JPH11111839A - Semiconductor substrate and method of manufacturing the same - Google Patents
Semiconductor substrate and method of manufacturing the sameInfo
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- JPH11111839A JPH11111839A JP9268688A JP26868897A JPH11111839A JP H11111839 A JPH11111839 A JP H11111839A JP 9268688 A JP9268688 A JP 9268688A JP 26868897 A JP26868897 A JP 26868897A JP H11111839 A JPH11111839 A JP H11111839A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 埋込電極パターンとして加工可能な導電層を
設ける構成を簡単にし、且つ、半導体層の膜厚の制御性
を高める。
【解決手段】 支持基板としての単結晶シリコン基板
に、膜形成工程P1〜P3にて、全面に酸化膜,導電層
および酸化膜からなる膜構造を形成する。半導体層用基
板としての単結晶シリコン基板にイオン注入により剥離
用のイオン注入層を所定深さに形成する(P5)。2枚
の基板を所定の処理をした後貼り合わせて(P6)、熱
処理を行なって剥離し(P7)、支持基板上に膜構造,
半導体層を順次積層した構造の半導体基板を形成する。
この後、剥離面を研磨し(P8)、素子分離領域毎にト
レンチで分離し(P9)、さらにそのトレンチ内に埋込
酸化膜を形成して(P10)SOI基板を得る。
(57) [Problem] To simplify the structure of providing a conductive layer that can be processed as a buried electrode pattern, and to enhance controllability of the thickness of a semiconductor layer. SOLUTION: In a film forming process P1 to P3, a film structure including an oxide film, a conductive layer and an oxide film is formed on the entire surface of a single crystal silicon substrate as a support substrate. An ion-implanted layer for separation is formed to a predetermined depth by ion implantation on a single-crystal silicon substrate as a substrate for a semiconductor layer (P5). The two substrates are subjected to a predetermined treatment and then bonded together (P6), heat-treated and peeled off (P7).
A semiconductor substrate having a structure in which semiconductor layers are sequentially stacked is formed.
Thereafter, the peeled surface is polished (P8), separated by a trench for each element isolation region (P9), and a buried oxide film is formed in the trench (P10) to obtain an SOI substrate.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、支持基板上に絶縁
状態に形成された素子形成用の半導体層を有する半導体
基板およびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor substrate having a semiconductor layer for element formation formed in an insulating state on a support substrate and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【発明が解決しようとする課題】支持基板上に絶縁膜を
介して素子形成用の単結晶の半導体層を形成してなる半
導体基板としては、例えば、半導体層としてシリコン単
結晶薄膜を設ける構成のSOI(Silicon On Insulato
r)基板がある。これは、支持基板となるシリコン基板
上に絶縁膜としての酸化膜を形成した上に半導体層とし
ての単結晶シリコン薄膜を形成した構造を有するもので
ある。このような半導体基板を用いて形成されたMOS
トランジスタは、その構造上、寄生容量が低減できるな
どの理由により半導体集積回路の高速,低消費電力動作
が可能である。A semiconductor substrate in which a single-crystal semiconductor layer for element formation is formed on a supporting substrate via an insulating film, for example, a structure in which a silicon single-crystal thin film is provided as a semiconductor layer. SOI (Silicon On Insulato)
r) There is a substrate. This has a structure in which an oxide film as an insulating film is formed on a silicon substrate as a support substrate, and a single-crystal silicon thin film as a semiconductor layer is formed. MOS formed using such a semiconductor substrate
The transistor can operate the semiconductor integrated circuit at high speed and with low power consumption because the parasitic capacitance can be reduced due to its structure.
【0003】このようなSOI構造を有する半導体基板
の形成方法としては、従来より、種々の方法があるが、
そのひとつとして貼り合わせ法がある。これは、絶縁膜
を形成した支持基板に対して、素子形成用の半導体層を
形成するための単結晶シリコン基板を貼り合わせ、この
後、貼り合わせた単結晶シリコン基板を裏面側から所定
厚さまで研削および研磨をしたり、あるいは特開平5−
211128号公報に開示されているような方法で剥離
することにより、支持基板側に所望の厚さの単結晶シリ
コン薄膜を残すようにして半導体層を形成するものであ
る。As a method of forming a semiconductor substrate having such an SOI structure, various methods have been conventionally used.
One of them is a bonding method. This involves bonding a single-crystal silicon substrate for forming a semiconductor layer for element formation to a supporting substrate on which an insulating film is formed, and then bonding the single-crystal silicon substrate to a predetermined thickness from the back side. Grinding and polishing.
A semiconductor layer is formed by peeling off by a method as disclosed in Japanese Patent Publication No. 211128 so that a single-crystal silicon thin film having a desired thickness is left on the supporting substrate side.
【0004】この場合、上述の研削および研磨により形
成する場合には、形成しようとする単結晶シリコン薄膜
の膜厚は研削および研磨の精度に依存しており、実用上
では20%以上の膜厚ばらつきが発生することが予想さ
れる。この膜厚ばらつきに起因して、形成されている単
結晶シリコン薄膜に半導体素子を作り込む場合において
歩留まりが悪化することになる。In this case, when formed by the above-described grinding and polishing, the thickness of the single-crystal silicon thin film to be formed depends on the precision of the grinding and polishing, and in practice, the thickness is 20% or more. Variations are expected to occur. Due to the thickness variation, the yield is deteriorated when a semiconductor element is formed on the formed single crystal silicon thin film.
【0005】一方、剥離法によって単結晶シリコン薄膜
を形成する場合には、形成しようとする単結晶シリコン
薄膜の膜厚は数%程度のばらつきに抑えることができ、
半導体素子を作り込む場合において膜厚のばらつきに起
因した歩留まりの低下を防止することができる。On the other hand, when a single-crystal silicon thin film is formed by a peeling method, the thickness of the single-crystal silicon thin film to be formed can be suppressed to a variation of about several percent.
In the case of manufacturing a semiconductor element, it is possible to prevent a decrease in yield due to a variation in film thickness.
【0006】ところで、近年では、このようなSOI構
造をとる半導体基板を利用して形成する素子として、半
導体層の下層に位置する酸化膜中にあらかじめ電極パタ
ーンを埋込形成した構成のものが考えられており、この
ような構成の半導体基板を提供することにより、基板表
面の半導体層中に形成した素子に対して、埋込電極に印
加する電圧を変化させることにより表面側に設けるゲー
ト電極の動作しきい値電圧を変更設定することができる
ようにしたものがある。In recent years, as an element formed using a semiconductor substrate having such an SOI structure, an element in which an electrode pattern is buried and formed in advance in an oxide film located below a semiconductor layer is considered. By providing a semiconductor substrate having such a configuration, a gate electrode provided on the surface side by changing a voltage applied to an embedded electrode for an element formed in a semiconductor layer on the surface of the substrate is provided. In some cases, the operation threshold voltage can be changed and set.
【0007】このような埋込電極の構造を設けたSOI
基板を形成する場合においては、埋込電極を設けること
による面内での凹凸の発生に起因して、上述したイオン
注入による剥離技術をそのまま適用するときに、単結晶
シリコン薄膜の膜厚の制御性の点でばらつきが大きくな
り、精度が低下してしまうことが予想され、この点を解
決しないと歩留まりの低下を招くことになる。An SOI having such an embedded electrode structure
In the case of forming a substrate, the thickness of a single-crystal silicon thin film is controlled when the above-described peeling technique by ion implantation is applied as it is due to in-plane unevenness due to the provision of an embedded electrode. It is expected that the dispersion will increase in terms of the characteristics and the accuracy will decrease. Unless this point is solved, the yield will decrease.
【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、支持基板上に絶縁状態で半導体層を設
ける構成において、埋込電極パターンとして加工可能な
導電層を設ける構成を比較的簡単なプロセスを経ること
で形成できると共に、その上に形成する半導体層の膜厚
の制御性を高めて精度良く形成することができるように
した半導体基板およびその製造方法を提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to compare a configuration in which a semiconductor layer is provided in an insulating state on a supporting substrate with a conductive layer which can be processed as a buried electrode pattern. It is an object of the present invention to provide a semiconductor substrate that can be formed through a simple process and that can be formed with high precision by controlling the thickness of a semiconductor layer formed thereon and a method of manufacturing the same. .
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、支持基板上に絶縁状態で形成する素子形成用の半導
体層の間に絶縁状態で少なくとも1層の導電層を絶縁状
態で形成した構成としているので、支持基板の全面に導
電層を設けることで、パターンを形成する場合における
ような凹凸は発生せず、その上部に形成する半導体層の
膜厚の制御性を高めた状態とすることができ、さらに、
導電層を半導体層に対して電気的作用を及ぼすことがで
きる埋込電極として利用する構成とすることができ、半
導体層に形成した素子を埋込電極により制御する構成の
半導体素子を有する構成の半導体装置を簡単に形成する
ことができるようになる。According to the present invention, at least one conductive layer is formed in an insulated state between semiconductor layers for element formation formed in an insulated state on a support substrate. Since a conductive layer is provided on the entire surface of the supporting substrate, unevenness as in the case of forming a pattern does not occur, and the controllability of the film thickness of the semiconductor layer formed thereon is improved. Can also be
A structure in which the conductive layer can be used as a buried electrode capable of exerting an electrical action on the semiconductor layer, and a device having a structure in which a device formed in the semiconductor layer is controlled by the buried electrode. A semiconductor device can be easily formed.
【0010】請求項2の発明によれば、導電層を上下に
絶縁膜を設けた多層膜層として形成しているので、支持
基板が導電性を有するものである場合でも、これに対し
て絶縁状態で導電層を形成することができると共に、半
導体層に対しても絶縁状態に形成することができ、これ
によって、導電層を埋込電極として機能させる構成の半
導体装置を形成することができるようになる。According to the second aspect of the present invention, since the conductive layer is formed as a multilayer film layer provided with insulating films on the upper and lower sides, even if the supporting substrate has conductivity, it is insulated from the conductive layer. The conductive layer can be formed in this state, and the semiconductor layer can also be formed in an insulated state, so that a semiconductor device having a structure in which the conductive layer functions as a buried electrode can be formed. become.
【0011】請求項3の発明によれば、導電層を多結晶
シリコン膜層により形成するので、比較的簡単な製造工
程を経ることにより形成することができると共に、導電
層の抵抗値は多結晶シリコン膜層へ不純物を導入するこ
とにより必要な値に設定することができ、また、支持基
板としてシリコン基板を用いることにより熱応力などの
悪影響についてもこれを低減した構成の半導体装置を形
成することができるようになる。According to the third aspect of the present invention, since the conductive layer is formed of a polycrystalline silicon film layer, it can be formed through a relatively simple manufacturing process, and the resistance of the conductive layer is polycrystalline. A required value can be set by introducing an impurity into a silicon film layer, and a semiconductor device having a configuration in which adverse effects such as thermal stress are also reduced by using a silicon substrate as a supporting substrate is formed. Will be able to
【0012】請求項4および請求項5の発明によれば、
半導体層あるいは半導体層と導電層とが、支持基板上で
所定の領域毎に分離するように島状に形成されているの
で、素子形成の際に分離された領域毎に半導体素子を形
成することができ、半導体層の下層に設けられた導電層
を埋込電極として用いることにより各半導体素子に対応
して埋込電極により制御する構成の半導体装置を形成す
ることができるようになる。According to the fourth and fifth aspects of the present invention,
Since the semiconductor layer or the semiconductor layer and the conductive layer are formed in an island shape so as to be separated at predetermined regions on the supporting substrate, it is necessary to form a semiconductor element at each separated region at the time of element formation. By using a conductive layer provided below the semiconductor layer as a buried electrode, a semiconductor device configured to be controlled by the buried electrode corresponding to each semiconductor element can be formed.
【0013】請求項6および請求項7の発明によれば、
半導体層あるいは半導体層と導電層とが島状に分離され
た領域間に絶縁材料が埋込形成されているので、素子間
分離をするための処理工程を別途に行なう必要がなく、
また、半導体層の素子形成領域毎の分離を選択酸化膜に
より行なっているので、素子形成領域毎の絶縁分離の特
性が良好なものとして得ることができ、拡散層を用いた
分離領域形成のための工程を要せず素子間が絶縁分離さ
れた半導体装置を形成することができるようになる。According to the sixth and seventh aspects of the present invention,
Since the insulating material is buried between the regions where the semiconductor layer or the semiconductor layer and the conductive layer are separated in an island shape, there is no need to separately perform a processing step for separating the elements.
In addition, since the isolation of the semiconductor layer for each element formation region is performed by the selective oxide film, it is possible to obtain good insulation isolation characteristics for each element formation region, and to form an isolation region using a diffusion layer. A semiconductor device in which elements are insulated and separated from each other can be formed without the need for the step.
【0014】請求項8ないし請求項10の発明によれ
ば、導電層を選択酸化膜により分離した半導体層の素子
形成領域よりも広い領域に分離形成しているので、例え
ば、半導体層の素子形成領域毎に全体に均一な電気的操
作を及ぼすことができると共に、半導体層の複数の素子
形成領域に対応して導電層を分離形成することにより同
一の導電層により複数の素子形成領域に同時に電気的操
作を及ぼす構成を得ることができ、さらに、素子形成領
域毎に部分的に電気的操作を及ぼす構成を得ることもで
きるようになる。According to the present invention, the conductive layer is separated and formed in a region wider than the device forming region of the semiconductor layer separated by the selective oxide film. A uniform electric operation can be exerted on the entire region, and a conductive layer can be separately formed corresponding to a plurality of element formation regions of the semiconductor layer, so that the same conductive layer can be simultaneously applied to a plurality of element formation regions. It is possible to obtain a configuration that exerts an electrical operation, and it is also possible to obtain a configuration that partially performs an electrical operation for each element formation region.
【0015】請求項11の発明によれば、膜形成工程に
おいて支持基板に対して導電層を含む膜構造を形成し、
イオン注入層形成工程において半導体層用基板に剥離用
のイオン注入層を形成し、貼り合わせ工程において膜構
造を形成した支持基板とイオン注入層を形成した半導体
層用基板とを貼り合わせ、続いて剥離工程において両基
板を貼り合わせた状態で熱処理を行うことによりイオン
注入層部分で剥離現象をおこして剥離し、これによって
支持基板の膜構造を形成した側の表面に半導体層を形成
する。これにより、支持基板上に絶縁状態で導電層を形
成しその上に絶縁状態で半導体層を備えた構造の半導体
基板を得ることができ、この場合において、導電層をパ
ターン化せずに設けたことにより、パターンに起因して
発生する凹凸を無くした状態の面を用いて貼り合わせ工
程を実施できるので、その上層に形成する半導体層の膜
厚を精度良く形成することができるようになる。According to the eleventh aspect of the present invention, a film structure including a conductive layer is formed on the supporting substrate in the film forming step,
In a step of forming an ion-implanted layer, an ion-implanted layer for peeling is formed on a substrate for a semiconductor layer, and in a bonding step, a support substrate having a film structure formed thereon is bonded to a substrate for a semiconductor layer having an ion-implanted layer formed thereon. In the separation step, heat treatment is performed in a state where the two substrates are bonded to each other, so that a separation phenomenon occurs in the ion-implanted layer portion, whereby the semiconductor layer is formed on the surface of the supporting substrate on the side where the film structure is formed. This makes it possible to obtain a semiconductor substrate having a structure in which a conductive layer is formed in an insulated state on a support substrate and a semiconductor layer is provided thereon in an insulated state. In this case, the conductive layer is provided without patterning Accordingly, the bonding step can be performed using the surface in which the unevenness generated due to the pattern is eliminated, so that the thickness of the semiconductor layer formed thereover can be accurately formed.
【0016】請求項12の発明によれば、半導体層用基
板に対して、膜形成工程において導電層を含む膜構造を
形成すると共に、イオン注入層形成工程において剥離用
のイオン注入層を形成し、この後、貼り合わせ工程にお
いてこの半導体層用基板と支持基板とを貼り合わせ、剥
離工程において熱処理を行ってイオン注入層部分で剥離
現象を起こして支持基板に膜構造及び半導体層を形成す
ることができるようになる。According to a twelfth aspect of the present invention, a film structure including a conductive layer is formed on a semiconductor layer substrate in a film forming step, and a peeling ion implantation layer is formed in an ion implantation layer forming step. Then, in the bonding step, the semiconductor layer substrate and the supporting substrate are bonded to each other, and heat treatment is performed in the separating step to cause a peeling phenomenon in the ion-implanted layer portion to form a film structure and a semiconductor layer on the supporting substrate. Will be able to
【0017】これにより、支持基板上に絶縁状態で導電
層を形成しその上に絶縁状態で半導体層を備えた構造の
半導体基板を得ることができるようになる。また、この
場合において、半導体層用基板に膜構造を形成してイオ
ン注入層を形成することから、支持基板としては膜構造
および半導体層を支持する機能を有することで足りるの
で、質的に高度なものを用いる必要がなく、低コスト化
を図ることができる。This makes it possible to obtain a semiconductor substrate having a structure in which a conductive layer is formed on a supporting substrate in an insulating state and a semiconductor layer is provided thereon in an insulating state. In this case, since the film structure is formed on the semiconductor layer substrate to form the ion-implanted layer, the supporting substrate only needs to have a function of supporting the film structure and the semiconductor layer. It is not necessary to use a complicated thing, and cost reduction can be achieved.
【0018】請求項13の発明によれば、膜形成工程と
して、絶縁膜形成工程において下地絶縁膜を形成し、導
電層形成工程において導電層を形成し、絶縁膜形成工程
において上層絶縁膜を形成することにより膜構造を形成
することができる。そして、請求項14の発明によれ
ば、下地絶縁膜及び上層絶縁膜として酸化膜を形成する
と共に導電層として多結晶シリコンを形成することによ
り膜構造を形成することができるようになる。According to a thirteenth aspect of the present invention, as a film forming step, a base insulating film is formed in an insulating film forming step, a conductive layer is formed in a conductive layer forming step, and an upper insulating film is formed in the insulating film forming step. By doing so, a film structure can be formed. According to the invention of claim 14, a film structure can be formed by forming an oxide film as a base insulating film and an upper insulating film and forming polycrystalline silicon as a conductive layer.
【0019】請求項15の発明によれば、膜形成工程に
おいて半導体層用基板に形成する絶縁膜を熱酸化により
形成する熱酸化膜とするので、この後、導電層を含んだ
膜構造を形成してからイオン注入層を形成して熱酸化膜
の下層つまり半導体層用基板の表層に位置する部分を剥
離工程において剥離して、支持基板側に膜構造と共に半
導体層として剥離形成したときに、半導体層に対して膜
構造中の導電層は熱酸化膜を介した状態に形成される。
これにより、導電層を埋込電極として利用する場合に、
熱酸化膜をゲート電極として用いる構造とすることがで
きるようになり、電気的に優れた特性を得ることができ
るようになる。According to the fifteenth aspect, in the film forming step, the insulating film formed on the semiconductor layer substrate is a thermal oxide film formed by thermal oxidation, and thereafter, a film structure including a conductive layer is formed. When the ion-implanted layer is formed and then the lower layer of the thermal oxide film, that is, the portion located on the surface layer of the semiconductor layer substrate is separated in a separation step, and when the separation layer is formed as a semiconductor layer with the film structure on the support substrate side, The conductive layer in the film structure with respect to the semiconductor layer is formed via a thermal oxide film.
Thereby, when using the conductive layer as an embedded electrode,
A structure using a thermal oxide film as a gate electrode can be obtained, and excellent electrical characteristics can be obtained.
【0020】請求項16の発明によれば、トレンチエッ
チング工程により、支持基板上に全面に渡って形成され
た半導体層をトレンチエッチングすることにより部分的
にエッチングして島状に形成するので、素子形成領域毎
に半導体層を分離することができるようになる。そし
て、請求項17の発明のように、トレンチエッチング工
程を窒化膜をマスク部材として形成し、ドライエッチン
グ処理により行なうことができる。According to the sixteenth aspect of the present invention, in the trench etching step, the semiconductor layer formed over the entire surface of the support substrate is partially etched to form islands by trench etching. The semiconductor layer can be separated for each formation region. Then, the trench etching step can be performed by forming a nitride film as a mask member and performing a dry etching process.
【0021】請求項18の発明によれば、膜形成工程に
おいて支持基板に対して導電層を含む膜構造を形成し、
この膜構造をトレンチエッチング工程において島状に分
離するようにエッチングし、イオン注入層形成工程にお
いて半導体層用基板に剥離用のイオン注入層を形成し、
貼り合わせ工程においてこれら両基板を貼り合わせ、続
く剥離工程にて貼り合わせた基板を熱処理してイオン注
入層部分で剥離を行なって支持基板上の膜構造の島状に
形成されている部分に選択的に半導体層を形成すること
ができるようになる。According to the eighteenth aspect, in the film forming step, a film structure including a conductive layer is formed on the supporting substrate,
This film structure is etched so as to be separated into islands in a trench etching step, and an ion implantation layer for peeling is formed on a semiconductor layer substrate in an ion implantation layer forming step,
In the bonding step, the two substrates are bonded together, and in the subsequent peeling step, the bonded substrates are heat-treated to be separated in the ion-implanted layer portion, and are selected in the island-shaped portion of the film structure on the supporting substrate. It becomes possible to form a semiconductor layer.
【0022】請求項19の発明によれば、埋込工程にお
いて支持基板上に島状に形成された半導体層の間を絶縁
材料で埋めるので、素子形成領域としての島状に分離さ
れた状態の半導体層の間を電気的にも良好に分離して絶
縁状態とすることができるようになる。According to the nineteenth aspect of the present invention, in the embedding step, the space between the island-shaped semiconductor layers formed on the supporting substrate is filled with an insulating material. The semiconductor layers can be electrically separated well from each other to be in an insulating state.
【0023】請求項20の発明によれば、このような埋
込工程を、島状に形成された前記半導体層の間の部分を
熱酸化処理を行なって酸化膜を形成すると共に、それら
の部分を化学的気相法により堆積させる酸化膜を絶縁材
料として埋めた後に、前記半導体層の表面が露出するよ
うに平坦化処理を行なうことにより、分離された各半導
体層の表面を露出させた状態でそれらの間の分離溝を絶
縁材料で埋め込むことができるようになる。そして、こ
の場合において、平坦化処理として、請求項21の発明
では、研磨処理により行ない、請求項22の発明では、
エッチバック処理により行なうことができる。According to the twentieth aspect of the present invention, such an embedding step is performed by thermally oxidizing a portion between the island-shaped semiconductor layers to form an oxide film. Is filled with an oxide film deposited by a chemical vapor deposition method as an insulating material, and then a planarization process is performed so that the surface of the semiconductor layer is exposed, thereby exposing the surfaces of the separated semiconductor layers. Thus, the separation groove between them can be embedded with an insulating material. In this case, as the flattening process, in the invention of claim 21, polishing is performed, and in the invention of claim 22,
This can be performed by an etch-back process.
【0024】請求項23の発明によれば、選択酸化工程
において、支持基板上に形成された半導体層を選択的に
酸化して素子形成領域毎に分離するので、導電層とは別
に半導体層を素子形成領域毎に絶縁分離することができ
るようになる。According to the twenty-third aspect of the present invention, in the selective oxidation step, the semiconductor layer formed on the supporting substrate is selectively oxidized and separated for each element formation region. Insulation can be separated for each element formation region.
【0025】請求項24の発明によれば、トレンチ形成
工程において、支持基板上の半導体層を分離するように
形成した選択酸化膜部分にトレンチを形成して導電層を
分離し、この後、導電層エッチング工程により、導電層
を選択的にエッチングするようにウェットエッチング処
理を行なって導電層の面積を狭くするように形成するの
で、分離形成されている半導体層よりも狭い領域に導電
層を分離することができるようになり、素子形成のため
の構造設計に対する自由度を高めて汎用性を高めること
ができるようになる。According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the trench forming step, a conductive layer is separated by forming a trench in a selective oxide film portion formed so as to separate the semiconductor layer on the supporting substrate. In the layer etching step, the conductive layer is formed so as to reduce the area of the conductive layer by performing a wet etching process so as to selectively etch the conductive layer. Therefore, the conductive layer is separated into a narrower region than the semiconductor layer formed separately. Therefore, the degree of freedom in the structural design for element formation can be increased, and the versatility can be increased.
【0026】請求項25の発明によれば、堆積工程によ
り導電層エッチング工程後の支持基板の表面に埋込用絶
縁材料を堆積させると共に、熱処理工程により埋込用絶
縁材料を熱的に流動させて導電層のエッチング領域部分
に空洞ができないように充填させ、この後、研磨工程に
より半導体層の表面が露出するように埋込用絶縁材料を
研磨することにより、素子分離領域の絶縁不良や長時間
使用による信頼性の低下あるいは汚染物の偏析等による
特性劣化の問題の発生を防止することができるようにな
る。According to the twenty-fifth aspect of the present invention, the burying insulating material is deposited on the surface of the support substrate after the conductive layer etching step by the deposition step, and the burying insulating material is thermally flowed by the heat treatment step. Then, the buried insulating material is polished so that the surface of the semiconductor layer is exposed by a polishing process, thereby filling the etching region portion of the conductive layer so that no void is formed. It is possible to prevent a problem of deterioration in reliability due to time use or deterioration of characteristics due to segregation of contaminants.
【0027】請求項26の発明によれば、研磨工程によ
り、剥離工程において得られた半導体層の剥離表面を平
坦化するので、剥離面の凹凸をなくして素子形成に適し
た平坦な面を設けることができるようになる。According to the twenty-sixth aspect of the present invention, since the peeling surface of the semiconductor layer obtained in the peeling step is flattened by the polishing step, a flat surface suitable for element formation is provided without unevenness of the peeled surface. Will be able to do it.
【0028】請求項27の発明によれば、剥離工程以降
の工程において、熱処理工程を酸化性雰囲気中で行なう
ことにより半導体層と酸化膜との界面部分の半導体層側
を酸化させるので、貼り合わせ時の半導体と酸化膜との
界面を用いないで、半導体層に対して熱酸化により形成
された酸化膜との界面により接触した状態として形成す
ることができるようになり、この酸化膜を介して設けた
導電層による埋込電極を用いる場合にその電気的特性の
向上を図ることができる。According to the twenty-seventh aspect of the present invention, in the steps after the peeling step, the heat treatment step is performed in an oxidizing atmosphere to oxidize the semiconductor layer side at the interface between the semiconductor layer and the oxide film. Instead of using the interface between the semiconductor and the oxide film at the time, the semiconductor layer can be formed as being in contact with the interface between the semiconductor layer and the oxide film formed by thermal oxidation. In the case where the embedded electrode is provided by the provided conductive layer, the electrical characteristics can be improved.
【0029】[0029]
(第1の実施形態)以下、本発明の第1の実施形態につ
いて図1ないし図6を参照しながら説明する。図3
(d)には、半導体基板としてのSOI基板1の模式的
な断面構造を示している。このSOI基板1は、支持基
板としての単結晶シリコン基板2上に酸化膜3を多結晶
シリコン膜4および酸化膜5からなる膜構造6を設け、
その上に半導体層としての単結晶シリコン薄膜7が形成
された構成である。(First Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
(D) shows a schematic sectional structure of the SOI substrate 1 as a semiconductor substrate. In the SOI substrate 1, an oxide film 3 is provided on a single crystal silicon substrate 2 as a support substrate, and a film structure 6 including a polycrystalline silicon film 4 and an oxide film 5 is provided.
In this configuration, a single crystal silicon thin film 7 as a semiconductor layer is formed thereon.
【0030】単結晶シリコン基板2は、例えばP型で面
方位が<100>のもので、比抵抗値が5〜10Ω・c
m程度のものを用いている。膜構造6を構成する酸化膜
3は熱酸化膜,PVD(Physical Vapor Deposition )
酸化膜またはCVD(Chemical Vapor Deposition )酸
化膜である。導電層としての多結晶シリコン膜4は、L
PCVD法で形成されたもので、必要に応じてP型ある
いはN型の不純物がドープされており所定の抵抗値とな
るように形成され、数100〜500nm程度の膜厚に
形成されている。膜構造6のもうひとつの酸化膜5は、
多結晶シリコン膜4を埋込電極として利用することを想
定して、例えば100nm程度の膜厚に形成してゲート
酸化膜として機能するように設けられている。The single-crystal silicon substrate 2 is, for example, a P-type one having a plane orientation of <100> and a specific resistance of 5 to 10 Ω · c.
m is used. The oxide film 3 constituting the film structure 6 is a thermal oxide film, PVD (Physical Vapor Deposition).
It is an oxide film or a CVD (Chemical Vapor Deposition) oxide film. The polycrystalline silicon film 4 as a conductive layer is
It is formed by a PCVD method, and is doped with a P-type or N-type impurity as needed, is formed to have a predetermined resistance value, and is formed to a thickness of several hundreds to 500 nm. Another oxide film 5 of the film structure 6 is
Assuming that the polycrystalline silicon film 4 is used as a buried electrode, the polycrystalline silicon film 4 is formed to a thickness of, for example, about 100 nm and provided so as to function as a gate oxide film.
【0031】膜構造6の上には半導体層としての単結晶
シリコン薄膜7は、後述するようにして貼り合わせおよ
び剥離を行なうことにより形成されるが、その膜厚は、
SOI基板1として用いる場合の各用途に対応した膜厚
に形成されるようになっていて、例えば一般的な用途で
は、0.05μm程度から数μm程度までの範囲に設定
される。A single crystal silicon thin film 7 as a semiconductor layer is formed on the film structure 6 by bonding and peeling as described later.
The film is formed to have a film thickness corresponding to each application when used as the SOI substrate 1. For example, in a general application, the thickness is set in a range from about 0.05 μm to several μm.
【0032】このように形成された膜構造6および単結
晶シリコン薄膜7は、図示のように、膜構造6の導電層
5までの部分をトレンチ8により分離しており、単結晶
シリコン薄膜7およびその下部の導電層5は島状に分割
された状態となっている。そして、このトレンチ8には
後述するようにして絶縁材料であるシリコン酸化物9が
埋込形成されている。このように形成された状態のSO
I基板1は、本発明でいうところの請求項6に示す半導
体基板に相当している。The film structure 6 and the single-crystal silicon thin film 7 formed in this manner are separated from the conductive layer 5 of the film structure 6 by a trench 8 as shown in FIG. The lower conductive layer 5 is divided into islands. The trench 8 is buried with a silicon oxide 9 as an insulating material as described later. SO in the state thus formed
The I-substrate 1 corresponds to a semiconductor substrate according to a sixth aspect of the present invention.
【0033】次に上述したSOI基板1の製造方法につ
いて説明する。図1は、SOI基板1を製造する場合の
全体の工程の流れを概略的に示しており、以下、この第
1図および各工程での模式的断面を示す図2,図3を参
照して製造工程について説明する。Next, a method of manufacturing the above-described SOI substrate 1 will be described. FIG. 1 schematically shows the flow of the entire process in the case of manufacturing the SOI substrate 1. Referring to FIG. 1 and FIGS. 2 and 3 showing schematic cross sections in each process. The manufacturing process will be described.
【0034】支持基板としての単結晶シリコン基板2に
対して、膜構造6を形成する膜形成工程は、酸化膜形成
工程P1,多結晶シリコン膜形成工程P2および酸化膜
形成工程P3からなる。酸化膜形成工程P1では、単結
晶シリコン基板2上に熱酸化法あるいはCVD法などの
方法により所定の膜厚となるように酸化膜3を形成する
(図2(a)参照)。The film forming step of forming the film structure 6 on the single crystal silicon substrate 2 as a supporting substrate includes an oxide film forming step P1, a polycrystalline silicon film forming step P2, and an oxide film forming step P3. In the oxide film forming step P1, an oxide film 3 is formed on the single crystal silicon substrate 2 by a method such as a thermal oxidation method or a CVD method so as to have a predetermined thickness (see FIG. 2A).
【0035】多結晶シリコン膜形成工程P2では、酸化
膜3上にLPCVD法により多結晶シリコン膜4を堆積
させる(同図(b)参照)。このとき、多結晶シリコン
膜4の膜厚は、最終工程が終了した段階における膜厚が
所望の膜厚(例えば、数100〜500nmの範囲)と
なるように、あらかじめ後工程での目減りの分を考慮し
た厚さに形成しておく。これは、次の酸化膜形成工程P
3とも関係する。In the polycrystalline silicon film forming step P2, a polycrystalline silicon film 4 is deposited on the oxide film 3 by the LPCVD method (see FIG. 3B). At this time, the film thickness of the polycrystalline silicon film 4 is determined in advance by a reduction in a post-process so that the film thickness at the stage when the final process is completed becomes a desired film thickness (for example, in a range of several hundreds to 500 nm). In consideration of the thickness. This is because the next oxide film forming step P
Also related to 3.
【0036】また、多結晶シリコン膜4は、その形成過
程で不純物を含む雰囲気中で行なうことにより所定の導
電型の不純物が含まれた状態に形成することもできる
し、あるいはノンドープの膜を形成した後にイオン注入
法あるいは不純物の熱拡散などの方法により不純物をド
ープすることもできる。これは、多結晶シリコン膜4を
埋込電極(バックゲート)として利用する場合に、その
電気抵抗を少なくするために行なうものである。The polycrystalline silicon film 4 can be formed in a state in which impurities of a predetermined conductivity type are included by performing it in an atmosphere containing impurities during the formation process, or a non-doped film is formed. After that, the impurity can be doped by a method such as ion implantation or thermal diffusion of the impurity. This is performed to reduce the electric resistance when the polycrystalline silicon film 4 is used as a buried electrode (back gate).
【0037】次に、酸化膜形成工程P3では、熱酸化法
あるいはPVD法,CVD法などにより酸化膜5を形成
する(同図(c)参照)。このとき、熱酸化法では、多
結晶シリコン膜4の表面を熱酸化により酸化膜5として
形成するもので、これによって形成する酸化膜5に対応
する分の多結晶シリコン膜4が目減りすることになるの
で、あらかじめこれを見込んだ膜厚に形成しておく必要
がある。CVD法により形成する場合には、ここでの目
減りはない。Next, in an oxide film forming step P3, an oxide film 5 is formed by a thermal oxidation method, a PVD method, a CVD method, or the like (see FIG. 3C). At this time, in the thermal oxidation method, the surface of the polycrystalline silicon film 4 is formed as an oxide film 5 by thermal oxidation, and the polycrystalline silicon film 4 corresponding to the formed oxide film 5 is reduced. Therefore, it is necessary to form the film in a thickness that allows for this in advance. In the case of forming by the CVD method, there is no reduction here.
【0038】この場合、酸化膜5としては、例えば10
0nm程度の膜厚に形成する。これは、多結晶シリコン
膜4を埋込電極つまりバックゲートとして利用する場合
に、酸化膜5がゲート酸化膜として機能することになる
ので、作製上においては、そのときの特性を考慮して膜
厚を設定しておく必要があり、電気的特性の点で膜質に
ついても考慮しておく必要がある。In this case, as the oxide film 5, for example, 10
It is formed to a thickness of about 0 nm. This is because, when the polycrystalline silicon film 4 is used as a buried electrode, that is, as a back gate, the oxide film 5 functions as a gate oxide film. It is necessary to set the thickness, and it is necessary to consider the film quality in terms of electrical characteristics.
【0039】次に、半導体層用基板としての単結晶シリ
コン基板10に対して、酸化膜形成工程P4にて酸化膜
11を形成する。これは、続くイオン注入層形成工程P
5にて行なうイオン注入処理で単結晶シリコン基板10
の表層にダメージが入ったりあるいは重金属などによる
汚染を防止するために設けるものである。Next, an oxide film 11 is formed on the single crystal silicon substrate 10 as a semiconductor layer substrate in an oxide film forming step P4. This is because the ion implantation layer forming step P
5, the single crystal silicon substrate 10
Is provided to prevent damage to the surface layer or contamination by heavy metals and the like.
【0040】イオン注入層形成工程P5では、酸化膜1
1を形成した側の面から単結晶シリコン基板10内に水
素もしくは希ガスあるいはハロゲン系のイオンを所定深
さ寸法に高濃度で注入して剥離用のイオン注入層12を
形成する(同図(d)参照)。この場合、イオン注入層
12を形成する深さ寸法は、形成しようとする半導体層
つまり単結晶シリコン薄膜7の膜厚に対応するように設
定するもので、加速電圧により調整する。また、注入す
るイオンの量は、例えば1×1016atoms/cm3 以上
とし、好ましくは5×1016atoms/cm3 程度で行な
う。In the ion implantation layer forming step P5, the oxide film 1
Hydrogen, a rare gas, or a halogen-based ion is implanted into the single-crystal silicon substrate 10 at a high concentration at a predetermined depth from the surface on which 1 is formed to form an ion implantation layer 12 for separation (FIG. d)). In this case, the depth dimension at which the ion implantation layer 12 is formed is set so as to correspond to the thickness of the semiconductor layer to be formed, that is, the single crystal silicon thin film 7, and is adjusted by the acceleration voltage. The amount of ions to be implanted is, for example, 1 × 10 16 atoms / cm 3 or more, and preferably about 5 × 10 16 atoms / cm 3 .
【0041】この後、イオン注入層12を形成した単結
晶シリコン基板10については、酸化膜11をそのまま
残して次工程に進むか、あるいはエッチングにより全部
除去するかまたはエッチングにより表層部分については
除去するが単結晶シリコン基板10の表面には酸化膜が
残る状態として次工程に移行するといった3通りの処理
方法が考えられ、必要に応じて選択して実施することが
できる。Thereafter, the single crystal silicon substrate 10 on which the ion-implanted layer 12 is formed proceeds to the next step while leaving the oxide film 11 as it is, or is entirely removed by etching, or the surface layer is removed by etching. However, it is possible to consider three types of processing methods such as shifting to the next step in a state where an oxide film remains on the surface of the single-crystal silicon substrate 10, and it is possible to select and execute the processing method as needed.
【0042】ここでは、酸化膜11をエッチングにより
全部除去する処理を採用している。これは、イオン注入
工程において受けた汚染やダメージを除去するという点
と、次の工程で貼り合わせる相手方である単結晶シリコ
ン基板2の表面に酸化膜5が形成されているという点を
考慮して採用しているものである。Here, a process is employed in which the oxide film 11 is entirely removed by etching. This takes into account the fact that contamination and damage received in the ion implantation step are removed and that the oxide film 5 is formed on the surface of the single crystal silicon substrate 2 to be bonded in the next step. It is what we have adopted.
【0043】次の貼り合わせ工程P6では、上述のよう
にして得られた単結晶シリコン基板2および10を貼り
合わせるが、これに先だって、親水化処理を行なう。こ
れは、例えば、硫酸(H2 SO4 )と過酸化水素水
(H2 O2 )とを4:1で混合した溶液中で90℃
〜120℃の範囲の所定温度に保持した状態で洗浄を行
なった後、純水洗浄を順次行ない、スピン乾燥により基
板表面に吸着する水分量を制御した状態として単結晶シ
リコン基板2の膜構造6を形成した側の面と単結晶シリ
コン基板10のイオン注入層12を形成した側の面とを
貼り合わせて密着させる(図3(a)参照)。これによ
り、両者を貼り合わせた界面は、それぞれの基板の表面
に形成されたシラノール基および表面に吸着している水
分子の水素結合によって密着させるようになる。In the next bonding step P6, the single-crystal silicon substrates 2 and 10 obtained as described above are bonded, but prior to this, a hydrophilic treatment is performed. This is performed, for example, at 90 ° C. in a solution in which sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) are mixed at a ratio of 4: 1.
After cleaning at a predetermined temperature in the range of 120 ° C. to 120 ° C., pure water cleaning is performed sequentially, and the amount of water adsorbed on the substrate surface is controlled by spin drying to form a film structure 6 of the single crystal silicon substrate 2. And the surface of the single-crystal silicon substrate 10 on which the ion-implanted layer 12 is formed is adhered to each other (see FIG. 3A). As a result, the interface where the two are bonded together comes into close contact with each other by the hydrogen bond between the silanol group formed on the surface of each substrate and the water molecule adsorbed on the surface.
【0044】この後、剥離工程P7では、貼り合わせた
状態の単結晶シリコン基板2,10を2段階に分けた熱
処理を行なう。すなわち、第1の熱処理では、イオン注
入層12を水素イオンを注入して形成している場合にお
いては、400℃〜600℃の範囲で、例えば500℃
程度の温度で熱処理を行なう。これにより、単結晶シリ
コン基板10に形成したイオン注入層12の部分つまり
水素の高濃度領域層部分に、欠陥が集中形成されて単結
晶シリコン基板10の表層部分が分離して単結晶シリコ
ン基板2側に残した状態で剥離し、単結晶シリコン基板
2の表面の膜構造6の上に単結晶シリコン薄膜7が形成
された状態となる。Thereafter, in the peeling step P7, the single crystal silicon substrates 2 and 10 in the bonded state are subjected to a heat treatment in two stages. That is, in the first heat treatment, when the ion-implanted layer 12 is formed by implanting hydrogen ions, the ion-implanted layer 12 has a temperature range of 400 ° C. to 600 ° C., for example, 500 ° C.
The heat treatment is performed at a temperature of the order. As a result, defects are intensively formed in the portion of the ion-implanted layer 12 formed in the single-crystal silicon substrate 10, that is, the high-concentration region layer portion of hydrogen, and the surface portion of the single-crystal silicon substrate 10 is separated to form the single-crystal silicon substrate 2. The single-crystal silicon thin film 7 is formed on the film structure 6 on the surface of the single-crystal silicon substrate 2 while being left on the side.
【0045】このとき、貼り合わせた部分の界面におい
ては、脱水縮合反応が生じて両者つまり膜構造6部分と
単結晶シリコン薄膜7との間の接着強度が高められるよ
うになる。これによって、単結晶シリコン基板2側に単
結晶シリコン薄膜7を接着した状態に形成してSOI基
板1の基本構造を得ることができる。At this time, a dehydration-condensation reaction occurs at the interface of the bonded portions, and the bonding strength between the two, that is, the film structure 6 and the single-crystal silicon thin film 7 is increased. Thus, the basic structure of the SOI substrate 1 can be obtained by forming the single crystal silicon thin film 7 in a state of being bonded to the single crystal silicon substrate 2 side.
【0046】次に、第2の熱処理では、貼り合わせた単
結晶シリコン薄膜7と膜構造6の酸化膜5との間の密着
度をさらに高めるために、例えば、1000℃〜120
0℃の範囲であって好ましくは1100℃程度の温度で
熱処理を行なう。これにより、接着面では、上述した脱
水縮合反応がさらに進んで両者の密着状態が高まるよう
になる。Next, in the second heat treatment, in order to further increase the degree of adhesion between the bonded single-crystal silicon thin film 7 and the oxide film 5 of the film structure 6, for example, 1000 ° C. to 120 ° C.
The heat treatment is performed at a temperature in the range of 0 ° C. and preferably about 1100 ° C. As a result, on the adhesive surface, the above-mentioned dehydration condensation reaction proceeds further, and the state of close contact between the two is enhanced.
【0047】なお、上述の第2の熱処理の過程では、途
中、適当な条件で酸化性雰囲気中にさらすことにより、
単結晶シリコン薄膜7の表面部分と酸化膜5の界面部分
とに薄い酸化膜を形成するようにする。これにより、単
結晶シリコン薄膜7の表面部分では剥離により生じてい
る剥離面の凹凸(例えば数nm〜数10nm程度の範囲
の凹凸)を少なくするように酸化膜(図示せず)が形成
されることになり、これをエッチングで剥離することで
より平坦化を図って次の研磨工程P8での研磨の量を少
なくすることができる。In the course of the above-mentioned second heat treatment, the substrate is exposed to an oxidizing atmosphere under appropriate conditions during the heat treatment.
A thin oxide film is formed on the surface of the single-crystal silicon thin film 7 and on the interface between the oxide films 5. Thereby, an oxide film (not shown) is formed on the surface portion of the single-crystal silicon thin film 7 so as to reduce unevenness (for example, unevenness in a range of several nm to several tens of nm) of the peeled surface caused by the peeling. That is, by removing this by etching, flattening can be achieved and the amount of polishing in the next polishing step P8 can be reduced.
【0048】また、単結晶シリコン薄膜7の界面部分で
は、熱酸化によって形成された酸化膜が膜構造6の酸化
膜5に一体となって形成されることとなるので、単結晶
シリコン薄膜7はその分だけ膜厚が薄くなるが、これに
よって、貼り合わせ時の実際の界面と異なる位置に単結
晶シリコン薄膜7と酸化膜5との界面を形成することが
できるようになり、この結果、界面部分の準位の改質を
行なって電気的特性の向上を図ることができるようにな
る。At the interface of the single crystal silicon thin film 7, the oxide film formed by thermal oxidation is formed integrally with the oxide film 5 of the film structure 6, so that the single crystal silicon thin film 7 Although the film thickness is reduced by that amount, the interface between the single crystal silicon thin film 7 and the oxide film 5 can be formed at a position different from the actual interface at the time of bonding. The electrical properties can be improved by modifying the level of the portion.
【0049】上述のようにして剥離工程P7が終了する
と、単結晶シリコン薄膜7の表面に薄く形成された酸化
膜をフッ酸系のエッチング液により除去し、この後、研
磨工程P8において、剥離面の凹凸の段差をなくすと共
に、イオン注入層形成工程P5において発生して残存し
ている欠陥層を除去し、さらに、単結晶シリコン薄膜7
の膜厚を最終的に必要な膜厚となるようにするために、
研磨処理を行なう。この研磨処理では、例えばCMP
(化学的機械的研磨処理)法により剥離面を仕上げる。When the peeling step P7 is completed as described above, the oxide film thinly formed on the surface of the single-crystal silicon thin film 7 is removed with a hydrofluoric acid-based etching solution. In addition to eliminating the steps of the irregularities, the residual defect layer generated and remaining in the ion-implanted layer forming step P5 is removed.
In order to make the film thickness of the final required film thickness,
A polishing process is performed. In this polishing process, for example, CMP
The peeled surface is finished by a (chemical mechanical polishing) method.
【0050】このようにして、支持基板としての単結晶
シリコン基板2上に膜構造6を形成すると共に、素子形
成用の半導体層としての単結晶シリコン薄膜7を設けた
構成の半導体基板13が得られる(同図(b)参照)。
なお、この半導体基板13は、本発明の請求項1〜3で
いうところの半導体基板に相当するものである。In this way, a semiconductor substrate 13 having a structure in which the film structure 6 is formed on the single-crystal silicon substrate 2 as the support substrate and the single-crystal silicon thin film 7 as the semiconductor layer for element formation is provided. (See FIG. 2B).
The semiconductor substrate 13 corresponds to the semiconductor substrate according to claims 1 to 3 of the present invention.
【0051】続いて、トレンチエッチング工程P9によ
り、表面の単結晶シリコン薄膜7から膜構造6を構成す
る酸化膜5,多結晶シリコン膜4までの部分を素子形成
領域単位で島状に分離すべく、トレンチ8を形成するエ
ッチング処理を行なう。これにより、上記した半導体基
板13の半導体層としての単結晶シリコン薄膜7および
導電層4を島状に分離形成した構成の半導体基板14が
得られる(同図(c)参照)。なお、ここで、半導体基
板14は、本発明の請求項4および5でいうところの半
導体基板に相当するものである。Subsequently, in a trench etching step P9, a portion from the single-crystal silicon thin film 7 on the surface to the oxide film 5 and the polycrystalline silicon film 4 constituting the film structure 6 is separated into islands for each element formation region. Then, an etching process for forming the trench 8 is performed. As a result, a semiconductor substrate 14 having a structure in which the single-crystal silicon thin film 7 and the conductive layer 4 as the semiconductor layers of the semiconductor substrate 13 are formed in an island shape is obtained (see FIG. 3C). Here, the semiconductor substrate 14 corresponds to the semiconductor substrate according to claims 4 and 5 of the present invention.
【0052】そして、この後、埋込酸化膜形成工程10
において、トレンチ8内部に絶縁材料としての埋込酸化
膜9を形成して絶縁分離を行なう。これにより、半導体
基板としてのSOI基板1が形成されることになる(同
図(e)参照)。ここで、SOI基板1は、本発明の請
求項6でいうところの半導体基板に相当するものであ
る。Thereafter, a buried oxide film forming step 10
Then, a buried oxide film 9 as an insulating material is formed inside the trench 8 to perform insulation isolation. Thus, the SOI substrate 1 as a semiconductor substrate is formed (see FIG. 3E). Here, the SOI substrate 1 corresponds to the semiconductor substrate according to claim 6 of the present invention.
【0053】さて、上述のトレンチエッチング工程P9
および次の埋込酸化膜形成工程P10については、図4
ないし図6を参照して詳述する。すなわち、図4は、そ
の製造工程を概略的に示すものであり、図5および図6
は工程別に示す模式的断面である。Now, the above-described trench etching step P9
4 and the next embedded oxide film forming step P10
This will be described in detail with reference to FIG. That is, FIG. 4 schematically shows the manufacturing process, and FIGS.
Is a schematic cross section shown for each process.
【0054】まず、酸化膜形成工程Q1では、図3
(c)に示す状態の半導体基板13に対して、表面に酸
化膜15を形成する。酸化膜15の膜厚は、例えば10
〜50nm程度で、熱酸化法あるいはCVD法などによ
り形成する。次に、窒化膜形成工程Q2では、酸化膜1
5上に窒化膜16を形成する。窒化膜16の膜厚は、例
えば100〜300nm程度で、LPCVD法により形
成する(図5(a)参照)。なお、この窒化膜16は後
述する研磨工程Q10での研磨ストッパとしても機能す
るもので、酸化膜15は、この窒化膜16を設ける場合
に発生する応力を緩和するためのものである。First, in the oxide film forming step Q1, FIG.
An oxide film 15 is formed on the surface of the semiconductor substrate 13 in the state shown in FIG. The thickness of the oxide film 15 is, for example, 10
It is formed to a thickness of about 50 nm by a thermal oxidation method or a CVD method. Next, in the nitride film forming step Q2, the oxide film 1 is formed.
A nitride film 16 is formed on 5. The nitride film 16 has a thickness of, for example, about 100 to 300 nm and is formed by the LPCVD method (see FIG. 5A). The nitride film 16 also functions as a polishing stopper in a polishing step Q10 to be described later, and the oxide film 15 is for relaxing the stress generated when the nitride film 16 is provided.
【0055】次に、フォトレジストパターニング工程Q
3では、トレンチエッチングをするためのエッチングマ
スクをフォトレジストにより形成するもので、フォトリ
ソグラフィ処理によって、フォトレジストを塗布,露
光,現像することによりフォトレジストパターン17を
形成する。この後、窒化膜,酸化膜除去工程Q4で、フ
ォトレジストパターン17の開口部17aに露出する窒
化膜16および酸化膜15をエッチング処理により除去
して下地の単結晶シリコン薄膜7の面を露出させる(同
図(b)参照)。Next, a photoresist patterning step Q
In 3, an etching mask for trench etching is formed by a photoresist, and a photoresist is coated, exposed, and developed by a photolithography process to form a photoresist pattern 17. Thereafter, in a nitride film / oxide film removing step Q4, the nitride film 16 and the oxide film 15 exposed in the opening 17a of the photoresist pattern 17 are removed by etching to expose the surface of the underlying single crystal silicon thin film 7. (See FIG. 3B).
【0056】トレンチエッチング工程Q5では、マスク
部材として形成したフォトレジストパターン17の開口
部17aに露出している単結晶シリコン薄膜7,膜構造
6の酸化膜5および多結晶シリコン膜4をドライエッチ
ング処理により順次エッチングして、酸化膜3の表面を
露出させるようにしてトレンチ8を形成する(同図
(c)参照)。In the trench etching step Q5, the single-crystal silicon thin film 7, the oxide film 5 of the film structure 6, and the polycrystalline silicon film 4 exposed in the opening 17a of the photoresist pattern 17 formed as a mask member are dry-etched. To form a trench 8 so as to expose the surface of the oxide film 3 (see FIG. 3C).
【0057】このとき、エッチング条件としては、後工
程を考慮して、トレンチ8の側壁のテーパー角度(立ち
上がり角度)θが90°以下となるようにガス条件など
を設定する必要がある。ドライエッチングに用いるガス
種は、通常のドライエッチングによるトレンチエッチン
グの条件と同様に、HBr(臭化水素),Cl2 (塩
素),He/O2 (ヘリウム/酸素)ガスなどであり、
エッチング深さとしては、0.3μm〜1.0μm程度
の範囲が一般的である。また、エッチングの進行と共
に、フォトレジストパターン17も同時にある程度エッ
チングされて除去されるので、その膜厚が減少するた
め、その分を見込んでフォトレジストパターン17の膜
厚を設定しておく必要がある。At this time, it is necessary to set etching conditions such as gas conditions so that the taper angle (rise angle) θ of the side wall of the trench 8 is 90 ° or less in consideration of a post-process. Gas types used for dry etching are HBr (hydrogen bromide), Cl2 (chlorine), He / O2 (helium / oxygen) gas, and the like as in the case of trench etching by ordinary dry etching.
The etching depth is generally in the range of about 0.3 μm to 1.0 μm. Further, as the etching proceeds, the photoresist pattern 17 is also etched and removed to some extent at the same time, so that the thickness of the photoresist pattern 17 is reduced. Therefore, it is necessary to set the film thickness of the photoresist pattern 17 in consideration of the amount. .
【0058】次に、レジスト除去工程Q6において、フ
ォトレジストパターン17を一般的な方法により除去し
て表面処理を行なった後、熱酸化工程Q7において、熱
酸化処理(熱処理温度は例えば1000℃以上)を行な
ってトレンチ8の底面および側壁に熱酸化膜18を所定
膜厚(例えば膜厚10〜100nm)だけ形成する(図
6(a)参照)。このとき、単結晶シリコン薄膜7の表
面には窒化膜16が残した状態とされているので、熱酸
化により酸化膜が形成されることはない。そして、この
熱酸化膜18を形成することにより、トレンチ8を形成
する際に表面に残ったダメージを除去すると共に、トレ
ンチコーナーを滑らかな状態に丸めることができるよう
になる(例えば、曲率半径は50nm以上程度)。Next, in a resist removal step Q6, the photoresist pattern 17 is removed by a general method to perform a surface treatment. Then, in a thermal oxidation step Q7, a thermal oxidation treatment (heat treatment temperature is, for example, 1000 ° C. or higher) To form a thermal oxide film 18 on the bottom and side walls of the trench 8 by a predetermined thickness (for example, a thickness of 10 to 100 nm) (see FIG. 6A). At this time, since the nitride film 16 is left on the surface of the single-crystal silicon thin film 7, no oxide film is formed by thermal oxidation. By forming the thermal oxide film 18, damage remaining on the surface when the trench 8 is formed can be removed, and the corner of the trench can be rounded smoothly (for example, the radius of curvature is reduced). About 50 nm or more).
【0059】続いて、埋込酸化膜形成工程Q8におい
て、平坦化処理を行なうために、例えば、CVD法によ
り酸化膜19を堆積させる。このとき、酸化膜19の膜
厚はトレンチ8の深さ寸法よりも厚く、トレンチ8内部
に酸化膜19が十分に充填されるように形成する(同図
(b)参照)。Subsequently, in a buried oxide film forming step Q8, an oxide film 19 is deposited by, for example, a CVD method in order to perform a flattening process. At this time, the thickness of the oxide film 19 is larger than the depth dimension of the trench 8, and the oxide film 19 is formed so as to sufficiently fill the inside of the trench 8 with the oxide film 19 (see FIG. 2B).
【0060】また、酸化膜19に代えて、平坦化処理膜
として、TEOS膜などを形成したり、あるいはPS
G,BPSGなどの膜を形成することもできる。この
後、熱処理工程Q9において、1000℃程度の温度で
熱処理を行ない、酸化膜19の熱流動性を利用してトレ
ンチ8内部に酸化膜19が隙間なく充填されるように処
理する。In place of the oxide film 19, a TEOS film or the like is formed as a planarizing film,
A film such as G or BPSG may be formed. Thereafter, in a heat treatment step Q9, a heat treatment is performed at a temperature of about 1000 ° C. so as to use the thermal fluidity of the oxide film 19 to fill the trench 8 with the oxide film 19 without gaps.
【0061】次に、研磨工程Q10においては、酸化膜
19の面からCMP(化学的機械的研磨)法により研磨
処理を行なう。このとき、研磨処理は、先に形成した窒
化膜16を研磨ストッパとして研磨する選択研磨処理と
し、窒化膜16が酸化膜19よりも研磨速度が遅いこと
を利用して窒化膜16が露出した時点で研磨を停止す
る。これにより、トレンチ8内部にシリコン酸化物9を
埋込形成した状態に形成することができる。そして、こ
の後、窒化膜,酸化膜除去工程Q11において、窒化膜
16および酸化膜15をエッチング除去して半導体基板
としてのSOI基板1を得る(同図(c)参照)。Next, in the polishing step Q10, a polishing process is performed from the surface of the oxide film 19 by a CMP (chemical mechanical polishing) method. At this time, the polishing process is a selective polishing process in which the previously formed nitride film 16 is used as a polishing stopper, and the polishing process is performed when the nitride film 16 is exposed by utilizing the fact that the polishing speed of the nitride film 16 is lower than that of the oxide film 19. Stop polishing with. Thereby, it can be formed in a state where silicon oxide 9 is buried in trench 8. Then, in a nitride film and oxide film removing step Q11, the nitride film 16 and the oxide film 15 are removed by etching to obtain the SOI substrate 1 as a semiconductor substrate (see FIG. 3C).
【0062】このような本実施形態によれば、次のよう
な効果を得ることができる。第1に、導電層としての多
結晶シリコン膜4を全面に形成した膜構造6の上に貼り
合わせおよび剥離によって半導体層としての単結晶シリ
コン薄膜7を形成するようにして半導体基板13を形成
しているので、すべての膜構造を全面に渡る膜として設
けることにより、均質に形成することができ、単結晶シ
リコン薄膜7を精度良く形成することができ、薄く形成
する場合でもばらつきを少なくすることができるように
なる。According to this embodiment, the following effects can be obtained. First, a semiconductor substrate 13 is formed by bonding and peeling a monocrystalline silicon thin film 7 as a semiconductor layer on a film structure 6 having a polycrystalline silicon film 4 as a conductive layer formed on the entire surface. Therefore, by providing the entire film structure as a film over the entire surface, the film can be formed homogeneously, the single-crystal silicon thin film 7 can be formed with high accuracy, and the variation can be reduced even when the film is formed thin. Will be able to
【0063】第2に、このような半導体基板13に対し
て、トレンチ8を形成することにより単結晶シリコン薄
膜7を素子形成領域に分離すると共に、多結晶シリコン
膜4も分離するので、多結晶シリコン膜4をバックゲー
トとして使用する構成の素子を形成する場合でも、簡単
に素子分離領域を形成することができる。Second, by forming a trench 8 in such a semiconductor substrate 13, the single crystal silicon thin film 7 is separated into an element formation region and the polycrystalline silicon film 4 is also separated. Even when an element having a configuration using the silicon film 4 as a back gate is formed, an element isolation region can be easily formed.
【0064】第3に、トレンチ8により素子分離領域に
分割してそのトレンチ8内にシリコン酸化物9を充填す
ることで素子分離を確実にすることができ、このような
SOI基板1を所望の形状に形成することができる。Third, element isolation can be ensured by dividing the element into isolation regions by trenches 8 and filling the trenches 8 with silicon oxide 9. It can be formed into a shape.
【0065】第4に、剥離工程P7では、酸化性雰囲気
で熱処理を行なうことで貼り合わせ面に対して単結晶シ
リコン薄膜7と酸化膜5との界面を異なる位置にずらす
ようにしたので、界面の特性として電気的特性の向上を
図ることができる。Fourth, in the peeling step P7, the interface between the single crystal silicon thin film 7 and the oxide film 5 is shifted to a different position with respect to the bonding surface by performing a heat treatment in an oxidizing atmosphere. As for the characteristics, the electric characteristics can be improved.
【0066】なお、上記実施形態においては、埋込酸化
膜形成工程Q8において堆積させた酸化膜19を熱処理
工程Q9の後に研磨工程Q10において化学的機械的研
磨を行なって平坦化しているが、これに代えて、酸化膜
19をエッチバック処理することにより同様の平坦化処
理を行なうようにすることができる。In the above embodiment, the oxide film 19 deposited in the buried oxide film forming step Q8 is planarized by chemical mechanical polishing in the polishing step Q10 after the heat treatment step Q9. Instead, the same flattening process can be performed by performing an etch-back process on the oxide film 19.
【0067】(第2の実施形態)図7および図8は本発
明の第2の実施形態を示すもので、第1の実施形態と異
なるところは、半導体基板13の状態に至るまでのを製
造工程であり、半導体層用基板としての単結晶シリコン
基板10に膜構造6を形成する点である。以下、図7の
工程説明図を参照して、第1の実施形態と異なる部分に
ついて簡単に説明する。(Second Embodiment) FIGS. 7 and 8 show a second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the semiconductor substrate 13 is manufactured up to the state thereof. This is a step of forming a film structure 6 on a single crystal silicon substrate 10 as a semiconductor layer substrate. Hereinafter, portions different from the first embodiment will be briefly described with reference to the process explanatory diagram of FIG.
【0068】上述のように、膜構造6を形成するのは半
導体層用基板である単結晶シリコン基板10である。こ
の単結晶シリコン基板10に対して、第1の実施形態と
同様にして、酸化膜形成工程R1,多結晶シリコン膜形
成工程R2,酸化膜形成工程R3を実施して、順次、酸
化膜3,導電層としての多結晶シリコン膜4,酸化膜5
を形成して膜構造6を設ける(図8(a)参照)。As described above, the film structure 6 is formed on the single crystal silicon substrate 10 which is a substrate for a semiconductor layer. An oxide film forming step R1, a polycrystalline silicon film forming step R2, and an oxide film forming step R3 are performed on the single crystal silicon substrate 10 in the same manner as in the first embodiment. Polycrystalline silicon film 4 and oxide film 5 as conductive layers
Is formed to provide a film structure 6 (see FIG. 8A).
【0069】なお、この実施形態においては、上述のよ
うにして形成する膜構造6のうちの酸化膜3は、後述す
るように、導電層としての多結晶シリコン膜4に対して
ゲート酸化膜としての機能を果たすものとなるので、例
えば、酸化膜形成工程R1においては、単結晶シリコン
基板10を熱酸化することにより熱酸化膜3として形成
すると、CVD法などにより堆積する場合に比べて電気
的に良好な特性を得ることができる。In this embodiment, the oxide film 3 of the film structure 6 formed as described above is used as a gate oxide film with respect to the polycrystalline silicon film 4 as a conductive layer, as described later. Therefore, for example, in the oxide film forming step R1, when the single crystal silicon substrate 10 is formed as the thermal oxide film 3 by thermally oxidizing the single crystal silicon substrate 10, compared to when the single crystal silicon substrate 10 is deposited by the CVD method or the like, Excellent characteristics can be obtained.
【0070】この後、イオン注入層形成工程R4におい
て、単結晶シリコン基板10の膜構造6を形成した側の
面からイオン注入を行なってイオン注入層12を形成す
る(同図(b)参照)。イオン注入に際しては、前述同
様に、水素もしくは希ガスあるいはハロゲン系のイオン
を所定深さ寸法に高濃度で注入して剥離用のイオン注入
層12を形成するが、この場合においては、膜構造6を
通してイオン注入層12を形成するので、その分だけ深
い位置まで注入するように加速電圧を調整して設定する
必要がある。Thereafter, in an ion-implanted layer forming step R4, ions are implanted from the surface of the single crystal silicon substrate 10 on which the film structure 6 is formed to form an ion-implanted layer 12 (see FIG. 2B). . At the time of the ion implantation, as described above, hydrogen, a rare gas, or a halogen-based ion is implanted at a high concentration to a predetermined depth to form an ion implantation layer 12 for stripping. Since the ion implantation layer 12 is formed through the ion implantation, it is necessary to adjust and set the acceleration voltage so that the ion implantation layer 12 is implanted to that depth.
【0071】次に、貼り合わせ工程R5においては、前
述同様にして洗浄などの前処理を行なった後に、イオン
注入層12を形成した単結晶シリコン基板10を支持基
板としての単結晶シリコン基板2に貼り合わせる(同図
(c)参照)。なお、この場合においては、支持基板と
して単結晶シリコン基板2を用いても良いし、これに代
わる他の支持基板を用いても良い。Next, in a bonding step R5, after performing a pretreatment such as cleaning in the same manner as described above, the single crystal silicon substrate 10 on which the ion-implanted layer 12 is formed is transferred to the single crystal silicon substrate 2 as a support substrate. Affix (see FIG. 3 (c)). In this case, the single crystal silicon substrate 2 may be used as the support substrate, or another support substrate may be used instead.
【0072】続いて、剥離工程R6において剥離を行な
うと、第1の実施形態における半導体基板13と同等の
ものとして、単結晶シリコン基板10上に膜構造6およ
び半導体層としての単結晶シリコン薄膜7を堆積した状
態の半導体基板20を得るようになる(同図(d)参
照)。なお、この半導体基板20は、本発明の請求項1
〜3でいうところの半導体基板に相当するものである。Subsequently, when peeling is performed in a peeling step R6, a film structure 6 and a single-crystal silicon thin film 7 as a semiconductor layer are formed on a single-crystal silicon substrate 10 as equivalent to the semiconductor substrate 13 in the first embodiment. Is obtained (see FIG. 3D). Note that the semiconductor substrate 20 corresponds to claim 1 of the present invention.
This corresponds to the semiconductor substrate described in Nos. 1 to 3.
【0073】この後、第1の実施形態と同様にして、単
結晶シリコン薄膜7の剥離面を研磨工程R7において研
磨して凹凸を平坦にし、続く、トレンチエッチング工程
R8,埋込酸化膜形成工程R9を順次実施することによ
り、第1の実施形態におけるSOI基板1と同様のSO
I基板を得ることができる。Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, the peeled surface of the single-crystal silicon thin film 7 is polished in a polishing step R7 so as to flatten the irregularities, followed by a trench etching step R8 and a buried oxide film forming step. By sequentially performing R9, the same SOI substrate as the SOI substrate 1 in the first embodiment is obtained.
An I substrate can be obtained.
【0074】このような第2の実施形態によっても、第
1の実施形態と同様のSOI基板を得ることができると
共に、半導体基板20の構造から、導電層としての多結
晶シリコン膜4に対して単結晶シリコン薄膜7は熱酸化
により形成された酸化膜3を介した状態に形成されてい
るので、多結晶シリコン膜4をバックゲートとして使用
する際に、電気的特性を良好なものとすることができ
る。According to the second embodiment, the same SOI substrate as that of the first embodiment can be obtained, and the structure of the semiconductor substrate 20 allows the polycrystalline silicon film 4 as a conductive layer to be formed. Since the single-crystal silicon thin film 7 is formed via the oxide film 3 formed by thermal oxidation, when the polycrystalline silicon film 4 is used as a back gate, good electrical characteristics are obtained. Can be.
【0075】また、支持基板としての単結晶シリコン基
板2は、膜構造6および単結晶シリコン薄膜7を支持す
る機能を有するものであれば良いので、その結晶として
の質や電気的特性などの制約を少なくすることができる
ので、製作コストの低減を図ることができるようにな
る。The single-crystal silicon substrate 2 as a support substrate only needs to have a function of supporting the film structure 6 and the single-crystal silicon thin film 7. Can be reduced, so that the production cost can be reduced.
【0076】(第3の実施形態)図9および図10は本
発明の第3の実施形態を示すもので、第1の実施形態と
異なるところは、貼り合わせ工程の前にトレンチエッチ
ングを行なうことにより、剥離工程の終了時に半導体基
板14に相当するものを形成する製造工程を採用したと
ころである。以下、図9の工程説明図を参照して第1の
実施形態と異なる部分について簡単に説明する。(Third Embodiment) FIGS. 9 and 10 show a third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that trench etching is performed before the bonding step. Therefore, a manufacturing process for forming a semiconductor substrate 14 at the end of the peeling process has been adopted. Hereinafter, portions different from the first embodiment will be briefly described with reference to the process explanatory diagram of FIG.
【0077】上述したように、支持基板としての単結晶
シリコン基板2に対して、酸化膜形成工程P1,多結晶
シリコン膜形成工程P2,酸化膜形成工程P3を実施す
ることにより、酸化膜3,多結晶シリコン膜4および酸
化膜5を順次積層形成して膜構造6を形成する(図10
(a)参照)。ここまでの工程は、第1の実施形態と同
じである。As described above, the oxide film 3 and the polycrystalline silicon film formation process P2 are performed on the single crystal silicon substrate 2 as the support substrate, thereby forming the oxide films 3 and 3. The polycrystalline silicon film 4 and the oxide film 5 are sequentially laminated to form a film structure 6 (FIG. 10).
(A)). The steps up to here are the same as in the first embodiment.
【0078】続いて、トレンチエッチング工程Paにお
いて、この単結晶シリコン基板2にトレンチ21を形成
する。ここでは、例えば、酸化膜5の表面にフォトレジ
ストをパターニングしてマスク部材として形成し、パタ
ーニングの開口部を介してドライエッチングを行なうこ
とにより酸化膜3が露出する部分までエッチングしたト
レンチ21を形成する。この後、フォトレジストにより
形成したマスク部材を除去する。Subsequently, in a trench etching step Pa, a trench 21 is formed in the single crystal silicon substrate 2. Here, for example, a photoresist 21 is patterned on the surface of the oxide film 5 to form a mask member, and dry etching is performed through a patterning opening to form a trench 21 etched to a portion where the oxide film 3 is exposed. I do. Thereafter, the mask member formed of the photoresist is removed.
【0079】次に、半導体層用基板としての単結晶シリ
コン基板10に対して、酸化膜形成工程P4およびイオ
ン注入層形成工程P5を実施して、イオン注入層12を
所定深さに形成した状態とする。この後、貼り合わせ工
程P6において、膜構造6にトレンチ21を形成した単
結晶シリコン基板2とイオン注入層12を形成した単結
晶シリコン基板10とを、前述と同様の親水化処理を行
なった後に、密着するように貼り合わせる。Next, an oxide film forming step P4 and an ion implanted layer forming step P5 are performed on the single crystal silicon substrate 10 as a semiconductor layer substrate to form an ion implanted layer 12 at a predetermined depth. And Thereafter, in a bonding step P6, the single-crystal silicon substrate 2 having the trench 21 formed in the film structure 6 and the single-crystal silicon substrate 10 having the ion-implanted layer 12 formed thereon are subjected to the same hydrophilic treatment as described above. And stick them together.
【0080】次に、前述同様に、剥離工程P7におい
て、熱処理を行なって剥離を行なうが、このとき、単結
晶シリコン基板10のイオン注入層12を形成した側の
表面のうちで、単結晶シリコン基板2の表面、つまり酸
化膜5が対向する部分10aについてはその酸化膜5と
密着しているが、トレンチ21を形成して酸化膜3が露
出している部分に対応する部分10bについては、空隙
を存して単に対向しているだけの状態となっている。Next, as described above, in the separation step P7, heat treatment is performed to perform separation. At this time, of the surface of the single crystal silicon substrate 10 on the side where the ion implantation layer 12 is formed, the single crystal silicon The surface of the substrate 2, that is, the portion 10 a facing the oxide film 5 is in close contact with the oxide film 5, but the portion 10 b corresponding to the portion where the trench 21 is formed and the oxide film 3 is exposed is They are simply facing each other with a gap.
【0081】したがって、剥離工程P7でイオン注入層
12において剥離が生じても、単結晶シリコン薄膜7と
しては、単結晶シリコン基板2の表面10aの部分のみ
が剥離されて酸化膜5と密着した状態となり、表面10
bの部分はそのまま単結晶シリコン基板10側に残るか
あるいは単結晶シリコン基板2側に接着されずに剥落す
るようになる。この結果、単結晶シリコン薄膜7は、酸
化膜5の表面のみに選択的に接着された状態に形成され
ることになる(同図(d)参照)。これにより、第1の
実施形態における半導体基板14と同等の半導体基板2
2が形成されるようになる。Therefore, even if separation occurs in the ion implantation layer 12 in the separation step P 7, only the surface 10 a of the single crystal silicon substrate 2 is separated as the single crystal silicon thin film 7, and the single crystal silicon thin film 7 is in close contact with the oxide film 5. And the surface 10
The portion b remains on the single crystal silicon substrate 10 as it is, or comes off without being bonded to the single crystal silicon substrate 2 side. As a result, the single-crystal silicon thin film 7 is formed so as to be selectively bonded only to the surface of the oxide film 5 (see FIG. 4D). Thereby, the semiconductor substrate 2 equivalent to the semiconductor substrate 14 in the first embodiment
2 are formed.
【0082】以下、前述と同様の研磨工程P8を経て剥
離面の平坦化を行ない、続いて、トレンチエッチング工
程は行なわずに、埋込酸化膜形成工程P10を実施して
SOI基板1を得るようになる。なお、埋込酸化膜形成
工程P10では、前述した図4に示す各工程のうち、ト
レンチエッチングに関する工程を除いて実施することに
よりシリコン酸化物9をトレンチ21内に充填すること
ができる。Thereafter, the peeled surface is flattened through the same polishing step P8 as described above, and then the embedded oxide film forming step P10 is performed without performing the trench etching step to obtain the SOI substrate 1. become. In the buried oxide film forming step P10, the silicon oxide 9 can be filled in the trench 21 by performing the steps shown in FIG. 4 except for the step related to trench etching.
【0083】このような第3の実施形態によれば、第1
の実施形態と同様の効果が得られると共に、トレンチエ
ッチング工程Paを先に行なっていることから、エッチ
ングで除去すべき膜厚が単結晶シリコン薄膜7の分だけ
少なくて済み、単結晶シリコン薄膜7については選択的
に接着させることができるようになる。According to such a third embodiment, the first
Since the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the trench etching step Pa is performed first, the film thickness to be removed by etching can be reduced by the thickness of the single crystal silicon thin film 7, and the single crystal silicon thin film Can be selectively bonded.
【0084】(第4の実施形態)図11ないし図13は
本発明の第4の実施形態を示すもので、第1ないし第3
の実施形態において形成されたSOI基板1に対して、
さらに加工を行なうことにより単結晶シリコン薄膜7に
素子形成領域を分離形成するようにしたものである。(Fourth Embodiment) FIGS. 11 to 13 show a fourth embodiment of the present invention.
With respect to the SOI substrate 1 formed in the embodiment,
By further processing, an element formation region is formed separately on the single-crystal silicon thin film 7.
【0085】図12はSOI基板1の単結晶シリコン薄
膜7に対して素子分離領域23を設けた構成のSOI基
板24を示している。この場合、前述したトレンチ8
(21)によって分離された多結晶シリコン膜4(導電
層)の領域に対して、素子分離領域23はそれよりも狭
い領域で且つ2つの領域に分離された状態となるように
選択酸化膜25が設けられた構成とされている。なお、
このSOI基板24は、本発明の請求項7〜9でいうと
ころの半導体基板に相当するものである。FIG. 12 shows an SOI substrate 24 having a structure in which an element isolation region 23 is provided in the single crystal silicon thin film 7 of the SOI substrate 1. In this case, the aforementioned trench 8
With respect to the region of the polycrystalline silicon film 4 (conductive layer) separated by (21), the element isolation region 23 is a region narrower than that and is selectively oxide film 25 so as to be separated into two regions. Is provided. In addition,
The SOI substrate 24 corresponds to a semiconductor substrate according to claims 7 to 9 of the present invention.
【0086】このSOI基板24は、例えば、同じ多結
晶シリコン膜4の領域をバックゲートとして有する図示
の素子分離領域23,23において、それぞれnチャン
ネルおよびpチャンネルのFETを形成してCMOS回
路を形成する場合などに、各FETに対して同じバック
ゲート(4)から電圧を印加してしきい値電圧を変化さ
せることにより素子の特性を制御するといった構成のデ
バイスなどに用いることができるものである。In the SOI substrate 24, for example, n-channel and p-channel FETs are formed in the illustrated element isolation regions 23 and 23 having the same polycrystalline silicon film 4 region as a back gate, thereby forming a CMOS circuit. In such a case, the device can be used for a device having a configuration in which a voltage is applied to each FET from the same back gate (4) to change the threshold voltage, thereby controlling the characteristics of the element. .
【0087】次に、SOI基板24を製造する方法につ
いて、図11の製造工程図および各断面を示す図13を
参照して簡単に説明する。第1の実施形態において形成
されたSOI基板1に対して、窒化膜形成工程T1で、
全面に窒化膜26を形成する(図13(a)参照)。こ
の後、フォトリソグラフィ処理によって窒化膜26の所
定部分に開口部26aを形成する。この場合、例えば、
トレンチ8(21)部分に形成したシリコン酸化物9の
部分を含んだ領域を開口するように開口部26aを形成
する(同図(b)参照)。Next, a method of manufacturing the SOI substrate 24 will be briefly described with reference to a manufacturing process diagram of FIG. 11 and FIG. In the SOI substrate 1 formed in the first embodiment, in the nitride film forming step T1,
A nitride film 26 is formed on the entire surface (see FIG. 13A). Thereafter, an opening 26a is formed in a predetermined portion of the nitride film 26 by photolithography. In this case, for example,
An opening 26a is formed so as to open a region including the portion of the silicon oxide 9 formed in the trench 8 (21) (see FIG. 3B).
【0088】続いて、選択酸化工程T2において、上述
の基板を熱酸化することにより、窒化膜26の開口部2
6aに露出している単結晶シリコン薄膜7を選択的に酸
化して膜厚分に対応する分を全部熱酸化膜25として形
成する。これは、いわゆるLOCOS(LOCal Oxidatio
n of Silicon)法といわれる酸化法で、窒化膜26によ
り覆われた部分は内部に酸素が侵入するのを阻止される
ため、開口部26a部分のみが選択的に酸化されるとい
う原理を用いた方法である。Subsequently, in the selective oxidation step T2, the above-mentioned substrate is thermally oxidized to form the opening 2 in the nitride film 26.
The single-crystal silicon thin film 7 exposed on 6a is selectively oxidized to form a thermal oxide film 25 corresponding to the film thickness. This is the so-called LOCOS (LOCal Oxidatio
In an oxidation method called an n of Silicon method, a portion covered with the nitride film 26 is prevented from invading oxygen, so that only the opening 26a is selectively oxidized. Is the way.
【0089】この後、窒化膜除去工程T3において、表
面に残存する窒化膜26を一般的な方法により除去し
て、最終的なSOI基板24を得るようになる。なお、
製造方法の説明では、トレンチ8(21)を形成した部
分のみを選択酸化膜25に形成する場合を示したが、図
12の構成でも示すとおり、トレンチ8(21)のない
部分において開口部26aを形成して選択酸化膜25を
形成することによりSOI基板24に示したような構造
を得ることができる。Thereafter, in a nitride film removing step T3, the nitride film 26 remaining on the surface is removed by a general method, and the final SOI substrate 24 is obtained. In addition,
In the description of the manufacturing method, the case where only the portion where the trench 8 (21) is formed is formed in the selective oxide film 25 is shown. However, as shown in the configuration of FIG. 12, the opening 26a is formed in the portion without the trench 8 (21). Is formed to form the selective oxide film 25, the structure as shown in the SOI substrate 24 can be obtained.
【0090】このような第4の実施形態によれば、SO
I基板1のように単結晶シリコン薄膜7の領域と導電層
としての多結晶シリコン膜4の領域とが、ともに同一形
状同一領域として形成されている場合でも、単結晶シリ
コン薄膜7の領域を適宜の素子形成領域25に分離形成
することにより、多結晶シリコン膜4の領域よりも狭い
素子形成領域25を設ける構成を製作することができ、
素子形成上でも利用性の高いSOI基板24を得ること
ができる。According to such a fourth embodiment, the SO
Even when the region of the single-crystal silicon thin film 7 and the region of the polycrystalline silicon film 4 as the conductive layer are both formed as the same shape and the same region as in the I-substrate 1, the region of the single-crystal silicon thin film 7 is appropriately adjusted. By separately forming the element formation region 25, the configuration in which the element formation region 25 narrower than the region of the polycrystalline silicon film 4 can be manufactured.
An SOI substrate 24 with high availability can be obtained even in element formation.
【0091】(第5の実施形態)図14ないし図17は
本発明の第5の実施形態を示すもので、第4の実施形態
と異なるところは、単結晶シリコン薄膜7を分離して形
成した素子形成領域に対して導電層としての多結晶シリ
コン膜4をこれよりも狭い領域に形成するようにしたS
OI基板27を形成するところである。(Fifth Embodiment) FIGS. 14 to 17 show a fifth embodiment of the present invention. The difference from the fourth embodiment is that the single crystal silicon thin film 7 is formed separately. A polycrystalline silicon film 4 as a conductive layer is formed in a narrower region than the element formation region.
The OI substrate 27 is about to be formed.
【0092】図15はSOI基板27の断面を示すもの
で、単結晶シリコン基板2上に膜構造6を構成する酸化
膜3,多結晶シリコン膜4および酸化膜5が積層形成さ
れた状態で、所定領域に分離された酸化膜5に対してさ
らに狭い領域となるように多結晶シリコン膜4が形成さ
れている。酸化膜5の上部に設けられる単結晶シリコン
薄膜7は、選択酸化膜28により領域を狭められた素子
形成領域29として形成されている。隣接する素子形成
領域29,29間には埋込酸化膜としてのシリコン酸化
物30が充填された状態とされている。なお、この半導
体基板27は、本発明の請求項7,10でいうところの
半導体基板に相当するものである。FIG. 15 shows a cross section of the SOI substrate 27 in which the oxide film 3, the polycrystalline silicon film 4 and the oxide film 5 constituting the film structure 6 are laminated on the single crystal silicon substrate 2. Polycrystalline silicon film 4 is formed so as to be narrower than oxide film 5 separated into a predetermined region. The single crystal silicon thin film 7 provided on the oxide film 5 is formed as an element formation region 29 whose region is narrowed by the selective oxide film 28. A space between adjacent element formation regions 29, 29 is filled with silicon oxide 30 as a buried oxide film. The semiconductor substrate 27 corresponds to the semiconductor substrate according to claims 7 and 10 of the present invention.
【0093】次に、このSOI基板27の製造方法につ
いて図14の製造工程図および図16,図17を参照し
て説明する。まず、第1の実施形態において得られる半
導体基板13の状態のものに対して、窒化膜形成工程U
1において、表面に所定膜厚の窒化膜31を形成する
(図16(a)参照)。この窒化膜31にフォトリソグ
ラフィ処理によって所定の領域をエッチングにより開口
して開口部31aを形成する(同図(b)参照)。Next, a method of manufacturing the SOI substrate 27 will be described with reference to a manufacturing process diagram of FIG. 14 and FIGS. First, a nitride film forming step U is performed on the semiconductor substrate 13 obtained in the first embodiment.
In FIG. 1, a nitride film 31 having a predetermined thickness is formed on the surface (see FIG. 16A). A predetermined region is opened by etching in the nitride film 31 by photolithography to form an opening 31a (see FIG. 3B).
【0094】次の選択酸化工程U2では、熱酸化処理を
行なうことにより窒化膜31の開口部31a部分に露出
している単結晶シリコン薄膜7を選択的に熱酸化して選
択酸化膜28を形成する(同図(c)参照)。この後、
分離エッチング工程U3において、選択酸化膜28部分
を開口したトレンチ32を形成するようにトレンチエッ
チングを行なう(図17(a)参照)。この場合、トレ
ンチエッチングは、前述同様にしてエッチング対象とな
る部分を除いてフォトレジストによりパターニングをし
てドライエッチングなどの方法により行なうもので、選
択酸化膜28,酸化膜5および多結晶シリコン膜4を順
次エッチングして酸化膜3の表面が露出するまで行な
う。In the next selective oxidation step U2, the selective oxidation film 28 is formed by performing thermal oxidation to selectively thermally oxidize the single crystal silicon thin film 7 exposed in the opening 31a of the nitride film 31. (See FIG. 3C). After this,
In the isolation etching step U3, trench etching is performed so as to form a trench 32 having an opening in the selective oxide film 28 (see FIG. 17A). In this case, the trench etching is performed by a method such as dry etching after patterning with a photoresist except for the portion to be etched in the same manner as described above, and the selective oxide film 28, the oxide film 5, and the polycrystalline silicon film 4 are formed. Are sequentially etched until the surface of oxide film 3 is exposed.
【0095】次に、多結晶シリコンエッチング工程U4
においては、トレンチ32内底部に露出している多結晶
シリコン膜4の端面部分を内部に向けてエッチングし、
トレンチ32よりも広い範囲を開口した開口部33を形
成する。これは、例えばウェットエッチング処理により
行なうもので、多結晶シリコン膜4を選択的にエッチン
グするエッチング液を用いて所望の寸法だけ内部にエッ
チングが進行するまで行なう(同図(b)参照)。Next, a polycrystalline silicon etching step U4
In the above, the end face portion of the polycrystalline silicon film 4 exposed at the bottom of the trench 32 is etched inward,
An opening 33 having an opening wider than the trench 32 is formed. This is performed by, for example, a wet etching process, and is performed by using an etchant that selectively etches the polycrystalline silicon film 4 until the etching proceeds to a desired size inside (see FIG. 3B).
【0096】この後、酸化膜形成工程U5において、表
面にCVD法などにより酸化膜30を堆積させる。この
場合、堆積させる酸化膜30は、前述同様にして十分に
膜厚を設けてトレンチ32内に充填されるようにする。
続いて、熱処理工程U6を実施して、酸化膜30を熱流
動させて開口部33内にも酸化膜30が十分に充填され
るようにする。このときの熱処理条件は、トレンチ32
と開口部33との寸法関係によって決まる。Thereafter, in an oxide film forming step U5, an oxide film 30 is deposited on the surface by CVD or the like. In this case, the oxide film 30 to be deposited is provided with a sufficient thickness in the same manner as described above so that the trench 32 is filled.
Subsequently, a heat treatment step U6 is performed to thermally flow the oxide film 30 so that the opening 33 is sufficiently filled with the oxide film 30. The heat treatment conditions at this time are as follows:
And the size of the opening 33.
【0097】そして、トレンチ32および窒化膜31の
表面に堆積している酸化膜30を、次の研磨工程U7に
おいて研磨することにより除去する。このとき、研磨ス
トッパとして窒化膜31を利用することにより、研磨の
停止を確実に認識することができる。この後、窒化膜3
1を除去すると、単結晶シリコン薄膜7が素子形成領域
29毎に分離された状態のSOI基板27が得られる。Then, oxide film 30 deposited on the surfaces of trench 32 and nitride film 31 is removed by polishing in the next polishing step U7. At this time, by using the nitride film 31 as a polishing stopper, it is possible to reliably recognize the stop of polishing. Thereafter, the nitride film 3
When 1 is removed, an SOI substrate 27 in which the single-crystal silicon thin film 7 is separated for each element formation region 29 is obtained.
【0098】このような第5の実施形態によれば、単結
晶シリコン薄膜7を分離した素子形成領域29に対し
て、これよりも狭い領域に形成した多結晶シリコン膜4
を得ることができ、これによって、バックゲートとして
多結晶シリコン膜4を用いる構成を所望の形状に加工す
ることができ、設計に対する自由度が向上するようにな
る。According to the fifth embodiment, the polycrystalline silicon film 4 formed in a smaller area than the element forming area 29 in which the single crystal silicon thin film 7 is separated is formed.
Can be obtained, whereby the configuration using the polycrystalline silicon film 4 as the back gate can be processed into a desired shape, and the degree of freedom for design is improved.
【0099】本発明は、上記実施形態にのみ限定される
ものではなく、次のように変形また拡張できる。イオン
注入層を形成するシリコン基板としては、支持基板上に
エピタキシャル成長により単結晶薄膜層を形成したもの
や、あるいは多孔質化させたシリコン上にエピタキシャ
ル成長により単結晶薄膜層を形成したものを用いること
ができ、それぞれにおいては、エピタキシャル膜もしく
は多孔質膜中にイオン注入層形成工程においてイオン注
入を行なうことにより剥離用のイオン注入層を形成する
ことができる。The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified or expanded as follows. As the silicon substrate on which the ion-implanted layer is formed, a single-crystal thin-film layer formed by epitaxial growth on a supporting substrate or a single-crystal thin-film layer formed by epitaxial growth on porous silicon can be used. In each case, an ion-implanted layer for separation can be formed by performing ion-implantation in the step of forming an ion-implanted layer in the epitaxial film or the porous film.
【0100】導電層としての多結晶シリコン膜4を1層
のみ設けた場合について述べたが、複数の導電層を酸化
膜などの絶縁膜で挟んで絶縁状態として設ける構成とし
ても良い。また、導電層は、バックゲート以外に使用し
ても良く、例えば配線として利用することもできる。Although the case where only one polycrystalline silicon film 4 is provided as a conductive layer has been described, a configuration in which a plurality of conductive layers are provided in an insulated state with an insulating film such as an oxide film interposed therebetween may be employed. Further, the conductive layer may be used other than the back gate, and can be used as, for example, a wiring.
【0101】導電層は、多結晶シリコンに限らず、他の
半導体材料を用いても良いし、多結晶以外にアモルファ
スでも良い。さらには、半導体材料以外に、金属材料に
より形成することもでき、例えば、タングステン
(W),チタン(Ti)などの高融点金属や、アルミニ
ウム(Al)や銅(Cu)などの金属を用いても良い。The conductive layer is not limited to polycrystalline silicon, but may be made of another semiconductor material, or may be amorphous other than polycrystalline. Further, in addition to a semiconductor material, it can be formed of a metal material. For example, a high melting point metal such as tungsten (W) or titanium (Ti), or a metal such as aluminum (Al) or copper (Cu) is used. Is also good.
【図1】本発明の第1の実施形態を示す製造工程の概略
的説明図FIG. 1 is a schematic explanatory view of a manufacturing process showing a first embodiment of the present invention.
【図2】SOI基板の製造工程を示す模式的断面図(そ
の1)FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of an SOI substrate (part 1).
【図3】SOI基板の製造工程を示す模式的断面図(そ
の2)FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the SOI substrate (part 2).
【図4】トレンチおよびシリコン酸化物を形成する製造
工程の概略的説明図FIG. 4 is a schematic explanatory view of a manufacturing process for forming a trench and a silicon oxide.
【図5】トレンチおよびシリコン酸化物の製造工程を示
す模式的断面図(その1)FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of a trench and a silicon oxide (part 1).
【図6】トレンチおよびシリコン酸化物の製造工程を示
す模式的断面図(その2)FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the trench and the silicon oxide (part 2).
【図7】本発明の第2の実施形態を示す図1相当図FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 1, showing a second embodiment of the present invention;
【図8】SOI基板の製造工程を示す模式的断面図FIG. 8 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the SOI substrate.
【図9】本発明の第3の実施形態を示す図1相当図FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 1, showing a third embodiment of the present invention;
【図10】SOI基板の製造工程を示す模式的断面図FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of an SOI substrate.
【図11】本発明の第4の実施形態を示す素子分離の製
造工程の概略説明図FIG. 11 is a schematic explanatory view of a manufacturing process of element isolation showing a fourth embodiment of the present invention.
【図12】素子分離したSOI基板の模式的断面図FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of an SOI substrate from which elements are separated.
【図13】素子分離の製造工程を示す模式的断面図FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of element isolation.
【図14】本発明の第5の実施形態を示す図11相当図FIG. 14 is a view corresponding to FIG. 11, showing a fifth embodiment of the present invention;
【図15】図12相当図FIG. 15 is a diagram corresponding to FIG. 12;
【図16】素子分離の製造工程を示す模式的断面図(そ
の1)FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of element isolation (part 1).
【図17】素子分離の製造工程を示す模式的断面図(そ
の2)FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of element isolation (part 2).
1はSOI基板(半導体基板)、2は単結晶シリコン基
板(支持基板)、3は酸化膜、4は多結晶シリコン膜
(導電層)、5は酸化膜、6は膜構造、7は単結晶シリ
コン薄膜(半導体層)、8はトレンチ、9はシリコン酸
化物、10は単結晶シリコン基板(半導体層用基板)、
11は酸化膜、12はイオン注入層、13,14は半導
体基板、15は酸化膜、16は窒化膜、17はフォトレ
ジストパターン、18は熱酸化膜、19は酸化膜、20
は半導体基板、21はトレンチ、22は半導体基板、2
3は素子分離領域、24はSOI基板(半導体基板)、
25は選択酸化膜、26は窒化膜、27はSOI基板
(半導体基板)、28は選択酸化膜、29は素子分離領
域、30はシリコン酸化物、31は窒化膜、32はトレ
ンチ、33は開口部である。1 is an SOI substrate (semiconductor substrate), 2 is a single crystal silicon substrate (supporting substrate), 3 is an oxide film, 4 is a polycrystalline silicon film (conductive layer), 5 is an oxide film, 6 is a film structure, 7 is a single crystal A silicon thin film (semiconductor layer), 8 a trench, 9 a silicon oxide, 10 a single crystal silicon substrate (semiconductor layer substrate),
11 is an oxide film, 12 is an ion implanted layer, 13 and 14 are semiconductor substrates, 15 is an oxide film, 16 is a nitride film, 17 is a photoresist pattern, 18 is a thermal oxide film, 19 is an oxide film, 20
Is a semiconductor substrate, 21 is a trench, 22 is a semiconductor substrate, 2
3 is an element isolation region, 24 is an SOI substrate (semiconductor substrate),
25 is a selective oxide film, 26 is a nitride film, 27 is an SOI substrate (semiconductor substrate), 28 is a selective oxide film, 29 is an element isolation region, 30 is a silicon oxide, 31 is a nitride film, 32 is a trench, and 33 is an opening. Department.
Claims (27)
も1層の導電層(4)と、 この導電層(4)上に絶縁状態で形成された素子形成用
の半導体層(7)とを備えたことを特徴とする半導体基
板。1. A support substrate (2), at least one conductive layer (4) formed on the support substrate (2) in an insulated state, and formed on the conductive layer (4) in an insulated state. And a semiconductor layer (7) for forming an element.
多層膜層(6)として形成されていることを特徴とする
半導体基板。2. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein said conductive layer (4) is formed as a multilayer film layer (6) provided with insulating films (3, 5) above and below. Semiconductor substrate.
おいて、 前記導電層(4)は、多結晶シリコン膜(4)層とした
ことを特徴とする半導体基板。3. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the conductive layer (4) is a polycrystalline silicon film (4).
導体基板において、 前記半導体層(7)は、前記支持基板(2)上で所定の
領域毎に分離するように島状に形成されていることを特
徴とする半導体基板。4. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor layer (7) is formed in an island shape so as to be separated on a predetermined area on the support substrate (2). A semiconductor substrate, comprising:
分離形成されていることを特徴とする半導体基板。5. The semiconductor substrate according to claim 4, wherein said conductive layer (4) is formed in an island shape separately with said semiconductor layer (7).
おいて、 前記島状に分離された領域間に絶縁材料(9)が埋込形
成されていることを特徴とする半導体基板。6. The semiconductor substrate according to claim 4, wherein an insulating material is buried between the island-shaped regions.
導体基板において、 前記半導体層(7)は、選択酸化膜(25,28)によ
り素子形成領域(23,29)毎に分離されていること
を特徴とする半導体基板。7. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein said semiconductor layer (7) is separated for each element formation region (23, 29) by a selective oxide film (25, 28). A semiconductor substrate.
離された素子形成領域(23)に対応してそれよりも広
い領域に分離形成されていることを特徴とする半導体基
板。8. The semiconductor substrate according to claim 7, wherein the conductive layer (4) corresponds to an element forming region (23) separated by the selective oxide film (25) and is wider than the element forming region (23). A semiconductor substrate characterized by being formed separately.
おいて、 前記導電層(4)は、前記選択酸化膜(25)により分
離された素子形成領域(23)を複数含むように分離形
成されていることを特徴とする半導体基板。9. The semiconductor substrate according to claim 7, wherein said conductive layer is formed so as to include a plurality of element forming regions separated by said selective oxide film. A semiconductor substrate, comprising:
て、 前記導電層(4)は、前記選択酸化膜(28)により分
離された素子形成領域に対応してそれよりも狭い領域に
分離形成されていることを特徴とする半導体基板。10. The semiconductor substrate according to claim 7, wherein the conductive layer (4) is formed separately in a narrower region corresponding to an element formation region separated by the selective oxide film (28). A semiconductor substrate, comprising:
を含む膜構造(6)を形成する膜形成工程(P1,P
2,P3)と、 半導体層用基板(10)に剥離用のイオン注入層(1
2)を形成するイオン注入層形成工程(P5)と、 前記膜構造(6)を形成した支持基板(2)と前記イオ
ン注入層(12)を形成した半導体層用基板(10)と
を貼り合わせる貼り合わせ工程(P6)と、 前記支持基板(2)および半導体層用基板(10)を貼
り合わせた状態で熱処理を行なって前記イオン注入層
(12)部分で剥離することにより前記支持基板(2)
上に半導体層(7)を形成する剥離工程(P7)とを備
えたことを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに
記載の半導体基板(1,13,14,20,24,2
7)の製造方法。11. A conductive layer (4) for a supporting substrate (2).
(P1, P2) for forming a film structure (6) containing
2, P3) and an ion-implanted layer (1
Step (P5) of forming an ion-implanted layer for forming 2), and bonding a support substrate (2) having the film structure (6) formed thereon and a semiconductor layer substrate (10) having the ion-implanted layer (12) formed thereon. A bonding step (P6) for bonding, and a heat treatment is performed in a state where the support substrate (2) and the semiconductor layer substrate (10) are bonded to each other, and the support substrate (2) is peeled off at the ion implantation layer (12). 2)
The semiconductor substrate (1, 13, 14, 20, 24, 2) according to any one of claims 1 to 10, further comprising a peeling step (P7) of forming a semiconductor layer (7) thereon.
7) Manufacturing method.
(4)を含む膜構造(6)を形成する膜形成工程(R
1,R2,R3)と、 この半導体層用基板(10)の前記膜構造(6)を形成
した面側に剥離用のイオン注入層(12)を形成するイ
オン注入層形成工程(R4)と、 この半導体層用基板(10)の前記膜構造(6)を形成
した面に支持基板(2)を貼り合わせる貼り合わせ工程
(R5)と、 前記半導体層用基板(10)および前記支持基板(2)
を貼り合わせた状態で熱処理を行なって前記イオン注入
層(12)部分で剥離することにより前記支持基板
(2)上に前記膜構造(6)および半導体層(7)を積
層した状態に形成する剥離工程(R6)とを備えたこと
を特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の半
導体基板(1,13,14,20,24,27)の製造
方法。12. A film forming step (R) for forming a film structure (6) including a conductive layer (4) on a semiconductor layer substrate (10).
An ion implantation layer forming step (R4) of forming a separation ion implantation layer (12) on the surface of the semiconductor layer substrate (10) on which the film structure (6) is formed; A bonding step (R5) for bonding a support substrate (2) to the surface of the substrate for semiconductor layer (10) on which the film structure (6) is formed; and a bonding step (R5) for the semiconductor layer substrate (10) and the support substrate ( 2)
The film structure (6) and the semiconductor layer (7) are formed on the supporting substrate (2) by performing a heat treatment in a state in which the film structure is bonded and peeling off at the ion implantation layer (12). The method for manufacturing a semiconductor substrate (1, 13, 14, 20, 24, 27) according to any one of claims 1 to 10, further comprising a peeling step (R6).
基板の製造方法において、 前記膜形成工程は、 下地絶縁膜(3)を形成する絶縁膜形成工程(P1,R
1)と、 これにより形成される下層絶縁膜(3)上に前記導電層
(4)を形成する導電層形成工程(P2,R2)と、 これにより形成される導電層(4)上に上層絶縁膜
(5)を形成する絶縁膜形成工程(P3,R3)とを含
んでいることを特徴とする半導体基板の製造方法。13. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 11, wherein said film forming step includes an insulating film forming step (P1, R) for forming a base insulating film (3).
1), a conductive layer forming step (P2, R2) of forming the conductive layer (4) on the lower insulating film (3) formed thereby, and an upper layer formed on the conductive layer (4) formed thereby. A method of manufacturing a semiconductor substrate, comprising: an insulating film forming step (P3, R3) of forming an insulating film (5).
方法において、 前記膜形成工程は、前記導電層形成工程(P2,R2)
においては前記導電層(4)として多結晶シリコン膜
(4)を形成し、前記絶縁膜形成工程(P1,P3,R
1,R3)においては前記絶縁膜(3,5)として酸化
膜(3,5)を形成することを特徴とする半導体基板の
製造方法。14. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 13, wherein the film forming step includes the conductive layer forming step (P2, R2).
A polycrystalline silicon film (4) is formed as the conductive layer (4), and the insulating film forming step (P1, P3, R
(1) In the method of manufacturing a semiconductor substrate, an oxide film (3, 5) is formed as the insulating film (3, 5).
方法において、 前記膜形成工程は、前記半導体層用基板(10)に形成
する絶縁膜(3)として熱酸化膜(3)を形成すること
を特徴とする半導体基板の製造方法。15. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 12, wherein in the film forming step, a thermal oxide film (3) is formed as an insulating film (3) formed on the semiconductor layer substrate (10). A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising:
層(7)を部分的にエッチングして島状に形成するトレ
ンチエッチング工程(P9,Q5,R8,Pa)を設け
たことを特徴とする請求項4ないし10のいずれかに記
載の半導体基板の製造方法。16. A trench etching step (P9, Q5, R8, Pa) for partially etching a semiconductor layer (7) formed on a support substrate (2) to form an island shape. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to any one of claims 4 to 10.
方法において、 前記トレンチエッチング工程(P9,Q5,R8,P
a)は、窒化膜(16)をマスク部材としてドライエッ
チング処理により行なうことを特徴とする半導体基板の
製造方法。17. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 16, wherein said trench etching step (P9, Q5, R8, P
a) A method of manufacturing a semiconductor substrate, wherein the method is performed by dry etching using a nitride film (16) as a mask member.
を含む膜構造(6)を形成する膜形成工程(P1,P
2,P3)と、 前記支持基板(2)に形成された膜構造(6)を島状に
分離するようにエッチングするトレンチエッチング工程
(Pa)と、 半導体層用基板(10)に剥離用のイオン注入層(1
2)を形成するイオン注入層形成工程(P5)と、 前記膜構造(6)を形成した支持基板(2)と前記イオ
ン注入層(12)を形成した半導体層用基板(10)と
を貼り合わせる貼り合わせ工程(P6)と、 前記支持基板(2)および半導体層用基板(10)を貼
り合わせた状態で熱処理を行なって前記イオン注入層
(12)部分で剥離することにより前記支持基板(2)
上の前記膜構造(6)に対応した部分に島状に半導体層
(7)を形成する剥離工程(P7)とを備えたことを特
徴とする請求項4ないし10のいずれかに記載の半導体
基板(1,13,14,20,24,27)の製造方
法。18. A conductive layer (4) for a supporting substrate (2).
(P1, P2) for forming a film structure (6) containing
2, P3); a trench etching step (Pa) for etching the film structure (6) formed on the support substrate (2) so as to separate it into islands; Ion implantation layer (1
Step (P5) of forming an ion-implanted layer for forming 2), and bonding a support substrate (2) having the film structure (6) formed thereon and a semiconductor layer substrate (10) having the ion-implanted layer (12) formed thereon. A bonding step (P6) for bonding, and a heat treatment is performed in a state where the support substrate (2) and the semiconductor layer substrate (10) are bonded to each other, and the support substrate (2) is peeled off at the ion implantation layer (12). 2)
11. The semiconductor according to claim 4, further comprising a peeling step (P7) of forming an island-like semiconductor layer (7) in a portion corresponding to the film structure (6) above. A method for manufacturing a substrate (1, 13, 14, 20, 24, 27).
半導体層(7)の間を絶縁材料(9)で埋める埋込工程
(P10,Q8〜Q10)を設けたことを特徴とする請
求項6ないし10のいずれかに記載の半導体基板の製造
方法。19. An embedding step (P10, Q8 to Q10) for filling an insulating material (9) between semiconductor layers (7) formed in an island shape on a support substrate (2). The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 6.
方法において、 前記埋込工程(P10,Q8〜Q10)は、島状に形成
された前記半導体層(7)の間の部分を熱酸化処理を行
なって酸化膜を形成する(Q7)と共に、それらの部分
を化学的気相法により堆積させる酸化膜(19)を絶縁
材料として埋めた(Q8)後に、前記半導体層(7)の
表面が露出するように平坦化処理を行なう(Q9,Q1
0)ことを特徴とする半導体基板の製造方法。20. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 19, wherein in the embedding step (P10, Q8 to Q10), a portion between the semiconductor layers (7) formed in an island shape is thermally oxidized. After performing the treatment to form an oxide film (Q7) and burying an oxide film (19) for depositing these portions by a chemical vapor deposition method as an insulating material (Q8), the surface of the semiconductor layer (7) (Q9, Q1)
0) A method for manufacturing a semiconductor substrate.
方法において、 前記埋込工程(P10,Q8〜Q10)は、前記平坦化
処理(Q10)として研磨処理を行なうことを特徴とす
る半導体基板の製造方法。21. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 20, wherein the embedding step (P10, Q8 to Q10) performs a polishing process as the flattening process (Q10). Manufacturing method.
方法において、 前記埋込工程(P10,Q8〜Q10)は、前記平坦化
処理としてエッチバック処理を行なうことを特徴とする
半導体基板の製造方法。22. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 20, wherein said embedding step (P10, Q8 to Q10) performs an etch-back process as said planarization process. Method.
層(7)を選択的に酸化して素子形成領域(23,2
9)毎に分離する選択酸化工程(T2,U2)を設けた
ことを特徴とする請求項7ないし10のいずれかに記載
の半導体基板の製造方法。23. An element formation region (23, 2) by selectively oxidizing a semiconductor layer (7) formed on a support substrate (2).
The method of manufacturing a semiconductor substrate according to any one of claims 7 to 10, further comprising a selective oxidation step (T2, U2) for separating each of the semiconductor substrates.
分離するように形成した選択酸化膜(28)部分にトレ
ンチ(32)を形成して導電層(4)を分離する分離エ
ッチング工程(U3)と、 ウェットエッチング処理によって前記トレンチ(32)
内底部に露出している前記導電層(4)をトレンチ(3
2)から内部方向にエッチングすることにより、前記半
導体層(7)の分離領域(29)よりも狭い面積となる
ように形成する導電層エッチング工程(U4)とを設け
たことを特徴とする請求項10に記載の半導体基板の製
造方法。24. Separation etching for separating a conductive layer (4) by forming a trench (32) in a portion of a selective oxide film (28) formed to separate a semiconductor layer (7) on a support substrate (2). Step (U3) and the trench (32) by wet etching.
The conductive layer (4) exposed at the inner bottom is trenched (3).
A conductive layer etching step (U4) of forming an area smaller than the isolation region (29) of the semiconductor layer (7) by etching inward from 2). Item 11. A method for manufacturing a semiconductor substrate according to item 10.
方法において、 前記導電層エッチング工程(U4)後の前記支持基板
(2)の表面に埋込用絶縁材料(30)を堆積させる堆
積工程(U5)と、 この埋込用絶縁材料(30)を熱処理して前記導電層エ
ッチング工程(U4)にて形成した前記導電層(4)の
エッチング領域部分に充填するように熱流動させる熱処
理工程(U6)と、 前記半導体層(7)の表面が露出するように前記埋込用
絶縁材料(30)を研磨する研磨工程(U7)とを設け
たことを特徴とする半導体基板の製造方法。25. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 24, wherein a burying insulating material (30) is deposited on the surface of the support substrate (2) after the conductive layer etching step (U4). (U5) and a heat treatment step of heat-treating the buried insulating material (30) so as to fill the etching region of the conductive layer (4) formed in the conductive layer etching step (U4). (U6) and a polishing step (U7) of polishing the buried insulating material (30) such that a surface of the semiconductor layer (7) is exposed.
載の半導体基板の製造方法において、 前記剥離工程(P7,R6)において得られた半導体層
(7)の剥離表面を平坦化するように研磨する研磨工程
(P8,R7)を設けたことを特徴とする半導体基板の
製造方法。26. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 11, wherein the exfoliation surface of the semiconductor layer (7) obtained in the exfoliation step (P7, R6) is polished so as to be flat. A polishing step (P8, R7) to perform the method.
載の半導体基板の製造方法において、 前記剥離工程(P7,R6)以降の工程において、酸化
性雰囲気中で熱処理を行なうことにより前記半導体層
(7)と前記酸化膜(5)との界面部分の半導体層
(7)側を酸化させる熱酸化工程を設けたことを特徴と
する半導体基板の製造方法。27. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 11, wherein in the steps after the peeling step (P7, R6), a heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere to form the semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising: a thermal oxidation step of oxidizing an interface portion between the semiconductor layer (7) and the oxide film (5).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9268688A JPH11111839A (en) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | Semiconductor substrate and method of manufacturing the same |
| US09/066,971 US6191007B1 (en) | 1997-04-28 | 1998-04-28 | Method for manufacturing a semiconductor substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9268688A JPH11111839A (en) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | Semiconductor substrate and method of manufacturing the same |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11111839A true JPH11111839A (en) | 1999-04-23 |
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ID=17462012
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| JP9268688A Pending JPH11111839A (en) | 1997-04-28 | 1997-10-01 | Semiconductor substrate and method of manufacturing the same |
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|---|---|
| JP (1) | JPH11111839A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1997-10-01 JP JP9268688A patent/JPH11111839A/en active Pending
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