JPH0323648A - 誘電体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、同一基板内に異なる深さの単結晶半導体島
を有する誘電体分離基板の製造方法に関するものである
． （従来の技術） 誘電体分離構造を有する半導体集積回路装置において、
高耐圧素子と低耐圧素子とを同一誘電体分ＩＩＩＩｌ＆
板に混載する場合、高耐圧素子が形成される島は、逆バ
イアス時の空乏層輻に応じて深くし、低耐圧素子が形成
される島は、縦型ＮＰＮ　｝ランジスタのコ゛レクタ抵
抗を小さくするために浅くするというように、内蔵素子
の特性に応じて島の深さを最適化する試みがなされてい
る． このように深い島と浅い島を同一基板内に混載する誘電
体分離基板の製造方法は、公知文献例として特開昭５５
　−　１０５３４０号公報があり、この文献に記載され
ているように、二段以上の異方性エッチングを行って形
成されている． 以下その製造方法を第２図（ω〜（ｅ）に示す工程断面
図により説明する． まず第２図（ａ）に示すように、Ｎ型で（１０（ｃ）面
を有する単結晶Ｓｉ基板ｌの主表面側に酸化膜２を形成
し、バターニングした後、この酸化膜２をエッチングマ
スクとして、所望の深さをもった凹部３を、アルカリ異
方性エッチング技術を用いて基板ｌに形或する． 次に第２図（ハ）に示すように酸化Ｉ１２を除去した後
、凹部３を含む基板１の主表面に酸化膜４を新たに被着
し、これをフォト・エッチング技術にて図のように所望
のパターンとする． 次に、パターニングされた酸化膜４をマスクとして第２
図（ａ）と同様に基板ｌのアルカリ異方性エッチングを
行い、第２図（Ｃ）に示すように■溝５を形戒する． 次に第２図（ロ）に示すように酸化膜４を除去した後、
前記Ｖ溝５を含む基板１の主表面上に酸化膜６を被着し
、さらにその上に支持体となる多結晶ｈ層７を形或する
． 次に単結晶訓基板１の反対主表面側より、前記Ｖ溝５の
底部先端が露出するまで（第２図（ｄ）中のＡ−Ａライ
ンの位置まで）基板ｌを研磨除去する．これにより第２
図（ｅ）に示すように酸化Ｈ６で完全分離された、残存
Ｓｔ基板部がらなる深い島８ａと浅い島８ｂが同一　基
板内に形成された誘電体分屠基板が完威する． （発明が解決しようとする課ＩＩＩ） しかしながら、上記従来の製造方法では、まず第２図（
萄の凹部３形成の際エッチングスピードの速い（１０Ｇ
）面を底面に残すため凹部３の深さにバラッキが生じや
すいことや、第２図（ロ）の酸化Ｉ１４のパターニング
の際、凹部３の底面と基板ｌ主表面が通常１０一以上の
段差をもっているため、凹部３内での酸化膜４のパター
ニング精度が著じるしく低下し、所望のパターニング寸
法が安定して得られないといったことから、第２図（ロ
）で形成されるＶ溝５の底部先端位置が、凹部３でのＶ
溝と基板ｌ主表面上からのＶ溝とで不揃いになるといっ
た問題があった．そのため、次のＳｌ基板ｌの研磨の際
、精度よく平坦に研磨が進行しても、■溝５先端の露出
が一様にはならず、研磨オーバー領域や逆に不足の領域
が基板内に混在して現われる等歩留り低下の一原因とな
っていた．また、この従来の方法は、アルカリ異方性エ
ッチングを２回も行う煩わしさもあった． この発明は上記の点に鑑みなされたもので、異なる深さ
の単結晶半導体島を有する誘電体分離基板を高精度に歩
留り良く容易に形或することができる誘電体分ｊｌ１碁
板の製造方法を提供することを目的とする． （課題を解決するための手段） この発明は、異なる深さの単結晶半導体島を有する誘電
体分離基板の製造方法において、凹部形戒の必要のない
、しかも一回のアルカリ異方性エッチングで底部先端位
置の揃ったＶ溝が形成できる方法としたものである． 詳しくは、単結晶半導体基板の第１の主表面側に第１の
絶縁膜を被着した後、これをバターニングし、浅い島の
底面予定領域上と、■溝形成予定頷城の周囲の所望の幅
の領域にのみ第１の絶縁膜を残す．その第１の絶縁膜が
選択的に残存する前記基板の第１の主表面側全面に半導
体層を形成する．その半導体層上に第２の絶縁膜を被着
し、バターニングすることにより、この第２の絶縁膜を
浅い島形成予定領域および深い島形成予定領域にのみ残
し、Ｖ溝形成予定領域からは除去するか、あるいは、深
い島形成予定領域にのみ残して、■溝形或予定領域およ
び浅い島形成予定領域から除去する．その後、残存第２
の絶縁膜をマスクに半導体層の異方性エッチングを行い
、その異方性エッチングが前記第１の絶縁膜に到達した
ならば、この第１の絶縁膜を新たなマスクとして基板の
異方性エッチングを続けることにより、半導体層および
基板に分離用Ｖ溝を形成する．その後、第２の絶縁膜お
よび露出した第１の絶縁膜を除去した後、Ｖ溝を含む第
１の主表面側全体に第３の絶縁膜を被着し、その上に支
持体層を形戒する．その後、半導体基板を第２の主表面
側より前記Ｖ溝の底部先端が露出するまで研磨除去する
．（作　用） 上記のこの発明においては、例えば第１図に示すように
、浅い島の底面予定領域に残存させた第ｉの絶縁膜下（
第１図（ｅ）では上）の基板部で浅い島が形成され、か
つ基板部と半導体層で深い島が形成される．また、製造
途中において凹部の形成は全くなく、絶縁膜のパターニ
ングもすべて平面上で行われる．さらに、異方性エッチ
ングは唯一回であり、しかもこの異方性エッチング（Ｖ
溝形ｔｃ＞においては、途中から第ｌの絶縁膜を新たな
マスクとしてＶ溝底部のエッチングが行われる．（実施
例） 第１図（ａ）〜（ｅ）はこの発明の一実施例を示す工程
断面図であり、以下この図に基づき一実施例を説明する
． まず第１図（ａ）に示すように、（１０（ｃ）面を有す
る単結晶Ｓｉ基板１ｌの主表面に酸化１１１２を被着し
、この酸化ＷＡ１２をフォト・エッチング工程によりバ
ターニングして、後に浅い島の底面となる領域ｌ３上と
、Ｖ溝形成予定領域１４の周囲の所定幅Ｗの領域にのみ
酸化８１２を残す．ここで、■溝形戒予定ｆＩＪｌ域ｌ
４の開口幅は、後のＶ溝形戒の際、所望する浅い島の島
厚に相当する■溝深さが得られる幅としておく．又、Ｖ
溝形成予定領域１４の周囲の酸化膜ｌ２の幅Ｗは、後の
Ｖ溝形戒の後のマスク合わせ余裕程度でよく、、出来る
だけ小さい方が望ましい．この実施例では、■溝形成予
定領域１４の開口幅は３６μ，その周囲の酸化ｒＰＡ１
２の幅Ｗは６μとした．なお、浅い島底面予定領域ｌ３
の酸化膜ｌ２の端部は、■溝形或予定ｌ′ｌ域１４の周
囲の幅Ｗの一対の酸化ＷＡ１２の一方を兼ねるといえる
． 次に、第１図（ハ）に示すように、前記酸化膜ｌ２が選
択的に残存する単結晶Ｓ＋基板１１の主表面側全面に、
該単結晶ＳＩ基板１ｌと同じ導電型で同じ比抵抗のエビ
タキシャル層１５を威長させる．ここで、エビタキシャ
ル層ｌ５の厚みは、所望する深い島の島厚と浅い島の島
厚の差分とし、この実施例では２０−とした．又、エビ
タキシャル層１５は、酸化膜１２上においても単結晶膜
であることが望ましく、そのため威長に際しては、例え
ば「月刊セミコンダクタ・ワールド（Ｓｅｗ　ｉｃｏｎ
ｄｕｃ　ｔｏｒ１１ｏｒｌｄ）　Ｊ　１９Ｂ８年ｌＯ月
号Ｐ３３　〜４０の最新技術情報で紹介されているよう
なＳ１選択エビ技術およびＥ　Ｌ　Ｏ　（ｅｐｉｔａｘ
ｉａｌ　ｌａｔｅｒａｌ　ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）技術
を用いて行い目的のエビタキシャル層を得るのが望まし
い．ただし、浅い島底面予定領域１３の幅広の酸化１１
１１２の中央部上においては、単結晶膜でなくて多結晶
膜であってもかまわない．次に第１図（Ｃ）に示すよう
に、エビタキシ中ル層ｌ５の表面上に酸化膜ｌ６を被着
した後、この酸化膜ｌ６をフォト・エッチング工程によ
りバターニングし、この酸化１１１１６を浅い島形成予
定領域ｌ７および深い島形成予定ｅＪＩＪａｔｌ−８に
のみ残し、Ｖ溝形成予定領域１４′からは除去する．し
かる後、この残存酸化ＩＦＪ１６をマスクとして、Ｋｏ
ｎ　Ｉ液等によるアルカリ異方性エッチングを同第１図
（Ｃ）に示すようにエビタヰシャル層ｌ５および単結晶
ＳＩ基板１１に対して行い、■溝ｌ９を形成する．この
時、エッチングは、エビタキシャル層ｌ５のエッチング
を終了した途中において酸化１ｌ！１２に到達し、その
時点からは該酸化８１２を新たなマスクとして基板１１
のエッチングが続き、■溝底部が形成される． 次に、エッチングマスクとして使用した酸化膜１６及び
露出した酸化膜ｌ２を除去した後、第１図（ｄ）に示す
ように、Ｖ７１１１１９の内壁を含むエピタ゛キシャル
層ｌ５の表面に酸化Ｍ２０を被着し、さらにその上に支
持体となる多結晶Ｓｔ層２ｌを初期材料の単結晶ｓｉ基
板１１と同程度の厚さに形成する． しかる後、第１図（ｅ）に示すように、単結晶Ｓｔ基板
１１を反対主表面側よりＶ溝１９の底部先端が露出する
まで研磨する．これにより、第１図Ｏの浅い島形成予定
領域１７部分の単結晶Ｓｔ碁板１１は、底面部が酸化１
１１２、側面部が酸化膜２０により他と完全に分離され
て、第１図（ｅ）に示すように浅い島２２ｂとなる．同
時に、第１図（Ｃ）の深い島形成予定領域１８部分のエ
ビタキシ中ル層１５と単結晶Ｓｔ基板１１は、底面部お
よび側面部の両方が酸化膜２０により他と完全に分離さ
れて、第１図（ｅ）に示すように深い島２２ａとなる．
そして、この深い島２２ａと浅い島２２ｂを同一基板内
に有する誘電体分離基板が完處することになる．なお、
上述したー実施例では、浅い島形成予定領域１７にも酸
化１ｌＩ１６をマスクとして残して、第１図（ｅ）での
アルカリ異方性エッチング（Ｖ溝形或）の際、浅い島形
成予定領域ｌ７のエビタキシャル層ｌ５をエッチング除
去しなかったが、この領域１７のマスクとしての酸化膜
１６を除去して、この領域ｌ７のエビタキシ中ル層１５
は、酸化膜１２をストッパーにして除去してもかまわな
い．又、完成後の深い島２２ａ中に酸化＠１２が両壁に
僅かに残った形となるが、形成される素子の空乏層がこ
の部分に当らない限り問題はない．（発明の効果） 以上のようにこの発明の製造方法によれば、従来行って
いた凹部の形戒及び段差のある凹部内でのパターニング
といった工程は全ぐ不要となり、しかも、異方性エッチ
ング（Ｖ溝形成）の途中から、最初の段階で予め形成し
ておいた第１の絶縁膜を新たなマスクとしてＶ溝底部の
形戒を行うようにしたので、Ｖ溝底部先端位置のバラツ
キを確実に無《すことができる．したがって、深い島と
浅い島の両方ともを同一基板内に精度よく形成でき、歩
留りを向上させることができる．また、この発明の方法
は異方性エッチングが１回だけですみ、上記のような高
精度の誘電体分＋＊碁板を容易゛に形成できる．

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の誘電体分離基板の製造方法の一実施
例を示す工程断面図、第２図は従来の銹電体分離基板の
製造方法を示す工程断面図である．１ｌ・・・単結晶Ｓ
ｉ基板、ｌ２・・・酸化膜、ｌ３・・・浅い島底面予定
領域、ｌ４・・・Ｖ溝形戒予定領域、１５・・・エビタ
キシャル層、ｌ６・・・酸化膜、ｌ７・・・浅い島形成
予定領域、ｌ８・・・深い島形成予定領域、ｌ９・・・
Ｖ溝、２０・・・酸化膜、２１。・・・多結晶Ｓｉ層、
２２ａ・・・深い島、２２ｂ・・・浅い島．第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）半導体基板の第１の主表面側に第１の絶縁膜を被
   着した後、これをパターニングし、浅い島の底面予定領
   域上と、Ｖ溝形成予定領域の周囲の所望の幅の領域にの
   み第１の絶縁膜を残す工程と、（ｂ）その第１の絶縁膜
   が選択的に残存する前記基板の第１の主表面側全面に半
   導体層を形成する工程と、 （ｃ）その半導体層上に第２の絶縁膜を被着し、パター
   ニングすることにより、この第２の絶縁膜を浅い島形成
   予定領域および深い島形成予定領域にのみ残し、Ｖ溝形
   成予定領域からは除去するか、あるいは、深い島形成予
   定領域にのみ残して、Ｖ溝形成予定領域および浅い島形
   成予定領域から除去する工程と、 （ｄ）その後、残存第２の絶縁膜をマスクに半導体層の
   異方性エッチングを行い、その異方性エッチングが前記
   第１の絶縁膜に到達したならば、この第１の絶縁膜を新
   たなマスクとして基板の異方性エッチングを続けること
   により、半導体層および基板に分離用Ｖ溝を形成する工
   程と、 （ｅ）その後、第２の絶縁膜および露出した第１の絶縁
   膜を除去した後、Ｖ溝を含む第１の主表面側全体に第３
   の絶縁膜を被着し、その上に支持体層を形成する工程と
   、 （ｆ）その後、半導体基板を第２の主表面側より前記Ｖ
   溝の底部先端が露出するまで研磨除去する工程とを具備
   してなる誘電体分離基板の製造方法。