JPH09162376A - 誘電体分離基板の製造方法 - Google Patents
誘電体分離基板の製造方法Info
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- JPH09162376A JPH09162376A JP7319867A JP31986795A JPH09162376A JP H09162376 A JPH09162376 A JP H09162376A JP 7319867 A JP7319867 A JP 7319867A JP 31986795 A JP31986795 A JP 31986795A JP H09162376 A JPH09162376 A JP H09162376A
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Abstract
層3を積層し、該半導体層3の主面にバッファ層となる
第2絶縁膜4を積層し、第1絶縁膜に到達するトレンチ
9を半導体層3に形成し、分離溝であるトレンチ9に第
6絶縁膜10を形成し、このトレンチ9を充填層11で
埋める。半導体層3のコーナー部40は第6絶縁膜10
で被覆されるため分離耐圧の低下は起こらない。
Description
御回路と高耐圧素子を1チップ内に集積するパワーIC
および複数の高耐圧素子を1チップ内に集積する半導体
装置を形成する誘電体分離基板の製造方法に関する。
順に図14から図20まで示す。支持基板31上に第1
絶縁膜32を介して半導体層33を有するSOI(Sili
con on insulator) 基板にエッチングマスク層34を形
成し、図示されていないフォトレジストを用いてパター
ンニング(ここではフォトレジストのエッチングも含
む)を行い、エッチングマスク層34を開口する(図1
4)。これをマスクとして半導体層33表面から第1絶
縁膜32に到達する分離溝となるトレンチ35をリアク
ティブイオンエッチング(RIE)法(ドライエッチン
グ法)により形成する(図15)。このとき半導体層3
3の厚さは10μm程度でトレンチ35の溝幅は2〜6
μmである。次にエッチングマスク層34をフッ化水素
酸水溶液で除去する(図16)。このときトレンチ35
の底部の第1絶縁膜32も若干エッチングされるがこの
図では省略した。この後、熱酸化により2回目の絶縁膜
である第8絶縁膜36(後述の実施例の第6絶縁膜10
に相当する)を形成し(図17)、充填層37によりト
レンチ35内を充填する(図18)。この際、トレンチ
35部以外の第8絶縁膜36上にも充填層37が被着す
る。第8絶縁層36の厚さは1μmであり、充填層37
には多結晶シリコンが用いられ、その厚さは1〜3.5
μmである。さらに、プラズマエッチング法により、表
面に被着した充填層37をエッチバック(エッチングで
除去する)して第8絶縁膜36を露出させる(図1
9)。その後パターンニングされたフォトレジストをマ
スクとしてフッ化水素酸水溶液でトレンチ35部とその
近傍の第8絶縁膜36を残留させ、それ以外の領域の第
8絶縁膜35を除去し、素子形成領域の半導体層33を
露出させ誘電体分離基板が完成する(図20)。
膜36の除去工程において、フォトレジストによりトレ
ンチ35上部を被覆し、この領域の第8絶縁膜36を残
さなければならない。しかし、フォトレジストと第8絶
縁膜36との密着性が必ずしも良好でないため、フッ化
水素酸水溶液でエッチングすると、フォトレジストと第
8絶縁膜36との界面からエッチング液が浸透し、第8
絶縁層36はエッチングされ半導体層33の表面とトレ
ンチ35の上部の半導体層33のコーナー部40(円
内)が露出してしまう(図21)。このためトレンチ3
5で分離された対向する半導体層33間の絶縁耐圧すな
わち分離耐圧が低下する不都合が生じる。実験によれ
ば、コーナー部40が第8絶縁膜36で被覆される場合
に比べ、露出していると分離耐圧は700Vから400
V以下へと低下する。高耐圧素子と低耐圧の制御回路を
1チップに集積する場合、この分離耐圧の低下により、
高耐圧化が困難であり、また本来必要としていた制御回
路の機能が得られなくなり、信頼性の低下を招くという
不都合が生じる。
て、設計通りの分離耐圧が得られ、高信頼性の半導体装
置を製作できる誘電体分離基板の製造方法を提供するこ
とにある。
めに、支持基板上に第1絶縁膜および半導体層が積層さ
れ、該半導体層の主面にバッファ層となる第2絶縁膜、
半導体層を酸化から防ぐ耐酸化層となる第3絶縁膜、エ
ッチングストップ層となる第4絶縁膜および素子形成の
平面領域を規定する素子領域規定層をそれぞれ積層する
前工程と、後工程で素子を形成する領域に素子領域規定
層を残留させる工程と、第4絶縁膜上および素子領域規
定層上にエッチングマスク層となる第5絶縁膜を被覆す
る工程と、半導体層に分離溝を形成するために第5絶縁
膜、第4絶縁膜、第3絶縁膜および第2絶縁膜のそれぞ
れを貫通する孔を開ける工程と、第1絶縁膜に到達する
分離溝を半導体層に形成する工程と、第5絶縁膜を除去
する工程と、素子領域規定層をマスクとして第3絶縁膜
を除去する工程と、分離溝の側壁と第2絶縁膜露出部と
に第6絶縁膜を形成するための工程と、分離溝を埋める
ための充填層を堆積する工程と、分離溝に充填層を残留
させる工程とを含む工程とする。
に、充填層の表面を酸化する工程と、第3絶縁膜および
第4絶縁膜とを除去する工程とを追加してもよい。前記
の半導体層が単結晶シリコンで形成され、第2絶縁膜お
よび第4絶縁膜が酸化シリコン膜で形成され、第3絶縁
膜が窒化シリコン膜で形成され、素子領域規定層および
充填層が多結晶シリコンで形成されるとよい。
導体層のコーナー部は第6絶縁膜で確実に被覆でき、分
離溝部での分離耐圧の低下を防止できる。
一実施例の製造方法で、工程順に示す。支持基板1上に
第1絶縁膜2を介して形成した半導体層3の主表面上に
バッファ層となる第2絶縁膜4、半導体層を酸化から防
ぐ耐酸化層となる第3絶縁膜5、エッチングストップ層
となる第4絶縁膜6および素子形成の平面領域を規定す
る素子領域規定層7をそれぞれ積層する(図1)。この
実施例においては支持基板1に単結晶シリコン板を用
い、半導体層3は単結晶シリコンで10μmの厚みに形
成され、第1絶縁膜2は酸化シリコンで2μmの厚さに
形成され、第2絶縁膜4は酸化シリコンで35nmの厚
さに形成され、第3絶縁膜5は窒化シリコンを減圧CV
D法で0.12μmの厚さに堆積させて形成され、第4
絶縁膜6は酸化シリコンを減圧CVD法で0.12μm
の厚さに堆積させて形成され、素子領域規定層7は多結
晶シリコンを減圧CVD法で0.3μmの厚さに堆積さ
せて形成される。
ングおよびドライエッチングにより素子を形成する領域
の半導体層3上の第4絶縁膜6表面に素子領域規定層7
を残留させる(図2)。分離溝となるトレンチを形成す
る際のエッチングマスクとなる第5絶縁膜8(エッチマ
スク層)は減圧CVD法で1.5μmの酸化シリコンを
堆積させて形成される(図3)。トレンチを形成する領
域9aにフォトレジストを用いてパターンニングを施
し、第5絶縁膜8および第4絶縁膜6、第3絶縁膜5お
よび第2絶縁膜4をそれぞれリアクティブイオンエッチ
ング法(RIE法)で開口する(図4)。このときの開
口幅は2μm程度である。
て第1絶縁膜2に到達するトレンチ9をリアクティブイ
オンエッチング法により形成する(図5)。この第5絶
縁膜8をフッ化水素酸水溶液またはドライエッチング法
で除去する(図6)。このとき素子領域規定層7直下以
外の第4絶縁膜6も除去する。つぎに素子領域規定層7
および第4絶縁膜6をマスクとして、130℃に加熱し
た熱燐酸溶液で第3絶縁膜5を除去し、素子形成領域に
のみ第3絶縁膜5を残留させる。その後リアクティブイ
オンエッチング法により素子領域規定層7を除去する
(図7)。このとき素子領域規定層7との選択性の低い
ドライエッチング条件を用い、第3絶縁膜5と素子領域
規定層7の両者を同時に除去してもよい。このとき第3
絶縁膜5の実質的なエッチングマスクは第4絶縁膜6と
して用いた酸化シリコン膜である。
された半導体層3に第6絶縁膜10を選択的に形成する
(図8)。この第6絶縁膜10の膜厚は0.8〜1.0
μmである。トレンチ9部の空隙を埋め込むため、充填
層11を0.5〜1.0μm堆積する(図9)。充填層
11には段差被覆性の優れた減圧CVD法による多結晶
シリコンを用いた。つぎにフォトレジストを用いたパタ
ーンニングによりトレンチ9部とその上部にのみ充填層
11を残留させ、他の領域に被着した充填層11を除去
する(図10)。
1の上部を酸化し、第7絶縁膜12を形成する(図1
1)。最後に表面の第4絶縁膜6をフッ化水素酸水溶液
またはドライエッチングにより除去し、さらに第3絶縁
膜5をドライエッチング法で除去する(図12)。この
とき第7絶縁膜12の表面層もエッチングされ薄くな
る。
ICを構成する各要素素子および配線を形成する(図1
3)。同図では一例としてpチャネルMOSFET17
とnチャネルMOSFET18が形成された図を示す。
ゲート電極14上に層間絶縁膜13を被覆し、金属電極
15をソース領域上に形成し、これらの表面を最終保護
膜16で被覆する。図示されていないがドレイン電極は
金属電極15(ソース電極)と同じ側に形成される。
では、第6絶縁膜10を選択的に形成するため、前記で
説明した分離溝と隣接する半導体層のコーナー部40
(図12の円内)が露出することはなく、必ず第6絶縁
膜10で被覆されているため、分離耐圧は設計通りの7
00Vが得られた。尚、この第6絶縁膜10は半導体層
3に形成される要素素子の活性領域以外の領域を被覆す
る絶縁膜(例えば層間絶縁膜など)としても利用でき
る。
工程と、各要素素子形成の不純物拡散工程とを分けてい
るが、要素素子としての所望の拡散深さや表面濃度が得
られるならば、分離溝であるトレンチ9を形成する前
に、要素素子形成のための不純物をイオン注入する工程
を入れてもよい。
チ部の壁面とそれに隣接する半導体層のコーナー部に第
6絶縁膜を選択酸化法で形成することで、コーナー部が
確実に第6絶縁膜で被覆され、設計通りの分離耐圧を得
ることができる。そのため、この製造方法で製作された
誘電体分離基板を使用することで、高耐圧素子と低耐圧
の制御回路を1チップに集積する場合でも必要とする機
能が設計通りに得られ、半導体装置の高信頼化が図れ
る。また半導体装置の高耐圧化も可能となる。
出した図
Claims (3)
- 【請求項1】支持基板上に第1絶縁膜および半導体層が
積層され、該半導体層の主面にバッファ層となる第2絶
縁膜、半導体層を酸化から防ぐ耐酸化層となる第3絶縁
膜、エッチングストップ層となる第4絶縁膜および素子
形成の平面領域を規定する素子領域規定層をそれぞれ積
層する前工程と、後工程で素子を形成する領域に素子領
域規定層を残留させる工程と、第4絶縁膜上および素子
領域規定層上にエッチングマスク層となる第5絶縁膜を
被覆する工程と、半導体層に分離溝を形成するために第
5絶縁膜、第4絶縁膜、第3絶縁膜および第2絶縁膜の
それぞれを貫通する孔を開ける工程と、第1絶縁膜に到
達する分離溝を半導体層に形成する工程と、第5絶縁膜
を除去する工程と、素子領域規定層をマスクとして第3
絶縁膜を除去する工程と、分離溝の側壁と第2絶縁膜露
出部とに第6絶縁膜を形成するための工程と、分離溝を
埋めるための充填層を堆積する工程と、分離溝に充填層
を残留させる工程とを含むことを特徴とする誘電体分離
基板の製造方法。 - 【請求項2】分離溝に充填層を残留させる工程の後に、
充填層の表面を酸化する工程と、第3絶縁膜および第4
絶縁膜とを除去する工程とを含む請求項1記載の誘電体
分離基板の製造方法。 - 【請求項3】半導体層が単結晶シリコンで形成され、第
2絶縁膜および第4絶縁膜が酸化シリコン膜で形成さ
れ、第3絶縁膜が窒化シリコン膜で形成され、素子領域
規定層および充填層が多結晶シリコンで形成されること
を特徴とする請求項1記載の誘電体分離基板の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31986795A JP3588882B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 誘電体分離基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31986795A JP3588882B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 誘電体分離基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09162376A true JPH09162376A (ja) | 1997-06-20 |
| JP3588882B2 JP3588882B2 (ja) | 2004-11-17 |
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ID=18115126
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31986795A Expired - Fee Related JP3588882B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 誘電体分離基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3588882B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002523900A (ja) * | 1998-08-25 | 2002-07-30 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 電子回路および基板中の少なくとも1つのパワー電子構成要素からなる集積電子回路の製造方法 |
| JP2009238980A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Hitachi Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP5610930B2 (ja) | 2010-08-30 | 2014-10-22 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
-
1995
- 1995-12-08 JP JP31986795A patent/JP3588882B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| EP2317555A3 (en) * | 2008-03-27 | 2013-03-13 | Hitachi, Ltd. | Production method of a semiconductor device |
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|---|---|
| JP3588882B2 (ja) | 2004-11-17 |
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