JP5319868B2

JP5319868B2 - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP5319868B2
Application number: JP2005302056A
Authority: JP
Inventors: 彰満生; 知士中山; 修藤田
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2025-10-17
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Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関するものであり、特に、素子分離膜を形成する技術に関する。

従来から、半導体基板上には、トランジスタ形成領域と、素子分離領域とが形成されている。素子分離領域は、例えば、次のようにして形成される。
図４（Ａ）に示すように、半導体基板９００上のトランジスタ形成領域を覆うように薄膜９０１を設け、さらに、図４（Ｂ）に示すように、薄膜９０１上に、シリコン窒化膜９０２を設ける。薄膜９０１は、シリコン窒化膜９０２よりも硬い膜である。
その後、図４（Ｃ）に示すように、シリコン窒化膜９０２をマスクとして、半導体基板９００をエッチングし、溝部９０４を形成する。図４（Ｄ）に示すように、溝部９０４を埋め込むとともに、シリコン窒化膜９０２を覆う素子分離膜９０５を形成する。
その後、図４（Ｅ）に示すように、シリコン窒化膜９０２が露出するまで、素子分離膜９０５を化学機械研磨（ＣＭＰ）し、図４（Ｆ）に示すように、シリコン窒化膜９０２、薄膜９０１をウェットエッチングにより除去する（例えば、特許文献１参照）。
素子分離膜９０５の研磨の際に、シリコン窒化膜９０２はＣＭＰのストッパー膜として機能するため、素子分離膜９０５の基板表面からの高さ寸法は、シリコン窒化膜９０２の厚みおよび薄膜９０１の厚みを足した高さ寸法と略等しいか、シリコン窒化膜９０２の厚みおよび薄膜９０１の厚みをたした高さ寸法よりもひくくなる。

特開２００４−１７２４１７号公報

しかしながら、上記文献記載の技術は、以下の点で改善の余地を有している。
近年、トランジスタ−トランジスタ間を分離する素子分離膜の幅寸法は小さくなっている。これに伴い、従来、テーパ形状であった溝部は、溝部の底面側の幅寸法と、溝部の開口側の幅寸法とが略等しい断面略矩形形状のものが要求されている。このような形状の溝部を形成する際には、基板を垂直にエッチングする必要があり、溝部をエッチングにより形成する際の析出物を減少させる必要がある。エッチングの際の析出物は、シリコン窒化膜を覆い、溝部のエッチングの際のシリコン窒化膜の削れ量を調整するマスクとしての機能を有している。
従って、析出物を減少させることで、シリコン窒化膜の削れ量が増大してしまうこととなる。

素子分離膜は、シリコン窒化膜よりも研磨されやすいため、厚みの薄いシリコン窒化膜をＣＭＰの際のストッパー膜として使用した場合には、図５に示すように、素子分離膜９０５が基板９００表面の位置よりも低くなってしまう可能性もある。
また、素子分離膜の基板表面からの高さ寸法を一定の寸法にするために、シリコン窒化膜等を除去した後、素子分離膜の高さを調整することがある。厚みの薄いシリコン窒化膜をＣＭＰの際のストッパー膜として使用した場合には、素子分離膜の基板表面からの高さ寸法が低くなるため、素子分離膜の基板表面からの高さ寸法の調整が難しくなる。

また、シリコン窒化膜の削れ量が増大することにより、シリコン窒化膜の削れ量にばらつきが生じることから、一定の高さ寸法の素子分離膜を得ることが難しくなる。
シリコン基板中に、ウェルを形成する際に、シリコン基板の素子分離膜下方部分に、不純物を注入するが、素子分離膜の高さ寸法にばらつきがあると、所望の深さのウェルを形成することが困難となる。

本発明によれば、シリコン窒化膜およびシリコン窒化膜を覆う保護膜を有する膜を、半導体基板上に所定のパターンに設ける工程と、前記保護膜をマスクとして、半導体基板を選択的にエッチングし、溝部を形成する工程と、前記膜のうち、前記保護膜を除去して、前記シリコン窒化膜を露出させる工程と、前記溝部を埋めこむとともに、前記シリコン窒化膜上を覆うように素子分離膜を成膜する工程と、前記シリコン窒化膜が露出するまで、前記シリコン窒化膜上に形成された素子分離膜を研磨して除去する工程と、前記シリコン窒化膜を除去する工程と、を含み、前記保護膜は、アモルファスカーボン膜であり、シリコン窒化膜および保護膜を有する前記膜を前記半導体基板上に所定のパターンに設ける前記工程は、前記半導体基板上に前記シリコン窒化膜および前記保護膜を有する前記膜を成膜する工程と、前記保護膜上に、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＮ膜またはＳｉＯ _２膜である無機膜を成膜する工程と、前記無機膜上に他の層を介さずにレジストを塗布して、所定のパターンのマスクを設ける工程と、前記無機膜を選択的に除去して、所定のパターンに形成する工程と、前記レジストを除去するとともに、前記無機膜をマスクとして、前記保護膜を選択的に除去し、所定のパターンの前記保護膜を形成する工程と、前記無機膜を除去するとともに、前記保護膜をマスクとして、前記シリコン窒化膜を選択的に除去して、前記シリコン窒化膜を所定のパターンに形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。

上述した従来の技術では、シリコン窒化膜を、溝部形成の際のマスクとして使用するとともに、素子分離膜の研磨のストッパー膜として使用していた。
これに対し、本発明では、窒化膜上の保護膜を、溝部形成の際のマスクとして使用するとともに、シリコン窒化膜を素子分離膜の研磨の際のストッパー膜として使用している。

本発明では、溝部をエッチングにより形成する際に、シリコン窒化膜を覆う保護膜をマスクとして使用しているので、溝部をエッチングにより形成する際、シリコン窒化膜は、保護膜により保護されることとなる。そのため、シリコン窒化膜は、溝部のエッチングによる影響を受けにくくなる。従って、本発明では、溝部のエッチングを行っても、所望の厚みのシリコン窒化膜を確保することができる。
そして、保護膜を除去した後、素子分離膜を成膜し、シリコン窒化膜上に形成された素子分離膜を研磨して除去しているので、溝部のエッチングによる影響をほとんど受けていない所定の厚みのシリコン窒化膜を、研磨を行う際のストッパー膜として使用することができる。従って、本発明では、所望の高さ寸法の素子分離膜を形成することが可能となる。
また、本発明では、シリコン窒化膜は、溝部のエッチングによる影響をうけにくくなっているので、シリコン窒化膜の厚みのばらつきも生じにくい。従って、基板表面からの素子分離膜の高さ寸法のばらつきも防止することができる。

本発明によれば、基板表面からの高さ寸法のばらつきが少なく、基板表面からの高さ寸法が所望の高さ寸法である素子分離膜を備えた半導体装置が提供される。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態の半導体装置の製造工程の概要について説明する。
本実施形態の半導体装置１の製造工程は、シリコン窒化膜１３およびシリコン窒化膜１３を覆う保護膜１４を有する膜を、半導体基板１１上に所定のパターンに設ける工程と、保護膜１４をマスクとして、半導体基板１１を選択的にエッチングし、溝部１１１を形成する工程と、膜のうち、保護膜１４を除去して、シリコン窒化膜１３を露出させる工程と、溝部１１１を埋めこむとともに、シリコン窒化膜１３上を覆うように素子分離膜１６を成膜する工程と、シリコン窒化膜１３が露出するまで、シリコン窒化膜１３上に形成された素子分離膜１６を研磨して除去する工程と、シリコン窒化膜１３を除去する工程と、を含む。

以下、本実施形態の半導体装置の製造工程について詳細に述べる。
まず、図１（Ａ）に示すように、半導体基板としてのシリコン基板１１を熱酸化し、シリコン基板１１上にシリコン酸化膜１２を形成する。このシリコン酸化膜１２の厚みは、例えば、５〜１５ｎｍである。
次に、シリコン酸化膜１２上に、このシリコン酸化膜１２を覆うように、シリコン窒化膜１３を形成する。
このシリコン窒化膜１３は、例えば、ＣＶＤ法により成膜することができ、シリコン窒化膜１３の厚みは、例えば、５０〜１５０ｎｍである。
さらに、シリコン窒化膜１３上に保護膜として、ＣＶＤ法により形成されたカーボン膜、例えば、アモルファスカーボン膜１４を成膜する。
アモルファスカーボン膜１４の厚みは、例えば、５０〜１５０ｎｍである。
アモルファスカーボン膜１４は、シリコン窒化膜１３上に直接形成されている。

さらに、このアモルファスカーボン膜１４上に、Ｓｉと、Ｏとを構成元素として含む無機膜１５を直接、形成する。無機膜１５としては、例えば、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＯ_２膜等が例示できる。
無機膜１５もＣＶＤ法により形成される。この無機膜１５の厚みは、例えば、１０〜５０ｎｍである。
この無機膜１５と、アモルファスカーボン膜１４とで反射防止膜が形成される。

無機膜１５上に、レジストを塗布して、所定のパターンのマスク１７を形成する。このマスク１７は、シリコン基板１１の素子形成領域を覆うようなパターンで形成される。
次に、無機膜１５を選択的に除去して、所定のパターンに形成する。例えば、ＳＦ_６や、ＣＨ_２Ｆ_２のガスを使用したドライエッチングを行う。

次に、アモルファスカーボン膜１４の一部を選択的に除去する。例えば、エッチングガスとして、Ｏを含有するガス、たとえば、Ｏ_２ガスを使用し、プラズマを発生させ、酸素ラジカルによりドライエッチングを行う。
なお、Ｏ_２ガスにＨＢｒガス、Ｃｌ_２ガス、Ａｒガス、Ｈｅガス等のいずれかを混合した混合ガスを使用してドライエッチングしてもよい。
ここで、マスク１７のほとんどは、このドライエッチングにより除去されてしまう。しかしながら、無機膜１５は、酸素ラジカルに対する耐性が高いため、エッチングされにくく、残ることとなる。すなわち、無機膜１５がアモルファスカーボン膜１４のエッチングの際のマスクとして機能する。
これにより、図１（Ｂ）に示すように、所定のパターンのアモルファスカーボン膜１４が形成されることとなる。
アモルファスカーボン膜１４の一部を選択的に除去する工程では、選択比（アモルファスカーボン膜１４のエッチングレート／無機膜１５のエッチングレート）が１０以上、特に好ましくは、２０以上となるような条件でアモルファスカーボン膜１４のエッチングを行うことが好ましい。

次に、シリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１２のエッチングを行う。シリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１２のエッチングには、フッ素を含有するガス、たとえば、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６のようなガスをエッチングガスとして使用し、シリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１２のドライエッチングを行う。
なお、フッ素を含有するガスに酸素ガスを混合したガスをエッチングガスとして使用してもよい。
ここで、無機膜１５は、前述したようなシリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１２をエッチングするガスに対する耐性が弱く、シリコン窒化膜１３、酸化膜１２をドライエッチングする際に、容易に除去される。

一方で、アモルファスカーボン膜１４は、前述したようなシリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１２をエッチングするガスに対する耐性が高いため、シリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１２のエッチングの際に除去されない。
従って、アモルファスカーボン膜１４が、シリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１２をドライエッチングする際のマスクとして機能する。
このようにして、シリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１２をドライエッチングし、図１（Ｃ）に示すような、所定のパターンのシリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１２が形成される。
シリコン窒化膜１３をエッチングする工程では、選択比（シリコン窒化膜１３のエッチングレート／アモルファスカーボン膜１４のエッチングレート）が３以上となるような条件でエッチングを行うことが好ましい。
なお、所定のパターンのシリコン窒化膜１３およびアモルファスカーボン膜１４により、本発明にかかる膜が形成されることとなる。

次に、図２（Ａ）に示すように、シリコン基板１１をエッチングして溝部１１１を形成する。
溝部１１１の深さ寸法は、たとえば、２００〜４００ｎｍであり、溝部１１１の断面形状は、略矩形形状である。
エッチングガスとして、たとえば、ハロゲン系ガス（Ｂｒ_２、Ｃｌ_２、ＳＦ_６）と、Ｏ_２ガス、Ｎ_２ガス、Ｈｅガス等のいずれかのガスとを混合した混合ガスを使用し、シリコン基板１１をドライエッチングして溝部１１１を形成する。
このとき、アモルファスカーボン膜１４は、シリコン基板１１のドライエッチングに使用するガスに対する耐性が高いため、シリコン基板１１のエッチングに伴い除去されてしまうことがない。従って、アモルファスカーボン膜１４は、シリコン基板１１に溝部１１１を形成する際にマスクとして機能する。
この工程では、選択比（シリコン基板１１のエッチングレート／アモルファスカーボン膜１４のエッチングレート）が５以上となるような条件でエッチングを行うことが好ましい。

その後、図２（Ｂ）に示すように、シリコン基板１１上のアモルファスカーボン膜１４を除去する。たとえば、エッチングガス（アッシングガス）として、Ｏを含有するガス、たとえば、Ｏ_２ガスを使用し、プラズマを発生させ、酸素ラジカルによりドライエッチング（酸素プラズマアッシング）を行うことで、アモルファスカーボン膜１４を除去する。
これにより、シリコン窒化膜１３が露出することとなる。
シリコン窒化膜１３は、アモルファスカーボン膜１４を除去するためのＯ_２ガスに対する耐性が高いので、アモルファスカーボン膜１４を除去する際にほとんどエッチングされてしまうことがない。
アモルファスカーボン膜１４を除去する工程では、選択比（アモルファスカーボン膜１４のエッチングレート／シリコン窒化膜１３のエッチングレート）が２０以上、なかでも１００以上であることが好ましい。シリコン窒化膜１３がほとんどエッチングされない条件でエッチングを行うことが好ましい。
また、アモルファスカーボン膜１４のエッチングレートは、１００ｎｍ／min以上であることが好ましい。
なお、本実施形態では、エッチングガスとして、Ｏ_２ガスを使用したが、これに限らず、Ｎ_２ガス、Ｈ_２ガス等を使用してもよい。

次に、溝部１１１を埋めこむとともに、シリコン窒化膜１３上を覆うように素子分離膜１６を成膜する（図２（Ｃ））。素子分離膜１６としては、シリコン酸化膜が例示でき、このような素子分離膜は、ＣＶＤ法により成膜することができる。
その後、図３（Ａ）に示すように、シリコン窒化膜１３が露出するまで、シリコン窒化膜１３上に形成された素子分離膜１６を化学機械研磨（ＣＭＰ）して除去する。
これにより、溝部１１１に埋め込まれた素子分離膜１６の表面と、シリコン窒化膜１３との表面がほぼ同一の高さ寸法となる。
次に、図３（Ｂ）に示すように、ウェットエッチングにより、シリコン窒化膜１３およびシリコン酸化膜１２を除去する。
その後、素子形成領域にトランジスタ等を設けることで、半導体装置１が完成する。

以下、本実施形態の効果について説明する。
シリコン基板１１の溝部１１１をエッチングにより形成する際に、シリコン窒化膜１３を覆うアモルファスカーボン膜１４をマスクとして使用している。そのため、溝部１１１をエッチングにより形成する際、シリコン窒化膜１３は溝部１１１のエッチングによる影響をほとんど受けることがないと考えられる。従って、本実施形態では、溝部１１１のエッチング後において、所望の厚みのシリコン窒化膜１３を確保することができる。
そして、溝部１１１のエッチングによる影響を受けたアモルファスカーボン膜１４を除去した後、素子分離膜１６を成膜し、シリコン窒化膜１３上に形成された素子分離膜１６を研磨して除去しているので、溝部１１１のエッチングにより影響をほとんど受けていないシリコン窒化膜１３を、研磨を行う際のストッパー膜として使用することができる。従って、本実施形態では、シリコン基板１１の表面からの高さ寸法（突出量）が所望の寸法である素子分離膜１６を形成することが可能となる。

また、本実施形態では、シリコン窒化膜１３は、溝部１１１のエッチングによる影響をほとんど受けていないので、シリコン窒化膜１３の厚みのばらつきも生じにくい。従って、素子分離膜１６のシリコン基板１１表面からの高さ寸法のばらつきも防止することができる。

なお、アモルファスカーボン膜１４を除去せずに、素子分離膜１６を成膜した場合には、素子分離膜１６の研磨の際に、アモルファスカーボン膜１４が研磨のストッパー膜として機能することとなる。アモルファスカーボン膜１４は、溝部１１１の形成の際に、エッチングされていると考えられ、アモルファスカーボン膜１４の膜厚には、ばらつきが生じていると考えられる。そのため、アモルファスカーボン膜１４を研磨のストッパー膜として使用した場合には、素子分離膜１６のシリコン基板１１表面からの高さにばらつきが生じることとなる。
また、アモルファスカーボン膜１４を除去せずに、素子分離膜１６を成膜してしまうと、素子分離膜１６の成膜の際の熱により、アモルファスカーボン膜１４が劣化してしまうおそれもある。
これに対し、本実施形態では、アモルファスカーボン膜１４を除去した後、素子分離膜１６を成膜しているので、このような問題が生じることはない。

さらに、本実施形態では、シリコン窒化膜１３上に形成する保護膜として、アモルファスカーボン膜１４を使用しているので、酸素ガスを使用したドライエッチング（アッシング）により、容易に除去することができる。
従って、溝部１１１を形成した後、アモルファスカーボン膜１４を除去し、溝部１１１の形成の際のエッチングの影響をほとんどうけてないシリコン窒化膜１３を容易に露出させることができる。
これに加え、本実施形態では、アモルファスカーボン膜１４のエッチングレート／シリコン窒化膜１３のエッチングレートで示される選択比が２０以上、さらには１００以上という条件で、アモルファスカーボン膜１４を除去しているため、シリコン窒化膜１３がほとんどエッチングされてしまうことがなく、シリコン窒化膜１３の厚みを所望の厚みとすることができる。
なかでも、酸素ガスを使用したドライエッチング（アッシング）により、アモルファスカーボン膜１４を除去することで、シリコン窒化膜１３がエッチングされてしまうことを確実に防止でき、シリコン窒化膜１３の厚みを所望の厚みとすることができる。

さらに、本実施形態では、溝部１１１を形成する際に、シリコン基板１１のエッチングレート／アモルファスカーボン膜１４のエッチングレートで示される選択比が、５以上となる条件としている。
このような条件のもと溝部１１１を形成することで、溝部１１１を形成する際に、保護膜であるアモルファスカーボン膜１４が除去されてしまい、シリコン窒化膜１３が露出してしまうことがない。これにより、シリコン窒化膜１３が、溝部１１１のエッチングによる影響をうけてしまうことを確実に防止することができる。

また、本実施形態では、アモルファスカーボン膜１４上に無機膜１５を成膜し、この無機膜１５上にレジストを塗布し、マスク１７を形成している。
ここで、アモルファスカーボン膜１４上に直接マスク１７を形成した場合には、アモルファスカーボン膜１４のエッチングの際に、マスク１７がアモルファスカーボン膜１４とともにエッチングされてしまう可能性がある。
また、アモルファスカーボン膜１４をエッチングした後、マスク１７を除去するが、マスク１７を除去する際に、アモルファスカーボン膜１４も除去されてしまう可能性がある。
これに対し、本実施形態では、アモルファスカーボン膜１４上の無機膜１５上にレジストを塗布し、マスク１７を形成している。従って、エッチング後に、マスク１７を除去する際に、無機膜１５により、アモルファスカーボン膜１４が保護されることとなる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、溝部１１１の断面形状を略矩形形状としたが、これに限らず、溝部１１１を開口部側から底面部側に向かって径が小さくなるようなテーパ状に形成してもよい。
さらに、前記実施形態では、シリコン窒化膜１３を保護する保護膜として、アモルファスカーボン膜１４を使用していたが、これに限られるものではない。アモルファスカーボン膜１４に限らず、ＣＶＤ法により形成されたカーボン膜を使用することもできる。
さらには、保護膜は、カーボン膜に限らず、保護膜を除去する際に、シリコン窒化膜１３をほとんど、エッチングしないような条件（保護膜のエッチングレート／シリコン窒化膜１３のエッチングレートで示される選択比が２０以上、なかでも１００以上という条件）で、除去できる膜であり、さらに、溝部１１１を形成する際に、マスクとして機能するような膜であればよい。このような膜であれば、保護膜は、単層構造に限らず、複数層構造であってもよい。

次に、本発明の実施例について説明する。
前記実施形態と同様の方法で、素子分離膜の形成を行った。
前記実施形態と同様に、シリコン基板上に、シリコン酸化膜（厚み１０ｎｍ）を形成するとともに、シリコン酸化膜上に、シリコン窒化膜（厚み１２０ｎｍ）、アモルファスカーボン膜（厚み１２０ｎｍ）、無機膜（ＳｉＯＣ膜、厚み３０ｎｍ）を積層した。

次に、無機膜上に所定のパターンのマスクを形成し、無機膜をＳＦ_６ガスにより、５mmＴｏｒｒの圧力のもとで、ドライエッチングした。
さらに、Ｏ_２ガスとＨＢｒガスとを混合したガスを使用し、プラズマを発生させてアモルファスカーボン膜を、ドライエッチングした。このとき、無機膜上のマスクは、ドライエッチングにより除去された。一方で、無機膜はほとんど除去されることがなかった。
アモルファスカーボン膜のエッチングレート／無機膜のエッチングレートで示される選択比は、２０以上であった。
次に、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜のドライエッチングを行った。エッチングガスとしては、ＣＨＦ_３ガスを使用し、圧力を５０mmＴｏｒｒとした。
このエッチングにより、無機膜は除去された。また、アモルファスカーボン膜は、１０〜４０ｎｍ程度エッチングされた。シリコン窒化膜のエッチングレート／アモルファスカーボン膜のエッチングレートで示される選択比は、３以上であった。

その後、シリコン基板をドライエッチングして、溝部を形成した。エッチングガスとしは、Ｃｌ_２ガスを使用した。このとき、アモルファスカーボン膜は、２０〜７０ｎｍ程度エッチングされたが、シリコン窒化膜が露出することはなかった。シリコン基板のエッチングレート／アモルファスカーボン膜のエッチングレートで示される選択比は、５以上であった。

次に、アモルファスカーボン膜の除去を行った。エッチングガスとして、Ｏ_２ガスを使用した。プラズマを発生させ、酸素ラジカルによりドライエッチングすることで、アモルファスカーボン膜を除去した。また、圧力は、４mmＴｏｒｒとした。
このとき、アモルファスカーボン膜の除去により、シリコン窒化膜が露出した。このシリコン窒化膜は、エッチングされておらず、成膜時と略同じ厚みであった。
アモルファスカーボン膜のエッチングレートは、１００ｎｍ／min以上であり、アモルファスカーボン膜のエッチングレート／シリコン窒化膜のエッチングレートで示される選択比は、１００以上であった。
その後、前記実施形態と同様に、シリコン基板の溝部を埋めこむとともに、シリコン窒化膜上を覆うように素子分離膜を成膜した。
さらに、シリコン窒化膜が露出するまで、シリコン窒化膜上に形成された素子分離膜を化学機械研磨により除去した。
ウェットエッチングにより、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜を除去した。素子分離膜のシリコン基板表面からの高さ寸法は、シリコン窒化膜の厚みと略等しいものであった。

本発明の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。本発明の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。本発明の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。従来の半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。従来の半導体装置の素子分離膜を示す断面図である。

符号の説明

１半導体装置
１１シリコン基板（半導体基板）
１２シリコン酸化膜
１３シリコン窒化膜
１４アモルファスカーボン膜（保護膜）
１５無機膜
１６素子分離膜
１７マスク
１１１溝部
９００半導体基板
９０１薄膜
９０２シリコン窒化膜
９０４溝部
９０５素子分離膜

Claims

シリコン窒化膜およびシリコン窒化膜を覆う保護膜を有する膜を、半導体基板上に所定のパターンに設ける工程と、
前記保護膜をマスクとして、半導体基板を選択的にエッチングし、溝部を形成する工程と、
前記膜のうち、前記保護膜を除去して、前記シリコン窒化膜を露出させる工程と、
前記溝部を埋めこむとともに、前記シリコン窒化膜上を覆うように素子分離膜を成膜する工程と、
前記シリコン窒化膜が露出するまで、前記シリコン窒化膜上に形成された素子分離膜を研磨して除去する工程と、
前記シリコン窒化膜を除去する工程と、
を含み、
前記保護膜は、アモルファスカーボン膜であり、
シリコン窒化膜および保護膜を有する前記膜を前記半導体基板上に所定のパターンに設ける前記工程は、
前記半導体基板上に前記シリコン窒化膜および前記保護膜を有する前記膜を成膜する工程と、
前記保護膜上に、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＮ膜またはＳｉＯ _２膜である無機膜を成膜する工程と、
前記無機膜上に他の層を介さずにレジストを塗布して、所定のパターンのマスクを設ける工程と、
前記無機膜を選択的に除去して、所定のパターンに形成する工程と、
前記レジストを除去するとともに、前記無機膜をマスクとして、前記保護膜を選択的に除去し、所定のパターンの前記保護膜を形成する工程と、
前記無機膜を除去するとともに、前記保護膜をマスクとして、前記シリコン窒化膜を選択的に除去して、前記シリコン窒化膜を所定のパターンに形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記保護膜は、ＣＶＤ法により形成されたカーボン膜であり、
前記保護膜を除去する前記工程では、アッシングガスとして酸素ガスを用いたアッシングにより、前記保護膜を除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、
溝部を形成する前記工程では、前記半導体基板のエッチングレート／前記保護膜のエッチングレートで示される選択比が、５以上となる条件で、溝部をエッチングにより形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記無機膜は、ＳｉＯＣ膜である半導体装置の製造方法。
請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記保護膜を選択的に除去し、所定のパターンの前記保護膜を形成する前記工程において、前記保護膜は、Ｏ _２ガスにＨＢｒガス、Ｃｌ _２ガス、Ａｒガス、またはＨｅガスのいずれかを混合した混合ガスを使用してドライエッチングされる半導体装置の製造方法。
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記シリコン窒化膜の膜厚は、５０〜１５０ｎｍである半導体装置の製造方法。