特開 2024-109039 半導体装置および半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024109039

(43)【公開日】2024-08-13

(54)【発明の名称】半導体装置および半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/764 20060101AFI20240805BHJP

   H01L 21/76 20060101ALI20240805BHJP

   H01L 27/088 20060101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

H01L21/76 A

H01L21/76 L

H01L27/088 331A

H01L27/088 331G

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023208723

(22)【出願日】2023-12-11

(31)【優先権主張番号】P 2023013048

(32)【優先日】2023-01-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2023018722

(32)【優先日】2023-02-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002310

【氏名又は名称】弁理士法人あい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大坪 宣之

(72)【発明者】

【氏名】足立 耕作

【テーマコード（参考）】

5F032

5F048

【Ｆターム（参考）】

5F032AA35

5F032AA39

5F032AA44

5F032AA48

5F032AA64

5F032AA67

5F032AA77

5F032AC02

5F032BA03

5F032BA10

5F032CA14

5F032CA15

5F032CA16

5F032CA17

5F032CA18

5F032CA24

5F032CA25

5F032DA12

5F032DA23

5F032DA24

5F032DA33

5F048AA04

5F048AA05

5F048AC01

5F048AC07

5F048AC10

5F048BA03

5F048BA05

5F048BA06

5F048BA13

5F048BB16

5F048BC03

5F048BC06

5F048BG13

5F048BG14

(57)【要約】

【課題】半導体チップの主面に沿う横方向における耐圧を向上できる半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置１Ａは、第１主面３およびその反対側の第２主面４を有する半導体チップ２と、半導体チップ２の第１主面３側に形成され、アクティブ領域１１を区画する素子分離部１２とを含む。素子分離部１２は、半導体チップ２の第１主面３側に形成されたトレンチ１６と、トレンチ１６の側面２１に形成された第１絶縁膜４１，５１と、第１絶縁膜４１，５１からトレンチ１６の内側にエアギャップＡＧ１，ＡＧ２を挟んで形成された第２絶縁膜４２，５２と、第２絶縁膜４２，５２で被覆され、トレンチ１６の底面２３で半導体チップ２に接続された埋め込み導電体１７とを含む。トレンチ１６の側面２１，２２は、断面視において、トレンチ１６の底面２３から第１主面３に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成されている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１主面およびその反対側の第２主面を有する半導体チップと、
前記半導体チップの前記第１主面側に形成され、アクティブ領域を区画する素子分離部とを含み、
前記素子分離部は、
前記半導体チップの前記第１主面側に形成されたトレンチと、
前記トレンチの側面に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜から前記トレンチの内側にエアギャップを挟んで形成された第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜で被覆され、前記トレンチの底部で前記半導体チップに接続された埋め込み導電体とを含む、半導体装置。

【請求項2】

前記トレンチの前記側面は、断面視において、前記トレンチの開口端よりも前記トレンチの深さ方向の途中部が前記トレンチの外側に凸となるような形状に形成されている、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記トレンチの前記側面は、断面視において、前記トレンチの前記底部から前記第１主面に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成されている、請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記トレンチの前記側面は、断面視において、前記トレンチの外側に凸のアーチ状に形成されている、請求項２に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記埋め込み導電体は、断面視において、前記埋め込み導電体の底壁から前記第１主面に向かって幅が大きくなるテーパ状の側壁を有し、
前記埋め込み導電体の前記側壁に前記第２絶縁膜が接している、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記半導体チップが、前記第２主面側に形成され、前記埋め込み導電体が前記トレンチの前記底部で接続される第１導電型の第１不純物領域と、前記第１主面側に形成された第２導電型の第２不純物領域と、前記第１不純物領域と前記第２不純物領域との間に埋め込まれた第２導電型の埋め込み領域とを含み、
前記エアギャップは、前記第１主面に沿う横方向において、前記埋め込み領域と前記埋め込み導電体との間に挟まれて形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記トレンチの前記側面は、断面視において、断面視において、前記トレンチの外側に凸のアーチ状に形成されており、
アーチ状の前記側面の頂部が、前記埋め込み領域と前記埋め込み導電体との間に挟まれている、請求項６に記載の半導体装置。

【請求項8】

前記第１絶縁膜が、前記トレンチの一方側の前記側面、および前記トレンチの他方側の前記側面の双方に形成されており、
前記エアギャップが、前記埋め込み導電体と前記トレンチの前記一方側の前記側面との間、および前記埋め込み導電体と前記トレンチの前記他方側の前記側面との間の双方に形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項9】

前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜は、前記トレンチの上部において互いに接続されており、前記トレンチの深さ方向の途中部において接続されていない、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項10】

前記埋め込み導電体が、前記第２絶縁膜よりも前記第２主面側に突出する突出部を含み、
前記エアギャップは、前記トレンチの深さ方向に関し、前記突出部の底壁よりも前記第１主面側に位置する、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項11】

前記埋め込み導電体の底壁が、前記トレンチの深さ方向に関し、前記第２絶縁膜の下端および前記エアギャップの下端よりも、前記第１主面側に位置する、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項12】

半導体ウエハの表面にアクティブ領域を区画するように第１トレンチを形成する第１工程と、
前記第１トレンチに埋め込み導電体を埋め込む第２工程と、
前記埋め込み導電体の側壁をその内部に露出させるように、前記埋め込み導電体で形成された第１側面、および前記半導体ウエハの一部で形成された第２側面を有する第２トレンチを前記埋め込み導電体の側方に形成する第３工程と、
前記第２トレンチの内部空間により形成されたエアギャップを挟んで対向するように、前記第１側面および前記第２側面にそれぞれ第１絶縁膜および第２絶縁膜を形成する第４工程とを含む、半導体装置の製造方法。

【請求項13】

前記第３工程が、断面視において、前記エアギャップの幅が、前記第２トレンチの底部から前記半導体ウエハの前記表面に向かって小さくなるテーパ状に形成されるように、前記第２トレンチの前記第２側面を前記半導体ウエハの前記表面に対する傾斜面として形成する工程を含む、請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項14】

前記第３工程が、前記第２トレンチの前記第２側面を、断面視において、前記埋め込み導電体側と反対側に凸のアーチ状に形成する工程を含む、請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項15】

前記第３工程が、前記第２トレンチを、前記第１トレンチよりも浅い深さに形成する工程を含む、請求項１２～１４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、ＤＴＩ（deep trench isolation）構造を含む領域分離構造を備えた半導体装置を開示している。

【0003】

領域分離構造は、半導体チップの主面に形成されたトレンチと、トレンチの側面を被覆する絶縁膜と、絶縁膜を挟んでトレンチ内に埋め込まれたポリシリコンとを含む。ポリシリコンは、トレンチの底壁を介して不純物領域の高濃度領域に電気的に接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－００２６２３号公報

【0005】

［概要］
本開示の一実施形態は、第１主面およびその反対側の第２主面を有する半導体チップと、前記半導体チップの前記第１主面側に形成され、アクティブ領域を区画する素子分離部とを含み、前記素子分離部は、前記半導体チップの前記第１主面側に形成されたトレンチと、前記トレンチの側面に形成された第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜から前記トレンチの内側にエアギャップを挟んで形成された第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜で被覆され、前記トレンチの底部で前記半導体チップに接続された埋め込み導電体とを含む、半導体装置を提供する。

【0006】

本開示の一実施形態は、半導体ウエハの表面にアクティブ領域を区画するように第１トレンチを形成する第１工程と、前記第１トレンチに埋め込み導電体を埋め込む第２工程と、前記埋め込み導電体の側壁をその内部に露出させるように、前記埋め込み導電体で形成された第１側面、および前記半導体ウエハの一部で形成された第２側面を有する第２トレンチを前記埋め込み導電体の側方に形成する第３工程と、前記第２トレンチの内部空間により形成されたエアギャップを挟んで対向するように、前記第１側面および前記第２側面にそれぞれ第１絶縁膜および第２絶縁膜を形成する第４工程とを含む、半導体装置の製造方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置の模式的な平面図である。

【図2】図２は、図１に示す領域IIの拡大図である。

【図3】図３は、図２に示すIII－III断面を示す図である。

【図4】図４は、図３に示す構造の要部を拡大した断面図である。

【図5A】図５Ａは、図４に対応する図であって、本開示の第１実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す図である。

【図5B】図５Ｂは、図５Ａの次の工程を示す図である。

【図5C】図５Ｃは、図５Ｂの次の工程を示す図である。

【図5D】図５Ｄは、図５Ｃの次の工程を示す図である。

【図5E】図５Ｅは、図５Ｄの次の工程を示す図である。

【図5F】図５Ｆは、図５Ｅの次の工程を示す図である。

【図5G】図５Ｇは、図５Ｆの次の工程を示す図である。

【図5H】図５Ｈは、図５Ｇの次の工程を示す図である。

【図5I】図５Ｉは、図５Ｈの次の工程を示す図である。

【図5J】図５Ｊは、図５Ｉの次の工程を示す図である。

【図5K】図５Ｋは、図５Ｊの次の工程を示す図である。

【図5L】図５Ｌは、図５Ｋの次の工程を示す図である。

【図5M】図５Ｍは、図５Ｌの次の工程を示す図である。

【図6】図６は、図４に対応する図であって、本開示の第２実施形態に係る半導体装置の要部を拡大した断面図である。

【図7A】図７Ａは、図６に対応する図であって、本開示の第２実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す図である。

【図7B】図７Ｂは、図７Ａの次の工程を示す図である。

【図7C】図７Ｃは、図７Ｂの次の工程を示す図である。

【図7D】図７Ｄは、図７Ｃの次の工程を示す図である。

【図8】図８は、図４に対応する図であって、本開示の第１変形例を説明するための断面図である。

【図9】図９は、本開示の第２変形例を説明するための平面図である。

【図10】図１０は、本開示の第３実施形態に係る半導体装置の模式的な平面図である。

【図11】図１１は、図１０に示す領域XIの拡大図である。

【図12】図１２は、図１１に示すXII－XII断面を示す図である。

【図13】図１３は、図１２に示す構造の要部を拡大した断面図である。

【図14A】図１４Ａは、図１３に対応する図であって、本開示の第３実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す図である。

【図14B】図１４Ｂは、図１４Ａの次の工程を示す図である。

【図14C】図１４Ｃは、図１４Ｂの次の工程を示す図である。

【図14D】図１４Ｄは、図１４Ｃの次の工程を示す図である。

【図14E】図１４Ｅは、図１４Ｄの次の工程を示す図である。

【図14F】図１４Ｆは、図１４Ｅの次の工程を示す図である。

【図14G】図１４Ｇは、図１４Ｆの次の工程を示す図である。

【図14H】図１４Ｈは、図１４Ｇの次の工程を示す図である。

【図14I】図１４Ｉは、図１４Ｈの次の工程を示す図である。

【図14J】図１４Ｊは、図１４Ｉの次の工程を示す図である。

【図14K】図１４Ｋは、図１４Ｊの次の工程を示す図である。

【図14L】図１４Ｌは、図１４Ｋの次の工程を示す図である。

【図14M】図１４Ｍは、図１４Ｌの次の工程を示す図である。

【図15】図１５は、図１３に対応する図であって、本開示の第４実施形態に係る半導体装置の要部を拡大した断面図である。

【図16】図１６は、図１３に対応する図であって、本開示の第５実施形態に係る半導体装置の要部を拡大した断面図である。

【図17A】図１７Ａは、図１６に対応する図であって、本開示の第５実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部を示す図である。

【図17B】図１７Ｂは、図１７Ａの次の工程を示す図である。

【図17C】図１７Ｃは、図１７Ｂの次の工程を示す図である。

【図17D】図１７Ｄは、図１７Ｃの次の工程を示す図である。

【図17E】図１７Ｅは、図１７Ｄの次の工程を示す図である。

【図17F】図１７Ｆは、図１７Ｅの次の工程を示す図である。

【図17G】図１７Ｇは、図１７Ｆの次の工程を示す図である。

【図17H】図１７Ｈは、図１７Ｇの次の工程を示す図である。

【図17I】図１７Ｉは、図１７Ｈの次の工程を示す図である。

【図18】図１８は、本開示の第２絶縁膜の変形例である第１変形例を説明するための断面図である。

【図19】図１９は、本開示の素子分離部の変形例である第２変形例を説明するための平面図である。

【図20】図２０は、図１９に示すXX－XX断面を示す図である。

【図21】図２１は、本開示の素子分離部の変形例である第３変形例を説明するための平面図である。

【図22】図２２は、図２１に示すXXII－XXII断面を示す図である。

【0008】

［詳細な説明］
＜第１～第２実施形態＞
図１は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置１Ａの模式的な平面図である。

【0009】

図１を参照して、半導体装置１Ａは、直方体形状の半導体チップ２を含む。半導体チップ２は、この実施形態では、Ｓｉ（シリコン）チップからなる。半導体チップ２は、一方側の第１主面３、他方側の第２主面４、ならびに、第１主面３および第２主面４を接続する第１～第４側面５Ａ～５Ｄを有している。

【0010】

第１主面３および第２主面４は、それらの法線方向Ｚから見た平面視（以下、単に「平面視」という。）において四角形状に形成されている。法線方向Ｚは、半導体チップ２の厚さ方向でもある。第１側面５Ａおよび第２側面５Ｂは、第１主面３に沿う第１方向Ｘに延び、第１方向Ｘに交差（具体的には直交）する第２方向Ｙに対向している。第３側面５Ｃおよび第４側面５Ｄは、第２方向Ｙに延び、第１方向Ｘに対向している。

【0011】

半導体装置１Ａは、第１主面３に形成された複数のデバイス領域１０を含む。複数のデバイス領域１０は、半導体チップ２の内側の領域を利用して種々の機能デバイスがそれぞれ形成された領域である。複数のデバイス領域１０は、平面視において第１～第４側面５Ａ～５Ｄから間隔を空けて第１主面３の内方部にそれぞれ区画されている。デバイス領域１０の個数、配置および形状はいずれも任意であり、特定の個数、配置および形状に限定されない。

【0012】

複数の機能デバイスは、半導体スイッチングデバイス、半導体整流デバイスおよび受動デバイスのうちの少なくとも１つをそれぞれ含んでいてもよい。半導体スイッチングデバイスは、ＪＦＥＴ（Junction Field Effect Transistor：接合型トランジスタ）、ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor：絶縁ゲート型の電界効果トランジスタ）、ＢＪＴ（Bipolar Junction Transistor：バイポーラトランジスタ）、および、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Junction Transistor：絶縁ゲート型のバイポーラトランジスタ）のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。

【0013】

半導体整流デバイスは、ｐｎ接合ダイオード、ｐｉｎ接合ダイオード、ツェナーダイオード、ショットキーバリアダイオードおよびファストリカバリーダイオードのうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。受動デバイスは、抵抗、コンデンサ、インダクタおよびヒューズのうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。複数のデバイス領域１０は、この実施形態では、少なくとも１つのアクティブ領域１１を含む。

【0014】

アクティブ領域１１は、複数のトランジスタ素子が形成される領域である。アクティブ領域１１には、半導体装置１Ａのソース－ドレイン間が導通状態のとき（オン時）に半導体チップ２の横方向に電流が流れる。アクティブ領域１１は、平面視においてたとえば四角形である。

【0015】

図２は、図１に示す領域IIの拡大図である。図３は、図２に示すIII－III断面を示す図である。図４は、図３に示す構造の要部を拡大した断面図である。

【0016】

図３を参照して、半導体チップ２は、第２主面４側の領域に形成されたｐ型（第１導電型）の第１不純物領域６を含む。第１不純物領域６は、「ベース領域」と称してもよい。第１不純物領域６は、第２主面４に沿って層状に延び、第２主面４および第１～第４側面５Ａ～５Ｄの一部から露出している。第１不純物領域６は、第１主面３側のｐ型不純物濃度が第２主面４側のｐ型不純物濃度よりも低い濃度勾配を有している。第１不純物領域６は、具体的には、第２主面４側からこの順に積層されたｐ型の高濃度領域６ａおよびｐ型の低濃度領域６ｂを含む積層構造を有している。

【0017】

高濃度領域６ａは、比較的高いｐ型不純物濃度を有している。高濃度領域６ａのｐ型不純物濃度は、１×１０^１７ｃｍ^－３以上１×１０^２０ｃｍ^－３以下であってもよい。高濃度領域６ａは、ｐ型不純物としてのホウ素（Ｂ）を含んでいてもよい。高濃度領域６ａは、５０μｍ以上５００μｍ以下の厚さを有していてもよい。高濃度領域６ａは、この形態では、ｐ型の半導体基板（Ｓｉ基板）からなる。

【0018】

低濃度領域６ｂは、高濃度領域６ａよりも低いｐ型不純物濃度を有し、高濃度領域６ａの上に積層されている。低濃度領域６ｂのｐ型不純物濃度は、１×１０^１４ｃｍ^－３以上１×１０^１７ｃｍ^－３以下であってもよい。低濃度領域６ｂは、ｐ型不純物としてのホウ素（Ｂ）を含んでいてもよい。低濃度領域６ｂは、高濃度領域６ａの厚さ未満の厚さを有している。低濃度領域６ｂの厚さは、１μｍ以上２０μｍ以下であってもよい。低濃度領域６ｂは、この形態では、ｐ型のエピタキシャル層（Ｓｉエピタキシャル層）からなる。

【0019】

図３を参照して、半導体チップ２は、第１主面３側の領域に形成されたｎ型（第２導電型）の第２不純物領域７を含む。第２不純物領域７は、第１主面３に沿って層状に延び、第１主面３および第１～第４側面５Ａ～５Ｄの一部から露出している。第２不純物領域７のｎ型不純物濃度は、１×１０^１４ｃｍ^－３以上１×１０^１７ｃｍ^－３以下であってもよい。第２不純物領域７は、５μｍ以上３０μｍ以下の厚さを有していてもよい。第２不純物領域７は、厚さ方向に一様なｎ型不純物濃度を有していてもよいし、第１主面３に向かってｎ型不純物濃度が上昇する濃度勾配を有していてもよい。第２不純物領域７は、ｎ型のエピタキシャル層（Ｓｉエピタキシャル層）からなっていてもよい。

【0020】

半導体チップ２は、第１不純物領域６と第２不純物領域７との間に埋め込まれたｎ型（第２導電型）の埋め込み領域８を含む。他の言い方では、第１不純物領域６、埋め込み領域８および第２不純物領域７は、第２主面４側からこの順で積層されている。埋め込み領域８は、第１不純物領域６および第２不純物領域７に電気的に接続されている。埋め込み領域８は、第２不純物領域７に沿って層状に延びている。埋め込み領域８は、第１～第４側面５Ａ～５Ｄの一部から露出している。埋め込み領域８のｎ型不純物濃度は、１×１０^１６ｃｍ^－３以上１×１０^２１ｃｍ^－３以下であってもよい。埋め込み領域８は、０．１μｍ以上５μｍ以下の厚さを有していてもよい。埋め込み領域８は、ｎ型のエピタキシャル層（Ｓｉエピタキシャル層）からなっていてもよい。

【0021】

図２および図３を参照して、半導体チップ２は、第１主面３側において形成され、アクティブ領域１１を区画する素子分離部１２を含む。素子分離部１２は、平面視において環状、具体的には、四角環状である。より具体的には、素子分離部１２は、平面視において円弧状に湾曲した角部（四隅）を有する四角環状である。

【0022】

素子分離部１２は、半導体チップ２の第１主面３側に形成された第１トレンチ構造１３を含む。第１トレンチ構造１３は、アクティブ領域１１側の内周壁、内周壁の反対側（半導体チップ２の周縁側）の外周壁、ならびに、内周壁および外周壁を接続する底壁を含む。第１トレンチ構造１３の底壁は、第１主面３に平行な平坦面を有していてもよい。第１トレンチ構造１３の底壁は、第２主面４に向かう湾曲形状に形成されていてもよい。

【0023】

第１トレンチ構造１３は、トレンチ１６と、埋め込み導電体１７と、第１絶縁部１８と、第２絶縁部１９とを含む。埋め込み導電体１７は、トレンチ１６内に埋め込まれている。図２を参照して、トレンチ１６は、アクティブ領域１１を区画するように第１主面３側に形成されている。トレンチ１６は、この実施形態では、平面視において環状（この実施形態では四角環状）である。より具体的には、トレンチ１６は、平面視において円弧状に湾曲した角部（四隅）を有している。

【0024】

図４を参照して、トレンチ１６は、第１不純物領域６に至るように、第２不純物領域７および埋め込み領域８を貫通している。具体的には、トレンチ１６は、第１不純物領域６の高濃度領域６ａに至るように第１主面３から第２主面４側に向けて延び、第２不純物領域７、埋め込み領域８および第１不純物領域６の低濃度領域６ｂを貫通している。

【0025】

トレンチ１６は、アクティブ領域１１側の第１側面（側面、一方側の側面）２１と、アクティブ領域１１側と反対側の第２側面（側面、他方側の側面）２２と、第１側面２１と第２側面２２とを接続する底面（底部）２３とを含む。この実施形態では、第１側面２１は、環状のトレンチ１６の内周面であり、第２側面２２は、環状のトレンチ１６の外周面である。

【0026】

トレンチ１６は、断面視において、トレンチ１６の底面２３から第１主面３に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成されている。トレンチ１６は、開口端２１ａ，２２ａにおいて、第１幅Ｗ_１を有している。第１幅Ｗ_１は、平面視でトレンチ１６が延びる方向に直交する方向の幅である。第１幅Ｗ_１は、０．５μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。第１幅Ｗ_１は、２μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。トレンチ１６の底面２３は、第２幅Ｗ_２を有している。第２幅Ｗ_２は、平面視でトレンチ１６が延びる方向に直交する方向の幅である。第２幅Ｗ_２は、第１幅Ｗ_１よりも広い（第２幅Ｗ_２＞第１幅Ｗ_１）。

【0027】

トレンチ１６の第１側面２１は、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａに跨って形成されている。第１側面２１は、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａに接している。第１側面２１は、第２主面４に向かうに従ってトレンチ１６の外側（アクティブ領域１１側）に向かう傾斜面である。別の言い方では、第１側面２１は、断面視において、開口端２１ａよりもトレンチ１６の深さ方向の途中部が、トレンチ１６の外側（アクティブ領域１１側）に凸となっている。この実施形態では、底面２３の外側（アクティブ領域１１側）の端部２３ａは、開口端２１ａよりも外側（アクティブ領域１１側）に位置している。

【0028】

トレンチ１６の第２側面２２は、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａに跨って形成されている。第２側面２２は、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａに接している。第２側面２２は、第２主面４に向かうに従ってトレンチ１６の外側（アクティブ領域１１側と反対側）に向かう傾斜面である。別の言い方では、第２側面２２において、断面視において、第２側面２２の開口端２２ａよりもトレンチ１６の深さ方向の途中部が、トレンチ１６の外側（アクティブ領域１１側と反対側）に凸となっている。この実施形態では、底面２３の外側（アクティブ領域１１側と反対側）の端部２３ｂは、開口端２２ａよりも外側（アクティブ領域１１側と反対側）に位置している。

【0029】

底面２３は、第１側部底面２６と、第２側部底面２７と、中央底面２８とを含む。中央底面２８は、第１側部底面２６と第２側部底面２７とを接続する。第１側部底面２６は、中央底面２８に対し、アクティブ領域１１側に形成されている。第２側部底面２７は、中央底面２８に対し、第１側部底面２６と反対側に形成されている。第１側部底面２６および第２側部底面２７は、平面視でトレンチ１６が延びる方向に直交する方向に中央底面２８を挟んでいる。中央底面２８は、トレンチ１６が延びる方向に沿って延びている。中央底面２８は、後述する底面３３、第１溝側面３１および第２溝側面３２を含む概念である。底面３３、第１溝側面３１および第２溝側面３２によって底溝が構成されている。

【0030】

第１側部底面２６は、トレンチ１６が延びる方向に沿って延びている。この実施形態では、第１側部底面２６は、環状のトレンチ１６の全周にわたって無端環状に形成されている。図４の例では、第１側部底面２６の形状は、断面視において第２主面４側に膨らむラウンド形状である。第１側部底面２６は、第３幅Ｗ_３を有している。第３幅Ｗ_３は、平面視でトレンチ１６が延びる方向に直交する方向の幅である。第１側部底面２６は、高濃度領域６ａに形成されている。第１側部底面２６は、高濃度領域６ａに接している。第１側部底面２６は、第１主面３に平行な平坦面を有していてもよい。

【0031】

第２側部底面２７は、トレンチ１６が延びる方向に沿って延びている。この実施形態では、第２側部底面２７は、環状のトレンチ１６の全周にわたって無端環状に形成されており、環状の第１側部底面２６を取り囲んでいる。図４の例では、第２側部底面２７の形状は、断面視において第２主面４側に膨らむラウンド形状である。第２側部底面２７は、第１側部底面２６と同じ深さ位置にある。第２側部底面２７の下端部は、第１側部底面２６の下端部と同じ深さを有している。第２側部底面２７の最浅部は、第１側部底面２６の最浅部と同じ深さを有している。第２側部底面２７は、第４幅Ｗ_４を有している。第４幅Ｗ_４は、平面視でトレンチ１６が延びる方向に直交する方向の幅である。第４幅Ｗ_４は、第３幅Ｗ_３と同じである。第２側部底面２７は、高濃度領域６ａに形成されている。第２側部底面２７は、高濃度領域６ａに接している。第２側部底面２７は、第１主面３に平行な平坦面を有していてもよい。

【0032】

中央底面２８は、断面視において、底面３３から第１主面３に向かって幅が大きくなるテーパ状に形成されている。第１溝側面３１および第２溝側面３２は、高濃度領域６ａに形成されている。第１溝側面３１および第２溝側面３２は、高濃度領域６ａに接している。

【0033】

底面３３は、トレンチ１６の深さ方向に関し、第１側部底面２６および第２側部底面２７よりも深い位置に形成されている。図４の例では、底面３３は、第１主面３に平行な平坦面を有している。底面３３が、断面視において第２主面４側に膨らむラウンド形状を有していてもよい。底面３３は、高濃度領域６ａに形成されている。底面３３は、高濃度領域６ａに接している。

【0034】

埋め込み導電体１７は、トレンチ１６内に埋め込まれている。埋め込み導電体１７は、ポリシリコンである。このポリシリコンは、この実施形態では、ｐ型（第１導電型）不純物（たとえばボロン（Ｂ））が添加されたドープトポリシリコンである。埋め込み導電体１７は、本体部１７ａと、本体部１７ａの下端から第２主面４側に突出する突出部１７ｂとを備えている。埋め込み導電体１７の本体部１７ａは、トレンチ１６内において、トレンチ１６の深さ方向に関し、第１側部底面２６および第２側部底面２７よりも第１主面３側にある部分である。突出部１７ｂは、第１側部底面２６および第２側部底面２７に対して底面３３側に突出した部分であり、底面２３の中央底面２８内に埋められた部分である。

【0035】

埋め込み導電体１７は、アクティブ領域１１側の第１側壁３６と、第１側壁３６と反対側の第２側壁３７と、底壁（底部）３８とを備えている。第１側壁３６および第２側壁３７の間の距離が第１主面３に向かって大きくなることにより埋め込み導電体１７がテーパ状に形成されている。

【0036】

第１側壁３６は、本体部１７ａの側壁を構成する上部分３６ａと、突出部１７ｂの側壁を構成する下部分３６ｂとを含む。上部分３６ａは、第２主面４に向かうに従って、トレンチ１６の内側（アクティブ領域１１側と反対側）に向かう傾斜壁である。下部分３６ｂは、上部分３６ａよりも一段、トレンチ１６の外側（アクティブ領域１１側）で上部分３６ａと平行である。上部分３６ａと下部分３６ｂとの間は第１側部底面２６の近傍に形成された接続壁を介して連続している。埋め込み導電体１７の第１側壁３６は、トレンチ１６の深さ方向において、上部分３６ａと下部分３６ｂとの境界部に段部４６を有している。この段部４６は、環状のトレンチ１６の全体にわたって形成された無端環状の段部であってもよい。これにより、埋め込み導電体１７は、本体部１７ａに対して突出部１７ｂが側方に膨らむ形状を有している。下部分３６ｂは、第２主面４に向かうに従って、トレンチ１６の内側（アクティブ領域１１側と反対側）に向かう傾斜面である。下部分３６ｂは、中央底面２８の第１溝側面３１に接している。下部分３６ｂは、第１溝側面３１において、高濃度領域６ａに接している。

【0037】

第２側壁３７は、本体部１７ａの側壁を構成する上部分３７ａと、突出部１７ｂの側壁を構成する下部分３７ｂとを含む。上部分３７ａは、第２主面４に向かうに従って、トレンチ１６の外側（アクティブ領域１１側）に向かう傾斜壁である。下部分３７ｂは、上部分３７ａよりも一段、トレンチ１６の外側（アクティブ領域１１側と反対側）に突出し、上部分３７ａと平行である。上部分３７ａと下部分３７ｂとの間は、第２側部底面２７の近傍に形成された接続壁を介して連続している。埋め込み導電体１７の第２側壁３７は、トレンチ１６の深さ方向において、上部分３６ａと下部分３６ｂとの境界部に段部５６を有している。この段部５６は、環状のトレンチ１６の全体にわたって形成された無端環状の段部であってもよい。これにより、埋め込み導電体１７は、本体部１７ａに対して突出部１７ｂが側方に膨らむ形状を有している。 下部分３７ｂは、第２主面４に向かうに従って、トレンチ１６の内側（アクティブ領域１１側）に向かう傾斜面である。下部分３７ｂは、中央底面２８の第２溝側面３２に接している。下部分３７ｂは、第２溝側面３２において、高濃度領域６ａに接している。

【0038】

埋め込み導電体１７の底壁３８は、突出部１７ｂの底壁を形成している。底壁３８は、中央底面２８の底面３３に接している。底壁３８は、底面３３において、高濃度領域６ａに接している。つまり、埋め込み導電体１７は、下部分３６ｂ、下部分３７ｂおよび底壁３８において、高濃度領域６ａに電気的に接続されている。これにより、埋め込み導電体１７が底壁３８のみで高濃度領域６ａに電気的に接続される場合と比較して、コンタクト面積を増大させることができる。

【0039】

前述のように、第１トレンチ構造１３は、第１絶縁部１８を含む。第１絶縁部１８は、トレンチ１６内で、埋め込み導電体１７と、トレンチ１６の第１側面２１とを絶縁する。第１絶縁部１８は、第１絶縁膜４１と、第２絶縁膜４２と、第３絶縁膜４３と、上部絶縁膜４４と、エアギャップＡＧ１とを含む。第１絶縁部１８によって、埋め込み導電体１７と、第１トレンチ構造１３に対しアクティブ領域１１側の領域とが、電気的に絶縁されている。

【0040】

第１絶縁膜４１は、トレンチ１６の第１側面２１に形成されている。第１絶縁膜４１は、トレンチ１６の第１側面２１を被覆している。第１絶縁膜４１は、第２主面４に向かうに従ってトレンチ１６の外側（アクティブ領域１１側）に向かう傾斜状である。第１絶縁膜４１は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。

【0041】

第２絶縁膜４２は、埋め込み導電体１７の第１側壁３６の上部分３６ａを被覆している。第２絶縁膜４２は、第２主面４に向かうに従って、トレンチ１６の内側（アクティブ領域１１側と反対側）に向かう傾斜状である。第２絶縁膜４２は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。

【0042】

第３絶縁膜４３は、トレンチ１６の第１側部底面２６を被覆している。第３絶縁膜４３は、第１主面３に平行な平坦状である。第３絶縁膜４３は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。図４の例では、第３絶縁膜４３の内端４５（アクティブ領域１１側と反対側の端部）は、中央底面２８の第１溝側面３１よりも内側（アクティブ領域１１側と反対側）に位置している。埋め込み導電体１７の第１側壁３６には、上部分３６ａと下部分３６ｂとを区画する段部４６が形成されている。内端４５が段部４６に嵌っている。

【0043】

上部絶縁膜４４は、トレンチ１６の上部１６ａにおいて、第１絶縁膜４１と第２絶縁膜４２とを接続する。上部絶縁膜４４は、エアギャップＡＧ１の上部を閉じている。上部絶縁膜４４の下端４４ａは、図４の例では、第２不純物領域７と埋め込み領域８との境界部分９Ａよりも第１主面３側に位置している。上部絶縁膜４４の下端４４ａの第１深さＤ_１は、０．０１μｍ～３０μｍであってもよい。第１絶縁膜４１と第２絶縁膜４２とは、トレンチ１６の上部１６ａにおいてのみ接続されており、トレンチ１６の深さ方向の他の途中部では互いに接続されていない。

【0044】

エアギャップＡＧ１は、第１絶縁膜４１、第２絶縁膜４２、第３絶縁膜４３および上部絶縁膜４４によって区画された密閉空間であり、内部に空気（air）を収容している。エアギャップＡＧ１は、第１側部底面２６から第１主面３に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成されている。エアギャップＡＧ１は、第１絶縁膜４１および第２絶縁膜４２によって、平面視でトレンチ１６が延びる方向に直交する方向に挟まれている。別の言い方では、第２絶縁膜４２は、第１絶縁膜４１からトレンチ１６の内側（アクティブ領域１１側と反対側）にエアギャップＡＧ１を挟んで形成されている。エアギャップＡＧ１は、幅Ｗ_Ａを有している。幅Ｗ_Ａは、エアギャップＡＧ１の下端４９において、平面視においてトレンチ１６が延びる方向に直交する方向の幅である。幅Ｗ_Ａは、トレンチ１６の深さの１／３００倍～１／２倍の大きさであってもよい。

【0045】

エアギャップＡＧ１は、埋め込み導電体１７と、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａとの間に挟まれて形成されている。この実施形態では、エアギャップＡＧ１は、埋め込み導電体１７と埋め込み領域８との間に挟まれている。この実施形態では、エアギャップＡＧ１は、埋め込み導電体１７と低濃度領域６ｂとの間に挟まれている。

【0046】

図４の例では、エアギャップＡＧ１の上端４８と第１主面３との間の距離が、エアギャップＡＧ１の上端４８と、埋め込み領域８と第２不純物領域７との境界部分９Ａとの間の距離よりも短い。上端４８と第１主面３との間の距離が、上端４８と境界部分９Ａとの間の距離よりも長くてもよい。

【0047】

図４の例では、エアギャップＡＧ１の下端４９が埋め込み領域８と第１不純物領域６との境界部分９Ｂよりも第２主面４側に位置している。この実施形態では、エアギャップＡＧ１の下端４９が、低濃度領域６ｂと高濃度領域６ａとの境界部分９Ｃよりも第２主面４側に位置している。境界部分９Ｃからの下端４９の第１突出量Ｐ_１は、中央底面２８の第２深さＤ_２よりも大きくてもよい。境界部分９Ｃからの下端４９の第１突出量Ｐ_１は、中央底面２８の第２深さＤ_２よりも小さくてもよい。エアギャップＡＧ１の下端４９は、埋め込み導電体１７の底壁３８（すなわち、突出部１７ｂの底壁３８）よりも第１主面３側に位置している。

【0048】

前述のように、第１トレンチ構造１３は、第２絶縁部１９を含む。第２絶縁部１９は、トレンチ１６内で、埋め込み導電体１７と、トレンチ１６の第２側面２２とを絶縁する。第２絶縁部１９は、第１絶縁膜５１と、第２絶縁膜５２と、第３絶縁膜５３と、上部絶縁膜５４と、エアギャップＡＧ２とを含む。第２絶縁部１９によって、埋め込み導電体１７と、第１トレンチ構造１３に対しアクティブ領域１１側と反対側の領域とが、電気的に絶縁されている。

【0049】

第１絶縁膜５１は、トレンチ１６の第２側面２２に形成されている。第１絶縁膜５１は、トレンチ１６の第１側面２１を被覆している。第１絶縁膜５１は、第２主面４に向かうに従ってトレンチ１６の外側（アクティブ領域１１側と反対側）に向かう傾斜状である。第１絶縁膜５１は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。

【0050】

第２絶縁膜５２は、埋め込み導電体１７の第２側壁３７の上部分３７ａを被覆している。第２絶縁膜５２は、第２主面４に向かうに従って、トレンチ１６の内側（アクティブ領域１１側）に向かう傾斜状である。第２絶縁膜５２は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。

【0051】

第３絶縁膜５３は、トレンチ１６の第２側部底面２７を被覆している。第３絶縁膜５３は、第１主面３に平行な平坦状である。第３絶縁膜５３は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。図４の例では、第３絶縁膜５３の内端５５（アクティブ領域１１側の端部）は、中央底面２８の第２溝側面３２よりも内側（アクティブ領域１１側）に位置している。埋め込み導電体１７の第２側壁３７には、上部分３７ａと下部分３７ｂとを区画する段部５６が形成されている。内端５５が段部５６に嵌っている。

【0052】

第３絶縁膜５３の内端５５と第３絶縁膜４３の内端４５との間隔は、第５幅Ｗ_５を有している。第５幅Ｗ_５は、平面視でトレンチ１６が延びる方向に直交する方向の幅である。第５幅Ｗ_５は、第３幅Ｗ_３および第４幅Ｗ_４よりも広くてもよい。第５幅Ｗ_５は、第３幅Ｗ_３および第４幅Ｗ_４よりも狭くてもよい。

【0053】

上部絶縁膜５４は、トレンチ１６の上部１６ａにおいて、第１絶縁膜５１と第２絶縁膜５２とを接続する。上部絶縁膜５４は、エアギャップＡＧ２の上部を閉じている。上部絶縁膜５４の下端５４ａは、図４の例では、第２不純物領域７と埋め込み領域８との境界部分９Ａよりも第１主面３側に位置している。上部絶縁膜５４の下端５４ａの深さは、上部絶縁膜４４の下端４４ａの第１深さＤ_１と同じであってもよい。第１絶縁膜５１と第２絶縁膜５２とは、トレンチ１６の上部においてのみ接続されており、トレンチ１６の深さ方向の他の途中部では互いに接続されていない。

【0054】

エアギャップＡＧ２は、第１絶縁膜５１、第２絶縁膜５２、第３絶縁膜５３および上部絶縁膜５４によって区画された密閉空間であり、内部に空気（air）を収容している。エアギャップＡＧ２は、第１側部底面２６第２側部底面２７から第１主面３に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成されている。エアギャップＡＧ２は、第１絶縁膜５１および第２絶縁膜５２によって、平面視でトレンチ１６が延びる方向に直交する方向に挟まれている。別の言い方では、第２絶縁膜５２は、第１絶縁膜５１からトレンチ１６の内側（アクティブ領域１１側）にエアギャップＡＧ２を挟んで形成されている。エアギャップＡＧ２は、幅Ｗ_Ｂを有している。幅Ｗ_Ｂは、エアギャップＡＧ２の下端５９において、平面視においてトレンチ１６が延びる方向に直交する方向の幅である。幅Ｗ_Ｂは、トレンチ１６の深さの１／３００倍～１／２倍の大きさであってもよい。

【0055】

エアギャップＡＧ２は、埋め込み導電体１７と、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａとの間に挟まれて形成されている。具体的には、エアギャップＡＧ２は、埋め込み導電体１７と埋め込み領域８との間に挟まれている。エアギャップＡＧ２は、埋め込み導電体１７と低濃度領域６ｂとの間に挟まれている。

【0056】

図４の例では、エアギャップＡＧ２の上端５８と第１主面３との間の距離が、エアギャップＡＧ２の上端５８と、埋め込み領域８と第２不純物領域７との境界部分９Ａとの間の距離よりも短い。上端５８と第１主面３との間の距離が、上端５８と境界部分９Ａとの間の距離よりも長くてもよい。

【0057】

図４の例では、エアギャップＡＧ２の下端５９が埋め込み領域８と第１不純物領域６との境界部分９Ｂよりも第２主面４側に位置している。この実施形態では、エアギャップＡＧ２の下端５９が、低濃度領域６ｂと高濃度領域６ａとの境界部分９Ｃよりも第２主面４側に位置している。境界部分９Ｃからの下端５９の突出量は、境界部分９Ｃからの下端４９の第１突出量Ｐ_１と同じである。エアギャップＡＧ２の下端５９は、埋め込み導電体１７の底壁３８よりも第１主面３側に位置している。

【0058】

図３および図４を参照して、半導体装置１Ａは、第１主面３に形成された複数の第２トレンチ構造６１を含む。図２では、第２トレンチ構造６１の図示が省略されている。複数の第２トレンチ構造６１は、ＳＴＩ構造（shallow trench isolation structure）と称してもよい。複数の第２トレンチ構造６１は、トレンチ１６の側壁３６，３７をそれぞれ被覆し、埋め込み導電体１７を露出させるように互いに間隔を空けて形成されている。

【0059】

複数の第２トレンチ構造６１は、埋め込み領域８から第１主面３側に間隔を空けて形成されている。つまり、複数の第２トレンチ構造６１は、第２不純物領域７の厚さ範囲に形成されている。第２トレンチ構造６１は、平面視において第１トレンチ構造１３に沿って延びている。この実施形態では、第２トレンチ構造６１は、平面視において第１トレンチ構造１３に沿って延びる環状（この形態では四角環状）に形成されている。

【0060】

各第２トレンチ構造６１は、シャロートレンチ６２および埋め込み絶縁体６３を含む。シャロートレンチ６２は、トレンチ１６の側壁３６，３７に重なる位置に形成され、第２不純物領域７、上部絶縁膜４４，５４および埋め込み導電体１７を露出させている。

【0061】

埋め込み絶縁体６３は、シャロートレンチ６２に埋設されている。埋め込み絶縁体６３は、シャロートレンチ６２内において、第２不純物領域７、上部絶縁膜４４，５４および埋め込み導電体１７に接している。埋め込み絶縁体６３は、酸化シリコン等の酸化膜および窒化シリコン等の窒化膜のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。

【0062】

図３を参照して、半導体装置１Ａは、アクティブ領域１１に形成された機能デバイスの一例としてのプレーナゲート型のＭＩＳＦＥＴセル７０を含む。図２では、ＭＩＳＦＥＴセル７０の図示が省略されている。ＭＩＳＦＥＴセル７０は、ドレインソース電圧の大きさに応じて、ＨＶ（high voltage）－ＭＩＳＦＥＴセル（たとえば１００Ｖ以上１０００Ｖ以下）、ＭＶ（middle voltage）－ＭＩＳＦＥＴセル（たとえば３０Ｖ以上１００Ｖ以下）およびＬＶ（low voltage）－ＭＩＳＦＥＴセル（たとえば１Ｖ以上３０Ｖ以下）のうちのいずれか一つの形態を採り得る。この実施形態では、ＭＩＳＦＥＴセル７０がＨＶ－ＭＩＳＦＥＴセルからなる例について説明するが、ＭＩＳＦＥＴセル７０の形態をＨＶ－ＭＩＳＦＥＴセルに限定する趣旨ではない。

【0063】

ＭＩＳＦＥＴセル７０は、断面視において、少なくとも１つ（この実施形態では１つ）のｎ型の第１ウェル領域７１、少なくとも１つ（この実施形態では複数）のｐ型の第２ウェル領域７２、少なくとも１つ（この実施形態では１つ）のｎ型のドレイン領域７３、少なくとも１つ（この実施形態では複数）のｎ型のソース領域７４、少なくとも１つ（この実施形態では複数）のｐ型のチャネル領域７５、少なくとも１つ（この実施形態では複数）のｐ型のコンタクト領域７６、および、少なくとも１つ（この実施形態では複数）のプレーナゲート構造７７を含む。

【0064】

第１ウェル領域７１は、アクティブ領域１１において第２不純物領域７の表層部に形成されている。第１ウェル領域７１は、第２不純物領域７よりも高いｎ型不純物濃度を有している。複数の第２ウェル領域７２は、アクティブ領域１１において第１ウェル領域７１から間隔を空けて第２不純物領域７の表層部に形成されている。一方の第２ウェル領域７２は第１ウェル領域７１から第１方向Ｘの一方側に間隔を空けて形成され、他方の第２ウェル領域７２は第１ウェル領域７１から第１方向Ｘの他方側に間隔を空けて形成されている。

【0065】

ドレイン領域７３は、第１ウェル領域７１の周縁から内方に間隔を空けて第１ウェル領域７１の表層部に形成されている。複数のソース領域７４は、対応する第２ウェル領域７２の周縁から内方に間隔を空けて対応する第２ウェル領域７２の表層部にそれぞれ形成されている。複数のチャネル領域７５は、対応する第２ウェル領域７２の表層部において第２不純物領域７とソース領域７４の間にそれぞれ形成される。複数のコンタクト領域７６は、対応する第２ウェル領域７２の周縁から内方に間隔を空けて対応する第２ウェル領域７２の表層部にそれぞれ形成されている。複数のコンタクト領域７６は、対応するソース領域７４に隣り合っている。

【0066】

複数のプレーナゲート構造７７は、対応するチャネル領域７５を被覆するように第１主面３の上にそれぞれ形成され、対応するチャネル領域７５のオンオフを制御する。複数のプレーナゲート構造７７は、この実施形態では、第１ウェル領域７１および対応するソース領域７４に跨るようにそれぞれ形成されている。

【0067】

複数のプレーナゲート構造７７は、第１主面３側からこの順に積層されたゲート絶縁膜７８およびゲート電極７９を含む。ゲート絶縁膜７８は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を含んでいてもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）膜を含んでいてもよい。ゲート絶縁膜７８は、半導体チップ２の酸化物からなる酸化シリコン膜を含むことが好ましい。ゲート電極７９は、ポリシリコンを含むことが好ましい。ゲート電極７９は、ポリシリコン内に形成されたｎ型領域およびｐ型領域のいずれか一方または双方を含んでいてもよい。

【0068】

図３を参照して、半導体装置１Ａは、第１主面３に形成された複数の第３トレンチ構造８０を含む。図２では、第３トレンチ構造８０の図示が省略されている。複数の第３トレンチ構造８０は、ＳＴＩ構造と称してもよい。複数の第３トレンチ構造８０は、この実施形態では、ドレイン領域７３を他の領域から区画し、複数の第２ウェル領域７２の外縁部を他の領域から区画するように互いに間隔を空けて形成されている。

【0069】

複数の第３トレンチ構造８０は、この実施形態では、埋め込み領域８から第１主面３側に間隔を空けて形成されている。つまり、複数の第３トレンチ構造８０は、第２不純物領域７の厚さ範囲に形成されている。

【0070】

各第３トレンチ構造８０は、シャロートレンチ８１および埋め込み絶縁体８２を含む。シャロートレンチ８１は、第１主面３から第２主面４に向けて掘り下がっている。埋め込み絶縁体８２は、シャロートレンチ８１に埋め込まれている。埋め込み絶縁体８２は、酸化シリコンおよび窒化シリコンのうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。

【0071】

アクティブ領域１１において、ドレイン領域７３にはドレインコンタクト電極８３を介してドレイン電位Ｖ_Ｄが付与される。図３では、ドレインコンタクト電極８３が矢印によって簡略化して示されている。ドレイン電位Ｖ_Ｄは、アクティブ領域１１における正のデバイス電位である。ソース領域７４にはソースコンタクト電極８４を介してドレイン電位Ｖ_Ｄ未満のソース電位Ｖ_Ｓが付与される。図３では、ソースコンタクト電極８４が矢印によって簡略化して示されている。ゲート電極７９にはゲートコンタクト電極８５を介してゲート電位Ｖ_Ｇが付与される。図３では、ゲートコンタクト電極８５が矢印によって簡略化して示されている。

【0072】

埋め込み導電体１７には、コンタクト電極９１を介して第１電位Ｖ_１が付与される。図３では、コンタクト電極９１が矢印によって簡略化して示されている。埋め込み導電体１７に付与された第１電位Ｖ_１は、埋め込み導電体１７を介して高濃度領域６ａに付与される。これにより、高濃度領域６ａが埋め込み導電体１７と同電位に固定される。第１電位Ｖ_１は、ドレイン電位Ｖ_Ｄ以下（好ましくはドレイン電位Ｖ_Ｄ未満）の電位であることが好ましい。つまり、第１電位Ｖ_１は、最大のデバイス電位未満であることが好ましい。第１電位Ｖ_１は、回路動作の基準となる基準電位、または、グランド電位であってもよい。第１電位Ｖ_１は、グランド電位であることが好ましい。

【0073】

半導体チップ２内において第１トレンチ構造１３とアクティブ領域１１との間に区画された領域には、第２コンタクト電極９２を介して第２電位Ｖ_２が付与される。図３および図４では、第２コンタクト電極９２が矢印によって簡略化して示されている。第２電位Ｖ_２は、ドレイン電位Ｖ_Ｄ以下（好ましくはドレイン電位Ｖ_Ｄ未満）の電位であることが好ましい。第２電位Ｖ_２は、最大のデバイス電位未満であることが好ましい。第２電位Ｖ_２は、第１電位Ｖ_１以上（Ｖ_１≦Ｖ_２）であってよい。第２電位Ｖ_２は、第１電位Ｖ_１を超えていてもよい（Ｖ_１＜Ｖ_２）。第２電位Ｖ_２は、基準電位またはグランド電位であってもよい。

【0074】

図５Ａ～図５Ｍは、本開示の第１実施形態に係る半導体装置１Ａの製造工程を説明するための図であり、図４に対応する部分の縦断面図である。

【0075】

図５Ａを参照して、半導体装置１Ａを製造するには、半導体チップ２のベースになる半導体ウエハ１００が用意される。半導体ウエハ１００は、表面１０１を有している。半導体ウエハ１００は、第１不純物領域６、第２不純物領域７および埋め込み領域８を含む。第１不純物領域６は、高濃度領域６ａおよび低濃度領域６ｂを含む。高濃度領域６ａはｐ型の半導体基板からなる。低濃度領域６ｂは、エピタキシャル成長法によって、半導体基板の上に積層されたｐ型のエピタキシャル層からなる。

【0076】

次に、図５Ｂを参照して、半導体ウエハ１００の表面１０１に、第１マスク１０２および第２マスク１０３がこの順で積層される。第１マスク１０２はシリコン窒化膜であってもよい。第１マスク１０２は、ＣＶＤ法によって形成されていてもよい。第２マスク１０３は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよい。第２マスク１０３は、ＣＶＤ法によって形成されていてもよい。エッチング法によって、第１マスク１０２および第２マスク１０３が選択的に除去されることにより、第１マスク１０２および第２マスク１０３が第１ハードマスク１０４になる。第１ハードマスク１０４は、表面１０１において第１トレンチ１０５を形成すべき領域を露出させ、それら以外の領域を被覆している。

【0077】

次に、第１ハードマスク１０４を介するエッチング法によって、半導体ウエハ１００が選択的に除去される。これにより、半導体ウエハ１００の表面１０１に第１トレンチ１０５が形成される（第１工程）。第１トレンチ１０５は、第２不純物領域７、埋め込み領域８および低濃度領域６ｂを貫通し、高濃度領域６ａを露出させている。第１トレンチ１０５は、断面視において、底部から表面１０１に向かって幅が大きくなるテーパ状に形成されている。エッチング法は、ドライエッチング法および／またはウエットエッチング法であってもよい。

【0078】

次に、図５Ｃを参照して、埋め込み導電体１７のベースとなるポリシリコン材料１０６が、第１マスク１０２および第２マスク１０３を介して表面１０１上に堆積される。この実施形態では、ポリシリコン材料１０６は、ｐ型（第１導電型）不純物が添加されたドープトポリシリコンを含む。ポリシリコン材料１０６の堆積は、第１トレンチ１０５が埋め尽くされるまで続けられる。ポリシリコン材料１０６の堆積は、ＣＶＤ法によって行われてもよい。

【0079】

次に、図５Ｄを参照して、堆積したポリシリコン材料１０６の不要な部分が除去される。この工程は、研削法によって第２マスク１０３が露出するまで、ポリシリコン材料１０６を除去する工程を含む。研削法は、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）法であってもよい。これにより、第１トレンチ１０５内に残存するポリシリコン材料１０６によって、埋め込み導電体１７が形成される（第２工程）。むろん、この工程において、研削法に代えて、エッチング法（ウエットエッチング法および／またはドライエッチング法）が採用されてもよい。

【0080】

次に、図５Ｅを参照して、第２マスク１０３がエッチング法（ウエットエッチング法）によって除去される。これにより、第１マスク１０２が露出する。

【0081】

次に、第１マスク１０２および埋め込み導電体１７の上に、第３マスク１０７が積層される。第３マスク１０７は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよい。第３マスク１０７は、ＣＶＤ法によって形成されていてもよい。

【0082】

次に、図５Ｆを参照して、エッチング法によって、第１マスク１０２および第３マスク１０７が選択的に除去されることにより、第１マスク１０２および第３マスク１０７が第３ハードマスク１０８になる。第３ハードマスク１０８は、表面１０１において第２トレンチ１０９および第３トレンチ１１０を形成すべき領域を露出させ、それら以外の領域を被覆している。

【0083】

次に、図５Ｇを参照して、第３ハードマスク１０８を介するエッチング法によって、半導体ウエハ１００が選択的に除去される。これにより、半導体ウエハ１００の表面１０１において、埋め込み導電体１７の側方に、第２トレンチ１０９および第３トレンチ１１０が形成される（第３工程）。エッチング法は、ドライエッチング法であってもよい。

【0084】

第２トレンチ１０９および第３トレンチ１１０は、断面視において、底部から表面１０１に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成されている。第２トレンチ１０９および第３トレンチ１１０は、第１トレンチ１０５よりも浅い深さに形成されている。エッチング法におけるエッチング温度およびエッチング法におけるエッチングガスの流量の少なくとも一方を調整することにより、第２トレンチ１０９および第３トレンチ１１０は、底部から表面１０１に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成される。

【0085】

第２トレンチ１０９は、第１側面１０９ａと、第２側面１０９ｂと、底面１０９ｃとを含む。第１側面１０９ａは、埋め込み導電体１７の側壁３６の上部分で形成されている。第１側面１０９ａは、底面１０９ｃから開口部１０９ｄに向かうに従って第２側面１０９ｂ側に接近する傾斜面（半導体ウエハ１００の表面１０１に対する傾斜面）に形成されている。埋め込み導電体１７の側壁３６は、第１側面１０９ａに露出している。

【0086】

第２側面１０９ｂは、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａに形成されている。第２側面１０９ｂは、底面１０９ｃから開口部１０９ｄに向かうに従って第１側面１０９ａ側に接近する傾斜面（半導体ウエハ１００の表面１０１に対する傾斜面）に形成されている。底面１０９ｃは、高濃度領域６ａに形成されている。底面１０９ｃは、断面視において第２主面４側に膨らむラウンド形状を有している。

【0087】

第３トレンチ１１０は、第１側面１１０ａと、第２側面１１０ｂと、底面１１０ｃとを含む。第１側面１１０ａは、埋め込み導電体１７の側壁３７の上部分で形成されている。第１側面１１０ａは、底面１１０ｃから開口部１１０ｄに向かうに従って第２側面１１０ｂ側に接近する傾斜面（半導体ウエハ１００の表面１０１に対する傾斜面）に形成されている。埋め込み導電体１７の側壁３７は、第１側面１１０ａに露出している。

【0088】

第２側面１１０ｂは、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａに形成されている。第２側面１１０ｂは、底面１１０ｃから開口部１１０ｄに向かうに従って第１側面１１０ａ側に接近する傾斜面（半導体ウエハ１００の表面１０１に対する傾斜面）に形成されている。底面１１０ｃは、高濃度領域６ａに形成されている。底面１１０ｃは、断面視において第２主面４側に膨らむラウンド形状を有している。

【0089】

次に、図５Ｈを参照して、第１絶縁膜４１，５１、第２絶縁膜４２，５２、第３絶縁膜４３，５３および上部絶縁膜４４，５４のベースとなる第１絶縁材料１１１が、第３ハードマスク１０８を介して表面１０１上に堆積される。第１絶縁材料１１１は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。第１絶縁材料１１１の堆積は、第２トレンチ１０９の開口部１０９ｄおよび第３トレンチ１１０の開口部１１０ｄが埋め尽くされるまで続けられる。この実施形態では、第１絶縁材料１１１の堆積は、ＣＶＤ法によって行われてもよい。

【0090】

第２トレンチ１０９において、第２トレンチ１０９の深さ方向の途中部の幅が、第２トレンチ１０９の開口部１０９ｄの幅よりも広い。そのため、第１絶縁材料１１１によって、第２トレンチ１０９の内部空間の全域を埋め尽くすことはできない。ゆえに、断面視において第２トレンチ１０９の内部空間の中央部に、エアギャップＡＧ１が形成される。第２トレンチ１０９の第１側面１０９ａ、第２側面１０９ｂおよび底面１０９ｃは、第１絶縁材料１１１によって被覆される。また、第２トレンチ１０９の開口部１０９ｄは、第１絶縁材料１１１によって埋められる。

【0091】

同様に、第３トレンチ１１０において、第３トレンチ１１０の深さ方向の途中部の幅が、第３トレンチ１１０の開口部１１０ｄの幅よりも広い。そのため、第１絶縁材料１１１によって、第３トレンチ１１０の内部空間の全域を埋め尽くすことはできない。ゆえに、断面視において第３トレンチ１１０の内部空間の中央部に、エアギャップＡＧ２が形成される。第３トレンチ１１０の第１側面１１０ａ、第２側面１１０ｂおよび底面１１０ｃは、第１絶縁材料１１１によって被覆される。第３トレンチ１１０の開口部１１０ｄは、第１絶縁材料１１１によって埋められる。

【0092】

次に、図５Ｉを参照して、堆積した第１絶縁材料１１１の不要な部分が除去される。この工程は、研削法によって第１マスク１０２が露出するまで、第１絶縁材料１１１および第３ハードマスク１０８を除去する工程を含む。研削法は、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）法であってもよい。むろん、この工程において、研削法に代えて、エッチング法（ウエットエッチング法および／またはドライエッチング法）が採用されてもよい。

【0093】

第１側面１０９ａ、第２側面１０９ｂおよび底面１０９ｃを被覆する第１絶縁材料１１１、ならびに開口部１０９ｄに埋められた第１絶縁材料１１１が、それぞれ、第１絶縁膜４１、第２絶縁膜４２、第３絶縁膜４３および上部絶縁膜４４になる。これにより、エアギャップＡＧ１を挟んで対向する第１絶縁膜４１および第２絶縁膜４２が形成される（第４工程）。

【0094】

また、第１側面１１０ａ、第２側面１１０ｂおよび底面１１０ｃを被覆する第１絶縁材料１１１、ならびに開口部１１０ｄに埋められた第１絶縁材料１１１が、それぞれ、第１絶縁膜５１、第２絶縁膜５２、第３絶縁膜５３および上部絶縁膜５４になる。これにより、エアギャップＡＧ２を挟んで対向する第１絶縁膜５１および第２絶縁膜５２が形成される（第４工程）。

【0095】

第１トレンチ１０５、第２トレンチ１０９および第３トレンチ（第２トレンチ）１１０によって、トレンチ１６が形成される。第２トレンチ１０９の第２側面１０９ｂおよび底面１０９ｃは、それぞれ、トレンチ１６の第１側面２１および第１側部底面２６になる。第３トレンチ１１０の第２側面１１０ｂおよび底面１１０ｃは、それぞれ、トレンチ１６の第２側面２２および第２側部底面２７になる。第１トレンチ１０５において、第２トレンチ１０９の底面１０９ｃおよび第３トレンチ１１０の底面１１０ｃよりも深い部分は、トレンチ１６の中央底面２８になる。

【0096】

次に、図５Ｊを参照して、エッチング法によって、半導体ウエハ１００の表面１０１から第１マスク１０２が除去される。

【0097】

次に、図５Ｋを参照して、半導体ウエハ１００の表面１０１、上部絶縁膜４４，５４および埋め込み導電体１７の上に、第４マスク１１２が積層される。第４マスク１１２は、表面１０１においてシャロートレンチ６２を形成すべき領域を露出させ、それら以外の領域を被覆している。

【0098】

次に、図５Ｋを参照して、第４マスク１１２を介するエッチング法によって、半導体ウエハ１００、上部絶縁膜４４，５４および埋め込み導電体１７がそれぞれ選択的に除去される。これにより、複数のシャロートレンチ６２が形成される。その後、第４マスク１１２は、除去されてもよい。エッチング法は、ドライエッチング法および／またはウエットエッチング法であってもよい。

【0099】

次に、図５Ｌを参照して、埋め込み絶縁体６３のベースとなる第２絶縁材料１１３が、表面１０１上に形成される。第２絶縁材料１１３は第１絶縁材料１１１と同じであってもよい。第２絶縁材料１１３は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。第２絶縁材料１１３の堆積は、シャロートレンチ６２が埋め尽くされるまで続けられる。第２絶縁材料１１３の堆積は、ＣＶＤ法によって行われてもよい。

【0100】

次に、図５Ｍを参照して、第２絶縁材料１１３の不要な部分が除去される。この工程では、表面１０１が露出するまで、第２絶縁材料１１３が研削法によって除去される。研削法は、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）法であってもよい。これにより、シャロートレンチ６２に残存する第２絶縁材料１１３によって、埋め込み絶縁体６３が形成される。むろん、この工程において、研削法に代えて、エッチング法（ウエットエッチング法および／またはドライエッチング法）が採用されてもよい。

【0101】

また、半導体ウエハ１００の表面１０１には、ＭＩＳＦＥＴセル７０等の機能デバイスが形成される。これにより、半導体ウエハ１００の表面１０１にアクティブ領域１１が形成される。以上を含む工程によって、半導体装置１Ａが形成される。

【0102】

本開示の第１実施形態に係る半導体装置１Ａによれば、素子分離部１２に含まれる第１トレンチ構造１３が、トレンチ１６と、トレンチ１６内に埋め込まれた埋め込み導電体１７とを含む。トレンチ１６内において、トレンチ１６の側面２１，２２に形成された第１絶縁膜４１，５１と、埋め込み導電体１７の側壁３６，３７を被覆する第２絶縁膜４２，５２とが、エアギャップＡＧ１，ＡＧ２を挟んで形成されている。これにより、埋め込み導電体１７を、第１絶縁膜４１，５１および第２絶縁膜４２，５２によって、アクティブ領域１１から良好に電気的に絶縁できる。

【0103】

また、エアギャップＡＧ１，ＡＧ２が、第１主面３に沿う横方向において、埋め込み領域８と埋め込み導電体１７との間に挟まれて形成されている。トレンチ１６の側面２１，２２において、埋め込み領域８と埋め込み導電体１７との間の部分に電界集中が生じると、半導体装置１Ａの耐圧が低下するおそれがある。エアギャップＡＧ１，ＡＧ２が、埋め込み領域８と埋め込み導電体１７との間に挟まれて形成されている。これにより、電界集中を緩和できる。以上により、半導体チップ２の第１主面３に沿う横方向における耐圧を向上できる。

【0104】

また、埋め込み導電体１７と、第１絶縁膜４１，５１および第２絶縁膜４２，５２とを同じトレンチ１６内に形成するので、第１絶縁膜４１，５１と第２絶縁膜４２，５２とを互いに別のトレンチ内に形成する場合と比較して、第１トレンチ構造１３の幅を狭くすることができる。これにより、半導体装置１Ａの小型化を図ることができる。

【0105】

たとえば特許文献１のように、導電性の埋め込み体（ポリシリコン）を、トレンチの側面を被覆する絶縁膜を挟んでトレンチ内に埋め込むことが知られている。この場合、トレンチの側壁において、導電性の埋め込み体との間に形成される絶縁膜の厚みを厚くすることにより、上記の電界集中の緩和を図ることが考えられる。しかし、この場合は、絶縁膜の厚みを厚くするために、絶縁膜に応力の逃げ道がない。そのため、絶縁膜に結晶欠陥が発生するおそれがある。

【0106】

これに対し、この実施形態では、第１絶縁膜４１，５１と第２絶縁膜４２，５２とが、それぞれエアギャップＡＧ１，ＡＧ２を挟んで形成されているので、絶縁膜４１，４２，５１，５２に生じた応力をエアギャップＡＧ１，ＡＧ２に逃がすことができる。これにより、絶縁膜４１，４２，５１，５２における結晶欠陥の発生を防止できる。ゆえに、結晶欠陥の発生を防止しながら、上記の電界集中の緩和を図ることができる。

【0107】

図６は、図４に対応する図であって、本開示の第２実施形態に係る半導体装置１Ｂの要部を拡大した断面図である。第２実施形態では、第１実施形態と主に異なる部分のみを説明し、今まで説明した構成と同じ構成には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。

【0108】

第２実施形態に係る素子分離部１２は、第１トレンチ構造１３に代えて、第１トレンチ構造１１４を含む。第１トレンチ構造１１４は、トレンチ１１５と、第１絶縁部１１６と、第２絶縁部１１７とを含む。埋め込み導電体１７は、トレンチ１１５内に埋め込まれている。

【0109】

トレンチ１１５は、アクティブ領域１１側の第１側面（側面、一方側の側面）１１８と、アクティブ領域１１側と反対側の第２側面（側面、他方側の側面）１１９と、底面１２０を備えている。第１側面１１８および第２側面１１９は、断面視において、トレンチ１１５の外側に凸のアーチ状に形成されている。主としてこの点において、トレンチ１１５はトレンチ１６と相違している。

【0110】

トレンチ１１５は、開口端１１８ａ，１１９ａにおいて、第６幅Ｗ_６を有している。第６幅Ｗ_６は、平面視でトレンチ１１５が延びる方向に直交する方向の幅である。第６幅Ｗ_６は、０．５μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。第６幅Ｗ_６は、２μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。

【0111】

トレンチ１１５の第１側面１１８は、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａに跨って形成されている。第１側面１１８は、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａに接している。第１側面１１８は、断面視において、トレンチ１１５の外側（アクティブ領域１１側）に凸のアーチ状に形成されている。別の言い方では、第１側面１１８は、断面視において、開口端１１８ａよりもトレンチ１１５の深さ方向の途中部が、トレンチ１１５の外側（アクティブ領域１１側）に凸となるような形状である。第１側面１１８の頂部１１８ｐは、トレンチ１１５の深さ方向の中央部に形成されている。第１側面１１８の頂部１１８ｐは、埋め込み領域８と埋め込み導電体１７との間に挟まれている。

【0112】

トレンチ１１５の第２側面１１９は、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａに跨って形成されている。第２側面１１９は、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａに接している。第２側面１１９は、断面視において、トレンチ１１５の外側（アクティブ領域１１側と反対側）に凸のアーチ状に形成されている。別の言い方では、第２側面１１９は、断面視において、開口端１１９ａよりもトレンチ１１５の深さ方向の途中部が、トレンチ１１５の外側（アクティブ領域１１側と反対側）に凸となるような形状である。第２側面１１９の頂部１１９ｐは、トレンチ１１５の深さ方向の中央部に形成されている。第２側面１１９の頂部１１９ｐは、埋め込み領域８と埋め込み導電体１７との間に挟まれている。

【0113】

底面１２０は、第１底面１２１と、第２底面１２２と、中央底面２８とを含む。中央底面２８は、第１底面１２１と第２底面１２２とを接続する。第１底面１２１は、中央底面２８に対し、アクティブ領域１１側に形成されている。第２底面１２２は、中央底面２８に対し、第１底面１２１と反対側に形成されている。第１底面１２１および第２底面１２２は、平面視でトレンチ１１５が延びる方向に直交する方向に中央底面２８を挟んでいる。

【0114】

第１底面１２１は、トレンチ１１５が延びる方向に沿って延びている。第１底面１２１は、高濃度領域６ａに形成されている。第１底面１２１は、高濃度領域６ａに接している。第１底面１２１は、第１主面３に平行な平坦面を有していてもよい。第１底面１２１は、断面視において第２主面４側に膨らむラウンド形状を有していてもよい。第１底面１２１の幅は、中央底面２８の溝幅よりも狭い。

【0115】

第２底面１２２は、トレンチ１１５が延びる方向に沿って延びている。第２底面１２２は、高濃度領域６ａに形成されている。第２底面１２２は、高濃度領域６ａに接している。第２底面１２２は、第１主面３に平行な平坦面を有していてもよい。第２底面１２２は、断面視において第２主面４側に膨らむラウンド形状を有していてもよい。第２底面１２２の幅は、中央底面２８の溝幅よりも狭い。第２底面１２２は、第１底面１２１と、同じ深さ位置にある。

【0116】

第１トレンチ構造１１４は、第１絶縁部１１６を含む。第１絶縁部１１６は、トレンチ１１５内で、埋め込み導電体１７と、トレンチ１１５の第１側面１１８とを絶縁する。第１絶縁部１１６は、第１絶縁膜１２３と、第２絶縁膜４２と、第３絶縁膜１２４と、上部絶縁膜４４と、エアギャップＡＧ３とを含む。第１絶縁部１１６によって、埋め込み導電体１７と、第１トレンチ構造１１４に対しアクティブ領域１１側の領域とが、電気的に絶縁されている。

【0117】

第１絶縁部１１６は、第１絶縁膜４１および第３絶縁膜４３に代えて、それぞれ第１絶縁膜１２３および第３絶縁膜１２４を含む点において、第１絶縁部１８と相違している。

【0118】

第１絶縁膜１２３は、トレンチ１１５の第１側面１１８に形成されている。第１絶縁膜１２３は、トレンチ１１５の第１側面１１８を被覆している。第１絶縁膜１２３は、第１側面１１８に沿う形状である。すなわち、第１絶縁膜１２３は、断面視において、トレンチ１１５の外側（アクティブ領域１１側）に凸のアーチ状に形成されている。第１絶縁膜１２３は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。

【0119】

第３絶縁膜１２４は、トレンチ１１５の第１底面１２１を被覆している。第３絶縁膜１２４は、第１主面３に平行な平坦状である。第３絶縁膜１２４は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。図６の例では、第３絶縁膜１２４の内端１２５（アクティブ領域１１側と反対側の端部）は、中央底面２８の第１溝側面３１よりも内側（アクティブ領域１１側と反対側）に位置している。内端１２５は、埋め込み導電体１７の第１側壁３６に形成された段部４６に嵌っている。

【0120】

上部絶縁膜４４は、トレンチ１１５の上部１１５ａにおいて、第１絶縁膜１２３と第２絶縁膜４２とを接続する。

【0121】

エアギャップＡＧ３は、第１絶縁膜１２３、第２絶縁膜４２、第３絶縁膜１２４および上部絶縁膜４４によって区画された密閉空間であり、内部に空気（air）を収容している。エアギャップＡＧ３は、平面視でトレンチ１１５が延びる方向に直交する方向に挟んでいる。別の言い方では、第２絶縁膜４２は、第１絶縁膜１２３からトレンチ１１５の内側（アクティブ領域１１側と反対側）にエアギャップＡＧ３を挟んで形成されている。

【0122】

エアギャップＡＧ３は、埋め込み導電体１７と、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａとの間に挟まれて形成されている。具体的には、エアギャップＡＧ３は、埋め込み導電体１７と埋め込み領域８との間に挟まれている。エアギャップＡＧ３は、埋め込み導電体１７と低濃度領域６ｂとの間に挟まれている。

【0123】

エアギャップＡＧ３は、断面視で外側（アクティブ領域１１側）に凸の略半円筒状に形成されている。エアギャップＡＧ３は、平面視でトレンチ１１５が延びる方向に直交する方向に挟んでいる。別の言い方では、第２絶縁膜４２は、第１絶縁膜１２３からトレンチ１１５の内側（アクティブ領域１１側と反対側）にエアギャップＡＧ３を挟んで形成されている。エアギャップＡＧ３は、第７幅Ｗ_７を有している。第７幅Ｗ_７は、頂部１１８ｐに対応する深さ位置において、平面視においてトレンチ１１５が延びる方向に直交する方向の幅である。第７幅Ｗ_７は、トレンチ１１５の深さの１／３００倍～１／２倍の大きさであってもよい。

【0124】

この実施形態では、エアギャップＡＧ３は、埋め込み導電体１７と埋め込み領域８との間に挟まれている。この実施形態では、エアギャップＡＧ３は、埋め込み導電体１７と低濃度領域６ｂとの間に挟まれている。

【0125】

図６の例では、エアギャップＡＧ３の上端１２６と第１主面３との間の距離が、エアギャップＡＧ３の上端１２６と、埋め込み領域８と第２不純物領域７との境界部分９Ａとの間の距離よりも短い。上端１２６と第１主面３との間の距離が、上端１２６と境界部分９Ａとの間の距離よりも長くてもよい。

【0126】

前述のように、第１トレンチ構造１１４は、第２絶縁部１１７を含む。第２絶縁部１１７は、トレンチ１１５内で、埋め込み導電体１７と、トレンチ１１５の第２側面１１９とを絶縁する。第２絶縁部１１７は、第１絶縁膜１２７と、第２絶縁膜５２と、第３絶縁膜１２８と、上部絶縁膜５４と、エアギャップＡＧ４とを含む。第２絶縁部１１７によって、埋め込み導電体１７と、第１トレンチ構造１１４に対しアクティブ領域１１側と反対側の領域とが、電気的に絶縁されている。

【0127】

第２絶縁部１１７は、第１絶縁膜５１および第３絶縁膜５３に代えて、それぞれ第１絶縁膜１２７および第３絶縁膜１２８を含む点において、第２絶縁部１９と相違している。

【0128】

第１絶縁膜１２７は、トレンチ１１５の第２側面１１９に形成されている。第１絶縁膜１２７は、トレンチ１１５の第２側面１１９を被覆している。第１絶縁膜１２７は、第２側面１１９に沿う形状である。すなわち、第１絶縁膜１２７は、断面視において、トレンチ１１５の外側（アクティブ領域１１側と反対側）に凸のアーチ状に形成されている。第１絶縁膜１２３は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。

【0129】

第３絶縁膜１２８は、トレンチ１１５の第２底面１２２を被覆している。第３絶縁膜１２８は、第１主面３に平行な平坦状である。第３絶縁膜１２８は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。図６の例では、第３絶縁膜１２８の内端１２９（アクティブ領域１１側の端部）は、中央底面２８の第２溝側面３２よりも内側（アクティブ領域１１側）に位置している。埋め込み導電体１７の第２側壁３７には、上部分３７ａと下部分３７ｂとを区画する段部５６が形成されている。内端１２９が段部５６に嵌っている。

【0130】

上部絶縁膜５４は、トレンチ１１５の上部１１５ａにおいて、第１絶縁膜１２７と第２絶縁膜５２とを接続する。

【0131】

エアギャップＡＧ４は、第１絶縁膜１２７、第２絶縁膜５２、第３絶縁膜１２８および上部絶縁膜５４によって区画された密閉空間であり、内部に空気（air）を収容している。エアギャップＡＧ４は、平面視でトレンチ１１５が延びる方向に直交する方向に挟んでいる。別の言い方では、第２絶縁膜５２は、第１絶縁膜１２７からトレンチ１１５の内側（アクティブ領域１１側）にエアギャップＡＧ４を挟んで形成されている。エアギャップＡＧ４は、第８幅Ｗ_８を有している。第８幅Ｗ_８は、頂部１１８ｐに対応する深さ位置において、平面視においてトレンチ１１５が延びる方向に直交する方向の幅である。第８幅Ｗ_８は、トレンチ１１５の深さの１／３００倍～１／２倍の大きさであってもよい。

【0132】

エアギャップＡＧ４は、埋め込み導電体１７と、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａとの間に挟まれて形成されている。具体的には、エアギャップＡＧ４は、埋め込み導電体１７と埋め込み領域８との間に挟まれている。エアギャップＡＧ４は、埋め込み導電体１７と低濃度領域６ｂとの間に挟まれている。

【0133】

図６の例では、エアギャップＡＧ４の上端１３０と第１主面３との間の距離が、エアギャップＡＧ４の上端１３０と、埋め込み領域８と第２不純物領域７との境界部分９Ａとの間の距離よりも短い。上端１３０と第１主面３との間の距離が、上端１３０と境界部分９Ａとの間の距離よりも長くてもよい。

【0134】

図６の例では、エアギャップＡＧ４の下端１３１が埋め込み領域８と第１不純物領域６との境界部分９Ｂよりも第２主面４側に位置している。この実施形態では、エアギャップＡＧ４の下端１３１が、低濃度領域６ｂと高濃度領域６ａとの境界部分９Ｃよりも第２主面４側に位置している。境界部分９Ｃからの下端１３１の突出量は、境界部分９Ｃからの下端１３２の突出量と同じである。エアギャップＡＧ４の下端１３１は、埋め込み導電体１７の底壁３８よりも第１主面３側に位置している。

【0135】

図７Ａ～図７Ｄは、本開示の第２実施形態に係る半導体装置１Ｂの製造工程を説明するための図であり、図６に対応する部分の縦断面図である。

【0136】

半導体装置１Ｂの製造工程は、半導体装置１Ａの製造工程と一部共通している。半導体装置１Ｂの製造工程においては、まず、半導体装置１Ａの製造工程のうち図５Ａ～図５Ｆに示す工程が行われる。図５Ａ～図５Ｆに示す工程の説明は既に終了しているので、これらの工程の説明を省略する。

【0137】

図５Ａ～図５Ｆに示す工程の後、図７Ａを参照して、第３ハードマスク１０８は、表面１０１において第２トレンチ１３３および第３トレンチ１３４を形成すべき領域を露出させ、それら以外の領域を被覆している。第３ハードマスク１０８を介するエッチング法によって、半導体ウエハ１００が選択的に除去される。これにより、半導体ウエハ１００の表面１０１において、埋め込み導電体１７の側方に、第２トレンチ１３３および第３トレンチ１３４が形成される（第３工程）。エッチング法は、ドライエッチング法であってもよい。

【0138】

第２トレンチ１３３および第３トレンチ（第２トレンチ）１３４は、第１トレンチ１０５よりも浅い深さに形成されている。

【0139】

第２トレンチ１３３は、第１側面１３３ａと、第２側面１３３ｂと、底面１３３ｃとを含む。第１側面１３３ａは、埋め込み導電体１７の側壁３６の上部分で形成されている。第１側面１３３ａは、底面１３３ｃから開口部１３３ｄに向かうに従って第２側面１３３ｂ側に接近する傾斜面（半導体ウエハ１００の表面１０１に対する傾斜面）に形成されている。埋め込み導電体１７の側壁３６は、第１側面１３３ａに露出している。

【0140】

第２側面１３３ｂは、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａに形成されている。第２側面１３３ｂは、断面視において、埋め込み導電体１７側と反対側に凸のアーチ状に形成されている。底面１３３ｃは、高濃度領域６ａに形成されている。底面１３３ｃは、第１主面３に平行な平坦面を有していてもよい。

【0141】

第３トレンチ１３４は、第１側面１３４ａと、第２側面１３４ｂと、底面１３４ｃとを含む。第１側面１３４ａは、埋め込み導電体１７の側壁３７の上部分で形成されている。第１側面１３４ａは、底面１３４ｃから開口部１３４ｄに向かうに従って第２側面１３４ｂ側に接近する傾斜面（半導体ウエハ１００の表面１０１に対する傾斜面）に形成されている。埋め込み導電体１７の側壁３６は、第１側面１３４ａに露出している。

【0142】

第２側面１３４ｂは、第２不純物領域７、埋め込み領域８、低濃度領域６ｂおよび高濃度領域６ａに形成されている。第２側面１３４ｂは、断面視において、埋め込み導電体１７側と反対側に凸のアーチ状に形成されている。底面１３４ｃは、高濃度領域６ａに形成されている。底面１３４ｃは、第１主面３に平行な平坦面を有していてもよい。

【0143】

次に、図７Ｂを参照して、第１絶縁膜１２３，１２７、第２絶縁膜４２，５２、第３絶縁膜１２４，１２８および上部絶縁膜４４，５４のベースとなる第１絶縁材料１１１が、第１マスク１０２および第３マスク１０７を含む第３ハードマスク１０８を介して表面１０１上に堆積される。第１絶縁材料１１１は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。第１絶縁材料１１１の堆積は、第３トレンチ１３４の開口部１３３ｄおよび第３トレンチ１３４の開口部１３４ｄが埋め尽くされるまで続けられる。この実施形態では、第１絶縁材料１１１の堆積は、ＣＶＤ法によって行われてもよい。

【0144】

第２トレンチ１３３において、第２トレンチ１３３の深さ方向の途中部の幅が、第２トレンチ１３３の開口部１３３ｄの幅よりも広い。そのため、第１絶縁材料１１１によって、第２トレンチ１３３の内部空間の全域を埋め尽くすことはできない。ゆえに、断面視において第２トレンチ１３３の内部空間の中央部に、エアギャップＡＧ３が形成される。第２トレンチ１３３の第１側面１３３ａ、第２側面１３３ｂおよび底面１３３ｃは、第１絶縁材料１１１によって被覆される。また、第２トレンチ１３３の開口部１３３ｄは、第１絶縁材料１１１によって埋められる。

【0145】

同様に、第３トレンチ１３４において、第３トレンチ１３４の深さ方向の途中部の幅が、第３トレンチ１３４の開口部１３４ｄの幅よりも広い。そのため、第１絶縁材料１１１によって、第３トレンチ１３４の内部空間の全域を埋め尽くすことはできない。ゆえに、断面視において第３トレンチ１３４の内部空間の中央部に、エアギャップＡＧ４が形成される。第３トレンチ１３４の第１側面１３４ａ、第２側面１３４ｂおよび底面１３４ｃは、第１絶縁材料１１１によって被覆される。また、第３トレンチ１３４の開口部１３４ｄは、第１絶縁材料１１１によって埋められる。

【0146】

次に、図７Ｃを参照して、堆積した第１絶縁材料１１１の不要な部分が除去される。この工程は、研削法によって第１マスク１０２が露出するまで、第１絶縁材料１１１および第３ハードマスク１０８を除去する工程を含む。研削法は、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）法であってもよい。むろん、この工程において、研削法に代えて、エッチング法（ウエットエッチング法および／またはドライエッチング法）が採用されてもよい。

【0147】

第１側面１３３ａ、第２側面１３３ｂおよび底面１３３ｃを被覆する第１絶縁材料１１１、ならびに開口部１３３ｄに埋められた第１絶縁材料１１１が、それぞれ、第１絶縁膜１２３、第２絶縁膜４２、第３絶縁膜１２４および上部絶縁膜４４になる。これにより、エアギャップＡＧ３を挟んで対向する第１絶縁膜１２３および第２絶縁膜４２が形成される（第４工程）。

【0148】

また、第１側面１３４ａ、第２側面１３４ｂおよび底面１３４ｃを被覆する第１絶縁材料１１１、ならびに開口部１３４ｄに埋められた第１絶縁材料１１１が、それぞれ、第１絶縁膜１２７、第２絶縁膜５２、第３絶縁膜１２８および上部絶縁膜５４になる。これにより、エアギャップＡＧ４を挟んで対向する第１絶縁膜１２７および第２絶縁膜５２が形成される（第４工程）。

【0149】

第１トレンチ１０５、第２トレンチ１３３および第３トレンチ（第２トレンチ）１３４によって、トレンチ１１５が形成される。第２トレンチ１３３の第２側面１３３ｂおよび底面１３３ｃは、それぞれ、トレンチ１１５の第１側面１１８および第１底面１２１になる。第３トレンチ１３４の第２側面１３４ｂおよび底面１３４ｃは、それぞれ、トレンチ１１５の第２側面１１９および第２底面１２２になる。第１トレンチ１０５において、第２トレンチ１３３の底面１３３ｃおよび第３トレンチ１３４の底面１３４ｃよりも深い部分は、トレンチ１１５の中央底面２８になる。

【0150】

その後の工程は、図５Ｊ～図５Ｌに示す工程と同じである。図５Ｊ～図５Ｌに示す工程の説明は既に終了しているので、これらの工程の説明を省略する。

【0151】

図５Ｊ～図５Ｌに示す工程の後、図７Ｄを参照して、第２絶縁材料１１３の不要な部分が除去される。この工程では、半導体ウエハ１００の表面１０１が露出するまで、第２絶縁材料１１３が研削法によって除去される。研削法は、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）法であってもよい。これにより、シャロートレンチ６２に残存する第２絶縁材料１１３によって、埋め込み絶縁体６３が形成される。むろん、この工程において、研削法に代えて、エッチング法（ウエットエッチング法および／またはドライエッチング法）が採用されてもよい。また、半導体ウエハ１００の表面１０１には、ＭＩＳＦＥＴセル７０等の機能デバイスが形成される。これにより、半導体ウエハ１００の表面１０１にアクティブ領域１１が形成される。以上を含む工程によって、半導体装置１Ｂが形成される。

【0152】

本開示の第２実施形態に係る半導体装置１Ｂによれば、第１実施形態に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。

【0153】

以上、本開示の第１～第２実施形態について説明したが、本開示はさらに他の形態で実施することもできる。

【0154】

たとえば、図８に示す半導体装置１Ｃのように、埋め込み導電体１７の底壁３８が、トレンチ１６の深さ方向に関し、エアギャップＡＧ１，ＡＧ２の下端４９，５９よりも、第１主面３側に位置していてもよい。

【0155】

具体的には、底面２３には、中央底面２８に代えて第１主面３側に凸部１３５が形成されている。凸部１３５は、高濃度領域６ａによって形成されている。凸部１３５は、第１主面３に沿う平坦面からなる上面１３６を有している。埋め込み導電体１７の底壁３８は、第２絶縁膜４２，５２の下端４２ａ，５２ａよりも第１主面３側に位置している。また、埋め込み導電体１７の底壁３８は、エアギャップＡＧ１，ＡＧ２の下端４９，５９よりも第１主面３側に位置している。凸部１３５は、第２絶縁膜４２と第２絶縁膜５２とによって、平面視でトレンチ１６が延びる方向に直交する方向に挟まれている。凸部１３５の上面１３６が、埋め込み導電体１７の底壁３８と接している。これにより、埋め込み導電体１７の高濃度領域６ａへの電気的な接続が達成されている。図８の変形例が、第２実施形態に係る半導体装置１Ｂに適用されてもよい。

【0156】

また、素子分離部１２が、１つのアクティブ領域１１を環状に取り囲んで、他の領域を区画するものとして説明したが、隣り合う２つのアクティブ領域１１の境界を区画するものであってもよい。

【0157】

具体的には、図９に示す半導体装置１Ｄのように、素子分離部１２（第１トレンチ構造１３）が、Ｘ方向に延びるライン状の第１部分１３７と、Ｙ方向に延びるライン状の第２部分１３８とを含んでいてもよい。「ライン状」とは、図９に示すような直線状に限られず、曲線状を含む意味であってもよい。素子分離部１２は、第１部分１３７と第２部分１３８とが交差する交差部１３９を有していてもよい。交差部１３９は、十字状に交差する部分であってもよいし、Ｔ字状に交差する部分であってもよい。この場合、交差部１３９に含まれる第１トレンチ構造１３のトレンチ１６，１１５の深さは、他の部分（第１部分１３７および第２部分１３８のうち交差部１３９を除く部分）に含まれる第１トレンチ構造１３のトレンチ１６，１１５の深さに比べて深い。これは、交差部１３９におけるエッチングレートが、他の部分におけるエッチングレートよりも速いことが原因である。減の印である。エアギャップＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３，ＡＧ４の下端４９，５９，１３２，１３１の位置も、交差部１３９に含まれる第１トレンチ構造１３の方が、他の部分よりも深い位置にある。

【0158】

また、第１トレンチ構造１３に含まれる２つの絶縁部の組合せとして、第１絶縁部１８および第２絶縁部１１７の組合せや、第１絶縁部１１６および第２絶縁部１９の組合せを採用してもよい。

【0159】

また、素子分離部１２が、１つのアクティブ領域１１を環状に取り囲んで、他の領域を区画するものである場合、素子分離部１２に含まれる第１トレンチ構造１３，１１４において、第２絶縁部１９，１１７を廃止してもよい。

【0160】

また、たとえば、半導体装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの各半導体部分の導電型を反転した構成が採用されてもよい。たとえば、半導体装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄにおいて、ｐ型（第１導電型）の部分がｎ型であり、ｎ型（第２導電型）の部分がｐ型であってもよい。
＜第３～第５実施形態＞
図１０は、本開示の第３実施形態に係る半導体装置１Ｅの模式的な平面図である。

【0161】

図１０を参照して、半導体装置１Ｅは、直方体形状の半導体チップ２０２を含む。半導体チップ２０２は、この実施形態では、Ｓｉ（シリコン）チップからなる。半導体チップ２０２は、一方側の第１主面２０３、他方側の第２主面２０４、ならびに第１主面２０３および第２主面２０４を接続する第１～第４側面２０５Ａ～２０５Ｄを有している。

【0162】

第１主面２０３および第２主面２０４は、それらの法線方向Ｚから見た平面視（以下、単に「平面視」という。）において四角形状に形成されている。法線方向Ｚは、半導体チップ２０２の厚さ方向でもある。第１側面２０５Ａおよび第２側面２０５Ｂは、第１主面２０３に沿う第１方向Ｘに延び、第１方向Ｘに交差（具体的には直交）する第２方向Ｙに対向している。第３側面２０５Ｃおよび第４側面２０５Ｄは、第２方向Ｙに延び、第１方向Ｘに対向している。

【0163】

半導体装置１Ｅは、第１主面２０３に形成された複数のデバイス領域２１０を含む。複数のデバイス領域２１０は、半導体チップ２０２の内側の領域を利用して種々の機能デバイスが形成された領域である。複数のデバイス領域２１０は、平面視において第１～第４側面２０５Ａ～２０５Ｄから間隔を空けて第１主面２０３の内方部に区画されている。デバイス領域２１０の個数、配置および形状はいずれも任意であり、特定の個数、配置および形状に限定されない。

【0164】

複数の機能デバイスは、半導体スイッチングデバイス、半導体整流デバイスおよび受動デバイスのうちの少なくとも一つを含んでいてもよい。半導体スイッチングデバイスは、ＪＦＥＴ（Junction Field Effect Transistor：接合型トランジスタ）、ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor：絶縁ゲート型の電界効果トランジスタ）、ＢＪＴ（Bipolar Junction Transistor：バイポーラトランジスタ）、および、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Junction Transistor：絶縁ゲート型のバイポーラトランジスタ）のうちの少なくとも一つを含んでいてもよい。

【0165】

半導体整流デバイスは、ｐｎ接合ダイオード、ｐｉｎ接合ダイオード、ツェナーダイオード、ショットキーバリアダイオードおよびファストリカバリーダイオードのうちの少なくとも一つを含んでいてもよい。受動デバイスは、抵抗、コンデンサ、インダクタおよびヒューズのうちの少なくとも一つを含んでいてもよい。複数のデバイス領域２１０は、この実施形態では、少なくとも一つのアクティブ領域２１１を含む。

【0166】

アクティブ領域２１１は、複数のトランジスタ素子が形成される領域である。アクティブ領域２１１には、半導体装置１Ｅのソース－ドレイン間が導通状態のとき（オン時）に半導体チップ２０２の横方向に電流が流れる。アクティブ領域２１１は、平面視においてたとえば四角形である。

【0167】

図１１は、図１０に示す領域XIの拡大図である。図１２は、図１１に示すXII－XII断面を示す図である。図１３は、図１２に示す構造の要部を拡大した断面図である。

【0168】

図１２を参照して、半導体チップ２０２は、第２主面２０４側の領域に形成されたｐ型（第１導電型）の第１不純物領域２０６を含む。第１不純物領域２０６は、「ベース領域」と称してもよい。第１不純物領域２０６は、第２主面２０４に沿って層状に延び、第２主面２０４および第１～第４側面２０５Ａ～２０５Ｄの一部から露出している。第１不純物領域２０６は、第１主面２０３側のｐ型不純物濃度が第２主面２０４側のｐ型不純物濃度よりも低い濃度勾配を有している。第１不純物領域２０６は、具体的には、第２主面２０４側からこの順に積層されたｐ型の高濃度領域２０６ａおよびｐ型の低濃度領域２０６ｂを含む積層構造を有している。

【0169】

高濃度領域２０６ａは、比較的高いｐ型不純物濃度を有している。高濃度領域２０６ａのｐ型不純物濃度は、１×１０^１７ｃｍ^－３以上１×１０^２０ｃｍ^－３以下であってもよい。高濃度領域２０６ａは、ｐ型不純物としてのホウ素（Ｂ）を含んでいてもよい。高濃度領域２０６ａの厚さは、５０μｍ以上５００μｍ以下であってもよい。高濃度領域２０６ａは、この実施形態では、ｐ型の半導体基板（Ｓｉ基板）からなる。

【0170】

低濃度領域２０６ｂは、高濃度領域２０６ａよりも低いｐ型不純物濃度を有し、高濃度領域２０６ａの上に積層されている。低濃度領域２０６ｂのｐ型不純物濃度は、１×１０^１４ｃｍ^－３以上１×１０^１７ｃｍ^－３以下であってもよい。低濃度領域２０６ｂは、ｐ型不純物としてのホウ素（Ｂ）を含んでいてもよい。低濃度領域２０６ｂの厚さは、高濃度領域２０６ａの厚さ未満であってもよい。低濃度領域２０６ｂの厚さは、１μｍ以上２０μｍ以下であってもよい。低濃度領域２０６ｂは、この実施形態では、ｐ型のエピタキシャル層（Ｓｉエピタキシャル層）からなる。

【0171】

半導体チップ２０２は、第１主面２０３側の領域に形成されたｎ型（第２導電型）の第２不純物領域２０７をさらに含む。第２不純物領域２０７は、第１主面２０３に沿って層状に延び、第１主面２０３および第１～第４側面２０５Ａ～２０５Ｄの一部から露出している。第２不純物領域２０７のｎ型不純物濃度は、１×１０^１４ｃｍ^－３以上１×１０^１７ｃｍ^－３以下であってもよい。第２不純物領域２０７の厚さは、５μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。第２不純物領域２０７は、厚さ方向に一様なｎ型不純物濃度を有していてもよいし、第１主面２０３に向かってｎ型不純物濃度が上昇する濃度勾配を有していてもよい。第２不純物領域２０７は、ｎ型のエピタキシャル層（Ｓｉエピタキシャル層）からなっていてもよい。

【0172】

半導体チップ２０２は、第１不純物領域２０６と第２不純物領域２０７との間に埋め込まれたｎ型（第２導電型）の埋め込み領域２０８をさらに含む。他の言い方では、第１不純物領域２０６、埋め込み領域２０８および第２不純物領域２０７は、第２主面２０４側からこの順で積層されている。埋め込み領域２０８は、第１不純物領域２０６および第２不純物領域２０７に電気的に接続されている。埋め込み領域２０８は、第２不純物領域２０７に沿って層状に延びている。埋め込み領域２０８は、第１～第４側面２０５Ａ～２０５Ｄの一部から露出している。埋め込み領域２０８のｎ型不純物濃度は、１×１０^１６ｃｍ^－３以上１×１０^２０ｃｍ^－３以下であってもよい。埋め込み領域２０８の厚さは、０．１μｍ以上５μｍ以下であってもよい。埋め込み領域２０８は、ｎ型のエピタキシャル層（Ｓｉエピタキシャル層）からなっていてもよい。

【0173】

図１１および図１２を参照して、半導体チップ２０２は、第１主面２０３側において形成され、アクティブ領域２１１を区画する素子分離部２１２を含む。この実施形態では、素子分離部２１２は、１つのアクティブ領域２１１を環状に取り囲んでいる。素子分離部２１２は、平面視において四角環状である。具体的には、素子分離部２１２は、平面視において円弧状に湾曲した角部（四隅）を有する四角環状である。

【0174】

素子分離部２１２は、少なくとも一つの第１トレンチ構造２１３、および少なくとも一つの第２トレンチ構造２１４を含むマルチトレンチ構造を有している。この実施形態では、素子分離部２１２は、単一の第１トレンチ構造２１３および単一の第２トレンチ構造２１４を含む。

【0175】

第１トレンチ構造２１３は、半導体チップ２０２の第１主面２０３側において、アクティブ領域２１１を区画するように形成されている。第１トレンチ構造２１３は、平面視において環状、具体的には、四角環状である。より具体的には、第１トレンチ構造２１３は、平面視において円弧状に湾曲した角部（四隅）を有する四角環状である。第１トレンチ構造２１３は、第１トレンチ２１５、第１絶縁膜２１６および埋め込み導電体２１７を含む。

【0176】

第１トレンチ２１５は、半導体チップ２０２の第１主面２０３側において、アクティブ領域２１１を区画するように形成されている。第１トレンチ２１５は、平面視において環状、具体的には、四角環状である。より具体的には、第１トレンチ２１５は、平面視において円弧状に湾曲した角部（四隅）を有している。第１トレンチ２１５の平面形状は、アクティブ領域２１１の平面形状に応じて適宜変更される。第１トレンチ２１５の平面形状が多角形、円形および楕円形であるときには、第１トレンチ２１５の平面形状は、それぞれ多角環状、円形環状および楕円環状であってもよい。

【0177】

図１３を参照して、第１トレンチ２１５は、第１不純物領域２０６および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ａを貫通するように第１主面２０３に形成され、第１トレンチ構造２１３の壁面を区画している。第１トレンチ２１５は、第３深さＤ_３を有している。第１トレンチ２１５は、第１不純物領域２０６に達するように埋め込み領域２０８を貫通している。具体的には、第１トレンチ２１５は、第１不純物領域２０６の高濃度領域２０６ａに達するように第１主面２０３から第２主面２０４に向けて延び、埋め込み領域２０８および第１不純物領域２０６の低濃度領域２０６ｂを貫通している。第１トレンチ２１５は、断面視において第２主面２０４に向かって幅が小さくなるテーパ形状に形成されている。第１トレンチ２１５は、第１不純物領域２０６および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ａから第２主面２０４に向かって第２突出量Ｐ_２で突出している。第２突出量Ｐ_２は、第１主面２０３と境界部分２０９Ａとの間の距離Ｄを超えていてもよい（Ｐ_２＞Ｄ）。第２突出量Ｐ_２が、第１主面２０３と境界部分２０９Ａとの間の距離Ｄ以下であってもよい（Ｐ_２≦Ｄ）。

【0178】

第１トレンチ２１５は、互いに対向する一対の側面（内面）２１５ａ，２１５ｂと、一対の側面２１５ａ，２１５ｂを接続する底面（底部）２１５ｃとを含む。一対の側面２１５ａ，２１５ｂは、アクティブ領域２１１側の側面２１５ａと、アクティブ領域２１１側と反対側の側面２１５ｂとを含む。この実施形態では、側面２１５ａは、第１トレンチ２１５の内周面であり、側面２１５ｂは、第１トレンチ２１５の外周面である。側面２１５ａ，２１５ｂは、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに跨って形成されている。側面２１５ａ，２１５ｂは、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに接している。

【0179】

この実施形態では、底面２１５ｃは、第１主面２０３に平行な平坦面である。底面２１５ｃは、高濃度領域２０６ａに形成されている。底面２１５ｃは、高濃度領域２０６ａに接している。底面２１５ｃが、断面視において第２主面２０４側に膨らむラウンド形状を有していてもよい。

【0180】

第１トレンチ２１５は、第９幅Ｗ_９（図１１も併せて参照）を有している。第９幅Ｗ_９は、平面視において第１トレンチ２１５が延びる方向に直交する方向の幅（最大値）である。第９幅Ｗ_９は、０．５μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。第９幅Ｗ_９は、２μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。

【0181】

第１絶縁膜２１６は、第１トレンチ２１５の側面２１５ａ，２１５ｂを被覆している。第１絶縁膜２１６は、第１トレンチ２１５の底面２１５ｃにおいて開口２１６ｄを有している。具体的には、第１絶縁膜２１６は、第１トレンチ２１５の側面２１５ａおよび側面２１５ｂにおいて、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに接している。開口２１６ｄは、第１トレンチ２１５の底面２１５ｃから第１不純物領域２０６の高濃度領域２０６ａを露出させている。開口２１６ｄは、この実施形態では、平面視において第１トレンチ２１５に沿って延びる環状に形成されている。開口２１６ｄは、平面視において第１トレンチ２１５に沿って延びる有端帯状に形成されていてもよい。第１絶縁膜２１６は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。

【0182】

埋め込み導電体２１７は、第１絶縁膜２１６を挟んで第１トレンチ２１５に埋められている。埋め込み導電体２１７は、ポリシリコンである。このポリシリコンは、この実施形態では、ｐ型（第１導電型）不純物（たとえばボロン（Ｂ））が添加されたドープトポリシリコンである。埋め込み導電体２１７は、第１絶縁膜２１６によって第２不純物領域２０７および埋め込み領域２０８から電気的に絶縁されている。埋め込み導電体２１７は、第１トレンチ２１５の底面２１５ｃ（第１絶縁膜２１６の開口２１６ｄ）から露出した露出部を有している。この露出部において、埋め込み導電体２１７は、第１不純物領域２０６（高濃度領域２０６ａ）に機械的に接続されている。

【0183】

図１１および図１２を参照して、第２トレンチ構造２１４は、平面視において第１トレンチ構造２１３からアクティブ領域２１１側に間隔を空けて形成され、第１トレンチ構造２１３に沿って帯状に延びている。別の言い方では、第２トレンチ構造２１４は、半導体チップ２０２の第１主面２０３側において、第１トレンチ構造２１３よりもアクティブ領域２１１側の領域に形成されている。第２トレンチ構造２１４は、平面視において環状、具体的には、四角環状である。より具体的には、第２トレンチ構造２１４は、平面視において円弧状に湾曲した角部（四隅）を有する四角環状である。第２トレンチ構造２１４は、第２トレンチ２１９と、第２トレンチ２１９の内面に形成された第２絶縁膜２２０とを含む。第２トレンチ構造２１４は、アクティブ領域２１１と、第１トレンチ構造２１３の埋め込み導電体２１７とを絶縁する。

【0184】

第２トレンチ２１９は、半導体チップ２０２の第１主面２０３側において、アクティブ領域２１１を区画している。この実施形態では、第２トレンチ２１９は、平面視において第１トレンチ２１５に対してほぼ平行に延びる環状（この実施形態では四角環状）に形成されている。具体的には、第２トレンチ２１９は、平面視において円弧状に湾曲した角部（四隅）を有する四角環状である。第２トレンチ２１９の平面形状は、アクティブ領域２１１の平面形状に応じて適宜変更される。アクティブ領域２１１の平面形状が多角形、円形および楕円形であるときには、第２トレンチ２１９の平面形状は、それぞれ多角環状、円形環状および楕円環状であってもよい。

【0185】

図１３を参照して、第２トレンチ２１９は、第１不純物領域２０６および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ａを貫通するように第１主面２０３に形成され、第２トレンチ構造２１４の壁面を区画している。第２トレンチ２１９は、第４深さＤ_４を有している。図１３の例では、第２トレンチ２１９の第４深さＤ_４は、第１トレンチ２１５の第３深さＤ_３未満である（Ｄ_４＜Ｄ_３）。別の言い方では、第２トレンチ２１９の第４深さＤ_４は、第１トレンチ２１５の第３深さＤ_３と異なっている。第２トレンチ２１９は、第１不純物領域２０６に達するように埋め込み領域２０８を貫通している。具体的には、第２トレンチ２１９は、第１不純物領域２０６の高濃度領域２０６ａに達するように第１主面２０３から第２主面２０４に向けて延び、埋め込み領域２０８および第１不純物領域２０６の低濃度領域２０６ｂを貫通している。第２トレンチ２１９は、断面視において次に述べる底面２２３から第１主面２０３に向かって幅が小さくなるテーパ形状に形成されている。第２トレンチ２１９の第４深さＤ_４は、第１トレンチ２１５の第３深さＤ_３より深くてもよい（Ｄ_４＞Ｄ_３）。第２トレンチ２１９の第４深さＤ_４は、第１トレンチ２１５の第３深さＤ_３とほぼ同じでもよい（Ｄ_４≒Ｄ_３）。

【0186】

第２トレンチ２１９は、第１不純物領域２０６および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ａから第２主面２０４に向けて第３突出量Ｐ_３で突出している。第３突出量Ｐ_３は、第１主面２０３と境界部分２０９Ａとの間の距離Ｄを超えていてもよい（Ｐ_３＞Ｄ）。第３突出量Ｐ_３が、第１主面２０３と境界部分２０９Ａとの間の距離Ｄ以下であってもよい（Ｐ_３≦Ｄ）。

【0187】

第２トレンチ２１９は、互いに対向する第１側面（内面）２２１および第２側面（内面）２２２と、第１側面２２１および第２側面２２２を接続する底面（内面、底部）２２３とを含む。第１側面２２１は、アクティブ領域２１１側の側面である。第２側面２２２は、アクティブ領域２１１側と反対側の側面である。この実施形態では、第１側面２２１は、第２トレンチ２１９の内周面であり、第２側面２２２は、第２トレンチ２１９の外周面である。

【0188】

第１側面２２１は、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに跨って形成されている。第１側面２２１は、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに接している。第１側面２２１は、第２主面２０４に向かうに従って第２トレンチ２１９の外側（アクティブ領域２１１側）に向かう傾斜面である。平面視で第２トレンチ２１９が延びる方向に直交する方向に関して、第１側面２２１の底部２２１ｂは、開口端２２１ａよりも、第２トレンチ２１９の外側（アクティブ領域２１１側）に寄っている。

【0189】

第２側面２２２は、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに跨って形成されている。第２側面２２２は、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに接している。第２側面２２２は、第２主面２０４に向かうに従って第２トレンチ２１９の外側（アクティブ領域２１１側と反対側）に向かう傾斜面である。平面視で第２トレンチ２１９が延びる方向に直交する方向に関して、第２側面２２２の底部２２２ｂは、開口端２２２ａよりも、外側（アクティブ領域２１１側と反対側）に寄っている。

【0190】

底面２２３は、高濃度領域２０６ａに形成されている。底面２２３は、高濃度領域２０６ａに接している。図１２および図１３の例では、底面２２３は、断面視において第２主面２０４側に膨らむラウンド形状を有している。底面２２３が、第１主面２０３に平行な平坦面であってもよい。

【0191】

第２トレンチ２１９は、開口端２２１ａ，２２２ａにおいて、第１０幅Ｗ_１０（図１１も併せて参照）を有している。第１０幅Ｗ_１０は、平面視で第２トレンチ２１９が延びる方向に直交する方向の幅である。第１０幅Ｗ_１０は、第９幅Ｗ_９より狭い（Ｗ_１０＜Ｗ_９）。第１０幅Ｗ_１０は、０．０５μｍ以上５μｍ以下であってもよい。第１０幅Ｗ_１０は、０．５μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。第１０幅Ｗ_１０は、第９幅Ｗ_９とほぼ同じでもよいし（Ｗ_１０≒Ｗ_９）、第９幅Ｗ_９より広くてもよい（Ｗ_１０＞Ｗ_９）。

【0192】

第２トレンチ２１９の底面２２３は、第１１幅Ｗ_１１を有している。第１１幅Ｗ_１１は、平面視で第２トレンチ２１９が延びる方向に直交する方向の幅である。第１１幅Ｗ_１１は、第１０幅Ｗ_１０よりも広い（Ｗ_１１＞Ｗ_１０）。第１１幅Ｗ_１１は、第９幅Ｗ_９より狭い（Ｗ_１１＜Ｗ_９）。第１１幅Ｗ_１１は、第９幅Ｗ_９とほぼ同じでもよいし（Ｗ_１１≒Ｗ_９）、第９幅Ｗ_９より広くてもよい（Ｗ_１１＞Ｗ_９）。

【0193】

第２トレンチ２１９は、第１不純物領域２０６の高濃度領域２０６ａに達していなくてもよい。この場合、第２トレンチ２１９は、第１不純物領域２０６の低濃度領域２０６ｂに達するように第１主面２０３から第２主面２０４に向けて延び、埋め込み領域２０８を貫通していてもよい。また、この場合、底面２２３は、低濃度領域２０６ｂに形成されていてもよい。

【0194】

第２絶縁膜２２０は、第２トレンチ２１９の内面に形成されている。第２トレンチ２１９の内部において、第２絶縁膜２２０によって中空のエアギャップＡＧ５が区画されている。別の言い方では、第２絶縁膜２２０は、中空のエアギャップＡＧ５が第２トレンチ２１９の内部に形成されるように、第２トレンチ２１９の内面に形成されている。中空のエアギャップＡＧ５は、第２絶縁膜２２０により閉じられた閉空間であり、中空のエアギャップＡＧ５の全体にわたって第２絶縁膜２２０の内面が露出している。第２絶縁膜２２０は、第１側面２２１を被覆する第１部分２２０ａと、第２側面２２２を被覆する第２部分２２０ｂと、底面２２３を被覆する第３部分２２０ｃと、開口部２１９ａに形成された第４部分２２０ｄとを含む。第１部分２２０ａは、第１側面２２１において、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに接している。第２部分２２０ｂは、第２側面２２２において、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに接している。第３部分２２０ｃは、底面２２３において、高濃度領域２０６ａに接している。第４部分２２０ｄは、開口部２１９ａにおいて、第１部分２２０ａと第２部分２２０ｂとを接続している。第４部分２２０ｄは、エアギャップＡＧ５の上方において開口部２１９ａを閉じている。第１部分２２０ａと第２部分２２０ｂとは、第２トレンチ２１９の開口部２１９ａにおいてのみ接続されている。

【0195】

エアギャップＡＧ５は、第１部分２２０ａ、第２部分２２０ｂ、第３部分２２０ｃおよび第４部分２２０ｄによって区画された空間であり、内部に空気（air）を含む。エアギャップＡＧ５は、断面視において底面２２３から第１主面２０３に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成されている。第２絶縁膜２２０の第１部分２２０ａおよび第２部分２２０ｂは、エアギャップＡＧ５を、平面視で第２トレンチ２１９が延びる方向に直交する方向に挟んでいる。

【0196】

エアギャップＡＧ５は、幅Ｗ_Ａを有している。幅Ｗ_Ａは、平面視において第２トレンチ２１９が延びる方向に直交する方向の最大幅である。幅Ｗ_Ａは、第２トレンチ２１９の深さの０．００１倍～１．０倍の大きさであってもよい。

【0197】

図１３の例では、エアギャップＡＧ５の上端２２４は、第２不純物領域２０７および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ｂに対し、第１主面２０３側に寄っている。エアギャップＡＧ５の下端２２５は、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａの境界部分２０９Ｃに対し、第２主面２０４側に寄っている。

【0198】

具体的には、エアギャップＡＧ５の上端２２４は、第５深さＤ_５を有している。第５深さＤ_５は、０．１μｍ～３０μｍである。図１３の例では、第５深さＤ_５が、エアギャップＡＧ５の上端２２４と第２不純物領域２０７および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ｂとの間の距離よりも短い。第５深さＤ_５が、上端２２４と境界部分２０９Ｂとの間の距離以上であってもよい。また、エアギャップＡＧ５の下端２２５が、第２トレンチ２１９の深さ方向に関し、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａの境界部分２０９Ｃと同じ位置か、あるいは境界部分２０９Ｃと第１不純物領域２０６および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ａとの間に位置していてもよい。

【0199】

エアギャップＡＧ５は、第１主面２０３に沿う横方向において、埋め込み領域２０８における第２トレンチ２１９に対しアクティブ領域２１１側の領域２０８Ａと、埋め込み導電体２１７との間に挟まれている。別の言い方では、エアギャップＡＧ５は、第１主面２０３に沿う横方向において、埋め込み領域２０８と埋め込み導電体２１７との間に挟まれて形成されている。また、エアギャップＡＧ５は、第１主面２０３に沿う横方向において、低濃度領域２０６ｂにおける第２トレンチ２１９に対しアクティブ領域２１１側の領域と、埋め込み導電体２１７との間に挟まれている。

【0200】

図１２および図１３を参照して、素子分離部２１２は、第１主面２０３に形成された第３トレンチ構造２４１をさらに含む。図１１では、第３トレンチ構造２４１の図示が省略されている（後述する図１９および図２１において同じ）。第３トレンチ構造２４１は、ＳＴＩ構造（shallow trench isolation structure）と称してもよい。

【0201】

第３トレンチ構造２４１は、埋め込み領域２０８から第１主面２０３側に間隔を空けて形成されている。つまり、第３トレンチ構造２４１は、第２不純物領域２０７の厚さ範囲に形成されている。第３トレンチ構造２４１は、平面視において第１トレンチ構造２１３に沿って延びている。この実施形態では、第３トレンチ構造２４１は、平面視において第１トレンチ構造２１３に沿って延びる環状（この実施形態では四角環状）に形成されている。

【0202】

図１３を参照して、第３トレンチ構造２４１は、第１シャロートレンチ２４２および第１埋め込み絶縁体２４３を含む。第１シャロートレンチ２４２は、平面視において第１トレンチ２１５の第２側面２１５ｂに重なる位置に形成され、第２不純物領域２０７、第１絶縁膜２１６および埋め込み導電体２１７を露出させている。第１埋め込み絶縁体２４３は、第１シャロートレンチ２４２に埋められている。第１埋め込み絶縁体２４３は、第１シャロートレンチ２４２内において、第２不純物領域２０７、第１絶縁膜２１６および埋め込み導電体２１７に接している。第１埋め込み絶縁体２４３は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。

【0203】

図１２および図１３を参照して、素子分離部２１２は、第１主面２０３に形成された第４トレンチ構造２４６をさらに含む。図１１では、第４トレンチ構造２４６の図示が省略されている（後述する図１９および図２１において同じ）。第４トレンチ構造２４６は、ＳＴＩ構造と称してもよい。

【0204】

第４トレンチ構造２４６は、埋め込み領域２０８から第１主面２０３側に間隔を空けて形成されている。つまり、第４トレンチ構造２４６は、第２不純物領域２０７の厚さ範囲に形成されている。第４トレンチ構造２４６は、平面視において第２トレンチ構造２１４に沿って延びている。この実施形態では、第４トレンチ構造２４６は、平面視において第２トレンチ構造２１４に沿って延びる環状（この実施形態では四角環状）に形成されている。

【0205】

図１３を参照して、第４トレンチ構造２４６は、第２シャロートレンチ２４７および第２埋め込み絶縁体２４８を含む。第２シャロートレンチ２４７は、平面視において、第１トレンチ２１５の第１側面２１５ａ、第２トレンチ２１９の側面２２１，２２２および第２トレンチ２１９の開口部２１９ａに重なる位置に形成され、第２不純物領域２０７、第１絶縁膜２１６、第２絶縁膜２２０および埋め込み導電体２１７を露出させている。

【0206】

第２埋め込み絶縁体２４８は、第２シャロートレンチ２４７に埋められている。第２埋め込み絶縁体２４８は、第２シャロートレンチ２４７内において、第２不純物領域２０７、第１絶縁膜２１６および第２絶縁膜２２０に接している。第２埋め込み絶縁体２４８は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。

【0207】

図１２を参照して、半導体装置１Ｅは、アクティブ領域２１１に形成された機能デバイスの一例としてのプレーナゲート型のＭＩＳＦＥＴセル２５０を含む。図１１では、ＭＩＳＦＥＴセル２５０の図示が省略されている。ＭＩＳＦＥＴセル２５０は、ドレインソース電圧の大きさに応じて、ＨＶ（high voltage）－ＭＩＳＦＥＴセル（たとえば３００Ｖ以上３０００Ｖ以下）、ＭＶ（middle voltage）－ＭＩＳＦＥＴセル（たとえば３０Ｖ以上３００Ｖ以下）およびＬＶ（low voltage）－ＭＩＳＦＥＴセル（たとえば１Ｖ以上３０Ｖ以下）のうちのいずれか一つの形態を採り得る。この実施形態では、ＭＩＳＦＥＴセル２５０がＨＶ－ＭＩＳＦＥＴセルからなる例について説明するが、ＭＩＳＦＥＴセル２５０の形態をＨＶ－ＭＩＳＦＥＴセルに限定する趣旨ではない。

【0208】

ＭＩＳＦＥＴセル２５０は、断面視において、少なくとも一つ（この実施形態では１つ）のｎ型の第１ウェル領域２５１、少なくとも一つ（この実施形態では複数）のｐ型の第２ウェル領域２５２、少なくとも一つ（この実施形態では１つ）のｎ型のドレイン領域２５３、少なくとも一つ（この実施形態では複数）のｎ型のソース領域２５４、少なくとも一つ（この実施形態では複数）のｐ型のチャネル領域２５５、少なくとも一つ（この実施形態では複数）のｐ型のコンタクト領域２５６、および少なくとも一つ（この実施形態では複数）のプレーナゲート構造２５７を含む。

【0209】

第１ウェル領域２５１は、アクティブ領域２１１において第２不純物領域２０７の表層部に形成されている。第１ウェル領域２５１は、第２不純物領域２０７よりも高いｎ型不純物濃度を有している。複数の第２ウェル領域２５２は、アクティブ領域２１１において第１ウェル領域２５１から間隔を空けて第２不純物領域２０７の表層部に形成されている。一方の第２ウェル領域２５２は第１ウェル領域２５１から第１方向Ｘの一方側に間隔を空けて形成され、他方の第２ウェル領域２５２は第１ウェル領域２５１から第１方向Ｘの他方側に間隔を空けて形成されている。

【0210】

ドレイン領域２５３は、第１ウェル領域２５１の周縁から内方に間隔を空けて第１ウェル領域２５１の表層部に形成されている。ソース領域２５４、チャネル領域２５５、コンタクト領域２５６およびプレーナゲート構造２５７は、各第２ウェル領域２５２に一対一で対応している。複数のソース領域２５４は、対応する第２ウェル領域２５２の周縁から内方に間隔を空けて対応する第２ウェル領域２５２の表層部にそれぞれ形成されている。複数のチャネル領域２５５は、対応する第２ウェル領域２５２の表層部において第２不純物領域２０７とソース領域２５４の間にそれぞれ形成されている。複数のコンタクト領域２５６は、対応する第２ウェル領域２５２の周縁から内方に間隔を空けて対応する第２ウェル領域２５２の表層部にそれぞれ形成されている。複数のコンタクト領域２５６は、対応するソース領域２５４に隣り合っている。

【0211】

複数のプレーナゲート構造２５７は、対応するチャネル領域２５５を被覆するように第１主面２０３の上にそれぞれ形成され、対応するチャネル領域２５５のオンオフを制御する。複数のプレーナゲート構造２５７は、この実施形態では、第１ウェル領域２５１および対応するソース領域２５４に跨るようにそれぞれ形成されている。

【0212】

複数のプレーナゲート構造２５７は、第１主面２０３側からこの順に積層されたゲート絶縁膜２５８およびゲート電極２５９を含む。ゲート絶縁膜２５８は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。ゲート絶縁膜２５８は、半導体チップ２０２の酸化物からなる酸化シリコン膜を含むことが好ましい。ゲート電極２５９は、ポリシリコンを含むことが好ましい。ゲート電極２５９は、ポリシリコン内に形成されたｎ型領域およびｐ型領域のいずれか一方または双方を含んでいてもよい。

【0213】

図１２を参照して、半導体装置１Ｅは、第１主面２０３に形成された複数の第５トレンチ構造２６０を含む。図１１では、第５トレンチ構造２６０の図示が省略されている（後述する図１９および図２１において同じ）。複数の第５トレンチ構造２６０は、ＳＴＩ構造と称してもよい。複数の第５トレンチ構造２６０は、この実施形態では、ドレイン領域２５３を他の領域から区画し、複数の第２ウェル領域２５２の外縁部を他の領域から区画するように互いに間隔を空けて形成されている。

【0214】

複数の第５トレンチ構造２６０は、この実施形態では、埋め込み領域２０８から第１主面２０３側に間隔を空けて形成されている。つまり、複数の第５トレンチ構造２６０は、第２不純物領域２０７の厚さ範囲に形成されている。

【0215】

各第５トレンチ構造２６０は、シャロートレンチ２６１および埋め込み絶縁体２６２を含む。シャロートレンチ２６１は、第１主面２０３から第２主面２０４に向けて掘り下がっている。埋め込み絶縁体２６２は、シャロートレンチ２６１に埋め込まれている。埋め込み絶縁体２６２は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。

【0216】

アクティブ領域２１１において、ドレイン領域２５３にはドレインコンタクト電極２６３を介してドレイン電位Ｖ_Ｄが付与される。図１２では、ドレインコンタクト電極２６３が矢印によって簡略化して示されている。ドレイン電位Ｖ_Ｄは、アクティブ領域２１１における正のデバイス電位である。ソース領域２５４にはソースコンタクト電極２６４を介してドレイン電位Ｖ_Ｄ未満のソース電位Ｖ_Ｓが付与される。図１２では、ソースコンタクト電極２６４が矢印によって簡略化して示されている。ゲート電極２５９にはゲートコンタクト電極２６５を介してゲート電位Ｖ_Ｇが付与される。図１２では、ゲートコンタクト電極２６５が矢印によって簡略化して示されている。

【0217】

埋め込み導電体２１７には、コンタクト電極２７１を介して第１電位Ｖ_１が付与される。図１２および図１３では、コンタクト電極２７１が矢印によって簡略化して示されている。埋め込み導電体２１７に付与された第１電位Ｖ_１は、埋め込み導電体２１７を介して高濃度領域２０６ａに付与される。これにより、高濃度領域２０６ａが埋め込み導電体２１７と同電位に固定される。第１電位Ｖ_１は、ドレイン電位Ｖ_Ｄ以下（好ましくはドレイン電位Ｖ_Ｄ未満）の電位であることが好ましい。つまり、第１電位Ｖ_１は、最大のデバイス電位未満であることが好ましい。第１電位Ｖ_１は、回路動作の基準となる基準電位、またはグランド電位であってもよい。第１電位Ｖ_１は、グランド電位であることが好ましい。

【0218】

半導体チップ２０２内において第１トレンチ構造２１３とアクティブ領域２１１との間に区画された領域には、第２コンタクト電極２７２を介して第２電位Ｖ_２が付与される。図１２および図１３では、第２コンタクト電極２７２が矢印によって簡略化して示されている。第２電位Ｖ_２は、ドレイン電位Ｖ_Ｄ以下（好ましくはドレイン電位Ｖ_Ｄ未満）の電位であることが好ましい。第２電位Ｖ_２は、最大のデバイス電位未満であることが好ましい。第２電位Ｖ_２は、第１電位Ｖ_１以上（Ｖ_２≧Ｖ_１）であってよい。第２電位Ｖ_２は、第１電位Ｖ_１を超えていてもよい（Ｖ_２＞Ｖ_１）。第２電位Ｖ_２は、基準電位またはグランド電位であってもよい。

【0219】

図１４Ａ～図１４Ｍは、本開示の第３実施形態に係る半導体装置１Ｅの製造工程を説明するための図であり、図１３に対応する部分の縦断面図である。

【0220】

図１４Ａを参照して、半導体装置１Ｅを製造するには、半導体チップ２０２のベースになる半導体ウエハ３００が用意される。半導体ウエハ３００は、表面３０１を有している。半導体ウエハ３００は、第１不純物領域２０６、第２不純物領域２０７および埋め込み領域２０８を含む。第１不純物領域２０６は、高濃度領域２０６ａおよび低濃度領域２０６ｂを含む。高濃度領域２０６ａはｐ型の半導体基板からなる。低濃度領域２０６ｂは、エピタキシャル成長法によって、半導体基板の上に積層されたｐ型のエピタキシャル層からなる。

【0221】

次に、図１４Ｂを参照して、半導体ウエハ３００の表面３０１に、第１マスク３０２および第２マスク３０３がこの順で積層される。第１マスク３０２はシリコン窒化膜であってもよい。第１マスク３０２は、ＣＶＤ法によって形成されていてもよい。第２マスク３０３は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよい。第２マスク３０３は、ＣＶＤ法によって形成されていてもよい。エッチング法によって、第１マスク３０２および第２マスク３０３が選択的に除去されることにより、第１マスク３０２および第２マスク３０３が第１ハードマスク３０４になる。第１ハードマスク３０４は、表面３０１において第２トレンチ２１９を形成すべき領域を露出させ、それら以外の領域を被覆している。

【0222】

次に、図１４Ｃを参照して、第１ハードマスク３０４を介するエッチング法によって、半導体ウエハ３００が選択的に除去される。これにより、半導体ウエハ３００の表面３０１に第２トレンチ２１９が形成される（第１工程）。エッチング法は、ドライエッチング法であってもよい。第２トレンチ２１９は、第１側面２２１と、第２側面２２２と、底面２２３とを含む。第２トレンチ２１９は、断面視において、底面２２３から表面３０１に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成されている。ドライエッチング法におけるエッチング温度およびドライエッチング法におけるエッチングガスの流量の少なくとも一方を調整することにより、第２トレンチ２１９は、底部から表面３０１に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成される。

【0223】

次に、図１４Ｄを参照して、第２絶縁膜２２０のベースになる第１ベース絶縁膜３０５が、第１ハードマスク３０４を介して表面３０１に形成される。第１ベース絶縁膜３０５は、酸化膜を含む。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。この実施形態では、第１ベース絶縁膜３０５の形成は、ＣＶＤ法によって行われてもよい。

【0224】

第２トレンチ２１９の第１側面２２１、第２側面２２２および底面２２３は、第１ベース絶縁膜３０５によって被覆される。第１ベース絶縁膜３０５の形成は、第２トレンチ２１９の開口部２１９ａが閉じるまで続けられる。第２トレンチ２１９では、第２トレンチ２１９の深さ方向の途中部の幅が、第２トレンチ２１９の開口部２１９ａの幅よりも広い。そのため、第２トレンチ２１９の内部空間の全域が第１ベース絶縁膜３０５で埋め尽くされる前に、第２トレンチ２１９の開口部２１９ａが第１ベース絶縁膜３０５で閉じられる。これにより、第２トレンチ２１９の内部空間に、エアギャップＡＧ５が形成される（第２工程）。第１側面２２１、第２側面２２２および底面２２３を被覆する第１ベース絶縁膜３０５、および開口部２１９ａに埋められた第１ベース絶縁膜３０５によって、第２絶縁膜２２０が形成される。

【0225】

次に、図１４Ｅを参照して、第１ベース絶縁膜３０５の上に、第３マスク３０６が積層される。第３マスク３０６は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよい。第３マスク３０６は、ＣＶＤ法によって形成されていてもよい。

【0226】

次に、エッチング法によって、第１マスク３０２、第２マスク３０３、第１ベース絶縁膜３０５および第３マスク３０６が選択的に除去されることにより、第１マスク３０２、第２マスク３０３、第１ベース絶縁膜３０５および第３マスク３０６が第２ハードマスク３０７になる。第２ハードマスク３０７は、表面３０１において第１トレンチ２１５を形成すべき領域を露出させ、それら以外の領域を被覆している。

【0227】

次に、図１４Ｆを参照して、第２ハードマスク３０７を介するエッチング法によって、半導体ウエハ３００が選択的に除去される。これにより、半導体ウエハ３００の表面３０１に第１トレンチ２１５が形成される（第３工程）。エッチング法は、ドライエッチング法および／またはウエットエッチング法であってもよい。

【0228】

次に、図１４Ｇを参照して、第１絶縁膜２１６のベースになる第２ベース絶縁膜３０８が形成される。第２ベース絶縁膜３０８は、酸化膜を含む。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。第２ベース絶縁膜３０８は、酸化処理法（たとえば熱酸化処理法）によって形成されてもよい。第２ベース絶縁膜３０８は、ＣＶＤ法によって形成されてもよい。

【0229】

次に、図１４Ｈを参照して、第２ハードマスク３０７を介するエッチング法によって、第２ベース絶縁膜３０８において第１トレンチ２１５の底面２１５ｃを被覆する部分が除去される。エッチング法は、異方性エッチング法であることが好ましい。エッチング法は、たとえば、ドライエッチング法の一例としてのＲＩＥ法であってもよい。これにより、第２ベース絶縁膜３０８に、第１トレンチ２１５の底面２１５ｃを露出させる開口２１６ｄが形成される。第１トレンチ２１５の側面２１５ａ，２１５ｂを被覆する第２ベース絶縁膜３０８によって、第１絶縁膜２１６が形成される（第４工程）。

【0230】

次に、埋め込み導電体２１７のベースになる第２ベース導電膜３１０が、第２ハードマスク３０７および第２ベース絶縁膜３０８を介して表面３０１上に形成される。この実施形態では、第２ベース導電膜３１０は、ｐ型（第１導電型）不純物が添加されたドープトポリシリコンを含む。第２ベース導電膜３１０の形成は、ＣＶＤ法によって行われてもよい。第２ベース導電膜３１０の形成は、第１トレンチ２１５が埋め尽くされるまで続けられる。

【0231】

次に、図１４Ｉを参照して、第２ベース導電膜３１０の不要な部分が除去される。この工程は、研削法によって第１マスク３０２が露出するまで、第２ベース導電膜３１０、第２ベース絶縁膜３０８、第３マスク３０６、第１ベース絶縁膜３０５および第２マスク３０３を除去する工程を含む。研削法は、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）法であってもよい。この工程において、研削法に代えて、エッチング法（ウエットエッチング法および／またはドライエッチング法）が採用されてもよい。第１トレンチ２１５に残存する第２ベース導電膜３１０によって、埋め込み導電体２１７が形成される（第５工程）。

【0232】

次に、図１４Ｊを参照して、エッチング法によって、半導体ウエハ３００の表面３０１から第１マスク３０２が除去される。

【0233】

次に、図１４Ｋを参照して、半導体ウエハ３００の表面３０１、第２絶縁膜２２０および埋め込み導電体２１７の上に、第４マスク３１１が積層される。第４マスク３１１は、表面３０１において第１シャロートレンチ２４２および第２シャロートレンチ２４７を形成すべき領域を露出させ、それら以外の領域を被覆している。

【0234】

次に、第４マスク３１１を介するエッチング法によって、半導体ウエハ３００、第２絶縁膜２２０および埋め込み導電体２１７がそれぞれ選択的に除去される。これにより、第１シャロートレンチ２４２および第２シャロートレンチ２４７が形成される。その後、第４マスク３１１は、除去される。エッチング法は、ドライエッチング法および／またはウエットエッチング法であってもよい。

【0235】

次に、図１４Ｌを参照して、第１埋め込み絶縁体２４３および第２埋め込み絶縁体２４８のベースになる第４ベース絶縁膜３１２が、表面３０１上に形成される。第４ベース絶縁膜３１２は、酸化膜を含む。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。第４ベース絶縁膜３１２は、ＣＶＤ法によって形成されてもよい。

【0236】

次に、図１４Ｍを参照して、第４ベース絶縁膜３１２の不要な部分が除去される。この工程では、表面３０１が露出するまで、第４ベース絶縁膜３１２が研削法によって除去される。研削法は、ＣＭＰ法であってもよい。これにより、第１シャロートレンチ２４２に残存する第４ベース絶縁膜３１２によって第１埋め込み絶縁体２４３が形成され、第２シャロートレンチ２４７に残存する第４ベース絶縁膜３１２によって第２埋め込み絶縁体２４８が形成される。すなわち、第３トレンチ構造２４１および第４トレンチ構造２４６が形成される。この工程において、研削法に代えて、エッチング法（ウエットエッチング法および／またはドライエッチング法）が採用されてもよい。

【0237】

また、第３トレンチ構造２４１および第４トレンチ構造２４６の形成に並行して、半導体ウエハ３００の表面３０１に第５トレンチ構造２６０（図１２参照）が形成される。

【0238】

次に、半導体ウエハ３００の表面３０１側に、ＭＩＳＦＥＴセル２５０（図１２参照）等の機能デバイスが形成される。これにより、半導体ウエハ３００の表面３０１側にアクティブ領域２１１が形成される。以上を含む工程によって、半導体装置１Ｅが形成される。

【0239】

本開示の第３実施形態に係る半導体装置１Ｅによれば、素子分離部２１２において、埋め込み導電体２１７が埋め込まれた第１トレンチ２１５に隣接して、第１トレンチ２１５のアクティブ領域２１１側に、第２トレンチ２１９が形成されている。第２トレンチ２１９の側面２２１，２２２および底面２２３に形成される第２絶縁膜２２０によって、中空のエアギャップＡＧ５が第２トレンチ２１９の内部に形成されている。埋め込み導電体２１７に対しアクティブ領域２１１側に形成されるエアギャップＡＧ５および第２絶縁膜２２０によって、埋め込み導電体２１７がアクティブ領域２１１から電気的に絶縁される。これにより、埋め込み導電体２１７を、アクティブ領域２１１から良好に絶縁できる。ゆえに、半導体チップ２０２の第１主面２０３に沿う横方向の耐圧を向上できる。

【0240】

また、エアギャップＡＧ５は、埋め込み領域２０８における第２トレンチ２１９に対しアクティブ領域２１１側の領域２０８Ａと、埋め込み導電体２１７との間に挟まれている。別の言い方では、エアギャップＡＧ５は、第１主面２０３に沿う横方向において、埋め込み領域２０８と埋め込み導電体２１７との間に挟まれて形成されている。第２トレンチ２１９の側面２２１，２２２において、埋め込み領域２０８と埋め込み導電体２１７との間の境界部分２０８Ｂ（図１３参照）に電界集中が生じると、半導体装置１Ｅの耐圧が低下するおそれがある。領域２０８Ａと埋め込み導電体２１７との間にエアギャップＡＧ５が挟まれているので、埋め込み領域２０８と埋め込み導電体２１７との境界部分２０８Ｂに生じる電界集中を緩和できる。これにより、半導体チップ２０２の第１主面２０３に沿う横方向における耐圧を向上できる。

【0241】

また、この実施形態では、第２トレンチ２１９の内部において、第２絶縁膜２２０によって中空のエアギャップＡＧ５が形成されている。そのため、第２絶縁膜２２０に生じた応力をエアギャップＡＧ５に逃がすことができる。これにより、第２絶縁膜２２０における結晶欠陥の発生を防止できる。ゆえに、結晶欠陥の発生を防止しながら、上記の電界集中の緩和を図ることができる。

【0242】

たとえば、第２トレンチ２１９を第２絶縁膜２２０で完全に埋め戻す形態により、第２トレンチ２１９の幅を有する厚膜の第２絶縁膜２２０で耐圧向上を図ることが期待される。しかしながら、この形態では、厚膜の第２絶縁膜２２０の外面全体が第２トレンチ２１９の内面に接しているため、第２絶縁膜２２０に生じる応力を逃がすことが難しい。これに対し、エアギャップＡＧ５が形成されていれば、エアギャップＡＧ５を、第２絶縁膜２２０に生じる応力の緩和スペースとして利用することができる。

【0243】

図１５は、図１３に対応する図であって、本開示の第４実施形態に係る半導体装置１Ｆの要部を拡大した断面図である。第４実施形態では、第３実施形態と異なる部分のみを主として説明し、今まで説明した構成と同じ構成には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。

【0244】

第４実施形態が第３実施形態と相違する点は、素子分離部２１２が、第２トレンチ構造２１４に代えて第２トレンチ構造４１４を含む点にある。

【0245】

第２トレンチ構造４１４は、第２トレンチ４１９と、第２トレンチ４１９の内面に形成された第２絶縁膜４２０とを備えている。第２トレンチ４１９は、その形状において第３実施形態に係る第２トレンチ２１９と相違している。

【0246】

第２トレンチ４１９は、第１不純物領域２０６および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ａを貫通するように第１主面２０３に形成され、第２トレンチ構造４１４の壁面を区画している。第２トレンチ４１９は、第６深さＤ_６を有している。図１５の例では、第２トレンチ４１９の第６深さＤ_６は、第１トレンチ２１５の第３深さＤ_３よりも浅い（Ｄ_６＜Ｄ_３）。別の言い方では、第２トレンチ４１９の第６深さＤ_６は、第１トレンチ２１５の第３深さＤ_３と異なっている。第２トレンチ４１９は、第１不純物領域２０６に達するように埋め込み領域２０８を貫通している。具体的には、第２トレンチ４１９は、第１不純物領域２０６の高濃度領域２０６ａに達するように第１主面２０３から第２主面２０４に向けて延び、埋め込み領域２０８および第１不純物領域２０６の低濃度領域２０６ｂを貫通している。第２トレンチ４１９の第６深さＤ_６は、第１トレンチ２１５の第３深さＤ_３より深くてもよい（Ｄ_６＞Ｄ_３）。第２トレンチ４１９の第６深さＤ_６は、第１トレンチ２１５の第３深さＤ_３とほぼ同じでもよい（Ｄ_６≒Ｄ_３）。

【0247】

第２トレンチ４１９は、第１不純物領域２０６および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ａから第２主面２０４に向けて第４突出量Ｐ_４で突出している。第４突出量Ｐ_４は、第１主面２０３と境界部分２０９Ａとの間の距離Ｄを超えていてもよい（Ｐ_４＞Ｄ）。第４突出量Ｐ_４が、第１主面２０３と境界部分２０９Ａとの間の距離Ｄ以下であってもよい（Ｐ_４≦Ｄ）。

【0248】

第２トレンチ４１９は、互いに対向する第１側面（内面）４２１および第２側面（内面）４２２と、第１側面４２１および第２側面４２２を接続する底面（内面、底部）４２３とを含む。第１側面４２１は、アクティブ領域２１１側の側面である。第２側面４２２は、アクティブ領域２１１側と反対側の側面である。この実施形態では、第１側面４２１は、第２トレンチ４１９の内周面であり、第２側面４２２は、第２トレンチ４１９の外周面である。第１側面４２１および第２側面４２２は、断面視において、第２トレンチ４１９の外側（アクティブ領域２１１側）に凸のアーチ状に形成されている。主としてこの点において、第２トレンチ４１９は、第３実施形態に係る第２トレンチ２１９と相違している。

【0249】

第１側面４２１は、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに跨って形成されている。第１側面４２１は、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに接している。第１側面４２１は、断面視において、第２トレンチ４１９の外側（アクティブ領域２１１側）に凸のアーチ状に形成されている。別の言い方では、第１側面４２１は、断面視において、開口端４２１ａよりも第２トレンチ４１９の深さ方向の途中部が、第２トレンチ４１９の外側（アクティブ領域２１１側）に凸となるような形状である。第１側面４２１の頂部４２１ｐは、第２トレンチ４１９の深さ方向の途中部に形成されている。第１側面４２１の頂部４２１ｐは、埋め込み領域８に接している。

【0250】

第２側面４２２は、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに跨って形成されている。第２側面４２２は、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに接している。第２側面４２２は、断面視において、第２トレンチ４１９の外側（アクティブ領域２１１側と反対側）に凸のアーチ状に形成されている。別の言い方では、第２側面４２２は、断面視において、開口端４２２ａよりも第２トレンチ４１９の深さ方向の途中部が、第２トレンチ４１９の外側（アクティブ領域２１１側と反対側）に凸となるような形状である。第２側面４２２の頂部４２２ｐは、第２トレンチ４１９の深さ方向の途中部に形成されている。第２側面４２２の頂部４２２ｐは、埋め込み領域２０８に接している。

【0251】

底面４２３は、高濃度領域２０６ａに形成されている。底面４２３は、高濃度領域２０６ａに接している。図１５の例では、底面４２３は、第１主面２０３に平行な平坦面である。底面４２３が、断面視において第２主面２０４側に膨らむラウンド形状を有していてもよい。

【0252】

第２トレンチ４１９は、開口端４２１ａ，４２２ａにおいて、第１２幅Ｗ_１２を有している。第１２幅Ｗ_１２は、平面視で第２トレンチ４１９が延びる方向に直交する方向の幅である。第１２幅Ｗ_１２は、第９幅Ｗ_９より狭い（Ｗ_１２＜Ｗ_９）。第１２幅Ｗ_１２は、０.０５μｍ以上５μｍ以下であってもよい。第１４幅Ｗ_１４は、１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。第１２幅Ｗ_１２は、第９幅Ｗ_９とほぼ同じでもよいし（Ｗ_１２≒Ｗ_９）、第９幅Ｗ_９より広くてもよい（Ｗ_１２＞Ｗ_９）。

【0253】

第２トレンチ４１９の底面４２３は、第１３幅Ｗ_１３を有している。第１３幅Ｗ_１３は、平面視で第２トレンチ４１９が延びる方向に直交する方向の幅である。第１３幅Ｗ_１３は、第１２幅Ｗ_１２とほぼ同じであり（Ｗ_１３≒Ｗ_１２）、第９幅Ｗ_９より狭い（Ｗ_１３＜Ｗ_９）。第１３幅Ｗ_１３は、第１２幅Ｗ_１２より広くてもよいし（Ｗ_１３＞Ｗ_１２）、第１２幅Ｗ_１２より狭くてもよい（Ｗ_１３＜Ｗ_１２）。第１３幅Ｗ_１３は、第９幅Ｗ_９とほぼ同じでもよいし（Ｗ_１３≒Ｗ_９）、第９幅Ｗ_９より広くてもよい（Ｗ_１３＞Ｗ_９）。

【0254】

第２トレンチ４１９は、第１不純物領域２０６の高濃度領域２０６ａに達していなくてもよい。この場合、第２トレンチ４１９は、第１不純物領域２０６の低濃度領域２０６ｂに達するように第１主面２０３から第２主面２０４に向けて延び、埋め込み領域２０８を貫通していてもよい。また、この場合、底面４２３は、低濃度領域２０６ｂに形成されていてもよい。

【0255】

第２絶縁膜４２０は、第２トレンチ４１９の内面に形成されている。第２トレンチ４１９の内部において、第２絶縁膜４２０によって中空のエアギャップＡＧ６が区画されている。別の言い方では、第２絶縁膜４２０は、中空のエアギャップＡＧ６が第２トレンチ４１９の内部に形成されるように、第２トレンチ４１９の内面に形成されている。中空のエアギャップＡＧ６は、第２絶縁膜４２０により閉じられた閉空間であり、中空のエアギャップＡＧ６の全体にわたって第２絶縁膜４２０の内面が露出している。第２絶縁膜４２０は、第１側面４２１を被覆する第１部分４２０ａと、第２側面４２２を被覆する第２部分４２０ｂと、底面４２３を被覆する第３部分４２０ｃと、開口部４１９ａに形成された第４部分４２０ｄとを含む。第１部分４２０ａは、第１側面４２１において、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａを被覆している。第２部分４２０ｂは、第２側面４２２において、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａを被覆している。第３部分４２０ｃは、底面４２３において、高濃度領域２０６ａを被覆している。第４部分４２０ｄは、開口部４１９ａにおいて、第１部分４２０ａと第２部分４２０ｂとを接続している。第４部分４２０ｄは、エアギャップＡＧ６の上方において開口部４１９ａを閉じている。第１部分４２０ａと第２部分４２０ｂとは、第２トレンチ４１９の開口部４１９ａにおいてのみ接続されている。

【0256】

エアギャップＡＧ６は、第１部分４２０ａ、第２部分４２０ｂ、第３部分４２０ｃおよび第４部分４２０ｄによって区画された空間であり、内部に空気（air）を含む。エアギャップＡＧ６は、第２トレンチ４１９の深さ方向の中央部が、第２トレンチ４１９の外側に凸となるような形状に形成されている。第１部分４２０ａおよび第２部分４２０ｂは、エアギャップＡＧ６を、平面視で第２トレンチ４１９が延びる方向に直交する方向に挟んでいる。

【0257】

エアギャップＡＧ６は、第１４幅Ｗ_１４を有している。第１４幅Ｗ_１４は、平面視において第２トレンチ４１９が延びる方向に直交する方向の最大幅である。第１４幅Ｗ_１４は、第２トレンチ４１９の深さの０．００１倍～１．０倍の大きさであってもよい。

【0258】

図１５の例では、エアギャップＡＧ６の上端４２４は、第２不純物領域２０７および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ｂに対し、第１主面２０３側に寄っている。エアギャップＡＧ６の下端４２５は、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａの境界部分２０９Ｃに対し、第２主面２０４側に寄っている。

【0259】

具体的には、エアギャップＡＧ６の上端４２４は、第７深さＤ_７を有している。第７深さＤ_７は、０．１μｍ～３０μｍである。図１５の例では、第７深さＤ_７が、エアギャップＡＧ６の上端４２４と第２不純物領域２０７および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ｂとの間の距離よりも短い。第７深さＤ_７が、上端４２４と境界部分２０９Ｂとの間の距離以上であってもよい。また、エアギャップＡＧ６の下端４２５が、第２トレンチ４１９の深さ方向に関し、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａの境界部分２０９Ｃと同じ位置か、あるいは境界部分２０９Ｃと第１不純物領域２０６および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ａとの間に位置していてもよい。

【0260】

エアギャップＡＧ６は、第１主面２０３に沿う横方向において、埋め込み領域２０８における第２トレンチ４１９に対しアクティブ領域２１１側の領域２０８Ａと、埋め込み導電体２１７との間に挟まれている。別の言い方では、エアギャップＡＧ６は、第１主面２０３に沿う横方向において、埋め込み領域２０８と埋め込み導電体２１７との間に挟まれて形成されている。また、エアギャップＡＧ６は、第１主面２０３に沿う横方向において、低濃度領域２０６ｂにおける第２トレンチ４１９に対しアクティブ領域２１１側の領域と、埋め込み導電体２１７との間に挟まれている。

【0261】

半導体装置１Ｆの製造工程は、第３実施形態に係る半導体装置１Ｅの製造工程と共通している。そのため、半導体装置１Ｆの製造工程についての詳細な説明を省略する。半導体ウエハ３００の表面３０１（図１４Ａ等参照）に第２トレンチ４１９を形成する工程は、図１４Ｃを参照して説明した工程と同等に行う。すなわち、ドライエッチング法におけるエッチング温度およびドライエッチング法におけるエッチングガスの流量の少なくとも一方を調整することにより、断面視において、外側に凸のアーチ状の第１側面４２１および第２側面４２２を有する第２トレンチ４１９が形成される。

【0262】

本開示の第４実施形態に係る半導体装置１Ｆによれば、第３実施形態に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。

【0263】

図１６は、図１３に対応する図であって、本開示の第５実施形態に係る半導体装置１Ｇの要部を拡大した断面図である。第５実施形態では、第３実施形態と異なる部分のみを主として説明し、今まで説明した構成と同じ構成には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。

【0264】

第５実施形態が第３実施形態と相違する点は、素子分離部２１２が、第１トレンチ構造２１３に代えて第１トレンチ構造５１３を含む点、および素子分離部２１２が、第２トレンチ構造２１４に代えて第２トレンチ構造５１４を含む点にある。

【0265】

第１トレンチ構造５１３は、第１絶縁膜２１６に代えて第１絶縁膜５１６を含む点において、第３実施形態に係る第１トレンチ構造２１３と相違している。第１絶縁膜５１６は、開口２１６ｄに代えて開口５１６ｄを含む点において、第３実施形態に係る第１絶縁膜２１６と相違している。第１絶縁膜５１６は、側面２１５ａおよび側面２１５ｂだけでなく、底面（内面）２１５ｃの一部を被覆する。具体的には、第１絶縁膜５１６が底面２１５ｃで内側に突出する突出部５１６ａ，５１６ｂを有している。開口５１６ｄは、第１トレンチ２１５の底面２１５ｃにおいて、側面２１５ａ，２１５ｂから第１トレンチ２１５の内側に間隔を空けた位置に形成されている。開口５１６ｄは、開口幅として第１５幅Ｗ_１５を有している。開口５１６ｄは、第１トレンチ２１５の底面２１５ｃから第１不純物領域２０６の高濃度領域２０６ａを露出させている。つまり、埋め込み導電体２１７は、第１絶縁膜５１６の開口５１６ｄから露出した露出部において、第１不純物領域２０６（高濃度領域２０６ａ）に機械的に接続されている。開口５１６ｄは、この実施形態では、平面視において第１トレンチ２１５に沿って延びる環状に形成されている。開口５１６ｄは、平面視において第１トレンチ２１５に沿って延びる有端帯状に形成されていてもよい。第１絶縁膜５１６における開口５１６ｄ以外の構成は、第３実施形態に係る第１絶縁膜５１６と同じである。

【0266】

第２トレンチ構造５１４は、第２トレンチ５１９と、第２トレンチ５１９の内面に形成された第２絶縁膜５２０と、第２絶縁膜５２０の内面に形成された導電膜５２６と、導電膜５２６を上方から被覆する第３絶縁膜５２７とを含む。第２トレンチ構造５１４は、アクティブ領域２１１と、第１トレンチ構造２１３の埋め込み導電体２１７とを絶縁する。

【0267】

第２トレンチ５１９は、第１不純物領域２０６および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ａを貫通するように第１主面２０３に形成され、第２トレンチ構造５１４の壁面を区画している。第２トレンチ５１９は、第８深さＤ_８を有している。第２トレンチ５１９の第８深さＤ_８は、第１トレンチ２１５の第３深さＤ_３とほぼ同じである（Ｄ_８≒Ｄ_３）。第２トレンチ５１９は、第１不純物領域２０６に達するように埋め込み領域２０８を貫通している。具体的には、第２トレンチ５１９は、第１不純物領域２０６の高濃度領域２０６ａに達するように第１主面２０３から第２主面２０４に向けて延び、埋め込み領域２０８および第１不純物領域２０６の低濃度領域２０６ｂを貫通している。第２トレンチ５１９は、断面視において次に述べる底面５２３から第１主面２０３に向かって幅が大きくなるテーパ形状に形成されている。第２トレンチ５１９は、第１不純物領域２０６および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ａから第２主面２０４に向けて第５突出量Ｐ_５で突出している。第５突出量Ｐ_５は、第１主面２０３と境界部分２０９Ａとの間の距離Ｄを超えていてもよい（Ｐ_５＞Ｄ）。第５突出量Ｐ_５が、第１主面２０３と境界部分２０９Ａとの間の距離Ｄ以下であってもよい（Ｐ_５≦Ｄ）。

【0268】

第２トレンチ５１９は、互いに対向する第１側面（内面）５２１および第２側面（内面）５２２と、第１側面５２１および第２側面５２２を接続する底面（内面、底部）５２３とを含む。第１側面５２１は、アクティブ領域２１１側の側面である。第２側面５２２は、アクティブ領域２１１側と反対側の側面である。この実施形態では、第１側面５２１は、第２トレンチ５１９の内周面であり、第２側面５２２は、第２トレンチ５１９の外周面である。

【0269】

第１側面５２１は、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに跨って形成されている。第１側面５２１は、第２主面２０４に向かうに従って第２トレンチ５１９の内側（アクティブ領域２１１側と反対側）に向かう傾斜面である。第１側面５２１の第１主面２０３に対する傾斜角は、第１トレンチ２１５の側面２１５ａの第１主面２０３に対する傾斜角と同じである。第２側面５２２の第１主面２０３に対する傾斜角は、第１トレンチ２１５の側面２１５ｂの第１主面２０３に対する傾斜角と同じである。この実施形態では、底面５２３は、第１主面２０３に平行な平坦面である。第２トレンチ５１９は、断面視で、第１トレンチ２１５と同じ形状である。

【0270】

第２絶縁膜５２０は、第２トレンチ５１９の内面に形成されている。第２絶縁膜５２０は、第１側面５２１を被覆する第１部分５２０ａと、第２側面５２２を被覆する第２部分５２０ｂと、底面５２３を被覆する第３部分５２０ｃとを含む。第１部分５２０ａは、第１側面５２１において、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａを被覆している。第２部分５２０ｂは、第２側面５２２において、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａを被覆している。第３部分（底部）５２０ｃは、底面５２３において、高濃度領域２０６ａを被覆している。

【0271】

第２絶縁膜５２０の第３部分５２０ｃは、底面５２３から第１不純物領域２０６の高濃度領域２０６ａを露出させる開口５２０ｄを有している。開口５２０ｄは、この実施形態では、平面視において第２トレンチ５１９に沿って延びる環状に形成されている。開口５２０ｄは、平面視において第２トレンチ５１９に沿って延びる有端帯状に形成されていてもよい。開口５２０ｄは、第２トレンチ５１９の底面５２３において、側面５２１，５２２から第２トレンチ５１９の内側に間隔を空けた位置に形成されている。開口５２０ｄは、開口幅として第１６幅Ｗ_１６を有している。第１６幅Ｗ_１６は、第１５幅Ｗ_１５と同じである。

【0272】

第２絶縁膜５２０は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。

【0273】

導電膜５２６は、第２絶縁膜５２０の内面に形成されている。導電膜５２６は、第２絶縁膜５２０によって第２不純物領域２０７および埋め込み領域２０８から電気的に絶縁されており、電気的に浮遊状態である。導電膜５２６は、第１部分５２０ａに積層された第１部分５２６ａと、第２部分５２０ｂに積層された第２部分５２６ｂとを含む。第１部分５２６ａおよび第２部分５２６ｂは、第３絶縁膜５２７および後述するエアギャップＡＧ７を挟んで互いに物理的かつ電気的に分離されている。第１部分５２６ａは、第１部分５２０ａの側面（内面）５２０ｅ、および第３部分５２０ｃにおける第１側面５２１側の上面（内面）５２０ｇを被覆している。第１部分５２０ａの側面５２０ｅおよび第３部分５２０ｃの上面５２０ｇは、後述するエアギャップＡＧ７に面している。第２部分５２６ｂは、第２部分５２０ｂの側面（内面）５２０ｆ、および第３部分５２０ｃにおける第２側面５２２側の上面（内面）５２０ｆを被覆している。第１部分５２０ａの側面５２０ｆおよび第３部分５２０ｃの上面５２０ｈは、後述するエアギャップＡＧ７に面している。第１部分５２６ａの上端部５２６ｃおよび第２部分５２６ｂの上端部５２６ｄは、それぞれ第１主面２０３に向かうに従って厚みが薄くなっている。

【0274】

導電膜５２６は、ポリシリコンである。このポリシリコンは、この実施形態では、ｐ型（第１導電型）不純物（たとえばボロン（Ｂ））が添加されたドープトポリシリコンである。

【0275】

第３絶縁膜５２７は、第２トレンチ５１９の開口部５１９ａに形成されている。第３絶縁膜５２７は、導電膜５２６の第１部分５２６ａの上部と、導電膜５２６の第２部分５２６ｂの上部とによって挟まれている。第３絶縁膜５２７は、第１部分５２６ａの上部および第２部分５２６ｂの上部に接している。

【0276】

より具体的には、第３絶縁膜５２７は、導電膜５２６の上端部５２６ｃと導電膜５２６の上端部５２６ｄとによって挟まれている。第３絶縁膜５２７は、上端部５２６ｃおよび上端部５２６ｄに接している。第３絶縁膜５２７は、次に述べるエアギャップＡＧ７に対し、上方から面している。第３絶縁膜５２７は、エアギャップＡＧ７の上方において開口部５１９ａを閉じている。

【0277】

エアギャップＡＧ７は、導電膜５２６の第１部分５２６ａおよび第２部分５２６ｂと、第２絶縁膜５２０の第３部分５２０ｃと、第３絶縁膜５２７と、底面５２３とによって区画された空間であり、内部に空気（air）を含む。エアギャップＡＧ７は、第２主面２０４に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成されている。第２絶縁膜５２０の第１部分５２０ａおよび第２部分５２０ｂは、それぞれ第１部分５２６ａおよび第２部分５２６ｂを介して、エアギャップＡＧ７を、平面視で第２トレンチ５１９が延びる方向に直交する方向に挟んでいる。

【0278】

エアギャップＡＧ７は、幅Ｗ_Ｂを有している。幅Ｗ_Ｂは、平面視において第２トレンチ５１９が延びる方向に直交する方向の最大幅である。幅Ｗ_Ｂは、第２トレンチ５１９の深さの０．００１倍～１．０倍の大きさであってもよい。

【0279】

図１６の例では、エアギャップＡＧ７の上端５２４は、第２不純物領域２０７および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ｂに対し、第１主面２０３側に寄っている。エアギャップＡＧ７の下端５２５は、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａの境界部分２０９Ｃに対し、第２主面２０４側に寄っている。

【0280】

具体的には、エアギャップＡＧ７の上端５２４は、第９深さＤ_９を有している。第９深さＤ_９は、０．１μｍ～３０μｍである。図１６の例では、第９深さＤ_９が、エアギャップＡＧ７の上端５２４と第２不純物領域２０７および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ｂとの間の距離よりも短い。第９深さＤ_９が、上端５２４と境界部分２０９Ｂとの間の距離以上であってもよい。

【0281】

また、具体的には、エアギャップＡＧ７の下端５２５は、第２トレンチ５１９の底面５２３に達している。エアギャップＡＧ７の下端５２５が、第２トレンチ５１９の深さ方向に関し、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａの境界部分２０９Ｃと同じ位置か、あるいは境界部分２０９Ｃと第１不純物領域２０６および埋め込み領域２０８の境界部分２０９Ａとの間に位置していてもよい。

【0282】

エアギャップＡＧ７は、第１主面２０３に沿う横方向において、埋め込み領域２０８における第２トレンチ５１９に対しアクティブ領域２１１側の領域２０８Ａと、埋め込み導電体２１７との間に挟まれている。別の言い方では、エアギャップＡＧ７は、第１主面２０３に沿う横方向において、埋め込み領域２０８と埋め込み導電体２１７との間に挟まれて形成されている。また、エアギャップＡＧ７は、第１主面２０３に沿う横方向において、低濃度領域２０６ｂにおける第２トレンチ５１９に対しアクティブ領域２１１側の領域と、埋め込み導電体２１７との間に挟まれている。

【0283】

図１７Ａ～図１７Ｉは、本開示の第５実施形態に係る半導体装置１Ｇの製造工程を説明するための図であり、図１６に対応する部分の縦断面図である。

【0284】

図１７Ａを参照して、半導体装置１Ｇを製造するには、半導体チップ２０２のベースになる半導体ウエハ３００が用意される。半導体ウエハ３００は、第３実施形態に係る半導体装置１Ｅの製造工程において使用された半導体ウエハ３００（図１４Ａ参照）と同等の半導体ウエハであるので、同一の参照符号を付し、説明を省略する。

【0285】

次に、半導体ウエハ３００の表面３０１に、第１マスク３５１および第２マスク３５２がこの順で積層される。第１マスク３５１はシリコン窒化膜であってもよい。第１マスク３５１は、ＣＶＤ法によって形成されていてもよい。第２マスク３５２は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよい。第２マスク３５２は、ＣＶＤ法によって形成されていてもよい。エッチング法によって、第１マスク３５１および第２マスク３５２が選択的に除去されることにより、第１マスク３５１および第２マスク３５２が第１ハードマスク３５３になる。第１ハードマスク３５３は、表面３０１において第１トレンチ２１５および第２トレンチ５１９を形成すべき領域を露出させ、それら以外の領域を被覆している。

【0286】

第１ハードマスク３５３を介するエッチング法によって、半導体ウエハ３００が選択的に除去される。これにより、半導体ウエハ３００の表面３０１に、第１トレンチ２１５および第２トレンチ５１９が形成される（第１工程）。第１トレンチ２１５は、側面２１５ａ，２１５ｂと、底面２１５ｃとを含む。第２トレンチ５１９は、第１側面５２１と、第２側面５２２と、底面５２３とを含む。エッチング法は、ドライエッチング法および／またはウエットエッチング法であってもよい。その後、第１ハードマスク３５３除去される。

【0287】

次に、図１７Ｂを参照して、第１絶縁膜５１６および第２絶縁膜５２０のベースになる第１ベース絶縁膜３５４が表面３０１に形成される。これにより、第１トレンチ２１５の側面２１５ａ，２１５ｂおよび底面２１５ｃが第１ベース絶縁膜３５４によって被覆される（第２工程）。また、第２トレンチ５１９の側面５２１，５２２および底面５２３が第１ベース絶縁膜３５４によって被覆される（第２工程）。第１ベース絶縁膜３５４は、酸化膜を含む。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。第１ベース絶縁膜３５４は、酸化処理法（たとえば熱酸化処理法）によって形成されてもよい。第１ベース絶縁膜３５４は、ＣＶＤ法によって形成されてもよい。

【0288】

次に、図１７Ｃを参照して、導電膜５２６および埋め込み導電体２１７のベースになる第１ベース導電膜３５５が表面３０１に形成される。これにより、第１トレンチ２１５の側面２１５ａ，２１５ｂおよび底面２１５ｃにおいて、第１ベース絶縁膜３５４の内側に第１ベース導電膜３５５が積層される（第３工程）。また、第２トレンチ５１９の側面５２１，５２２および底面５２３において、第１ベース絶縁膜３５４の内側に第１ベース導電膜３５５が積層される（第３工程）。この実施形態では、第１ベース導電膜３５５は、ｐ型（第１導電型）不純物が添加されたドープトポリシリコンを含む。

【0289】

次に、図１７Ｄを参照して、エッチング法によって、また、第１ベース導電膜３５５において第１トレンチ２１５の底面２１５ｃを被覆する部分、第１ベース導電膜３５５において第２トレンチ５１９の底面５２３を被覆する部分、第１ベース絶縁膜３５４において第１トレンチ２１５の底面２１５ｃの中央部（底面２１５ｃにおいて、側面２１５ａ，２１５ｂから第１トレンチ２１５の内側に間隔を空けた位置）を被覆する部分、および第１ベース絶縁膜３５４において第２トレンチ５１９の底面５２３の中央部（底面５２３において、側面５２１，５２２から第２トレンチ５１９の内側に間隔を空けた位置）を被覆する部分が除去される。エッチング法は、異方性エッチング法であることが好ましい。エッチング法は、たとえば、ドライエッチング法の一例としてのＲＩＥ法であってもよい。これにより、第１トレンチ２１５内の第１ベース絶縁膜３５４に、第１トレンチ２１５の底面２１５ｃの中央部を露出させる開口５１６ｄが形成される。第１トレンチ２１５の側面２１５ａ，２１５ｂを被覆する第１ベース絶縁膜３５４によって、第１絶縁膜５１６が形成される。また、第２トレンチ５１９内の第１ベース絶縁膜３５４に、第２トレンチ５１９の底面５２３の中央部を露出させる開口５２０ｄが形成される。第２トレンチ５１９の側面５２１，５２２を被覆する第１ベース絶縁膜３５４によって、第２絶縁膜５２０が形成される。第２絶縁膜５２０は、第１部分５２０ａと、第２部分５２０ｂと、第３部分５２０ｃとを含む。

【0290】

エッチングに伴って、第１トレンチ２１５の開口部２１５ｄの側面２１５ａ，２１５ｂを被覆している第１ベース導電膜３５５がエッチングされる。

【0291】

また、エッチングに伴って、第２トレンチ５１９の開口部５１９ａの側面５２１，５２２を被覆している第１ベース導電膜３５５が除去される。第２絶縁膜５２０の内側に積層された第１ベース導電膜３５５によって、導電膜５２６が形成される。導電膜５２６は、第１部分５２６ａと、第２部分５２６ｂとを含む。第１部分５２６ａの上端部５２６ｃおよび第２部分５２６ｂの上端部５２６ｄは、第１ベース導電膜３５５のエッチングのために、それらの厚みが、第１主面２０３に向かうに従って薄くなっている。

【0292】

次に、図１７Ｅを参照して、第３絶縁膜５２７のベースになる第２ベース絶縁膜３５６が、第１ベース絶縁膜３５４および第１ベース導電膜３５５を介して表面３０１上に形成される。第２ベース絶縁膜３５６は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。この実施形態では、第２ベース絶縁膜３５６の形成は、ＣＶＤ法によって行われてもよい。

【0293】

第２ベース絶縁膜３５６の形成は、第１トレンチ２１５の開口部２１５ｄおよび第２トレンチ５１９の開口部５１９ａが閉じられるまで続けられる。第１トレンチ２１５の側面２１５ａ，２１５ｂに第１ベース導電膜３５５が形成されているため、第１トレンチ２１５の内部空間の幅は狭い。そのため、第１トレンチ２１５において、第１トレンチ２１５の深さ方向の途中部まで第２ベース絶縁膜３５６が達する前に、第１トレンチ２１５の開口部２１５ｄが第２ベース絶縁膜３５６によって埋め尽くされる。すなわち、開口部２１５ｄに第２ベース絶縁膜３５６が形成される。これにより、第１トレンチ２１５の内部空間に、空洞３５７が形成される。

【0294】

同様に、第２トレンチ５１９の側面５２１，５２２に第１ベース導電膜３５５が形成されているため、第２トレンチ５１９の内部空間の幅は比較的狭い。そのため、第２トレンチ５１９において、第２トレンチ５１９の深さ方向の途中部まで第２ベース絶縁膜３５６が達する前に、第２トレンチ５１９の開口部５１９ａが第２ベース絶縁膜３５６によって埋め尽くされる。これにより、第２トレンチ５１９の内部空間に、エアギャップＡＧ７が形成される（第４工程）。後述するように、開口部５１９ａに埋められた第２ベース絶縁膜３５６によって、第３絶縁膜５２７（図１７Ｈ等参照）が形成される（第４工程）。

【0295】

次に、図１７Ｆを参照して、第２ベース絶縁膜３５６の上に第３マスク３５８が形成される。エッチング法によって、第１ベース絶縁膜３５４、第１ベース導電膜３５５、第２ベース絶縁膜３５６および第３マスク３５８が選択的に除去されることにより、第１ベース絶縁膜３５４、第１ベース導電膜３５５、第２ベース絶縁膜３５６および第３マスク３５８が第２ハードマスク３５９になる。第２ハードマスク３５９は、表面３０１において第１トレンチ２１５を被覆する部分を露出させ、それら以外の領域を被覆している。次に、第２ハードマスク３５９を介するエッチング法によって、第１トレンチ２１５の開口部２１５ｄから第２ベース絶縁膜３５６が除去される（第５工程）。これにより、第１トレンチ２１５の開口部２１５ｄが、空洞３５７に連通する。

【0296】

次に、図１７Ｇを参照して、埋め込み導電体２１７のベースになる第２ベース導電膜３６０が、第２ハードマスク３５９を介して表面３０１上に形成される。この実施形態では、第２ベース導電膜３６０は、ｐ型（第１導電型）不純物が添加されたドープトポリシリコンを含む。第２ベース導電膜３６０の形成は、ＣＶＤ法によって行われてもよい。第２ベース導電膜３６０は、第１トレンチ２１５が埋め尽くされるまで続けられる（第６工程）。

【0297】

次に、図１７Ｈを参照して、第２ベース導電膜３６０の不要な部分が除去される。この工程は、研削法によって表面３０１が露出するまで、第２ベース導電膜３６０、第３マスク３５８、第２ベース絶縁膜３５６、第１ベース導電膜３５５および第１ベース絶縁膜３５４を除去する工程を含む。研削法は、ＣＭＰ法であってもよい。この工程において、研削法に代えて、エッチング法（ウエットエッチング法および／またはドライエッチング法）が採用されてもよい。第１トレンチ２１５に残存する第１ベース導電膜３５５および第２ベース導電膜３６０によって、埋め込み導電体２１７が形成される。また、第２トレンチ５１９に残存する第２ベース絶縁膜３５６によって、第３絶縁膜５２７が形成される。

【0298】

その後の工程は、図１４Ｋおよび図１４Ｌに示す工程と同じである。図１４Ｋおよび図１４Ｌに示す工程の説明は既に終了しているので、これらの工程の説明を省略する。

【0299】

図１４Ｋおよび図１４Ｌに示す工程の後、図１７Ｉを参照して、第４ベース絶縁膜３１２の不要な部分が除去される。この工程では、表面３０１が露出するまで、第４ベース絶縁膜３１２が研削法によって除去される。研削法は、ＣＭＰ法であってもよい。これにより、第１シャロートレンチ２４２に残存する第４ベース絶縁膜３１２によって第１埋め込み絶縁体２４３が形成され、第２シャロートレンチ２４７に残存する第４ベース絶縁膜３１２によって第２埋め込み絶縁体２４８が形成される。すなわち、第３トレンチ構造２４１および第４トレンチ構造２４６が形成される。この工程において、研削法に代えて、エッチング法（ウエットエッチング法および／またはドライエッチング法）が採用されてもよい。

【0300】

また、第３トレンチ構造２４１および第４トレンチ構造２４６の形成に並行して、半導体ウエハ３００の表面３０１に第５トレンチ構造２６０が形成される。

【0301】

次に、半導体ウエハ３００の表面３０１側に、ＭＩＳＦＥＴセル２５０等の機能デバイスが形成される。これにより、半導体ウエハ３００の表面３０１側にアクティブ領域２１１が形成される。以上を含む工程によって、半導体装置１Ｇが形成される。

【0302】

半導体装置１Ｇの製造工程では、半導体装置１Ｅの製造工程と比較して、トレンチ（第１トレンチ２１５および第２トレンチ５１９）を形成するためのエッチング工程の回数を削減できる、というメリットがある。

【0303】

本開示の第５実施形態に係る半導体装置１Ｇによれば、第３実施形態に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。

【0304】

第５実施形態に係る半導体装置１Ｇによれば、さらに、次の作用効果を奏する。すなわち、この実施形態では、第２絶縁膜５２０の第３部分５２０ｃに開口５２０ｄが形成されている。そのため、第２絶縁膜５２０に生じた応力を開口５２０ｄに逃がすことができる。これにより、第２絶縁膜５２０における結晶欠陥の発生を、より効果的に防止できる。

【0305】

以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、本開示はさらに他の形態で実施することもできる。

【0306】

第５実施形態の変形例を図１８に示す。図１８は、図１６に対応する図である。図１８に示す半導体装置１Ｈは、第２絶縁膜５２０の第３部分（底部）５２０ｃに開口５２０ｄが形成されない点において、第５実施形態に係る半導体装置１Ｇと相違している。この場合、第２絶縁膜５２０によって、第２トレンチ５１９の底面５２３の全域が被覆されている。そして、エアギャップＡＧ７の下端５２５が、第３部分５２０ｃの上面（内面）５２０ｊ上に位置している。第３部分５２０ｃの上面５２０ｊは、エアギャップＡＧ７に面している。

【0307】

また、半導体装置１Ｇ，１Ｈにおいて、第２トレンチ構造５１４から導電膜５２６を省略してもよい。

【0308】

また、素子分離部２１２が、１つのアクティブ領域２１１を環状に取り囲んで当該アクティブ領域２１１を区画するものではなく、隣り合う複数（たとえば２つ）のアクティブ領域（アクティブ領域２１１、ならびに次に述べるアクティブ領域２１１第１アクティブ領域２１１Ａおよびアクティブ領域２１１第２アクティブ領域２１１Ｂ）の境界を区画するものであってもよい。

【0309】

具体的には、図１９および図２０に示す半導体装置１Ｉのように、隣り合う２つのアクティブ領域２１１の境界を区画する素子分離部２１２は、一対の第２トレンチ構造２１４を含んでおり、この第２トレンチ構造２１４が、第１トレンチ構造２１３の両側に１つずつ形成されていてもよい。別の言い方では、第２トレンチ２１９が、第１トレンチ２１５の両側に形成されていてもよい。素子分離部２１２は、有端帯状に形成されていてもよい。具体的には、素子分離部２１２は、ライン状に延びていてもよい。「ライン状」とは、図１９に示すような直線状に限られず、曲線状を含む意味であってもよい。

【0310】

この場合、２つの第２トレンチ構造２１４が、第１トレンチ構造２１３を、平面視で素子分離部２１２が延びる方向に直交する方向に挟む。図２０に示すように、素子分離部２１２は、第３トレンチ構造２４１を備えずに、第４トレンチ構造２４６を２つ備える構成であってもよい。この場合、２つの第４トレンチ構造２４６は、それぞれ、平面視において２つの第２トレンチ構造２１４の第２トレンチ２１９に重なる位置に形成されている。２つの第４トレンチ構造２４６は、第１トレンチ構造２１３の埋め込み導電体２１７を、平面視で素子分離部２１２が延びる方向に直交する方向に挟む。

【0311】

また、図２１および図２２に示す半導体装置１Ｊのように、隣り合う２つのアクティブ領域（アクティブ領域２１１第１アクティブ領域２１１Ａおよびアクティブ領域２１１第２アクティブ領域２１１Ｂ）の境界を区画する素子分離部２１２が、１つの第１トレンチ構造２１３と、１つの第２トレンチ構造２１４とを含む構成であってもよい。隣り合う２つのアクティブ領域は、高耐圧な素子２５０Ａが形成されたアクティブ領域２１１第１アクティブ領域２１１Ａ、および素子２５０Ａよりも低耐圧な素子２５０Ｂが形成されたアクティブ領域２１１第２アクティブ領域２１１Ｂを含んでいてもよい。素子２５０Ａおよび素子２５０Ｂは、ＭＩＳＦＥＴセル２５０（図１２等参照）と同等の構成であってもよい。図２１および図２２の例では、第２トレンチ構造２１４が、第１トレンチ構造２１３に対しアクティブ領域２１１第１アクティブ領域２１１Ａ側に形成されている。また、第１トレンチ構造２１３が、第２トレンチ構造２１４に対しアクティブ領域２１１第２アクティブ領域２１１Ｂ側に形成されている。別の言い方では、第２トレンチ２１９が、第１トレンチ２１５に対しアクティブ領域２１１第１アクティブ領域２１１Ａ側に形成され、かつ第１トレンチ２１５が、第２トレンチ２１９に対しアクティブ領域２１１第２アクティブ領域２１１Ｂ側に形成されている。

【0312】

また、図１９～図２２に示す変形例は、半導体装置１Ｅだけでなく、半導体装置１Ｆ，１Ｇ，１Ｈと組み合わされていてもよい。

【0313】

また、たとえば、半導体装置１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊの各半導体部分の導電型を反転した構成が採用されてもよい。たとえば、半導体装置１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊにおいて、ｐ型（第１導電型）の部分がｎ型であり、ｎ型（第２導電型）の部分がｐ型であってもよい。

【0314】

この明細書および図面の記載から以下に付記する特徴が抽出され得る。

【0315】

［付記１－１］
第１主面（３）およびその反対側の第２主面（４）を有する半導体チップ（２）と、
前記半導体チップ（２）の前記第１主面（３）側に形成され、アクティブ領域（１１）を区画する素子分離部（１２）とを含み、
前記素子分離部（１２）は、
前記半導体チップ（２）の前記第１主面（３）側に形成されたトレンチ（１６，１１５）と、
前記トレンチ（１６，１１５）の側面（２１，２２，１１８，１１９）に形成された第１絶縁膜（４１，５１，１２３，１２７）と、
前記第１絶縁膜（４１，５１，１２３，１２７）から前記トレンチ（１６，１１５）の内側にエアギャップ（ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３，ＡＧ４）を挟んで形成された第２絶縁膜（４２，５２，２４２，２５２）と、
前記第２絶縁膜（４２，５２）で被覆され、前記トレンチ（１６，１１５）の底部（２３，１２０）で前記半導体チップ（２）に接続された埋め込み導電体（１７）とを含む、半導体装置（１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）。

【0316】

この構成によれば、素子分離部（１２）が、トレンチ（１６，１１５）と、トレンチ（１６，１１５）内に埋め込まれた埋め込み導電体（１７）とを含む。トレンチ（１６，１１５）内において、トレンチ（１６，１１５）の側面（２１，２２，１１８，１１９）に形成された第１絶縁膜（４１，５１，１２３，１２７）と、埋め込み導電体（１７）を被覆する第２絶縁膜（４２，５２）とが、エアギャップ（ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３，ＡＧ４）を挟んで形成されている。これにより、埋め込み導電体（１７）を、第１絶縁膜（４１，５１，１２３，１２７）および第２絶縁膜（４２，５２）によって、アクティブ領域（１１）から良好に電気的に絶縁できる。ゆえに、半導体チップ（２）の第１主面（３）に沿う横方向の耐圧を向上できる。

【0317】

［付記１－２］
前記トレンチ（１６，１１５）の前記側面（２１，２２，１１８，１１９）は、断面視において、前記トレンチ（１６，１１５）の開口端（２１ａ，２２ａ，１１８ａ，１１９ａ）よりも前記トレンチ（１６，１１５）の深さ方向（Ｚ）の途中部が前記トレンチ（１６，１１５）の外側に凸となるような形状に形成されている、付記１－１に記載の半導体装置（１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）。

【0318】

［付記１－３］
前記トレンチ（１６）の前記側面（２１，２２）は、断面視において、前記トレンチ（１６）の前記底部（２３）から前記第１主面（３）に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成されている、付記１－２に記載の半導体装置（１，１Ｃ，１Ｄ）。

【0319】

［付記１－４］
前記トレンチ（１１５）の前記側面（１１８，１１９）は、断面視において、前記トレンチ（１１５）の外側に凸のアーチ状に形成されている、付記１－２に記載の半導体装置（１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）。

【0320】

［付記１－５］
前記埋め込み導電体（１７）は、断面視において、前記埋め込み導電体（１７）の底壁（３８）から前記第１主面（３）に向かって幅が大きくなるテーパ状の側壁（３６，３７）を有し、
前記埋め込み導電体（１７）の前記側壁（３６，３７）に前記第２絶縁膜（４２，５２）が接している、付記１－１～付記１－４のいずれか一項に記載の半導体装置（１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）。

【0321】

［付記１－６］
前記半導体チップ（２）が、前記第２主面（４）側に形成され、前記埋め込み導電体（１７）が前記トレンチ（１６，１１５）の前記底部（２３，１２０）で接続される第１導電型の第１不純物領域（６）と、前記第１主面（３）側に形成された第２導電型の第２不純物領域（７）と、前記第１不純物領域（６）と前記第２不純物領域（７）との間に埋め込まれた第２導電型の埋め込み領域（８）とを含み、
前記エアギャップ（ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３，ＡＧ４）は、前記第１主面（３）に沿う横方向において、前記埋め込み領域（８）と前記埋め込み導電体（１７）との間に挟まれて形成されている、付記１－１～付記１－５のいずれか一項に記載の半導体装置（１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）。

【0322】

［付記１－７］
前記トレンチ（１１５）の前記側面（１１８，１１９）は、断面視において、前記トレンチ（１１５）の外側に凸のアーチ状に形成されており、
アーチ状の前記側面（１１８，１１９）の頂部（１１８ｐ，１１９ｐ）が、前記埋め込み領域（８）と前記埋め込み導電体（１７）との間に挟まれている、付記１－６に記載の半導体装置（１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）。

【0323】

［付記１－８］
前記第１絶縁膜（４１，５１，１２３，１２７）が、前記トレンチ（１６，１１５）の一方側の前記側面（２１，１１８）、および前記トレンチ（１６，１１５）の他方側の前記側面（２２，１１９）の双方に形成されており、
前記エアギャップ（ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３，ＡＧ４）が、前記埋め込み導電体（１７）と前記トレンチ（１６，１１５）の前記一方側の前記側面（２１，１１８）との間、および前記埋め込み導電体（１７）と前記トレンチ（１６，１１５）の前記他方側の前記側面（２２，１１９）との間の双方に形成されている、付記１－１～付記１－７のいずれか一項に記載の半導体装置（１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）。

【0324】

［付記１－９］
前記第１絶縁膜（４１，５１，１２３，１２７）および前記第２絶縁膜（４２，５２）は、前記トレンチ（１６，１１５）の上部（１６ａ，１１５ａ）において互いに接続されており、前記トレンチ（１６，１１５）の深さ方向（Ｚ）の途中部において接続されていない、付記１－１～付記１－８のいずれか一項に記載の半導体装置（１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）。

【0325】

［付記１－１０］
前記埋め込み導電体（１７）が、前記第２絶縁膜（４２，５２）よりも前記第２主面（４）側に突出する突出部（１７ｂ）を含み、
前記エアギャップ（ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３，ＡＧ４）は、前記トレンチ（１６，１１５）の深さ方向（Ｚ）に関し、前記突出部（１７ｂ）の底壁（３８）よりも前記第１主面側（３）に位置する、付記１－１～付記１－９のいずれか一項に記載の半導体装置（１，１Ｂ，１Ｄ）。

【0326】

［付記１－１１］
前記埋め込み導電体（１７）の底壁（３８）が、前記トレンチ（１６，１１５）の深さ方向（Ｚ）に関し、前記第２絶縁膜（４２，５２）の下端（４２ａ，５２ａ）および前記エアギャップ（ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３，ＡＧ４）の下端（４９，５９，１３２，１３１）よりも、前記第１主面（３）側に位置する、付記１－１～付記１－９のいずれか一項に記載の半導体装置（１Ｃ）。

【0327】

［付記１－１２］
半導体ウエハ（１００）の表面（１０１）にアクティブ領域（１１）を区画するように第１トレンチ（１０５）を形成する第１工程と、
前記第１トレンチ（１０５）に埋め込み導電体（１７）を埋め込む第２工程と、
前記埋め込み導電体（１７）の側壁（３６，３７）をその内部に露出させるように、前記埋め込み導電体（１７）で形成された第１側面（１０９ａ，１１０ａ，１３３ａ，１３４ａ）、および前記半導体ウエハ（１００）の一部で形成された第２側面（１０９ｂ，１１０ｂ，１３３ｂ，１３４ｂ）を有する第２トレンチ（１０９，１１０，１３３，１３４）を前記埋め込み導電体（１７）の側方に形成する第３工程と、
前記第２トレンチ（１０９，１１０，１３３，１３４）の内部空間により形成されたエアギャップ（ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ３，ＡＧ４）を挟んで対向するように、前記第１側面（１０９ａ，１１０ａ，１３３ａ，１３４ａ）および前記第２側面（１０９ｂ，１１０ｂ，１３３ｂ，１３４ｂ）にそれぞれ第１絶縁膜（４１，５１，１２３，１２７）および第２絶縁膜（４２，５２）を形成する第４工程とを含む、半導体装置（１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）の製造方法。

【0328】

［付記１－１３］
前記第３工程が、断面視において、前記エアギャップ（ＡＧ１，ＡＧ２）の幅が、前記第２トレンチ（１０９，１１０）の底部（１０９ｃ，１１０ｃ）から前記半導体ウエハ（１００）の前記表面（１０１）に向かって小さくなるテーパ状に形成されるように、前記第２トレンチ（１０９，１１０）の前記第２側面（１０９ｂ，１１０ｂ）を前記半導体ウエハ（１００）の前記表面（１０１）に対する傾斜面として形成する工程を含む、付記１－１２に記載の半導体装置（１，１Ｃ，１Ｄ）の製造方法。

【0329】

［付記１－１４］
前記第３工程が、前記第２トレンチ（１３３，１３４）の前記第２側面（１３３ｂ，１３４ｂ）を、断面視において、前記埋め込み導電体（１７）側と反対側に凸のアーチ状に形成する工程を含む、付記１－１２に記載の半導体装置（１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）の製造方法。

【0330】

［付記１－１５］
前記第３工程が、前記第２トレンチ（１０９，１１０，１３３，１３４）を、前記第１トレンチ（１０５）よりも浅い深さに形成する工程を含む、付記１－１２～付記１－１４のいずれか一項に記載の半導体装置（１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）の製造方法。

【0331】

［付記２－１］
第１主面（２０３）およびその反対側の第２主面（２０４）を有する半導体チップ（２）と、
前記半導体チップ（２０２）の前記第１主面（２０３）側に形成され、アクティブ領域（２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ）を区画する素子分離部（２１２）とを含み、
前記素子分離部（２１２）は、
前記半導体チップ（２０２）に形成された第１トレンチ（２１５）と、
前記第１トレンチ（２１５）の内面（２１５ａ，２１５ｂ）に形成された第１絶縁膜（２１６，５１６）と、
前記第１トレンチ（２１５）に埋め込まれ、前記第１トレンチ（２１５）の底部（２１５ｃ）で前記半導体チップ（２０２）に接続された埋め込み導電体（２１７）と、
前記第１トレンチ（２１５）に対し前記アクティブ領域（２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ）側において前記第１トレンチ（２１５）に隣接して形成された第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）と、
前記第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）の内部に中空のエアギャップ（ＡＧ５，ＡＧ６，ＡＧ７）が形成されるように前記第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）の内面（２２１，２２２，２２３，４２１，４２２，４２３，５２１，５２２，５２３）に形成された第２絶縁膜（２２０，４２０，５２０）とを含む、半導体装置（１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ）。

【0332】

この構成によれば、素子分離部（２１２）において、埋め込み導電体（２１７）が埋め込まれた第１トレンチ（２１５）に隣接して、第１トレンチ（２１５）のアクティブ領域（２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ）側に、第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）が形成される。第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）の内面（２２１，２２２，２２３，４２１，４２２，４２３，５２１，５２２，５２３）に形成される第２絶縁膜（２２０，４２０，５２０）によって、中空のエアギャップ（ＡＧ５，ＡＧ６，ＡＧ７）が第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）の内部に形成される。埋め込み導電体（２１７）に対しアクティブ領域（２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ）側に形成されるエアギャップ（ＡＧ５，ＡＧ６，ＡＧ７）および第２絶縁膜（２２０，４２０，５２０）によって、埋め込み導電体（２１７）がアクティブ領域（２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ）から電気的に絶縁される。これにより、埋め込み導電体（２１７）を、アクティブ領域（２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ）から良好に絶縁できる。ゆえに、半導体チップ（２０２）の第１主面（２０３）に沿う横方向の耐圧を向上できる。

【0333】

［付記２－２］
前記第２トレンチ（２１９，４１９）は、前記第２トレンチ（２１９，４１９）の深さ方向（Ｚ）の途中部が前記第２トレンチ（２１９，４１９）の開口端（２２１ａ，２２２ａ，４２１ａ，４２２ａ）よりも断面視において前記第２トレンチ（２１９，４１９）の外側に凸となるような形状に形成されている、付記２－１に記載の半導体装置（１Ｅ，１Ｆ，１Ｉ，１Ｊ）。

【0334】

［付記２－３］
前記第２トレンチ（２１９）は、断面視において、前記第２トレンチ（２１９）の底部（２２３）から前記第１主面（２０３）に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成されている、付記２－２に記載の半導体装置（１Ｅ，１Ｉ，１Ｊ）。

【0335】

［付記２－４］
前記第２トレンチ（４１９）の側面（４２１，４２２）は、断面視において、前記第２トレンチ（４１９）の外側に凸のアーチ状に形成されている、付記２－２に記載の半導体装置（１Ｆ，１Ｉ，１Ｊ）。

【0336】

［付記２－５］
前記第２トレンチ（２１９，４１９）が、前記第１トレンチ（２１５）と異なる深さ（Ｄ_４，Ｄ_６）を有している、付記２－２～付記２－４のいずれか一項に記載の半導体装置（１Ｅ，１Ｆ，１Ｉ，１Ｊ）。

【0337】

［付記２－６］
前記第２絶縁膜（５２０）における前記エアギャップ（ＡＧ７）に面する内面（５２０ｅ，５２０ｆ，５２０ｇ，５２０ｈ，５２０ｊ）に形成された導電膜（５２５）をさらに含む、付記２－１に記載の半導体装置（１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ）。

【0338】

［付記２－７］
前記第２トレンチ（５１９）内の前記エアギャップ（ＡＧ７）の上方に面する位置において、前記第２絶縁膜（５２０）および前記導電膜（５２６）を被覆する第３絶縁膜（５２７）をさらに含む、付記２－６に記載の半導体装置（１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ）。

【0339】

［付記２－８］
前記第２絶縁膜（５２０）の底部（５２０ｃ）に開口（５２０ｄ）が形成されている、付記２－６または付記２－７に記載の半導体装置（１Ｇ，１Ｉ，１Ｊ）。

【0340】

［付記２－９］
前記第２トレンチ（５１９）が、前記第１トレンチ（２１５）と同じ深さ（Ｄ_８）を有している、付記２－６～付記２－８のいずれか一項に記載の半導体装置（１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ）。

【0341】

［付記２－１０］
前記第２トレンチ（５１９）が、断面視で、前記第１トレンチ（２１５）と同じ形状である、付記２－６～付記２－９のいずれか一項に記載の半導体装置（１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ）。

【0342】

［付記２－１１］
前記半導体チップ（２０２）が、前記第２主面（２０４）側に形成され、前記埋め込み導電体（２１７）が前記第１トレンチ（２１５）の前記底部（２１５ｃ）で接続される第１導電型の第１不純物領域（２０６）と、前記第１主面（２０３）側に形成された第２導電型の第２不純物領域（２０７）と、前記第１不純物領域（２０６）と前記第２不純物領域（２０７）との間に埋め込まれた第２導電型の埋め込み領域（２０８）とを含み、
前記エアギャップ（ＡＧ５，ＡＧ６，ＡＧ７）は、前記第１主面（２０３）に沿う横方向において、前記埋め込み領域（２０８）と前記埋め込み導電体（２１７）との間に挟まれて形成されている、付記２－１～付記２－１０のいずれか一項に記載の半導体装置（１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ）。

【0343】

［付記２－１２］
前記アクティブ領域（２１１Ａ，２１１Ｂ）が、相対的に高耐圧な素子（２５０Ａ）が形成された第１アクティブ領域（２１１Ａ）と、前記第１アクティブ領域（２１１Ａ）に隣り合うアクティブ領域であって相対的に低耐圧な素子（２５０Ｂ）が形成された第２アクティブ領域（２１１Ｂ）とを含み、
前記第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）が、前記第１トレンチ（２１５）に対し前記第１アクティブ領域（２１１Ａ）側に形成され、かつ前記第１トレンチ（２１５）が、前記第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）に対し前記第２アクティブ領域（２１１Ｂ）側に形成されている、付記２－１～付記２－１１のいずれか一項に記載の半導体装置（１Ｊ）。

【0344】

［付記２－１３］
前記第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）が、前記第１トレンチ（２１５）の両側に形成された一対の第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）を含む、付記２－１～付記２－１２のいずれか一項に記載の半導体装置（１Ｉ）。

【0345】

［付記２－１４］
半導体ウエハ（３００）の表面（３０１）にアクティブ領域（２１１）を区画する第１トレンチ（２１５）および第２トレンチ（２１９，４１９）を含む素子分離部（２１２）を形成する工程を含み、
前記素子分離部（２１２）を形成する工程は、
前記半導体ウエハ（３００）に第２トレンチ（２１９，４１９）を形成する第１工程と、
前記第２トレンチ（２１９，４１９）の内面（２２１，２２２，２２３，４２１，４２２，４２３）に第２絶縁膜（２２０，４２０）を形成することにより、前記第２トレンチ（２１９，４１９）の内部に中空のエアギャップ（ＡＧ５，ＡＧ６）を形成する第２工程と、
前記第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）に対し前記アクティブ領域（２１１）側と反対側に、前記第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）に隣接する第１トレンチ（２１５）を形成する第３工程と、
前記第１トレンチ（２１５）の内面（２１５ａ，２１５ｂ）に第１絶縁膜（２１６）を形成する第４工程と、
埋め込み導電体（２１７）を、前記第１トレンチ（２１５）において前記第１絶縁膜（２１６）の内側に埋め込む第５工程を含む、半導体装置（１Ｅ，１Ｆ，１Ｉ，１Ｊ）の製造方法。

【0346】

［付記２－１５］
半導体ウエハ（３００）の表面（３０１）にアクティブ領域（２１１）を区画するように、第１トレンチ（２１５）、および前記第１トレンチ（２１５）に対し前記アクティブ領域（２１１）側に隣接する第２トレンチ（５１９）を形成する第１工程と、
前記第１トレンチ（２１５）の内面（２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ）および前記第２トレンチ（５１９）の内面（５２１，５２２，５２３）に、それぞれ第１絶縁膜（５１６）および第２絶縁膜（５２０）を形成する第２工程と、
前記第１絶縁膜（５１６）の内側および前記第２絶縁膜（５２０）の内側に、それぞれ導電膜（５２６）および第１ベース導電膜（３５５）を積層する第３工程と、
前記第２トレンチ（５１９）の開口部（５１９ａ）を第３絶縁膜（５２７）によって塞ぐことにより、前記第２トレンチ（５１９）の内部空間に、前記導電膜（５２６）および前記第３絶縁膜（５２７）によって区画された中空のエアギャップ（ＡＧ７）を形成し、かつ前記第１トレンチ（２１５）の開口部（２１５ｄ）をベース絶縁膜（３５６）によって塞ぐ第４工程と、
前記第１トレンチ（２１５）から前記ベース絶縁膜（３５６）を除去する第５工程と、
前記第１トレンチ（２１５）において前記第１ベース導電膜（３５５）の内側に第２ベース導電膜（３６０）を埋め込む第６工程とを含む、半導体装置（１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ）の製造方法。

【符号の説明】

【0347】

１Ａ ：半導体装置
１Ｂ ：半導体装置
１Ｃ ：半導体装置
１Ｄ ：半導体装置
１Ｅ ：半導体装置
１Ｆ ：半導体装置
１Ｇ ：半導体装置
１Ｈ ：半導体装置
１Ｉ ：半導体装置
１Ｊ ：半導体装置
２ ：半導体チップ
３ ：第１主面
４ ：第２主面
５Ａ ：第１側面
５Ｂ ：第２側面
５Ｃ ：第３側面
５Ｄ ：第４側面
６ ：第１不純物領域
６ａ ：高濃度領域
６ｂ ：低濃度領域
７ ：第２不純物領域
８ ：埋め込み領域
９Ａ ：境界部分
９Ｂ ：境界部分
９Ｃ ：境界部分
１０ ：デバイス領域
１１ ：アクティブ領域
１２ ：素子分離部
１３ ：第１トレンチ構造
１６ ：トレンチ
１６ａ ：上部
１７ ：埋め込み導電体
１７ａ ：本体部
１７ｂ ：突出部
１８ ：第１絶縁部
１９ ：第２絶縁部
２１ ：第１側面（側面、一方側の側面）
２１ａ ：開口端
２２ ：第２側面（側面、他方側の側面）
２２ａ ：開口端
２３ ：底面（底部）
２３ａ ：端部
２３ｂ ：端部
２６ ：第１側部底面
２７ ：第２側部底面
２８ ：中央底面
３１ ：第１溝側面
３２ ：第２溝側面
３３ ：底面
３６ ：第１側壁（側壁）
３６ａ ：上部分
３６ｂ ：下部分
３７ ：第２側壁（側壁）
３７ａ ：上部分
３７ｂ ：下部分
３８ ：底壁
４１ ：第１絶縁膜
４２ ：第２絶縁膜
４３ ：第３絶縁膜
４４ ：上部絶縁膜
４４ａ ：下端
４５ ：内端
４６ ：段部
４８ ：上端
４９ ：下端
５１ ：第１絶縁膜
５２ ：第２絶縁膜
５３ ：第３絶縁膜
５４ ：上部絶縁膜
５４ａ ：下端
５５ ：内端
５６ ：段部
５８ ：上端
６１ ：第２トレンチ構造
６２ ：シャロートレンチ
６３ ：埋め込み絶縁体
７０ ：ＭＩＳＦＥＴセル
７１ ：第１ウェル領域
７２ ：第２ウェル領域
７３ ：ドレイン領域
７４ ：ソース領域
７５ ：チャネル領域
７６ ：コンタクト領域
７７ ：プレーナゲート構造
７８ ：ゲート絶縁膜
７９ ：ゲート電極
８０ ：第３トレンチ構造
８１ ：シャロートレンチ
８２ ：埋め込み絶縁体
８３ ：ドレインコンタクト電極
８４ ：ソースコンタクト電極
８５ ：ゲートコンタクト電極
９１ ：コンタクト電極
９２ ：第２コンタクト電極
１００ ：半導体ウエハ
１０１ ：表面
１０２ ：第１マスク
１０６ ：ポリシリコン材料
１０７ ：第３マスク
１０８ ：第３ハードマスク
１０９ ：第２トレンチ
１０９ａ ：第１側面
１０９ｂ ：第２側面
１０９ｃ ：底面
１０９ｄ ：開口部
１１０ ：第３トレンチ（第２トレンチ）
１１０ａ ：第１側面
１１０ｂ ：第２側面
１１０ｃ ：底面
１１０ｄ ：開口部
１１１ ：第１絶縁材料
１１２ ：第４マスク
１１３ ：第２絶縁材料
１Ｂ ：半導体装置
１３３ ：第２トレンチ
１３３ａ ：第１側面
１３３ｂ ：第２側面
１３３ｃ ：底面（底部）
１３３ｄ ：開口部
１３４ ：第３トレンチ（第２トレンチ）
１３４ａ ：第１側面
１３４ｂ ：第２側面
１３４ｃ ：底面（底部）
１３４ｄ ：開口部
１１４ ：第１トレンチ構造
１１５ ：トレンチ
１１５ａ ：上部
１１６ ：第１絶縁部
１１７ ：第２絶縁部
１１８ ：第１側面（側面、一方側の側面）
１１８ａ ：開口端
１１８ｐ ：頂部
１１９ ：第２側面（側面、他方側の側面）
１１９ａ ：開口端
１１９ｐ ：頂部
１２０ ：底面（底部）
１２１ ：第１底面
１２２ ：第２底面
１２３ ：第１絶縁膜
１２４ ：第３絶縁膜
１２５ ：内端
１２６ ：上端
１３２ ：２下端
１２７ ：第１絶縁膜
１２８ ：第３絶縁膜
１２９ ：内端
１３０ ：上端
１３１ ：下端
２０２ ：半導体チップ
２０３ ：第１主面
２０４ ：第２主面
２０５Ａ ：第１側面
２０５Ｂ ：第２側面
２０５Ｃ ：第３側面
２０５Ｄ ：第４側面
２０６ ：第１不純物領域
２０６ａ ：高濃度領域
２０６ｂ ：低濃度領域
２０７ ：第２不純物領域
２０８ ：埋め込み領域
２０８Ａ ：領域
２０８Ｂ ：境界部分
２０９Ａ ：境界部分
２０９Ｂ ：境界部分
２０９Ｃ ：境界部分
２１０ ：デバイス領域
２１１ ：アクティブ領域
２１１Ａ ：第１アクティブ領域
２１１Ｂ ：第２アクティブ領域
２１２ ：素子分離部
２１３ ：第１トレンチ構造
２１４ ：第２トレンチ構造
２１５ ：第１トレンチ
２１５ａ ：側面（内面）
２１５ｂ ：側面（内面）
２１５ｃ ：底面（内面、底部）
２１５ｄ ：開口部
２１６ ：第１絶縁膜
２１６ｄ ：開口
２１７ ：埋め込み導電体
２１９ ：第２トレンチ
２１９ａ ：開口部
２２０ ：第２絶縁膜
２２０ａ ：第１部分
２２０ｂ ：第２部分
２２０ｃ ：第３部分
２２０ｄ ：第４部分
２２１ ：第１側面（内面）
２２１ａ ：開口端
２２１ｂ ：底部
２２２ ：第２側面（内面）
２２２ａ ：開口端
２２２ｂ ：底部
２２３ ：底面（内面、底部）
２２４ ：上端
２２５ ：下端
２４１ ：第３トレンチ構造
２４２ ：第１シャロートレンチ
２４３ ：第１埋め込み絶縁体
２４６ ：第４トレンチ構造
２４７ ：第２シャロートレンチ
２４８ ：第２埋め込み絶縁体
２５０ ：ＭＩＳＦＩＴセル
２５０Ａ ：素子
２５０Ｂ ：素子
２５１ ：第１ウェル領域
２５２ ：第２ウェル領域
２５３ ：ドレイン領域
２５４ ：ソース領域
２５５ ：チャネル領域
２５６ ：コンタクト領域
２５７ ：プレーナゲート構造
２５９ ：ゲート電極
２６０ ：第５トレンチ構造
２６１ ：シャロートレンチ
２６２ ：埋め込み絶縁体
２６３ ：ドレインコンタクト電極
２６４ ：ソースコンタクト電極
２６５ ：ゲートコンタクト電極
２７１ ：コンタクト電極
２７２ ：第２コンタクト電極
３００ ：半導体ウエハ
３０１ ：表面
３０２ ：第１マスク
３０３ ：第２マスク
３０４ ：第１ハードマスク
３０５ ：第１ベース絶縁膜
３０６ ：第３マスク
３０７ ：第２ハードマスク
３０８ ：第２ベース絶縁膜
３１０ ：第２ベース導電膜
３１１ ：第４マスク
３１２ ：第４ベース絶縁膜
３５１ ：第１マスク
３５２ ：第２マスク
３５３ ：第１ハードマスク
３５４ ：第１ベース絶縁膜
３５５ ：第１ベース導電膜
３５６ ：第２ベース絶縁膜（ベース絶縁膜）
３５７ ：空洞
３５８ ：第３マスク
３５９ ：第２ハードマスク
３６０ ：第２ベース導電膜
１Ｆ ：半導体装置
４１４ ：第２トレンチ構造
４１９ ：第２トレンチ
４１９ａ ：開口部
４２０ ：第２絶縁膜
４２０ａ ：第１部分
４２０ｂ ：第２部分
４２０ｃ ：第３部分
４２０ｄ ：第４部分
４２１ ：第１側面（内面）
４２１ａ ：開口端
４２１ｐ ：頂部
４２２ ：第２側面（内面）
４２２ａ ：開口端
４２２ｐ ：頂部
４２３ ：底面（内面、底部）
４２４ ：上端
４２５ ：下端
１Ｇ ：半導体装置
５１４ ：第２トレンチ構造
５１６ ：第１絶縁膜
５１６ａ ：突出部
５１６ｂ ：突出部
５１６ｄ ：開口
５１９ ：第２トレンチ
５１９ａ ：開口部
５２０ ：第２絶縁膜
５２０ａ ：第１部分
５２０ｂ ：第２部分
５２０ｃ ：第３部分
５２０ｄ ：開口
５２０ｅ ：側面（内面）
５２０ｆ ：側面（内面）
５２０ｇ ：上面（内面）
５２０ｈ ：上面（内面）
５２０ｊ ：上面（内面）
５２１ ：第１側面（内面）
５２２ ：第２側面（内面）
５２３ ：底面（内面、底部）
５２４ ：上端
５２５ ：下端
５２６ ：導電膜
５２６ａ ：第１部分
５２６ｂ ：第２部分
５２６ｃ ：上端部
５２６ｄ ：上端部
５２７ ：第３絶縁膜
ＡＧ１ ：エアギャップ
ＡＧ２ ：エアギャップ
ＡＧ３ ：エアギャップ
ＡＧ４ ：エアギャップ
ＡＧ５ ：エアギャップ
ＡＧ６ ：エアギャップ
ＡＧ７ ：エアギャップ
Ｄ ：距離
Ｄ_１ ：第１深さ
Ｄ_２ ：第２深さ
Ｄ_３ ：第３深さ
Ｄ_４ ：第４深さ
Ｄ_５ ：第５深さ
Ｄ_６ ：第６深さ
Ｄ_７ ：第７深さ
Ｄ_８ ：第８深さ
Ｄ_９ ：第９深さ
Ｐ_１ ：第１突出量
Ｐ_２ ：第２突出量
Ｐ_３ ：第３突出量
Ｐ_４ ：第４突出量
Ｐ_５ ：第５突出量
Ｖ_１ ：第１電位
Ｖ_２ ：第２電位
Ｖ_Ｄ ：ドレイン電位
Ｖ_Ｇ ：ゲート電位
Ｖ_Ｓ ：ソース電位
Ｗ_１ ：第１幅
Ｗ_２ ：第２幅
Ｗ_３ ：第３幅
Ｗ_４ ：第４幅
Ｗ_５ ：第５幅
Ｗ_６ ：第６幅
Ｗ_７ ：第７幅
Ｗ_８ ：第８幅
Ｗ_９ ：第９幅
Ｗ_１０ ：第１０幅
Ｗ_１１ ：第１１幅
Ｗ_１２ ：第１２幅
Ｗ_１３ ：第１３幅
Ｗ_１４ ：第１４幅
Ｗ_１５ ：第１５幅
Ｗ_１６ ：第１６幅
Ｘ ：第１方向
Ｙ ：第２方向
Ｚ ：法線方向（深さ方向）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図5G】

【図5H】

【図5I】

【図5J】

【図5K】

【図5L】

【図5M】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図14D】

【図14E】

【図14F】

【図14G】

【図14H】

【図14I】

【図14J】

【図14K】

【図14L】

【図14M】

【図15】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図17D】

【図17E】

【図17F】

【図17G】

【図17H】

【図17I】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【手続補正書】

【提出日】2024-02-09

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１主面およびその反対側の第２主面を有する半導体チップと、
前記半導体チップの前記第１主面側に形成され、アクティブ領域を区画する素子分離部とを含み、
前記素子分離部は、
前記半導体チップの前記第１主面側に形成されたトレンチと、
前記トレンチの側面に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜から前記トレンチの内側にエアギャップを挟んで形成された第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜で被覆され、前記トレンチの底部で前記半導体チップに接続された埋め込み導電体とを含む、半導体装置。

【請求項2】

前記トレンチの前記側面は、断面視において、前記トレンチの開口端よりも前記トレンチの深さ方向の途中部が前記トレンチの外側に凸となるような形状に形成されている、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記トレンチの前記側面は、断面視において、前記トレンチの前記底部から前記第１主面に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成されている、請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記トレンチの前記側面は、断面視において、前記トレンチの外側に凸のアーチ状に形成されている、請求項２に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記埋め込み導電体は、断面視において、前記埋め込み導電体の底壁から前記第１主面に向かって幅が大きくなるテーパ状の側壁を有し、
前記埋め込み導電体の前記側壁に前記第２絶縁膜が接している、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記半導体チップが、前記第２主面側に形成され、前記埋め込み導電体が前記トレンチの前記底部で接続される第１導電型の第１不純物領域と、前記第１主面側に形成された第２導電型の第２不純物領域と、前記第１不純物領域と前記第２不純物領域との間に埋め込まれた第２導電型の埋め込み領域とを含み、
前記エアギャップは、前記第１主面に沿う横方向において、前記埋め込み領域と前記埋め込み導電体との間に挟まれて形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記トレンチの前記側面は、断面視において、前記トレンチの外側に凸のアーチ状に形成されており、
アーチ状の前記側面の頂部が、前記埋め込み領域と前記埋め込み導電体との間に挟まれている、請求項６に記載の半導体装置。

【請求項8】

前記第１絶縁膜が、前記トレンチの一方側の前記側面、および前記トレンチの他方側の前記側面の双方に形成されており、
前記エアギャップが、前記埋め込み導電体と前記トレンチの前記一方側の前記側面との間、および前記埋め込み導電体と前記トレンチの前記他方側の前記側面との間の双方に形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項9】

前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜は、前記トレンチの上部において互いに接続されており、前記トレンチの深さ方向の途中部において接続されていない、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項10】

前記埋め込み導電体が、前記第２絶縁膜よりも前記第２主面側に突出する突出部を含み、
前記エアギャップは、前記トレンチの深さ方向に関し、前記突出部の底壁よりも前記第１主面側に位置する、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項11】

前記埋め込み導電体の底壁が、前記トレンチの深さ方向に関し、前記第２絶縁膜の下端および前記エアギャップの下端よりも、前記第１主面側に位置する、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項12】

半導体ウエハの表面にアクティブ領域を区画するように第１トレンチを形成する第１工程と、
前記第１トレンチに埋め込み導電体を埋め込む第２工程と、
前記埋め込み導電体の側壁をその内部に露出させるように、前記埋め込み導電体で形成された第１側面、および前記半導体ウエハの一部で形成された第２側面を有する第２トレンチを前記埋め込み導電体の側方に形成する第３工程と、
前記第２トレンチの内部空間により形成されたエアギャップを挟んで対向するように、前記第１側面および前記第２側面にそれぞれ第１絶縁膜および第２絶縁膜を形成する第４工程とを含む、半導体装置の製造方法。

【請求項13】

前記第３工程が、断面視において、前記エアギャップの幅が、前記第２トレンチの底部から前記半導体ウエハの前記表面に向かって小さくなるテーパ状に形成されるように、前記第２トレンチの前記第２側面を前記半導体ウエハの前記表面に対する傾斜面として形成する工程を含む、請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項14】

前記第３工程が、前記第２トレンチの前記第２側面を、断面視において、前記埋め込み導電体側と反対側に凸のアーチ状に形成する工程を含む、請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項15】

前記第３工程が、前記第２トレンチを、前記第１トレンチよりも浅い深さに形成する工程を含む、請求項１２～１４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0054】

エアギャップＡＧ２は、第１絶縁膜５１、第２絶縁膜５２、第３絶縁膜５３および上部絶縁膜５４によって区画された密閉空間であり、内部に空気（air）を収容している。エアギャップＡＧ２は、第２側部底面２７から第１主面３に向かって幅が小さくなるテーパ状に形成されている。エアギャップＡＧ２は、第１絶縁膜５１および第２絶縁膜５２によって、平面視でトレンチ１６が延びる方向に直交する方向に挟まれている。別の言い方では、第２絶縁膜５２は、第１絶縁膜５１からトレンチ１６の内側（アクティブ領域１１側）にエアギャップＡＧ２を挟んで形成されている。エアギャップＡＧ２は、幅Ｗ_Ｂを有している。幅Ｗ_Ｂは、エアギャップＡＧ２の下端５９において、平面視においてトレンチ１６が延びる方向に直交する方向の幅である。幅Ｗ_Ｂは、トレンチ１６の深さの１／３００倍～１／２倍の大きさであってもよい。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0067】

複数のプレーナゲート構造７７は、第１主面３側からこの順に積層されたゲート絶縁膜７８およびゲート電極７９を含む。ゲート絶縁膜７８は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を含んでいてもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）を含んでいてもよい。ゲート絶縁膜７８は、半導体チップ２の酸化物からなる酸化シリコン膜を含むことが好ましい。ゲート電極７９は、ポリシリコンを含むことが好ましい。ゲート電極７９は、ポリシリコン内に形成されたｎ型領域およびｐ型領域のいずれか一方または双方を含んでいてもよい。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0121】

エアギャップＡＧ３は、第１絶縁膜１２３、第２絶縁膜４２、第３絶縁膜１２４および上部絶縁膜４４によって区画された密閉空間であり、内部に空気（air）を収容している。エアギャップＡＧ３は、平面視でトレンチ１１５が延びる方向に直交する方向に挟まれている。別の言い方では、第２絶縁膜４２は、第１絶縁膜１２３からトレンチ１１５の内側（アクティブ領域１１側と反対側）にエアギャップＡＧ３を挟んで形成されている。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0123】

エアギャップＡＧ３は、断面視で外側（アクティブ領域１１側）に凸の略半円筒状に形成されている。エアギャップＡＧ３は、平面視でトレンチ１１５が延びる方向に直交する方向に挟まれている。別の言い方では、第２絶縁膜４２は、第１絶縁膜１２３からトレンチ１１５の内側（アクティブ領域１１側と反対側）にエアギャップＡＧ３を挟んで形成されている。エアギャップＡＧ３は、第７幅Ｗ_７を有している。第７幅Ｗ_７は、頂部１１８ｐに対応する深さ位置において、平面視においてトレンチ１１５が延びる方向に直交する方向の幅である。第７幅Ｗ_７は、トレンチ１１５の深さの１／３００倍～１／２倍の大きさであってもよい。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0128】

第１絶縁膜１２７は、トレンチ１１５の第２側面１１９に形成されている。第１絶縁膜１２７は、トレンチ１１５の第２側面１１９を被覆している。第１絶縁膜１２７は、第２側面１１９に沿う形状である。すなわち、第１絶縁膜１２７は、断面視において、トレンチ１１５の外側（アクティブ領域１１側と反対側）に凸のアーチ状に形成されている。第１絶縁膜１２７は、酸化膜であってもよい。酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であってもよいし、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）であってもよい。

【手続補正7】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１３１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0131】

エアギャップＡＧ４は、第１絶縁膜１２７、第２絶縁膜５２、第３絶縁膜１２８および上部絶縁膜５４によって区画された密閉空間であり、内部に空気（air）を収容している。エアギャップＡＧ４は、平面視でトレンチ１１５が延びる方向に直交する方向に挟まれている。別の言い方では、第２絶縁膜５２は、第１絶縁膜１２７からトレンチ１１５の内側（アクティブ領域１１側）にエアギャップＡＧ４を挟んで形成されている。エアギャップＡＧ４は、第８幅Ｗ_８を有している。第８幅Ｗ_８は、頂部１１８ｐに対応する深さ位置において、平面視においてトレンチ１１５が延びる方向に直交する方向の幅である。第８幅Ｗ_８は、トレンチ１１５の深さの１／３００倍～１／２倍の大きさであってもよい。

【手続補正8】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２４９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0249】

第１側面４２１は、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに跨って形成されている。第１側面４２１は、第２不純物領域２０７、埋め込み領域２０８、低濃度領域２０６ｂおよび高濃度領域２０６ａに接している。第１側面４２１は、断面視において、第２トレンチ４１９の外側（アクティブ領域２１１側）に凸のアーチ状に形成されている。別の言い方では、第１側面４２１は、断面視において、開口端４２１ａよりも第２トレンチ４１９の深さ方向の途中部が、第２トレンチ４１９の外側（アクティブ領域２１１側）に凸となるような形状である。第１側面４２１の頂部４２１ｐは、第２トレンチ４１９の深さ方向の途中部に形成されている。第１側面４２１の頂部４２１ｐは、埋め込み領域２０８に接している。

【手続補正9】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２５２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0252】

第２トレンチ４１９は、開口端４２１ａ，４２２ａにおいて、第１２幅Ｗ_１２を有している。第１２幅Ｗ_１２は、平面視で第２トレンチ４１９が延びる方向に直交する方向の幅である。第１２幅Ｗ_１２は、第９幅Ｗ_９より狭い（Ｗ_１２＜Ｗ_９）。第１２幅Ｗ_１２は、０.０５μｍ以上５μｍ以下であってもよい。第１２幅Ｗ _１２ は、１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。第１２幅Ｗ_１２は、第９幅Ｗ_９とほぼ同じでもよいし（Ｗ_１２≒Ｗ_９）、第９幅Ｗ_９より広くてもよい（Ｗ_１２＞Ｗ_９）。

【手続補正10】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２７３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0273】

導電膜５２６は、第２絶縁膜５２０の内面に形成されている。導電膜５２６は、第２絶縁膜５２０によって第２不純物領域２０７および埋め込み領域２０８から電気的に絶縁されており、電気的に浮遊状態である。導電膜５２６は、第１部分５２０ａに積層された第１部分５２６ａと、第２部分５２０ｂに積層された第２部分５２６ｂとを含む。第１部分５２６ａおよび第２部分５２６ｂは、第３絶縁膜５２７および後述するエアギャップＡＧ７を挟んで互いに物理的かつ電気的に分離されている。第１部分５２６ａは、第１部分５２０ａの側面（内面）５２０ｅ、および第３部分５２０ｃにおける第１側面５２１側の上面（内面）５２０ｇを被覆している。第１部分５２０ａの側面５２０ｅおよび第３部分５２０ｃの上面５２０ｇは、後述するエアギャップＡＧ７に面している。第２部分５２６ｂは、第２部分５２０ｂの側面（内面）５２０ｆ、および第３部分５２０ｃにおける第２側面５２２側の上面（内面）５２０ｈを被覆している。第１部分５２０ａの側面５２０ｆおよび第３部分５２０ｃの上面５２０ｈは、後述するエアギャップＡＧ７に面している。第１部分５２６ａの上端部５２６ｃおよび第２部分５２６ｂの上端部５２６ｄは、それぞれ第１主面２０３に向かうに従って厚みが薄くなっている。

【手続補正11】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２６５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0265】

第１トレンチ構造５１３は、第１絶縁膜２１６に代えて第１絶縁膜５１６を含む点において、第３実施形態に係る第１トレンチ構造２１３と相違している。第１絶縁膜５１６は、開口２１６ｄに代えて開口５１６ｄを含む点において、第３実施形態に係る第１絶縁膜２１６と相違している。第１絶縁膜５１６は、側面２１５ａおよび側面２１５ｂだけでなく、底面（内面）２１５ｃの一部を被覆する。具体的には、第１絶縁膜５１６が底面２１５ｃで内側に突出する突出部５１６ａ，５１６ｂを有している。開口５１６ｄは、第１トレンチ２１５の底面２１５ｃにおいて、側面２１５ａ，２１５ｂから第１トレンチ２１５の内側に間隔を空けた位置に形成されている。開口５１６ｄは、開口幅として第１５幅Ｗ_１５を有している。開口５１６ｄは、第１トレンチ２１５の底面２１５ｃから第１不純物領域２０６の高濃度領域２０６ａを露出させている。つまり、埋め込み導電体２１７は、第１絶縁膜５１６の開口５１６ｄから露出した露出部において、第１不純物領域２０６（高濃度領域２０６ａ）に機械的に接続されている。開口５１６ｄは、この実施形態では、平面視において第１トレンチ２１５に沿って延びる環状に形成されている。開口５１６ｄは、平面視において第１トレンチ２１５に沿って延びる有端帯状に形成されていてもよい。第１絶縁膜５１６における開口５１６ｄ以外の構成は、第３実施形態に係る第１絶縁膜２１６と同じである。

【手続補正12】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２８６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0286】

第１ハードマスク３５３を介するエッチング法によって、半導体ウエハ３００が選択的に除去される。これにより、半導体ウエハ３００の表面３０１に、第１トレンチ２１５および第２トレンチ５１９が形成される（第１工程）。第１トレンチ２１５は、側面２１５ａ，２１５ｂと、底面２１５ｃとを含む。第２トレンチ５１９は、第１側面５２１と、第２側面５２２と、底面５２３とを含む。エッチング法は、ドライエッチング法および／またはウエットエッチング法であってもよい。その後、第１ハードマスク３５３が除去される。

【手続補正13】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２８９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0289】

次に、図１７Ｄを参照して、エッチング法によって、第１ベース導電膜３５５において第１トレンチ２１５の底面２１５ｃを被覆する部分、第１ベース導電膜３５５において第２トレンチ５１９の底面５２３を被覆する部分、第１ベース絶縁膜３５４において第１トレンチ２１５の底面２１５ｃの中央部（底面２１５ｃにおいて、側面２１５ａ，２１５ｂから第１トレンチ２１５の内側に間隔を空けた位置）を被覆する部分、および第１ベース絶縁膜３５４において第２トレンチ５１９の底面５２３の中央部（底面５２３において、側面５２１，５２２から第２トレンチ５１９の内側に間隔を空けた位置）を被覆する部分が除去される。エッチング法は、異方性エッチング法であることが好ましい。エッチング法は、たとえば、ドライエッチング法の一例としてのＲＩＥ法であってもよい。これにより、第１トレンチ２１５内の第１ベース絶縁膜３５４に、第１トレンチ２１５の底面２１５ｃの中央部を露出させる開口５１６ｄが形成される。第１トレンチ２１５の側面２１５ａ，２１５ｂを被覆する第１ベース絶縁膜３５４によって、第１絶縁膜５１６が形成される。また、第２トレンチ５１９内の第１ベース絶縁膜３５４に、第２トレンチ５１９の底面５２３の中央部を露出させる開口５２０ｄが形成される。第２トレンチ５１９の側面５２１，５２２を被覆する第１ベース絶縁膜３５４によって、第２絶縁膜５２０が形成される。第２絶縁膜５２０は、第１部分５２０ａと、第２部分５２０ｂと、第３部分５２０ｃとを含む。

【手続補正14】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２９６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0296】

次に、図１７Ｇを参照して、埋め込み導電体２１７のベースになる第２ベース導電膜３６０が、第２ハードマスク３５９を介して表面３０１上に形成される。この実施形態では、第２ベース導電膜３６０は、ｐ型（第１導電型）不純物が添加されたドープトポリシリコンを含む。第２ベース導電膜３６０の形成は、ＣＶＤ法によって行われてもよい。第２ベース導電膜３６０の形成は、第１トレンチ２１５が埋め尽くされるまで続けられる（第６工程）。

【手続補正15】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３３１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0331】

［付記２－１］
第１主面（２０３）およびその反対側の第２主面（２０４）を有する半導体チップ（２０２）と、
前記半導体チップ（２０２）の前記第１主面（２０３）側に形成され、アクティブ領域（２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ）を区画する素子分離部（２１２）とを含み、
前記素子分離部（２１２）は、
前記半導体チップ（２０２）に形成された第１トレンチ（２１５）と、
前記第１トレンチ（２１５）の内面（２１５ａ，２１５ｂ）に形成された第１絶縁膜（２１６，５１６）と、
前記第１トレンチ（２１５）に埋め込まれ、前記第１トレンチ（２１５）の底部（２１５ｃ）で前記半導体チップ（２０２）に接続された埋め込み導電体（２１７）と、
前記第１トレンチ（２１５）に対し前記アクティブ領域（２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ）側において前記第１トレンチ（２１５）に隣接して形成された第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）と、
前記第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）の内部に中空のエアギャップ（ＡＧ５，ＡＧ６，ＡＧ７）が形成されるように前記第２トレンチ（２１９，４１９，５１９）の内面（２２１，２２２，２２３，４２１，４２２，４２３，５２１，５２２，５２３）に形成された第２絶縁膜（２２０，４２０，５２０）とを含む、半導体装置（１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ）。

【手続補正16】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３３７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0337】

［付記２－６］
前記第２絶縁膜（５２０）における前記エアギャップ（ＡＧ７）に面する内面（５２０ｅ，５２０ｆ，５２０ｇ，５２０ｈ，５２０ｊ）に形成された導電膜（５２６）をさらに含む、付記２－１に記載の半導体装置（１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ）。

【手続補正17】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０３４６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0346】

［付記２－１５］
半導体ウエハ（３００）の表面（３０１）にアクティブ領域（２１１）を区画するように、第１トレンチ（２１５）、および前記第１トレンチ（２１５）に対し前記アクティブ領域（２１１）側に隣接する第２トレンチ（５１９）を形成する第１工程と、
前記第１トレンチ（２１５）の内面（２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ）および前記第２トレンチ（５１９）の内面（５２１，５２２，５２３）に、それぞれ第１絶縁膜（５１６）および第２絶縁膜（５２０）を形成する第２工程と、
前記第１絶縁膜（５１６）の内側および前記第２絶縁膜（５２０）の内側に、それぞれ第１ベース導電膜（３５５）および導電膜（５２６）を積層する第３工程と、
前記第２トレンチ（５１９）の開口部（５１９ａ）を第３絶縁膜（５２７）によって塞ぐことにより、前記第２トレンチ（５１９）の内部空間に、前記導電膜（５２６）および前記第３絶縁膜（５２７）によって区画された中空のエアギャップ（ＡＧ７）を形成し、かつ前記第１トレンチ（２１５）の開口部（２１５ｄ）をベース絶縁膜（３５６）によって塞ぐ第４工程と、
前記第１トレンチ（２１５）から前記ベース絶縁膜（３５６）を除去する第５工程と、
前記第１トレンチ（２１５）において前記第１ベース導電膜（３５５）の内側に第２ベース導電膜（３６０）を埋め込む第６工程とを含む、半導体装置（１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ）の製造方法。