JPH07231036A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents

半導体基板の製造方法

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JPH07231036A
JPH07231036A JP2072994A JP2072994A JPH07231036A JP H07231036 A JPH07231036 A JP H07231036A JP 2072994 A JP2072994 A JP 2072994A JP 2072994 A JP2072994 A JP 2072994A JP H07231036 A JPH07231036 A JP H07231036A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
single crystal
film
polishing
substrate
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JP2072994A
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Takashi Nagano
隆史 永野
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 SOI層の膜厚の面内均一の良好な半導体基
板の製造方法を提供する。 【構成】 シリコン基板11に所定深さのトレンチ11
Aを形成し、SiO2膜12で埋め込んだ後、シリコン
酸化膜14を表面に持つ第1支持基板13と貼り合わ
せ、シリコン基板11を裏面からSiO2膜12に達す
るまで研磨し、ポリシリコン膜を介して第2支持基板と
貼りつけて第1支持基板側から研磨してシリコン酸化膜
14を露出させて、これを基準として研磨を進めれば、
均一なSOI層が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体基板の製造方
法に関し、特にSOI(Silicon On Ins
ulator)構造の半導体製造分野で利用できる。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の半導体基板の製造方法と
しては、特開平1−302837号公報記載の技術が知
られている。この従来技術は、半導体基板の表面に凹凸
部を形成し、次いで、この基板表面に絶縁膜を形成した
後、この絶縁膜上に表面が平坦な半導体層を形成し、さ
らに半導体層表面を貼り付け面として他の基板を貼り付
け、半導体基板を裏面から絶縁膜が露出するまで研磨し
てSOI基板を製造するというものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術にあっては、研磨の負担を少なくするため
にストッパとしての絶縁膜の近くまで研削により半導体
基板を削っているが、裏面基準で行っているため精度良
く研削できたとしても、図7に示すように半導体基板1
の研磨で取り除かなければならない膜厚はウェハ面内で
大きくばらつく(d1<d2)という問題があった。この
ように研磨取代がばらつくと、図8に示すように、絶縁
膜3が露出するタイミングが異なり、早く露出した絶縁
膜3近くのSOI層3Aの膜厚が研磨底ずりによって薄
くなるという問題がある。この研磨底ずりとは、図9に
示すように、絶縁膜3が露出した状態で研磨を続けると
SOI層3Aの部分が絶縁膜3より研磨され易いため、
研磨クロス4が変形し絶縁膜基準面よりも研磨面が低く
なることをいう。
【0004】この発明が解決しようとする課題は、薄膜
SOI形成のための研磨において、その除去量がウェハ
面内で均一となり、研磨ストッパの露出のタイミングが
ウェハ面内で略同じとなる半導体基板の製造方法を得る
には、どのような手段を講じればよいかという点にあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、単
結晶半導体基板の表面に凹部を形成し、該凹部に絶縁物
でなる充填物を埋め込んだ後、表面を絶縁膜で覆った支
持基板を該単結晶半導体基板の表面に貼り合わせ、当該
単結晶半導体基板の裏面を前記充填物に達するまで研磨
して単結晶島領域を形成することを、その解決手段とし
ている。
【0006】また、具体的には、単結晶半導体基板の表
面に凹部を形成し、該凹部に絶縁物でなる充填物を埋め
込む工程と、表面を絶縁膜で覆った第1支持基板を該単
結晶半導体基板の表面に貼り合わせる工程と、前記単結
晶半導体基板の裏面を前記充填物に達するまで研磨する
工程と、前記単結晶半導体基板の研磨面にデバイス形成
領域を画成するための段差を形成し、該研磨面及び段差
面に沿って表面に研磨ストッパとしての酸化膜を形成す
る工程と、前記段差及び前記研磨面上に材料膜を付着さ
せ、該材料膜表面を平坦化する工程と、前記材料膜表面
に第2支持基板を貼り合わせる工程と、前記第1支持基
板側を前記絶縁膜に達するまで研磨する工程と、前記絶
縁膜及び前記充填物をエッチングして除去する工程と、
前記エッチングにより露出した単結晶半導体基板を前記
酸化膜に達するまで研磨して単結晶島領域を形成する工
程とを備える構成としている。ここで、材料膜とは、B
PSG,PSG等の不純物ドープの酸化シリコンを用い
る。
【0007】また、前記単結晶半導体基板の裏面を前記
充填物に達するまで研磨する工程の後に、該充填物の一
部を表面よりエッチング除去しこの除去した部分に前記
充填物とエッチング選択比をとれる材料でなるエッチン
グストッパ層を埋め込む工程を備え、前記酸化膜を形成
した際に、前記充填物と該酸化膜を形成した際に、前記
充填物と該酸化膜との間にストッパ層が介在するように
したことを構成としている。
【0008】
【作用】この発明においては、単結晶半導体基板表面の
凹部に埋め込んだ充填物が単結晶半導体基板の裏面側か
らの研磨のストッパとなる。また、(第1)支持基板の
表面に形成した絶縁膜は、第1支持基板の研磨のストッ
パとして作用する。
【0009】そして、単結晶半導体基板を裏面から充填
物が露出するまで研磨した状態で、充填物を一部除去し
て、この充填物(例えばSiO2)とエッチング選択比
をとれる材料(例えばポリシリコン等)でなるエッチン
グストッパ層を埋め込むことにより、絶縁膜及び充填物
をエッチングする際にストッパ層を残すことができる。
単結晶半導体基板の充填物の一部を除去してエッチング
ストッパ層を埋め込み、さらに単結晶半導体基板のスト
ッパ層を埋め込んだ面にデバイス形成領域(SOI領
域)を画成するための段差を形成し、この段差面及び研
磨面に沿って表面酸化膜を形成すると、この表面酸化膜
と充填物との間にエッチングストッパ層を介在させるこ
とができる。上記したように、絶縁膜及び充填物をエッ
チングしてエッチングストッパ層を残した状態では、最
初に形成した凹部の深さ分だけの単結晶半導体基板が残
っている。この深さ寸法は、エッチングによって均一に
短く制御できるため、ウェハ面内均一性は良好となる。
この状態では研磨量は少なくてよく、表面酸化膜をウェ
ハ面内で略同時に露出させることができる。このため、
SOI層(単結晶半導体)の膜厚は必要以上に研磨され
て膜減り(底ずり)することなく、ウェハ面内で均一に
することが可能となる。
【0010】
【実施例】以下、この発明に係る半導体基板の製造方法
の詳細を図面に示す実施例に基づいて説明する。
【0011】本実施例では、先ず図1(A)に示すよう
に、単結晶半導体基板としてのシリコン基板11の表面
に、フォトリソグラフィー技術及び異方性エッチング技
術を用いて凹部としてのトレンチ11Aを形成する。次
いで、図1(B)に示すように、シリコン基板11表面
に絶縁物としてのSiO2膜12を例えばCVD法によ
って堆積させ、トレンチ11Aを埋め込む。その後、シ
リコン基板11面上のSiO2膜12をエッチバックし
て除去し、トレンチ11A内のみに充填物としてのSi
2膜12を残す。
【0012】次に、図1(C)に示すように、他のシリ
コン基板でなる第1支持基板13の表面にシリコン酸化
膜14を形成し、シリコン基板11の表面に貼り合わせ
て図2(A)に示すような構造とする。その後、シリコ
ン基板11の裏面側から研磨を行い、図2(B)に示す
ように、ストッパとしてのSiO2膜12が露出した時
点で研磨を停止させる。このとき、シリコン基板11は
SiO2膜12に囲まれた構造となっている。
【0013】次に、シリコン基板11の研磨面側をウェ
ットエッチング(例えばフッ酸(HF)溶液を用いる)
を行って、図2(C)に示すように、SiO2膜12を
約半分の膜厚となるように除去する。
【0014】その後、図3(A)に示すように、シリコ
ン基板11の研磨面側に、ポリシリコン膜15をCVD
法により堆積させて前工程でSiO2膜12を一部除去
した部分を埋め込む。次いで、ポリシリコン膜15を研
磨し、図3(B)に示すように、シリコン基板11の研
磨面を露出させる。このとき、トレンチ内には、エッチ
ングストッパ層としてのポリシリコン膜15が埋め込ま
れた状態となる。
【0015】さらに、シリコン基板11の研磨面側に、
リソグラフィー技術及びドライエッチング技術を用い
て、図3(C)に示すように、デバイス形成領域(SO
I層形成領域)を画成するための段差(凹部)16A,
16Bを形成する。なお、段差16Aはシリコン基板1
1研磨面に形成した凹部であり、段差16Bはポリシリ
コン膜15の膜厚を減らして形成した凹部である。この
ような段差の形成には、例えばエッチングガスにHBr
を用いたドライエッチングを行う。
【0016】次に、同図(C)に示すように、このよう
な段差16A,16Bを形成した後に、表面酸化を行っ
て表面に沿ったシリコン酸化膜17を形成する。
【0017】次に、図4(A)に示すように、シリコン
酸化膜17上にポリシリコン膜18をCVD法によって
堆積させ段差を埋め込み、その後、ポリシリコン膜18
の表面を研磨して平坦にする。そして、図4(B)に示
すように、なお、本実施例では、ポリシリコンを用いた
がBPSG,PSGなどの不純物ドープ酸化シリコンで
もよい。このポリシリコン膜18の研磨面に、他のシリ
コン基板である第2支持基板19を貼り合わせる。その
後、第1支持基板13を裏面から研磨し、ストッパとし
てのシリコン酸化膜14が露出したときに研磨を止め、
図5(A)に示すような構造にする。ここで、シリコン
酸化膜14はストッパとしての機能が十分であるため、
全面が露出するまで研磨を続けることが可能である。
【0018】次に、シリコン酸化膜14及びSiO2
12を除去し、ポリシリコン膜15を除去しないような
エッチング選択比をとれるウェットエッチング(例えば
フッ酸溶液を用いる)を行って、図5(B)に示すよう
にポリシリコン膜15でエッチングを止める。このた
め、ポリシリコン膜15の下のシリコン酸化膜17が消
失されることが防止でき、次工程でのシリコン基板11
の研磨でのストッパとしてシリコン酸化膜17を用いる
ことができる。図5(C)は、シリコン基板11をシリ
コン酸化膜17が露出するまで研磨を行って単結晶シリ
コンでなるSOI層11Bを形成した状態を示してい
る。なお、本実施例によれば、図5(B)の状態ですで
にシリコン基板11はかなり薄く且つ均一になっている
ため、シリコン酸化膜17の露出は、略同時に起り、均
一な膜厚のSOI層11Bが形成できる。
【0019】以上、実施例について説明したが、この発
明は、これに限定されるものではなく、構成の要旨に付
随する各種の設計変更,材料変更が可能である。
【0020】例えば、上記実施例においては、図1
(C)に示したように、第1支持基板13にシリコン酸
化膜14を形成したが、図6に示すように、シリコン基
板11側に形成しても勿論よい。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によればSOI層の膜層を基板(ウェハ)面内で均一
にする効果がある。また、貼り合わせによってSOIを
形成するため結晶欠陥の少ない半導体基板を形成するこ
とが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)〜(C)はこの発明の実施例を示す工程
断面図。
【図2】(A)〜(C)はこの発明の実施例を示す工程
断面図。
【図3】(A)〜(C)はこの発明の実施例を示す工程
断面図。
【図4】(A)及び(B)はこの発明の実施例を示す工
程断面図。
【図5】(A)〜(C)はこの発明の実施例を示す工程
断面図。
【図6】この発明の他の実施例を示す要部断面図。
【図7】従来例の要部断面図。
【図8】従来例の要部断面図。
【図9】従来例の要部断面図。
【符号の説明】
11…シリコン基板(単結晶半導体基板) 11A…トレンチ(凹部) 11B…SOI層 12…SiO2膜(充填物) 13…第1支持基板 14…シリコン酸化膜(絶縁膜) 15…ポリシリコン膜(エッチングストッパ層) 16A,16B…段差 17…シリコン酸化膜 18…ポリシリコン膜(材料膜) 19…第2支持基板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単結晶半導体基板の表面に凹部を形成
    し、該凹部に絶縁物でなる充填物を埋め込んだ後、表面
    を絶縁膜で覆った支持基板を該単結晶半導体基板の表面
    に貼り合わせ、当該単結晶半導体基板の裏面を前記充填
    物に達するまで研磨して単結晶島領域を形成することを
    特徴とする半導体基板の製造方法。
  2. 【請求項2】 単結晶半導体基板の表面に凹部を形成
    し、該凹部に絶縁物でなる充填物を埋め込む工程と、 表面を絶縁膜で覆った第1支持基板を該単結晶半導体基
    板の表面に貼り合わせる工程と、 前記単結晶半導体基板の裏面を前記充填物に達するまで
    研磨する工程と、 前記単結晶半導体基板の研磨面にデバイス形成領域を画
    成するための段差を形成し、該研磨面及び段差面に沿っ
    て表面に研磨ストッパとしての酸化膜を形成する工程
    と、 前記段差及び前記研磨面上に材料膜を付着させ、該材料
    膜表面を平坦化する工程と、 前記材料膜表面に第2支持基板を貼り合わせる工程と、 前記第1支持基板側を前記絶縁膜に達するまで研磨する
    工程と、 前記絶縁膜及び前記充填物をエッチングして除去する工
    程と、 前記エッチングにより露出した単結晶半導体基板を前記
    酸化膜に達するまで研磨して単結晶島領域を形成する工
    程と、を備えたことを特徴とする半導体基板の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記充填物及び前記絶縁膜は酸化シリコ
    ンでなる請求項2記載の半導体基板の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記材料膜は不純物をドープした酸化シ
    リコンでなる請求項2記載の半導体基板の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記単結晶半導体基板の裏面を前記充填
    物に達するまで研磨する工程の後に、該充填物の一部を
    表面よりエッチング除去しこの除去した部分に前記充填
    物とエッチング選択比をとれる材料でなるエッチングス
    トッパ層を埋め込む工程を備え、前記酸化膜を形成した
    際に、前記充填物と該酸化膜との間にストッパ層が介在
    するようにした請求項2記載の半導体基板の製造方法。
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