JPH06224395A - Soi半導体装置の製造方法 - Google Patents
Soi半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH06224395A JPH06224395A JP2731193A JP2731193A JPH06224395A JP H06224395 A JPH06224395 A JP H06224395A JP 2731193 A JP2731193 A JP 2731193A JP 2731193 A JP2731193 A JP 2731193A JP H06224395 A JPH06224395 A JP H06224395A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- element isolation
- oxide film
- isolation region
- soi
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Element Separation (AREA)
- Weting (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 SOI半導体装置の製造方法において、犠牲
酸化膜11のフッ酸によるウェットエッチングによって
素子分離膜がオーバーエッチされることに起因してSO
I層5と素子分離領域15との境界部においてゲート絶
縁膜12に角部が生じそこが電界集中部となる虞れをな
くす。 【構成】 素子分離領域15の少なくとも表面部をシリ
コン酸化膜11よりもシリコン酸化膜用エッチング液と
して用いられるフッ酸によるエッチングレートが小さい
材料、例えばシリコン窒化膜(素子間分離膜)14によ
り形成する。
酸化膜11のフッ酸によるウェットエッチングによって
素子分離膜がオーバーエッチされることに起因してSO
I層5と素子分離領域15との境界部においてゲート絶
縁膜12に角部が生じそこが電界集中部となる虞れをな
くす。 【構成】 素子分離領域15の少なくとも表面部をシリ
コン酸化膜11よりもシリコン酸化膜用エッチング液と
して用いられるフッ酸によるエッチングレートが小さい
材料、例えばシリコン窒化膜(素子間分離膜)14によ
り形成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、SOI半導体装置の製
造方法、特に第1の半導体基板の表面部の素子分離領域
を選択的にエッチングし、該基板表面上に絶縁膜を形成
し、該絶縁膜上に例えばポリシリコン層を介してあるい
は直接に第2の半導体基板を接着し、上記第1の半導体
基板の裏面を素子分離領域内を埋める上記絶縁膜をスト
ッパとしてエッチングすることにより第1の半導体基板
からなり上記素子分離領域により囲繞されたSOI層を
形成し、該SOI層の表面に犠牲酸化膜を形成し、該犠
牲酸化膜を除去し、該SOI層上にゲート絶縁膜を形成
し、その後SOI層及び素子分離領域上にゲート電極と
なる層を形成するSOI半導体装置の製造方法に関す
る。
造方法、特に第1の半導体基板の表面部の素子分離領域
を選択的にエッチングし、該基板表面上に絶縁膜を形成
し、該絶縁膜上に例えばポリシリコン層を介してあるい
は直接に第2の半導体基板を接着し、上記第1の半導体
基板の裏面を素子分離領域内を埋める上記絶縁膜をスト
ッパとしてエッチングすることにより第1の半導体基板
からなり上記素子分離領域により囲繞されたSOI層を
形成し、該SOI層の表面に犠牲酸化膜を形成し、該犠
牲酸化膜を除去し、該SOI層上にゲート絶縁膜を形成
し、その後SOI層及び素子分離領域上にゲート電極と
なる層を形成するSOI半導体装置の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造方法として第1と第2
の半導体基板を貼り合せをし、第1の半導体基板からな
るSOI層に素子を形成するSOI半導体装置の製造方
法があり、図5及び図6はSOI半導体装置の製造方法
の従来例を工程順に示すものであり、図5(A)乃至
(E)は前半を、図6(A)乃至(D)は後半を示す。
先ず図5に従って前半についての説明を行う。
の半導体基板を貼り合せをし、第1の半導体基板からな
るSOI層に素子を形成するSOI半導体装置の製造方
法があり、図5及び図6はSOI半導体装置の製造方法
の従来例を工程順に示すものであり、図5(A)乃至
(E)は前半を、図6(A)乃至(D)は後半を示す。
先ず図5に従って前半についての説明を行う。
【0003】(A)第1の半導体基板1の表面部の素子
分離領域を選択的にエッチングし(エッチング深さ例え
ば100nm)、その後、熱酸化によりシリコン酸化膜
(厚さ例えば20〜60nm)10を形成する。図5
(A)はシリコン酸化膜10形成後の状態を示す。 (B)次に、図5(B)に示すように素子分離領域の凹
部を完全に埋める厚さ(例えば300〜400nm)の
シリコン酸化膜2を形成する。 (C)次に、図5(C)に示すようにシリコン酸化膜2
上にポリシリコン層(厚さ例えば5ミクロン)3を例え
ばCVDにより形成し、その表面を研磨して平坦な貼り
合せ面とする。
分離領域を選択的にエッチングし(エッチング深さ例え
ば100nm)、その後、熱酸化によりシリコン酸化膜
(厚さ例えば20〜60nm)10を形成する。図5
(A)はシリコン酸化膜10形成後の状態を示す。 (B)次に、図5(B)に示すように素子分離領域の凹
部を完全に埋める厚さ(例えば300〜400nm)の
シリコン酸化膜2を形成する。 (C)次に、図5(C)に示すようにシリコン酸化膜2
上にポリシリコン層(厚さ例えば5ミクロン)3を例え
ばCVDにより形成し、その表面を研磨して平坦な貼り
合せ面とする。
【0004】(D)次に、上記ポリシリコン層3の上記
表面を台となる第2の半導体基板4の表面に貼り合せ、
図5(D)に示すように、第1の半導体基板1を上下逆
さに、即ち第1の半導体基板1の裏面が上向きになるよ
うにする。 (E)次に、第1の半導体基板1の裏面を素子分離領域
上のシリコン酸化膜10をストッパとして研磨すること
によりSOI層5を形成する。この研磨は研磨液(シリ
コンに対する溶剤)を使用しながらの、謂わば化学的研
磨を併用した物理的研磨により行うので、図5(E)に
示すように素子分離領域の表面よりもSOI層5の表面
(とりも直さず半導体基板1の研磨された裏面)が凹ん
でいるのが普通である。SOI層5の厚さは例えば80
〜10nmであり、少なくとも現在の技術ではそれより
も薄くすることは難しい。
表面を台となる第2の半導体基板4の表面に貼り合せ、
図5(D)に示すように、第1の半導体基板1を上下逆
さに、即ち第1の半導体基板1の裏面が上向きになるよ
うにする。 (E)次に、第1の半導体基板1の裏面を素子分離領域
上のシリコン酸化膜10をストッパとして研磨すること
によりSOI層5を形成する。この研磨は研磨液(シリ
コンに対する溶剤)を使用しながらの、謂わば化学的研
磨を併用した物理的研磨により行うので、図5(E)に
示すように素子分離領域の表面よりもSOI層5の表面
(とりも直さず半導体基板1の研磨された裏面)が凹ん
でいるのが普通である。SOI層5の厚さは例えば80
〜10nmであり、少なくとも現在の技術ではそれより
も薄くすることは難しい。
【0005】次に、図6(A)乃至(D)に従ってSO
I半導体装置の製造方法の従来例の後半について説明す
る。 (A)SOI層5の表面部を熱酸化することにより図6
(A)に示すように犠牲酸化膜11を形成する。 (B)次に、図6(B)に示すように犠牲酸化膜11を
フッ酸によるエッチングする。
I半導体装置の製造方法の従来例の後半について説明す
る。 (A)SOI層5の表面部を熱酸化することにより図6
(A)に示すように犠牲酸化膜11を形成する。 (B)次に、図6(B)に示すように犠牲酸化膜11を
フッ酸によるエッチングする。
【0006】このように、SOI層5の表面部に犠牲酸
化膜11を形成し、その形成した犠牲酸化膜11をウェ
ットエッチングにより除去するのは、第1にSOI層5
の表面の凹凸を小さくし、次に形成するゲート絶縁膜
(12)の信頼度を高くできるようにするためであり、
第2にパンチスルー防止のためSOI層5を薄膜化する
必要があるためである。この点について詳しく説明する
と、SOI層5形成のための第1の半導体基板1の裏面
の研磨は、機械的研磨と化学的研磨の併用により行わ
れ、従って、SOI層5表面は通常の半導体基板表面に
比較して凹凸が大きい。そのため、このままSOI層5
表面部にトランジスタを形成するとゲート酸化膜の信頼
性を高くすることが難しい。そこで、一旦SOI層5の
表面部を酸化(犠牲酸化)し、その後、それにより生じ
た犠牲酸化膜11をウェットエッチングするのである。
すると、表面の凹凸が小さなSOI層5が現われ、そこ
に信頼度の高いゲート絶縁膜12を形成することができ
るのである。
化膜11を形成し、その形成した犠牲酸化膜11をウェ
ットエッチングにより除去するのは、第1にSOI層5
の表面の凹凸を小さくし、次に形成するゲート絶縁膜
(12)の信頼度を高くできるようにするためであり、
第2にパンチスルー防止のためSOI層5を薄膜化する
必要があるためである。この点について詳しく説明する
と、SOI層5形成のための第1の半導体基板1の裏面
の研磨は、機械的研磨と化学的研磨の併用により行わ
れ、従って、SOI層5表面は通常の半導体基板表面に
比較して凹凸が大きい。そのため、このままSOI層5
表面部にトランジスタを形成するとゲート酸化膜の信頼
性を高くすることが難しい。そこで、一旦SOI層5の
表面部を酸化(犠牲酸化)し、その後、それにより生じ
た犠牲酸化膜11をウェットエッチングするのである。
すると、表面の凹凸が小さなSOI層5が現われ、そこ
に信頼度の高いゲート絶縁膜12を形成することができ
るのである。
【0007】また、犠牲酸化膜11の形成及びその除去
によりSOI層5を薄くすることができるのである。即
ち、ICの高集積化の要請に応えるべくトランジスタを
微細化するとパンチスルー防止のためにSOI層5の薄
膜化の必要性が高まるが、貼り合せ法によるSOI層5
の薄膜化は、上述したように少なくとも現在の技術では
80〜100nmが限界であり、それ以上薄くすること
は非常に困難である。しかし、犠牲酸化膜11の形成、
その後の犠牲酸化膜11のウェットエッチングによる除
去によりSOI層5を80〜100nmよりも薄くする
ことが可能である。これ等が犠牲酸化膜11の形成及び
その除去を行う理由である。
によりSOI層5を薄くすることができるのである。即
ち、ICの高集積化の要請に応えるべくトランジスタを
微細化するとパンチスルー防止のためにSOI層5の薄
膜化の必要性が高まるが、貼り合せ法によるSOI層5
の薄膜化は、上述したように少なくとも現在の技術では
80〜100nmが限界であり、それ以上薄くすること
は非常に困難である。しかし、犠牲酸化膜11の形成、
その後の犠牲酸化膜11のウェットエッチングによる除
去によりSOI層5を80〜100nmよりも薄くする
ことが可能である。これ等が犠牲酸化膜11の形成及び
その除去を行う理由である。
【0008】(C)その後、図6(C)に示すようにS
OI層5の表面部に加熱酸化によりゲート絶縁膜12を
形成する。 (D)しかる後、図6(D)に示すように例えばポリシ
リコンからなるゲート電極を形成する。
OI層5の表面部に加熱酸化によりゲート絶縁膜12を
形成する。 (D)しかる後、図6(D)に示すように例えばポリシ
リコンからなるゲート電極を形成する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図5、図6
に示した従来のSOI半導体装置の製造方法には、図6
の最下部において拡大して示すように、素子分離領域と
SOI層の境界部に電界集中が生じる場合があるという
問題があった。その原因を追究したところ、SOI層5
の表面に形成した犠牲酸化膜11をフッ酸により除去す
るときに素子分離領域のシリコン酸化膜10もエッチン
グされ、そのシリコン酸化膜10が若しオーバーエッチ
ングになると、SOI層5が素子分離領域のシリコン酸
化膜10よりも上側に出っ張り、ゲート絶縁膜12に角
部ができてしまい、SOI層5とゲート電極13との間
に電圧が加わったときにその角部に電界が集中すること
となることが判明した。これは当然にゲート絶縁膜12
の劣化、絶縁破壊を招くので好ましくない。
に示した従来のSOI半導体装置の製造方法には、図6
の最下部において拡大して示すように、素子分離領域と
SOI層の境界部に電界集中が生じる場合があるという
問題があった。その原因を追究したところ、SOI層5
の表面に形成した犠牲酸化膜11をフッ酸により除去す
るときに素子分離領域のシリコン酸化膜10もエッチン
グされ、そのシリコン酸化膜10が若しオーバーエッチ
ングになると、SOI層5が素子分離領域のシリコン酸
化膜10よりも上側に出っ張り、ゲート絶縁膜12に角
部ができてしまい、SOI層5とゲート電極13との間
に電圧が加わったときにその角部に電界が集中すること
となることが判明した。これは当然にゲート絶縁膜12
の劣化、絶縁破壊を招くので好ましくない。
【0010】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、SOI半導体装置の製造方法におい
て、犠牲酸化膜のウェットエッチングによって素子分離
領域の表面部までエッチングされてSOI層と素子分離
領域との境界部においてゲート絶縁膜に電界集中部が生
じるという虞れをなくすことを目的とする。
されたものであり、SOI半導体装置の製造方法におい
て、犠牲酸化膜のウェットエッチングによって素子分離
領域の表面部までエッチングされてSOI層と素子分離
領域との境界部においてゲート絶縁膜に電界集中部が生
じるという虞れをなくすことを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1のSOI半導体
装置の製造方法は、素子分離領域の少なくとも表面部を
シリコン酸化膜よりもシリコン酸化膜用エッチング液に
よるエッチングレートが小さい材料により形成すること
を特徴とする。請求項2のSOI半導体装置の製造方法
は、請求項1のSOI半導体装置の製造方法において、
素子分離領域の少なくとも表面部を成す材料としてシリ
コン窒化物を用いることを特徴とする。
装置の製造方法は、素子分離領域の少なくとも表面部を
シリコン酸化膜よりもシリコン酸化膜用エッチング液に
よるエッチングレートが小さい材料により形成すること
を特徴とする。請求項2のSOI半導体装置の製造方法
は、請求項1のSOI半導体装置の製造方法において、
素子分離領域の少なくとも表面部を成す材料としてシリ
コン窒化物を用いることを特徴とする。
【0012】請求項3のSOI半導体装置の製造方法
は、請求項2のSOI半導体装置の製造方法において、
素子分離領域の表面部をシリコン窒化物により形成し、
該素子分離領域のそれよりも下部をシリコン酸化膜によ
り形成することを特徴とする。請求項4のSOI半導体
装置の製造方法は、請求項2又は3記載のSOI半導体
装置の製造方法において、素子分離領域の少なくとも表
面部を成すシリコン窒化物の形成を第1の半導体基板の
表面部に対する窒素のイオン注入により行うことを特徴
とする。
は、請求項2のSOI半導体装置の製造方法において、
素子分離領域の表面部をシリコン窒化物により形成し、
該素子分離領域のそれよりも下部をシリコン酸化膜によ
り形成することを特徴とする。請求項4のSOI半導体
装置の製造方法は、請求項2又は3記載のSOI半導体
装置の製造方法において、素子分離領域の少なくとも表
面部を成すシリコン窒化物の形成を第1の半導体基板の
表面部に対する窒素のイオン注入により行うことを特徴
とする。
【0013】
【作用】請求項1のSOI半導体装置の製造方法によれ
ば、犠牲酸化膜に対する素子分離領域のエッチングレー
トが低いので、犠牲酸化膜のウェットエッチングによっ
て素子分離領域が犠牲酸化膜以上にエッチングされて素
子分離領域表面がSOI層の表面よりも低くなることを
防止することができる。従って、ゲート電極内に食い込
むようなゲート絶縁膜の角部ができてそこが電界集中部
となるということを防止することができる。請求項2の
SOI半導体装置の製造方法によれば、シリコン窒化物
は犠牲酸化膜よりもフッ酸の如きシリコン酸化物用エッ
チング液によるエッチングレートが低いので、犠牲酸化
膜のウェットエッチングによって素子分離領域が犠牲酸
化膜以上にエッチングされて素子分離領域表面がSOI
層の表面よりも低くなることを防止することができる。
ば、犠牲酸化膜に対する素子分離領域のエッチングレー
トが低いので、犠牲酸化膜のウェットエッチングによっ
て素子分離領域が犠牲酸化膜以上にエッチングされて素
子分離領域表面がSOI層の表面よりも低くなることを
防止することができる。従って、ゲート電極内に食い込
むようなゲート絶縁膜の角部ができてそこが電界集中部
となるということを防止することができる。請求項2の
SOI半導体装置の製造方法によれば、シリコン窒化物
は犠牲酸化膜よりもフッ酸の如きシリコン酸化物用エッ
チング液によるエッチングレートが低いので、犠牲酸化
膜のウェットエッチングによって素子分離領域が犠牲酸
化膜以上にエッチングされて素子分離領域表面がSOI
層の表面よりも低くなることを防止することができる。
【0014】請求項3のSOI半導体装置の製造方法に
よれば、素子分離領域の表面部がシリコン窒化物からな
り、そのシリコン窒化物は犠牲酸化膜よりもフッ酸の如
きシリコン酸化物用エッチング液によるエッチングレー
トが低いので、犠牲酸化膜のウェットエッチングによっ
て素子分離領域が犠牲酸化膜以上にエッチングされて素
子分離領域表面がSOI層の表面よりも低くなることを
防止することができる。そして、素子分離領域の奥部は
シリコン窒化物ではないので、表面準位を少なくでき、
信頼度を高くできる。請求項4のSOI半導体装置の製
造方法によれば、窒素のイオン打込みにより半導体基板
の表面部を犠牲酸化膜よりもフッ酸によるエッチングレ
ートが低いシリコン窒化物にすることができ、従って、
犠牲酸化膜のウェットエッチングによって素子分離領域
が犠牲酸化膜以上にエッチングされて素子分離領域表面
がSOI層の表面よりも低くなることを防止することが
できる。そして、奥部は窒化しないのでSOI層の下部
の表面準位を少なくできる。
よれば、素子分離領域の表面部がシリコン窒化物からな
り、そのシリコン窒化物は犠牲酸化膜よりもフッ酸の如
きシリコン酸化物用エッチング液によるエッチングレー
トが低いので、犠牲酸化膜のウェットエッチングによっ
て素子分離領域が犠牲酸化膜以上にエッチングされて素
子分離領域表面がSOI層の表面よりも低くなることを
防止することができる。そして、素子分離領域の奥部は
シリコン窒化物ではないので、表面準位を少なくでき、
信頼度を高くできる。請求項4のSOI半導体装置の製
造方法によれば、窒素のイオン打込みにより半導体基板
の表面部を犠牲酸化膜よりもフッ酸によるエッチングレ
ートが低いシリコン窒化物にすることができ、従って、
犠牲酸化膜のウェットエッチングによって素子分離領域
が犠牲酸化膜以上にエッチングされて素子分離領域表面
がSOI層の表面よりも低くなることを防止することが
できる。そして、奥部は窒化しないのでSOI層の下部
の表面準位を少なくできる。
【0015】
【実施例】以下、本発明SOI半導体装置の製造方法を
図示実施例に従って詳細に説明する。図1(A)乃至
(E)及び図2(A)乃至(D)は本発明SOI半導体
装置の製造方法の第1の実施例を工程順に示す断面図で
あり、図1は前半を、図2は後半を示す。 (A)図1(A)に示すように、第1の半導体基板1の
表面部の素子分離領域15とすべき部分を選択的にエッ
チングする。このエッチングにより生じた凹部により囲
繞された島状の部分がSOI層(5)となる。
図示実施例に従って詳細に説明する。図1(A)乃至
(E)及び図2(A)乃至(D)は本発明SOI半導体
装置の製造方法の第1の実施例を工程順に示す断面図で
あり、図1は前半を、図2は後半を示す。 (A)図1(A)に示すように、第1の半導体基板1の
表面部の素子分離領域15とすべき部分を選択的にエッ
チングする。このエッチングにより生じた凹部により囲
繞された島状の部分がSOI層(5)となる。
【0016】(B)次に、図1(B)に示すように、第
1の半導体基板1の表面にシリコン酸化膜よりもフッ酸
によるエッチングのレートが低い材料であるシリコン窒
化物(Si3 N4 )14を例えばCVD法により形成す
る。このシリコン窒化物は素子間分離膜14としての役
割を果すが、後の犠牲酸化膜除去工程においてほとんど
エッチングされないことによって電界集中部が形成され
るのを防止する役割も担うのである。このシリコン窒化
物14の厚さは凹部の深さよりも大きくする。
1の半導体基板1の表面にシリコン酸化膜よりもフッ酸
によるエッチングのレートが低い材料であるシリコン窒
化物(Si3 N4 )14を例えばCVD法により形成す
る。このシリコン窒化物は素子間分離膜14としての役
割を果すが、後の犠牲酸化膜除去工程においてほとんど
エッチングされないことによって電界集中部が形成され
るのを防止する役割も担うのである。このシリコン窒化
物14の厚さは凹部の深さよりも大きくする。
【0017】(C)次に、図1(C)に示すように、シ
リコン窒化物14上にポリシリコン層3を例えばCVD
により形成し、その表面を研磨して平坦な貼り合せ面と
する。尚、ポリシリコン層3を形成することは必ずしも
不可欠ではない。 (D)次に、上記ポリシリコン層3の表面を第2の半導
体基板4の表面に貼り合せ、図1(D)に示すように第
1の半導体基板1を上下逆さに、即ち、第1の半導体基
板1の裏面が上向きになるようにする。
リコン窒化物14上にポリシリコン層3を例えばCVD
により形成し、その表面を研磨して平坦な貼り合せ面と
する。尚、ポリシリコン層3を形成することは必ずしも
不可欠ではない。 (D)次に、上記ポリシリコン層3の表面を第2の半導
体基板4の表面に貼り合せ、図1(D)に示すように第
1の半導体基板1を上下逆さに、即ち、第1の半導体基
板1の裏面が上向きになるようにする。
【0018】(E)次に、第1の半導体基板1の裏面を
素子分離領域15上のシリコン酸化膜10をストッパと
して研磨することによりSOI層5を形成する。この研
磨は研磨液(シリコンに対する溶剤)を使用しながらの
化学的研磨を併用した物理的研磨により行うので、図5
(E)に示すように素子分離領域の表面よりもSOI層
5の表面(とりも直さず半導体基板1の研磨された裏
面)が凹んでしまう。SOI層5の厚さは例えば80〜
10nmである。
素子分離領域15上のシリコン酸化膜10をストッパと
して研磨することによりSOI層5を形成する。この研
磨は研磨液(シリコンに対する溶剤)を使用しながらの
化学的研磨を併用した物理的研磨により行うので、図5
(E)に示すように素子分離領域の表面よりもSOI層
5の表面(とりも直さず半導体基板1の研磨された裏
面)が凹んでしまう。SOI層5の厚さは例えば80〜
10nmである。
【0019】次に、図2(A)乃至(D)に従ってSO
I半導体装置の製造方法の従来例の後半について説明す
る。 (A)SOI層5の表面部を熱酸化することにより図6
(A)に示すように犠牲酸化膜11を形成する。 (B)次に、図6(B)に示すように犠牲酸化膜11を
フッ酸によりウェットエッチングする。 このように、SOI層5の表面部に犠牲酸化膜11を形
成し、その形成した犠牲酸化膜11をウェットエッチン
グにより除去するのは、前述のとおり第1にSOI層5
の表面の凹凸を小さくして次に形成するゲート絶縁膜1
2の信頼度を高くできるようにするためであり、第2に
SOI層5を薄くしてパンチスルーしにくくするためで
ある。
I半導体装置の製造方法の従来例の後半について説明す
る。 (A)SOI層5の表面部を熱酸化することにより図6
(A)に示すように犠牲酸化膜11を形成する。 (B)次に、図6(B)に示すように犠牲酸化膜11を
フッ酸によりウェットエッチングする。 このように、SOI層5の表面部に犠牲酸化膜11を形
成し、その形成した犠牲酸化膜11をウェットエッチン
グにより除去するのは、前述のとおり第1にSOI層5
の表面の凹凸を小さくして次に形成するゲート絶縁膜1
2の信頼度を高くできるようにするためであり、第2に
SOI層5を薄くしてパンチスルーしにくくするためで
ある。
【0020】ところで、フッ酸をエッチング液として用
いて犠牲酸化膜11を除去する点については図5、図6
に示す従来のSOI半導体装置の製造方法の場合と全く
同じであるが、しかし、このときに素子分離領域を成す
素子間分離膜14がほとんどエッチングされない点で従
来の場合と全く異なっている。というのは、素子分離領
域を埋める絶縁膜14がシリコン酸化膜ではなく、フッ
酸によるエッチングレートがそれ(シリコン酸化膜)よ
りも小さなシリコン窒化物によって形成されているから
である。従って、素子間分離膜14の最上面は必ずSO
I層5の表面(上面)よりも高くなる。
いて犠牲酸化膜11を除去する点については図5、図6
に示す従来のSOI半導体装置の製造方法の場合と全く
同じであるが、しかし、このときに素子分離領域を成す
素子間分離膜14がほとんどエッチングされない点で従
来の場合と全く異なっている。というのは、素子分離領
域を埋める絶縁膜14がシリコン酸化膜ではなく、フッ
酸によるエッチングレートがそれ(シリコン酸化膜)よ
りも小さなシリコン窒化物によって形成されているから
である。従って、素子間分離膜14の最上面は必ずSO
I層5の表面(上面)よりも高くなる。
【0021】(C)次に、図2(C)に示すようにSO
I層5の表面部に加熱酸化によりシリコン酸化物SiO
2 からなるゲート絶縁膜12を形成する。 (D)その後、図2(D)に示すように、ポリシリコン
からなるゲートを形成する。 このようなSOI半導体装置の製造方法によれば、上述
したように素子間分離膜14の最上面がSOI層5表面
よりも高くなっているために、図2の最下部において拡
大して示すように、SOI層5と素子分離領域15との
境界部においてシリコン酸化膜12が角部になってゲー
ト13中に食い込んだ形状になることはなく、ゲート1
3・SOI層5間に電圧が印加されたときに電界が異常
に集中する角部が生じることはない。
I層5の表面部に加熱酸化によりシリコン酸化物SiO
2 からなるゲート絶縁膜12を形成する。 (D)その後、図2(D)に示すように、ポリシリコン
からなるゲートを形成する。 このようなSOI半導体装置の製造方法によれば、上述
したように素子間分離膜14の最上面がSOI層5表面
よりも高くなっているために、図2の最下部において拡
大して示すように、SOI層5と素子分離領域15との
境界部においてシリコン酸化膜12が角部になってゲー
ト13中に食い込んだ形状になることはなく、ゲート1
3・SOI層5間に電圧が印加されたときに電界が異常
に集中する角部が生じることはない。
【0022】図3(A)乃至(D)は本発明SOI半導
体装置の製造方法の第2の実施例の要部を工程順に示す
断面図である。 (A)第1の半導体基板1の表面部の素子分離領域とす
べき部分を選択的にエッチングする。このエッチングに
より生じた凹部により囲繞された島状の部分がSOI層
(5)となる。次に、熱窒化により第1の半導体基板1
の表面に薄いシリコン窒化物6を形成する。
体装置の製造方法の第2の実施例の要部を工程順に示す
断面図である。 (A)第1の半導体基板1の表面部の素子分離領域とす
べき部分を選択的にエッチングする。このエッチングに
より生じた凹部により囲繞された島状の部分がSOI層
(5)となる。次に、熱窒化により第1の半導体基板1
の表面に薄いシリコン窒化物6を形成する。
【0023】このように薄いシリコン窒化物6を形成す
るのは、SOI層5の下地に厚いシリコン窒化物が存在
する図1、図2のSOI半導体装置の製造方法の場合よ
りも界面準位の発生量を少なくすることができ、トラン
ジスタの特性、信頼度の向上を図ることができるからで
ある。
るのは、SOI層5の下地に厚いシリコン窒化物が存在
する図1、図2のSOI半導体装置の製造方法の場合よ
りも界面準位の発生量を少なくすることができ、トラン
ジスタの特性、信頼度の向上を図ることができるからで
ある。
【0024】(B)次に、シリコン酸化膜2を形成す
る。このシリコン酸化膜2とシリコン窒化物6によって
素子間分離膜を構成する。 (C)その後、シリコン酸化膜2上にポリシリコン層3
を形成する。図3(C)は該ポリシリコン層3形成後の
状態を示す。
る。このシリコン酸化膜2とシリコン窒化物6によって
素子間分離膜を構成する。 (C)その後、シリコン酸化膜2上にポリシリコン層3
を形成する。図3(C)は該ポリシリコン層3形成後の
状態を示す。
【0025】(D)次に、ポリシリコン層3の表面を第
2の半導体基板4の表面に貼り合せ、その後、図3
(D)に示すように、第1の半導体基板1の裏面が上向
きになるように半導体基板を裏返しにする。 (E)その後、第1の半導体基板1の裏面を素子分離領
域のシリコン酸化膜6をストッパとして研磨することに
よりSOI層5を形成する。 尚、その後は図1、図2に示すSOI半導体装置の製造
方法と全く同じように犠牲酸化、犠牲酸化膜の除去、ゲ
ート絶縁膜の形成及びゲートの形成を行うので、図示、
説明は省略する。
2の半導体基板4の表面に貼り合せ、その後、図3
(D)に示すように、第1の半導体基板1の裏面が上向
きになるように半導体基板を裏返しにする。 (E)その後、第1の半導体基板1の裏面を素子分離領
域のシリコン酸化膜6をストッパとして研磨することに
よりSOI層5を形成する。 尚、その後は図1、図2に示すSOI半導体装置の製造
方法と全く同じように犠牲酸化、犠牲酸化膜の除去、ゲ
ート絶縁膜の形成及びゲートの形成を行うので、図示、
説明は省略する。
【0026】本実施例によっても電界集中部が生じない
ことは、素子分離領域の表面部がフッ酸によるエッチン
グレートがシリコン酸化膜よりも小さなシリコン窒化物
からなることから明らかであるが、更に素子間分離膜が
薄いシリコン窒化物6とシリコン酸化膜2からなるの
で、素子間分離膜がシリコン窒化物のみからなる従来例
と比較してSOI層5の下部に発生する表面準位の量を
少なくすることができる。従って、SOI層5に形成さ
れるトランジスタの特性の安定性をより高めることがで
きる。
ことは、素子分離領域の表面部がフッ酸によるエッチン
グレートがシリコン酸化膜よりも小さなシリコン窒化物
からなることから明らかであるが、更に素子間分離膜が
薄いシリコン窒化物6とシリコン酸化膜2からなるの
で、素子間分離膜がシリコン窒化物のみからなる従来例
と比較してSOI層5の下部に発生する表面準位の量を
少なくすることができる。従って、SOI層5に形成さ
れるトランジスタの特性の安定性をより高めることがで
きる。
【0027】図4(A)乃至(E)は本発明SOI半導
体装置の製造方法の第3の実施例の要部を工程順に示す
断面図である。 (A)第1の半導体基板1の表面部をレジスト膜7をマ
スクとして素子分離領域をエッチングすることによりS
OI層となる島状の部分を形成した後、上記マスクとし
て用いたレジスト膜7をそのまま残存させ、図4(A)
に示すように、その状態で窒素をイオン注入することに
より素子分離領域15となる凹部の内面にシリコン窒化
物8を形成する。
体装置の製造方法の第3の実施例の要部を工程順に示す
断面図である。 (A)第1の半導体基板1の表面部をレジスト膜7をマ
スクとして素子分離領域をエッチングすることによりS
OI層となる島状の部分を形成した後、上記マスクとし
て用いたレジスト膜7をそのまま残存させ、図4(A)
に示すように、その状態で窒素をイオン注入することに
より素子分離領域15となる凹部の内面にシリコン窒化
物8を形成する。
【0028】(B)次に、図4(B)に示すように、レ
ジスト膜7を除去し、第1の半導体基板1の表面部に加
熱酸化によりシリコン酸化膜9を形成する。 (C)次に、図4(C)に示すように、第1の半導体基
板1の表面にシリコン酸化膜3をCVDにより形成す
る。 (D)次いで、シリコン酸化膜3の表面を第2の半導体
基板4の表面に貼り合せ、その後、図4(D)に示すよ
うに、半導体基板を上下逆さにする。
ジスト膜7を除去し、第1の半導体基板1の表面部に加
熱酸化によりシリコン酸化膜9を形成する。 (C)次に、図4(C)に示すように、第1の半導体基
板1の表面にシリコン酸化膜3をCVDにより形成す
る。 (D)次いで、シリコン酸化膜3の表面を第2の半導体
基板4の表面に貼り合せ、その後、図4(D)に示すよ
うに、半導体基板を上下逆さにする。
【0029】(E)その後、第1の半導体基板1の裏面
を素子分離領域のシリコン窒化物8をストッパとして研
磨することによりSOI層5を形成する。 尚、その後は図1、図2に示すSOI半導体装置の製造
方法と全く同じように犠牲酸化、犠牲酸化膜の除去、ゲ
ート絶縁膜の形成及びゲートの形成を行うので、図示、
説明は省略する。本実施例によっても電界集中部が生じ
ないことは、素子分離領域15の表面部がフッ酸による
エッチングレートがシリコン酸化膜よりも小さなシリコ
ン窒化物8からなることから明らかであるが、更に素子
間分離膜が薄いシリコン窒化物8とシリコン酸化膜2か
らなるので、素子間分離膜がシリコン窒化物14のみか
らなる第1の実施例と比較してSOI層5の下部に発生
する表面準位の量を少なくすることができる。従って、
SOI層5に形成されるトランジスタの特性の安定性を
より高めることができる。
を素子分離領域のシリコン窒化物8をストッパとして研
磨することによりSOI層5を形成する。 尚、その後は図1、図2に示すSOI半導体装置の製造
方法と全く同じように犠牲酸化、犠牲酸化膜の除去、ゲ
ート絶縁膜の形成及びゲートの形成を行うので、図示、
説明は省略する。本実施例によっても電界集中部が生じ
ないことは、素子分離領域15の表面部がフッ酸による
エッチングレートがシリコン酸化膜よりも小さなシリコ
ン窒化物8からなることから明らかであるが、更に素子
間分離膜が薄いシリコン窒化物8とシリコン酸化膜2か
らなるので、素子間分離膜がシリコン窒化物14のみか
らなる第1の実施例と比較してSOI層5の下部に発生
する表面準位の量を少なくすることができる。従って、
SOI層5に形成されるトランジスタの特性の安定性を
より高めることができる。
【0030】
【発明の効果】請求項1のSOI半導体装置の製造方法
は、素子分離領域の少なくとも表面部をシリコン酸化膜
よりもシリコン酸化膜用エッチング液によるエッチング
レートが小さい材料により形成することを特徴とするも
のである。従って、請求項1のSOI半導体装置の製造
方法によれば、犠牲酸化膜に対する素子分離領域のエッ
チングレートが低いので、犠牲酸化膜のウェットエッチ
ングによって素子分離領域が犠牲酸化膜以上にエッチン
グされて素子分離領域表面がSOI層の表面よりも低く
なることを防止することができる。従って、ゲート電極
内に食い込むようなゲート絶縁膜の角部ができてそこが
電界集中部となるということを防止することができる。
は、素子分離領域の少なくとも表面部をシリコン酸化膜
よりもシリコン酸化膜用エッチング液によるエッチング
レートが小さい材料により形成することを特徴とするも
のである。従って、請求項1のSOI半導体装置の製造
方法によれば、犠牲酸化膜に対する素子分離領域のエッ
チングレートが低いので、犠牲酸化膜のウェットエッチ
ングによって素子分離領域が犠牲酸化膜以上にエッチン
グされて素子分離領域表面がSOI層の表面よりも低く
なることを防止することができる。従って、ゲート電極
内に食い込むようなゲート絶縁膜の角部ができてそこが
電界集中部となるということを防止することができる。
【0031】請求項2のSOI半導体装置の製造方法
は、請求項1のSOI半導体装置の製造方法において、
素子分離領域の少なくとも表面部を成す材料としてシリ
コン窒化物を用いることを特徴とするものである。従っ
て、請求項2のSOI半導体装置の製造方法によれば、
シリコン窒化物は犠牲酸化膜よりもフッ酸によるエッチ
ングレートが低いので、犠牲酸化膜のウェットエッチン
グによって素子分離領域が犠牲酸化膜以上にエッチング
されて素子分離領域表面がSOI層の表面よりも低くな
ることを防止することができる。
は、請求項1のSOI半導体装置の製造方法において、
素子分離領域の少なくとも表面部を成す材料としてシリ
コン窒化物を用いることを特徴とするものである。従っ
て、請求項2のSOI半導体装置の製造方法によれば、
シリコン窒化物は犠牲酸化膜よりもフッ酸によるエッチ
ングレートが低いので、犠牲酸化膜のウェットエッチン
グによって素子分離領域が犠牲酸化膜以上にエッチング
されて素子分離領域表面がSOI層の表面よりも低くな
ることを防止することができる。
【0032】請求項3のSOI半導体装置の製造方法
は、請求項2のSOI半導体装置の製造方法において、
素子分離領域の表面部をシリコン窒化物により形成し、
該素子分離領域の奥部をシリコン酸化膜により形成する
ことを特徴とするものである。従って、請求項3のSO
I半導体装置の製造方法によれば、素子分離領域の表面
がシリコン窒化物からなり、そのシリコン窒化物は犠牲
酸化膜よりもフッ酸によるエッチングレートが低いの
で、犠牲酸化膜のウェットエッチングによって素子分離
領域が犠牲酸化膜以上にエッチングされて素子分離領域
表面がSOI層の表面よりも低くなることを防止するこ
とができる。そして、素子分離領域の表面部のみをシリ
コン窒化物にすることによりSOI層の下部に発生する
界面準位の量を少なくすることができる。
は、請求項2のSOI半導体装置の製造方法において、
素子分離領域の表面部をシリコン窒化物により形成し、
該素子分離領域の奥部をシリコン酸化膜により形成する
ことを特徴とするものである。従って、請求項3のSO
I半導体装置の製造方法によれば、素子分離領域の表面
がシリコン窒化物からなり、そのシリコン窒化物は犠牲
酸化膜よりもフッ酸によるエッチングレートが低いの
で、犠牲酸化膜のウェットエッチングによって素子分離
領域が犠牲酸化膜以上にエッチングされて素子分離領域
表面がSOI層の表面よりも低くなることを防止するこ
とができる。そして、素子分離領域の表面部のみをシリ
コン窒化物にすることによりSOI層の下部に発生する
界面準位の量を少なくすることができる。
【0033】請求項4のSOI半導体装置の製造方法
は、請求項2又は3記載のSOI半導体装置の製造方法
において、素子分離領域の少なくとも表面部を成すシリ
コン窒化物の形成を第1の半導体基板の表面部に対する
窒素のイオン注入により行うことを特徴とするものであ
る。従って、請求項4のSOI半導体装置の製造方法に
よれば、窒素のイオン打込みにより半導体基板の表面部
を犠牲酸化膜よりもフッ酸の如きエッチング液によるエ
ッチングレートが低いシリコン窒化物にすることがで
き、従って、犠牲酸化膜のウェットエッチングによって
素子分離領域が犠牲酸化膜以上にエッチングされて素子
分離領域表面がSOI層の表面よりも低くなることを防
止することができる。そして、素子分離領域の表面部の
みをシリコン窒化物にすることによりSOI層の下部に
発生する界面準位の量を少なくすることができる。
は、請求項2又は3記載のSOI半導体装置の製造方法
において、素子分離領域の少なくとも表面部を成すシリ
コン窒化物の形成を第1の半導体基板の表面部に対する
窒素のイオン注入により行うことを特徴とするものであ
る。従って、請求項4のSOI半導体装置の製造方法に
よれば、窒素のイオン打込みにより半導体基板の表面部
を犠牲酸化膜よりもフッ酸の如きエッチング液によるエ
ッチングレートが低いシリコン窒化物にすることがで
き、従って、犠牲酸化膜のウェットエッチングによって
素子分離領域が犠牲酸化膜以上にエッチングされて素子
分離領域表面がSOI層の表面よりも低くなることを防
止することができる。そして、素子分離領域の表面部の
みをシリコン窒化物にすることによりSOI層の下部に
発生する界面準位の量を少なくすることができる。
【図1】(A)乃至(E)は本発明SOI半導体装置の
製造方法の第1の実施例の前半を工程順に示す断面図で
ある。
製造方法の第1の実施例の前半を工程順に示す断面図で
ある。
【図2】(A)乃至(D)は本発明SOI半導体装置の
製造方法の第1の実施例の後半を工程順に示す断面図で
ある。
製造方法の第1の実施例の後半を工程順に示す断面図で
ある。
【図3】(A)乃至(E)は本発明SOI半導体装置の
製造方法の第2の実施例の要部を工程順に示す断面図で
ある。
製造方法の第2の実施例の要部を工程順に示す断面図で
ある。
【図4】(A)乃至(E)は本発明SOI半導体装置の
製造方法の第3の実施例の要部を工程順に示す断面図で
ある。
製造方法の第3の実施例の要部を工程順に示す断面図で
ある。
【図5】(A)乃至(E)はSOI半導体装置の製造方
法の従来例の前半を工程順に示す断面図である。
法の従来例の前半を工程順に示す断面図である。
【図6】(A)乃至(D)は上記従来例の後半を工程順
に示す断面図である。
に示す断面図である。
1 第1の半導体基板 2 素子分離領域の下部を成すシリコン酸化膜 4 第2の半導体基板 5 SOI層 6 素子分離領域の表面部を成すシリコン窒化物 10 素子分離領域の表面部を成すシリコン窒化物 11 犠牲酸化膜 12 ゲート絶縁膜 14 素子分離領域を成すシリコン窒化物 15 素子分離領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/318 A 7352−4M 21/76 D 9169−4M
Claims (4)
- 【請求項1】 第1の半導体基板の表面部の素子分離領
域を選択的にエッチングし、該第1の半導体基板表面上
に絶縁膜を形成し、該絶縁膜上に第2の半導体基板を接
着し、上記第1の半導体基板の裏面を素子分離領域内を
埋める上記絶縁膜をストッパとしてエッチングすること
により第1の半導体基板からなり上記素子分離領域によ
り囲繞されたSOI層を形成し、該SOI層の表面に犠
牲酸化膜を形成し、該犠牲酸化膜を除去し、該SOI層
上にゲート絶縁膜を形成し、その後SOI層及び素子分
離領域上にゲート電極となる層を形成するSOI半導体
装置の製造方法において、 素子分離領域の少なくとも表面部をシリコン酸化膜より
もシリコン酸化膜用エッチング液によるエッチングレー
トが小さい材料により形成することを特徴とするSOI
半導体装置の製造方法 - 【請求項2】 素子分離領域の少なくとも表面部を成す
材料としてシリコン窒化物を用いることを特徴とする請
求項1記載のSOI半導体装置の製造方法 - 【請求項3】 素子分離領域の表面部をシリコン窒化物
により形成し、 該素子分離領域のそれよりも奥部をシリコン酸化膜によ
り形成することを特徴とする請求項2記載のSOI半導
体装置の製造方法 - 【請求項4】 素子分離領域の少なくとも表面部を成す
シリコン窒化物の形成を第1の半導体基板の表面部に対
する窒素のイオン注入により行うことを特徴とする請求
項2又は3記載のSOI半導体装置の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02731193A JP3277957B2 (ja) | 1993-01-24 | 1993-01-24 | Soi半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02731193A JP3277957B2 (ja) | 1993-01-24 | 1993-01-24 | Soi半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06224395A true JPH06224395A (ja) | 1994-08-12 |
| JP3277957B2 JP3277957B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=12217545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02731193A Expired - Fee Related JP3277957B2 (ja) | 1993-01-24 | 1993-01-24 | Soi半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3277957B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH098123A (ja) * | 1995-06-20 | 1997-01-10 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | 半導体素子及びその製造方法 |
| JP2005203685A (ja) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置,及び半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-01-24 JP JP02731193A patent/JP3277957B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH098123A (ja) * | 1995-06-20 | 1997-01-10 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | 半導体素子及びその製造方法 |
| JP2005203685A (ja) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置,及び半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3277957B2 (ja) | 2002-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0513566A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2001160589A (ja) | トレンチ素子分離構造とこれを有する半導体素子及びトレンチ素子分離方法 | |
| JP2001135718A (ja) | トレンチ分離構造の作製方法 | |
| US5882981A (en) | Mesa isolation Refill Process for Silicon on Insulator Technology Using Flowage Oxides as the Refill Material | |
| JPH11274290A (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
| US6682986B2 (en) | Method of forming shallow trench isolation and method of manufacturing a semiconductor device using the same | |
| JP2001196576A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP4319809B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2002076113A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP4989817B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP3277957B2 (ja) | Soi半導体装置の製造方法 | |
| JPH09289245A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US6500729B1 (en) | Method for reducing dishing related issues during the formation of shallow trench isolation structures | |
| US6444539B1 (en) | Method for producing a shallow trench isolation filled with thermal oxide | |
| JPH10335445A (ja) | 半導体素子の素子分離膜製造方法及びこれを利用した半導体素子 | |
| JPH07226433A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2001185612A (ja) | Soiウェーハの製造方法 | |
| JPH10308448A (ja) | 半導体デバイスの隔離膜及びその形成方法 | |
| JPH09283614A (ja) | トレンチ素子分離構造およびその形成方法 | |
| JPH10144781A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH10199875A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2000031489A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0521592A (ja) | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 | |
| JPS63257244A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH0794733A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080215 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090215 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100215 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |