JPH0766285A - Soi基板の製造方法 - Google Patents

Soi基板の製造方法

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JPH0766285A
JPH0766285A JP23240893A JP23240893A JPH0766285A JP H0766285 A JPH0766285 A JP H0766285A JP 23240893 A JP23240893 A JP 23240893A JP 23240893 A JP23240893 A JP 23240893A JP H0766285 A JPH0766285 A JP H0766285A
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JP
Japan
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substrate
element region
layer
polishing
sio
Prior art date
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Pending
Application number
JP23240893A
Other languages
English (en)
Inventor
Muneharu Shimanoe
宗治 島ノ江
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 各素子領域の厚さを一定にすることができる
SOI基板の製造方法を提供すること。 【構成】 第1のSi基板1に複数の素子領域S1、S
2を形成してSiO2 層3から成る絶縁層を被着し、さ
らに第2のSi基板2を貼り合わせた後に第1のSi基
板1を研磨して素子領域S1、S2を露出させるSOI
基板の製造方法において、先ず、最も厚さの薄い素子領
域S1の露出面にSiO2 層3の表面が一致するように
エッチングを行い素子領域S2をSiO2 層3の表面か
ら突出させ、素子領域S1、S2と研磨速度が等しい材
質の積み上げ層5を表面に形成した後に再研磨して各素
子領域S1、S2の厚さを一定にするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁層の上にシリコン
から成るに複数の素子領域を形成するSOI基板の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】SOI(Silicon on insulator)基板
は、絶縁層上にシリコン単結晶薄膜が形成されたもので
あり、そのシリコン単結晶薄膜上にCMOSトランジス
タ等を製造することで動作速度が速くかつソフトエラー
やラッチアップ現象に強い半導体素子を得るものであ
る。
【0003】このようなSOI基板の製造方法を図3〜
図4の断面図に基づいて工程順に説明する。なお、以下
の説明においてシリコンはSiとする。先ず、図3
(a)に示すように第1のSi基板1を用意した後、図
3(b)に示すように素子領域S1、S2をフォトリソ
グラフィー法などを用いて形成する。これにより素子領
域S1、S2は、第1のSi基板1の表面に凸状に形成
されることになる。
【0004】さらに、素子領域S1、S2が形成された
第1のSi基板1の表面にSiO2層3から成る絶縁層
を例えば500nm〜1100nm程度被着する。Si
2 層3は第1のSi基板1よりも硬度が高いものであ
り、後の工程において第1のSi基板1を研磨する際の
ストッパーとなる。
【0005】また、SiO2 層3の上には5μm程度の
多結晶Si層4を形成しておき後の工程で第2のSi基
板2を貼り合わせやすくする。なお、多結晶Si層4の
表面には素子領域S1、S2による段差が例えば150
nm〜200nm程度残っている。
【0006】次に、図3(c)に示すように、形成した
多結晶Si層4の表面を2〜3μm程度研磨して多結晶
Si層4の表面の平坦化を図る。そして、図3(d)に
示すように、平坦化された多結晶Si層4に第2のSi
基板2を貼り合わせ、図4(a)に示すように、第1の
Si基板1と第2のSi基板2との上下を逆さまにして
外周部分の面取りを行う。この面取りは、第2のSi基
板2の貼り合わせが不十分となりやすい端部を削り取る
ためのものである。
【0007】次いで、図4(b)に示すように、第1の
Si基板1の表面を研削して、SiO2 層3の上面から
上に第1のSi基板1が5〜7μm程度残るようにす
る。この状態で図4(c)に示すように、第1のSi基
板1をケミカル研磨し、SiO2 層3の表面をストッパ
ーとして素子領域S1、S2が露出するようにする。こ
れにより、第1のSi基板1に形成した凸状の各素子領
域S1、S2は露出面以外をSiO2 層3にて覆われた
状態となり、各素子領域S1、S2がそれぞれ分離され
たSOI基板となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
なSOI基板の製造方法には次のような問題があり、こ
の問題点を図5に基づいて説明する。図5は、従来のS
OI基板の製造方法における要部断面図であり、図5
(a)の貼り合わせ後の状態から図5(b)の研磨の途
中、さらに図5(c)の研磨後の状態までを示してい
る。すなわち、図5(a)に示すように、第2のSi基
板2を貼り合わせた状態において第1のSi基板1には
基板自体の厚さの最大最小差(total thickness variat
ion:TTV )であるいわゆる厚さのばらつきtが存在す
る。
【0009】このため、図5(b)に示すように、第1
のSi基板1を研磨する途中において例えば素子領域S
1が露出しているにもかかわらず、素子領域S2はいま
だに露出していないというように研磨におけるばらつき
が生じることになる。図5(c)に示すように、研磨が
終了した状態においてもこのばらつきが残ることにな
り、素子領域S1と素子領域S2との厚さに差が生じて
しまう。なお、研磨速度は第1のSi基板1の面積が大
きい場合には速いが、SiO2層3が露出するようにな
って第1のSi基板1の面積が狭くなると遅くなるため
に、研磨後の素子領域S1と素子領域S2との厚さの差
は、第1のSi基板1の厚さのばらつきtよりも小さい
ものとなっている。
【0010】しかし、このように素子領域S1と素子領
域S2との厚さに差が生じることになると、ここに製造
するCMOSトランジスタ等の半導体素子の電気的特性
にもばらつきが生じることになり、安定した製品を提供
する上での問題となる。よって、本発明は各素子領域の
厚さを一定にすることができるSOI基板の製造方法を
提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成されたSOI基板の製造方法であ
る。すなわち、Si基板に複数の素子領域を形成してS
i基板よりも硬い絶縁層を被着し、さらに合わせ用基板
を貼り合わせた後にSi基板を研磨してこれらの素子領
域を露出させるSOI基板の製造方法において、先ず、
露出した素子領域のうち最も厚さの薄い一の素子領域の
露出面に絶縁層の表面が一致するよう絶縁層をエッチン
グして一の素子領域よりも厚さの厚い他の素子領域を絶
縁層の表面から突出させ、次いで、素子領域と研磨速度
が等しい材質から成る積み上げ層を素子領域および絶縁
層の表面に形成した後、この積み上げ層を研磨すること
で他の素子領域の突出部分を除去して一の素子領域と他
の素子領域との厚さを合わせるようにするものである。
【0012】
【作用】素子領域のうち最も厚さの薄い一の素子領域の
露出面に絶縁層の表面を合わせることで、一の素子領域
よりも厚さの厚い他の素子領域が絶縁層の表面から突出
することになる。この突出部分を削除するため、削りし
ろとして素子領域と研磨速度が等しい材質から成る積み
上げ層を素子領域および絶縁層の表面に形成する。この
積み上げ層を研磨することにより積み上げ層が平坦とな
り、さらに研磨することで他の素子領域の突出部分も研
磨されることになる。平坦になった状態でこの研磨を一
の素子領域が露出するまで行うようにすれば一の素子領
域と他の素子領域との厚さが等しくなる。
【0013】
【実施例】以下に、本発明のSOI基板の製造方法の実
施例を図に基づいて説明する。図1〜図2は、本発明の
SOI基板の製造方法を工程順に説明する要部断面図で
ある。なお、本発明のうち図3〜図4に示した従来のS
OI基板の各製造工程は共通であるため、図4(c)に
示す選択研磨以降の工程から説明を行う。
【0014】先ず、図1(a)に示すように選択研磨後
は素子領域S1と素子領域S2との厚さに差が生じた状
態となっている。すなわち、第2のSi基板2の上に多
結晶Si層4およびSiO2 層3を介して第1のSi基
板1に形成された素子領域S1、S2が設けられてお
り、各素子領域S1、S2の厚さがそれぞれ異なった状
態となっている。
【0015】この状態で、次の図1(b)に示すように
SiO2 層3をエッチングして素子領域S1の露出面に
SiO2 層3の表面を一致させる。つまり、各素子領域
S1、S2のうちの最も厚さの薄いもの(ここでは素子
領域S1とする)の露出面とSiO2 層3の表面とを一
致させるために、SiO2層3を例えばフッ化水素酸
(HF)を用いてエッチングする。これにより、素子領
域S1の露出面とSiO2 層3の表面とが一致するとと
もに、素子領域S1よりも厚さの厚い素子領域S2がS
iO2 層3の表面からその厚さの分だけ突出することに
なる。
【0016】この素子領域S2の突出部分を研磨すれば
素子領域S1と素子領域S2との厚さを等しくすること
ができるが、このような非常に薄い突出部分のみを研磨
しようとすると他の部分も研磨されてしまうことがある
ため、図1(c)に示すように各素子領域S1、S2お
よびSiO2 層3の表面に各素子領域S1、S2と研磨
速度が等しい積み上げ層5を形成する。
【0017】すなわち、突出部分のみを研磨するため、
この部分(素子領域S2)の研磨速度と等しい例えば多
結晶Siから成る積み上げ層5を突出部分の高さに応じ
た量だけ形成して削りしろを設ける。これにより、積み
上げ層5にできた段差Tは積み上げ層5を研磨する間に
除去されることになり、積み上げ層5の表面を平坦にす
ることができる。例えば、段差Tが50nmである場合
にはこの段差Tを除去するために1200nm以上の厚
さの積み上げ層5が必要である。なお、この段差Tを除
去するために必要な積み上げ層5の最低高さは研磨条件
により異なるものである。
【0018】図2(a)は再研磨により積み上げ層5を
除去している途中を示したものである。このように、再
研磨の途中で積み上げ層5の段差Tは除去されて表面が
平坦となりさらに研磨を続ける。
【0019】そして、図2(b)に示すように、素子領
域S1、S2が露出した段階で再研磨を終了する。すな
わち、図2(a)に示す再研磨の途中で積み上げ層5の
表面が平坦となっており、さらに素子領域S2の研磨速
度と積み上げ層5の研磨速度とが等しいため、そのまま
研磨を続けることで平坦な面が維持されたまま研磨が進
むことになる。このため、素子領域S1が露出した段階
で研磨を終了すれば、素子領域S1と素子領域S2との
厚さが等しいSOI基板が製造できることになる。
【0020】なお、より面粗さ精度の高い素子領域S
1、S2の露出面を得たい場合には、再研磨としてメカ
ノケミカル研磨を行うようにすればよい。また、第1の
Si基板1や第2のSi基板2としてはチップ状のもの
でもウエハ状のものでもどちらを用いても本発明は同様
である。さらに、本実施例では第1のSi基板1に対す
る貼り合わせ用基板として第2のSi基板2を、絶縁層
としてSiO2 層3を、また貼り合わせ用基板を貼り合
わせるために多結晶Si層4を例として説明したが本発
明はこれらに限定されることはない。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のSOI基
板の製造方法によれば次のような効果がある。すなわ
ち、複数の素子領域を形成するためのシリコン基板に厚
さのばらつきが存在しても、最終的なSOI基板におけ
る各素子領域の厚さを一定にすることが可能となる。こ
れにより、各素子領域に製造するCMOSトランジスタ
等の半導体素子の電気的特性を均一にすることができる
ため、安定した半導体製品を提供することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のSOI基板の製造方法を工程順に説明
する要部断面図(その1)で、(a)は選択研磨後、
(b)はSiO2 層のエッチング、(c)は積み上げ層
の形成を示すものである。
【図2】本発明のSOI基板の製造方法を工程順に説明
する要部断面図(その2)で、(a)は再研磨の途中、
(b)は再研磨後を示すものである。
【図3】従来例を工程順に説明する断面図(その1)
で、(a)は第1のSi基板の用意、(b)は素子領域
の形成、(c)は平坦化、(d)は第2のSi基板の貼
り合わせを示すものである。
【図4】従来例を工程順に説明する断面図(その2)
で、(a)は面取り、(b)は表面研削、(c)は選択
研磨を示すものである。
【図5】従来例を説明する要部断面図で、(a)は貼り
合わせ後、(b)は研磨の途中、(c)は研磨後を示す
ものである。
【符号の説明】
1 第1のSi基板 2 第2のSi基
板 3 SiO2 層 4 多結晶Si層 5 積み上げ層 S1、S2 素子
領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年10月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】次いで、図4(b)に示すように、第1の
Si基板1の表面を研削して、SiO層3の上面から
上に第1のSi基板1が5〜7μm程度残るようにす
る。この状態で図4(c)に示すように、第1のSi基
板1をケミカル研磨し、SiO層3の表面をストッパ
ーとして素子領域S1、S2が形成されるようにする。
これにより、第1のSi基板1に形成した凸状の各素子
領域S1、S2は露出面以外をSiO層3にて覆われ
た状態となり、各素子領域S1、S2がそれぞれ分離さ
れたSOI基板となる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
なSOI基板の製造方法には次のような問題があり、こ
の問題点を図5に基づいて説明する。図5は、従来のS
OI基板の製造方法における要部断面図であり、図5
(a)の表面研削後の状態から図5(b)の研磨の途
中、さらに図5(c)の研磨後の状態までを示してい
る。すなわち、図5(a)に示すように、第2のSi基
板2を貼り合わせた状態において第2のSi基板2には
基板自体の厚さの最大最小差(total thick
ness variation:TTV)であるいわゆ
る厚さのばらつきと表面研削精度のばらつきtが第1の
Si基板1に存在する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】従来例を説明する要部断面図で、(a)は表面
研削後、(b)は研磨の途中、(c)は研磨後を示すも
のである。
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板に複数の素子領域を形成し
    て該シリコン基板よりも硬い絶縁層を被着し、さらに合
    わせ用基板を貼り合わせた後に該シリコン基板を研磨し
    て該素子領域を露出させるSOI基板の製造方法におい
    て、 前記素子領域を露出させた後、該素子領域のうち最も厚
    さの薄い一の素子領域の露出面に前記絶縁層の表面が一
    致するよう該絶縁層をエッチングして該一の素子領域よ
    りも厚さの厚い他の素子領域を該絶縁層の表面から突出
    させ、 次いで、前記素子領域と研磨速度が等しい材質から成る
    積み上げ層を該素子領域および前記絶縁層の表面に形成
    し、 前記積み上げ層を研磨することで前記他の素子領域の突
    出部分を除去して前記一の素子領域と該他の素子領域と
    の厚さを合わせるようにすることを特徴とするSOI基
    板の製造方法。
JP23240893A 1993-08-24 1993-08-24 Soi基板の製造方法 Pending JPH0766285A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102222614A (zh) * 2011-06-23 2011-10-19 上海宏力半导体制造有限公司 功率金属氧化物场效应管的形成方法

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