JP2000183156A - 誘電体分離基板及びそれを用いた半導体集積回路装置 - Google Patents

誘電体分離基板及びそれを用いた半導体集積回路装置

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JP2000183156A
JP2000183156A JP10352472A JP35247298A JP2000183156A JP 2000183156 A JP2000183156 A JP 2000183156A JP 10352472 A JP10352472 A JP 10352472A JP 35247298 A JP35247298 A JP 35247298A JP 2000183156 A JP2000183156 A JP 2000183156A
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JP
Japan
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dielectric isolation
isolation substrate
main surface
oxidation
semiconductor
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JP10352472A
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Katsuto Sasaki
克仁 佐々木
Isao Kimura
偉作夫 木村
Mamoru Ishikiriyama
衛 石切山
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハの反りをなくし、半導体集積回路装置
の品質の向上を図ることができる誘電体分離基板及びそ
れを用いた半導体集積回路装置を提供する。 【解決手段】 誘電体分離基板の主表面側に形成された
少なくとも分離領域100上に、耐酸化性の膜として、
第1の窒化膜105を形成する。また、誘電体分離基板
の裏面側にも、主表面側と同様に第2の窒化膜106を
形成する。この時、第2の窒化膜106は前記第1の窒
化膜105と同一パターンが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体分離基板及
びそれを用いた半導体集積回路装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の誘電体分離基板の製造方法として
は、例えば、特開昭57−45242号公報、特開昭6
1−292934号公報に開示されるものがあった。
【0003】以下、その構成を図を用いて説明する。
【0004】図4は係る従来の誘電体分離基板の製造工
程断面図である。
【0005】まず、図4(a)に示すように、例えば
(100)結晶方位面を有する単結晶シリコン基板1の
主表面側に所望の深さを有するV字溝2を異方性エッチ
ングを用いて形成する。
【0006】次に、図4(b)に示すように、V字溝2
を含む単結晶シリコン基板1の表面に絶縁膜(通常はS
iO2 膜)3を形成する。
【0007】次いで、図4(c)に示すように、絶縁膜
3を介在させて単結晶シリコン基板1上に多結晶シリコ
ン層4を、前記単結晶シリコン基板1と同等の厚さまで
成長させる。
【0008】次に、単結晶シリコン基板1の底面に平行
になるように、多結晶シリコン層4をA−A′線で示し
た位置まで除去することによって、図4(d)の状態を
得る。
【0009】次に、単結晶シリコン基板1の反対側の主
表面側からB−B′線で示した前記V字溝2の先端が露
見する位置まで研磨除去する。このようにして、図4
(e)に示すような単結晶シリコン島1a、1b、1c
が、互いに絶縁膜3で囲まれた誘電体分離基板が得られ
る。
【0010】これ以降の工程は、図示しないが、通常の
拡散、CVD、ホトリソ技術を用いて単結晶シリコン島
内に所望の半導体素子を形成し、最終的な半導体集積回
路装置を得る。
【0011】ここで、前記誘電体分離基板の裏面側は多
結晶シリコン層4が露出しているため、拡散工程、特に
熱酸化工程において、裏面側の酸化膜生成速度が表面側
より速いので、ウエハが湾曲(主表面側を上にして凹形
状)し、真空チャック方式等の装置搬送が不可能とな
り、ウエハ歩留を大幅に低下させていた。
【0012】この課題を解決した、第1の従来例とし
て、図5に示すように、裏面側に耐酸化性膜として、例
えば、Si3 4 膜11を形成して凹形状のウエハの湾
曲を抑制していた。
【0013】また、この課題を解決した、第2の従来例
として、特開平61−292934号公報等に記載され
るものが提案されている。
【0014】この場合、図6に示すように、裏面側には
単結晶シリコン基板21が露出しているので、熱酸化工
程における凹形状のウエハの湾曲の問題はない。なお、
20は分離領域である。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た第1の従来の技術で説明した構造を用いて熱酸化処理
を施すと、裏面側は全く酸化されずに、主表面側のみ酸
化されるので、主表面側を上にしてウエハが凸形状に湾
曲する。この湾曲量(反り量)は酸化処理条件にもよる
が、通常200μm〜300μm湾曲するため、装置搬
送が困難となり、ウエハ歩留が低下するという問題があ
った。
【0016】一方、第2の従来の技術においても、誘電
体分離基板の主表面側の一部の分離領域に多結晶シリコ
ン層4が露出しているので、裏面側よりも主表面側の酸
化膜生成速度が速くなるため、酸化処理条件にもよる
が、通常150μm〜200μmウエハが湾曲(主表面
側を上にしてウエハが凸形状)するという、第1の従来
の技術と同様の問題があった。
【0017】また、上記したようなウエハ反りのため、
ホトリソ工程において解像不良が発生し、良品率が低下
し、更に、結晶欠陥の増加により、半導体集積回路装置
としての品質が低下してしまうという問題があった。
【0018】本発明は、上記問題点を除去し、ウエハの
反りをなくし、半導体集積回路装置の品質の向上を図る
ことができる誘電体分離基板及びそれを用いた半導体集
積回路装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔1〕主表面側には側面及び底面に絶縁膜が設けられる
複数個の半導体単結晶島を有する半導体多結晶層を有
し、この半導体多結晶層に接合された単結晶支持体を有
する誘電体分離基板において、主表面側の少なくとも前
記半導体多結晶層上に第1の耐酸化性の膜を有し、反対
の裏面側となる前記単結晶支持体上の前記第1の耐酸化
性の膜に対向する部位に第2の耐酸化性の膜を具備する
ようにしたものである。
【0020】〔2〕主表面側には側面及び底面に絶縁膜
が設けられる複数個の半導体単結晶島を有する第1の半
導体多結晶層を有し、この第1の半導体多結晶層に接合
された単結晶支持体を有する誘電体分離基板において、
主表面側とは反対の裏面側となる前記単結晶支持体上の
前記第1の半導体多結晶層が主表面に露出した部位に対
向する部位に第2の半導体多結晶層を具備するようにし
たものである。
【0021】〔3〕主表面側には側面及び底面に絶縁膜
が設けられる複数個の半導体単結晶島を有する半導体多
結晶層を有し、この半導体多結晶層に接合された単結晶
支持体を有する第1の誘電体分離基板とこの第1の誘電
体分離基板と同様に構成される第2の誘電体分離基板と
が、第1及び第2の誘電体分離基板の反対の裏面側の単
結晶支持体間で接合されているようにしたものである。
【0022】〔4〕上記〔1〕、〔2〕又は〔3〕記載
の誘電体分離基板の各半導体単結晶島に、半導体素子を
形成するようにしたものである。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。
【0024】図1は本発明の第1実施例を示す誘電体分
離基板の断面図である。
【0025】この図に示すように、誘電体分離基板の主
表面側に形成された少なくとも分離領域100上に、耐
酸化性の膜として、例えば、第1の窒化膜105を公知
のCVD、ホトリソ、エッチング技術を用いて形成す
る。
【0026】また、誘電体分離基板の裏面側にも、主表
面側と同様に第2の窒化膜106を形成する。この時、
第2の窒化膜106は前記第1の窒化膜105と同一パ
ターンが望ましい。なお、104は単結晶シリコン基
板、103は多結晶シリコン層、102は絶縁膜、10
1a,101b,101cは単結晶シリコン島である。
【0027】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。
【0028】図2は本発明の第2実施例を示す誘電体分
離基板の断面図である。
【0029】この図に示すように、誘電体分離基板の裏
面側に増速酸化性の膜として、例えば、約1.0μmの
膜厚を有する第2の多結晶シリコン層206を公知のC
VD技術を用いて形成し、公知のホトリソ、エッチング
技術を用いて前記第2の多結晶シリコン層206の所望
のパターンを形成する。
【0030】この時、第2の多結晶シリコン層206の
パターンは、誘電体分離基板の主表面側に形成された分
離領域200と同一パターンが望ましい。なお、205
は単結晶シリコン基板、204は第1の多結晶シリコン
層、203は絶縁膜、201a,201b,201cは
単結晶シリコン島である。
【0031】次に、本発明の第3実施例について説明す
る。
【0032】図3は本発明の第3実施例を示す誘電体分
離基板の断面図である。
【0033】この図に示すように、第1の誘電体分離基
板301の裏面側に支持体として単結晶シリコン層を有
した第2の誘電体分離基板401を公知のウエハ貼り合
わせ技術を用いて形成する。
【0034】この時、第2の誘電体分離基板401のパ
ターンは、第1の誘電体分離基板301と同一パターン
が望ましい。なお、303,403は多結晶シリコン
層、302,402は絶縁膜、301a,301b,3
01c,401a,401b,401cは単結晶シリコ
ン島である。
【0035】最後に、図示しないが、上記第1、第2又
は第3実施例で示した構成の誘電体分離基板の各単結晶
シリコン島に、通常のLSIプロセスによって半導体素
子を形成することにより、半導体集積回路装置を得るこ
とができる。
【0036】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【0037】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏することができる。
【0038】(1)請求項1記載の発明によれば、誘電
体分離基板の主表面側の少なくとも多結晶シリコン層が
露出している分離領域上に耐酸化性の膜を形成し、かつ
誘電体分離基板の裏面側にも、主表面側と同一パターン
の耐酸化性の膜を形成することにより、誘電体分離基板
の主表面側と裏面側に露出する多結晶シリコン層の面積
が同一になるようにしたので、酸化、拡散等の熱処理を
伴う工程でのウエハ反り量を大幅に低減できるようにな
る。
【0039】また、誘電体分離基板の主表面側と裏面側
に露出する多結晶シリコン層の面積が同一になるように
したので、異なる酸化、拡散処理条件に対して、主表面
側と裏面側に形成される熱酸化膜による応力は同一にな
るため、裏面側の耐酸化性膜のパターンを最適化する必
要がなくなる。
【0040】(2)請求項2記載の発明によれば、多結
晶シリコン層の露出面積を、主表面側と裏面側が同一に
なるように誘電体分離基板の裏面側に多結晶シリコン膜
を形成したので、上記(1)に加え、ホトリソ、エッチ
ング工程を各々1工程ずつ削減できるようになる。
【0041】また、誘電体分離基板の主表面側を平坦化
できるようになるため、素子表面平坦化工程が削除でき
るようになる。
【0042】(3)請求項3記載の発明によれば、上記
(2)の効果に加え、第1の誘電体分離基板の裏面側
に、第1の誘電体分離基板と同一のパターンを有する第
2の誘電体分離基板を、ウエハ貼り合わせ技術を用いて
形成することにより、第1、第2の誘電体分離基板の応
力が相殺されるので、初期のウエハ反り(通常50〜1
50μm)を無くすことが可能となり、また、酸化、拡
散等の熱処理を伴う工程でのウエハ反りを完全に防止で
きるようになる。
【0043】したがって、ホトリソのパターニング精度
が良好になるため微細化が可能となり、さらにはウエハ
反りによる結晶欠陥も低減することができ、素子特性の
品質が向上する。
【0044】(4)請求項4記載の発明によれば、上記
(1)、(2)又は(3)で示した構成の誘電体分離基
板の単結晶シリコン島に半導体素子を形成することによ
り、性能の良い安定した品質の半導体集積回路装置を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す誘電体分離基板の断
面図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す誘電体分離基板の断
面図である。
【図3】本発明の第3実施例を示す誘電体分離基板の断
面図である。
【図4】従来の誘電体分離基板の製造工程断面図であ
る。
【図5】従来の誘電体分離基板の断面図(その1)であ
る。
【図6】従来の誘電体分離基板の断面図(その2)であ
る。
【符号の説明】
100,200 分離領域 101a,101b,101c,201a,201b,
201c,301a,301b,301c,401a,
401b,401c 単結晶シリコン島 102,203,302,402 絶縁膜 103,303,403 多結晶シリコン層 104,205 単結晶シリコン基板 105 第1の窒化膜 106 第2の窒化膜 204 第1の多結晶シリコン層 206 第2の多結晶シリコン層 301 第1の誘電体分離基板 401 第2の誘電体分離基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石切山 衛 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内 Fターム(参考) 5F032 AA06 DA02 DA25 DA71

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主表面側には側面及び底面に絶縁膜が設
    けられる複数個の半導体単結晶島を有する半導体多結晶
    層を有し、該半導体多結晶層に接合された単結晶支持体
    を有する誘電体分離基板において、 主表面側の少なくとも前記半導体多結晶層上に第1の耐
    酸化性の膜を有し、反対の裏面側となる前記単結晶支持
    体上の前記第1の耐酸化性の膜に対向する部位に第2の
    耐酸化性の膜を具備することを特徴とする誘電体分離基
    板。
  2. 【請求項2】 主表面側には側面及び底面に絶縁膜が設
    けられる複数個の半導体単結晶島を有する第1の半導体
    多結晶層を有し、該第1の半導体多結晶層に接合された
    単結晶支持体を有する誘電体分離基板において、 主表面側とは反対の裏面側となる前記単結晶支持体上の
    前記第1の半導体多結晶層が主表面に露出した部位に対
    向する部位に第2の半導体多結晶層を具備することを特
    徴とする誘電体分離基板。
  3. 【請求項3】 主表面側には側面及び底面に絶縁膜が設
    けられる複数個の半導体単結晶島を有する半導体多結晶
    層を有し、該半導体多結晶層に接合された単結晶支持体
    を有する第1の誘電体分離基板と該第1の誘電体分離基
    板と同様に構成される第2の誘電体分離基板とが、第1
    及び第2の誘電体分離基板の反対の裏面側の単結晶支持
    体間で接合されていることを特徴とする誘電体分離基
    板。
  4. 【請求項4】 請求項1、2又は3記載の誘電体分離基
    板の各半導体単結晶島に、半導体素子を形成するように
    したことを特徴とする半導体集積回路装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005074021A1 (de) 2004-01-31 2005-08-11 X-Fab Semiconductor Foundries Ag Passivierung tiefer isolierender trenngraeben mit versenkten abdeckschichten

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005074021A1 (de) 2004-01-31 2005-08-11 X-Fab Semiconductor Foundries Ag Passivierung tiefer isolierender trenngraeben mit versenkten abdeckschichten
US7625805B2 (en) 2004-01-31 2009-12-01 X-Fab Semiconductor Foundries Ag Passivation of deep isolating separating trenches with sunk covering layers

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Effective date: 20040113