JPH0645298A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研磨精度の向上を図ることができる半導体装
置の製造方法を提供する。 【構成】 単結晶シリコンより成る半導体基板１に対し
てドライエッチングを施し、半導体基板１の一部をエッ
チングする。この時、同時にモニタ用エッチング溝４
ａ，４ｂもドライエッチングにより形成しておく。エッ
チングされた上面には酸化膜絶縁層２，２´が形成さ
れ、さらにその上面は多結晶シリコン等の支持体層３で
覆われる。半導体基板１の研磨工程において、前記モニ
タ用エッチング溝４ａ，４ｂの底面５ａ，５ｂが現われ
る線Ｌにおいてその研磨を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばドライエッチン
グ製法により加工される半導体装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体装置、例えばＬＳＩやマイ
クロマシンにおいては、半導体基板を構成する、例えば
シリコン（Ｓｉ）基板をアルカリエッチングやドライエ
ッチングによる異方性エッチングを行った後、そのエッ
チング面側に絶縁層を形成し、さらに該絶縁層の上面に
機械的支持体層を形成すると共に、半導体基板の裏面側
より前記シリコン基板を前記絶縁層に達するまで研磨す
ることにより、複数の半導体素子を形成するようにして
いる。

【０００３】図３は、前記アルカリエッチングによる半
導体装置の製造方法の一例を示したものである。すなわ
ち、図３（ａ）に示すように半導体基板１、例えば単結
晶シリコン（Ｓｉ）の上面に、例えば二酸化珪素（Ｓｉ
Ｏ2）から成る絶縁性の酸化膜２を形成する。そして、
図示していないが、この酸化膜２の上面にさらに回転塗
布手段等によりホトレジストを塗布して、マスク乾板を
介して露光する周知の写真製版が施され、この写真製版
により前記酸化膜２を図３（ｂ）に示すようにパターニ
ングする。

【０００４】そしてアルカリ性剤（例えばＫＯＨ）によ
り、図３（ｃ）に示すように、半導体基板１に対して異
方性エッチンクが成される。この後、エッチング面の上
面に酸化膜２´を形成し、図３（ｄ）に示すように、さ
らにその上面を機械的支持体層３となる多結晶シリコン
（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）等で覆う。そして図３（ｅ）に示す
ように、前記半導体基板１を、その裏面側より前記酸化
膜２（絶縁層）に達するまで研磨し、機械的支持体層３
上に複数の半導体素子１ａ乃至１ｎを形成する。なお、
図３（ｅ）は、図３（ｄ）の上下を反転させて描いてい
る。

【０００５】一方、図４は、ドライエッチングによる半
導体装置の製造方法の一例を示したものである。先ず、
図３と同様に、半導体基板１、例えば単結晶シリコン
（Ｓｉ）の上面に、酸化膜２を形成し、写真製版により
前記酸化膜２を図４（ａ）に示すようにパターニングす
る。そして、例えばガス・プラズマ或いはイオン・ビー
ム等によるドライエッチングにより、図４（ｂ）に示す
ように、半導体基板１に対して異方性エッチングが成さ
れる。この後、エッチングされた表面に酸化膜２´を形
成し、次いで図４（ｃ）に示すように、さらにその上面
を機械的支持体層３となる多結晶シリコンで覆う。そし
て図４（ｄ）に示すように、前記半導体基板１を、裏面
側より前記酸化膜２（絶縁層）に達するまで研磨し、機
械的支持体層３上に複数の半導体素子１ａ乃至１ｎを形
成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した図
３に示すアルカリエッチングによるものにおいては、図
３（ｅ）に示すように、半導体基板１をその裏面側より
研磨するに際して、研磨を停止させる基準を容易に得る
ことができるという特質を有している。すなわち、図５
（ａ）および（ｂ）は、半導体基板１を裏面より研磨し
ていった場合の状況変化を示したものである。この図５
（ａ）および（ｂ）に示すように、研磨が進むにつれて
半導体基板１の厚さｙ1はｙ2へと変化し、これに伴い、
研磨面に現われるシリコンパターン、すなわち図５
（ａ）のｘ1は図５（ｂ）のｘ2へと変化する（寸法が小
さくなる）。

【０００７】この現象を利用して、予め定められた部分
のシリコンパターンが、所定の寸法ｘとなった時点で研
磨作業を停止させることで、支持体層３上に複数の半導
体素子を形成させることができる。

【０００８】しかしながら、アルカリエッチングによる
製法においては、 （１）第１に、面方位を利用したエッチングのためエッ
チング中に＜１，ｎ，ｎ＞方位のエッチングが進み、理
想的には図６（ａ）に示すように、半導体素子１ａ乃至
１ｎとして角錐台形状を得たいところが、実際には図６
（ｂ）に示すように、その稜線部分ｚが丸くなり、半導
体素子としての実効面積が減少してしまうという問題点
を有している。 （２）第２に、図７に示すように、絶縁層（ＳｉＯ2）
の残し部ｇを少なくしても、エッチングの深さにより最
小寸法ｗが決定されてしまう。これは前記（１）に示し
た問題点と合わせて考えると、最小部は丸くなり、補正
パターンを考慮すると最小寸法ｗはさらに大きくなり、
微細な素子を作ることができないという問題点を有して
いる。 （３）第３に、長方形（面方位に合わせた形）しかパタ
ーン化できず、加工パターンの自由度が低いという問題
点を有している。

【０００９】一方、ドライエッチングによる製法におい
ては、前記図４に示したように、エッチングは垂直方向
に進行する特徴を有している。従って、面方位に関係な
く、エッチングが可能であるため、自由なパターンを描
くことができるという特質を有している。

【００１０】しかしドライエッチングによる製法におい
ては、図４（ｄ）において半導体基板１を裏面から研磨
するに際し、前記したアルカリエッチングによる場合に
比較すると、研磨面に現われるパターン形状が変化せ
ず、どの程度で研磨を終了してよいかの判断が難しい。
従って、ドライエッチングによるものは、研磨精度が出
せないという問題点がある。

【００１１】このために、研磨精度の向上が図れるとい
うアルカリエッチングによる特質を生かし、アルカリエ
ッチングを多用する傾向にある。

【００１２】本発明は、この様な点に鑑みて成されたも
のであり、ドライエッチングによる前記した特質を生か
し、しかも研磨精度の向上を図ることができる半導体装
置の製造方法を提供することを課題とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に成された本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基
板に対してドライエッチングによるエッチングを行なう
エッチング工程と、エッチングされた半導体基板のエッ
チング側上面に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、絶
縁層の上面に支持体層を形成する支持体層形成工程と、
半導体基板の裏面側より半導体基板を絶縁層に達するま
で研磨する研磨工程とにより、絶縁層上に半導体素子を
複数に分離して形成させる半導体装置の製造方法におい
て、エッチング工程において、半導体素子を分離すべく
最小幅のエッチング幅と同等またはそれ未満の幅のモニ
タ用のエッチング溝を形成させると共に、研磨工程にお
いて半導体基板に形成されたモニタ用のエッチング溝の
底面が現れた状態で半導体基板の研磨を終了させるよう
にした点に特徴を有する。

【００１４】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記エッチング工程において半導体基板上にエッチング
されるモニタ用のエッチング溝が、半導体基板に対して
少なくとも２か所形成されるようにした点に特徴を有す
る。

【００１５】さらに、本発明の半導体装置の製造方法
は、前記エッチング工程において半導体基板上にエッチ
ングされるモニタ用のエッチング溝が、半導体基板の両
端部に対してそれぞれ形成されるようにした点に特徴を
有する。

【００１６】

【作用】請求項１における半導体装置の製造方法におい
ては、エッチング工程において、半導体素子を分離すべ
く最小幅のエッチング幅と同等またはそれ未満の幅のモ
ニタ用のエッチング溝が形成されるため、半導体基板の
裏面側より半導体基板を絶縁層に達するまで研磨する研
磨工程において、前記モニタ用のエッチング溝の底面を
基準点として半導体基板の研磨工程を終了させることが
できる。

【００１７】また、請求項２における半導体装置の製造
方法においては、半導体基板に形成された少なくとも２
つのモニタ用のエッチング溝の底面を基準点として半導
体基板の研磨工程を終了させることができる。

【００１８】また、請求項３における半導体装置の製造
方法においては、半導体基板の両端部にそれぞれ形成さ
れた各モニタ用のエッチング溝の底面を基準点として半
導体基板の研磨工程を終了させることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説
明する。図１は、本発明の製造方法を適用した半導体装
置の断面図を示している。この図１の状態は、前記図４
に示したドライエッチングによる半導体装置の製造工程
における研磨工程に入る状態、すなわち図４（ｃ）と同
一の状態を示しており、図４と同一符号は相当部分を示
している。

【００２０】図１における４ａおよび４ｂは、半導体基
板１のそれぞれ両端部に設けられたモニタ用のエッチン
グ溝であり、このエッチング溝４ａおよび４ｂは、それ
ぞれ半導体素子１ａ乃至１ｎを分離すべく、最小幅のエ
ッチング幅と同等またはそれ未満の幅ｗａ，ｗｂに構成
される。

【００２１】これは前記した図４（ａ）において、写真
製版等により酸化膜２をパターニングする際、モニタ用
エッチング溝として酸化膜２を除去する。この際モニタ
用のエッチング溝４ａ，４ｂとすべく酸化膜２の除去幅
は、半導体素子１ａ乃至１ｎを分離すべく、最小幅と同
等またはそれ未満に設定される。

【００２２】従って、図４（ｂ）に示す半導体基板１に
対してドライエッチングを行なうエッチング工程におい
て、半導体素子を形成させるためのエッチングと同時
に、モニタ用のエッチング溝４ａ，４ｂが形成される。
そしてエッチングされた半導体基板１のエッチング側上
面には図４（ｃ）に示す絶縁層形成工程において、二酸
化珪素（ＳｉＯ2）による絶縁層２´が形成される。次
いで同じく図４（ｃ）に示す支持体層形成工程におい
て、前記絶縁層２，２´の上面にさらに多結晶シリコン
（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）等による支持体層３が形成される。

【００２３】以上の工程を経ることにより、図１に示す
ような構成が得られる。そして、図１において、半導体
基板１を裏面側より前記酸化膜２´（絶縁層）に達する
まで研磨し、機械的支持体層３上に複数の半導体素子１
ａ乃至１ｎを形成させる研磨工程に移行する。この研磨
工程における半導体基板１の研磨は、半導体基板１に形
成された前記モニタ用のエッチング溝４ａ，４ｂの底面
５ａ，５ｂが現れた状態、すなわち図１における線Ｌに
おいて終了させるように成される。

【００２４】図２は、その理由を説明するものである。
すなわちドライエッチングによるエッチング特性は、図
２（ａ）の状態でエッチングを行なった場合、図２
（ｂ）に示すように、エッチング幅が広いｗｄに対応す
る方が、エッチング幅が狭いｗｅに対応するものよりエ
ッチングの程度が深くなる。すなわち、図２（ａ）にお
いて、ｈの差が生ずるという特性を有している。従って
前記したように、半導体素子を分離すべく、最小幅のエ
ッチング幅と同等またはそれ未満の幅（ｗａ，ｗｂ）の
モニタ用のエッチング溝４ａ，４ｂを形成させること
で、エッチング溝４ａ，４ｂにおけるエッチングの深さ
は、半導体素子を形成させるべくエッチングの深さに比
較して必ず同等または浅いものとなる。

【００２５】従って、図１に示すように、モニタ用のエ
ッチング溝４ａ，４ｂの底面５ａ，５ｂが現れる線Ｌに
おいて研磨工程を終了させることで、支持体層３に対し
て一定の厚さｙを有する複数の半導体素子１ａ乃至１ｎ
が確実に形成されるようになる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に記載の半導体装置の製造方法によれば、エッチング工
程において、半導体素子を分離すべく最小幅のエッチン
グ幅と同等またはそれ未満の幅のモニタ用のエッチング
溝を半導体基板に形成させると共に、研磨工程において
半導体基板に形成された前記モニタ用のエッチング溝の
底面が出現した状態で半導体基板の研磨を終了させるよ
うしたので、一定の厚さを有する複数の半導体素子を支
持体層上に確実に形成させることができる。

【００２７】また、請求項２または３に記載の半導体装
置の製造方法によれば、前記エッチング工程において半
導体基板上にエッチングされるモニタ用のエッチング溝
が、半導体基板に対して少なくとも２か所または半導体
基板の両端部に形成されるようにし、この２つのエッチ
ング溝の底面が各々出現した状態で半導体基板の研磨を
終了させるようしたので、ドライエッチングにもかかわ
らず、より研磨精度を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の製造方法に係る処理工程
の一部を示した断面図である。

【図２】ドライエッチングによる基板のエッチング作用
を示した断面図である。

【図３】アルカリエッチングによる半導体装置の製造工
程の例を示した断面図である。

【図４】ドライエッチングによる半導体装置の製造工程
の例を示した断面図である。

【図５】アルカリエッチング後の研磨工程の進行状況を
示した断面図である。

【図６】アルカリエッチングによる素子のエッチング状
況を示した斜視図である。

【図７】アルカリエッチングによる基板のエッチング作
用を示した断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 １ａ〜１ｎ 半導体素子 ２，２´ 酸化膜（絶縁層） ３ 機械的支持体層 ４ａ，４ｂ モニタ用エッチング溝 ５ａ，５ｂ エッチング溝底面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板に対してドライエッチングに
   よるエッチングを行なうエッチング工程と、エッチング
   された前記半導体基板のエッチング側上面に絶縁層を形
   成する絶縁層形成工程と、前記絶縁層の上面に支持体層
   を形成する支持体層形成工程と、前記半導体基板の裏面
   側より半導体基板を前記絶縁層に達するまで研磨する研
   磨工程とにより、前記絶縁層上に半導体素子を複数に分
   離して形成させる半導体装置の製造方法において、 前記エッチング工程において、半導体素子を分離すべく
   最小幅のエッチング幅と同等またはそれ未満の幅のモニ
   タ用のエッチング溝を形成させると共に、前記研磨工程
   において半導体基板に形成された前記モニタ用のエッチ
   ング溝の底面が現れた状態で半導体基板の研磨を終了さ
   せるようにして成る半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記エッチング工程において半導体基板
   上にエッチングされるモニタ用のエッチング溝が、半導
   体基板に対して少なくとも２か所形成されるようにした
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記エッチング工程において半導体基板
   上にエッチングされるモニタ用のエッチング溝が、半導
   体基板の両端部に対してそれぞれ形成されるようにした
   こを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方
   法。