JPH0480944A - 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、同一半導体基板内に異なる深さの単結晶シ
リコン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〕

近年、誘電体分離構造を有する半導体集積装置において
、高耐圧素子と低耐圧素子を同一の誘電体分離基板に混
載する場合、高耐圧素子が形成される島は逆バイアス時
の空乏層幅に応して深くし、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
て島の深さの最適化を図る試みがなされている。

従来、この種の誘電体分離基板の製造方法としては、特
開昭５５−１０５３４０号公報及び特開昭５７５９３５
０号公報などに記載されているものがあった。

以下、その製造方法を第２図の工程断面図を用いて説明
する。

まず、第２図１ｆｌに示すように、（ｇ）００）の面方
位を有する単結晶シリコン基板２１の表面を酸化し、通
常のホトリソエツチングにより一方の主表面に酸化ＷＩ
２２のパターンを形成する。

次に、第２図（ｂ）に示すように、酸化膜２２をマスク
として単結晶シリコン基板２１に異方性エツチングを行
ない、凹部２３を形成する。

その後、第２図（Ｃ１に示すように、酸化膜２２を除去
した後、単結晶シリコン基板２１を再び酸化し、通常の
ホトリソエツチングにより単結晶シリコン基板２１の一
方の主表面に所定パターンの酸化膜２４を形成する。

続いて、第２図（ｄ）に示すようムこ、酸化膜２４をマ
スクとして異方性エツチングを行ない、凹部２３及びそ
れ以外の部分に隣接する複数の■溝２５を形成する。

そして、第２図１ｆｌに示すように、酸化膜２４を除去
した後、単結晶シリコン基板２１の■溝２５を含む一方
の主表面に絶縁分離用の分離絶縁膜２６を形成し、さら
にこの分離絶縁ｌＩ！２６上に多結晶シリコンからなる
支持体層２７を堆積形成して平坦化する。

しかる後、第２図１ｆｌに示すように、単結晶シリコン
基板２１の反対側の主表面を■溝２５の先端が露出する
まで研摩などを以て除去することにより、深さが異なる
島即ち深い島２８と浅い島２９が分離絶縁膜２６及び支
持体層２７を介して互いに分離された誘電体分離基板が
得られる。

ところで、■溝２５を形成するための酸化膜２４をマス
クとする異方性エツチングにおいて、酸化膜２４の形状
が単純な四角形のパターンであると、第３図に示すよう
に、■溝２５間の台形状の島２８．２９のコーナ部２８
ａ、２９ａが崩れ、変形してしまう。そこで、このよう
な島２８２９の形状の崩れを防止するため、第４図に示
すように、酸化膜２４のパターンの各角部に島２８゜２
９の形状崩れ分を補償するための正方形の補償パターン
２４ａを形成配置している。この補償パターン２４ａの
最適な寸法！、は、異方性エツチング溶液などの条件が
一定であれば、エツチング深さｄに比例し、 ｌ、＝＝／Ｔａｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　
・・・■の関係が成立する（ＪＳＰＥ　−５１−０９、
精密機械５１　／　９　／　１９８５記載）。

ただし、ｆは形状崩れの程度を表わす係数であり、例え
ばＷＯＨＩＩｔｏ　　１ＰＡ　（イソプロピルアルコー
ル）系溶液では０．３となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記した従来の製造方法においては、異
方性エツチングの際、浅い島２９となる部分では、■溝
２５が形成された後も深い島２８のＶ溝２５が形成され
るまでエツチングにさらされるため、浅い島２９のＶ溝
２５を形成するために酸化膜２４の大きな寸法の補償パ
ターン２４ａが必要となり、誘電体分離基板に形成され
る島２８．２９の集積度が低下するという課題があった
。

例えば、異方性エンチング溶液をＫＯＨ−ＨｚＯ−ＩＰ
Ａ系とし、浅いＶ溝２５の深さを２０μ、深い■溝２５
の深さを６０μｍとした場合、０式より浅い島２９の補
償パターン２４ａの大きさは、浅い島２９のみ形成する
場合に比べて８Ｉａから２５μへと大きくしなければな
らなかった。この補償パターン２４ａの増大は、誘電体
分離基板に形成される島２８．２９の集積度を低下させ
る。即ち、補償パターン２４ａの間隔ｉを仮に最小で４
ｎとした場合、補償パターン寸法１１が８Ｂであれば最
終的に島２８．２９の底面部の最小寸法ｌ、は１２μと
なるが、補償パターン寸法に１を２５μとした場合最小
寸法１２は２９Ｂとなり、島２８、２９の底面部の縮小
化が不可能となった。

この発明は上記のような課題を解決するために成された
ものであり、■溝形成時のオーバエツチングを防止して
島の集積度を向上することができ・る誘電体分離基板の
製造方法を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る誘電体分離基板の製造方法は、パターニ
ングされた第１の酸化膜とマスク材をマスクとして第１
の凹部を形成する工程と、マスク材をマスクとして第１
の凹部上に第１の酸化膜よりも厚い第２の酸化膜を形成
する工程と、第１の酸化膜とマスク材の所定の領域を除
去するとともに、第２の酸化膜の所定の領域を途中まで
除去する工程と、第１の酸化膜とマスク材をマスクとし
て第１の凹部以外の部分に第２の凹部を形成する工程と
、所定の領域を除去した第２の酸化膜と第１の酸化膜及
びマスク材をマスクとして第１及び第２の凹部にそれぞ
れ浅い■溝及び深いＶ溝を形成する工程を設けたもので
ある。

〔作　用〕

この発明においては、第１の凹部上にはそれ以外の部分
に形成された第１の酸化膜よりも厚い第２の酸化膜が形
成され、第１の酸化膜とマスク材をエツチングする際に
第２の酸化膜は残存し、第２の凹部の形成の際に第１の
凹部はエツチングされない。又、深い■溝は第２の凹部
を拡張して形成されるので、浅い■溝におけるオーバエ
ツチングは生しない。

（実施例〕 以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第１
図はこの実施例による誘電体分離基板の製造方法を示す
工程断面図である。

まず、第１図ｔａ＋に示すように、面方位（ｇ）００）
のＮ型の単結晶シリコン基板１０１の一方の主表面を酸
化し、厚さが３０００人の酸化膜１０２を形成した後、
酸化ＷＡ１０２上に化学気相成長法等を用いてシリコン
窒化膜１０３を１０００人の厚さに成長させる。次に、
通常のホトリソエツチング技術を用いて酸化膜１０２及
びシリコン窒化膜１０３のパターンを形成した後、これ
らをマスクとして単結晶シリコン基板１０１にアルカリ
異方性エツチングを施し、その浅い島となる部分に４０
−の深さの凹部１０４を形成する。

次に、第１図（ｂｌに示すように、シリコン窒化膜１０
３を耐酸化性マスクとして単結晶シリコン基板１０１を
酸化し、凹部１０４に約１ｎの厚さの酸化膜１０５を形
成する０次に、化学気相成長法等により一方の全主表面
上に窒化膜１０６を約１０００人の厚さで形成する。

次に、第１図（Ｃ１に示すように、通常のホトリソエツ
チング技術を用いて窒化膜１０３．１０６と酸化膜１０
２をパターニングする。凹部１０４以外の主表面に残存
する酸化ｌ１１０２をエツチングする際、同時に酸化１
１ｊ１０５も酸化１１０２と同じ厚さだけエツチングさ
れるが、酸化１１１１０２゜１０５の膜厚差は約７００
０人であるので、酸化膜１０２のパターニング終了後も
酸化１１１０５は十分に厚（残存している０次に、パタ
ーニングされた窒化膜１０３，１０６と酸化膜１０２を
マスクとして基板１０１にアルカリ異方性エツチングを
施し、深い島となる部分に４Ｏｎの深さの凹部１０７を
形成する。このとき、凹部１０４は窒化膜１０６及び酸
化膜１０５に覆われており、エツチングされない。

次に、第１図＋ｄｌに示すように、窒化膜１０６をマス
クとして酸化膜１０５をエツチング除去した後、再びア
ルカリ異方性エツチングを行ない、凹部１０４において
深さ２０４＋１１の浅い■溝１０８ｔ−形成するととも
に凹部１０７では深さ６０ｎの深いＶ溝１０９を形成す
る。

次に、第１図（ｅ）に示すように、酸化膜１０２゜１０
５及び窒化！１１０３，１０６を除去した後、基板１０
１の■溝１０８，１０９を含む一方の全主表面上に１〜
２μの膜厚の分離絶縁膜１１０を被着形成する０次に、
分離絶縁膜１１０上に多結晶シリコン等の支持体層１１
１を堆積して、基板１０１の一方の主表面を平坦化する
。

しかる後、第１図（ｆｌに示すように、基板１０１の他
方の主表面をＶ溝１０８，１０９の先端が露見するまで
研摩等により除去し、深い島１１２と浅い島１１３が分
離絶縁ＷＸ１１０及び支持体層１１１により相互に分離
された誘電体分離基板が形成される。

上記実施例においては、パターニングシタ酸化膜１０２
と窒化膜１０３をマスクとして基板１０１をエツチング
して凹部１０４を形成した後窒化膜１０３をマスクとし
て凹部１０４上に酸化膜１０２より厚い酸化膜１０５を
形成し、酸化膜１０２及び窒化膜１０３をパターニング
しこれらをマスクとして凹部１０４以外の部分に凹部１
０７を形成し、その後酸化膜１０５をマスクとして凹部
１０４に浅いＶ溝１０８を形成するとともに、酸化Ｍ１
０２及び窒化膜１０３をマスクとして凹部１０７に深い
■溝１０９を形成しており深い■溝１０９を形成するに
先立って凹部１０７を形成する際に凹部１０４は酸化膜
１０５によって覆われているのでエツチングされること
はなくＶｌ１１０８，１０９を形成する際のオーバエツ
チングは生じない。このため、酸化膜１０５に形成する
補償パターンは小さくてよく、島の集積度を向上するこ
とができる。即ち、酸化膜１０５の補償パターン寸法１
１　は従来の６０ｍの深さをエツチングするのに要する
２５Ｆ−から２ＯＲの深さをエツチングするのに要する
８μと小さくなり、浅い島１１３の底面の最小寸法１１
は補償パターン間隔ｉが４μの場合に２９ｊ１１ｍから
１２＃Ｉへと低減し、浅い島１１３の底面の面積は約１
／６に縮小化される。

なお、上記実施例においては、窒化膜１０６を設けたが
、この膜は必ずしも必要でない。ただし、窒化ｌＩ！１
０６を設けない場合には、酸化膜１０５の除去すべき傾
城をエツチングする際にマスクとして残存すべき領域が
同時にエツチングされて薄くならないように注意しなけ
ればならない。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、第１の凹部上に形成さ
れた第２の酸化膜の膜厚をそれ以外の部分に形成された
第１の酸化膜の膜厚より厚くしたので、第１の酸化膜の
パターニングの際に第２の酸化膜は残存し、第２の凹部
の形成の際に第１の凹部はエツチングされない。又、深
いＶ溝は第２の凹部を拡張して形成されるので、浅い■
溝のオーバエツチングは生じない。このため、第２の酸
化膜の補償パターンは小さくてよく、浅い島の底面積を
縮小することができ、島の集積度を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ｔａｌ〜第１図（ｆｌはこの発明方法の工程断面
図、第２図（ａｔ〜第２図（ｆｌは従来方法の工程断面
図、第３図は従来の島領域の斜視図、第４図は補償パタ
ーンの説明図である。 １０１・・・単結晶シリコン基板、１０２，１０５・・
・酸化膜、１０３・・・窒化膜、１０４，１０７・・・
凹部、１０８・・・浅い■構、１０９・・・深いＶ溝、
１１０・・・分離絶縁膜、１１１・・・支持体層、１１
２・・・深い島、１１３・・・浅い島。 第 図 第 囮 塾４眞筑の斜視図 第　３　鵬 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）半導体基板の一方の主表面に第１の酸化膜と耐酸
   化性のマスク材を形成した後パターニングし、これらを
   マスクとして第１の凹部を形成する工程と、 （ｂ）マスク材をマスクとして半導体基板の第１の凹部
   表面に第１の酸化膜よりも厚い第２の酸化膜を形成する
   工程と、 （ｃ）第１の酸化膜とマスク材の所定の領域を除去する
   とともに、第２の酸化膜の所定の領域を途中まで除去す
   る工程と、 （ｄ）第１及び第２の酸化膜とマスク材をマスクとして
   半導体基板の一方の主表面の第１の凹部以外の部分に第
   ２の凹部を形成する工程と、 （ｅ）第２の酸化膜の途中まで除去された所定の領域を
   除去する工程と、 （ｆ）第１及び第２の酸化膜とマスク材をマスクとして
   異方性エッチングにより第１及び第２の凹部にそれぞれ
   浅いＶ溝及び深いＶ溝を形成する工程と、 （ｇ）第１及び第２の酸化膜とマスク材を除去した後半
   導体基板の一方の全主表面上に分離絶縁膜を被着形成し
   、この分離絶縁膜上に支持体層を堆積して平坦化する工
   程と、 （ｈ）半導体基板の他方の主表面を各Ｖ溝の先端が露見
   するまで除去する工程 を備えたことを特徴とする誘電体分離基板の製造方法。