JPH03101248A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH03101248A
JPH03101248A JP23903789A JP23903789A JPH03101248A JP H03101248 A JPH03101248 A JP H03101248A JP 23903789 A JP23903789 A JP 23903789A JP 23903789 A JP23903789 A JP 23903789A JP H03101248 A JPH03101248 A JP H03101248A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
insulating film
trench
crystal defects
element substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP23903789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsunobu Ueno
上野 勝信
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP23903789A priority Critical patent/JPH03101248A/en
Publication of JPH03101248A publication Critical patent/JPH03101248A/en
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Abstract

PURPOSE:To make it difficult to develop crystal defects or leak in an element substrate whereon an element is formed and to improve element properties by sucking stress which is produced at a treatment substrate side, to a supporting substrate having crystal defects during heat treatment to relax the stress. CONSTITUTION:A supporting substrate 1 is provided with an insulating film 2a and has crystal defects, and an element substrate 3 is provided with an insulating film 2b. After the insulating films 2a, 2b are mechanically brought into contact with each other, they are laminated and bonded by annealing treatment. An interface between the insulating film 2a and the insulating film 2b becomes a bonding surface 4 of lamination bonding. Then, the element substrate 3 is ground and polished. The element substrate 3 is selectively etched to form a trench 5 in the element substrate 3. After cleaning treatment, insulating films 6, 7 are formed inside the trench 5 to acquire a trench isolation structure. Since the supporting substrate 1 is made to have a crystal defect 8, it is possible to suck and relax stress, etc., which is applied to the supporting substrate 3 through heat treatment during the process. Accordingly, crystal defects do not develop easily in the element substrate 3.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に係り、トレンチと貼り合わせS
 OI (Silicon On In5ulator
)基板とを有する半導体装置に適用することができ、特
に、素子基板に熱処理時にかかる応力による結晶欠陥を
発生し難くすることができる半導体装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor device, and relates to a trench and a bonding S.
OI (Silicon On In5ulator)
) The present invention can be applied to a semiconductor device having a substrate, and particularly relates to a semiconductor device that can make it difficult to generate crystal defects due to stress applied to an element substrate during heat treatment.

半導体装置、特にバイポーラトランジスタの高速化には
素子に寄与する寄生容量、例えば拡散層や金属配線とシ
リコン基板間とのキャパシタンス等を小さくすることが
有効である。この有効な手段として考えられたのが、絶
縁膜を介して支持基板上に素子基板となるシリコン薄膜
を形成し、完全な素子分離構造を実現するSOI構造の
半導体装置である。
In order to increase the speed of semiconductor devices, especially bipolar transistors, it is effective to reduce the parasitic capacitance that contributes to the device, such as the capacitance between a diffusion layer or metal wiring and a silicon substrate. An effective means for achieving this is an SOI structure semiconductor device in which a silicon thin film serving as an element substrate is formed on a support substrate via an insulating film to realize a complete element isolation structure.

また、素子微細化の要求によりトランジスタ寸法が小さ
くなると、LSI中のトランジスタ間の寸法を小さくし
なければつり合いがとれなくなってくる。例えばMOS
−LS Iの場合、トランジスタ間の寸法が小さく、し
かもその表面に素子分M ’pTJ域として機能するL
OCO3による厚いフィールド酸化膜が設けられている
構造であると、トランジスタ間のパンチスルーが問題と
なる。このバンチスルーを起こり難くするには、トラン
ジスタ間の素子基板の表面濃度を大きくすればよいと考
えられるが、接合容量が大きくなり、動作速度に悪影響
を及ぼす。
Furthermore, as the dimensions of transistors become smaller due to the demand for miniaturization of elements, it becomes impossible to maintain balance unless the dimensions between transistors in an LSI are reduced. For example, MOS
- In the case of LSI, the dimensions between the transistors are small, and in addition, there is a LSI on the surface that functions as an element M'pTJ region.
In a structure in which a thick field oxide film made of OCO3 is provided, punch-through between transistors becomes a problem. In order to make this bunch-through less likely to occur, it may be possible to increase the surface concentration of the element substrate between the transistors, but this increases the junction capacitance and adversely affects the operating speed.

また、高性能化のためCMO3化が進んでいるが、通常
のLOCO3方式ではラッチアップを起こし易い。
Further, CMO3 is being used to improve performance, but the normal LOCO3 system is prone to latch-up.

この問題を解決する方法としては、トレンチアイソレー
ション構造の半導体装置が提案されている。また、LO
GO3を用いるとバーズビーク分だけ素子領域が狭(な
ってしまうという問題があるが、トレンチを用いればこ
のような問題はなく効率よく素子領域を形成することが
できる。
As a method for solving this problem, a semiconductor device with a trench isolation structure has been proposed. Also, L.O.
If GO3 is used, there is a problem that the element area becomes narrower by the bird's beak, but if a trench is used, this problem does not occur and the element area can be formed efficiently.

本発明は、特に、このトレンチと5OI5板とを有する
半導体装置に関するものである。なお、本発明は、トレ
ンチを有さないLOGO3によるフィールド酸化膜と5
OIi板とを有する半導体装置にも適用することができ
る。
The present invention particularly relates to a semiconductor device having this trench and a 5OI5 plate. Note that in the present invention, a field oxide film of LOGO3 without trenches and a field oxide film of 5
The present invention can also be applied to a semiconductor device having an OIi plate.

〔従来の技術〕 まず、トレンチを有する(SOI基板ではない)従来の
半導体装置について、以下に図面を用いて説明する。
[Prior Art] First, a conventional semiconductor device (not an SOI substrate) having a trench will be described below with reference to the drawings.

第4図及び第5図は従来の半導体装置の一例を説明する
図であり、第4図は従来例の一例の構造を示す断面図、
第5図(a)、〜(d)は従来例の一例の製造方法を説
明する図である。図示例の半導体装置はトレンチ・アイ
ソレーション構造の半導体装置に適用する場合である。
4 and 5 are diagrams for explaining an example of a conventional semiconductor device, and FIG. 4 is a sectional view showing the structure of an example of the conventional example;
FIGS. 5(a) and 5(d) are diagrams illustrating an example of a conventional manufacturing method. The illustrated example semiconductor device is applied to a semiconductor device having a trench isolation structure.

これらの図において、31はSt等からなる基板、32
はS i Oz膜、33はSi3N、膜、34はPSG
膜、35はレジスト膜、36は開口部、37はトレンチ
、38はSin、等からなる絶縁膜、39はポリSi等
からなる導体膜、40はSiO□等からなる絶縁膜であ
る。
In these figures, 31 is a substrate made of St, etc., 32
is SiOz film, 33 is Si3N film, 34 is PSG
35 is a resist film, 36 is an opening, 37 is a trench, 38 is an insulating film made of Sin, etc., 39 is a conductive film made of poly-Si or the like, and 40 is an insulating film made of SiO□ or the like.

次に、その製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be explained.

まず、第5図(a)に示すように、例えばCVD法によ
り膜厚が例えば600〜700μmの基板31上に膜厚
が例えば1000人のSin、膜32、膜厚が例えば1
000人のSi3N、膜33及び膜厚が例えば1μmの
PSG膜34を順次形成した後、基板31に対して片側
のPSG膜3膜上4上ジストを塗布し、露光、現像によ
りレジスト膜35を形成する。
First, as shown in FIG. 5(a), a film 32 having a thickness of 1000 μm, for example, is formed on a substrate 31 having a thickness of 600 to 700 μm, for example, by a CVD method.
After sequentially forming 000 Si3N, a film 33, and a PSG film 34 having a film thickness of, for example, 1 μm, a resist is applied on one side of the PSG film 3 to the substrate 31, and a resist film 35 is formed by exposure and development. Form.

次に、第5図(b)に示すように、例えばRIEにより
レジスト膜35をマスクとしてPSG膜34、Si3N
4膜33及び5in2膜32を選択的にエツチングして
開口部36を形成し、レジスト膜35を除去した後、例
えばRIEによりSi、N、膜33をマスクとして基板
31を選択的にエツチングして幅が例えば1μmで深さ
が例えば2〜3μmのトレンチ37を形成する。この時
、PSG膜34も除去される。
Next, as shown in FIG. 5(b), using the resist film 35 as a mask, the PSG film 34 and the Si3N
After selectively etching the 4-inch film 33 and the 5-inch film 32 to form an opening 36 and removing the resist film 35, the substrate 31 is selectively etched by, for example, RIE using the Si, N, film 33 as a mask. A trench 37 having a width of, for example, 1 μm and a depth of, for example, 2 to 3 μm is formed. At this time, the PSG film 34 is also removed.

次に、第5図(C)に示すように、例えば熱酸化により
トレンチ37内に絶縁膜38を形成した後、例えばCV
D法によりトレンチ37を覆うようにポリStを堆積し
て膜厚が例えば2μ麟の導体膜39を形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, after forming an insulating film 38 in the trench 37 by, for example, thermal oxidation,
A conductor film 39 having a thickness of, for example, 2 μm is formed by depositing polySt so as to cover the trench 37 using the D method.

次に、第5図(d)に示すように、例えばRIEにより
導体膜39をエッチバックしてトレンチ37内にのみ導
体膜39を埋め込んだ後、例えば熱酸化によりSi3N
、膜33をマスクとして導体膜39を選択的に酸化して
トレンチ37上部に絶縁膜40を形成する。次いで、S
i、N、膜33を除去した後、SiO□膜32を除去し
て平坦化することにより、第4図に示すようなトレンチ
・アイソレーション構造を得ることができる。この時、
絶縁膜40も部公的に除去される。そして、基板31の
素子領域にMOS)ランジスタ等を形成することにより
半導体装置が完成する。
Next, as shown in FIG. 5(d), after etching back the conductor film 39 by, for example, RIE and burying the conductor film 39 only in the trench 37, Si3N is etched back by, for example, thermal oxidation.
Then, using the film 33 as a mask, the conductive film 39 is selectively oxidized to form an insulating film 40 over the trench 37. Then, S
After removing the i, N, film 33, the SiO□ film 32 is removed and planarized to obtain a trench isolation structure as shown in FIG. At this time,
The insulating film 40 is also partially removed. Then, a semiconductor device is completed by forming a MOS transistor or the like in the element region of the substrate 31.

このトレンチ37を有する従来の半導体装置は、LOC
O3による場合と比較してバーズビーク分だけ素子領域
が小さくなるようなことはなく、素子領域を効率よく形
成することができるという利点があった。
A conventional semiconductor device having this trench 37 has a LOC
Compared to the case using O3, the element area does not become smaller by the bird's beak, and there is an advantage that the element area can be formed efficiently.

次に、トレンチとSol基板とを有する従来の半導体装
置について、以下に図面を用いて説明する。
Next, a conventional semiconductor device having a trench and a Sol substrate will be described below with reference to the drawings.

第6図及び第7図は従来の半導体装置の他の一例を説明
する図であり、第6図は従来例の他の一例の構造を示す
断面図、第7図(a)〜(C)は従来例の他の一例の製
造方法を説明する図である。
6 and 7 are diagrams for explaining another example of a conventional semiconductor device, FIG. 6 is a sectional view showing the structure of another example of the conventional example, and FIGS. 7(a) to (C) FIG. 2 is a diagram illustrating another example of the manufacturing method of the conventional example.

図示例の半導体装置はトレンチ・アイソレーション構造
の半導体装置に適用する場合である。
The illustrated example semiconductor device is applied to a semiconductor device having a trench isolation structure.

これらの図において、41はSi等からなる支持基板、
42a、42bはSin、等からなる絶縁膜、43はS
i等からなる素子基板、44は絶縁膜42aと絶縁膜4
2bの界面にある貼り合わせ接着による接着面、45は
素子基板43のみに形成されたトレンチ、46は例えば
Sin、からなり主に素子基板43間を絶縁するための
絶縁膜、47はポリSi等からなる絶縁膜で、ここでは
絶縁膜で構成しているが埋め込み電極用の導体膜で構成
してもよい。
In these figures, 41 is a support substrate made of Si or the like;
42a and 42b are insulating films made of Sin, etc., and 43 is S.
An element substrate consisting of i, etc., 44 is an insulating film 42a and an insulating film 4
2b, an adhesive surface formed by bonding adhesive at the interface of 2b, 45 a trench formed only on the element substrate 43, 46 an insulating film made of, for example, Sin and mainly for insulating between the element substrates 43, 47 poly-Si, etc. An insulating film consisting of an insulating film is used here, but it may also be a conductive film for a buried electrode.

次に、その製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be explained.

まず、第7図(a)に示すように、例えば熱酸化により
膜厚が例えば600μmの支持基板41上に膜厚が例え
ば0.5μmの絶縁膜42aを形成するとともに、例え
ば熱酸化により膜厚が例えば600μlの素子基板43
上に膜厚が例えば0.5μmの絶縁膜42bを形成する
First, as shown in FIG. 7(a), an insulating film 42a having a thickness of, for example, 0.5 μm is formed on a supporting substrate 41 having a film thickness of, for example, 600 μm by, for example, thermal oxidation. For example, the element substrate 43 has a volume of 600 μl.
An insulating film 42b having a thickness of, for example, 0.5 μm is formed thereon.

次に、第7図(b)に示すように絶縁膜42aが形成さ
れた支持基板41と絶縁膜42bが形成された素子基板
43とを機械的に絶縁膜42a、42b同志を接触させ
た後、1200°C程度で2時間のアニール処理するこ
とにより貼り合わせ接着する。ここでは、絶縁膜42a
と絶縁膜42bの界面が貼り合わせ接着により接着面4
4となる。次いで、素子基板43を膜厚が例えば3μI
以下になるまで研削及び研磨する。
Next, as shown in FIG. 7(b), the supporting substrate 41 on which the insulating film 42a is formed and the element substrate 43 on which the insulating film 42b is formed are mechanically brought into contact with each other. , and bonded together by annealing at about 1200°C for 2 hours. Here, the insulating film 42a
The interface between the and insulating film 42b is bonded to the adhesive surface 4
It becomes 4. Next, the element substrate 43 is coated with a film thickness of, for example, 3 μI.
Grind and polish until the following.

次に、第7図(C)に示すように、例えばRIEにより
素子基板43を選択的にエツチングしてトレンチ45を
形成する。ここでのトレンチ45は幅が例えば1μlで
深さが例えば3μmである。
Next, as shown in FIG. 7C, trenches 45 are formed by selectively etching the element substrate 43 by, for example, RIE. The trench 45 here has a width of, for example, 1 μl and a depth of, for example, 3 μm.

次に、トレンチ45内に絶縁膜46.47を形成するこ
とにより、第6図に示すようなトレンチ・アイソレーシ
ョン構造を得ることができる。そして、素子基板43に
MOS)ランジスタ等を形成することにより半導体装置
が完成する。
Next, by forming insulating films 46 and 47 within the trench 45, a trench isolation structure as shown in FIG. 6 can be obtained. Then, a semiconductor device is completed by forming a MOS transistor or the like on the element substrate 43.

このSOI基板を用いた従来の半導体装置は、トレンチ
45による素子分離を併用することによってMOS)ラ
ンジスタ等の素子間を完全に分離することが可能となり
、放射線耐性の向上、ラツアップの防止、そして基板容
量の低減による高スピード化が可能となる等、数々の利
点があった。
In conventional semiconductor devices using this SOI substrate, by using element isolation using trenches 45, it is possible to completely isolate between elements such as MOS transistors, improving radiation resistance, preventing heat-up, and improving the substrate It had a number of advantages, including the ability to increase speed by reducing capacity.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記したトレンチを有する(Sol基板ではない)従来
の半導体装置では、第8図(a)に示すように基板31
にトレンチ37を形成しており、トレンチ37を形成し
ていないものと比較して格段と基板31にかかる応力が
大きいため、基板31に点線X1、X2の如く結晶欠陥
を発生し易(、この結晶欠陥によりリークが生じ素子特
性が劣化するという問題があった。
In a conventional semiconductor device (not a Sol substrate) having the above-mentioned trench, the substrate 31 is
Since the trench 37 is formed in the substrate 31, the stress applied to the substrate 31 is much larger than that in the case where the trench 37 is not formed. Therefore, crystal defects are easily generated in the substrate 31 as shown by the dotted lines X1 and X2 (this There is a problem in that leakage occurs due to crystal defects and device characteristics deteriorate.

具体的には、第5図(a)に示すように、基板31に対
して表面、裏面同じような膜が付いている時は、応力は
ベクトル的にキャンセルしているため働かないが、第5
図(b)に示すように、片側にトレンチ37を形成する
と応力(膨脹ストレス)が、このトレンチ37の側面か
ら、基板31内方向へすなわち第8図(a)に示すYl
の如く発生し易(なる。そして、トレンチ37内を熱酸
化したり、トレンチ37内をポリSi等で埋め込んだり
するため更に膨脹ストレスが働くことになる。特に、ト
レンチ37周辺には特に埋め込んだ膜によって矢印Y1
の如く膨張ストレスが存在する。これは埋め込んだ絶縁
膜39を構成するポリSiと基板31を構成する単結晶
SiではポリSi表面が熱膨張係数が大きいため、矢印
Y1の如く基板31側に膨張ストレスが働く。
Specifically, as shown in FIG. 5(a), when the same films are attached to the front and back surfaces of the substrate 31, the stress does not work because it cancels vectorially. 5
As shown in FIG. 8(b), when a trench 37 is formed on one side, stress (expansion stress) is applied from the side surface of the trench 37 toward the inside of the substrate 31, that is, to Yl shown in FIG. 8(a).
This is likely to occur as shown in FIG. arrow Y1 by membrane
Expansion stress exists as in This is because the thermal expansion coefficient of the poly-Si surface is large in the poly-Si constituting the buried insulating film 39 and the single-crystal Si constituting the substrate 31, so that expansion stress acts on the substrate 31 side as indicated by the arrow Y1.

更には、特に絶縁膜40をエッチバックする時、表裏同
時に除去できればよいが、片面ずつ行うと反りが大きく
なる。この時の応力は109dyn/cm”程度になっ
ていると思われる。
Furthermore, especially when etching back the insulating film 40, it is sufficient if the front and back sides can be removed at the same time, but if the etching is done on one side at a time, the warpage becomes large. The stress at this time is thought to be about 109 dyn/cm''.

また、トレンチとSol基板とを有する従来の半導体装
置では、第8図(b)に示すように、特にトレンチ45
周辺に埋め込んだ膜によって矢印Y2の如くストレスが
存在し、素子基板43にストレスが働き素子基板43に
結晶欠陥が発生し、このストレスによる結晶欠陥により
リークが生じ素子特性が劣化するという問題があった。
Furthermore, in a conventional semiconductor device having a trench and a Sol substrate, as shown in FIG.
There is a problem in that stress exists as shown by arrow Y2 due to the film embedded in the periphery, stress acts on the element substrate 43, and crystal defects are generated in the element substrate 43. The crystal defects caused by this stress cause leakage and deteriorate the element characteristics. Ta.

なお、ここでは絶縁膜42a、42b下の支持基板41
には前述のように熱処理等で結晶欠陥が発生しない通常
のシリコン基板やガラス基板を用いている。また、ここ
での特に膨張ストレス等の応力は各層の熱膨張係数が異
なる場合に発生し易い。
Note that here, the supporting substrate 41 under the insulating films 42a and 42b is
As mentioned above, an ordinary silicon substrate or glass substrate that does not generate crystal defects due to heat treatment or the like is used. Further, stress such as expansion stress is likely to occur particularly when the coefficients of thermal expansion of each layer are different.

具体的には、埋め込んだ′f@縁膜47を構成するポリ
Si表面を酸化する時、膨張するため、矢印Y2の如く
素子基板43側に膨張ストレスが働く。そして、各種(
例えば素子形成時)の熱処理時にはストレスが素子基板
43にかかるため素子基板43には結晶欠陥が生じ易い
。このため、この結晶欠陥によりpn接合のところでリ
ークしてしまうことがあった。
Specifically, when the poly-Si surface constituting the buried 'f@ edge film 47 is oxidized, it expands, so that expansion stress acts on the element substrate 43 side as indicated by arrow Y2. And various (
For example, during heat treatment (during element formation), stress is applied to the element substrate 43, so crystal defects are likely to occur in the element substrate 43. For this reason, this crystal defect may cause leakage at the pn junction.

なお、第8図(a)、(b)に示す結晶欠陥X1、x2
は基板の面方位に依存し、一定方向のみに走る。
Note that crystal defects X1 and x2 shown in FIGS. 8(a) and (b)
depends on the surface orientation of the substrate and runs only in a certain direction.

そこで本発明は、素子が形成される素子基板に結晶欠陥
を発生し難くすることができ、リークを生じ難くするこ
とができ、素子特性を向上させることができる半導体装
置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which crystal defects are less likely to occur on an element substrate on which an element is formed, leakage is less likely to occur, and element characteristics can be improved. do.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明による半導体装置は上記目的達成のため、支持基
板と素子基板間に絶縁膜を有する半導体装置において、
該支持基板が結晶欠陥を有するものである。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor device having an insulating film between a support substrate and an element substrate.
The support substrate has crystal defects.

本発明に係る支持基板及び素子基板は、Si等の半導体
で構成する場合に好ましく適用することかでき、GaA
s系、rnp系等の化合物半導体で構成する場合であっ
てもよい。
The support substrate and element substrate according to the present invention can be preferably applied when made of a semiconductor such as Si, and GaA
It is also possible to use a compound semiconductor such as s-based or rnp-based compound semiconductor.

本発明に係る絶縁膜は、熱酸化による5in2で構成す
る場合に好ましく適用することができ、CVD5ioz
 、CVD5 i、Na 、PSG、タンタルオキサイ
ド(TazOs)等で構成する場合であってよい。また
、酸素イオンをシリコン基板中にイオン注入し、アニー
リングによりシリコン基板中に形成される絶縁膜の場合
であってもよい。
The insulating film according to the present invention can be preferably applied to a 5in2 structure formed by thermal oxidation.
, CVD5 i, Na 2 , PSG, tantalum oxide (TazOs), or the like. Alternatively, an insulating film may be formed in the silicon substrate by implanting oxygen ions into the silicon substrate and annealing the same.

本発明において、支持基板と素子基板は絶縁膜を介して
貼り合わせ接着される場合であってもよい。
In the present invention, the support substrate and the element substrate may be bonded together with an insulating film interposed therebetween.

〔作用〕[Effect]

本発明は、第1図に示すように、支持基板lが結晶欠陥
8を有するように構成される。
The present invention is configured such that the supporting substrate l has crystal defects 8, as shown in FIG.

したがって、各種の熱処理時に素子基板3側に発生する
ストレス等の応力を結晶欠陥が形成された支持基板1に
吸収させて緩和させることができるようになるため、素
子基板3に結晶欠陥を発生し難くすることができるよう
になり、リークを生じ難くすることができるようになり
、素子特性を向上させることができるようになる。
Therefore, stress such as stress generated on the element substrate 3 side during various heat treatments can be absorbed and relaxed by the supporting substrate 1 in which crystal defects are formed, so that crystal defects are not generated in the element substrate 3. This makes it possible to make it difficult to cause leakage, thereby making it possible to improve device characteristics.

[実施例〕 以下、本発明を図面に基づいて説明する。[Example〕 Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.

第1図〜第3図は本発明に係る半導体装置の一実施例を
説明する図であり、第1図は一実施例の構造を示す断面
図、第2図(a)〜(C)は一実施例の製造方法を説明
する図、第3図は一実施例の効果を説明する図である。
1 to 3 are diagrams for explaining one embodiment of a semiconductor device according to the present invention, FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of one embodiment, and FIGS. 2(a) to 3(C) are FIG. 3 is a diagram for explaining the manufacturing method of one embodiment, and FIG. 3 is a diagram for explaining the effects of one embodiment.

図示例の半導体装置はトレンチ・アイソレーション構造
の半導体装置に適用する場合である。
The illustrated example semiconductor device is applied to a semiconductor device having a trench isolation structure.

これらの図において、1はSiからなる支持基板、2a
、2bはSin、等からなる絶縁膜、3はSi等からな
る素子基板、4は絶縁膜2aと絶縁膜2bの界面にある
貼り合わせ接着による接着面、5は素子基板3にのみ形
成されたトレンチ、6は例えば5totからなり主に素
子基板3間を絶縁するための絶縁膜、7はポリSi、P
SG等からなる絶縁膜で、ここでは絶縁膜で構成するが
埋め込み電極用の導体膜で構成してもよい。8は支持基
板lに形成された結晶欠陥である。
In these figures, 1 is a support substrate made of Si, 2a is
, 2b is an insulating film made of Sin, etc., 3 is an element substrate made of Si, etc., 4 is an adhesive surface formed by bonding at the interface between the insulating films 2a and 2b, and 5 is formed only on the element substrate 3. The trench 6 is made of, for example, 5tot, and is mainly an insulating film for insulating between the element substrates 3, and the trench 7 is made of poly-Si, P.
The insulating film is made of SG or the like, and although the insulating film is used here, it may be made of a conductive film for a buried electrode. 8 is a crystal defect formed on the support substrate l.

なお、ここではトレンチ5内に絶縁膜6.7を形成する
場合であるが、絶縁膜7上にさらに絶縁膜を形成する場
合であってもよい。
Note that although the insulating films 6 and 7 are formed in the trench 5 here, it is also possible to form an additional insulating film on the insulating film 7.

次に、その製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be explained.

従来では0.5〜2.OXIO”cm−3という酸素濃
度を含み、熱処理を加えても結晶欠陥が発生しないシリ
コンからなる支持基板を用いていたが、ここでは高濃度
酸素を含み、熱処理を加えることで結晶欠陥が発生する
シリコンからなる支持基板1を用いている。支持基板1
に結晶欠陥を効率良く発生させるのに好ましい酸素濃度
は1.8 XIO”cm−’以上であり、更に好ましく
は2.OXIO”ca+−’以上である。なお、素子基
板3は、従来の素子基板と同様か、または1.6 XI
O”CDl−”以下の低濃度酸素を含むシリコンからな
っている。
Conventionally, it is 0.5 to 2. A support substrate made of silicon that contains an oxygen concentration of OXIO"cm-3 and does not generate crystal defects even after heat treatment was used, but here it contains a high concentration of oxygen and crystal defects will occur when heat treatment is applied. A support substrate 1 made of silicon is used.Support substrate 1
The preferred oxygen concentration for efficiently generating crystal defects is 1.8XIO"cm-' or more, and more preferably 2.OXIO"ca+-' or more. Note that the element substrate 3 is the same as a conventional element substrate or 1.6
It is made of silicon containing a low concentration of oxygen of O"CDl-" or less.

次いで、第2図(a)に示すように、例えば1100℃
程度の熱酸化の際に、低温(600’C以下)からラン
ピングを開始し、ランプアップレートを4”C7分以下
とし、膜厚が例えば600μmの支持基板1上に膜厚が
例えば0.5μmの絶縁膜2aを形成する。この時、酸
素析出核を有する支持基板1は、1100°C程度の熱
酸化により結晶欠陥が発生する。また、例えば1100
°C程度の通常の熱酸化により膜厚が例えば600μm
の素子基板3上に膜厚が例えば0.5μmの絶縁膜2b
を形成する。この時、素子基板3は熱処理が加わるが酸
素の含有量が少なく、低温ランピングを使用しないため
結晶欠陥は生じない。
Then, as shown in FIG. 2(a), for example, at 1100°C.
When performing thermal oxidation of a certain degree, ramping is started at a low temperature (below 600'C), the ramp-up rate is set to be 4"C or less, and a film thickness of, for example, 0.5 μm is formed on a support substrate 1 with a film thickness of, for example, 600 μm. An insulating film 2a is formed. At this time, crystal defects are generated in the support substrate 1 having oxygen precipitation nuclei due to thermal oxidation at about 1100°C.
The film thickness is, for example, 600 μm due to normal thermal oxidation at about °C.
An insulating film 2b having a film thickness of, for example, 0.5 μm is formed on the element substrate 3 of
form. At this time, although the element substrate 3 is subjected to heat treatment, crystal defects do not occur because the oxygen content is low and low-temperature ramping is not used.

次に、第2図(b)に示すように、絶縁膜2aが形成さ
れ、結晶欠陥を有する支持基板1と絶縁膜2bが形成さ
れた素子基板3とを機械的に絶縁膜2a、2b同志を接
触させた後、1200°C程度で2時間のアニール処理
することにより貼り合わせ接着する。ここでは、絶縁膜
2aと絶縁膜2bの界面が貼り合わせ接着による接着面
4となる。次いで、素子基板3を膜厚が例えば3μm以
下になるまで研削及び研磨する。
Next, as shown in FIG. 2(b), the supporting substrate 1 on which the insulating film 2a is formed, and the element substrate 3 on which the insulating film 2b is formed, is mechanically separated from the insulating films 2a and 2b. After contacting them, they are bonded and bonded by annealing at about 1200°C for 2 hours. Here, the interface between the insulating film 2a and the insulating film 2b becomes the bonding surface 4 by bonding. Next, the element substrate 3 is ground and polished until the film thickness becomes, for example, 3 μm or less.

次に、第2図(C)に示すように、例えばプラズマRr
Eにより素子基板3を選択的にエツチングして素子基板
3にトレンチ5を形成する。ここでのトレンチ5は幅が
例えば1μmで深さが例えば3μmである0次いで、プ
ラズマによるトレンチ5内表面のダメージとエツチング
中に生じるエツチング残渣(S i O,等)とを除去
するためのクリーニング処理を行う。
Next, as shown in FIG. 2(C), for example, plasma Rr
Trenches 5 are formed in the element substrate 3 by selectively etching the element substrate 3 using E. The trench 5 here has a width of, for example, 1 μm and a depth of, for example, 3 μm.Next, cleaning is performed to remove damage to the inner surface of the trench 5 caused by plasma and etching residue (SiO, etc.) generated during etching. Perform processing.

次に、トレンチ5内に絶縁ffa 6.7を形成するこ
とにより、第1図に示すようなトレンチ・アイソレーシ
ョン構造を得ることができる。
Next, by forming an insulating ffa 6.7 in the trench 5, a trench isolation structure as shown in FIG. 1 can be obtained.

そして、素子基板3にMOSトランジスタ等を形成する
ことにより半導体装置が完成する。
Then, a semiconductor device is completed by forming MOS transistors and the like on the element substrate 3.

すなわち、上記実施例では、支持基板1に結晶欠陥8を
有するように構成したので、プロセス(熱酸化、拡散層
活性化のためのアニール処理、CVD製造時)中の熱処
理により素子基板3にかかるストレス等の応力を結晶欠
陥8を有する支持基’t5−1で吸収して緩和すること
ができ、素子基板3に結晶欠陥を発生し難くすることが
できる。このため、リークを生じ難くすることができ、
素子特性を向上させることができる。この素子基板3の
結晶欠陥については第3図に示すように、支持基板lに
結晶欠陥8を有する本発明のものは、支持基板1に結晶
欠陥を有さない従来のものより結晶欠陥が著しく減少し
ていることが判った。
That is, in the above embodiment, since the support substrate 1 is configured to have crystal defects 8, the element substrate 3 is affected by heat treatment during the process (thermal oxidation, annealing treatment for activating the diffusion layer, CVD manufacturing). Stress such as stress can be absorbed and relaxed by the support base 't5-1 having crystal defects 8, and crystal defects can be made less likely to occur in the element substrate 3. Therefore, it is possible to make it difficult for leaks to occur,
Device characteristics can be improved. As for the crystal defects in the element substrate 3, as shown in FIG. It was found that it was decreasing.

なお、上記実施例では、素子分離領域としてトレンチ5
を有するSol構造の半導体装置の場合について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、素子分
離領域としてLOGO3によるフィールド酸化膜を有す
るs o I LM造の半導体装置の場合であってもよ
い。
Note that in the above embodiment, the trench 5 is used as the element isolation region.
Although the present invention is not limited to the case of a semiconductor device with a Sol structure having Good too.

上記実施例は、支持基板1に高濃度酸素を含むシリコン
を用いて結晶欠陥を発生させる場合について説明したが
、本発明はこれに限定されるものではなく、支持基板1
に炭素を含むシリコンを用いて結晶欠陥を発生させる場
合であってもよい。
Although the above embodiment describes the case where silicon containing high concentration oxygen is used for the support substrate 1 to generate crystal defects, the present invention is not limited to this, and the support substrate 1
Alternatively, silicon containing carbon may be used to generate crystal defects.

この場合、酸素を含むシリコン基板のような酸素析出核
形成のための熱処理は必要ではなく、1000゛C程度
の熱処理で結晶欠陥を発生させることができる。また、
シリコン・インゴットを形成さる際、通常では炭素が含
まれているシリコンウェハは特性が悪く好ましくないた
め、引き上げ速度等をコントロールすることにより、シ
リコン中に炭素が含まれないようにコン]・ロールして
いたが、支持基板1に炭素を含むシリコンを用いて結晶
欠陥を発生させる場合は炭素が含まれている部分も使用
できるようになるため、上記のようなシリコン中に炭素
が含まれないようにコントロールする必要がなくなり、
シリコン・インゴットを安価に形成することができると
いう利点がある。なお、支持基板1に結晶欠陥を発生さ
せるのに好ましい炭素濃度としては2 X1016cm
−’以上である。
In this case, heat treatment for forming oxygen precipitation nuclei as in the case of silicon substrates containing oxygen is not necessary, and crystal defects can be generated by heat treatment at about 1000°C. Also,
When forming a silicon ingot, silicon wafers that contain carbon usually have poor characteristics and are not desirable, so by controlling the pulling speed, etc., the silicon wafer is rolled to prevent carbon from being included in the silicon. However, if silicon containing carbon is used for the support substrate 1 to generate crystal defects, the portion containing carbon can also be used, so it is necessary to prevent carbon from being included in the silicon as described above. There is no need to control the
An advantage is that silicon ingots can be formed at low cost. The preferable carbon concentration for generating crystal defects in the supporting substrate 1 is 2 x 1016 cm.
−' or more.

また、支持基板1に結晶欠陥を発生させる方法としては
、A、 、N、 、O□等のイオン注入を行うことによ
って支持基板1に結晶欠陥を発生させ場合であってもよ
(、また、支持基板1は通常、最終研磨前に10〜20
μm程度ウェットエツチングしてラッピングダメージを
除去しているが、そのウェットエツチングを行わずにラ
ッピングダメージを残しておく場合であってもよい。
Further, as a method for generating crystal defects in the support substrate 1, crystal defects may be generated in the support substrate 1 by implanting ions such as A, , N, , O□, etc. The support substrate 1 is typically polished by 10 to 20°C before final polishing.
Although the lapping damage is removed by wet etching of about μm, it is also possible to leave the lapping damage without performing the wet etching.

上記実施例は、絶縁t1g2a、2b同志により貼り合
せ接着するSol構造について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものでなく、Sol構造であればよく、
SIMOXに適用する場合であってもよい。
In the above embodiment, the Sol structure is described in which the insulators t1g2a and 2b are bonded together, but the present invention is not limited to this, and any Sol structure may be used.
It may also be applied to SIMOX.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、素子基板に結晶欠陥を発生し難くする
ことができ、リークを生じ難くすることができ、素子特
性を向上させることができるという効果がある。
According to the present invention, it is possible to make it difficult to generate crystal defects in the element substrate, to make it difficult to cause leakage, and to improve the element characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図〜第3図は本発明に係る半導体装置の一実施例を
説明する図であり、 第1図は一実施例の構造を示す断面図、第2図は一実施
例の製造方法を説明する図、第3図は一実施例の効果を
説明する図、第4図及び第5図は従来の半導体装置の一
例を説明する図であり、 第4図は従来例の一例の構造を示す断面図、第5図は従
来例の一例の製造方法を説明する図、第6図及び第7図
は従来の半導体装置の他の一例を説明する図であり、 第6図は従来例の他の一例の構造を示す断面図、第7図
は従来例の他の一例の製造方法を説明する図、 第8図は従来例の課題を説明する図である。 1・・・・・・支持基板、 2a、2b・・・・・・絶縁膜、 3・・・・・・素子基板、 4・・・・・・接着面、 5・・・・・・トレンチ、 6.7・・・・・・絶縁膜。 第1図 第 2 図 従来例の一例の構造を示す断面図 第4図 第 図 従来例の他の一例の構造を示す断面図 第6図 第 図
1 to 3 are diagrams for explaining one embodiment of a semiconductor device according to the present invention, FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of one embodiment, and FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing method of one embodiment. FIG. 3 is a diagram for explaining the effects of one embodiment, FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining an example of a conventional semiconductor device, and FIG. 4 shows the structure of an example of a conventional semiconductor device. FIG. 5 is a diagram for explaining the manufacturing method of one example of the conventional semiconductor device, FIG. 6 and FIG. 7 are diagrams for explaining another example of the conventional semiconductor device, and FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of another example, FIG. 7 is a diagram explaining a manufacturing method of another example of the conventional example, and FIG. 8 is a diagram explaining the problems of the conventional example. 1...Support substrate, 2a, 2b...Insulating film, 3...Element substrate, 4...Adhesive surface, 5...Trench , 6.7...Insulating film. Fig. 1 Fig. 2 Fig. 2 A sectional view showing the structure of an example of the conventional example Fig. 4 Fig. 4 A sectional view showing the structure of another example of the conventional example Fig. 6 Fig. 6

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体材料を用いてなる支持基板と、半導体材料
を用いてなり、素子形成すべき素子基板と、該支持基板
と、該素子基板との間に有する絶縁膜とからなる半導体
装置において、 該支持基板が結晶欠陥を有することを特徴とする半導体
装置。
(1) A semiconductor device comprising a support substrate made of a semiconductor material, an element substrate made of the semiconductor material on which an element is to be formed, and an insulating film between the support substrate and the element substrate, A semiconductor device characterized in that the support substrate has crystal defects.
(2)トレンチが素子基板に形成されていることを特徴
とする請求項1記載の半導体装置。
(2) The semiconductor device according to claim 1, wherein the trench is formed in the element substrate.
(3)フィールド酸化膜が素子基板に形成されているこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
(3) The semiconductor device according to claim 1, wherein the field oxide film is formed on the element substrate.
JP23903789A 1989-09-14 1989-09-14 Semiconductor device Pending JPH03101248A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05121705A (en) * 1991-10-25 1993-05-18 Fujitsu Ltd Semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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