JPH1012721A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH1012721A
JPH1012721A JP16717896A JP16717896A JPH1012721A JP H1012721 A JPH1012721 A JP H1012721A JP 16717896 A JP16717896 A JP 16717896A JP 16717896 A JP16717896 A JP 16717896A JP H1012721 A JPH1012721 A JP H1012721A
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JP
Japan
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silicon oxide
oxide film
single crystal
insulating film
crystal silicon
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Pending
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JP16717896A
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English (en)
Inventor
Yoshifumi Shirai
良史 白井
Masahiko Suzumura
正彦 鈴村
Yoshiki Hayazaki
嘉城 早崎
Yuji Suzuki
裕二 鈴木
Takashi Kishida
貴司 岸田
Masamichi Takano
仁路 高野
Takeshi Yoshida
岳司 吉田
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の膜厚の絶縁膜を有し、かつ、薄膜化さ
れた活性シリコン層を有するSOI基板を形成するとと
もに、素子間分離を行い、表面を平坦化することのでき
る半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 単結晶シリコン基板1を、LOCOS酸
化を行うことにより、素子間分離用のシリコン酸化膜5
を形成し、単結晶シリコン基板1のLOCOS酸化を行
った面側にポリシリコン層6を堆積させる。続いて、熱
酸化を行うことによりポリシリコン層6をシリコン酸化
膜7に変化させる。そして、シリコン酸化膜9を一主表
面に有する単結晶シリコン基板8を別途用意し、シリコ
ン酸化膜7,9が対向するように貼りあわせ、シリコン
酸化膜5の少なくとも一部が露出するまで、単結晶シリ
コン基板1の研削,研磨を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関するものであり、特にSOI基板における素子
間分離方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、素子間分離を行う材料として
SOI(Silicon on Insulator)基板が用いられてい
る。
【0003】図2は、従来例に係るSOI基板の製造方
法を示す略断面図である。図2に示すSOI基板の製造
方法は、SIMOX(Silicon Implanted Oxidatio
n)法と呼ばれるものであり、単結晶シリコン基板に酸
素イオンをイオン注入及び熱処理を施すことにより、支
持体シリコン基板10とシリコン酸化膜11と活性シリ
コン層12とから成るSOI基板を形成する。
【0004】また、SOI基板の製造方法としては、貼
り合わせSOI法と呼ばれるものがあり、図3は、従来
例に係るSOI基板の製造工程を示す略断面図である。
単結晶シリコン基板1a上にシリコン酸化膜2aを形成
したものと、単結晶シリコン基板1b上にシリコン酸化
膜2bを形成したものを用意し(図3(a))、シリコ
ン酸化膜2a,2b同士を貼り合わせ(図3(b))、
単結晶シリコン基板1bを薄膜化加工を施す(図3
(c))ことによりSOI基板を製造する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、SIMOX
法を用いてSOI基板を製造する場合、活性シリコン層
12の厚み精度を極めて高精度に制御することができる
という利点があるが、シリコン酸化膜11の厚みは、酸
素イオンの注入量に依存しており、注入電流の限界から
くる注入量限界と、活性シリコン層12の格子欠陥抑制
の観点から0.5μm以上の厚みのシリコン酸化膜11
を形成することが困難とされており、シリコン酸化11
の厚みが0.5μm以下に制約されるという問題があっ
た。
【0006】また、貼り合わせSOI法を用いてSOI
基板を製造する場合、シリコン酸化膜2a,2bを貼り
合わせるため、酸化膜厚を任意に設定することができる
という利点があるが、単結晶シリコン基板1bの薄膜化
加工に機械的研磨を用いると、膜厚制御が±5μmある
ため、活性シリコン層の1μm以下の薄膜化が精度的に
不可能であるという問題があった。
【0007】ここで、膜厚測定結果をフィードバックし
て、局所的に化学的エッチングを行うようにすれば、膜
厚制御が±0.01μm以下のため、活性シリコン層の
薄膜化は原理的に可能であるが、シリコン酸化膜11の
膜厚が厚い場合には、それに比例して反りが大きくなり
膜厚測定誤差を無視することができず、また、反りを緩
和するために、支持体シリコン基板1にシリコン酸化膜
を形成するようにすれば、プラズマが不安定になり、エ
ッチング加工が不可能になるという問題があった。
【0008】また、図4に示すように、SOI基板の活
性シリコン層12をLOCOS酸化により素子間分離し
た際に、LOCOS酸化を行うことにより形成されたシ
リコン酸化膜5が活性シリコン層12より盛り上がって
形成され、この盛り上がった部分に配線をする場合に、
配線のための堆積金属がこの盛り上がった部分で薄膜化
し断線する恐れがあった。
【0009】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、任意の膜厚の絶縁膜
を有し、かつ、薄膜化された活性シリコン層を有するS
OI基板を形成するとともに、素子間分離を行い、か
つ、表面を平坦化することのできる半導体装置の製造方
法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
第一単結晶シリコン基板の一主表面をLOCOS酸化を
行うことにより第一絶縁膜を形成し、前記単結晶シリコ
ン基板のLOCOS酸化を行った面側に表面が平坦化す
るまで第二絶縁膜を形成し、一主表面に第三絶縁膜を有
する第二単結晶シリコン基板を、前記第二絶縁膜と前記
第三絶縁膜とが対向するように貼り合わせ、前記第一単
結晶シリコン基板を、前記第一絶縁膜の少なくとも一部
が露出するまで研磨するようにしたことを特徴とするも
のである。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置の製造方法において、前記第二絶縁膜として、
CVD法を用いて形成されたシリコン酸化膜を用いたこ
とを特徴とするものである。
【0012】請求項3記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置の製造方法において、前記第二絶縁膜として、
ポリシリコン層を形成した後、熱酸化を行うことにより
変化させたシリコン酸化膜を用いたことを特徴とするも
のである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面に基づき説明する。図1は、本発明の一実施形態
に係るSOI基板の素子間分離の製造工程を示す略断面
図である。先ず、単結晶シリコン基板1を900℃,2
0分のパイロジェニック(Pyrogenic)酸化を行うこと
により、約0.7μmのシリコン酸化膜2を形成する
(図1(a))。
【0014】続いて、減圧CVD法等を用いてシリコン
窒化膜3を約0.2μm堆積させた後、シリコン窒化膜
3上にフォトレジスト(図示せず)を塗布し、露光,現
像を行うことによりフォトレジストを所定形状にパター
ニングする。所定形状にパターニングされたフォトレジ
ストをマスクとして、シリコン窒化膜3のプラズマエッ
チングを行うことにより、シリコン窒化膜3の所望の位
置に開口部4を形成し、プラズマアッシング等によりフ
ォトレジストを除去する(図1(b))。
【0015】次に、開口部4が形成されたシリコン窒化
膜3をマスクとして、1100℃,100分のパイロジ
ェニック酸化を行うことにより、素子間分離用の約1μ
mのシリコン酸化膜5を形成し(図1(c))、プラズ
マエッチングによりシリコン窒化膜3を除去する(図1
(d))。ここで、シリコン酸化膜5の約1/2は、単
結晶シリコン基板1からの寄与となるので、開口部6の
下の単結晶シリコン基板1の約0.5μmの部分は、シ
リコン酸化膜5に置換される。
【0016】次に、エピタキシャル成長装置を用いてポ
リシリコン層6を約3μm形成する(図1(e))。こ
の際、シリコン酸化膜5を形成したことによる盛り上が
りは、ポリシリコン層6を約3μm堆積させることによ
り平坦化される。
【0017】次に、1100℃,300分のパイロジェ
ニック酸化を行うことにより、ポリシリコン層8をシリ
コン酸化膜9に変化させる(図1(f))。ここで、ポ
リシリコン層8の酸化レートは、単結晶シリコンの約2
倍である。
【0018】なお、本実施形態においては、エピタキシ
ャル成長装置を用いてポリシリコン層6を形成した後
に、パイロジェニック酸化を行うことによりポリシリコ
ン層6をシリコン酸化膜7に変化させるようにしたが、
これに限定される必要はなく、CVD法等により直接シ
リコン酸化膜7を形成するようにすれば、図1(e)の
工程を省略することができる。
【0019】次に、単結晶シリコン基板8を別途用意
し、1100℃,150分のパイロジェニック酸化を行
うことにより約1μmのシリコン酸化膜9を形成し(図
1(g))、図1(f)と図1(g)で形成された2枚
のウェハを、シリコン酸化膜7,9が対向するように貼
り合わせる(図1(h))。
【0020】最後に、単結晶シリコン基板1をシリコン
酸化膜5の少なくとも一部が露出するまで研削,研磨を
行うことにより表面の平坦化を行う。
【0021】従って、本実施形態においては、シリコン
酸化膜7とシリコン酸化膜9とを貼り合わせるようにし
たので、任意の厚さのシリコン酸化膜を有するSOI基
板を形成することができる。また、本実施形態において
は素子形成領域の厚さが、LOCOS酸化を行うことに
より形成されたシリコン酸化膜5の膜厚の約1/2であ
るので、LOCOS酸化の条件を制御することにより高
精度に素子形成領域を薄膜化することができる。また、
LOCOS酸化により形成されたシリコン酸化膜5が上
下反転するように、シリコン酸化膜7とシリコン酸化膜
9とを貼り合わせているので、素子形成領域の面積が従
来より大きくなり、パターン形成のための有効面積を従
来より大きくすることができる。更に、シリコン酸化膜
5の少なくとも一部が露出するまで単結晶シリコン基板
1の研削,研磨を行うようにして表面を平坦化したの
で、素子形成領域間の配線が薄膜化するのを防止するこ
とができる。
【0022】なお、本実施形態における各層の膜厚は、
本実施形態の膜厚に限定されるものではない。
【0023】
【発明の効果】請求項1乃至請求項3記載の発明は、第
一単結晶シリコン基板の一主表面をLOCOS酸化を行
うことにより第一絶縁膜を形成し、単結晶シリコン基板
のLOCOS酸化を行った面側に表面が平坦化するまで
第二絶縁膜を形成し、一主表面に第三絶縁膜を有する第
二単結晶シリコン基板を、第二絶縁膜と第三絶縁膜とが
対向するように貼り合わせ、第一単結晶シリコン基板
を、第一絶縁膜の少なくとも一部が露出するまで研磨す
るようにしたので、第二絶縁膜と第三絶縁膜とを貼り合
わせることにより任意の厚さの絶縁膜を形成することが
でき、また、素子形成領域の厚さが、LOCOS酸化を
行うことにより形成された第一絶縁膜の膜厚の約1/2
であるので、LOCOS酸化の条件を制御することによ
り高精度に素子形成領域を薄膜化することができ、ま
た、第二絶縁膜と第三絶縁膜とが対向するように貼り合
わせているので、第一絶縁膜が上下反転することにな
り、素子形成領域の面積が従来より大きくなり、パター
ン形成のための有効面積を従来より大きくすることがで
き、更に、第一単結晶シリコン基板を、第一絶縁膜の少
なくとも一部が露出するまで研磨するようにしているの
で、表面が良好な平坦性を有しており、任意の膜厚の絶
縁膜を有し、かつ、薄膜化された活性シリコン層を有す
るSOI基板を形成するとともに、素子間分離を行い、
かつ、表面を平坦化することのできる半導体装置の製造
方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るSOI基板の素子間
分離の製造工程を示す略断面図である。
【図2】従来例に係るSOI基板の製造方法を示す略断
面図である。
【図3】従来例に係るSOI基板の製造工程を示す略断
面図である。
【図4】従来例に係るSOI基板の素子間分離方法を示
す略断面図である。
【符号の説明】
1,1a,1b 単結晶シリコン基板 2,2a,2b シリコン酸化膜 3 シリコン窒化膜 4 開口部 5 シリコン酸化膜 6 ポリシリコン層 7 シリコン酸化膜 8 単結晶シリコン基板 9 シリコン酸化膜 10 支持体シリコン基板 11 シリコン酸化膜 12 活性シリコン層
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 裕二 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 岸田 貴司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 高野 仁路 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 吉田 岳司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一単結晶シリコン基板の一主表面をL
    OCOS酸化を行うことにより第一絶縁膜を形成し、前
    記単結晶シリコン基板のLOCOS酸化を行った面側に
    表面が平坦化するまで第二絶縁膜を形成し、一主表面に
    第三絶縁膜を有する第二単結晶シリコン基板を、前記第
    二絶縁膜と前記第三絶縁膜とが対向するように貼り合わ
    せ、前記第一単結晶シリコン基板を、前記第一絶縁膜の
    少なくとも一部が露出するまで研磨するようにしたこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第二絶縁膜として、CVD法を用い
    て形成されたシリコン酸化膜を用いたことを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第二絶縁膜として、ポリシリコン層
    を形成した後、熱酸化を行うことにより変化させたシリ
    コン酸化膜を用いたことを特徴とする請求項1記載の半
    導体装置の製造方法。
JP16717896A 1996-06-27 1996-06-27 半導体装置の製造方法 Pending JPH1012721A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6580128B2 (en) * 2000-01-07 2003-06-17 Sony Corporation Semiconductor substrate, semiconductor device, and processes of production of same

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