JP2000299310A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
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- B81C1/00619—Forming high aspect ratio structures having deep steep walls
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- H10P50/242—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group IV materials
- H10P50/244—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group IV materials comprising alternated and repeated etching and passivation steps
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10W10/011—Manufacture or treatment of isolation regions comprising dielectric materials
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- B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的簡便な手段を用いて効率的に、アスペ
クト比の高いトレンチ形状を得られるようにする。 【解決手段】 酸化膜マスク２をマスクとして、Ｓｉ基
板１を反応性イオンエッチングして初期のトレンチ４を
形成する。次に、トレンチ４の内壁に保護酸化膜１１を
形成したのち、反応性イオンエッチングによりトレンチ
４の底部に配置された保護酸化膜１１をエッチングする
と共に、トレンチ４の底部においてＳｉ基板１のエッチ
ングを進める。そして、保護酸化膜１１を形成する工程
とトレンチ底部の再エッチング工程を繰り返し行ない、
トレンチ４が所定の深さになるようにする。これらの工
程をチャンバ２１に導入するガス種を切り替えながら、
プラズマ処理を行なうことによって、同一チャンバ内で
行なうようにする。
クト比の高いトレンチ形状を得られるようにする。 【解決手段】 酸化膜マスク２をマスクとして、Ｓｉ基
板１を反応性イオンエッチングして初期のトレンチ４を
形成する。次に、トレンチ４の内壁に保護酸化膜１１を
形成したのち、反応性イオンエッチングによりトレンチ
４の底部に配置された保護酸化膜１１をエッチングする
と共に、トレンチ４の底部においてＳｉ基板１のエッチ
ングを進める。そして、保護酸化膜１１を形成する工程
とトレンチ底部の再エッチング工程を繰り返し行ない、
トレンチ４が所定の深さになるようにする。これらの工
程をチャンバ２１に導入するガス種を切り替えながら、
プラズマ処理を行なうことによって、同一チャンバ内で
行なうようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トレンチを有する
半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体加速度センサや半導体角速度セン
サの力学量検出部は、主に基板上に形成された微小な櫛
歯状の梁構造体（以下、櫛歯状構造体という）から構成
されている。櫛歯状構造体は、静電力を介して検出する
構造となっているため、センサの小型化や高性能化のた
めに、櫛歯間の間隔を狭くとり、各々の櫛歯の厚さを厚
くとる必要がある。
サの力学量検出部は、主に基板上に形成された微小な櫛
歯状の梁構造体（以下、櫛歯状構造体という）から構成
されている。櫛歯状構造体は、静電力を介して検出する
構造となっているため、センサの小型化や高性能化のた
めに、櫛歯間の間隔を狭くとり、各々の櫛歯の厚さを厚
くとる必要がある。
【０００３】この櫛歯状構造体は、基板表面にマスクを
形成し、マスク上からドライエッチングによって形成さ
れることが多い。従って、互いの間隔が狭く、厚みのあ
る櫛歯状構造を実現するためには、エッチングによって
形成されるトレンチ（溝）のアスペクト比、つまりトレ
ンチ開口幅に対するトレンチ深さを高くする必要があ
る。
形成し、マスク上からドライエッチングによって形成さ
れることが多い。従って、互いの間隔が狭く、厚みのあ
る櫛歯状構造を実現するためには、エッチングによって
形成されるトレンチ（溝）のアスペクト比、つまりトレ
ンチ開口幅に対するトレンチ深さを高くする必要があ
る。
【０００４】しかしながら、このトレンチ形状の高アス
ペクト比化には、加工技術上の限界がある。これは通常
のドライエッチングの場合、いかに異方性の高い（＝基
板に垂直方向へのエッチングレートが他方の方向へのエ
ッチングレートに比べて速い）エッチング方式であって
も、トレンチ形状が基板最表面を中心に溝幅方向にも少
しずつエッチングが進行してしまうことが原因となって
いる。このため、長時間エッチングを行うと、溝幅は徐
々に広がってトレンチの断面形状はＶ字形状になり、ア
スペクト比はある段階で飽和してしまうのである。
ペクト比化には、加工技術上の限界がある。これは通常
のドライエッチングの場合、いかに異方性の高い（＝基
板に垂直方向へのエッチングレートが他方の方向へのエ
ッチングレートに比べて速い）エッチング方式であって
も、トレンチ形状が基板最表面を中心に溝幅方向にも少
しずつエッチングが進行してしまうことが原因となって
いる。このため、長時間エッチングを行うと、溝幅は徐
々に広がってトレンチの断面形状はＶ字形状になり、ア
スペクト比はある段階で飽和してしまうのである。
【０００５】この問題を解決するための方法が、米国特
許第５，５０１，８９３号明細書に開示されている。具
体的には、エッチングプロセスをチャンバー内に流す材
料ガスを切り替えることで、異方性の高いプラズマエ
ッチング、ポリマー系の薄膜堆積の２ステップを交互
に行なうというドライエッチング技術が開示されてい
る。
許第５，５０１，８９３号明細書に開示されている。具
体的には、エッチングプロセスをチャンバー内に流す材
料ガスを切り替えることで、異方性の高いプラズマエ
ッチング、ポリマー系の薄膜堆積の２ステップを交互
に行なうというドライエッチング技術が開示されてい
る。
【０００６】この方法では、薄膜堆積のステップにおい
て、掘り進んだ各トレンチ内壁面（および底面）にポリ
マー系の薄膜を堆積させることで、薄膜を保護膜として
機能させ、次のプラズマエッチングのステップの際にト
レンチ側壁面がエッチングされるのを防ぐようにしてい
る。このようにして、前述の開口幅方向へのエッチング
の進行を抑え、トレンチ形状のアスペクト比上限を通常
のドライエッチングよりも向上させている。
て、掘り進んだ各トレンチ内壁面（および底面）にポリ
マー系の薄膜を堆積させることで、薄膜を保護膜として
機能させ、次のプラズマエッチングのステップの際にト
レンチ側壁面がエッチングされるのを防ぐようにしてい
る。このようにして、前述の開口幅方向へのエッチング
の進行を抑え、トレンチ形状のアスペクト比上限を通常
のドライエッチングよりも向上させている。
【０００７】しかしながら、ポリマー系の薄膜では、側
壁面をエッチングから完全に保護することはできず、わ
ずかずつではあるが溝幅が広がり続けるため、やはりア
スペクト比の限界が存在する。図９は、反応性ドライエ
ッチング（ＲＩＥ）装置を用いて、上記した方法で発明
者らが試験的にトレンチ加工を行った際の加工時間とア
スペクト比の関係を表わしたものである。この図から判
るように、十分時間をかけてエッチングを行ってもアス
ペクト比は２５を超えることはない。
壁面をエッチングから完全に保護することはできず、わ
ずかずつではあるが溝幅が広がり続けるため、やはりア
スペクト比の限界が存在する。図９は、反応性ドライエ
ッチング（ＲＩＥ）装置を用いて、上記した方法で発明
者らが試験的にトレンチ加工を行った際の加工時間とア
スペクト比の関係を表わしたものである。この図から判
るように、十分時間をかけてエッチングを行ってもアス
ペクト比は２５を超えることはない。
【０００８】そこで上記問題を解決する別の方法が米国
特許第５，６５８，４７２号明細書に開示されている。
この方法も上記した方法と同様、エッチングプロセスを
エッチング工程とトレンチ側壁面の保護膜形成工程に分
け、これらの工程を交互に繰り返すものであるが、側壁
面の保護膜の形成を、エッチングを行うチャンバとは分
離した別のチャンバ内で熱酸化膜（ＳｉＯ2）を堆積さ
せること、あるいはエッチングを行うチャンバ内で薄い
氷の膜を堆積させることによって行っている。これらの
膜は、ポリマー系の膜より側壁面のエッチングに対する
耐性があるため、アスペクト比向上の面からはポリマー
系の膜より効果がある。
特許第５，６５８，４７２号明細書に開示されている。
この方法も上記した方法と同様、エッチングプロセスを
エッチング工程とトレンチ側壁面の保護膜形成工程に分
け、これらの工程を交互に繰り返すものであるが、側壁
面の保護膜の形成を、エッチングを行うチャンバとは分
離した別のチャンバ内で熱酸化膜（ＳｉＯ2）を堆積さ
せること、あるいはエッチングを行うチャンバ内で薄い
氷の膜を堆積させることによって行っている。これらの
膜は、ポリマー系の膜より側壁面のエッチングに対する
耐性があるため、アスペクト比向上の面からはポリマー
系の膜より効果がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、保護膜
を堆積させる工程毎にチャンバから取り出して熱酸化膜
を形成するのは非常に手間がかかり、その都度、基板の
昇温、降温度を行なわなければならず、加工のスループ
ットの点において効率的でないという問題がある。一
方、氷の膜を保護膜とするためには、エッチング中も基
板を氷点下に保たねばならず、装置構成上複雑に成らざ
るを得ないという問題がある。
を堆積させる工程毎にチャンバから取り出して熱酸化膜
を形成するのは非常に手間がかかり、その都度、基板の
昇温、降温度を行なわなければならず、加工のスループ
ットの点において効率的でないという問題がある。一
方、氷の膜を保護膜とするためには、エッチング中も基
板を氷点下に保たねばならず、装置構成上複雑に成らざ
るを得ないという問題がある。
【００１０】本発明は上記問題に鑑みて成され、比較的
簡便な手段を用いて効率的に、アスペクト比の高いトレ
ンチ形状を得られるようにすることを第１の目的とす
る。
簡便な手段を用いて効率的に、アスペクト比の高いトレ
ンチ形状を得られるようにすることを第１の目的とす
る。
【００１１】また、より高アスペクト比化が可能なトレ
ンチの形成が行える半導体装置の製造方法を提供するこ
とを第２の目的とする。
ンチの形成が行える半導体装置の製造方法を提供するこ
とを第２の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明においては、マスク（２）を
用いて、半導体基板（１）を反応性イオンエッチングす
るトレンチ形成工程と、反応性イオンエッチング工程で
形成されたトレンチ（４）の内壁に保護膜（１１）とし
て酸化膜を形成する工程と、トレンチの底部に配置され
た保護膜をエッチングしたのち、さらに、トレンチの底
部において半導体基板を反応性イオンエッチングするト
レンチ底部再エッチング工程とを有し、保護膜形成工程
とトレンチ底部再エッチング工程とを繰り返し行ない、
かつ、トレンチ形成工程、保護膜形成工程、およびトレ
ンチ底部再エッチング工程の各工程をチャンバー内に導
入するガス種を切り替えながらプラズマ処理することに
よって行い、トレンチ形状を形成することを特徴として
いる。また、請求項３では、保護膜として窒化膜を用い
ていることを特徴としている。
に、請求項１に記載の発明においては、マスク（２）を
用いて、半導体基板（１）を反応性イオンエッチングす
るトレンチ形成工程と、反応性イオンエッチング工程で
形成されたトレンチ（４）の内壁に保護膜（１１）とし
て酸化膜を形成する工程と、トレンチの底部に配置され
た保護膜をエッチングしたのち、さらに、トレンチの底
部において半導体基板を反応性イオンエッチングするト
レンチ底部再エッチング工程とを有し、保護膜形成工程
とトレンチ底部再エッチング工程とを繰り返し行ない、
かつ、トレンチ形成工程、保護膜形成工程、およびトレ
ンチ底部再エッチング工程の各工程をチャンバー内に導
入するガス種を切り替えながらプラズマ処理することに
よって行い、トレンチ形状を形成することを特徴として
いる。また、請求項３では、保護膜として窒化膜を用い
ていることを特徴としている。
【００１３】このように、まず、トレンチ形成工程で初
期のトレンチを形成しておき、この初期のトレンチの内
壁面に保護膜を形成してさらに反応性イオンエッチング
を行なえば、トレンチの側面に位置する保護膜よりもエ
ッチングレートが早いトレンチ底部における保護膜がエ
ッチングされ、トレンチの深さ方向にエッチングが進ん
でいく。これを繰り返すことによって、トレンチの幅方
向へのエッチングを抑えることができ、高アスペクト比
とすることができる。
期のトレンチを形成しておき、この初期のトレンチの内
壁面に保護膜を形成してさらに反応性イオンエッチング
を行なえば、トレンチの側面に位置する保護膜よりもエ
ッチングレートが早いトレンチ底部における保護膜がエ
ッチングされ、トレンチの深さ方向にエッチングが進ん
でいく。これを繰り返すことによって、トレンチの幅方
向へのエッチングを抑えることができ、高アスペクト比
とすることができる。
【００１４】このような工程を、チャンバ内に導入する
ガス種の切り替えによって行なうことで、保護膜形成の
ためにチャンバ内から半導体基板を取り出したり、基板
の昇温、降温工程を繰り返したりする必要が無く、製造
工程の簡略化を図ることができる。
ガス種の切り替えによって行なうことで、保護膜形成の
ためにチャンバ内から半導体基板を取り出したり、基板
の昇温、降温工程を繰り返したりする必要が無く、製造
工程の簡略化を図ることができる。
【００１５】なお、請求項２に示すように、保護膜形成
工程時に導入するガスを酸素ガスとすれば、保護膜とし
ての酸化膜が形成される。また、請求項４に示すよう
に、保護膜形成工程時に導入するガスを窒素ガスとすれ
ば、保護膜として窒化膜が形成される。
工程時に導入するガスを酸素ガスとすれば、保護膜とし
ての酸化膜が形成される。また、請求項４に示すよう
に、保護膜形成工程時に導入するガスを窒素ガスとすれ
ば、保護膜として窒化膜が形成される。
【００１６】請求項５に記載の発明においては、保護膜
形成工程の前に、反応性イオンエッチングによって形成
されたトレンチの内壁に付着した反応生成物（８）を除
去する工程を含み、トレンチ形成工程に対してチャンバ
内に導入させるガス種を切り替えたプラズマ処理によっ
て、当該反応生成物除去工程を行なうことを特徴として
いる。
形成工程の前に、反応性イオンエッチングによって形成
されたトレンチの内壁に付着した反応生成物（８）を除
去する工程を含み、トレンチ形成工程に対してチャンバ
内に導入させるガス種を切り替えたプラズマ処理によっ
て、当該反応生成物除去工程を行なうことを特徴として
いる。
【００１７】このように、トレンチ内の反応生成物を除
去することにより、トレンチ内の酸化や窒化が効率的に
行なえ、保護膜を効率的に形成できる。
去することにより、トレンチ内の酸化や窒化が効率的に
行なえ、保護膜を効率的に形成できる。
【００１８】例えば、請求項６に示すように、反応生成
物除去工程では、導入するガスとして不活性ガスを含む
ガス種を用いて反応生成物を除去することができる。具
体的には、請求項７に示すように、反応生成物除去工程
では、導入するガスとしてＡｒガスと酸素ガスとの混合
ガスを用いることができる。
物除去工程では、導入するガスとして不活性ガスを含む
ガス種を用いて反応生成物を除去することができる。具
体的には、請求項７に示すように、反応生成物除去工程
では、導入するガスとしてＡｒガスと酸素ガスとの混合
ガスを用いることができる。
【００１９】なお、請求項８に示すように、ＵＶ光照射
を行ないながら酸素ガスを導入することによって、トレ
ンチ形成工程に生成された反応生成物の除去と共に、ト
レンチの内壁面に保護膜としての酸化膜を形成すること
ができ、製造工程を簡略化すなお、請求項９に示すよう
に、プラズマ処理におけるプラズマの生成条件、及び処
理時間は各工程ごとに個別に設定する。ることができ
る。
を行ないながら酸素ガスを導入することによって、トレ
ンチ形成工程に生成された反応生成物の除去と共に、ト
レンチの内壁面に保護膜としての酸化膜を形成すること
ができ、製造工程を簡略化すなお、請求項９に示すよう
に、プラズマ処理におけるプラズマの生成条件、及び処
理時間は各工程ごとに個別に設定する。ることができ
る。
【００２０】なお、請求項９に示すように、プラズマ処
理におけるプラズマの生成条件、及び処理時間は各工程
ごとに個別に設定する。
理におけるプラズマの生成条件、及び処理時間は各工程
ごとに個別に設定する。
【００２１】また、請求項１０に示すように、トレンチ
形成工程、及びとレンチ底部再エッチング工程時に導入
するエッチングガスとしてＳＦ6ガスを含むガスを用い
ることができる。
形成工程、及びとレンチ底部再エッチング工程時に導入
するエッチングガスとしてＳＦ6ガスを含むガスを用い
ることができる。
【００２２】請求項１１に記載の発明においては、反応
性イオンエッチングによる１回のエッチング量は、エッ
チング深さもしくはエッチング時間を制御することによ
って、該反応性イオンエッチングの前に形成された保護
膜が該反応性イオンエッチング後においてもトレンチの
側壁面を全面的に覆うことができる程度にされることを
特徴としている。
性イオンエッチングによる１回のエッチング量は、エッ
チング深さもしくはエッチング時間を制御することによ
って、該反応性イオンエッチングの前に形成された保護
膜が該反応性イオンエッチング後においてもトレンチの
側壁面を全面的に覆うことができる程度にされることを
特徴としている。
【００２３】このように、トレンチ底部再エッチング工
程では、側壁面に保護膜が残存する範囲で反応性イオン
エッチングを行ない、その後、また保護膜形成工程を行
なうことによって、反応性イオンエッチングの進行が保
護膜内にとどまり、トレンチの幅自体が広がらないよう
にできる。
程では、側壁面に保護膜が残存する範囲で反応性イオン
エッチングを行ない、その後、また保護膜形成工程を行
なうことによって、反応性イオンエッチングの進行が保
護膜内にとどまり、トレンチの幅自体が広がらないよう
にできる。
【００２４】請求項１２に記載の発明においては、トレ
ンチ形成工程およびトレンチ底部再エッチング工程で
は、反応性エッチングによって形成されるトレンチの側
壁の角度が半導体基板の表面に対して９０±１度以内と
なるように、反応性イオンエッチングの時間を制御する
ことを特徴としている。
ンチ形成工程およびトレンチ底部再エッチング工程で
は、反応性エッチングによって形成されるトレンチの側
壁の角度が半導体基板の表面に対して９０±１度以内と
なるように、反応性イオンエッチングの時間を制御する
ことを特徴としている。
【００２５】このように、半導体基板の表面に対して９
０±１度以内となるように反応性イオンエッチングを行
なえば、トレンチ幅の縮小、拡大をもっとも防ぐことが
できる。
０±１度以内となるように反応性イオンエッチングを行
なえば、トレンチ幅の縮小、拡大をもっとも防ぐことが
できる。
【００２６】なお、請求項１３に示すように、各工程を
同一チャンバ内で行なうようにすれば、より製造工程の
簡略化を図ることができる。
同一チャンバ内で行なうようにすれば、より製造工程の
簡略化を図ることができる。
【００２７】請求項１４に記載の発明においては、反応
性イオンエッチングにより半導体基板をエッチングして
トレンチ（４）を形成するトレンチエッチング工程と、
トレンチエッチングにより形成されたトレンチの内壁に
第１の保護膜としてのポリマー膜（３１）を堆積するポ
リマー膜形成工程とを交互に複数回繰り返す工程と、ト
レンチエッチング工程とポリマー膜形成工程とを交互に
複数回繰り返すことによって深くされたトレンチの内壁
に、ポリマー膜よりエッチングに対する耐性が強い第２
の保護膜（３２）を堆積する第２保護膜形成工程と、を
含み、トレンチエッチング工程及びポリマー膜形成工程
を複数回繰り返す工程と、第２保護膜形成工程を交互に
繰り返すことにより、トレンチを深くしていくことを特
徴としている。
性イオンエッチングにより半導体基板をエッチングして
トレンチ（４）を形成するトレンチエッチング工程と、
トレンチエッチングにより形成されたトレンチの内壁に
第１の保護膜としてのポリマー膜（３１）を堆積するポ
リマー膜形成工程とを交互に複数回繰り返す工程と、ト
レンチエッチング工程とポリマー膜形成工程とを交互に
複数回繰り返すことによって深くされたトレンチの内壁
に、ポリマー膜よりエッチングに対する耐性が強い第２
の保護膜（３２）を堆積する第２保護膜形成工程と、を
含み、トレンチエッチング工程及びポリマー膜形成工程
を複数回繰り返す工程と、第２保護膜形成工程を交互に
繰り返すことにより、トレンチを深くしていくことを特
徴としている。
【００２８】これにより、トレンチが深くなっていく
間、トレンチ側面を２層の保護膜で覆うことによって横
方向エッチングに対する耐性を強めることができると共
に、トレンチ底部にはポリマー膜のみが覆われては除去
されることを繰り返すによってトレンチ深さ方向へのエ
ッチング進行阻害を最小限度にすることができる。従っ
て、トレンチが幅広になったり、先細り形状となること
を防止することができ、より高アスペクト比化を図るこ
とができる。
間、トレンチ側面を２層の保護膜で覆うことによって横
方向エッチングに対する耐性を強めることができると共
に、トレンチ底部にはポリマー膜のみが覆われては除去
されることを繰り返すによってトレンチ深さ方向へのエ
ッチング進行阻害を最小限度にすることができる。従っ
て、トレンチが幅広になったり、先細り形状となること
を防止することができ、より高アスペクト比化を図るこ
とができる。
【００２９】例えば、請求項１６に示すように、トレン
チエッチング工程では、エッチングガスとしてＳＦ6又
はＣｌ2を用いることができる。また、請求項１７に示
すように、ポリマー膜形成工程では、該ポリマー膜を堆
積する際の導入ガスとしてＣ4Ｆ8又はＣＦ4とＣＨＦ3の
混合ガスを用いることができる。
チエッチング工程では、エッチングガスとしてＳＦ6又
はＣｌ2を用いることができる。また、請求項１７に示
すように、ポリマー膜形成工程では、該ポリマー膜を堆
積する際の導入ガスとしてＣ4Ｆ8又はＣＦ4とＣＨＦ3の
混合ガスを用いることができる。
【００３０】また、請求項１８に示すように、第２保護
膜形成工程時に導入するガスを酸素を含むガスとするこ
とにより、第２の保護膜として酸化膜を形成することが
できる。また、請求項１９に示すように、酸素を含むガ
スを導入しながらＵＶ光を照射するようにしても第２の
保護膜として酸化膜を形成することができる。
膜形成工程時に導入するガスを酸素を含むガスとするこ
とにより、第２の保護膜として酸化膜を形成することが
できる。また、請求項１９に示すように、酸素を含むガ
スを導入しながらＵＶ光を照射するようにしても第２の
保護膜として酸化膜を形成することができる。
【００３１】さらに、請求項２０に示すように、第２保
護膜形成工程時に導入するガスを窒素を含むガスとする
ことにより、第２の保護膜として窒化膜を形成すること
も可能である。
護膜形成工程時に導入するガスを窒素を含むガスとする
ことにより、第２の保護膜として窒化膜を形成すること
も可能である。
【００３２】このような窒化膜を第２の保護膜とする場
合には、マスクとしてレジストマスクを用いても、窒化
膜形成時にレジストマスクが消失してしまわないため好
適である。
合には、マスクとしてレジストマスクを用いても、窒化
膜形成時にレジストマスクが消失してしまわないため好
適である。
【００３３】なお、請求項１５に示すように、トレンチ
エッチング工程及びポリマー膜形成工程を複数回繰り返
す工程と、第２保護膜形成工程とを同一チャンバ内で行
い、チャンバ内に導入するガス種を切り替えながらプラ
ズマ処理することで各工程を行うようにすれば、製造工
程の簡略化を図ることができる。
エッチング工程及びポリマー膜形成工程を複数回繰り返
す工程と、第２保護膜形成工程とを同一チャンバ内で行
い、チャンバ内に導入するガス種を切り替えながらプラ
ズマ処理することで各工程を行うようにすれば、製造工
程の簡略化を図ることができる。
【００３４】このように示される請求項１乃至２１に記
載の半導体装置の製造方法を用いて、該トレンチにて力
学量検出部が梁構造体で構成された半導体力学量センサ
を製造できる。
載の半導体装置の製造方法を用いて、該トレンチにて力
学量検出部が梁構造体で構成された半導体力学量センサ
を製造できる。
【００３５】なお、上記した括弧内の符号は、後述する
実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。
実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。
について説明する。
【００３７】（第１実施形態）本発明の第１実施形態を
適用した半導体装置のトレンチ形成工程を図１に示す。
以下、図１に基づいて本実施形態における半導体装置の
トレンチ形成方法を説明する。
適用した半導体装置のトレンチ形成工程を図１に示す。
以下、図１に基づいて本実施形態における半導体装置の
トレンチ形成方法を説明する。
【００３８】［図１（ａ）に示す工程］まず、Ｓｉ基板
１の上に酸化膜（ＳｉＯ2）を形成し、この酸化膜の所
定領域、つまりトレンチ形成予定領域を開口させて、酸
化膜マスク２とする。
１の上に酸化膜（ＳｉＯ2）を形成し、この酸化膜の所
定領域、つまりトレンチ形成予定領域を開口させて、酸
化膜マスク２とする。
【００３９】これにより、Ｓｉ基板１のエッチングされ
るべき部分が露出した状態となる。
るべき部分が露出した状態となる。
【００４０】そして、Ｓｉ基板１をチャンバ内に入れ
る。このチャンバの模式図を図２に示す。真空室を構成
するチャンバ２１には、ガス導入口２２とガス排気口２
３が備えられている。ガス導入口２２には、複数種のガ
スの導入が行なえるように、導入したいガス種の数に応
じたガスライン２２ａ、２２ｂ、２２ｃが接続されてお
り、各ガスライン２２ａ、２２ｂ、２２ｃに備えられた
切り替えバルブ２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって各種ガ
スのチャンバ２１内への流入が制御できるようになって
いる。なお、本実施形態においては、酸素ガス、Ａｒガ
ス、及びエッチングガスのそれぞれを導入するために３
つのガスライン２２ａ、２２ｂ、２２ｃが備えられてい
る。
る。このチャンバの模式図を図２に示す。真空室を構成
するチャンバ２１には、ガス導入口２２とガス排気口２
３が備えられている。ガス導入口２２には、複数種のガ
スの導入が行なえるように、導入したいガス種の数に応
じたガスライン２２ａ、２２ｂ、２２ｃが接続されてお
り、各ガスライン２２ａ、２２ｂ、２２ｃに備えられた
切り替えバルブ２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって各種ガ
スのチャンバ２１内への流入が制御できるようになって
いる。なお、本実施形態においては、酸素ガス、Ａｒガ
ス、及びエッチングガスのそれぞれを導入するために３
つのガスライン２２ａ、２２ｂ、２２ｃが備えられてい
る。
【００４１】また、チャンバ２１の室内には、ＲＦ電源
２５ａ、２５ｂが印加される２つの電極２６ａ、２６ｂ
および電極２６ａに対向配置された接地電極２７が備え
られている。これらにより、Ｓｉ基板１に対してＲＦ電
界がかけられるようになっている。
２５ａ、２５ｂが印加される２つの電極２６ａ、２６ｂ
および電極２６ａに対向配置された接地電極２７が備え
られている。これらにより、Ｓｉ基板１に対してＲＦ電
界がかけられるようになっている。
【００４２】このように構成されたチャンバ２１内の電
極２６ａ上にＳｉ基板１を配置し、排気口２３から真空
ポンプを用いてベースとなるチャンバ真空度を十分高く
した後、ガス導入口２２から各種ガスを導入しながら、
排気口２３から排気することでチャンバ２１内の導入ガ
ス圧を一定になるようにする。そして、ＲＦ電源２５
ａ、２５ｂからＲＦ電界を印加し、導入したガス種によ
るプラズマを発生させる。なお、チャンバ２１内に導入
するガス種は、以下に示す各工程（図１（ｂ）〜図１
（ｅ）に示す工程）毎に切り替えバルブ２４ａ、２４
ｂ、２４ｃによって切り替える。
極２６ａ上にＳｉ基板１を配置し、排気口２３から真空
ポンプを用いてベースとなるチャンバ真空度を十分高く
した後、ガス導入口２２から各種ガスを導入しながら、
排気口２３から排気することでチャンバ２１内の導入ガ
ス圧を一定になるようにする。そして、ＲＦ電源２５
ａ、２５ｂからＲＦ電界を印加し、導入したガス種によ
るプラズマを発生させる。なお、チャンバ２１内に導入
するガス種は、以下に示す各工程（図１（ｂ）〜図１
（ｅ）に示す工程）毎に切り替えバルブ２４ａ、２４
ｂ、２４ｃによって切り替える。
【００４３】［図１（ｂ）に示す工程］切り替えバルブ
２４ａ、２４ｂ、２４ｃにて、エッチングガス導入用の
ガスライン２２ａを開くと共にその他のガスライン２２
ｂ、２２ｃを閉じることにより、チャンバ２１内にエッ
チングガス３を導入し、酸化膜マスク２をマスクとして
１回目のトレンチエッチングを行なう。このとき、Ｓｉ
基板１が所定の深さまでエッチングされるようにする。
これにより、Ｓｉ基板１に初期のトレンチ（初期溝）４
が形成される。この時のエッチングは、エッチングガス
３として、例えばＳＦ６等を導入し、チャンバ２１内に
適当なＲＦ電界を印加することでエッチングガス３をプ
ラズマ化させた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で行
い、エッチング時間及び深さの関係に応じてトレンチ部
分の側壁角度が９０±１度以内程度に収まるような異方
性の高いものとする。このように側壁角度が９０±１度
以内程度に収まるようにすれば、トレンチ４の幅の縮
小、拡大を少なくすることができるからである。
２４ａ、２４ｂ、２４ｃにて、エッチングガス導入用の
ガスライン２２ａを開くと共にその他のガスライン２２
ｂ、２２ｃを閉じることにより、チャンバ２１内にエッ
チングガス３を導入し、酸化膜マスク２をマスクとして
１回目のトレンチエッチングを行なう。このとき、Ｓｉ
基板１が所定の深さまでエッチングされるようにする。
これにより、Ｓｉ基板１に初期のトレンチ（初期溝）４
が形成される。この時のエッチングは、エッチングガス
３として、例えばＳＦ６等を導入し、チャンバ２１内に
適当なＲＦ電界を印加することでエッチングガス３をプ
ラズマ化させた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で行
い、エッチング時間及び深さの関係に応じてトレンチ部
分の側壁角度が９０±１度以内程度に収まるような異方
性の高いものとする。このように側壁角度が９０±１度
以内程度に収まるようにすれば、トレンチ４の幅の縮
小、拡大を少なくすることができるからである。
【００４４】［図１（ｃ）に示す工程］Ｓｉ基板１をチ
ャンバ２１内に入れたまま、切り替えバルブ２４ａ、２
４ｂ、２４ｃにて、エッチングガス導入用のガスライン
２２ａを閉じると共にＡｒ及び酸素（Ｏ2）導入用のガ
スライン２２ｂ、２２ｃを開くことにより、チャンバ２
１内に導入するガスをエッチングガス３からＡｒと酸素
（Ｏ2）の混合ガスに切り替える。その後、再びチャン
バ２１内にＲＦ電界を印加して（Ａｒ＋Ｏ2）混合プラ
ズマ５を発生させる。このプラズマ雰囲気中でＳｉ基板
１を処理することで、図１（ｂ）の工程で行なったエッ
チングの際にトレンチの内壁面に付着した反応生成物８
が酸素イオン、もしくは酸素ラジカル６及びＡｒイオン
７のスパッタ効果により除去される。ここで反応生成物
８とは、エッチング中にトレンチ４の内壁表面とプラズ
マとの相互作用により内壁表面に付着した堆積物全てを
指す。この反応生成物８を除去して内壁表面のＳｉ部分
を露出させることができる。
ャンバ２１内に入れたまま、切り替えバルブ２４ａ、２
４ｂ、２４ｃにて、エッチングガス導入用のガスライン
２２ａを閉じると共にＡｒ及び酸素（Ｏ2）導入用のガ
スライン２２ｂ、２２ｃを開くことにより、チャンバ２
１内に導入するガスをエッチングガス３からＡｒと酸素
（Ｏ2）の混合ガスに切り替える。その後、再びチャン
バ２１内にＲＦ電界を印加して（Ａｒ＋Ｏ2）混合プラ
ズマ５を発生させる。このプラズマ雰囲気中でＳｉ基板
１を処理することで、図１（ｂ）の工程で行なったエッ
チングの際にトレンチの内壁面に付着した反応生成物８
が酸素イオン、もしくは酸素ラジカル６及びＡｒイオン
７のスパッタ効果により除去される。ここで反応生成物
８とは、エッチング中にトレンチ４の内壁表面とプラズ
マとの相互作用により内壁表面に付着した堆積物全てを
指す。この反応生成物８を除去して内壁表面のＳｉ部分
を露出させることができる。
【００４５】［図１（ｄ）に示す工程］次に、切り替え
バルブ２４ａ、２４ｂ、２４ｃにて酸素導入用のガスラ
イン２２ｂのみを開き、チャンバ２１内に導入するガス
をＯ2のみにしたのち、チャンバ２１内にＲＦ電界を印
加してＯ２プラズマ９を発生させ、このプラズマ雰囲気
中でＳｉ基板１を処理することでトレンチ４の内壁部分
に酸素イオン１０（あるいは酸素ラジカル）の働きによ
って保護酸化膜（ＳｉＯ2）１１を形成する。［図１
（ｅ）に示す工程］次に、切り替えバルブ２４ａ、２４
ｂ、２４ｃにて、エッチングガス導入用のガスライン２
２ａのみを開き、チャンバ２１内に導入するガスを再び
エッチングガス３に切り替え、その後、チャンバ２１内
にＲＦ電界を印加する。これにより、初期のトレンチ４
の内壁に形成された保護酸化膜１１のうち、トレンチ４
の底部に形成された部分が異方性エッチングされて、ト
レンチ４の底部においてＳｉ基板１が露出し、トレンチ
４の底部から２回目のＲＩＥによるＳｉ基板１のエッチ
ングが進められる。
バルブ２４ａ、２４ｂ、２４ｃにて酸素導入用のガスラ
イン２２ｂのみを開き、チャンバ２１内に導入するガス
をＯ2のみにしたのち、チャンバ２１内にＲＦ電界を印
加してＯ２プラズマ９を発生させ、このプラズマ雰囲気
中でＳｉ基板１を処理することでトレンチ４の内壁部分
に酸素イオン１０（あるいは酸素ラジカル）の働きによ
って保護酸化膜（ＳｉＯ2）１１を形成する。［図１
（ｅ）に示す工程］次に、切り替えバルブ２４ａ、２４
ｂ、２４ｃにて、エッチングガス導入用のガスライン２
２ａのみを開き、チャンバ２１内に導入するガスを再び
エッチングガス３に切り替え、その後、チャンバ２１内
にＲＦ電界を印加する。これにより、初期のトレンチ４
の内壁に形成された保護酸化膜１１のうち、トレンチ４
の底部に形成された部分が異方性エッチングされて、ト
レンチ４の底部においてＳｉ基板１が露出し、トレンチ
４の底部から２回目のＲＩＥによるＳｉ基板１のエッチ
ングが進められる。
【００４６】この反応性イオンエッチングによる１回の
エッチング量は、エッチング深さもしくはエッチング時
間を制御することによって、該反応性イオンエッチング
の前に形成された保護酸化膜１１が該反応性イオンエッ
チング後においてもトレンチ４の側壁面を全面的に覆う
ことができる程度にされる。
エッチング量は、エッチング深さもしくはエッチング時
間を制御することによって、該反応性イオンエッチング
の前に形成された保護酸化膜１１が該反応性イオンエッ
チング後においてもトレンチ４の側壁面を全面的に覆う
ことができる程度にされる。
【００４７】なお、このとき、さらに深くなったトレン
チ４の内壁面には反応生成物１２が形成された状態とな
る。
チ４の内壁面には反応生成物１２が形成された状態とな
る。
【００４８】この後、必要に応じて、上記した図１
（ｃ）〜図１（ｅ）に示す工程を繰り返し行なって、ト
レンチ４の内壁面に改めて酸化膜１１を形成したり、ト
レンチ４の底部のエッチングを進めたりして、トレンチ
４の深さが所望の深さになるようにする。
（ｃ）〜図１（ｅ）に示す工程を繰り返し行なって、ト
レンチ４の内壁面に改めて酸化膜１１を形成したり、ト
レンチ４の底部のエッチングを進めたりして、トレンチ
４の深さが所望の深さになるようにする。
【００４９】このような工程を行なった場合の実験結果
について、上述の米国特許第５，５０１，８９３号明細
書に示す方法（以下、従来方法という）でトレンチを形
成した場合と比較して説明する。
について、上述の米国特許第５，５０１，８９３号明細
書に示す方法（以下、従来方法という）でトレンチを形
成した場合と比較して説明する。
【００５０】まず、ＲＩＥ装置を用いて従来方法のよう
に、酸化膜マスクによってパターニングされた６インチ
Ｓｉ基板をエッチングした。その結果、標準的なエッチ
ングを１８分４５秒行ったところ、マスク開口幅が０．
５μｍの部分ではトレンチ深さが１２．３μｍ、トレン
チ開口幅が０．７４μｍとなって、アスペクト比１６．
６を得た。しかし、さらにエッチング時間を延ばしてト
レンチを掘り進めていっても、前述したようにトレンチ
溝幅も広がっていくため、７０分エッチングを行ったと
き、トレンチ深さが２２．１μｍ、トレンチ溝幅が０．
９１μｍとなり、アスペクト比２４．３となってアスペ
クト比の伸びが頭打ちとなる。試算によれば、この後さ
らにエッチング時間を延ばしてもアスペクト比は約２５
で飽和してしまうことがわかった。
に、酸化膜マスクによってパターニングされた６インチ
Ｓｉ基板をエッチングした。その結果、標準的なエッチ
ングを１８分４５秒行ったところ、マスク開口幅が０．
５μｍの部分ではトレンチ深さが１２．３μｍ、トレン
チ開口幅が０．７４μｍとなって、アスペクト比１６．
６を得た。しかし、さらにエッチング時間を延ばしてト
レンチを掘り進めていっても、前述したようにトレンチ
溝幅も広がっていくため、７０分エッチングを行ったと
き、トレンチ深さが２２．１μｍ、トレンチ溝幅が０．
９１μｍとなり、アスペクト比２４．３となってアスペ
クト比の伸びが頭打ちとなる。試算によれば、この後さ
らにエッチング時間を延ばしてもアスペクト比は約２５
で飽和してしまうことがわかった。
【００５１】これに対し、従来方法で用いたものと同様
のＲＩＥ装置を使い、同じエッチング条件で、同様のＳ
ｉ基板１に対して本実施形態の図１（ａ）〜（ｅ）を行
ない、その後図１（ｃ）〜（ｅ）をもう一度繰り返して
トレンチ４を形成した。このとき、図１（ｂ）、（ｅ）
に示す工程におけるプラズマエッチングを１０分ずつ行
なった。つまり、エッチングは合計３０分行なった。ま
た、トレンチ４の内壁面に保護酸化膜１１を形成する工
程を２回行なってトレンチ形成を行なったことになる。
のＲＩＥ装置を使い、同じエッチング条件で、同様のＳ
ｉ基板１に対して本実施形態の図１（ａ）〜（ｅ）を行
ない、その後図１（ｃ）〜（ｅ）をもう一度繰り返して
トレンチ４を形成した。このとき、図１（ｂ）、（ｅ）
に示す工程におけるプラズマエッチングを１０分ずつ行
なった。つまり、エッチングは合計３０分行なった。ま
た、トレンチ４の内壁面に保護酸化膜１１を形成する工
程を２回行なってトレンチ形成を行なったことになる。
【００５２】その結果、マスク開口幅が０．５μｍの部
分でトレンチ深さが１９．４μｍ、トレンチ開口幅が
０．５８μｍとなり、アスペクト比が３３．４のトレン
チ形状を得た。つまり、従来方法よりも高アスペクト比
のトレンチ形状が得られた。これは、本発明の特徴であ
るトレンチ４の内壁面への保護酸化膜形成により、エッ
チング中のトレンチ開口幅の広がり（＝溝幅方向へのエ
ッチング）を抑制できたためである。
分でトレンチ深さが１９．４μｍ、トレンチ開口幅が
０．５８μｍとなり、アスペクト比が３３．４のトレン
チ形状を得た。つまり、従来方法よりも高アスペクト比
のトレンチ形状が得られた。これは、本発明の特徴であ
るトレンチ４の内壁面への保護酸化膜形成により、エッ
チング中のトレンチ開口幅の広がり（＝溝幅方向へのエ
ッチング）を抑制できたためである。
【００５３】このように、Ｓｉ基板１をチャンバ２１内
に入れた状態で、チャンバ２１内に導入するガス種を変
更することにより、トレンチ形成のためのプラズマエッ
チング工程及びエッチング時におけるトレンチ開口幅の
広がりを抑制するための保護酸化膜形成工程を繰り返し
行なうことで、従来と比べて簡素な製造工程で高アスペ
クト比のトレンチ形成を行なうことができる。
に入れた状態で、チャンバ２１内に導入するガス種を変
更することにより、トレンチ形成のためのプラズマエッ
チング工程及びエッチング時におけるトレンチ開口幅の
広がりを抑制するための保護酸化膜形成工程を繰り返し
行なうことで、従来と比べて簡素な製造工程で高アスペ
クト比のトレンチ形成を行なうことができる。
【００５４】このようなトレンチ形成によってＳｉ基板
１が所定パターンで分割されて櫛歯形状となり、櫛歯状
構造体の力学量検出部を備えた半導体加速度センサや半
導体角速度センサ等の半導体装置が形成される。 （第２実施形態）本発明の第２実施形態について説明す
る。本実施形態は、第１の実施形態で行なった（Ａｒ＋
Ｏ2）混合プラズマによる反応生成物除去工程（図１
（ｃ）に示す工程）、Ｏ2プラズマによる保護酸化膜形
成工程（図１（ｄ）に示す工程）の代わりに、ＵＶ光に
よって励起された酸素によってトレンチ内壁面の反応生
成物除去、トレンチの内壁面の酸化を行うものである。
この工程を図４に示す。なお、図１（ａ）、（ｂ）、
（ｅ）に示す工程については、第１実施形態と同様であ
るため、ここでは省略する。
１が所定パターンで分割されて櫛歯形状となり、櫛歯状
構造体の力学量検出部を備えた半導体加速度センサや半
導体角速度センサ等の半導体装置が形成される。 （第２実施形態）本発明の第２実施形態について説明す
る。本実施形態は、第１の実施形態で行なった（Ａｒ＋
Ｏ2）混合プラズマによる反応生成物除去工程（図１
（ｃ）に示す工程）、Ｏ2プラズマによる保護酸化膜形
成工程（図１（ｄ）に示す工程）の代わりに、ＵＶ光に
よって励起された酸素によってトレンチ内壁面の反応生
成物除去、トレンチの内壁面の酸化を行うものである。
この工程を図４に示す。なお、図１（ａ）、（ｂ）、
（ｅ）に示す工程については、第１実施形態と同様であ
るため、ここでは省略する。
【００５５】図４に示すように、図２に示したチャンバ
２１内に、酸素ガス１３を流しながらＳｉ基板１に対し
てＵＶ光１４を照射する。トレンチ４の内壁面付近の酸
素分子１５は、このＵＶ光１４によって励起され、オゾ
ン（Ｏ3）、ラジカルあるいはイオン状態となり、化学
的に極めて活性で酸化力のある状態となる。このような
状態とされた酸素分子１５がトレンチ４の内壁面にぶつ
かると、内壁面上の反応生成物（例えば上述したポリマ
ー系の膜）が分解され、ガス化されて除去される。そし
て、その後さらにトレンチ４の内壁面に露出したＳｉが
酸化されて酸化膜（ＳｉＯ2）１６が形成される。
２１内に、酸素ガス１３を流しながらＳｉ基板１に対し
てＵＶ光１４を照射する。トレンチ４の内壁面付近の酸
素分子１５は、このＵＶ光１４によって励起され、オゾ
ン（Ｏ3）、ラジカルあるいはイオン状態となり、化学
的に極めて活性で酸化力のある状態となる。このような
状態とされた酸素分子１５がトレンチ４の内壁面にぶつ
かると、内壁面上の反応生成物（例えば上述したポリマ
ー系の膜）が分解され、ガス化されて除去される。そし
て、その後さらにトレンチ４の内壁面に露出したＳｉが
酸化されて酸化膜（ＳｉＯ2）１６が形成される。
【００５６】このような工程を行なった場合の効果につ
いて、以下の実験結果に基づいて説明する。
いて、以下の実験結果に基づいて説明する。
【００５７】図５は、上述したＲＩＥ装置を用いて、ト
レンチ４の内壁面に付着する反応生成物、すなわちポリ
マー系の薄膜を故意にＳｉ基板全面に堆積させた後、Ｓ
ｉ基板表面をＸＰＳ分析法によって存在する元素、およ
び結合種について調べた結果である。Ｃ（カーボン）と
Ｆ（フッ素）に関するピークが非常に強く現われてお
り、基板表面がＣ−Ｆ結合を主体とした膜、つまりポリ
マー系の膜で覆われていることを示している。
レンチ４の内壁面に付着する反応生成物、すなわちポリ
マー系の薄膜を故意にＳｉ基板全面に堆積させた後、Ｓ
ｉ基板表面をＸＰＳ分析法によって存在する元素、およ
び結合種について調べた結果である。Ｃ（カーボン）と
Ｆ（フッ素）に関するピークが非常に強く現われてお
り、基板表面がＣ−Ｆ結合を主体とした膜、つまりポリ
マー系の膜で覆われていることを示している。
【００５８】これに対し、図６は、図５と同じ基板に対
して酸素ガス１３を流しながらＵＶ光１４を照射する処
理を行った後、基板表面をＸＰＳ分析法により調べた結
果である。ポリマー系の膜に由来するＣ、Ｆのピークが
小さくなり、代わりに酸素のピークが非常に大きくなっ
ている。また、Ｓｉのピークも大きくなっている。これ
はポリマー膜が除去された後の基板表面に酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2）１６が形成されていることを示す。
して酸素ガス１３を流しながらＵＶ光１４を照射する処
理を行った後、基板表面をＸＰＳ分析法により調べた結
果である。ポリマー系の膜に由来するＣ、Ｆのピークが
小さくなり、代わりに酸素のピークが非常に大きくなっ
ている。また、Ｓｉのピークも大きくなっている。これ
はポリマー膜が除去された後の基板表面に酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2）１６が形成されていることを示す。
【００５９】このように酸素ガスを流しながら、ＵＶ光
を照射することでトレンチ内壁表面で強い酸化作用が生
じ、トレンチ内壁面に付着した反応生成物が除去され、
その代わりに酸化膜が形成される。
を照射することでトレンチ内壁表面で強い酸化作用が生
じ、トレンチ内壁面に付着した反応生成物が除去され、
その代わりに酸化膜が形成される。
【００６０】なお、このようなＵＶ照射工程を行うため
には、図２に示したチャンバ２１内に、石英ガラスを用
いた窓を通してチャンバ２１の外部からＵＶ光１４を導
入したり、グラスファイバ等を用いて直接チャンバ２１
内にＵＶ光１４を導入しながら、酸素ガス１３を流すよ
うにすればよい。
には、図２に示したチャンバ２１内に、石英ガラスを用
いた窓を通してチャンバ２１の外部からＵＶ光１４を導
入したり、グラスファイバ等を用いて直接チャンバ２１
内にＵＶ光１４を導入しながら、酸素ガス１３を流すよ
うにすればよい。
【００６１】あるいは、エッチングを行うチャンバ２１
と連結した別チャンバ内にＳｉ基板１を移動させ、その
チャンバ内で酸素ガス１３を流しながら、ＵＶ光を照射
しても良い。ただし、この場合にも、各チャンバを連結
しているため、チャンバ２１の外にＳｉ基板１を取り出
して他の酸化膜製造装置で酸化膜を形成するより、効率
的である。
と連結した別チャンバ内にＳｉ基板１を移動させ、その
チャンバ内で酸素ガス１３を流しながら、ＵＶ光を照射
しても良い。ただし、この場合にも、各チャンバを連結
しているため、チャンバ２１の外にＳｉ基板１を取り出
して他の酸化膜製造装置で酸化膜を形成するより、効率
的である。
【００６２】このようにして、保護酸化膜形成工程を挟
みながら、エッチング工程を繰り返していくと、トレン
チ４の内壁面にはライン状の極めて微小な段差部分が生
じる。これは、トレンチ底部からさらにエッチングが進
むとき、この部分の側壁面には保護膜がないため、保護
膜で覆われた側壁面よりも溝幅がわずかに広がるため、
その違いが極めて微小な段差形状となって残るのであ
る。 （第３実施形態）本発明の第３実施形態について説明す
る。図７に本実施形態における半導体装置のトレンチ形
成工程を示す。以下、図７に基づいて本実施形態におけ
る半導体装置のトレンチ形成方法を説明する。
みながら、エッチング工程を繰り返していくと、トレン
チ４の内壁面にはライン状の極めて微小な段差部分が生
じる。これは、トレンチ底部からさらにエッチングが進
むとき、この部分の側壁面には保護膜がないため、保護
膜で覆われた側壁面よりも溝幅がわずかに広がるため、
その違いが極めて微小な段差形状となって残るのであ
る。 （第３実施形態）本発明の第３実施形態について説明す
る。図７に本実施形態における半導体装置のトレンチ形
成工程を示す。以下、図７に基づいて本実施形態におけ
る半導体装置のトレンチ形成方法を説明する。
【００６３】［図７（ａ）に示す工程］まず、Ｓｉ基板
１の上に酸化膜マスク２を形成し、トレンチ形成予定領
域において酸化膜マスク２を開口させる。
１の上に酸化膜マスク２を形成し、トレンチ形成予定領
域において酸化膜マスク２を開口させる。
【００６４】［図７（ｂ）に示す工程］そして、Ｓｉ基
板１を図２に示したチャンバ２１内に収容したのち、Ｓ
Ｆ6或いはＣｌ2等をエッチングガス３として導入し、チ
ャンバ２１内に誘導結合型プラズマ等の適当なＲＦ電界
を印加することにより、これらのエッチングガスをプラ
ズマ化させ、異方性の高いトレンチエッチングを行い、
Ｓｉ基板１にトレンチ４を形成する。このとき、エッチ
ング時間を決め、Ｓｉ基板１が所定の深さまでエッチン
グされるようにする。
板１を図２に示したチャンバ２１内に収容したのち、Ｓ
Ｆ6或いはＣｌ2等をエッチングガス３として導入し、チ
ャンバ２１内に誘導結合型プラズマ等の適当なＲＦ電界
を印加することにより、これらのエッチングガスをプラ
ズマ化させ、異方性の高いトレンチエッチングを行い、
Ｓｉ基板１にトレンチ４を形成する。このとき、エッチ
ング時間を決め、Ｓｉ基板１が所定の深さまでエッチン
グされるようにする。
【００６５】そして、Ｃ4Ｈ8ガス或いはＣＦ4とＣＨＦ3
の混合ガスを導入し、チャンバ２１内に誘導結合型プラ
ズマ等の適当なＲＦ電界を印加することによりＣ4Ｈ8ガ
スをプラズマ化させ、トレンチ４の内壁に第１の保護膜
としてのポリマー膜３１を形成する。このポリマー膜形
成工程の時間を決め、ポリマー膜３１の膜厚が所望の膜
厚となるようにしている。
の混合ガスを導入し、チャンバ２１内に誘導結合型プラ
ズマ等の適当なＲＦ電界を印加することによりＣ4Ｈ8ガ
スをプラズマ化させ、トレンチ４の内壁に第１の保護膜
としてのポリマー膜３１を形成する。このポリマー膜形
成工程の時間を決め、ポリマー膜３１の膜厚が所望の膜
厚となるようにしている。
【００６６】［図７（ｃ）〜図７（ｅ）に示す工程］続
いて、図７（ａ）、（ｂ）に示したトレンチエッチング
工程とポリマー膜形成工程を交互に複数回繰り返し行
う。このとき、トレンチエッチングの時間とポリマー膜
形成の時間も図７（ａ）、（ｂ）に示した工程と同様に
する。つまり、トレンチエッチング工程とポリマー膜形
成工程を１周期とすると、これらの工程を複数周期行
う。これにより、トレンチエッチング工程時のエッチン
グ異方性によって、まずトレンチ底部のポリマー膜が側
面よりも先に除去された後、エッチングが進みトレンチ
４が徐々に深くなり、トレンチ側面においてはポリマー
膜３１が除去されてしまうまでの間保護膜として作用す
るためトレンチ４の横方向エッチングが抑制される。
いて、図７（ａ）、（ｂ）に示したトレンチエッチング
工程とポリマー膜形成工程を交互に複数回繰り返し行
う。このとき、トレンチエッチングの時間とポリマー膜
形成の時間も図７（ａ）、（ｂ）に示した工程と同様に
する。つまり、トレンチエッチング工程とポリマー膜形
成工程を１周期とすると、これらの工程を複数周期行
う。これにより、トレンチエッチング工程時のエッチン
グ異方性によって、まずトレンチ底部のポリマー膜が側
面よりも先に除去された後、エッチングが進みトレンチ
４が徐々に深くなり、トレンチ側面においてはポリマー
膜３１が除去されてしまうまでの間保護膜として作用す
るためトレンチ４の横方向エッチングが抑制される。
【００６７】なお、図７（ａ）〜（ｅ）は、図１（ｂ）
と同様の工程に相当する。
と同様の工程に相当する。
【００６８】［図７（ｆ）に示す工程］次に、図１
（ｃ）に示した工程と同様にして、トレンチ４の内壁に
付着した反応生成物８を除去したのち、トレンチ４の内
壁に第２の保護膜としての酸化膜３２を形成する。この
酸化膜３２の形成には図１（ｄ）に示す工程と同様の方
法を用いる。
（ｃ）に示した工程と同様にして、トレンチ４の内壁に
付着した反応生成物８を除去したのち、トレンチ４の内
壁に第２の保護膜としての酸化膜３２を形成する。この
酸化膜３２の形成には図１（ｄ）に示す工程と同様の方
法を用いる。
【００６９】［図７（ｇ）に示す工程］この後、図７
（ａ）〜（ｅ）に示した工程と同様に、トレンチエッチ
ング工程とポリマー膜形成工程を交互に複数回繰り返し
て行う。これらの工程により、トレンチ側面がポリマー
膜３１で保護されながらエッチングが進行するために、
まず酸化膜３２のうちトレンチ底部に位置する部分がト
レンチ側面上に位置する部分よりも先に除去される。そ
の後、トレンチ底部では、ポリマー膜３１の堆積と除去
を繰り返しつつ深さ方向にエッチングが進む。一方、ト
レンチ側面では、第２の保護膜としての酸化膜３２の上
でポリマー膜３１が堆積し、２層の保護膜で覆われた状
態となる。従って、仮にポリマー膜３１がトレンチエッ
チング工程中に除去されてしまっても、その下に酸化膜
３２が存在するため、なお側面が保護された状態でトレ
ンチエッチングが進められる。
（ａ）〜（ｅ）に示した工程と同様に、トレンチエッチ
ング工程とポリマー膜形成工程を交互に複数回繰り返し
て行う。これらの工程により、トレンチ側面がポリマー
膜３１で保護されながらエッチングが進行するために、
まず酸化膜３２のうちトレンチ底部に位置する部分がト
レンチ側面上に位置する部分よりも先に除去される。そ
の後、トレンチ底部では、ポリマー膜３１の堆積と除去
を繰り返しつつ深さ方向にエッチングが進む。一方、ト
レンチ側面では、第２の保護膜としての酸化膜３２の上
でポリマー膜３１が堆積し、２層の保護膜で覆われた状
態となる。従って、仮にポリマー膜３１がトレンチエッ
チング工程中に除去されてしまっても、その下に酸化膜
３２が存在するため、なお側面が保護された状態でトレ
ンチエッチングが進められる。
【００７０】このトレンチエッチングに際し、仮に、横
方向エッチングに対する耐性が弱い保護膜を一層のみ用
いた場合には、トレンチ４を深くするにつれて横方向エ
ッチングが進み、トレンチ４が幅広になってしまうし、
逆に、耐性が強い保護膜を一層のみ用いた場合には、ト
レンチ底部におけるエッチングが進みにくくなるため、
トレンチ４の底部の幅が徐々に狭くなる先細り形状にな
ってエッチングが止まってしまう。
方向エッチングに対する耐性が弱い保護膜を一層のみ用
いた場合には、トレンチ４を深くするにつれて横方向エ
ッチングが進み、トレンチ４が幅広になってしまうし、
逆に、耐性が強い保護膜を一層のみ用いた場合には、ト
レンチ底部におけるエッチングが進みにくくなるため、
トレンチ４の底部の幅が徐々に狭くなる先細り形状にな
ってエッチングが止まってしまう。
【００７１】これに対し、本実施形態では、耐性の強い
酸化膜３２はトレンチエッチング複数回につき１度形成
されるのみである。このため、トレンチ側面を２層の保
護膜で覆うことにより横方向エッチングに対する耐性を
強めることができると共に、トレンチ底部をポリマー膜
３１のみで覆うことによりトレンチ深さ方向へのエッチ
ング進行阻害を最小限度にすることができる。従って、
トレンチ４が幅広になったり、先細り形状となってエッ
チングが止まってしまうことを防止することができる。
酸化膜３２はトレンチエッチング複数回につき１度形成
されるのみである。このため、トレンチ側面を２層の保
護膜で覆うことにより横方向エッチングに対する耐性を
強めることができると共に、トレンチ底部をポリマー膜
３１のみで覆うことによりトレンチ深さ方向へのエッチ
ング進行阻害を最小限度にすることができる。従って、
トレンチ４が幅広になったり、先細り形状となってエッ
チングが止まってしまうことを防止することができる。
【００７２】［図７（ｈ）に示す工程］そして、このよ
うなトレンチエッチング工程とポリマー膜形成工程を複
数回繰り返したのち、再び、図７（ｆ）で示した工程と
同様に、トレンチ４の内壁に付着した反応生成物を除去
した後、トレンチ４の内壁に第２の保護膜としての酸化
膜３２を形成する。このように、トレンチエッチング工
程とポリマー膜形成工程を複数周期行う毎に、第２保護
膜としての酸化膜形成工程を行うようにしている。
うなトレンチエッチング工程とポリマー膜形成工程を複
数回繰り返したのち、再び、図７（ｆ）で示した工程と
同様に、トレンチ４の内壁に付着した反応生成物を除去
した後、トレンチ４の内壁に第２の保護膜としての酸化
膜３２を形成する。このように、トレンチエッチング工
程とポリマー膜形成工程を複数周期行う毎に、第２保護
膜としての酸化膜形成工程を行うようにしている。
【００７３】［図７（ｉ）に示す工程］続いて、図７
（ｇ）に示した工程と同様に、トレンチエッチング工程
とポリマー膜形成工程を繰り返し行う。この時にもトレ
ンチエッチングの際に２層の保護膜で覆われた状態とな
っているため、図７（ｇ）に示した工程と同様の効果を
得ることができる。
（ｇ）に示した工程と同様に、トレンチエッチング工程
とポリマー膜形成工程を繰り返し行う。この時にもトレ
ンチエッチングの際に２層の保護膜で覆われた状態とな
っているため、図７（ｇ）に示した工程と同様の効果を
得ることができる。
【００７４】この後、トレンチ深さに応じて、図７
（ｆ）〜（ｉ）に示した工程を繰り返し行うことによ
り、所望深さのトレンチ４を形成することができる。こ
のように、トレンチ４が幅広になったり、先細り形状に
なったりすることがなくなるため、さらなる高アスペク
ト比化を実現することができる。
（ｆ）〜（ｉ）に示した工程を繰り返し行うことによ
り、所望深さのトレンチ４を形成することができる。こ
のように、トレンチ４が幅広になったり、先細り形状に
なったりすることがなくなるため、さらなる高アスペク
ト比化を実現することができる。
【００７５】なお、本実施形態では、トレンチエッチン
グ工程時とポリマー膜形成工程時に別種のガスを用いて
いるが、この場合には、図８に示すように、チャンバ２
１に備えられるガス導入用のガスラインとして、トレン
チエッチング工程用のものガスライン２２ａに加えてポ
リマー膜形成用のガスライン２２ａ′を備え、工程毎に
切り替えて使うようにすればよい。 （他の実施形態）上記各実施形態では、図１（ｃ）の工
程においてトレンチ４の内壁面の反応生成物除去を行な
っているが、この工程は、図１（ｄ）におけるプラズマ
発生条件の適正化を行うことで省略可能である。
グ工程時とポリマー膜形成工程時に別種のガスを用いて
いるが、この場合には、図８に示すように、チャンバ２
１に備えられるガス導入用のガスラインとして、トレン
チエッチング工程用のものガスライン２２ａに加えてポ
リマー膜形成用のガスライン２２ａ′を備え、工程毎に
切り替えて使うようにすればよい。 （他の実施形態）上記各実施形態では、図１（ｃ）の工
程においてトレンチ４の内壁面の反応生成物除去を行な
っているが、この工程は、図１（ｄ）におけるプラズマ
発生条件の適正化を行うことで省略可能である。
【００７６】また、上記第１実施形態では、トレンチの
側壁用保護膜として酸化膜１１を形成しているが、保護
膜として窒化膜（ＳｉＮｘ）を形成しても第１実施形態
と同様の効果が得られる。また、第３実施形態では、第
２の保護膜として酸化膜を例に挙げて説明したが、この
場合も窒化膜を用いてもよい。このような場合、図１
（ｃ）、（ｄ）、あるいは図７（ｆ）、（ｈ）の工程で
Ｏ2を含むガスを用いる代わりにＮ2を含むガスを用いて
行い、窒素プラズマ雰囲気内で処理することで保護膜
（第２の保護膜）として窒化膜を形成することができ
る。特に、上記各実施形態で使用した酸化膜マスク２に
代えてレジストマスクを使用する場合には、酸化膜形成
時にレジストマスクが消失してしまうが、窒素プラズマ
であればレジストマスクが消失しないため、レジストマ
スクを用いる場合に好適である。なお、この場合にも図
１（ｄ）、あるいは図７（ｆ）、（ｇ）におけるプラズ
マ発生条件の適正化を行うことで、反応生成物除去工程
を省略可能である。つまり、酸素プラズマ（あるいは窒
素プラズマ）のみで反応生成物を除去しつつ、酸化膜
（あるいは窒化膜）を形成することを可能となる。
側壁用保護膜として酸化膜１１を形成しているが、保護
膜として窒化膜（ＳｉＮｘ）を形成しても第１実施形態
と同様の効果が得られる。また、第３実施形態では、第
２の保護膜として酸化膜を例に挙げて説明したが、この
場合も窒化膜を用いてもよい。このような場合、図１
（ｃ）、（ｄ）、あるいは図７（ｆ）、（ｈ）の工程で
Ｏ2を含むガスを用いる代わりにＮ2を含むガスを用いて
行い、窒素プラズマ雰囲気内で処理することで保護膜
（第２の保護膜）として窒化膜を形成することができ
る。特に、上記各実施形態で使用した酸化膜マスク２に
代えてレジストマスクを使用する場合には、酸化膜形成
時にレジストマスクが消失してしまうが、窒素プラズマ
であればレジストマスクが消失しないため、レジストマ
スクを用いる場合に好適である。なお、この場合にも図
１（ｄ）、あるいは図７（ｆ）、（ｇ）におけるプラズ
マ発生条件の適正化を行うことで、反応生成物除去工程
を省略可能である。つまり、酸素プラズマ（あるいは窒
素プラズマ）のみで反応生成物を除去しつつ、酸化膜
（あるいは窒化膜）を形成することを可能となる。
【００７７】さらに、第３実施形態で示した図７（ｆ）
の工程では、ＵＶ光により励起された酸素ガスを導入
し、さらにそれをチャンバ内でプラズマ化することによ
ってトレンチ内壁面の反応生成物を除去したり、トレン
チ４の内壁面の酸化を行うようにしてもよい。
の工程では、ＵＶ光により励起された酸素ガスを導入
し、さらにそれをチャンバ内でプラズマ化することによ
ってトレンチ内壁面の反応生成物を除去したり、トレン
チ４の内壁面の酸化を行うようにしてもよい。
【００７８】さらに、上記第３実施形態では、トレンチ
エッチング工程とポリマー膜形成工程を複数周期行う毎
に、第２保護膜としての酸化膜形成工程を行うようにし
ているが、トレンチエッチング工程とポリマー膜形成工
程の周期数は、第２保護膜として形成する酸化膜（ある
いは窒化膜）がトレンチエッチング工程時にトレンチ側
面上から除去されてしまう前に終了するように設定す
る。これによりトレンチ側面は、常に残存する酸化膜
（あるいは窒化膜）によってエッチングから保護される
ことになり、トレンチが幅広になるのを防ぐことができ
る。
エッチング工程とポリマー膜形成工程を複数周期行う毎
に、第２保護膜としての酸化膜形成工程を行うようにし
ているが、トレンチエッチング工程とポリマー膜形成工
程の周期数は、第２保護膜として形成する酸化膜（ある
いは窒化膜）がトレンチエッチング工程時にトレンチ側
面上から除去されてしまう前に終了するように設定す
る。これによりトレンチ側面は、常に残存する酸化膜
（あるいは窒化膜）によってエッチングから保護される
ことになり、トレンチが幅広になるのを防ぐことができ
る。
【００７９】また、トレンチエッチング工程、及びポリ
マー膜形成工程でのプラズマ発生条件は、トレンチが深
くなるに従って適宜設定を変更してもよい。通常、トレ
ンチエッチング工程、及びポリマー膜形成工程でのプラ
ズマ条件を固定したままトレンチを深くしていくと、ト
レンチ底部に到達するエッチャント量が減少するため、
徐々に先細り形状となる。従って、トレンチが深くなる
に従って、例えばトレンチエッチング工程でのイオンの
基板方向への加速電圧を上げる等、プラズマ条件の設定
を変更することで深くなってもエッチングの効率低下を
防ぐことができ、先細り形状にならなくなる。同様なこ
とは、第２保護膜を形成する際の酸素プラズマ（あるい
は窒素プラズマ）の発生条件、工程時間にも当てはま
る。通常トレンチが深くなるほど斜め入射イオン等によ
ってトレンチ側面はエッチングされやすくなる。従っ
て、トレンチが深くなるにつれ、酸化膜形成を促進する
ようなプラズマ発生条件への設定変更や工程時間の延長
によって、より側面の保護が完全になる。
マー膜形成工程でのプラズマ発生条件は、トレンチが深
くなるに従って適宜設定を変更してもよい。通常、トレ
ンチエッチング工程、及びポリマー膜形成工程でのプラ
ズマ条件を固定したままトレンチを深くしていくと、ト
レンチ底部に到達するエッチャント量が減少するため、
徐々に先細り形状となる。従って、トレンチが深くなる
に従って、例えばトレンチエッチング工程でのイオンの
基板方向への加速電圧を上げる等、プラズマ条件の設定
を変更することで深くなってもエッチングの効率低下を
防ぐことができ、先細り形状にならなくなる。同様なこ
とは、第２保護膜を形成する際の酸素プラズマ（あるい
は窒素プラズマ）の発生条件、工程時間にも当てはま
る。通常トレンチが深くなるほど斜め入射イオン等によ
ってトレンチ側面はエッチングされやすくなる。従っ
て、トレンチが深くなるにつれ、酸化膜形成を促進する
ようなプラズマ発生条件への設定変更や工程時間の延長
によって、より側面の保護が完全になる。
【図１】本発明の第１実施形態における半導体装置のト
レンチ形成工程を示す図である。
レンチ形成工程を示す図である。
【図２】図１に示すトレンチ形成工程を行なうチャンバ
の模式図である。
の模式図である。
【図３】図１に示すトレンチ形成工程を施した場合の実
験結果を示す図である。
験結果を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態における半導体装置のト
レンチ形成工程を示す図である。
レンチ形成工程を示す図である。
【図５】ＸＰＳ分析法によってＳｉ基板表面がトレンチ
内壁面に付着する反応生成物で覆われている場合を分析
した結果を示す図である。
内壁面に付着する反応生成物で覆われている場合を分析
した結果を示す図である。
【図６】ＸＰＳ分析法によって図５に示すＳｉ基板表面
を酸素ガスを流しながらＵＶ光を照射する処理を行なっ
た場合を分析した結果を示す図である。
を酸素ガスを流しながらＵＶ光を照射する処理を行なっ
た場合を分析した結果を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態における半導体装置のト
レンチ形成工程を示す図である。
レンチ形成工程を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に用いるチャンバの模式
図である。
図である。
【図９】従来技術によってトレンチ形成を行なった場合
におけるエッチング時間とアスペクト比との関係を示す
図である。
におけるエッチング時間とアスペクト比との関係を示す
図である。
１…Ｓｉ基板、２…酸化膜マスク、３…エッチングガ
ス、４…トレンチ、５…混合プラズマ、６…酸素イオン
もしくは酸化ラジカル、７…Ａｒイオン、８…反応生成
物、９…Ｏ2プラズマ、１０…酸素イオンあるいは酸素
ラジカル、１１…保護酸化膜、１２…反応生成物。
ス、４…トレンチ、５…混合プラズマ、６…酸素イオン
もしくは酸化ラジカル、７…Ａｒイオン、８…反応生成
物、９…Ｏ2プラズマ、１０…酸素イオンあるいは酸素
ラジカル、１１…保護酸化膜、１２…反応生成物。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加納 一彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 大矢 信之 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 4M112 AA02 BA07 CA24 CA26 DA03 DA11 EA02 EA06 EA07 EA18 5F004 AA16 BA04 DA00 DA01 DA04 DA16 DA18 DA23 DA26 DB03 EA12 EA13 EA28 FA08
Claims (24)
- 【請求項１】 反応性イオンエッチングによりマスク
（２）を施した半導体基板（１）をエッチングし、前記
半導体基板上に前記マスク形状に対応したトレンチ形状
を形成する半導体装置の製造方法において、 前記半導体基板をチャンバー（２１）内に導入する工程
と、 前記マスクを用いて、前記半導体基板を反応性イオンエ
ッチングするトレンチ形成工程と、 前記反応性イオンエッチング工程で形成されたトレンチ
（４）の内壁に保護膜（１１）として酸化膜を形成する
工程と、 前記トレンチの底部に配置された前記保護膜をエッチン
グしたのち、さらに、前記トレンチの底部において前記
半導体基板を前記反応性イオンエッチングするトレンチ
底部再エッチング工程とを有し、 前記保護膜形成工程と前記トレンチ底部再エッチング工
程とを繰り返し行ない、かつ、前記トレンチ形成工程、
前記保護膜形成工程、および前記トレンチ底部再エッチ
ング工程の各工程を前記チャンバー内に導入するガス種
を切り替えながらプラズマ処理することによって行い、
前記トレンチ形状を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２】 前記保護膜形成工程時に導入するガスを
酸素ガスとすることを特徴とする請求項１に記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項３】 反応性イオンエッチングによりマスク
（２）を施した半導体基板（１）をエッチングし、前記
半導体基板上に前記マスク形状に対応したトレンチ形状
を形成する半導体装置の製造方法において、 前記半導体基板をチャンバー（２１）内に導入する工程
と、 前記マスクを用いて、前記半導体基板を反応性イオンエ
ッチングするトレンチ形成工程と、 前記反応性イオンエッチング工程で形成されたトレンチ
（４）の内壁に保護膜（１１）として窒化膜を形成する
工程と、 前記トレンチの底部に配置された前記保護膜をエッチン
グしたのち、さらに、前記トレンチの底部において前記
半導体基板を前記反応性イオンエッチングするトレンチ
底部再エッチング工程とを有し、 前記保護膜形成工程と前記トレンチ底部再エッチング工
程とを繰り返し行ない、かつ、前記トレンチ形成工程、
前記保護膜形成工程、および前記トレンチ底部再エッチ
ング工程の各工程を前記チャンバー内に導入するガス種
を切り替えながらプラズマ処理することによって行な
い、前記トレンチ形状を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４】 前記保護膜形成工程時に導入するガスを
窒素ガスとすることを特徴とする請求項３に記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記保護膜形成工程の前に、前記反応性
イオンエッチングによって形成されたトレンチの内壁に
付着した反応生成物（８）を除去する工程を含み、前記
トレンチ形成工程に対して前記チャンバー内に導入させ
るガス種を切り替えた前記プラズマ処理によって、当該
反応生成物除去工程を行なうことを特徴とする請求項１
乃至４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記反応生成物除去工程では、導入する
ガスとして少なくとも不活性ガスを含むガス種を用いる
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項７】 前記反応生成物除去工程では、導入する
ガスとしてＡｒガスと酸素ガスとの混合ガスを用いるこ
とを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項８】 反応性イオンエッチングによりマスク
（２）を施した半導体基板（１）をエッチングし、前記
半導体基板上に前記マスク形状に対応したトレンチ形状
を形成する半導体装置の製造方法において、 前記半導体基板をチャンバー（２１）内に導入する工程
と、 前記マスクを用いて、前記半導体基板を反応性イオンエ
ッチングするトレンチ形成工程と、 前記反応性イオンエッチングによって形成されたトレン
チ（４）の内壁に付着した反応生成物（８）を除去する
と共に、前記反応性イオンエッチング工程で形成された
トレンチの内壁に保護膜（１１）として酸化膜を形成す
る工程と、 前記トレンチの底部に配置された前記保護膜をエッチン
グしたのち、さらに、前記トレンチの底部において前記
半導体基板を前記反応性イオンエッチングするトレンチ
底部再エッチング工程とを有し、 前記反応生成物除去及び保護膜形成工程と前記トレンチ
底部再エッチング工程とを繰り返し行ない、かつ、前記
反応生成物除去及び保護膜形成工程を前記チャンバー内
に酸素ガスを流しながらＵＶ光を照射することによって
行ない、前記トレンチ形成工程及び前記トレンチ底部再
エッチング工程はエッチングガスを前記チャンバー内に
導入しながらプラズマ処理することで行ない、前記トレ
ンチ形状を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９】 前記プラズマ処理におけるプラズマの生
成条件、及び処理時間は前記各工程ごとに個別に設定す
ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記トレンチ形成工程及び前記トレン
チ底部再エッチング工程時に導入するエッチングガスを
ＳＦ6ガスを含むガスとすることを特徴とする請求項１
乃至９のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記反応性イオンエッチングによる１
回のエッチング量は、エッチング深さもしくはエッチン
グ時間を制御することによって、該反応性イオンエッチ
ングの前に形成された前記保護膜が該反応性イオンエッ
チング後においても前記トレンチの側壁面を全面的に覆
うことができる程度にされることを特徴とする請求項１
乃至１０のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１２】 前記トレンチ形成工程および前記トレ
ンチ底部再エッチング工程では、前記反応性エッチング
によって形成されるトレンチの側壁の角度が前記半導体
基板の表面に対して９０±１度以内となるように、前記
反応性イオンエッチングの時間を制御することを特徴と
する請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項１３】 前記各工程は、同一チャンバ内で行な
うことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１つに
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１４】 マスク（２）を施した半導体基板
（１）をプラズマプロセスを用いてエッチングし、前記
半導体基板上に前記マスク形状に対応したトレンチ形状
を形成する半導体装置の製造方法において、 反応性イオンエッチングにより前記半導体基板をエッチ
ングしてトレンチ（４）を形成するトレンチエッチング
工程と、前記トレンチエッチングにより形成されたトレ
ンチの内壁に第１の保護膜としてのポリマー膜（３１）
を堆積するポリマー膜形成工程とを交互に複数回繰り返
す工程と、 前記トレンチエッチング工程と前記ポリマー膜形成工程
とを交互に複数回繰り返すことによって深く形成された
トレンチの内壁に、ポリマー膜よりエッチングに対する
耐性が強い第２の保護膜（３２）を堆積する第２保護膜
形成工程と、を含み、 前記トレンチエッチング工程及びポリマー膜形成工程を
複数回繰り返す工程と、前記第２保護膜形成工程を交互
に繰り返すことにより、前記トレンチを深くしていくこ
とを特徴とするする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１５】 前記トレンチエッチング工程及びポリ
マー膜形成工程を複数回繰り返す工程と、前記第２保護
膜形成工程とを同一チャンバ内で行い、前記チャンバ内
に導入するガス種を切り替えながらプラズマ処理するこ
とで前記各工程を行うことを特徴とする請求項１４に記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１６】 前記トレンチエッチング工程では、エ
ッチングガスとしてＳＦ6又はＣｌ2を用いることを特徴
とする請求項１４又は１５に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１７】 前記ポリマー膜形成工程では、該ポリ
マー膜を堆積する際の導入ガスとしてＣ4Ｆ8又はＣＦ4
とＣＨＦ3の混合ガスを用いることを特徴とする請求項
１４乃至１５のいずれか１つに記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項１８】 前記第２保護膜形成工程時に導入する
ガスを酸素を含むガスとすることにより、前記第２の保
護膜として酸化膜を形成することを特徴とする請求項１
４乃至１７のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１９】 前記第２保護膜形成工程時には、酸素
を含むガスを導入しながらＵＶ光を照射することによ
り、前記第２の保護膜として酸化膜を形成することを特
徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１つに記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２０】 前記第２保護膜形成工程時に導入する
ガスを窒素を含むガスとすることにより、前記第２の保
護膜として窒化膜を形成することを特徴とする請求項１
４乃至１７のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２１】 前記トレンチエッチング工程及び前記
ポリマー膜形成工程を複数回繰り返す工程の工程時間
は、前記第２保護膜がトレンチ側面上からエッチングに
より除去されるまでの時間よりも短く設定することを特
徴とする請求項１４乃至２０のいずれか１つに記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２２】 前記トレンチエッチング工程及び前記
ポリマー膜形成工程を複数回繰り返す工程では、前記ト
レンチの深さに応じて、プラズマ条件を設定することを
特徴とする請求項１４乃至２１のいずれか１つに記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項２３】 前記第２保護膜形成工程では、前記ト
レンチの深さに応じて、プラズマ条件、工程時間を設定
することを特徴とする請求項１４乃至２２のいずれか１
つに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２４】 請求項１乃至２３に記載の半導体装置
の製造方法によって形成され、前記トレンチが、前記保
護膜形成工程と前記とレンチ底部再エッチング工程を繰
り返すことによって、あるいは、前記トレンチエッチン
グ工程及び前記ポリマー膜形成工程を複数回繰り返す工
程と前記第２保護膜形成工程を繰り返すことによって生
じる微小な段差形状を有してなり、該トレンチにて梁構
造体が構成されてなることを特徴とする半導体力学量セ
ンサ。
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