図44は、実施の形態2の第1変形例の半導体装置の製造工程中における要部断面図である。   43 and 44 are main-portion cross-sectional views during the manufacturing process of the semiconductor device of the first modification example of the second embodiment.

本第1変形例では、図35のステップS32の工程と同様の工程を行って、開口部OP1を形成する際に、開口部OR3が形成されたレジスト膜PR3をエッチングマスクとして用いて、開口部OR3の底面に露出した部分の絶縁膜IF1をエッチングした後、図43に示すように、レジスト膜PR3を除去しない。したがって、図43に示すように、絶縁膜IF1を貫通して絶縁膜LN1の上面に達する開口部OP1が形成された後、開口部OP1が形成された絶縁膜IF1上に、開口部OR3が形成されたレジスト膜PR3が残存している。   In the first modified example, when the opening OP1 is formed by performing the same process as the step S32 in FIG. 35, the resist film PR3 in which the opening OR3 is formed is used as an etching mask. After the portion of the insulating film IF1 exposed at the bottom surface of the OR3 is etched, the resist film PR3 is not removed as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 43, after the opening OP1 that reaches the upper surface of the insulating film LN1 through the insulating film IF1 is formed, the opening OR3 is formed on the insulating film IF1 in which the opening OP1 is formed. The resist film PR3 thus left remains.

次に、図35のステップS33の工程と同様の工程を行って、開口部OP2を形成する際に、開口部OR3が形成されたレジスト膜PR3、および、開口部OP1が形成された絶縁膜IF1をエッチングマスクとして用いて、開口部OP1の底面に露出した部分の絶縁膜LN1を、エッチング剤でエッチングする。これにより、図44に示すように、開口部OP1の底面に露出した部分の絶縁膜LN1を貫通して絶縁膜IR1の上面に達する開口部OP2が形成される。   Next, when the opening OP2 is formed by performing the same process as step S33 of FIG. 35, the resist film PR3 in which the opening OR3 is formed and the insulating film IF1 in which the opening OP1 is formed. Is used as an etching mask to etch the portion of the insulating film LN1 exposed at the bottom of the opening OP1 with an etchant. As a result, as shown in FIG. 44, an opening OP2 that penetrates through the portion of the insulating film LN1 exposed at the bottom surface of the opening OP1 and reaches the upper surface of the insulating film IR1 is formed.

次に、例えばアッシングを行うことにより、開口部OR3が形成されたレジスト膜PR3を除去する。その後、実施の形態2と同様に、図35のステップS34〜ステップS38と同様の工程を行い、さらに、実施の形態1で図29〜図31および図4を用いて説明した工程(図5のステップS18およびステップS19)およびその後の工程と同様の工程を行って、図3に示す半導体装置が形成される。   Next, the resist film PR3 in which the opening OR3 is formed is removed by, for example, ashing. Thereafter, similar to the second embodiment, the same processes as steps S34 to S38 in FIG. 35 are performed, and the processes described in the first embodiment with reference to FIGS. 29 to 31 and 4 (FIG. 5). Steps S18 and S19) and subsequent steps are performed to form the semiconductor device shown in FIG.

あるいは、開口部OP2を形成した後、レジスト膜PR3を除去せずに、図35のステップS34と同様の工程を行って、開口部OR3が形成されたレジスト膜PR3、および、開口部OP1が形成された絶縁膜IF1をエッチングマスクとして用いて、開口部OP3を形成してもよい。これにより、開口部OP3を形成する際に、絶縁膜IF1の上面がエッチングされないので、溝部TP1を形成する際にエッチングマスクとして用いられる絶縁膜IF1の膜厚をより厚くすることができる。したがって、例えば溝幅WD4に対する深さの比であるアスペクト比が高い溝部TP1をドライエッチングにより形成する場合に、有利である。   Alternatively, after forming the opening OP2, without performing removal of the resist film PR3, the same process as step S34 in FIG. 35 is performed to form the resist film PR3 having the opening OR3 and the opening OP1. The opening OP3 may be formed using the insulating film IF1 as an etching mask. Thereby, since the upper surface of the insulating film IF1 is not etched when forming the opening OP3, the thickness of the insulating film IF1 used as an etching mask when forming the trench TP1 can be increased. Therefore, for example, it is advantageous when the trench portion TP1 having a high aspect ratio, which is the ratio of the depth to the trench width WD4, is formed by dry etching.

<本実施の形態の主要な特徴と効果>
本実施の形態2の半導体装置は、実施の形態1の半導体装置の特徴と同様の特徴を備えている。そのため、本実施の形態2の半導体装置は、空間SPの閉塞位置CPを低くすることができるなど、実施の形態1の半導体装置が有する効果と同様の効果を有する。
<Main features and effects of the present embodiment>
The semiconductor device according to the second embodiment has the same characteristics as those of the semiconductor device according to the first embodiment. For this reason, the semiconductor device of the second embodiment has the same effects as those of the semiconductor device of the first embodiment, such as being able to reduce the closing position CP of the space SP.

それに加えて、本実施の形態2の半導体装置の製造方法では、DTI構造DSを形成する工程において、レジスト膜をパターン露光して開口部を形成する工程を行う回数は、1回であり、実施の形態1の半導体装置の製造方法において、レジスト膜をパターン露光して開口部を形成する工程を行う回数である2回に比べて少ない。   In addition, in the method of manufacturing the semiconductor device of the second embodiment, in the step of forming the DTI structure DS, the number of times of performing the step of forming the opening by pattern exposure of the resist film is one time. In the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment, the number is less than twice, which is the number of times of performing the step of pattern exposure of the resist film to form the opening.

すなわち、本実施の形態2の半導体装置の製造方法では、例えば窒化シリコン膜からなる絶縁膜LN1に、例えばリン酸を含有するエッチング液を用いて開口部OP2を形成する際に、開口部OP1が形成された絶縁膜IF1をエッチングマスクとして、絶縁膜LN1をエッチングする。開口部OP2は、開口部OP1に整合して形成される。そのため、開口部OP2を形成するためだけに、開口部が形成されたレジスト膜を形成する必要がないので、開口部OP2を形成するためだけに別途フォトマスクを準備する必要がなく、開口部OP2を形成するためだけに別途露光および現像を行う必要がない。   That is, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment, when the opening OP2 is formed in the insulating film LN1 made of, for example, a silicon nitride film using, for example, an etchant containing phosphoric acid, the opening OP1 is formed. The insulating film LN1 is etched using the formed insulating film IF1 as an etching mask. The opening OP2 is formed in alignment with the opening OP1. Therefore, it is not necessary to form a resist film in which the opening is formed only for forming the opening OP2, and therefore it is not necessary to prepare a separate photomask only for forming the opening OP2. It is not necessary to separately perform exposure and development only for forming the film.

そのため、実施の形態1に比べ、半導体装置の製造工程数を削減することができ、半導体装置の製造コストを低減することができる。   Therefore, compared to the first embodiment, the number of manufacturing steps of the semiconductor device can be reduced, and the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.

一方、実施の形態1の半導体装置の製造方法では、図17に示したように、開口部OP2を形成するためだけに、開口部OR1が形成されたレジスト膜PR1を形成するため、例えば絶縁膜LN1を異方性エッチングすることにより、開口部OP2の開口幅WD2を、開口部OR1の開口幅WR1と等しくすることができる。したがって、絶縁膜LN1を等方性エッチングすることにより、開口部OP2の開口幅WD2を、開口部OP1の開口幅WD1よりも広げる本実施の形態2の半導体装置の製造方法に比べ、開口部OP2の開口幅WD2の精度を向上させることができる。   On the other hand, in the method of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment, as shown in FIG. 17, the resist film PR1 having the opening OR1 is formed only for forming the opening OP2, for example, an insulating film By anisotropically etching LN1, the opening width WD2 of the opening OP2 can be made equal to the opening width WR1 of the opening OR1. Therefore, by performing isotropic etching of the insulating film LN1, the opening OP2 is compared with the manufacturing method of the semiconductor device of the second embodiment in which the opening width WD2 of the opening OP2 is wider than the opening width WD1 of the opening OP1. The accuracy of the opening width WD2 can be improved.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

CH コンタクトホール
CHP 半導体チップ
CP 閉塞位置
DS DTI構造
DTA DTI領域
EP p型エピタキシャル層
GE、GEH、GEN、GEP ゲート電極
GI ゲート絶縁膜
HMA 高耐圧MOS領域
HV 出力ドライバ部
IF1、IF11〜IF13、IF2、IFT 絶縁膜
IL1〜IL3 層間絶縁膜
IR 素子分離領域
IR1 絶縁膜
LG ロジック部
LMA 低耐圧MOS領域
LN1、LN11〜LN13 絶縁膜
M1〜M3 配線
NBR n型埋め込み領域
NDH、NDL n型ドレイン領域
NODH n型オフセットドレイン領域
NSH、NSL n型ソース領域
NWL n型ウエル領域
OIF オフセット絶縁膜
OP1〜OP3、OR1〜OR3 開口部
PCH p型コンタクト領域
PDL p型ドレイン領域
PG、PG1、PG2 プラグ
PR1〜PR3 レジスト膜
PSL p型ソース領域
PWH、PWL、 p型ウエル領域
QH LDMOSFET
QN、QP MISFET
SH 肩部
SIL シリサイド層
SP 空間
SUB 半導体基板
SW サイドウォールスペーサ
TP1 溝部
TS 溝構造
WD1〜WD3、WR1〜WR3 開口幅
WD4 溝幅
CH Contact hole CHP Semiconductor chip CP Blocking position DS DTI structure DTA DTI region EP p - type epitaxial layers GE, GEH, GEN, GEP Gate electrode GI Gate insulation film HMA High voltage MOS region HV Output driver part IF1, IF11-IF13, IF2 , IFT insulating film IL1 to IL3 Interlayer insulating film IR Element isolation region IR1 Insulating film LG Logic part LMA Low breakdown voltage MOS region LN1, LN11 to LN13 Insulating film M1 to M3 Wiring NBR n-type buried region NDH, NDL n + type drain region NODH n-type offset drain region NSH, NSL n + -type source region NWL n-type well region OIF offset insulating film OP1 to OP3, OR1 to OR3 opening PCH p + -type contact region PDL p + -type drain region PG, PG1, P 2 plugs PR1~PR3 resist film PSL p + -type source region PWH, PWL, p-type well region QH LDMOSFET
QN, QP MISFET
SH Shoulder SIL Silicide layer SP Space SUB Semiconductor substrate SW Side wall spacer TP1 Groove TS Groove structure WD1 to WD3, WR1 to WR3 Opening width WD4 Groove width

Claims (3)

(a)半導体基板の主面に第1絶縁膜を形成する工程、
(b)前記第1絶縁膜上に第2絶縁膜を形成する工程、
(c)前記第2絶縁膜を貫通して前記第1絶縁膜に達する第1開口部を形成する工程、
(d)前記(c)工程の後、前記第1開口部に露出した部分の前記第1絶縁膜上、および、前記第2絶縁膜上に、前記第1開口部の内部を埋め込むように第3絶縁膜を形成する工程、
(e)前記第1開口部が形成された領域内に、前記第3絶縁膜を貫通して前記第1絶縁膜に達する第2開口部を形成する工程、
(f)前記第2開口部に露出した前記第1絶縁膜に、前記第1絶縁膜を貫通して前記半導体基板に達する第3開口部を形成する工程、
(g)前記第3開口部に露出した部分の前記半導体基板に溝部を形成する工程、
(h)前記(g)工程の後、前記第2開口部に露出した前記第3絶縁膜および前記第3開口部に露出した前記第1絶縁膜をエッチング剤でエッチングし、前記第3絶縁膜に前記第2開口部よりも広い第4開口部を形成し、前記第1絶縁膜に前記第3開口部よりも広い第5開口部を形成する工程、
(i)前記(h)工程の後、前記溝部、前記第5開口部、前記第1開口部および前記第4開口部の内部に、第4絶縁膜を形成する工程、
を有し、
前記(i)工程では、前記溝部を、前記第4絶縁膜により、前記溝部の内部に空間を残して閉塞し、
前記第4開口部の開口幅は、前記第1開口部の開口幅と等しいか、または、前記第1開口部の開口幅よりも広く、
前記第1絶縁膜および前記第3絶縁膜は、酸化シリコン膜からなり、
前記第2絶縁膜は、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜からなる、半導体装置の製造方法。
(A) forming a first insulating film on the main surface of the semiconductor substrate;
(B) forming a second insulating film on the first insulating film;
(C) forming a first opening that reaches the first insulating film through the second insulating film;
(D) After the step (c), the first opening is buried on the first insulating film and the second insulating film in the portions exposed to the first opening. 3 forming an insulating film;
(E) forming a second opening that reaches the first insulating film through the third insulating film in a region where the first opening is formed;
(F) forming a third opening reaching the semiconductor substrate through the first insulating film in the first insulating film exposed in the second opening;
(G) forming a groove in the semiconductor substrate at a portion exposed in the third opening;
(H) After the step (g), the third insulating film exposed in the second opening and the first insulating film exposed in the third opening are etched with an etchant, and the third insulating film Forming a fourth opening wider than the second opening and forming a fifth opening wider than the third opening in the first insulating film;
(I) After the step (h), forming a fourth insulating film inside the groove, the fifth opening, the first opening, and the fourth opening;
Have
In the step (i), the groove is closed by the fourth insulating film, leaving a space inside the groove,
The opening width of the fourth opening is equal to the opening width of the first opening or wider than the opening width of the first opening,
The first insulating film and the third insulating film are made of a silicon oxide film,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second insulating film is made of a silicon nitride film or a silicon oxynitride film.
請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記第5開口部の開口幅は、前記第1開口部の開口幅と等しいか、または、前記第1開口部の開口幅よりも広い、半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein an opening width of the fifth opening is equal to an opening width of the first opening or wider than an opening width of the first opening.
請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記エッチング剤は、フッ酸を含有するエッチング液である、半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the etchant is an etchant containing hydrofluoric acid.
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