JPH0287548A - 絶縁層分離基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、絶縁層分離基板（誘電体分離基板）の製造
方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置等の製造に使われる半導体基板として、従来
、絶縁層分離基板（ＤＩ基扱）と呼ばれるものがある。

第３図（ａ）は、従来の絶縁層分離基板をあられす。

絶縁層分離基板は、支持体層（例えばポリシリコン層）
６１上に絶縁層６２で電気的に分離された半導体単結晶
領域６３・・・が複数設けられている。そして、これら
半導体単結晶領域６３・・・のうちには、その底から支
持体層６１表面に達し不純物の拡散された半導体単結晶
堆積層６３ａを有するものがある。

この絶縁層分離基板は、つぎのようにして製造される。

まず、第３図（ｂ）にみるようなシリコン（半導体）単
結晶ウェハ６０を準備する。このウエノ＼６０は、分離
のための溝６５がウェハ表面に形成されているとともに
表面を堆積層６３　ａが形成される箇所を除いて絶縁層
６２となる酸化膜で覆ったというものである。

シリコン単結晶ウェハ６０の表面にシリコンを堆積する
と、第３図（Ｃ１にみるように、酸化膜上には支持体層
６１となるポリシリコン層が、酸化膜のない箇所にはシ
リコン半導体単結晶堆積層６３ａ′が形成される。

ついで、この半導体堆積層６３ａ′の表面部分に不純物
を供給（注入）し、熱拡散すると、第３図（ｄｉにみる
ように、不純物の拡散されたシリコン半導体単結晶堆積
層６３ａが形成される。

半導体堆積層６３ａの形成後、ウェハ６０を、裏面側か
ら、第３図（ｄ）に−点鎖線で示す位置まで研磨すれば
、第３図（ａｌに示す絶縁層分離基板の完成となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記製造方法では、特に不純物拡散部分
の厚みが大きい場合は拡散距離が長くなる。

拡散距離が長いと、長時間の拡散処理が必要となり、し
かも、不純物濃度の高いところと低いところの差が大き
くなってしまって、−様な濃度分布にすることが難しく
なる。半導体単結晶領域に不純物濃度の高い埋め込み層
のある場合、不純物が大きく再拡散してしまう。

熱拡散処理では不純物が横方向にも拡散する。

横方向の拡散を抑え、深く拡散したい場合には横方向の
拡散が問題となる。

この発明は、上記事情に鑑み、半導体堆積層における不
純物の拡散部分が厚くても、長時間の拡散処理が不要で
あり、不純物濃度分布の不均一や不純物の不要な横方向
拡散を抑えることのできる絶縁層分離基板の製造方法を
提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、この発明にかかる絶縁層分離
基板の製造方法では、分離のための溝が表面に形成され
ているとともに表面を前記堆積層が形成される箇所を除
いて絶縁層となる酸化膜で覆った半導体単結晶ウェハを
用い、前記支持体層および半導体単結晶堆積層を形成し
た後、同ウェハを裏面側から前記溝が露出するまで研磨
する製造方法において、前記半導体単結晶堆積層の堆、
留途中で同層表面に不純物を供給し、ついで、堆積を続
けるようにしている。

〔作　　　用〕

この発明では、半導体単結晶堆積層の深いところに拡散
される不純物が、予め埋め込まれるようなかたちとなる
。不純物は埋め込まれる分、拡散距離が従来よりも短く
なる。そのため、長時間の拡散処理は不要になり、濃度
の不均一や横方向の拡散距離も抑えることができるよう
になるのである。埋め込み層の不純物の大きな再拡散も
防止できる。

〔実　施　例〕

以下、この発明を、実施例をあられす図面を参照しなが
ら詳しく説明する。

第１図（ａｌ〜（ｉｌは、この発明の製造方法の一例に
より、絶縁層分離基板を得て、同基板を用いて半導体装
置を完成させるまでを順を追ってあられす第１図（ａｌ
にみるＮ−型シリコン（半導体）単結晶ウェハ１の表面
に異方性エツチングを施し、第１図（ｂｌにみるように
、分離のだめの溝２を表面に形成し、その後、埋め込み
履用Ｎ゛領域１ａを形成する。

続いて、酸化膜（ＳｉＯ＝膜）を表面全面に形成し、つ
いで、第１図ｔｅｌにみるように、酸化膜における半導
体堆積層が形成される箇所に窓３を明は露出させるよう
にする。

そうすると、分離のための溝２が表面に形成されている
とともに表面を半導体単結晶堆積層が形成される箇所を
除いて絶縁層となる酸化膜４で覆ったシリコン単結晶ウ
ェハ１ができあがる。この発明では、このような半導体
単結晶ウエノ＼ｌを用いて、絶縁層分離基板の製造を行
う。

続いて、シリコン単結晶ウェハ１の表面にノンドープシ
リコンを堆積（エピタキシャル成長）させる。そうする
と、第１図（ｄｌにみるように、酸化膜２上には支持体
層となるポリシリコン層５′が、酸化膜２のない箇所に
はシリコン半導体（単結晶）堆積層６ａ′が形成される
。このとき、堆積厚みは全堆積厚みではない。つまり、
第１図（ｄ）の状態は未だ堆積途中の状態なのである。

なお、堆積層６ａ′の下部分Ａには、Ｎ°層１ａから不
純物の拡散を受け、Ｎ−層ではなくＮ”層（オートドー
ピング領域）となっている。

ついで、レジストマスク（図示省略）等を利用して、堆
積途中の半導体堆積層６ａ′表面にＮ型不純物７を供給
（イオン注入）した後、イオン注入に伴う結晶欠陥を回
復させるべく、例えば、９００℃、３０分間等の熱処理
を行う。

熱処理後、再び、ノンドープシリコンをエピタキシャル
成長させ、第１図（［１にみるように、さらにポリシリ
コン層５“およびシリコン半導体（単結晶）堆積層６ａ
″を形成する。

この堆積工程で、先に積まれた堆積層６ａ′の上部およ
び後で留まれた堆積層６３″の下部分からなる部分Ｂは
、イオン注入された不純物の拡散を受けてＮ層層となる
。もちろん、先の下部分Ａ層も、さらに拡大し、先の堆
積層６ａ′はＮ層層となる。

そして、再び、堆積層６ａ“表面にＮ型不純物を供給（
イオン注入）し、堆積層を形成するという第１図（ｅ）
、（ｆ）にみる工程を繰り返す。最上に積む堆積層には
、通常、形成後、不純物注入・拡散を行うようにする。

そうすると、第１図（ｇ）にみる状態となる。これを、
ウェハ１裏面側から一点鎖線で示す溝２が露出する位置
まで研磨すれば、第１図（ｈ）にみるように、絶縁層分
離基板１０が得られる。

絶縁層分離基板１０は、支持体層であるポリシリコン層
５上に絶縁層である酸化膜４で電気的に分離された半導
体単結晶領域６・・・が複数設けられており、これら半
導体単結晶領域６・・・のうちには、その底から支持体
層表面に達し不純物の拡散された半導体ｔｎ結晶堆積ｊ
Ｅｆ６ａを有するものがあることになる。

この半導体単結晶堆積層６ａ付き半導体単結晶領域６は
、例えば、縦型トランジスタが形成される。つまり、第
１図（１）にみるように、半導体単結晶領域６の表面に
ヘース領域（Ｐｉ）１５、エミ・７り領域（Ｎ層）１６
およびこれらの電極１７．１８を形成するとともに半導
体単結晶堆積Ｎ６ａ表面にコレクタ電極１９を形成する
のである。２０．２１は絶縁層である。半導体単結晶堆
積層６ａはもちろんコレクタ領域となる。

半導体単結晶堆積Ｎ６ａには不純物が拡散されているの
であるが、第１図（ｅ）からも分かるように、深く拡散
される不純物は、既にある程度埋め込まれたかたちであ
るため、表面から全ての不純物を拡散する場合に比べ、
拡散距離が短くなる。したがって、拡散時間が短く、不
純物濃度の不均一が改善される。横方向に無駄に拡散し
ないから、半導体単結晶堆積層６ａは不純物濃度が十分
に高く、同堆積層６ａの抵抗は十分低く、トランジスタ
のオン抵抗が小さい。長い拡散処理がないため、埋め込
み層１ａの不純物が大きく再拡散して困ることもない。

なお、単結晶層をエピタキシャル成長させつつ不純物を
供給し、Ｎ゛堆積層を作ることも考えられるが、この場
合は、格子欠陥が発生し形成される素子に十分な性能を
もたせることが難しい。これに対し、この発明の製造方
法では、格子欠陥が発生しに＜（、形成される素子に十
分な性能を持たせられる。

また、第２図にみるように、堆８￥層６ａのある中結晶
領域６が複数あり、堆積層６ａを相互に分離する必要の
ある場合、支持体層５の一部５ａにＡβ等を供給しＰ領
域に変えるようにする。ＰＮ接合分離を利用するのであ
る。

しかし、上記のエピタキシャル成長させつつ不純物を供
給すると、支持体層にもＮ型不純物が供給されるため、
Ａβ等の供給量が多くなる。供給されたＮ型不純物を打
ち消す必要があるからである。

しかし、この発明の製造方法では、Ａ１等の供給ｆｆｉ
は少な（でよい。ポリシリコン層にはＮ型不純物を拡散
させないようにして打ち消し分をなくすことができるか
らである。Ａβ等の供給量が少ないと、Ｎ型単結晶層に
形成されるＰ型層の深さが浅くて除去すべき層の厚みが
薄くなり、無駄が減る。

この発明は上記実施例に限らない。

実施例では、堆積層を３段に分けて形成した。

４段、５段とさらに多数段に分けて形成してもよい。要
は、２段以上に分けて形成すればよい。

半導体堆積層に供給される不純物がＮ型でなくＰ型であ
って、堆積層がＰ型不純物領域となるようにしてもよい
。

〔発明の効果〕

この発明では、堆積途中にある半導体層表面に不純物を
供給し、ついで、堆積を続けるようにしている。そのた
め、格子欠陥の発生を抑え形成する素子に十分な性能を
もたせることができる。しかも、半導体堆積層における
不純物拡散部分が厚くても、長時間の拡散処理が不要と
なり、不純物濃度分布の不均一や不純物の不要な横方向
拡散を抑制することができる。さらに、埋め込み層のあ
る場合、不純物が大きく再拡散して困るようなこともな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜Ｆｌｌは、この発明の製造方法の一例に
より絶縁層分離基板を得て、同基板を用いて半導体装置
を完成させるまでを順にあられす概略断面図、第２図は
、この発明の製造方法で得た他の構成の絶縁層分離基板
をあられす概略断面図、第３図（ａｌ〜ｆｄ＋は、従来
の絶縁層分離基板の製造方法を説明するための概略断面
図である。 １・・・半導体単結晶ウェハ　　２・・・分離のための
溝　　４・・・絶縁層となる酸化膜　　５・・・支持体
層６・・・半導体単結晶領域　　６ａ・・・不純物の拡
散された半導体堆積層　　７・・・不純物　　１旧・・
絶縁層分離基板 代理人　弁理士　　松　本　武　彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １支持体層上に絶縁層で電気的に分離された半導体単結
   晶領域が複数設けられ、これら半導体単結晶のうちには
   、その底から支持体層表面に達し不純物の拡散された半
   導体単結晶堆積層を有するものがある絶縁層分離基板を
   得るにあたり、分離のための溝が表面に形成されている
   とともに表面を前記堆積層が形成される箇所を除いて前
   記絶縁層となる酸化膜で覆った半導体単結晶ウェハを用
   い、前記支持体層および半導体単結晶堆積層を形成した
   後、同ウェハを裏面側から前記溝が露出するまで研磨す
   る製造方法において、前記半導体単結晶堆積層の堆積途
   中で同層表面に不純物を供給し、ついで、堆積を続ける
   ようにする絶縁層分離基板の製造方法。