JPH11214498A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工程を簡略化することが可能であり、かつ、
分離絶縁膜の上部表面の平坦性を向上させることが可能
な、半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板１の主表面上に被覆膜２ａ〜
２ｄ、３ａ〜３ｄを形成する。半導体基板１の主表面に
溝４ａ〜４ｅを形成する。溝４ａ〜４ｅの内部と被覆膜
３ａ〜３ｄ上とに絶縁膜６を形成する。絶縁膜６の上に
保護膜５を形成した後、研磨により溝４ａ〜４ｅ上にマ
スクとして作用する保護膜５ａ〜５ｄが残存するよう
に、保護膜の一部と酸化膜６の一部とを除去する。保護
膜５ａ〜５ｄをマスクとして、酸化膜６の一部を除去す
ることにより、トレンチ分離酸化膜６ａ〜６ｅを形成す
るためのプレ平坦化を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に関し、より特定的には、トレンチ分離絶縁膜を
備える半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の微細化、高集積化に
伴って、半導体基板の主表面に形成される素子の間の電
気的な絶縁を行なうために、トレンチ分離酸化膜が利用
されてきている。図１５は、従来のトレンチ分離酸化膜
を説明するための断面図である。図１５を参照して、以
下に従来のトレンチ分離酸化膜を説明する。

【０００３】図１５を参照して、半導体基板１０１の主
表面には、溝１０４ａ〜１０４ｃが形成されている。溝
１０４ａ〜１０４ｃの内部における半導体基板１０１の
表面には、熱酸化膜１０５ａ〜１０５ｃが形成されてい
る。溝１０４ａ〜１０４ｃの内部には、化学蒸着法（Ch
emical Vapor Deposition ：以下ＣＶＤ法と記す）によ
り、分離絶縁膜である酸化膜１１３ａ〜１１３ｃが形成
されている。ここで、酸化膜１１３ａ〜１１３ｃの幅Ｗ
１および酸化膜１１３ａ〜１１３ｃの間の距離（半導体
基板１０１の主表面における素子形成領域の幅）につい
ては、１つの半導体装置において、さまざまな値が用い
られている。

【０００４】図１６〜１９は、図１５に示した従来のト
レンチ分離酸化膜１１３ａ〜１１３ｃの製造工程を説明
するための断面図である。図１６〜１９を参照して、以
下に従来のトレンチ分離酸化膜１１３ａ〜１１３ｃの製
造工程を説明する。

【０００５】まず、半導体基板１０１（図１６参照）の
主表面上に、熱酸化膜（図示せず）を形成する。この熱
酸化膜上にシリコン窒化膜（図示せず）を形成する。こ
のシリコン窒化膜上にレジストパターン（図示せず）を
形成した後、このレジストパターンをマスクとして、異
方性エッチングによりシリコン窒化膜および熱酸化膜の
一部を除去する。その後、レジストパターンを除去す
る。このようにして、図１６に示すように、半導体基板
１０１の主表面上に、熱酸化膜１０２ａ〜１０２ｄとシ
リコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄとを形成する。

【０００６】次に、シリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄ
をマスクとして、異方性エッチングにより半導体基板１
０１の一部を除去することにより、図１７に示すよう
に、溝１０４ａ〜１０４ｃを形成する。この溝１０４ａ
〜１０４ｃの深さは、素子形成領域における素子を電気
的に絶縁できるように設定される。たとえば、１ギガ
（Ｇ）以上の記憶容量を有するＤＲＡＭ（Dynamic Rand
om Access Memory）においては、その深さはおよそ０．
３５μｍ以下になると推定されている。

【０００７】さらに、溝１０４ａ〜１０４ｃを形成した
後、溝１０４ａ〜１０４ｃの内部における半導体基板１
０１の表面には、上記異方性エッチングにより欠陥が発
生している恐れがある。このため、この欠陥を除去する
目的で、溝１０４ａ〜１０４ｃの内部における半導体基
板１０１の表面を熱酸化した後、この半導体基板１０１
の表面の一部をＨＦ溶液により除去してもよい。また、
上記欠陥を除去する目的で、溝１０４ａ〜１０４ｃの内
部における半導体基板１０１の表面の一部を等方性エッ
チングにより除去してもよく、また、この半導体基板１
０１に対して熱処理を行なってもよい。

【０００８】次に、図１８に示すように、溝１０４ａ〜
１０４ｃの内部における半導体基板１０１の表面を熱酸
化することにより、熱酸化膜１０５ａ〜１０５ｃを形成
する。そして、シリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄ上と
溝１０４ａ〜１０４ｃの内部とにＣＶＤ法を用いて酸化
膜１１３を堆積する。

【０００９】次に、異方性エッチングにより酸化膜１１
３の一部を除去することにより、図１９に示すような構
造を得る。

【００１０】次に、半導体基板１０１の主表面上におけ
るシリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄと熱酸化膜１０２
ａ〜１０２ｄとをエッチングにより除去することによ
り、図１５に示したような構造を得る。このようにし
て、従来のトレンチ分離酸化膜は形成されていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体装置に対
する高集積化、微細化の要求はますます強くなってきて
おり、特にＤＲＡＭなどに代表される半導体記憶装置に
おいては、高集積化、微細化が強く求められている。そ
のため、図１５を参照して、トレンチ分離酸化膜の幅Ｗ
１についても、従来よりもさらに小さくすることが求め
られている。たとえば、１ＧＤＲＡＭでは、トレンチ分
離酸化膜の幅Ｗ１は０．１〜０．２μｍ程度になると予
測されている。

【００１２】このように、トレンチ分離酸化膜の幅が小
さくなっていくと、図２０に示すように、従来のＣＶＤ
法により酸化膜１１３を溝１０４ｃの内部とシリコン窒
化膜１０３ｃ、１０３ｄ上とに形成する工程において、
溝１０４ｃの内部が酸化膜１１３によって充填される前
に、溝１０４ｃの上部において酸化膜１１３が接触し開
口部が塞がれることにより、溝１０４ｃの内部において
空隙１１４が形成される場合がある。このような空隙１
１４がトレンチ分離酸化膜の内部に形成されると、トレ
ンチ分離酸化膜の分離特性が劣化し、半導体基板１０１
の表面に形成される素子の間を電気的に絶縁することが
十分にできなくなる。その結果、半導体装置の誤動作な
どの問題が発生する。

【００１３】このように、幅の狭い溝の内部に、空隙を
形成することなく酸化膜を充填するため、酸化膜の堆積
とエッチングとが同時に進行する堆積方法、たとえばＨ
ＤＰ−ＣＶＤ（High Density Plazma CVD ）法を用いて
トレンチ分離酸化膜を形成することが提案されている。
図２１は、ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いて形成されたトレン
チ分離酸化膜を示した断面図である。図２１を参照し
て、半導体基板１０１の主表面には、溝１０４ａ〜１０
４ｃが形成されている。溝１０４ａ〜１０４ｃの内部に
おける半導体基板１０１の表面には、熱酸化膜１０５ａ
〜１０５ｃが形成されている。そして、この溝１０４ａ
〜１０４ｃの内部を充填するように、ＨＤＰ−ＣＶＤ法
によるシリコン酸化膜１１５ａ〜１１５ｃが形成されて
いる。ここで、溝１０４ａ〜１０４ｃの幅Ｗ２は０．２
５μｍ、溝１０４ａ〜１０４ｃの間の間隔Ｗ３は、０．
５５μｍとしている。

【００１４】図２２は、図２１に示したＨＤＰ−ＣＶＤ
法を用いたトレンチ分離酸化膜の製造工程を説明するた
めの断面図である。図２２を参照して、以下にＨＤＰ−
ＣＶＤ法を利用したトレンチ分離酸化膜の製造工程を説
明する。

【００１５】まず、半導体基板１０１（図２２参照）の
主表面上に熱酸化膜１０２ａ〜１０２ｄ（図２２参照）
とシリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄ（図２２参照）と
を形成し、さらに半導体基板１０１に溝１０４ａ〜１０
４ｃとを形成する工程は、図１６および１７に示した製
造工程と同様である。

【００１６】次に、溝１０４ａ〜１０４ｃの内部の半導
体基板１０１の表面に熱酸化膜１０５ａ〜１０５ｃ（図
２２参照）を形成する。そして、図２２に示すように、
溝１０４ａ〜１０４ｃの内部とシリコン窒化膜１０３ａ
〜１０３ｄの上とに、ＨＤＰ−ＣＶＤ法によりシリコン
酸化膜１１５を形成する。このとき、溝１０４ａ〜１０
４ｃの内部においては、シリコン酸化膜１１５が堆積さ
れると同時に、溝１０４ａ〜１０４ｃの上部において
は、堆積されたシリコン酸化膜１１５の一部がスパッタ
エッチングされる。このため、従来のＣＶＤ法を用いた
シリコン酸化膜の形成工程のように、溝１０４ａ〜１０
４ｃの上部において、シリコン酸化膜１１５が接触し開
口部が塞がれることがない。そして、シリコン窒化膜１
０３ａ〜１０３ｄ上に堆積するシリコン酸化膜１１５
は、溝１０４ａ〜１０４ｃの上部においてシリコン酸化
膜１１５の角部がスパッタエッチングされるため、傾斜
角がほぼ４５°となる側面を有するように形成される。

【００１７】その後、図１９に示した製造工程と同様の
工程により、シリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄ上に位
置するシリコン酸化膜１１５の一部を除去し、半導体基
板１０１上に位置するシリコン窒化膜１０３ａ〜１０３
ｄと熱酸化膜１０２ａ〜１０２ｄとを除去することによ
り、図２１に示すような構造を得る。

【００１８】このように、ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いるこ
とで、従来よりも幅の狭いトレンチ分離酸化膜を形成す
ることができる。しかし、発明者らはさらに、複数のト
レンチ分離酸化膜の幅がそれぞれ異なり、またこれらの
トレンチ分離酸化膜の間の間隔もそれぞれ異なるとい
う、現実の半導体装置の製造工程により近い条件におけ
るトレンチ分離酸化膜の製造工程を検討および実施し、
以下に述べるような課題を発見した。

【００１９】図２３〜３１は、発明者らが行なったトレ
ンチ分離酸化膜の製造工程を説明するための断面図であ
る。以下、図２３〜３１を参照して、発明者らが行なっ
たトレンチ分離酸化膜の製造工程を説明する。

【００２０】まず、図２３に示すように、半導体基板１
０１の主表面上に熱酸化膜１０２ａ〜１０２ｄとシリコ
ン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄとを形成する。この工程
は、図１６に示した従来のトレンチ分離酸化膜を形成す
る工程とほぼ同一である。ここで、熱酸化膜１０２ａ〜
１０２ｄの膜厚は１〜３０ｎｍ、シリコン窒化膜１０３
ａ〜１０３ｄの膜厚は約１０〜３００ｎｍ以上となるよ
うに設定されている。また、半導体基板１０１の主表面
の素子形成領域の幅に対応するシリコン窒化膜１０３ａ
〜１０３ｄの幅ＭＷは、約０．３〜２０μｍの範囲にお
いてばらついているさまざまな値となるように設定す
る。

【００２１】次に、図２４に示すように、シリコン窒化
膜１０３ａ〜１０３ｄをマスクとして、半導体基板１０
１の一部を異方性エッチングにより除去することによ
り、溝１０４ａ〜１０４ｅを形成する。この溝１０４ａ
〜１０４ｅの幅についても、０．２〜１５μｍの範囲に
おいてばらついている値となるように設定する。また、
溝１０４ａ〜１０４ｅの深さは、シリコン窒化膜１０３
ａ〜１０３ｄの上部表面から約０．５μｍになるように
設定する。

【００２２】次に、図２５に示すように、溝１０４ａ〜
１０４ｅの内部とシリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄ上
とにＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜１０６を
堆積する。このとき、溝１０４ａ〜１０４ｄの上部およ
びシリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄ上において堆積さ
れるシリコン酸化膜１０６は、同時にスパッタエッチン
グによりその一部が除去される。そのため、シリコン窒
化膜１０３ａ〜１０３ｄ上に位置するシリコン酸化膜１
０６は、約４５°の傾斜角を有する側面を備える。そし
て、シリコン酸化膜１０６の堆積膜厚をｄとすると、ｄ
の２倍より大きな幅ＭＷを有するシリコン窒化膜上にお
いては、シリコン酸化膜１０６の断面形状は台形状とな
り、その幅ＭＷがｄの２倍より小さいシリコン窒化膜上
におけるシリコン酸化膜１０６の断面形状は二等辺三角
形状となる。そして、この二等辺三角形の高さｔは、シ
リコン窒化膜の幅ＭＷの約２分の１となる。

【００２３】このように、シリコン窒化膜１０３ａ〜１
０３ｄ上に形成されるシリコン酸化膜１０６の高さがそ
れぞれ異なる場合に、トレンチ分離酸化膜１０６ａ〜１
０６ｅ（図３１参照）の上部表面の平坦性を向上させる
ために、シリコン酸化膜１０６のシリコン窒化膜１０３
ａ〜１０３ｄ上における高さのばらつきを小さくするた
めの、図２６および２７に示すようなプレ平坦化工程が
行なわれる。ここで、トレンチ分離酸化膜１０６ａ〜１
０６ｅの上部表面の平坦性を向上させる必要があるの
は、トレンチ分離酸化膜１０６ａ〜１０６ｅの上部表面
の平坦性が悪化すると、トレンチ分離酸化膜１０６ａ〜
１０６ｅの膜厚が設計値と比較して変動するため、素子
形成領域に形成される素子を電気的に絶縁する分離特性
が劣化するためである。

【００２４】このプレ平坦化工程の具体的な手順として
は、まず、図２６に示すように、シリコン酸化膜１０６
上にレジストパターン１１６ａ〜１１６ｄを形成する。
ここで、シリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｃ上に位置す
る領域にはレジストパターンが形成されず、シリコン酸
化膜１０６が露出した状態になっている。

【００２５】次に、図２７に示すように、レジストパタ
ーン１１６ａ〜１１６ｄをマスクとして、異方性エッチ
ングによりシリコン酸化膜１０６の一部を除去する。こ
れにより、シリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｃ上に位置
するシリコン酸化膜１０６の高さを低くすることができ
る。

【００２６】次に、図２８に示すように、レジストパタ
ーン１１６ａ〜１１６ｄを除去する。

【００２７】次に、図２９に示すように、化学機械研磨
法によりシリコン酸化膜１０６の一部を除去する。具体
的には、研磨剤１２０を供給しながら半導体基板１０１
の表面を研磨布１１９に押圧しつつ、半導体基板１０１
および研磨布１１９の少なくともいずれか一方を摺動さ
せることにより研磨を行なう。

【００２８】このようにして、トレンチ分離酸化膜１０
６ａ〜１０６ｅの上部表面の平坦化を行ない、図３０に
示すような構造を得る。

【００２９】次に、半導体基板１０１の主表面上に位置
するシリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄと熱酸化膜１０
２ａ〜１０２ｄとを除去することにより、図３１に示し
たようなトレンチ分離酸化膜１０６ａ〜１０６ｅを形成
する。

【００３０】上述したように、良好な分離特性を有する
トレンチ分離酸化膜１０６ａ〜１０６ｅを得るために、
このトレンチ分離酸化膜１０６ａ〜１０６ｅの上部表面
における平坦性を確保するには、図２６および２７に示
したようなプレ平坦化工程が必須である。しかし、この
図２３〜３１に示した製造工程においては、以下のよう
な問題がある。

【００３１】１つの問題は、図２６に示すように、レジ
ストパターン１１６ａ〜１１６ｄを形成するために、写
真製版工程が従来よりも余分に必要となることである。
このため、この写真製版加工のためのマスクが従来より
も余分に必要となる。これらの結果、従来の製造工程に
比べて、工程が複雑化し、かつ、製造コストも上昇す
る。

【００３２】もう１つの問題は、写真製版加工によりレ
ジストパターン１１６ａ〜１１６ｄ（図２６参照）を形
成する際、写真製版によるパターンの重ね合わせ誤差が
生じても、溝１０４ａ〜１０４ｅ上を少なくとも覆うよ
うにレジストパターン１１６ａ〜１１６ｄを形成するた
めに、レジストパターン１１６ａ〜１１６ｄをシリコン
窒化膜１０３ａ〜１０３ｄの上にも一定範囲以上重ね合
わせるように形成する必要があることである。図２７を
参照して、レジストパターン１１６ａ〜１１６ｄとシリ
コン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄとの重ね合わせ部分の幅
（以下サイジング量と呼ぶ）をｓとすると、シリコン窒
化膜１０３ａ〜１０３ｃの両端部からの距離がそれぞれ
サイジング量ｓより小さい領域においては、シリコン酸
化膜１０６の一部を異方性エッチングにより除去するこ
とができない。この結果、プレ平坦化のためにシリコン
酸化膜１０６の一部を除去することができる領域がサイ
ジング量ｓの分だけ小さくなる。このため、プレ平坦化
工程において除去できるシリコン酸化膜１０６の量が減
少する。そして、このサイジング量ｓは、写真製版によ
るパターンの重ね合わせ誤差以下に小さくすることが困
難である。

【００３３】また、もう１つの問題は、サイジング量ｓ
を小さくしつつ、プレ平坦化工程におけるシリコン酸化
膜１０６の除去量ｅ（図２７参照）を大きくすることが
難しいということである。具体的に、図３２および３３
を用いて説明する。図３２および３３は、シリコン窒化
膜１０３ａ〜１０３ｄ（図２７参照）の幅ＭＷとシリコ
ン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄ上のシリコン酸化膜１０６
の膜厚ｔとの関係を、図２７に示した異方性エッチング
の前後について示したグラフである。

【００３４】ここで、図２７を参照して、溝１０４ａ〜
１０４ｅのシリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｃの上部表
面からの深さをｆ、シリコン酸化膜１０６の堆積厚さを
ｄ、レジストパターン１１６ａ〜１１６ｄとシリコン窒
化膜１０３ａ〜１０３ｃとの重ね合わせ部分の幅（サイ
ジング量）をｓ、シリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄの
幅をＭＷ、プレ平坦化工程において除去されるシリコン
酸化膜１０６の膜厚をｅとする。

【００３５】図３２を参照して、この図３２は、ｄが
０．７μｍ、ｆが０．５μｍ、ｓが０．３μｍの場合を
示している。グラフの横軸は，溝１０４ａ〜１０４ｅを
形成するためのエッチングにおいてマスクとして作用す
るシリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄ（図２７参照）の
幅ＭＷを示し、グラフの縦軸は，上記シリコン窒化膜１
０３ａ〜１０３ｄ上に位置するシリコン酸化膜１０６
（図２７参照）の膜厚を示している。実線ＡＢＣＤは、
プレ平坦化工程における異方性エッチング前のシリコン
酸化膜１０６の膜厚を示し、点線ＥＦＧＨは異方性エッ
チング後のシリコン酸化膜１０６の膜厚を示している。
また、点線ＥＦは、シリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｃ
の端部からサイジング量ｓだけ内側に入った位置でのシ
リコン酸化膜１０６の膜厚を示している。このプレ平坦
化工程における異方性エッチングでは、シリコン窒化膜
１０３ａ〜１０３ｃがオーバーエッチングされないよう
に、シリコン酸化膜１０６の除去膜厚ｅを制御してい
る。これは、シリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｃがこの
異方性エッチングにより部分的にエッチングされると、
図２９に示したトレンチ分離酸化膜１０６ａ〜１０６ｅ
の上部表面の平坦化工程において、上記エッチングされ
た部分が他の部分よりも早く除去され、被研磨面の平坦
性が確保できなくなるからである。これにより、シリコ
ン酸化膜１０６のプレ平坦化工程において除去される膜
厚ｅは、シリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｃの端部から
サイジング量ｓだけ内部に入った位置における、シリコ
ン酸化膜１０６の膜厚（図３２における線分ＥＦの長
さ）により決定される。つまり、このプレ平坦化工程に
おいて除去される膜厚ｅを大きくするには、サイジング
量ｓを大きくすればよい。例えば、サイジング量ｓを
０．３μｍより大きくすれば、点線ＥＦが右に移動す
る。この結果、点線ＥＦの長さが長くなり、結果とし
て、プレ平坦化工程において除去されるシリコン酸化膜
１０６の膜厚ｅが大きくなる。

【００３６】しかし、サイジング量ｓが大きくなること
により、プレ平坦化工程において異方性エッチングを受
けるシリコン酸化膜１０６の面積が小さくなってしま
う。そして、サイジング量ｓを小さくすれば、プレ平坦
化工程における異方性エッチングを受けるシリコン酸化
膜１０６の面積は大きくなるが、このプレ平坦化工程に
おいて除去されるシリコン酸化膜１０６の膜厚ｅは小さ
くなってしまう。このように、サイジング量ｓを小さく
しつつ、同時に、プレ平坦化工程において除去されるシ
リコン酸化膜１０６の膜厚を大きくすることは、このレ
ジストパターン１１６ａ〜１１６ｄを用いたプレ平坦化
工程においては困難であった。

【００３７】図３３は、シリコン酸化膜１０６の膜厚ｄ
が０．４μｍ、シリコン窒化膜１０３ａ〜１０３ｄの上
部表面からの溝１０４ａ〜１０４ｅの深さｆが０．５μ
ｍ、サイジング量ｓが０．３μｍである場合の、図３２
に対応するグラフである。この場合にも、図３２と同様
に、サイジング量ｓを小さくしつつ、プレ平坦化工程に
おいて除去されるシリコン酸化膜１０６の膜厚ｅを大き
くすることは困難である。

【００３８】このため、このように写真製版加工を用い
たプレ平坦化工程では、プレ平坦化工程により除去され
るシリコン酸化膜１０６の面積と除去されるシリコン酸
化膜１０６の膜厚とを同時に大きくすることが困難であ
った。そのため、プレ平坦化工程によりシリコン酸化膜
１０６を十分除去することができず、トレンチ分離酸化
膜１０６ａ〜１０６ｅ（図３１参照）の上部表面の平坦
性が悪化することに起因して、このトレンチ分離酸化膜
１０６ａ〜１０６ｅの分離特性が劣化することがあっ
た。この結果、半導体装置の誤動作などが起こり、高い
信頼性を有する半導体装置を得ることが困難であった。

【００３９】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、この発明の目的は、工程を簡
略化することが可能であり、かつ、分離絶縁膜の上部表
面の平坦性を十分確保することが可能な半導体装置の製
造方法を提供することである。

【００４０】

【課題を解決するための手段】請求項１における半導体
装置の製造方法では、まず、半導体基板の主表面上に被
覆膜を形成する。次に、被覆膜を選択的に除去すること
により、素子分離領域で半導体基板の主表面を露出させ
る。次に、被覆膜をマスクとして用いて、半導体基板の
一部を除去することにより、溝を形成する。次に、溝の
内部と被覆膜上とに絶縁膜を形成する。次に、絶縁膜上
に保護膜を形成する。次に、溝上に位置する領域に保護
膜が残存するように、被覆膜上において、上記保護膜の
少なくとも一部を研磨により除去することにより、絶縁
膜の一部を露出させ、保護膜の頂面の高さと絶縁膜の頂
面の高さとをほぼ同一とする。次に、保護膜をマスクと
して、被覆膜上に位置する絶縁膜の少なくとも一部を除
去する。次に、保護膜を除去する。次に、被覆膜上に位
置する絶縁膜の残部を除去する。次に、被覆膜を除去す
る。

【００４１】このように、請求項１に記載の発明では、
保護膜の少なくとも一部を研磨により除去することによ
り絶縁膜の一部を露出させた後、保護膜をマスクとして
被覆膜上に位置する絶縁膜の少なくとも一部を除去する
ので、従来のように、マスクを形成するために、写真製
版加工を行なう必要がなく、工程を簡略化することがで
きる。また、このため、写真製版加工に必要なフォトマ
スクを作製する必要がなく、製造コストを削減すること
も可能である。

【００４２】また、上記マスクを形成するために写真製
版加工を使用しないので、この写真製版加工におけるフ
ォトマスクの重ね合わせの誤差などに起因して、絶縁膜
の露出する領域の位置がずれ、分離絶縁膜となる溝の内
部の絶縁膜が、保護膜をマスクとして被覆膜上に位置す
る絶縁膜の少なくとも一部を除去する工程において損傷
を受けるといった問題の発生を防止できる。その結果、
分離絶縁膜の上部表面の平坦性を確保することができ、
良好な分離特性を有する分離絶縁膜を得ることができ
る。このため、高い信頼性を有する半導体装置を得るこ
とができる。

【００４３】また、溝の深さおよび被覆膜、絶縁膜、お
よび保護膜の膜厚などが変化する場合、さらに、溝の幅
および溝の間の距離が写真製版加工により形成可能な最
小加工寸法とほぼ同じ寸法から、この最小加工寸法の数
十倍から数百倍程度の寸法にまで変化しているような場
合にも、同一の工程を用いて、分離絶縁膜を形成するこ
とができる。

【００４４】請求項２における半導体装置の製造方法で
は、請求項１に記載の構成において、絶縁膜を形成する
工程が、絶縁膜の堆積と除去とが同時に進行する堆積方
法を用いる。

【００４５】このため、請求項２に記載の発明では、従
来のＣＶＤ法では埋込みが困難であったような幅の狭い
溝についても、この溝の上部において堆積した絶縁膜を
除去するので、この溝の内部が絶縁膜で充填される前に
溝の上部が絶縁膜により塞がれることを防止できる。こ
のため、上記のような狭い幅を有する溝についても、そ
の内部に空隙を形成することなく、絶縁膜を充填するこ
とができる。この結果、従来のＣＶＤ法では形成するこ
とが困難であったような狭い幅を有するトレンチ分離絶
縁膜を形成することができる。

【００４６】請求項３における半導体装置の製造方法で
は、請求項１または２に記載の構成において、保護膜の
一部を露出させ、保護膜の頂面の高さと絶縁膜の頂面の
高さとをほぼ同一とする工程において、被覆膜上に位置
する絶縁膜の一部を研磨により除去する。

【００４７】このため、請求項３に記載の発明では、溝
の間の間隔には無関係に、被覆膜上に位置する絶縁膜の
頂面の高さを保護膜の頂面の高さとほぼ同一とするの
で、保護膜をマスクとして被覆膜上に位置する絶縁膜の
少なくとも一部を除去する工程後において、絶縁膜の膜
厚の変動に起因して絶縁膜が部分的に残存することを防
止できる。この結果、被覆膜上に位置する絶縁膜の残部
を除去する工程において、除去される絶縁膜の量を少な
くすることができる。これにより、この工程における被
研磨面の平坦性を向上させることができる。その結果、
分離絶縁膜の上部表面の平坦性を向上させることがで
き、良好な分離特性を有する分離絶縁膜を得ることがで
きる。

【００４８】また、このように被覆膜上の絶縁膜の一部
を研磨により除去するので、保護膜をマスクとして被覆
膜上に位置する絶縁膜の少なくとも一部を除去する工程
における除去量と絶縁膜の露出した部分の面積とを無関
係に設定することができる。この結果、絶縁膜の露出し
た部分の面積を大きくすると同時に、保護膜をマスクと
して被覆膜上に位置する絶縁膜の少なくとも一部を除去
する工程における除去量を多くすることが可能となる。

【００４９】請求項４における半導体装置の製造方法で
は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の構成におい
て、保護膜の一部を露出させ、保護膜の頂面の高さと絶
縁膜の頂面の高さとをほぼ同一とする工程では、化学機
械研磨法を用いる。

【００５０】請求項５による半導体装置の製造方法で
は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の構成におい
て、保護膜をマスクとして、被覆膜上に位置する絶縁膜
の少なくとも一部を除去する工程において、被覆膜の上
部表面の一部が露出するまで上記絶縁膜の一部を除去す
る。

【００５１】このため、請求項５に記載の発明では、被
覆膜を絶縁膜の少なくとも一部を除去する工程における
停止層として利用することができる。このため、確実に
絶縁膜の一部を除去することが可能となる。

【００５２】請求項６による半導体装置の製造方法で
は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の構成におい
て、保護膜をマスクとして、被覆膜上に位置する絶縁膜
の少なくとも一部を除去する工程で、被覆膜の上部表面
に絶縁膜の一部を残存させる。

【００５３】このため、請求項６に記載の発明では、保
護膜と被覆膜とを実質的に同一の材質により形成して
も、保護膜を除去する工程において、被覆膜に損傷を与
えることなく、保護膜のみを除去することが可能とな
る。その結果、保護膜および被覆膜の材質の選択におけ
る自由度を大きくすることができる。

【００５４】請求項７による半導体装置の製造方法で
は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の構成におい
て、被覆膜がシリコン窒化膜であり、絶縁膜がシリコン
酸化膜であり、保護膜がポリシリコン膜である。

【００５５】このため、請求項７に記載の発明では、絶
縁膜と保護膜とを異なる材質により形成するため、保護
膜をマスクとして、被覆膜上に位置する絶縁膜の少なく
とも一部を除去する工程において、より確実に絶縁膜を
除去することができる。

【００５６】また、被覆膜と絶縁膜とを異なる材質によ
り形成するため、被覆膜を除去する工程において、分離
絶縁膜となる絶縁膜に損傷を与えることを防止できる。

【００５７】請求項８による半導体装置の製造方法で
は、請求項６の構成において、被覆膜がシリコン窒化膜
であり、絶縁膜がシリコン酸化膜であり、保護膜がシリ
コン窒化膜である。

【００５８】請求項９による半導体装置の製造方法で
は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の構成におい
て、被覆膜上に位置する絶縁膜の残部を除去する工程で
は、等方性エッチングを用いる。

【００５９】このため、請求項９に記載の発明では、等
方性エッチングの時間を溝の深さ、被覆膜もしくは絶縁
膜の膜厚等の関係にあわせて制御することによって、溝
上における絶縁膜の上部表面の位置を制御することがで
きる。この結果、分離絶縁膜の膜厚を制御することが可
能となる。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。

【００６１】（実施の形態１）図１〜９は、本発明の実
施の形態１による半導体装置の製造方法を説明するため
の断面図である。図１〜９を参照して、本発明の実施の
形態１による半導体装置の製造方法を説明する。

【００６２】まず、半導体基板１（図１参照）の主表面
上に熱酸化膜（図示せず）を形成する。この熱酸化膜上
にシリコン窒化膜（図示せず）を形成する。このシリコ
ン窒化膜上にレジストパターン（図示せず）を形成した
後、このレジストパターンをマスクとして、異方性エッ
チングによりシリコン窒化膜と熱酸化膜との一部を除去
する。その後、レジストパターンを除去する。このよう
にして、図１に示すように、半導体基板１の主表面上に
熱酸化膜２ａ〜２ｄとシリコン窒化膜３ａ〜３ｄとを形
成する。ここで、熱酸化膜２ａ〜２ｄとシリコン窒化膜
３ａ〜３ｄの膜厚および幅は、図２３に示した熱酸化膜
１０２ａ〜１０２ｄとシリコン窒化膜１０３ａ〜１０３
ｄとの膜厚および幅と実質的に同一である。

【００６３】次に、図２に示すように、シリコン窒化膜
３ａ〜３ｄをマスクとして、異方性エッチングにより半
導体基板１の一部を除去することにより、溝４ａ〜４ｅ
を形成する。

【００６４】次に、図３に示すように、溝４ａ〜４ｅの
内部とシリコン窒化膜３ａ〜３ｄ上とにＨＤＰ−ＣＶＤ
法によりシリコン酸化膜６を堆積する。ここで、ＨＤＰ
−ＣＶＤ法は、堆積とスパッタエッチングとが同時に進
行する堆積方法であるので、溝４ａ〜４ｅの上部におい
て、堆積されたシリコン酸化膜６の一部がスパッタエッ
チングにより除去される。このため、シリコン窒化膜３
ａ〜３ｄ上に位置するシリコン酸化膜６は、傾斜角が約
４５°である側面を有する。

【００６５】そして、シリコン酸化膜６を堆積する方法
として、ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いるので、その幅が０．
２μｍ程度というような従来のＣＶＤ法では埋込みが困
難であった幅を有する溝４ａ〜４ｅについても、この溝
４ａ〜４ｅの内部がシリコン酸化膜６により充填される
前に、溝４ａ〜４ｅの上部がこのシリコン酸化膜６によ
り塞がれることを防止できる。このため、上記のような
狭い幅を有する溝４ａ〜４ｅについて、その内部に空隙
を形成することなく、シリコン酸化膜６を充填すること
ができる。

【００６６】次に、図４に示すように、シリコン酸化膜
６上にポリシリコン膜５を形成する。このポリシリコン
膜５の膜厚は１０ｎｍ以上であればよい。これは、図６
に示すシリコン酸化膜６の異方性エッチングの際に、ポ
リシリコン膜５がマスクとして作用することが可能な膜
厚を有していれば良いためである。

【００６７】次に、化学機械研磨法により、シリコン窒
化膜３ａ〜３ｄ上に位置するポリシリコン膜５の一部を
除去する。この際、少なくともシリコン酸化膜６の一部
が露出するまでポリシリコン膜５を除去する。また、化
学機械研磨法によって、シリコン酸化膜６の一部も同時
に除去されるので、ポリシリコン膜５の頂面の高さと、
シリコン酸化膜６の頂面の高さとをほぼ同一とすること
ができる。そして、この化学機械研磨法を行なう時間を
制御することにより、図５に示すような構造を得る。

【００６８】このように、シリコン窒化膜３ａ〜３ｄ上
に位置するポリシリコン膜５の一部を化学機械研磨法に
より除去することにより、シリコン酸化膜６の頂面７ａ
〜７ｃを露出させる。そして、残存するポリシリコン膜
５ａ〜５ｄを図６に示す異方性エッチングのマスクとし
て利用するので、従来のようにこのマスクを形成するた
め写真製版加工を行なう必要がない。このため、製造工
程を簡略化することができる。

【００６９】また、上記写真製版加工のためのフォトマ
スクを作製する必要がなく、製造コストの削減を図るこ
とができる。

【００７０】また、この異方性エッチングにおいて用い
るマスクを形成するために写真製版加工を使用しないの
で、写真製版を行なう際のフォトマスクの重ね合わせ誤
差などに起因して、シリコン酸化膜６の露出する領域の
位置がずれ、図６に示す異方性エッチングにおいて、ト
レンチ分離酸化膜６ａ〜６ｄとなる溝４ａ〜４ｅの内部
に位置するシリコン酸化膜６が損傷を受けるなどといっ
た問題の発生を防止できる。その結果、トレンチ分離酸
化膜６ａ〜６ｄの上部表面の平坦性を確保することがで
き、良好な分離特性を有するトレンチ分離酸化膜６ａ〜
６ｄを得ることができる。

【００７１】また、この溝４ａ〜４ｅの深さ、シリコン
窒化膜３ａ〜３ｄおよびシリコン酸化膜６の膜厚、およ
びポリシリコン膜５の膜厚などが変化している場合、お
よび溝４ａ〜４ｅの幅もしくはシリコン窒化膜３ａ〜３
ｄの幅が写真製版加工により形成可能な最小加工寸法と
同じ寸法から、この最小加工寸法の数十倍から数百倍程
度の寸法にまで変化しているような場合にも、同一工程
を適用しトレンチ分離酸化膜を形成することができる。
また、シリコン酸化膜６の一部が露出する領域の大きさ
が写真製版加工により形成可能な最小加工寸法より小さ
いものでも、この工程により形成することができる。

【００７２】また、この化学機械研磨法を行なう前にお
いては、シリコン窒化膜３ａ〜３ｄ上に位置するシリコ
ン酸化膜６の高さは、それぞれ異なる場合があるが、こ
の化学機械研磨法を行なうことにより、シリコン窒化膜
３ａ〜３ｄの幅とは関係なく、このシリコン窒化膜３ａ
〜３ｃ上に位置するシリコン酸化膜６の頂面７ａ〜７ｃ
の高さを、ポリシリコン膜５ａ〜５ｄの頂面の高さとほ
ぼ同一とすることができる。このため、図６に示すよう
に、シリコン窒化膜３ａ〜３ｃの上に位置するシリコン
酸化膜６の一部を異方性エッチングにより除去する工程
において、この除去されるシリコン酸化膜６の膜厚が異
なることに起因して、異方性エッチングの後にシリコン
窒化膜３ａ〜３ｃ上において従来のようにシリコン酸化
膜６の一部が残存することを防止できる。このため、図
８に示すように、シリコン酸化膜６ａ〜６ｅの残部を化
学機械研磨法により除去する工程において、この化学機
械研磨法により除去されるシリコン酸化膜６ａ〜６ｅの
量を少なくすることができる。この結果、分離酸化膜と
なるシリコン酸化膜６ａ〜６ｅの上部表面（図８参照）
の平坦性を向上させることができる。

【００７３】次に、図６に示すように、ポリシリコン膜
５ａ〜５ｄをマスクとして、異方性エッチングにより、
シリコン酸化膜６の一部を除去する。このようにして、
プレ平坦化工程は実施される。

【００７４】ここで、溝４ａ〜４ｅを形成するためのマ
スクとして作用するシリコン窒化膜３ａ〜３ｄの幅と、
このプレ平坦化工程の前後におけるシリコン窒化膜３ａ
〜３ｄ上のシリコン酸化膜６の膜厚との関係を図１０お
よび１１に示す。なお、図５を参照して、シリコン窒化
膜３ａ〜３ｄの上部表面からの溝４ａ〜４ｅの深さを
ｆ、シリコン酸化膜６の堆積膜厚をｄ、ポリシリコン膜
５ａ〜５ｄとシリコン窒化膜３ａ〜３ｃとの重ね合わせ
部分の幅（サイジング量）をｓ１、シリコン窒化膜３ａ
〜３ｃ上に位置するポリシリコン膜５の一部が除去され
た後のシリコン酸化膜６の膜厚をｔ１とする。図１０
は、シリコン酸化膜６の膜厚ｄが溝４ａ〜４ｅの深さｆ
よりも大きい場合、具体的には、ｄ＝０．７μｍ、ｆ＝
０．５μｍ、ｓ１＝０．３μｍの場合を示している。

【００７５】シリコン酸化膜６をＨＤＰ−ＣＶＤ法によ
り堆積した後のシリコン窒化膜３ａ〜３ｅ上におけるシ
リコン酸化膜６の膜厚は、図１０を参照して、線分ＡＢ
ＣＤにより表わされる。そして、図５に示すように、化
学機械研磨法によりポリシリコン膜５の一部が除去され
た後は、シリコン酸化膜６の一部もこの化学機械研磨法
により研磨されることにより、シリコン酸化膜６の膜厚
は、図１０を参照して、線分ＡＢＥＧにより表される。
つまり、ｅ１で示した部分は、上記の化学機械研磨法に
より除去されたシリコン酸化膜６の膜厚を示している。
そして、図６に示した異方性エッチングによって、シリ
コン酸化膜６のｅ２に示した膜厚分が除去される。この
ようにして、シリコン窒化膜３ａ〜３ｃ上において、ポ
リシリコン膜５ａ〜５ｄによりマスクされていない部分
に存在するシリコン酸化膜６はすべて除去することがで
きる。

【００７６】また、図１１は、シリコン酸化膜６の膜厚
ｄよりも溝４ａ〜４ｅの深さｆの方が大きい場合の、図
１０に対応する図である。具体的には、ｄ＝０．４μ
ｍ、ｆ＝０．５μｍ、ｓ１＝０．３μｍの場合を示して
いる。この場合も同様に、シリコン窒化膜３ａ〜３ｃと
ポリシリコン膜５ａ〜５ｄとの重なり領域以外のシリコ
ン窒化膜３ａ〜３ｃ上において、シリコン酸化膜６の一
部を除去することができる。このように、ポリシリコン
膜５の一部を除去すると同時にシリコン酸化膜６の一部
を化学機械研磨法により除去した後、ポリシリコン膜５
ａ〜５ｄをマスクとして異方性エッチングによりシリコ
ン酸化膜６の一部を除去するので、図５および６に示す
プレ平坦化工程において除去されるシリコン酸化膜６の
除去量と無関係にシリコン酸化膜６の頂面７ａ〜７ｃの
大きさを決定することができる。このため、シリコン酸
化膜６の頂面７ａ〜７ｃの大きさを大きくすると同時
に、プレ平坦化工程において除去されるシリコン酸化膜
６の除去量を従来よりも多くすることが可能となる。

【００７７】また、この異方性エッチングにおいて、シ
リコン窒化膜３ａ〜３ｃの上部表面が露出するまでシリ
コン酸化膜６を除去しているので、このシリコン窒化膜
３ａ〜３ｃをエッチングの停止層として利用できる。

【００７８】また、保護膜としてポリシリコン膜５ａ〜
５ｄを、絶縁膜としてシリコン酸化膜６を利用している
が、この２つの材質が異なり、エッチングレートも異な
るため、図６に示した異方性エッチングにおいて、より
確実にシリコン酸化膜６の一部を除去することができ
る。

【００７９】次に、ポリシリコン膜５ａ〜５ｄを除去す
ることにより、図７に示すような構造を得る。

【００８０】次に、化学機械研磨法により、シリコン酸
化膜６ａ〜６ｅの残部を除去する。これにより、図８に
示すような構造を得る。

【００８１】次に、半導体基板１の主表面上に位置する
熱酸化膜２ａ〜２ｄとシリコン窒化膜３ａ〜３ｄとを除
去することにより、図９に示すようなトレンチ分離酸化
膜６ａ〜６ｅを得る。

【００８２】ここで、被覆膜としてシリコン窒化膜３ａ
〜３ｄを用い、絶縁膜としてシリコン酸化膜６ａ〜６ｅ
を用いているので、シリコン酸化膜６ａ〜６ｅに損傷を
与えることなく、シリコン窒化膜３ａ〜３ｄのみを除去
することができる。

【００８３】また、この実施の形態１では、プレ平坦化
のための異方性エッチングのマスクとしてポリシリコン
膜５ａ〜５ｄを、分離絶縁膜としてシリコン酸化膜６
を、半導体基板１の被覆膜としてシリコン窒化膜３ａ〜
３ｄを用いたが、このプレ平坦化工程用のマスクと分離
絶縁膜および被覆膜との選択的なエッチングができれば
上記のような材質に限定する必要はない。たとえば、被
覆膜としてポリシリコン膜、プレ平坦化工程用のマスク
としてシリコン窒化膜、分離酸化膜としてシリコン酸化
膜という組合せ、あるいは、被覆膜としてポリシリコン
膜、分離絶縁膜としてシリコン窒化膜、プレ平坦化工程
用のマスクとしてシリコン酸化膜という組合せ、あるい
は、被覆膜としてシリコン酸化膜、分離絶縁膜としてシ
リコン窒化膜、プレ平坦化工程用のマスクとしてポリシ
リコン膜という組合せでもよい。

【００８４】また、ここでは分離絶縁膜としてシリコン
酸化膜６を用いたが、このシリコン酸化膜の代わりにシ
リコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜お
よびこれらの積層構造を用いてもよい。また、溝４ａ〜
４ｅの側壁において、図２４に示したように半導体基板
１の欠陥を除去するための熱処理などを実施してもよ
い。

【００８５】（実施の形態２）図１２は、本発明の実施
の形態２による半導体装置の製造工程を説明するための
断面図である。図１２を参照して、本発明の実施の形態
２による半導体装置の製造工程を説明する。

【００８６】まず、図１〜図５に示した本発明の実施の
形態１による半導体装置の製造工程を実施したあと、図
１２に示すように、シリコン窒化膜３ａ〜３ｃの上部表
面が露出しないように、シリコン酸化膜６の一部６ｆ〜
６ｈを残存させるように異方性エッチングを行なう。

【００８７】次に、図７〜図９に示した工程を実施する
ことにより、図９に示すようなトレンチ分離酸化膜６ａ
〜６ｅを得る。

【００８８】このようにすることで、プレ平坦化工程用
のマスクとして用いているポリシリコン膜５の代わりに
被覆膜として用いているシリコン窒化膜３ａ〜３ｃと同
じ材質であるシリコン窒化膜を用いても、次に行なう図
７に示した工程において、シリコン窒化膜３ａ〜３ｃに
損傷を与えることなく、プレ平坦化のマスクのみを除去
することが可能となる。この結果、上記のプレ平坦化に
おけるマスクおよび被覆膜の材質の選択における自由度
を大きくすることができる。

【００８９】（実施の形態３）図１３および１４は、本
発明の実施の形態３による半導体装置の製造工程を説明
するための断面図である。図１３および１４を参照し
て、本発明の実施の形態３による半導体装置の製造工程
を説明する。

【００９０】まず、図１〜図７に示した本発明の実施の
形態１による半導体装置の製造工程を実施した後、等方
性エッチング（たとえばフッ酸溶液を用いたウエットエ
ッチング）を用いて、シリコン窒化膜３ａ〜３ｄ（図７
参照）上に位置するシリコン酸化膜６ａ〜６ｅ（図７参
照）の残部を除去する。この等方性エッチングにより除
去するシリコン酸化膜６ａ〜６ｅの膜厚は、サイジング
量ｓ１（図７参照）の半分でよい。このとき、溝４ａ〜
４ｅ（図７参照）の内部のシリコン酸化膜６ａ〜６ｅの
膜厚はｓ１の半分だけ減少し、ｄ−ｓ１／２となる。た
とえば、シリコン窒化膜３ａ〜３ｅの上部表面からの溝
４ａ〜４ｅの深さｆ（図７参照）を０．５μｍ、シリコ
ン酸化膜６の埋込膜厚ｄ（図７参照）を０．４μｍ、シ
リコン窒化膜３ａ〜３ｃ上におけるシリコン酸化膜６の
膜厚ｔ１（図７参照）を０．３μｍとなるように化学機
械研磨法を行なう場合、サイジング量ｓ１は図１１を参
照して０．３μｍとなる。このため、等方性エッチング
でシリコン酸化膜６ａ〜６ｅの一部を０．１５μｍだけ
除去すると、シリコン酸化膜３ａ〜３ｅ上のシリコン酸
化膜６ａ〜６ｅはほぼ除去される。そして、図１３に示
すように、シリコン窒化膜３ａ〜３ｄの上部表面からｔ
２（０．２５μｍ）だけ下がった位置に分離酸化膜であ
るシリコン酸化膜６ａ〜６ｅの上部表面が位置する。こ
こで、溝４ａ〜４ｅの半導体基板１の主表面からの深さ
を０．２５μｍ以下と設定しておけば、溝４ａ〜４ｅ内
における分離酸化膜６ａ〜６ｅの上部表面の位置を半導
体基板１の主表面よりも高くすることができる。このよ
うに、エッチング時間、溝４ａ〜４ｅの深さなどを制御
することにより、シリコン窒化膜３ａ〜３ｄの上部表面
と溝４ａ〜４ｅ内における分離酸化膜６ａ〜６ｅの上部
表面との位置関係を制御することができる。

【００９１】また、シリコン酸化膜６の埋込膜厚ｄの方
が溝４ａ〜４ｅの深さｆより大きい場合には、図１３に
示した等方性エッチングにおいて、（ｄ−ｆ）と（ｓ１
−（ｄ−ｆ））とのいずれか大きい値以上にシリコン酸
化膜６ａ〜６ｅを除去することで、シリコン酸化膜３ａ
〜３ｄ上に位置するシリコン酸化膜６ａ〜６ｅの残部を
除去することができる。このとき、図５において行なう
化学機械研磨法において、（ｄ−ｆ）の方が（ｓ１−
（ｄ−ｆ））よりも大きくなるように研磨量を調整する
ことで、溝４ａ〜４ｅの中における分離酸化膜６ａ〜６
ｅの上部表面の高さをシリコン窒化膜３ａ〜３ｄの上部
表面の高さと同じになるように設定することができる。
たとえば、ｆを０．５μｍ、ｄを０．７μｍ、ｓ１およ
びｔ１を０．３μｍとした場合、（ｄ−ｆ）は０．２μ
ｍ、（ｓ１−（ｄ−ｆ））は０．１μｍとなる。このた
め、等方性エッチングによりシリコン酸化膜６ａ〜６ｅ
を０．２μｍ除去すると、シリコン窒化膜３ａ〜３ｅ上
におけるシリコン酸化膜６ａ〜６ｅの残部をほぼ除去す
ることができる。

【００９２】そして、同時に、シリコン窒化膜３ａ〜３
ｄの上部表面と溝４ａ〜４ｅの内部における分離酸化膜
６ａ〜６ｅの上部表面とがほぼ同じ高さとなるようにす
ることができる。この場合も、等方性エッチングのエッ
チング時間、溝６ａ〜６ｅの深さなどを制御することに
より、容易にシリコン窒化膜３ａ〜３ｄの上部表面の高
さと分離酸化膜６ａ〜６ｅの上部表面の高さとの位置関
係を制御することができる。そして、この等方性エッチ
ングにおいて、図１３に示すように、シリコン窒化膜３
ａ〜３ｄの上部表面の高さよりも、分離酸化膜６ａ〜６
ｅの上部表面の高さが低くなるようにすることもでき
る。

【００９３】そして、半導体基板１の主表面上における
熱酸化膜２ａ〜２ｄとシリコン酸化膜３ａ〜３ｄとを除
去することにより、図１４に示すような構造を得る。

【００９４】この実施の形態３は、実施の形態１におけ
る図７に示した化学機械研磨を等方性エッチングに置換
えたものであるので、実施の形態１で述べたのと同様
に、プレ平坦化工程用のマスク、分離絶縁膜、被覆膜の
材料を変更することも可能である。

【００９５】また、実施の形態１と同様に、さまざまな
シリコン窒化膜および熱酸化膜の膜厚、溝４ａ〜４ｅの
深さ、シリコン酸化膜６の膜厚にも適用できる。

【００９６】また、図１２に示したように、シリコン窒
化膜３ａ〜３ｃ上にシリコン酸化膜６の一部６ｆ〜６ｈ
を残すようにプレ平坦化を行なうことや、溝４ａ〜４ｅ
の内部における半導体基板１の表面において、欠陥を除
去するための熱処理を施すといった処理を行なうことに
ついても、実施の形態１と同様に可能である。

【００９７】また、溝４ａ〜４ｅにおけるシリコン酸化
膜６ａ〜６ｅの膜厚が、溝４ａ〜４ｅの幅に依存しない
堆積方法により、シリコン酸化膜６ａ〜６ｅを形成すれ
ば、上記したような等方性エッチングの代わりに、異方
性エッチング（ドライエッチング）を使用してもよい。

【００９８】なお、今回開示された実施の形態はすべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特
許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の
意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意
図される。

【００９９】

【発明の効果】以上のように、請求項１〜９に記載の発
明によれば、半導体装置の製造方法において、トレンチ
分離絶縁膜となる絶縁膜のプレ平坦化工程で使用するマ
スクを、上記絶縁膜上に形成された保護膜の少なくとも
一部を研磨により除去することにより形成するので、従
来のように写真製版加工を用いる必要がない。このた
め、工程を簡略化することが可能となる。また、このプ
レ平坦化工程において除去される絶縁膜の量を多くする
ことができるので、分離絶縁膜を形成する工程におい
て、この分離絶縁膜の上部表面の平坦性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による半導体装置の製
造工程の第１工程を説明するための断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態１による半導体装置の製
造工程の第２工程を説明するための断面図である。

【図３】 本発明の実施の形態１による半導体装置の製
造工程の第３工程を説明するための断面図である。

【図４】 本発明の実施の形態１による半導体装置の製
造工程の第４工程を説明するための断面図である。

【図５】 本発明の実施の形態１による半導体装置の製
造工程の第５工程を説明するための断面図である。

【図６】 本発明の実施の形態１による半導体装置の製
造工程の第６工程を説明するための断面図である。

【図７】 本発明の実施の形態１による半導体装置の製
造工程の第７工程を説明するための断面図である。

【図８】 本発明の実施の形態１による半導体装置の製
造工程の第８工程を説明するための断面図である。

【図９】 本発明の実施の形態１による半導体装置の製
造工程の第９工程を説明するための断面図である。

【図１０】 本発明の実施の形態１による半導体装置の
製造工程において、シリコン窒化膜（マスク）の幅とシ
リコン窒化膜上のシリコン酸化膜の膜厚との関係を示し
たグラフである。

【図１１】 本発明の実施の形態１による半導体装置の
製造工程において、シリコン窒化膜（マスク）の幅とシ
リコン窒化膜上のシリコン酸化膜の膜厚との関係を示し
た他のグラフである。

【図１２】 本発明の実施の形態２による半導体装置の
製造工程を説明するための断面図である。

【図１３】 本発明の実施の形態３による半導体装置の
製造工程の第１工程を説明するための断面図である。

【図１４】 本発明の実施の形態３による半導体装置の
製造工程の第２工程を説明するための断面図である。

【図１５】 従来の半導体装置のトレンチ分離酸化膜を
説明するための部分断面図である。

【図１６】 図１５に示した従来の半導体装置のトレン
チ分離酸化膜の製造工程の第１工程を説明するための断
面図である。

【図１７】 図１５に示した従来の半導体装置のトレン
チ分離酸化膜の製造工程の第２工程を説明するための断
面図である。

【図１８】 図１５に示した従来の半導体装置のトレン
チ分離酸化膜の製造工程の第３工程を説明するための断
面図である。

【図１９】 図１５に示した従来の半導体装置のトレン
チ分離酸化膜の製造工程の第４工程を説明するための断
面図である。

【図２０】 図１８に示した工程において、溝の幅が狭
くなった場合、ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を溝の内
部に形成する際に、空隙が形成されている状態を示す模
式図である。

【図２１】 ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いて形成されたトレ
ンチ分離酸化膜を示す部分断面図である。

【図２２】 図２１に示したトレンチ分離酸化膜の製造
工程を説明するための断面図である。

【図２３】 ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いたトレンチ分離酸
化膜の製造工程の第１工程を説明するための断面図であ
る。

【図２４】 ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いたトレンチ分離酸
化膜の製造工程の第２工程を説明するための断面図であ
る。

【図２５】 ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いたトレンチ分離酸
化膜の製造工程の第３工程を説明するための断面図であ
る。

【図２６】 ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いたトレンチ分離酸
化膜の製造工程の第４工程を説明するための断面図であ
る。

【図２７】 ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いたトレンチ分離酸
化膜の製造工程の第５工程を説明するための断面図であ
る。

【図２８】 ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いたトレンチ分離酸
化膜の製造工程の第６工程を説明するための断面図であ
る。

【図２９】 ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いたトレンチ分離酸
化膜の製造工程の第７工程を説明するための断面図であ
る。

【図３０】 ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いたトレンチ分離酸
化膜の製造工程の第８工程を説明するための断面図であ
る。

【図３１】 ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いたトレンチ分離酸
化膜の製造工程の第９工程を説明するための断面図であ
る。

【図３２】 図２３〜３１に示したＨＤＰ−ＣＶＤ法を
用いたトレンチ分離酸化膜の製造工程における、シリコ
ン窒化膜（マスク）の幅とシリコン窒化膜上のシリコン
酸化膜の膜厚との関係を示したグラフである。

【図３３】 図２３〜３１に示したＨＤＰ−ＣＶＤ法を
用いたトレンチ分離酸化膜の製造工程における、シリコ
ン窒化膜（マスク）の幅とシリコン窒化膜上のシリコン
酸化膜の膜厚との関係を示した他のグラフである。

【符号の説明】

１ 半導体基板、２ａ〜２ｄ 熱酸化膜、３ａ〜３ｄ
シリコン窒化膜、４ａ〜４ｅ 溝、６，６ａ〜６ｈ Ｈ
ＤＰ−ＣＶＤ法により形成されたシリコン酸化膜、５，
５ａ〜５ｄ ポリシリコン膜、７ａ〜７ｃ シリコン酸
化膜の頂面。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の主表面上に被覆膜を形成す
   る工程と、 前記被覆膜を選択的に除去することにより、素子分離領
   域で前記半導体基板の主表面を露出させる工程と、 前記被覆膜をマスクとして用いて、前記半導体基板の一
   部を除去することにより、溝を形成する工程と、 前記溝の内部と前記被覆膜上とに絶縁膜を形成する工程
   と、 前記絶縁膜上に保護膜を形成する工程と、 前記溝上に位置する領域に前記保護膜が残存するよう
   に、前記被覆膜上において、前記保護膜の少なくとも一
   部を研磨により除去することにより、前記絶縁膜の一部
   を露出させ、前記保護膜の頂面の高さと前記絶縁膜の頂
   面の高さとをほぼ同一とする工程と、 前記保護膜をマスクとして、前記被覆膜上に位置する前
   記絶縁膜の少なくとも一部を除去する工程と、 前記保護膜を除去する工程と、 前記被覆膜上に位置する前記絶縁膜の残部を除去する工
   程と、 前記被覆膜を除去する工程とを備える、半導体装置の製
   造方法。
2. 【請求項２】 前記絶縁膜を形成する工程において、前
   記絶縁膜の堆積と除去とが同時に進行する堆積方法を用
   いる、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記絶縁膜の一部を露出させ、前記保護
   膜の頂面の高さと前記絶縁膜の頂面の高さとをほぼ同一
   とする工程において、前記被覆膜上に位置する前記絶縁
   膜の一部を研磨により除去する、請求項１または２に記
   載の半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記絶縁膜の一部を露出させ、前記保護
   膜の頂面の高さと前記絶縁膜の頂面の高さとをほぼ同一
   とする工程において、化学機械研磨法を用いる、請求項
   １〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記保護膜をマスクとして、前記被覆膜
   上に位置する前記絶縁膜の少なくとも一部を除去する工
   程において、前記被覆膜の上部表面の少なくとも一部が
   露出するまで、前記絶縁膜の一部を除去する、請求項１
   〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記保護膜をマスクとして、前記被覆膜
   上に位置する前記絶縁膜の少なくとも一部を除去する工
   程において、前記被覆膜の上部表面に前記絶縁膜の一部
   を残存させるようにする、請求項１〜４のいずれか１項
   に記載の半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記被覆膜がシリコン窒化膜であり、前
   記絶縁膜がシリコン酸化膜であり、前記保護膜がポリシ
   リコン膜である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の
   半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 前記被覆膜がシリコン窒化膜であり、前
   記絶縁膜がシリコン酸化膜であり、前記保護膜がシリコ
   ン窒化膜である、請求項６に記載の半導体装置の製造方
   法。
9. 【請求項９】 前記被覆膜上に位置する前記絶縁膜の残
   部を除去する工程では、等方性エッチングを用いる、請
   求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方
   法。