JP4608805B2 - 絶縁分離型半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トレンチ分離技術を用いて素子の絶縁分離を行うようにした絶縁分離型半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の絶縁分離型半導体装置は、シリコン基板上に絶縁分離層を介して単結晶シリコン層を形成したＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を利用して製造することが一般的となっている。具体的には、ＳＯＩ基板の単結晶シリコン層に、その表面から絶縁分離膜まで達する矩形枠形状の絶縁分離トレンチを形成し、それらトレンチ内に互いに絶縁された複数の素子形成領域を形成する構成となっている。このような半導体装置において、複数の素子形成領域を囲むトレンチの平面レイアウトは、従来より、図１１に模式的に示すような状態とすることが行われている。即ち、図１１に示した半導体チップの例では、ＳＯＩ基板１上に島状に設定された２個の素子形成領域２ａ、２ｂをそれぞれ独立して囲んだ形態の絶縁分離トレンチ３ａ、３ｂが形成された構成となっている。
【０００３】
このようなレイアウトは、例えば特開平８−８３８３０号公報に見られるように、トレンチに絶縁不良がある半導体チップを検査工程においてリジェクトすることを目的として採用されるものである。そこで、以下においては、このような検査方法及びその検査に必要な関連構成について説明する。
【０００４】
即ち、図１２（ａ）には、図１１に平面レイアウトを示した半導体チップの要部の断面構造が模式的に示されている（寸法比は正確ではない）。この図１２ （ａ）において、前記素子形成領域２ａ、２ｂ及びトレンチ３ａ、３ｂは、ＳＯＩ基板１の単結晶シリコン層１Ａに形成されるものであり、特にトレンチ３ａ、３ｂは当該ＳＯＩ基板１の絶縁分離膜１Ｂまで到達するように形成されている。尚、この例では、各素子形成領域２ａ、２ｂに、構造的には縦型となるｎｐｎトランジスタ４ａ、４ｂが形成された状態を示している。
【０００５】
今、一方のトランジスタ４ａに対応した絶縁分離トレンチ３ａ及び絶縁分離膜１Ｂの絶縁耐圧を検査する例について述べるに、このような検査のために、素子形成領域２ａ、２ｂ及びトレンチ３ａ、３ｂの周囲のフィールド領域５上に、当該フィールド領域５と電気的に接続された検査用の電極パッド６と、トランジスタ４ａのコレクタ電極と電気的に接続された状態の電極パッド７とが設けられる。この場合、フィールド領域５上には層間絶縁膜８（図１２参照）が形成されており、上記電極パッド６、７は、この層間絶縁膜８上に形成されるものである。尚、図１２に示すように、フィールド領域５には、電極パッド６とオーミックコンタクトをとるためのＮ＋ 高濃度層が形成される。また、トランジスタ４ａ、４ｂのコレクタ電極も、層間絶縁膜８上に形成される配線膜とオーミックコンタクトをとるためにＮ＋ 高濃度層として形成されている。
【０００６】
そして、電極パッド６及び７間に、直流電圧源９から絶縁分離構造部分の保証耐圧に応じたレベルの検査用電圧を印加し（極性は図１２（ａ）に示した状態と逆でも良い）、これに伴い電極パッド６及び７間にリーク電流が流れるか否かを電流計１０により検出する。この場合、図１２（ａ）と同等の断面構造を模式的に示す図１２（ｂ）のように、トレンチ３ａに当該トレンチ３ａの底部が絶縁分離膜１Ｂまで到達していないという絶縁欠陥がある場合には、その欠陥部分を通じて電極パッド６及び７間にリーク電流が流れるから、そのリーク電流の有無をもって絶縁不良の検出（絶縁耐圧の検査）を行い得る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような平面レイアウトでは、フィールド領域５のうち各素子形成領域２ａ、２ｂ間に位置する部分が、半導体チップ内でのデッドスペース（チップ用に必要ではあるが素子としての機能がないスペース）となるため、そのチップサイズの小形化の障害になるという問題点があった。
【０００８】
一方、図１３に示す平面レイアウトのように、矩形枠状をなす絶縁分離トレンチ３ａ、３ｂが互いに隣接する一辺を共用した形態、つまり、隣接する素子形成領域２ａ、２ｂが上記トレンチ３ａ、３ｂの共有辺部ＣＳで互いに隣接した形態とすることにより、上記デッドスペースを排除する構成とすれば、チップサイズを小形化することが可能である。しかしながら、このような構成とした場合には、以下に述べるような問題点が発生する。
【０００９】
即ち、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、図１３に平面レイアウトを示した半導体チップの要部の断面構造が模式的に示されている（寸法比は正確ではない）。この場合、図１４（ａ）は、絶縁分離構造に欠陥がない状態の例、図１４（ｂ）は、例えばトレンチ３ａにおけるフィールド領域５に面した部位の底部が絶縁分離膜１Ｂまで到達していない絶縁欠陥がある状態の例、図１４（ｃ）は、トレンチ３ａ、３ｂの共有辺部ＣＳの底部が絶縁分離膜１Ｂまで到達していない絶縁欠陥がある状態の例である。ここで、図１４（ｂ）のような絶縁欠陥がある半導体チップにおいて、電極パッド６及び７間に直流電圧源９から検査用電圧を印加した場合には、その電極パッド６及び７間に上記欠陥部分を通じてリーク電流が流れるから、絶縁不良の検出が可能である。しかし、図１４（ｃ）のような絶縁欠陥がある半導体チップにおいては、電極パッド６及び７間にリーク電流が流れないため、絶縁不良の検出が不可能となって絶縁欠陥がある半導体チップをリジェクトできなくなるという問題点が出てくる。
【００１０】
尚、図１４（ｃ）の場合において、例えば、トランジスタ４ａのコレクタ電極と接続された電極パッド７と、トランジスタ４ｂのコレクタ電極と接続した図示しない電極パッドとの間に検査用電圧を印加する構成とすれば、共有辺部ＣＳでの絶縁欠陥を検出可能に見える。しかし、実際にはトランジスタ４ａ、４ｂは、各間が配線パターンなどにより電気的に接続されていて電位的に独立していないため、これらの間に検査用電圧を印加しが場合に、絶縁欠陥に起因するリーク電流を検出することがきわめて困難になるものであり、実際には上記問題点を解決できない。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、隣接する素子間で絶縁分離トレンチを共用することによりサイズの小形化を図った場合であっても絶縁分離トレンチでの欠陥を確実に検出可能となる絶縁分離型半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１記載の絶縁分離型半導体装置の製造方法によれば、支持基板上に当該支持基板と電気的に絶縁した状態で形成された半導体層に対し、その絶縁機能部分に達するトレンチを形成するトレンチエッチング工程において、仮に、そのトレンチが絶縁機能部分まで到達しないという加工不良があった場合、その底部に残存した半導体層は、この後にトレンチの絶縁分離のために行われる側壁酸化工程において表面側から熱酸化されることになる。従って、このように酸化された半導体層がトレンチ底部に残存したままになった場合には、その後においてトレンチ内に導電性充填物に相当したポリシリコンが充填されたとしても、そのポリシリコンと半導体層との間の導通がなくなる。このため、絶縁分離トレンチが絶縁機能部分まで到達していないという絶縁欠陥がある状態を検査する際に、本来、ポリシリコン及び半導体層を通じて流れるはずのリーク電流が流れなくなって、その検査が不可能になる。しかし、この製造方法によれば、トレンチの底部が絶縁機能部分まで到達しないという加工不良に起因して当該トレンチの底部に酸化された半導体層が存在した状態となったとしても、その酸化半導体層は、側壁酸化工程の後に行われるマスク除去工程、つまり、トレンチエッチングマスクの酸化半導体膜を異方性ドライエッチングにより除去する工程において、そのエッチングマスク用の酸化半導体膜と同時に除去されることになる。この結果、絶縁分離トレンチが絶縁機能部分まで到達していないという絶縁欠陥が発生した場合でも、トレンチ内に充填されたポリシリコンと半導体層との間の導通が確保されるから、その絶縁欠陥の有無の検査を確実に行い得るようになる。
【００１９】
請求項２記載の製造方法によれば、絶縁分離トレンチをポリシリコンにより埋め戻すトレンチ埋め戻し工程において、当該ポリシリコンに不純物がドーピングされてその抵抗値が引き下げられるようになるから、ポリシリコンの導電性充填物としての機能が向上するようになる。
【００２０】
請求項３記載の製造方法によれば、絶縁膜上のポリシリコンを絶縁分離トレンチ内のポリシリコンと繋がった形状にパターニングしてポリシリコン電極膜を形成する電極膜形成工程において、その絶縁膜上のポリシリコンを他の素子用の電極パターン形状に合わせてパターニングすることにより当該ポリシリコンを他の素子用の電極パターン（例えばＭＯＳトランジスタ用のゲート電極が考えられる）として兼用する構成となっているから、その製造工程の簡略化を図り得るようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１実施例について図１ないし図５を参照しながら説明する。
図１には、本実施例による絶縁分離型半導体装置の平面レイアウトの要部が模式的に示されている。この図１において、半導体チップを構成するＳＯＩ基板１１上には、島状に設定された２個の素子形成領域１２ａ、１２ｂが形成されている。これら素子形成領域１２ａ、１２ｂは、それぞれを包囲するように配置された矩形枠状の絶縁分離トレンチ１３群により区分されたものであるが、当該トレンチ１３は、互いに隣接する一辺を共用した形態、つまり、隣接する素子形成領域１２ａ、１２ｂが上記トレンチ１３の共有辺部ＣＳで互いに隣接した形態とされている。
【００２２】
図２（ａ）には、図１の半導体チップの要部の断面構造が模式的に示されている（寸法比は正確ではない）。この図２（ａ）において、前記ＳＯＩ基板１１は、単結晶シリコン基板１１Ａ（本発明でいう支持基板に相当）上に、酸化シリコン膜より成る絶縁分離膜１１Ｂ（絶縁機能部分に相当）を介して単結晶シリコン層１１Ｃ（半導体層に相当）を形成した周知構成のものである。そして、前記素子形成領域１２ａ、１２ｂ及びトレンチ１３は、ＳＯＩ基板１１の単結晶シリコン層１１Ｃに形成されるものであり、特にトレンチ１３は当該ＳＯＩ基板１１の絶縁分離膜１１Ｂまで到達するように形成されている。尚、この実施例では、各素子形成領域１２ａ、１２ｂに、構造的には縦型となるｎｐｎトランジスタ１４ａ、１４ｂを形成した状態を示している。
【００２３】
上記のような半導体チップにおいて、絶縁分離トレンチ１３及び絶縁分離膜１１Ｂの絶縁耐圧を検査するために、トレンチ１３の周囲のフィールド領域１５上に、当該フィールド領域１５と電気的に接続された電極パッド１６と、トランジスタ１４ａのコレクタ電極と電気的に接続された状態の電極パッド１７と、絶縁分離トレンチ１３内に充填された埋込ポリシリコン１８（本発明でいう導電性充填物に相当）に電気的に接続された状態の電極パッド１９（トレンチ用電極に相当）とが設けられる。この場合、フィールド領域１５上には層間絶縁膜２０（図２参照）が形成されており、上記電極パッド１６、１７、１９は、この層間絶縁膜２０上に形成されるものである。尚、図２に示すように、フィールド領域１５には、電極パッド１６とオーミックコンタクトをとるためのＮ＋ 高濃度層が形成される。また、トランジスタ１４ａ、１４ｂのコレクタ電極も、層間絶縁膜２０上に形成される配線膜とオーミックコンタクトをとるためにＮ＋ 高濃度層として形成されている。
【００２４】
上記のような構成において、トレンチ１３の絶縁不良がある半導体チップをリジェクトするための検査を行う場合には、図２（ａ）に示すように、電極パッド１７と互いに接続した状態の電極パッド１６及び１９との間に、直流電圧源２１から絶縁分離構造部分の保証耐圧に応じたレベルの検査用電圧を印加し（極性は図２に示した状態と逆でも良い）、これに伴い電極パッド１７と電極パッド１６及び１９との間にリーク電流が流れるか否かを電流計２２により検出する。この場合、図２（ａ）の例のように、トレンチ１３の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達している状態であった場合（つまり、絶縁欠陥がない場合）には、上記リーク電流が流れることがないから、検査の結果が正常であると判断できる。
【００２５】
これに対して、図２（ａ）と同等の断面構造を模式的に示す図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、絶縁分離トレンチ１３におけるフィールド領域１５に面した部位の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していない絶縁欠陥がある場合や、トレンチ１３の共有辺部ＣＳの底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していない絶縁欠陥がある場合には、何れの場合においても、その欠陥部分（及び埋込ポリシリコン１８）を通じてリーク電流が流れるようになる。
【００２６】
従って、本実施例の構成によれば、検査工程時において、絶縁分離トレンチ１３での欠陥を確実に検出可能になるものであり、この結果、絶縁欠陥がある半導体チップを間違いなくリジェクト可能となるから、製品の信頼性向上に大きく寄与できるようになる。また、絶縁分離トレンチ１３が互いに隣接する一辺を共用した形態、つまり、隣接する素子形成領域１２ａ、１２ｂが上記トレンチ１３の共有辺部ＣＳで互いに隣接した形態となっているから、フィールド領域１５中から従来構成（図１１、図１２参照）のようなデッドスペースを排除できるようになって、チップサイズの小形化を実現できるようになる。尚、本実施例の構成によれば、半導体チップの表面に電極パッド１６、１７、１９が設けられているから、前記検査用の電圧の印加を、例えば、電極パッド１７及び１９にそれぞれ接触されるプローブを用いて容易に行い得るものであり、絶縁分離トレンチ１３での欠陥を検査する作業を簡単に行うことができる。
【００２７】
ここで、上記のような検査を可能にするためには、トレンチ１３の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していないという絶縁欠陥が発生した状態において、そのトレンチ１３の底部に酸化膜が存在しない形態（埋込ポリシリコン１８がＳＯＩ基板１１の単結晶シリコン層１１Ｃと電気的に導通した形態）となることが前提となる。このような形態を確実に実現するためには、トレンチ１３を形成するための製造工程に工夫を加える必要がある。そこで、以下においては、このような工夫を加えた本実施例による絶縁分離型半導体装置の製造方法について説明する。
【００２８】
即ち、図３には、本実施例によるトレンチ形成のための各工程が模式的な断面図（要部のみ示す：寸法比は正確ではない）によりに示されており、以下、各工程の内容について個別に説明する。
【００２９】
（ａ）マスク形成工程
まず、図３（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板１１の単結晶シリコン層１１Ｃ上に、酸化シリコン膜３１（絶縁膜に相当）、ポリシリコン膜３２（ストッパ膜に相当）、酸化シリコン膜３３（酸化半導体膜に相当）を順次成膜すると共に、その三層構造膜をフォトエッチング技術を利用してパターンニングすることによって所定位置に開口部３４を形成し、以て層構造のトレンチエッチングマスクを形成する。
【００３０】
ここで、トレンチを異方性エッチングする際のエッチングマスクとして機能する酸化シリコン膜３３は、特に、深さ寸法が大きいトレンチを形成する場合に、そのトレンチエッチング時のマスク性を確保できる膜厚に設定される。具体的には、例えば、トレンチの深さが５μｍ以上の場合には、０．５〜１μｍ程度の膜厚が必要となる。また、酸化シリコン材料に対しエッチング選択性を有するポリシリコン膜３２は、前記酸化シリコン膜３３を除去する際のストッパの機能を果たすものであり、例えば約４００ｎｍの膜厚に成膜される。さらに、酸化シリコン膜３１は、ポリシリコン膜３２を成膜する際に下地の役目を果たすものである。
【００３１】
この場合、ＳＯＩ基板１１の絶縁分離膜１１Ｂは酸化シリコンより成るものであって、酸化シリコン膜３３を後述のようにドライエッチングにより除去する際にトレンチ底部に露出した部分が同様にエッチングされるため、絶縁分離構造の保証耐圧に必要な膜厚が残存するような膜厚を備えた状態とされる。具体的には、例えば、保証耐圧を確保するために必要な絶縁分離膜１１Ｂの膜厚が０．５μｍであった場合に、酸化シリコン膜３３の膜厚が１μｍであったときには、絶縁分離膜１１Ｂの膜厚は最低でも１．５μｍ必要となるが、実際には、その酸化シリコン膜３３をドライエッチングにより除去する際のオーバーエッチング量も考慮して、絶縁分離膜１１Ｂの膜厚を約２μｍ程度に設定したＳＯＩ基板１１を用意することが望ましい（図１では寸法比を正しく表示していないので注意）。
【００３２】
（ｂ）トレンチエッチング工程
上記のようなマスク形成工程の後には、単結晶シリコン層１１Ｃに対し酸化シリコン膜３３をマスクとした状態の異方性ドライエッチングを行うことにより、図３（ｂ）に示すように、絶縁分離膜１１Ｂまで達するトレンチ３５（図１及び図２に示した絶縁分離トレンチ１３に相当）を形成する。
【００３３】
（ｃ）側壁酸化工程
上記トレンチエッチング工程の実行後に、トレンチ３５の側壁を熱酸化することにより側壁酸化膜３６を形成し、以てトレンチ３５内と単結晶シリコン層１１Ｃとの間を絶縁分離する（図３（ｃ）参照）。尚、仮に、トレンチ３５の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していないという加工不良があった場合、その底部に残存した単結晶シリコン層１１Ｃは、この側壁酸化工程において表面側から熱酸化されることになるが、この熱酸化により形成された酸化シリコン膜は次に述べるマスク除去工程において除去される。
【００３４】
（ｄ）マスク除去工程
トレンチエッチングマスクとして使用された酸化シリコン膜３３を、ポリシリコン膜３２をストッパとした異方性ドライエッチングにより除去する（図３（ｄ）参照）。ここで、前述したように、トレンチ３５の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していないという加工不良部分があった場合には、そのトレンチ３５の底部に単結晶シリコン層１１Ｃの残存部分の表面が熱酸化された酸化シリコン膜が存在することになるが、この酸化シリコン膜は上記異方性ドライエッチングにより同時に除去されることになる。
【００３５】
（ｅ）ストッパ膜除去工程
上記エッチングマスク工程においてストッパとして使用されたポリシリコン膜３２をドライエッチング技術により除去する（図３（ｅ）参照）。
【００３６】
（ｆ）トレンチ埋め戻し工程
酸化シリコン膜３１上の全面にＣＶＤ法によりポリシリコンを堆積することにより、トレンチ３５を埋め戻した状態のポリシリコン膜３７を成膜する（図３ （ｆ）参照）。この場合、ポリシリコン膜３７は、単結晶シリコン層１１Ｃに作り込む素子で用いるポリシリコン膜（ＭＯＳトランジスタ用のゲート電極など）に兼用することも可能である。また、本実施例では、トレンチ３５内に埋め込まれたポリシリコンを電極として利用するため、ポリシリコン膜３７の堆積時において燐などの不純物をドーピングして抵抗値を下げる構成としている。
【００３７】
（ｇ）電極膜形成工程
ポリシリコン膜３７上にフォトレジスト膜３８を成膜すると共に、そのフォトレジスト膜３８をトレンチ３５の形状に合わせてパターニングし、パターニング後のフォトレジスト膜３８をマスクとしてポリシリコン膜３７のエッチング処理を行う（図３（ｇ）参照）。これにより、トレンチ３５に充填された状態の埋込ポリシリコン３７ａ（図２に示した埋込ポリシリコン１８に相当）及びこれに繋がった形状のポリシリコン電極膜３７ｂが形成される。尚、ポリシリコン膜３７を、ＭＯＳトランジスタのような素子のゲート電極などで用いるポリシリコン膜に兼用する場合には、この電極形成工程におけるフォトレジスト膜３８の成膜／パターニング処理並びにエッチング処理も兼用することが可能になる。
【００３８】
（ｈ）トレンチ用電極形成工程
例えば、ポリシリコン電極膜３７ｂの表面を熱酸化して層間絶縁膜３９を成膜すると共に、その上を覆うようにして例えばＢＰＳＧより成る層間絶縁膜４０を形成し、さらに、それらの層間絶縁膜３９、４０にコンタクトホールを形成し、そのコンタクトホールを通じて埋込ポリシリコン３７ａと電気的に接続された状態の電極パッド４１（図１に示した電極パッド１９に相当）を例えばアルミニウムにより形成する（図３（ｈ）参照）。
【００３９】
しかして、上述したような製造方法を採用したときには、トレンチエッチング工程（図３（ｂ））で形成したトレンチ３５の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していないという加工不良が発生した場合に、その後に行われる側壁酸化工程 （図３（ｃ））において、トレンチ３５の底部に残存した単結晶シリコン層１１Ｃが熱酸化形成されて酸化シリコン膜が形成されることになるが、この酸化シリコン膜は、その後に行われるにマスク除去工程（図３（ｄ））において酸化シリコン膜３３と同時に除去されることになる。
【００４０】
従って、前述した図２（ｂ）及び（ｃ）に示すような絶縁欠陥が発生した場合、つまり、トレンチ１３の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していないという絶縁欠陥が発生した場合においても、そのトレンチ１３の底部に酸化膜が存在しない形態（埋込ポリシリコン１８がＳＯＩ基板１１の単結晶シリコン層１１Ｃと電気的に導通した形態）となるから、前述した検査工程時においては、上記欠陥部分（及び埋込ポリシリコン１８）を通じてリーク電流が流れるようになり、以て絶縁分離トレンチ１３での欠陥を確実に検出可能になる。
【００４１】
因みに、従来において一般的に行われているトレンチ形成工程は、図４に模式的な断面図により示す通りであり、以下これについて説明する。
【００４２】
（ａ）マスク形成工程
まず、図４（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板１１の単結晶シリコン層１１Ｃ上に、酸化シリコン膜５１、窒化シリコン膜５２、酸化シリコン膜５３を順次成膜すると共に、その三層構造膜をフォトエッチング技術を利用してパターンニングすることによって所定位置に開口部５４を形成する。
【００４３】
ここで、酸化シリコン膜５３は、トレンチを異方性エッチングする際のエッチングマスクとして機能する。また、窒化シリコン膜５２は、上記酸化シリコン膜５３を除去する際のストッパの機能を果たすものであり、酸化シリコン膜５１は、窒化シリコン膜５２を成膜する際の応力緩和の役目を果たすものである。
【００４４】
（ｂ）トレンチエッチング工程
上記のようなマスク形成工程の後には、単結晶シリコン層１１Ｃに対し酸化シリコン膜５３をマスクとした状態の異方性ドライエッチングを行うことにより、図４（ｂ）に示すように、単結晶シリコン層１１Ｃに絶縁分離膜１１Ｂまで達するトレンチ５５を形成する。
【００４５】
（ｃ）側壁酸化工程
上記トレンチエッチング工程の実行後に、トレンチ５５の側壁を熱酸化することにより側壁酸化膜５６を形成する（図４（ｃ）参照）。尚、仮に、トレンチ５５の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していないという加工不良があった場合、その底部に残存した単結晶シリコン層１１Ｃは、この側壁酸化工程において表面側から熱酸化されることになる。
【００４６】
（ｄ）トレンチ埋め戻し工程
酸化シリコン膜５３上の全面にＣＶＤ法によりポリシリコンを堆積することにより、トレンチ５５を埋め戻した状態のポリシリコン膜５７を成膜する（図４ （ｄ）参照）。
【００４７】
（ｅ）エッチバック工程
酸化シリコン膜５３をストッパとしたドライエッチング処理または化学的機械研磨処理を行うことにより、ポリシリコン膜５７を酸化シリコン膜５３の面までエッチバックする（図４（ｅ）参照）。
【００４８】
（ｆ）マスク除去工程
トレンチエッチングマスクとして使用された酸化シリコン膜５３を、窒化シリコン膜５２をストッパとしたウエットエッチングにより除去する（図４（ｆ）参照）。
【００４９】
（ｇ）ポリシリコン膜除去工程
トレンチ５５の上部に突き出した状態のポリシリコン膜５７を、窒化シリコン膜５２をマスクとしたドライエッチングにより除去する（図４（ｇ）参照）。
【００５０】
（ｈ）ポリシリコン膜酸化工程
トレンチ５５の上部に対応したポリシリコン膜５７に対し熱酸化処理を施すことにより、トレンチ５５の上部を酸化シリコン膜５１と一体化された酸化シリコン膜で覆った状態とする（図４（ｈ）参照）。
【００５１】
（ｉ）窒化シリコン膜除去工程
窒化シリコン膜５２を、酸化シリコン膜５１とエッチング選択性がある処理液によりウエットエッチングして除去する（図４（ｉ）参照）。
【００５２】
このような従来技術によるトレンチ形成方法を利用して、外部の電極パッドと電気的に接続されたトレンチ構造（本実施例の構成のように、絶縁分離トレンチ１３内に充填された埋込ポリシリコン１８と電気的に接続された状態の電極パッド１９を設ける構造）とする場合には、例えば、図４（ｇ）のポリシリコン膜除去工程の後に、窒化シリコン膜５２を除去して電極用のポリシリコン膜を別途に形成する方法や、図４（ｉ）の窒化シリコン膜除去工程の後に、酸化シリコン膜５１にコンタクトホールを開口して別途に電極を形成するという方法が考えられる。しかしながら、何れの方法も、図３に示した本実施例の製造方法に比べて工数が増大して製造コストが高騰するという問題点がある。
【００５３】
また、仮に、上記のような従来技術による方法によって、外部の電極パッドと電気的に接続されたトレンチ構造を設けて、本実施例のような絶縁欠陥の検査を行う構成とした場合には、次に述べるような問題点が出てくる。つまり、図４の製造方法では、例えば、（ｂ）のトレンチエッチング工程において、トレンチ５５の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していないという加工不良があった場合には、その後に行われる（ｃ）の側壁酸化工程において、トレンチ５５の底部に残存した単結晶シリコン層１１Ｃが熱酸化されて酸化シリコン膜が形成されることになる。この結果、上記のような従来のトレンチ形成方法を用いて、本実施例のような絶縁分離型半導体装置を製造した場合には、前記図２（ｂ）と同等の断面構造を模式的に示す図５のように、トレンチ１３の底部に側壁酸化膜と連続した酸化シリコン膜が残るため、前記検査工程時において本来流れるはずのリーク電流が流れなくなる。このため、図５に示すような絶縁欠陥がある不良チップのリジェクトが不可能なる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
図６ないし図１０には本発明の第２実施例が示されており、以下これについて前記第１実施例と異なる部分のみ説明する。
本実施例による絶縁分離型半導体装置の平面レイアウトを模式的に示す図６において、ＩＣチップを構成するＳＯＩ基板６１上には、アナログ回路や論理回路のような制御用素子が形成される素子形成領域６２群と、パワートランジスタのような電力用素子が形成される例えば２個の素子形成領域６３とが形成されている。この場合、素子形成領域６２のための絶縁分離トレンチ６４と素子形成領域６３のための絶縁分離トレンチ６５は、互いに独立した形態で形成されているが、それらトレンチ６４、６５は、互いに隣接する一辺を共用した形態、つまり、隣接する素子形成領域６２が上記トレンチ６４の共有辺部で互いに隣接した形態とされ、隣接する素子形成領域６３が上記トレンチ６５の共有辺部で互いに隣接した形態とされている。
【００５５】
ＳＯＩ基板６１上には、トレンチ６４、６５の周囲のフィールド領域６６上に当該フィールド領域６６と電気的に接続された電極パッド６７が層間絶縁膜（図示せず）を介して設けられており、また、その図示しない層間絶縁膜上に以下に述べるような電極パッド６８〜７２が設けられている。即ち、素子形成領域６２と電気的に接続された電極パッド６８、トレンチ６４内に充填された埋込ポリシリコン（図示せず）と電気的に接続された電極パッド６９（トレンチ用電極に相当）、素子形成領域６３と電気的に接続された電極パッド７０、トレンチ６５内に充填された埋込ポリシリコン（図示せず）と電気的に接続された電極パッド７１（トレンチ用電極に相当）、回路グラウンド用配線パターン７２ａと電気的に接続された電極パッド７２が設けられている。尚、図示しないが、実際には上記電極パッド６７〜７２以外にも種々の電極パッドが設けられている。
【００５６】
このような構成において、トレンチ６４、６５に絶縁不良があるＩＣチップをリジェクトするための検査を行う場合には、例えば図６中に示すように、電極パッド６８及び７０と電極パッド６７、６９及び７１との間に、直流電圧源２１から絶縁分離構造部分の保証耐圧に応じたレベルの検査用電圧を印加し（極性は図６に示した状態と逆でも良い）、これに伴い電極パッド６８及び７０と電極パッド６７、６９及び７１との間にリーク電流が流れるか否かを電流計２２により検出する。
【００５７】
この場合、本実施例においても、トレンチ６４、６５は前記第１実施例と同じ製造方法により形成されるものであり、従って、上記検査時において第１実施例と同様の効果が得られる。
【００５８】
一方、上記ＩＣチップを実装する際には、図７に示すように、当該ＩＣチップ（ＳＯＩ基板６１）をリードフレームのアイランド７３上に固定すると共に、各電極パッド６７〜７２を当該リードフレームのインナリードに対しワイヤボンディングにより接続するものである。この場合、制御用素子が形成される素子形成領域６２のためのトレンチ６４に接続された電極パッド６９は、電源電圧＋Ｖccが与えられるインナリード７４ａに対して電極パッド６８と共に接続され、以て、電源電圧＋Ｖccの電位レベルに固定される。また、電力用素子が形成される素子形成領域６３のためのトレンチ６５に接続された電極パッド７１は、グランド端子ＧＮＤに接続されるインナリード７４ｂに対して電極パッド６７及び７２と共に接続され、以て、グランド電位レベルに固定される。尚、電極パッド７０は、他のインナリード７４ｃに接続される。
【００５９】
このような構成によれば、ＩＣチップの実装状態において、制御用素子が形成される素子形成領域６２のための絶縁分離トレンチ６４と、比較的大きな電流が流れる電力用素子が形成される素子形成領域６３のための絶縁分離トレンチ６５とが互いに独立した形態で形成され、しかも、各絶縁分離トレンチ６４、６５に接続された電極パッド６９、７１がそれぞれ電源電圧＋Ｖccに対応した電位レベル及びグランド電位レベルに固定されているから、例えば、電力用素子のスイッチングノイズが制御用素子の動作に悪影響を与える事態を未然に防止できるなど、その動作信頼性の向上を図り得るようになる。
【００６０】
また、特に、絶縁分離トレンチ６４に接続された電極パッド６９が電源電圧＋Ｖccに対応した電位レベルに固定されているから、次に述べるような効果も奏するようになる。即ち、図８（ａ）及び（ｂ）には、一つの素子形成領域６２及びその周囲の絶縁分離トレンチ６４の平面レイアウト及び断面構造が模式的に示されている。この場合、素子形成領域６２には、図９中に示したカレントミラー回路のための回路素子７５が形成されるものであり、この回路素子７５は２個のｐｎｐ型トランジスタ７６ａ、７６ｂにより構成されている。素子形成領域６２には、上記トランジスタ７６ａ、７６ｂの各コレクタとなる二つのＰ＋ 層７６Ａ、７６Ｂが形成される。
【００６１】
このようなレイアウトの場合、絶縁分離トレンチ６４の側壁酸化膜６４ａをキャパシタンスとした寄生ＭＯＳ動作が発生することがある。例えば、図８の例において、フィールド領域がグランド電位レベルに固定された状態でＰ＋ 層７６Ａ、７６Ｂに対し異なる電圧が印加されると、素子形成領域６２における絶縁分離トレンチ６４寄りの領域に反転層（図８（ｂ）に符号７７を付して示す）が形成されて、寄生ＰチャネルＭＯＳトランジスタ７８に電流が流れる現象が発生する。このような現象が発生したときには、図９の回路において、端子７９、８０間に電流が流れてカレントミラー回路としての機能に障害が出るなどの問題点が起きる。しかしながら、本実施例の構成では、絶縁分離トレンチ６４に接続された電極パッド６９、つまり、上記寄生ＰチャネルＭＯＳトランジスタ７８のゲート電極に相当する部分が電源電圧＋Ｖccの電位レベルに固定されているから、当該寄生ＰチャネルＭＯＳトランジスタ７８が能動化する事態が確実に防止され、上記のような機能障害を招く恐れがなくなるものである。
【００６２】
尚、この実施例では、寄生ＰチャネルＭＯＳトランジスタ７８の能動化を防止するために、電極パッド６９を電源電圧の電位レベルに固定する構成としたが、図１０に示すように、寄生ＰチャネルＭＯＳトランジスタ７８のゲート電極に相当する部分（つまり電極パッド６９）をトランジスタ７６ａ、７６ｂのベース或いはエミッタに接続する状態とした場合でも、その寄生ＰチャネルＭＯＳトランジスタ７８の能動化を防止できるものであり、要は電極パッド６９を寄生ＰチャネルＭＯＳトランジスタ７８のゲートしきい値電圧より高い電位とされたインナリードに接続すれば良いものである。
【００６３】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
トレンチエッチングマスクとして、酸化シリコン膜３１、ポリシリコン膜３２、酸化シリコン膜３３を積層したものを使用する構成としたが、ポリシリコン膜３２に代えて窒化シリコン膜を使用しても良いなど、その構造を種々変形することが可能である。絶縁分離構造の欠陥検査時には、少なくともトレンチ用電極と素子形成領域との間に検査用電圧を印加すれば良いものである。
【００６４】
単結晶シリコン基板１１Ａを支持基板としたＳＯＩ基板１１を利用する例で説明したが、支持基板の材料としては、単結晶シリコン基板に限らず、他の半導体基板或いは絶縁性を有するセラミック基板やガラス基板などを用いることができ、特に、絶縁性を有する基板を用いる場合には絶縁分離膜（上記した各実施例の場合、酸化シリコン膜より成る絶縁分離膜１１Ｂ）が不要になる（例えば、ＳＯＳ（Silicon On Sapphire ）基板を用いる場合が該当する）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す絶縁分離型半導体装置の要部の模式的平面レイアウト図
【図２】同要部の模式的断面図（（ａ）は絶縁欠陥がない例、（ｂ）及び（ｃ）は絶縁欠陥がある例）
【図３】製造工程の流れを示す模式的断面図
【図４】本実施例との対比を明確にするために示した従来技術による製造工程の流れを模式的に示す断面図
【図５】従来技術による製造工程により製造した場合の一例を示す図２（ｂ）相当図
【図６】本発明の第２実施例を示す絶縁分離型半導体装置の模式的平面レイアウト図
【図７】実装例を示す図６相当図
【図８】（ａ）要部の模式的平面レイアウト図、（ｂ）要部の模式的断面図
【図９】回路構成例を示す図
【図１０】変形例を示す図９相当図
【図１１】従来構成を示す絶縁分離型半導体装置の要部の模式的平面レイアウト図
【図１２】同要部の模式的断面図（（ａ）は絶縁欠陥がない例、（ｂ）は絶縁欠陥がある例）
【図１３】図１１とは異なる従来構成を示す絶縁分離型半導体装置の要部の模式的平面レイアウト図
【図１４】同要部の模式的断面図（（ａ）は絶縁欠陥がない例、（ｂ）及び（ｃ）は絶縁欠陥がある例）
【符号の説明】
１１はＳＯＩ基板、１１Ａは単結晶シリコン基板（支持基板）、１１Ｂは絶縁分離膜（絶縁機能部分）、１１Ｃは単結晶シリコン層（半導体層）、１２ａ、１２ｂは素子形成領域、１３は絶縁分離トレンチ、１５はフィールド領域、１６、１７は電極パッド、１８は埋込ポリシリコン（導電性充填物）、１９は電極パッド（トレンチ用電極）、３１は酸化シリコン膜（絶縁膜）、３２はポリシリコン膜（ストッパ膜）、３３は酸化シリコン膜（酸化半導体膜）、３４は開口部、３５はトレンチ、３６は側壁酸化膜、３７はポリシリコン膜、３７ａは埋込ポリシリコン、３７ｂはポリシリコン電極膜、３９、４０は層間絶縁膜、４１は電極パッド（トレンチ用電極）、６１はＳＯＩ基板、６２、６３は素子形成領域、６４、６５は絶縁分離トレンチ、６６はフィールド領域、６９は電極パッド（トレンチ用電極）、７１は電極パッド（トレンチ用電極）を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は、トレンチ分離技術を用いて素子の絶縁分離を行うようにした絶縁分離型半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の絶縁分離型半導体装置は、シリコン基板上に絶縁分離層を介して単結晶シリコン層を形成したＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を利用して製造することが一般的となっている。具体的には、ＳＯＩ基板の単結晶シリコン層に、その表面から絶縁分離膜まで達する矩形枠形状の絶縁分離トレンチを形成し、それらトレンチ内に互いに絶縁された複数の素子形成領域を形成する構成となっている。このような半導体装置において、複数の素子形成領域を囲むトレンチの平面レイアウトは、従来より、図１１に模式的に示すような状態とすることが行われている。即ち、図１１に示した半導体チップの例では、ＳＯＩ基板１上に島状に設定された２個の素子形成領域２ａ、２ｂをそれぞれ独立して囲んだ形態の絶縁分離トレンチ３ａ、３ｂが形成された構成となっている。
【０００３】
このようなレイアウトは、例えば特開平８−８３８３０号公報に見られるように、トレンチに絶縁不良がある半導体チップを検査工程においてリジェクトすることを目的として採用されるものである。そこで、以下においては、このような検査方法及びその検査に必要な関連構成について説明する。
【０００４】
即ち、図１２（ａ）には、図１１に平面レイアウトを示した半導体チップの要部の断面構造が模式的に示されている（寸法比は正確ではない）。この図１２ （ａ）において、前記素子形成領域２ａ、２ｂ及びトレンチ３ａ、３ｂは、ＳＯＩ基板１の単結晶シリコン層１Ａに形成されるものであり、特にトレンチ３ａ、３ｂは当該ＳＯＩ基板１の絶縁分離膜１Ｂまで到達するように形成されている。尚、この例では、各素子形成領域２ａ、２ｂに、構造的には縦型となるｎｐｎトランジスタ４ａ、４ｂが形成された状態を示している。
【０００５】
今、一方のトランジスタ４ａに対応した絶縁分離トレンチ３ａ及び絶縁分離膜１Ｂの絶縁耐圧を検査する例について述べるに、このような検査のために、素子形成領域２ａ、２ｂ及びトレンチ３ａ、３ｂの周囲のフィールド領域５上に、当該フィールド領域５と電気的に接続された検査用の電極パッド６と、トランジスタ４ａのコレクタ電極と電気的に接続された状態の電極パッド７とが設けられる。この場合、フィールド領域５上には層間絶縁膜８（図１２参照）が形成されており、上記電極パッド６、７は、この層間絶縁膜８上に形成されるものである。尚、図１２に示すように、フィールド領域５には、電極パッド６とオーミックコンタクトをとるためのＮ＋ 高濃度層が形成される。また、トランジスタ４ａ、４ｂのコレクタ電極も、層間絶縁膜８上に形成される配線膜とオーミックコンタクトをとるためにＮ＋ 高濃度層として形成されている。
【０００６】
そして、電極パッド６及び７間に、直流電圧源９から絶縁分離構造部分の保証耐圧に応じたレベルの検査用電圧を印加し（極性は図１２（ａ）に示した状態と逆でも良い）、これに伴い電極パッド６及び７間にリーク電流が流れるか否かを電流計１０により検出する。この場合、図１２（ａ）と同等の断面構造を模式的に示す図１２（ｂ）のように、トレンチ３ａに当該トレンチ３ａの底部が絶縁分離膜１Ｂまで到達していないという絶縁欠陥がある場合には、その欠陥部分を通じて電極パッド６及び７間にリーク電流が流れるから、そのリーク電流の有無をもって絶縁不良の検出（絶縁耐圧の検査）を行い得る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような平面レイアウトでは、フィールド領域５のうち各素子形成領域２ａ、２ｂ間に位置する部分が、半導体チップ内でのデッドスペース（チップ用に必要ではあるが素子としての機能がないスペース）となるため、そのチップサイズの小形化の障害になるという問題点があった。
【０００８】
一方、図１３に示す平面レイアウトのように、矩形枠状をなす絶縁分離トレンチ３ａ、３ｂが互いに隣接する一辺を共用した形態、つまり、隣接する素子形成領域２ａ、２ｂが上記トレンチ３ａ、３ｂの共有辺部ＣＳで互いに隣接した形態とすることにより、上記デッドスペースを排除する構成とすれば、チップサイズを小形化することが可能である。しかしながら、このような構成とした場合には、以下に述べるような問題点が発生する。
【０００９】
即ち、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、図１３に平面レイアウトを示した半導体チップの要部の断面構造が模式的に示されている（寸法比は正確ではない）。この場合、図１４（ａ）は、絶縁分離構造に欠陥がない状態の例、図１４（ｂ）は、例えばトレンチ３ａにおけるフィールド領域５に面した部位の底部が絶縁分離膜１Ｂまで到達していない絶縁欠陥がある状態の例、図１４（ｃ）は、トレンチ３ａ、３ｂの共有辺部ＣＳの底部が絶縁分離膜１Ｂまで到達していない絶縁欠陥がある状態の例である。ここで、図１４（ｂ）のような絶縁欠陥がある半導体チップにおいて、電極パッド６及び７間に直流電圧源９から検査用電圧を印加した場合には、その電極パッド６及び７間に上記欠陥部分を通じてリーク電流が流れるから、絶縁不良の検出が可能である。しかし、図１４（ｃ）のような絶縁欠陥がある半導体チップにおいては、電極パッド６及び７間にリーク電流が流れないため、絶縁不良の検出が不可能となって絶縁欠陥がある半導体チップをリジェクトできなくなるという問題点が出てくる。
【００１０】
尚、図１４（ｃ）の場合において、例えば、トランジスタ４ａのコレクタ電極と接続された電極パッド７と、トランジスタ４ｂのコレクタ電極と接続した図示しない電極パッドとの間に検査用電圧を印加する構成とすれば、共有辺部ＣＳでの絶縁欠陥を検出可能に見える。しかし、実際にはトランジスタ４ａ、４ｂは、各間が配線パターンなどにより電気的に接続されていて電位的に独立していないため、これらの間に検査用電圧を印加しが場合に、絶縁欠陥に起因するリーク電流を検出することがきわめて困難になるものであり、実際には上記問題点を解決できない。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、隣接する素子間で絶縁分離トレンチを共用することによりサイズの小形化を図った場合であっても絶縁分離トレンチでの欠陥を確実に検出可能となる絶縁分離型半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１記載の絶縁分離型半導体装置の製造方法によれば、支持基板上に当該支持基板と電気的に絶縁した状態で形成された半導体層に対し、その絶縁機能部分に達するトレンチを形成するトレンチエッチング工程において、仮に、そのトレンチが絶縁機能部分まで到達しないという加工不良があった場合、その底部に残存した半導体層は、この後にトレンチの絶縁分離のために行われる側壁酸化工程において表面側から熱酸化されることになる。従って、このように酸化された半導体層がトレンチ底部に残存したままになった場合には、その後においてトレンチ内に導電性充填物に相当したポリシリコンが充填されたとしても、そのポリシリコンと半導体層との間の導通がなくなる。このため、絶縁分離トレンチが絶縁機能部分まで到達していないという絶縁欠陥がある状態を検査する際に、本来、ポリシリコン及び半導体層を通じて流れるはずのリーク電流が流れなくなって、その検査が不可能になる。しかし、この製造方法によれば、トレンチの底部が絶縁機能部分まで到達しないという加工不良に起因して当該トレンチの底部に酸化された半導体層が存在した状態となったとしても、その酸化半導体層は、側壁酸化工程の後に行われるマスク除去工程、つまり、トレンチエッチングマスクの酸化半導体膜を異方性ドライエッチングにより除去する工程において、そのエッチングマスク用の酸化半導体膜と同時に除去されることになる。この結果、絶縁分離トレンチが絶縁機能部分まで到達していないという絶縁欠陥が発生した場合でも、トレンチ内に充填されたポリシリコンと半導体層との間の導通が確保されるから、その絶縁欠陥の有無の検査を確実に行い得るようになる。
【００１９】
請求項２記載の製造方法によれば、絶縁分離トレンチをポリシリコンにより埋め戻すトレンチ埋め戻し工程において、当該ポリシリコンに不純物がドーピングされてその抵抗値が引き下げられるようになるから、ポリシリコンの導電性充填物としての機能が向上するようになる。
【００２０】
請求項３記載の製造方法によれば、絶縁膜上のポリシリコンを絶縁分離トレンチ内のポリシリコンと繋がった形状にパターニングしてポリシリコン電極膜を形成する電極膜形成工程において、その絶縁膜上のポリシリコンを他の素子用の電極パターン形状に合わせてパターニングすることにより当該ポリシリコンを他の素子用の電極パターン（例えばＭＯＳトランジスタ用のゲート電極が考えられる）として兼用する構成となっているから、その製造工程の簡略化を図り得るようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１実施例について図１ないし図５を参照しながら説明する。
図１には、本実施例による絶縁分離型半導体装置の平面レイアウトの要部が模式的に示されている。この図１において、半導体チップを構成するＳＯＩ基板１１上には、島状に設定された２個の素子形成領域１２ａ、１２ｂが形成されている。これら素子形成領域１２ａ、１２ｂは、それぞれを包囲するように配置された矩形枠状の絶縁分離トレンチ１３群により区分されたものであるが、当該トレンチ１３は、互いに隣接する一辺を共用した形態、つまり、隣接する素子形成領域１２ａ、１２ｂが上記トレンチ１３の共有辺部ＣＳで互いに隣接した形態とされている。
【００２２】
図２（ａ）には、図１の半導体チップの要部の断面構造が模式的に示されている（寸法比は正確ではない）。この図２（ａ）において、前記ＳＯＩ基板１１は、単結晶シリコン基板１１Ａ（本発明でいう支持基板に相当）上に、酸化シリコン膜より成る絶縁分離膜１１Ｂ（絶縁機能部分に相当）を介して単結晶シリコン層１１Ｃ（半導体層に相当）を形成した周知構成のものである。そして、前記素子形成領域１２ａ、１２ｂ及びトレンチ１３は、ＳＯＩ基板１１の単結晶シリコン層１１Ｃに形成されるものであり、特にトレンチ１３は当該ＳＯＩ基板１１の絶縁分離膜１１Ｂまで到達するように形成されている。尚、この実施例では、各素子形成領域１２ａ、１２ｂに、構造的には縦型となるｎｐｎトランジスタ１４ａ、１４ｂを形成した状態を示している。
【００２３】
上記のような半導体チップにおいて、絶縁分離トレンチ１３及び絶縁分離膜１１Ｂの絶縁耐圧を検査するために、トレンチ１３の周囲のフィールド領域１５上に、当該フィールド領域１５と電気的に接続された電極パッド１６と、トランジスタ１４ａのコレクタ電極と電気的に接続された状態の電極パッド１７と、絶縁分離トレンチ１３内に充填された埋込ポリシリコン１８（本発明でいう導電性充填物に相当）に電気的に接続された状態の電極パッド１９（トレンチ用電極に相当）とが設けられる。この場合、フィールド領域１５上には層間絶縁膜２０（図２参照）が形成されており、上記電極パッド１６、１７、１９は、この層間絶縁膜２０上に形成されるものである。尚、図２に示すように、フィールド領域１５には、電極パッド１６とオーミックコンタクトをとるためのＮ＋ 高濃度層が形成される。また、トランジスタ１４ａ、１４ｂのコレクタ電極も、層間絶縁膜２０上に形成される配線膜とオーミックコンタクトをとるためにＮ＋ 高濃度層として形成されている。
【００２４】
上記のような構成において、トレンチ１３の絶縁不良がある半導体チップをリジェクトするための検査を行う場合には、図２（ａ）に示すように、電極パッド１７と互いに接続した状態の電極パッド１６及び１９との間に、直流電圧源２１から絶縁分離構造部分の保証耐圧に応じたレベルの検査用電圧を印加し（極性は図２に示した状態と逆でも良い）、これに伴い電極パッド１７と電極パッド１６及び１９との間にリーク電流が流れるか否かを電流計２２により検出する。この場合、図２（ａ）の例のように、トレンチ１３の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達している状態であった場合（つまり、絶縁欠陥がない場合）には、上記リーク電流が流れることがないから、検査の結果が正常であると判断できる。
【００２５】
これに対して、図２（ａ）と同等の断面構造を模式的に示す図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、絶縁分離トレンチ１３におけるフィールド領域１５に面した部位の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していない絶縁欠陥がある場合や、トレンチ１３の共有辺部ＣＳの底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していない絶縁欠陥がある場合には、何れの場合においても、その欠陥部分（及び埋込ポリシリコン１８）を通じてリーク電流が流れるようになる。
【００２６】
従って、本実施例の構成によれば、検査工程時において、絶縁分離トレンチ１３での欠陥を確実に検出可能になるものであり、この結果、絶縁欠陥がある半導体チップを間違いなくリジェクト可能となるから、製品の信頼性向上に大きく寄与できるようになる。また、絶縁分離トレンチ１３が互いに隣接する一辺を共用した形態、つまり、隣接する素子形成領域１２ａ、１２ｂが上記トレンチ１３の共有辺部ＣＳで互いに隣接した形態となっているから、フィールド領域１５中から従来構成（図１１、図１２参照）のようなデッドスペースを排除できるようになって、チップサイズの小形化を実現できるようになる。尚、本実施例の構成によれば、半導体チップの表面に電極パッド１６、１７、１９が設けられているから、前記検査用の電圧の印加を、例えば、電極パッド１７及び１９にそれぞれ接触されるプローブを用いて容易に行い得るものであり、絶縁分離トレンチ１３での欠陥を検査する作業を簡単に行うことができる。
【００２７】
ここで、上記のような検査を可能にするためには、トレンチ１３の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していないという絶縁欠陥が発生した状態において、そのトレンチ１３の底部に酸化膜が存在しない形態（埋込ポリシリコン１８がＳＯＩ基板１１の単結晶シリコン層１１Ｃと電気的に導通した形態）となることが前提となる。このような形態を確実に実現するためには、トレンチ１３を形成するための製造工程に工夫を加える必要がある。そこで、以下においては、このような工夫を加えた本実施例による絶縁分離型半導体装置の製造方法について説明する。
【００２８】
即ち、図３には、本実施例によるトレンチ形成のための各工程が模式的な断面図（要部のみ示す：寸法比は正確ではない）によりに示されており、以下、各工程の内容について個別に説明する。
【００２９】
（ａ）マスク形成工程
まず、図３（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板１１の単結晶シリコン層１１Ｃ上に、酸化シリコン膜３１（絶縁膜に相当）、ポリシリコン膜３２（ストッパ膜に相当）、酸化シリコン膜３３（酸化半導体膜に相当）を順次成膜すると共に、その三層構造膜をフォトエッチング技術を利用してパターンニングすることによって所定位置に開口部３４を形成し、以て層構造のトレンチエッチングマスクを形成する。
【００３０】
ここで、トレンチを異方性エッチングする際のエッチングマスクとして機能する酸化シリコン膜３３は、特に、深さ寸法が大きいトレンチを形成する場合に、そのトレンチエッチング時のマスク性を確保できる膜厚に設定される。具体的には、例えば、トレンチの深さが５μｍ以上の場合には、０．５〜１μｍ程度の膜厚が必要となる。また、酸化シリコン材料に対しエッチング選択性を有するポリシリコン膜３２は、前記酸化シリコン膜３３を除去する際のストッパの機能を果たすものであり、例えば約４００ｎｍの膜厚に成膜される。さらに、酸化シリコン膜３１は、ポリシリコン膜３２を成膜する際に下地の役目を果たすものである。
【００３１】
この場合、ＳＯＩ基板１１の絶縁分離膜１１Ｂは酸化シリコンより成るものであって、酸化シリコン膜３３を後述のようにドライエッチングにより除去する際にトレンチ底部に露出した部分が同様にエッチングされるため、絶縁分離構造の保証耐圧に必要な膜厚が残存するような膜厚を備えた状態とされる。具体的には、例えば、保証耐圧を確保するために必要な絶縁分離膜１１Ｂの膜厚が０．５μｍであった場合に、酸化シリコン膜３３の膜厚が１μｍであったときには、絶縁分離膜１１Ｂの膜厚は最低でも１．５μｍ必要となるが、実際には、その酸化シリコン膜３３をドライエッチングにより除去する際のオーバーエッチング量も考慮して、絶縁分離膜１１Ｂの膜厚を約２μｍ程度に設定したＳＯＩ基板１１を用意することが望ましい（図１では寸法比を正しく表示していないので注意）。
【００３２】
（ｂ）トレンチエッチング工程
上記のようなマスク形成工程の後には、単結晶シリコン層１１Ｃに対し酸化シリコン膜３３をマスクとした状態の異方性ドライエッチングを行うことにより、図３（ｂ）に示すように、絶縁分離膜１１Ｂまで達するトレンチ３５（図１及び図２に示した絶縁分離トレンチ１３に相当）を形成する。
【００３３】
（ｃ）側壁酸化工程
上記トレンチエッチング工程の実行後に、トレンチ３５の側壁を熱酸化することにより側壁酸化膜３６を形成し、以てトレンチ３５内と単結晶シリコン層１１Ｃとの間を絶縁分離する（図３（ｃ）参照）。尚、仮に、トレンチ３５の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していないという加工不良があった場合、その底部に残存した単結晶シリコン層１１Ｃは、この側壁酸化工程において表面側から熱酸化されることになるが、この熱酸化により形成された酸化シリコン膜は次に述べるマスク除去工程において除去される。
【００３４】
（ｄ）マスク除去工程
トレンチエッチングマスクとして使用された酸化シリコン膜３３を、ポリシリコン膜３２をストッパとした異方性ドライエッチングにより除去する（図３（ｄ）参照）。ここで、前述したように、トレンチ３５の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していないという加工不良部分があった場合には、そのトレンチ３５の底部に単結晶シリコン層１１Ｃの残存部分の表面が熱酸化された酸化シリコン膜が存在することになるが、この酸化シリコン膜は上記異方性ドライエッチングにより同時に除去されることになる。
【００３５】
（ｅ）ストッパ膜除去工程
上記エッチングマスク工程においてストッパとして使用されたポリシリコン膜３２をドライエッチング技術により除去する（図３（ｅ）参照）。
【００３６】
（ｆ）トレンチ埋め戻し工程
酸化シリコン膜３１上の全面にＣＶＤ法によりポリシリコンを堆積することにより、トレンチ３５を埋め戻した状態のポリシリコン膜３７を成膜する（図３ （ｆ）参照）。この場合、ポリシリコン膜３７は、単結晶シリコン層１１Ｃに作り込む素子で用いるポリシリコン膜（ＭＯＳトランジスタ用のゲート電極など）に兼用することも可能である。また、本実施例では、トレンチ３５内に埋め込まれたポリシリコンを電極として利用するため、ポリシリコン膜３７の堆積時において燐などの不純物をドーピングして抵抗値を下げる構成としている。
【００３７】
（ｇ）電極膜形成工程
ポリシリコン膜３７上にフォトレジスト膜３８を成膜すると共に、そのフォトレジスト膜３８をトレンチ３５の形状に合わせてパターニングし、パターニング後のフォトレジスト膜３８をマスクとしてポリシリコン膜３７のエッチング処理を行う（図３（ｇ）参照）。これにより、トレンチ３５に充填された状態の埋込ポリシリコン３７ａ（図２に示した埋込ポリシリコン１８に相当）及びこれに繋がった形状のポリシリコン電極膜３７ｂが形成される。尚、ポリシリコン膜３７を、ＭＯＳトランジスタのような素子のゲート電極などで用いるポリシリコン膜に兼用する場合には、この電極形成工程におけるフォトレジスト膜３８の成膜／パターニング処理並びにエッチング処理も兼用することが可能になる。
【００３８】
（ｈ）トレンチ用電極形成工程
例えば、ポリシリコン電極膜３７ｂの表面を熱酸化して層間絶縁膜３９を成膜すると共に、その上を覆うようにして例えばＢＰＳＧより成る層間絶縁膜４０を形成し、さらに、それらの層間絶縁膜３９、４０にコンタクトホールを形成し、そのコンタクトホールを通じて埋込ポリシリコン３７ａと電気的に接続された状態の電極パッド４１（図１に示した電極パッド１９に相当）を例えばアルミニウムにより形成する（図３（ｈ）参照）。
【００３９】
しかして、上述したような製造方法を採用したときには、トレンチエッチング工程（図３（ｂ））で形成したトレンチ３５の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していないという加工不良が発生した場合に、その後に行われる側壁酸化工程 （図３（ｃ））において、トレンチ３５の底部に残存した単結晶シリコン層１１Ｃが熱酸化形成されて酸化シリコン膜が形成されることになるが、この酸化シリコン膜は、その後に行われるにマスク除去工程（図３（ｄ））において酸化シリコン膜３３と同時に除去されることになる。
【００４０】
従って、前述した図２（ｂ）及び（ｃ）に示すような絶縁欠陥が発生した場合、つまり、トレンチ１３の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していないという絶縁欠陥が発生した場合においても、そのトレンチ１３の底部に酸化膜が存在しない形態（埋込ポリシリコン１８がＳＯＩ基板１１の単結晶シリコン層１１Ｃと電気的に導通した形態）となるから、前述した検査工程時においては、上記欠陥部分（及び埋込ポリシリコン１８）を通じてリーク電流が流れるようになり、以て絶縁分離トレンチ１３での欠陥を確実に検出可能になる。
【００４１】
因みに、従来において一般的に行われているトレンチ形成工程は、図４に模式的な断面図により示す通りであり、以下これについて説明する。
【００４２】
（ａ）マスク形成工程
まず、図４（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板１１の単結晶シリコン層１１Ｃ上に、酸化シリコン膜５１、窒化シリコン膜５２、酸化シリコン膜５３を順次成膜すると共に、その三層構造膜をフォトエッチング技術を利用してパターンニングすることによって所定位置に開口部５４を形成する。
【００４３】
ここで、酸化シリコン膜５３は、トレンチを異方性エッチングする際のエッチングマスクとして機能する。また、窒化シリコン膜５２は、上記酸化シリコン膜５３を除去する際のストッパの機能を果たすものであり、酸化シリコン膜５１は、窒化シリコン膜５２を成膜する際の応力緩和の役目を果たすものである。
【００４４】
（ｂ）トレンチエッチング工程
上記のようなマスク形成工程の後には、単結晶シリコン層１１Ｃに対し酸化シリコン膜５３をマスクとした状態の異方性ドライエッチングを行うことにより、図４（ｂ）に示すように、単結晶シリコン層１１Ｃに絶縁分離膜１１Ｂまで達するトレンチ５５を形成する。
【００４５】
（ｃ）側壁酸化工程
上記トレンチエッチング工程の実行後に、トレンチ５５の側壁を熱酸化することにより側壁酸化膜５６を形成する（図４（ｃ）参照）。尚、仮に、トレンチ５５の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していないという加工不良があった場合、その底部に残存した単結晶シリコン層１１Ｃは、この側壁酸化工程において表面側から熱酸化されることになる。
【００４６】
（ｄ）トレンチ埋め戻し工程
酸化シリコン膜５３上の全面にＣＶＤ法によりポリシリコンを堆積することにより、トレンチ５５を埋め戻した状態のポリシリコン膜５７を成膜する（図４ （ｄ）参照）。
【００４７】
（ｅ）エッチバック工程
酸化シリコン膜５３をストッパとしたドライエッチング処理または化学的機械研磨処理を行うことにより、ポリシリコン膜５７を酸化シリコン膜５３の面までエッチバックする（図４（ｅ）参照）。
【００４８】
（ｆ）マスク除去工程
トレンチエッチングマスクとして使用された酸化シリコン膜５３を、窒化シリコン膜５２をストッパとしたウエットエッチングにより除去する（図４（ｆ）参照）。
【００４９】
（ｇ）ポリシリコン膜除去工程
トレンチ５５の上部に突き出した状態のポリシリコン膜５７を、窒化シリコン膜５２をマスクとしたドライエッチングにより除去する（図４（ｇ）参照）。
【００５０】
（ｈ）ポリシリコン膜酸化工程
トレンチ５５の上部に対応したポリシリコン膜５７に対し熱酸化処理を施すことにより、トレンチ５５の上部を酸化シリコン膜５１と一体化された酸化シリコン膜で覆った状態とする（図４（ｈ）参照）。
【００５１】
（ｉ）窒化シリコン膜除去工程
窒化シリコン膜５２を、酸化シリコン膜５１とエッチング選択性がある処理液によりウエットエッチングして除去する（図４（ｉ）参照）。
【００５２】
このような従来技術によるトレンチ形成方法を利用して、外部の電極パッドと電気的に接続されたトレンチ構造（本実施例の構成のように、絶縁分離トレンチ１３内に充填された埋込ポリシリコン１８と電気的に接続された状態の電極パッド１９を設ける構造）とする場合には、例えば、図４（ｇ）のポリシリコン膜除去工程の後に、窒化シリコン膜５２を除去して電極用のポリシリコン膜を別途に形成する方法や、図４（ｉ）の窒化シリコン膜除去工程の後に、酸化シリコン膜５１にコンタクトホールを開口して別途に電極を形成するという方法が考えられる。しかしながら、何れの方法も、図３に示した本実施例の製造方法に比べて工数が増大して製造コストが高騰するという問題点がある。
【００５３】
また、仮に、上記のような従来技術による方法によって、外部の電極パッドと電気的に接続されたトレンチ構造を設けて、本実施例のような絶縁欠陥の検査を行う構成とした場合には、次に述べるような問題点が出てくる。つまり、図４の製造方法では、例えば、（ｂ）のトレンチエッチング工程において、トレンチ５５の底部が絶縁分離膜１１Ｂまで到達していないという加工不良があった場合には、その後に行われる（ｃ）の側壁酸化工程において、トレンチ５５の底部に残存した単結晶シリコン層１１Ｃが熱酸化されて酸化シリコン膜が形成されることになる。この結果、上記のような従来のトレンチ形成方法を用いて、本実施例のような絶縁分離型半導体装置を製造した場合には、前記図２（ｂ）と同等の断面構造を模式的に示す図５のように、トレンチ１３の底部に側壁酸化膜と連続した酸化シリコン膜が残るため、前記検査工程時において本来流れるはずのリーク電流が流れなくなる。このため、図５に示すような絶縁欠陥がある不良チップのリジェクトが不可能なる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
図６ないし図１０には本発明の第２実施例が示されており、以下これについて前記第１実施例と異なる部分のみ説明する。
本実施例による絶縁分離型半導体装置の平面レイアウトを模式的に示す図６において、ＩＣチップを構成するＳＯＩ基板６１上には、アナログ回路や論理回路のような制御用素子が形成される素子形成領域６２群と、パワートランジスタのような電力用素子が形成される例えば２個の素子形成領域６３とが形成されている。この場合、素子形成領域６２のための絶縁分離トレンチ６４と素子形成領域６３のための絶縁分離トレンチ６５は、互いに独立した形態で形成されているが、それらトレンチ６４、６５は、互いに隣接する一辺を共用した形態、つまり、隣接する素子形成領域６２が上記トレンチ６４の共有辺部で互いに隣接した形態とされ、隣接する素子形成領域６３が上記トレンチ６５の共有辺部で互いに隣接した形態とされている。
【００５５】
ＳＯＩ基板６１上には、トレンチ６４、６５の周囲のフィールド領域６６上に当該フィールド領域６６と電気的に接続された電極パッド６７が層間絶縁膜（図示せず）を介して設けられており、また、その図示しない層間絶縁膜上に以下に述べるような電極パッド６８〜７２が設けられている。即ち、素子形成領域６２と電気的に接続された電極パッド６８、トレンチ６４内に充填された埋込ポリシリコン（図示せず）と電気的に接続された電極パッド６９（トレンチ用電極に相当）、素子形成領域６３と電気的に接続された電極パッド７０、トレンチ６５内に充填された埋込ポリシリコン（図示せず）と電気的に接続された電極パッド７１（トレンチ用電極に相当）、回路グラウンド用配線パターン７２ａと電気的に接続された電極パッド７２が設けられている。尚、図示しないが、実際には上記電極パッド６７〜７２以外にも種々の電極パッドが設けられている。
【００５６】
このような構成において、トレンチ６４、６５に絶縁不良があるＩＣチップをリジェクトするための検査を行う場合には、例えば図６中に示すように、電極パッド６８及び７０と電極パッド６７、６９及び７１との間に、直流電圧源２１から絶縁分離構造部分の保証耐圧に応じたレベルの検査用電圧を印加し（極性は図６に示した状態と逆でも良い）、これに伴い電極パッド６８及び７０と電極パッド６７、６９及び７１との間にリーク電流が流れるか否かを電流計２２により検出する。
【００５７】
この場合、本実施例においても、トレンチ６４、６５は前記第１実施例と同じ製造方法により形成されるものであり、従って、上記検査時において第１実施例と同様の効果が得られる。
【００５８】
一方、上記ＩＣチップを実装する際には、図７に示すように、当該ＩＣチップ（ＳＯＩ基板６１）をリードフレームのアイランド７３上に固定すると共に、各電極パッド６７〜７２を当該リードフレームのインナリードに対しワイヤボンディングにより接続するものである。この場合、制御用素子が形成される素子形成領域６２のためのトレンチ６４に接続された電極パッド６９は、電源電圧＋Ｖccが与えられるインナリード７４ａに対して電極パッド６８と共に接続され、以て、電源電圧＋Ｖccの電位レベルに固定される。また、電力用素子が形成される素子形成領域６３のためのトレンチ６５に接続された電極パッド７１は、グランド端子ＧＮＤに接続されるインナリード７４ｂに対して電極パッド６７及び７２と共に接続され、以て、グランド電位レベルに固定される。尚、電極パッド７０は、他のインナリード７４ｃに接続される。
【００５９】
このような構成によれば、ＩＣチップの実装状態において、制御用素子が形成される素子形成領域６２のための絶縁分離トレンチ６４と、比較的大きな電流が流れる電力用素子が形成される素子形成領域６３のための絶縁分離トレンチ６５とが互いに独立した形態で形成され、しかも、各絶縁分離トレンチ６４、６５に接続された電極パッド６９、７１がそれぞれ電源電圧＋Ｖccに対応した電位レベル及びグランド電位レベルに固定されているから、例えば、電力用素子のスイッチングノイズが制御用素子の動作に悪影響を与える事態を未然に防止できるなど、その動作信頼性の向上を図り得るようになる。
【００６０】
また、特に、絶縁分離トレンチ６４に接続された電極パッド６９が電源電圧＋Ｖccに対応した電位レベルに固定されているから、次に述べるような効果も奏するようになる。即ち、図８（ａ）及び（ｂ）には、一つの素子形成領域６２及びその周囲の絶縁分離トレンチ６４の平面レイアウト及び断面構造が模式的に示されている。この場合、素子形成領域６２には、図９中に示したカレントミラー回路のための回路素子７５が形成されるものであり、この回路素子７５は２個のｐｎｐ型トランジスタ７６ａ、７６ｂにより構成されている。素子形成領域６２には、上記トランジスタ７６ａ、７６ｂの各コレクタとなる二つのＰ＋ 層７６Ａ、７６Ｂが形成される。
【００６１】
このようなレイアウトの場合、絶縁分離トレンチ６４の側壁酸化膜６４ａをキャパシタンスとした寄生ＭＯＳ動作が発生することがある。例えば、図８の例において、フィールド領域がグランド電位レベルに固定された状態でＰ＋ 層７６Ａ、７６Ｂに対し異なる電圧が印加されると、素子形成領域６２における絶縁分離トレンチ６４寄りの領域に反転層（図８（ｂ）に符号７７を付して示す）が形成されて、寄生ＰチャネルＭＯＳトランジスタ７８に電流が流れる現象が発生する。このような現象が発生したときには、図９の回路において、端子７９、８０間に電流が流れてカレントミラー回路としての機能に障害が出るなどの問題点が起きる。しかしながら、本実施例の構成では、絶縁分離トレンチ６４に接続された電極パッド６９、つまり、上記寄生ＰチャネルＭＯＳトランジスタ７８のゲート電極に相当する部分が電源電圧＋Ｖccの電位レベルに固定されているから、当該寄生ＰチャネルＭＯＳトランジスタ７８が能動化する事態が確実に防止され、上記のような機能障害を招く恐れがなくなるものである。
【００６２】
尚、この実施例では、寄生ＰチャネルＭＯＳトランジスタ７８の能動化を防止するために、電極パッド６９を電源電圧の電位レベルに固定する構成としたが、図１０に示すように、寄生ＰチャネルＭＯＳトランジスタ７８のゲート電極に相当する部分（つまり電極パッド６９）をトランジスタ７６ａ、７６ｂのベース或いはエミッタに接続する状態とした場合でも、その寄生ＰチャネルＭＯＳトランジスタ７８の能動化を防止できるものであり、要は電極パッド６９を寄生ＰチャネルＭＯＳトランジスタ７８のゲートしきい値電圧より高い電位とされたインナリードに接続すれば良いものである。
【００６３】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
トレンチエッチングマスクとして、酸化シリコン膜３１、ポリシリコン膜３２、酸化シリコン膜３３を積層したものを使用する構成としたが、ポリシリコン膜３２に代えて窒化シリコン膜を使用しても良いなど、その構造を種々変形することが可能である。絶縁分離構造の欠陥検査時には、少なくともトレンチ用電極と素子形成領域との間に検査用電圧を印加すれば良いものである。
【００６４】
単結晶シリコン基板１１Ａを支持基板としたＳＯＩ基板１１を利用する例で説明したが、支持基板の材料としては、単結晶シリコン基板に限らず、他の半導体基板或いは絶縁性を有するセラミック基板やガラス基板などを用いることができ、特に、絶縁性を有する基板を用いる場合には絶縁分離膜（上記した各実施例の場合、酸化シリコン膜より成る絶縁分離膜１１Ｂ）が不要になる（例えば、ＳＯＳ（Silicon On Sapphire ）基板を用いる場合が該当する）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す絶縁分離型半導体装置の要部の模式的平面レイアウト図
【図２】同要部の模式的断面図（（ａ）は絶縁欠陥がない例、（ｂ）及び（ｃ）は絶縁欠陥がある例）
【図３】製造工程の流れを示す模式的断面図
【図４】本実施例との対比を明確にするために示した従来技術による製造工程の流れを模式的に示す断面図
【図５】従来技術による製造工程により製造した場合の一例を示す図２（ｂ）相当図
【図６】本発明の第２実施例を示す絶縁分離型半導体装置の模式的平面レイアウト図
【図７】実装例を示す図６相当図
【図８】（ａ）要部の模式的平面レイアウト図、（ｂ）要部の模式的断面図
【図９】回路構成例を示す図
【図１０】変形例を示す図９相当図
【図１１】従来構成を示す絶縁分離型半導体装置の要部の模式的平面レイアウト図
【図１２】同要部の模式的断面図（（ａ）は絶縁欠陥がない例、（ｂ）は絶縁欠陥がある例）
【図１３】図１１とは異なる従来構成を示す絶縁分離型半導体装置の要部の模式的平面レイアウト図
【図１４】同要部の模式的断面図（（ａ）は絶縁欠陥がない例、（ｂ）及び（ｃ）は絶縁欠陥がある例）
【符号の説明】
１１はＳＯＩ基板、１１Ａは単結晶シリコン基板（支持基板）、１１Ｂは絶縁分離膜（絶縁機能部分）、１１Ｃは単結晶シリコン層（半導体層）、１２ａ、１２ｂは素子形成領域、１３は絶縁分離トレンチ、１５はフィールド領域、１６、１７は電極パッド、１８は埋込ポリシリコン（導電性充填物）、１９は電極パッド（トレンチ用電極）、３１は酸化シリコン膜（絶縁膜）、３２はポリシリコン膜（ストッパ膜）、３３は酸化シリコン膜（酸化半導体膜）、３４は開口部、３５はトレンチ、３６は側壁酸化膜、３７はポリシリコン膜、３７ａは埋込ポリシリコン、３７ｂはポリシリコン電極膜、３９、４０は層間絶縁膜、４１は電極パッド（トレンチ用電極）、６１はＳＯＩ基板、６２、６３は素子形成領域、６４、６５は絶縁分離トレンチ、６６はフィールド領域、６９は電極パッド（トレンチ用電極）、７１は電極パッド（トレンチ用電極）を示す。
Claims (4)
- 支持基板上に当該支持基板と電気的に絶縁した状態で形成された半導体層に絶縁機能部分に達する絶縁分離トレンチにより区分された複数の素子形成領域を設けて成る絶縁分離型半導体装置の製造方法において、
前記半導体層上に、絶縁膜、酸化半導体材料に対しエッチング選択性を有する材料より成るストッパ膜、酸化半導体膜を順次成膜すると共に、それらの膜に前記絶縁分離トレンチの形成位置に対応した開口部を形成することにより層構造のトレンチエッチングマスクを形成するマスク形成工程と、
前記半導体層に対し、前記トレンチエッチングマスクを使用した異方性ドライエッチングを行うことにより、前記開口部と対応した位置に前記絶縁機能部分に達するトレンチを形成するトレンチエッチング工程と、
前記トレンチの側壁に熱酸化により酸化半導体膜を形成して当該トレンチ内と前記半導体層との間を絶縁分離する側壁酸化工程と、
前記トレンチエッチングマスクの酸化半導体膜を前記ストッパ膜をストッパとした異方性ドライエッチングにより除去するマスク除去工程と、
前記ストッパ膜を除去するストッパ膜除去工程と、
前記絶縁膜上にポリシリコンを堆積して前記絶縁分離トレンチを当該ポリシリコンにより埋め戻すトレンチ埋め戻し工程と、
前記絶縁膜上のポリシリコンを前記絶縁分離トレンチ内のポリシリコンと繋がった形状にパターニングしてポリシリコン電極膜を形成する電極膜形成工程と、
前記ポリシリコン電極膜を覆う層間絶縁膜を形成すると共に、その層間絶縁膜に形成したコンタクトホールを通じて当該ポリシリコン電極膜と電気的に接続されたトレンチ用電極を形成するトレンチ用電極形成工程とを含み、
前記マスク除去工程において、底部が前記絶縁機能部分まで到達していない前記トレンチの底部に存在する酸化シリコン膜が、異方性ドライエッチングによって除去され、
前記トレンチ用電極形成工程の後に、前記素子形成領域、前記トレンチの周囲に形成されているフィールド領域、および前記トレンチに埋め込まれた導電性充填物に接続された前記トレンチ用電極の間に、検査用電圧を印加し、前記絶縁分離トレンチの欠陥を検出することを特徴とする絶縁分離型半導体装置の製造方法。 - 前記トレンチ埋め戻し工程では、前記絶縁膜上に堆積するポリシリコンに不純物をドーピングすることを特徴とする請求項１記載の絶縁分離型半導体装置の製造方法。
- 前記電極膜形成工程では、前記絶縁膜上のポリシリコンを他の素子用の電極パターン形状に合わせてパターニングすることにより当該ポリシリコンを他の素子用の電極パターンとして兼用することを特徴とする請求項１または２記載の絶縁分離型半導体装置の製造方法。
- 前記マスク除去工程における酸化シリコン膜は、前記トレンチの底部に残存する半導体層の表面が熱酸化されることにより生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の絶縁分離型半導体装置の製造方法。
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