JP2000294513A - Oxide film forming method of silicon substrate - Google Patents

Oxide film forming method of silicon substrate

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JP2000294513A
JP2000294513A JP11098356A JP9835699A JP2000294513A JP 2000294513 A JP2000294513 A JP 2000294513A JP 11098356 A JP11098356 A JP 11098356A JP 9835699 A JP9835699 A JP 9835699A JP 2000294513 A JP2000294513 A JP 2000294513A
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Japan
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oxide film
layer
thickness
film
forming
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JP11098356A
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Japanese (ja)
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Hideaki Onishi
秀明 大西
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Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase a breakdown voltage of an embedded oxide film. SOLUTION: An embedded oxide film 4 is formed in an Si layer 3 by implanting oxygen ions in the Si layer 3. The Si layer 3 is oxidized at a high temperature, an inner oxide film 8 is stacked on the embedded oxide film 4, and an additional embedded oxide film is formed anew. A final embedded oxide film is formed, and an outer oxide film 7 is formed. An additional Si film is newly formed by growing Si on the Si layer 3, which has been formed between the inner oxide film and the outer oxide film, and a final Si film is formed. The film thicknesses of the final embedded oxide film and the final Si film are freely adjusted, and the breakdown voltage of the embedded oxide film is increased.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、Si基板の酸化膜
形成方法に関し、特に、その絶縁耐圧を高めるためのS
i基板の酸化膜形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an oxide film on a Si substrate, and more particularly, to an S film for increasing the withstand voltage.
The present invention relates to a method for forming an oxide film on an i-substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン基板として、SOI基板が知ら
れている。SOI基板の製造方法では、結晶欠陥密度が
低く膜厚が均一であるSi層と、電気絶縁性が高く膜厚
が均一な埋込酸化膜を形成することが重要な課題の一つ
である。このような課題のために、通常、SIMOX法
と呼ばれる図15に示されるような方法が用いられてい
る。この方法によれば、図15(a)に示されるよう
に、10の17乗(/平方cm)から10の18乗(/
平方cm)のオーダーの高濃度酸素イオン注入を行って
酸素イオン注入層102を形成し、1100度Cから1
300度の範囲の温度で数時間アニールすることによ
り、図15(b)に示されるような均一な膜厚のSi層
103と、埋込酸化膜104を持つSOI基板105が
得られる。
2. Description of the Related Art An SOI substrate is known as a silicon substrate. In the method for manufacturing an SOI substrate, it is one of important issues to form a Si layer having a low crystal defect density and a uniform thickness and a buried oxide film having a high electric insulation and a uniform thickness. For such a problem, a method called SIMOX method as shown in FIG. 15 is usually used. According to this method, as shown in FIG. 15 (a), 10 17 (/ cm 2) to 10 18 (/ cm 2)
The oxygen ion implantation layer 102 is formed by performing high-concentration oxygen ion implantation on the order of
By annealing for several hours at a temperature in the range of 300 degrees, an SOI substrate 105 having a uniform thickness of the Si layer 103 and the buried oxide film 104 as shown in FIG.

【0003】このようにして形成されたSOI基板10
3は、SIMOX基板と呼ばれている。注入ドーズ量を
5×(10の17乗)〜1×(10の18乗)(単位省
略)に設定したSIMOX基板は、埋込酸化膜の絶縁耐
圧が弱く、注入ドーズ量を1×(10の18乗)〜2×
(10の18乗)に設定したSIMOX基板はSi層の
結晶欠陥密度が増大することが知られている。SOI表
面のSi層101の転位密度増大や酸化膜耐圧の低下を
防ぐために、注入ドーズ量を5×(10の17乗)以下
に設定した低ドーズSIMOX基板がデバイス適用上有
望視されている。
The SOI substrate 10 thus formed is
3 is called a SIMOX substrate. In a SIMOX substrate in which the implantation dose is set to 5 × (10 17) to 1 × (10 18) (unit omitted), the dielectric strength of the buried oxide film is weak, and the implantation dose is 1 × (10 17). 18th power) ~ 2x
It is known that the SIMOX substrate set to (10 18) has an increased crystal defect density in the Si layer. In order to prevent an increase in dislocation density of the Si layer 101 on the SOI surface and a decrease in oxide film breakdown voltage, a low-dose SIMOX substrate in which the implantation dose is set to 5 × (10 17) or less is considered promising in device application.

【0004】このような低ドーズSIMOX基板では、
イオン注入時のパーティクルがマスクとなり、アニール
して埋込酸化膜104を形成した後にその埋込酸化膜1
04にピンホールが生じやすくなるために、埋込酸化膜
104の絶縁耐圧の低下を防ぐにはまだ十分ではない。
In such a low-dose SIMOX substrate,
Particles at the time of ion implantation serve as a mask, and after annealing to form a buried oxide film 104, the buried oxide film 1 is formed.
Since pinholes are likely to be formed in the buried oxide film 104, it is not enough to prevent a decrease in the withstand voltage of the buried oxide film 104.

【0005】特開平7−263538には、図16に示
すように低ドーズSIMOXの製造方法が開示され、図
16(a)、図16(b)に示されるように、酸素イオ
ン注入及びアニールを行った後に、1150度以上であ
りシリコンの融点未満である高温で酸化を行い、図16
(c)に示されるように、内部酸化膜106を形成する
ことにより、全体の埋込酸化膜104,106を厚膜化
して、ピンホール密度の低減を行い、その埋込酸化膜の
絶縁耐圧を向上することが開示されている。
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 7-263538 discloses a method of manufacturing a low-dose SIMOX as shown in FIG. 16, and as shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b), oxygen ion implantation and annealing are performed. After that, oxidation is performed at a high temperature of 1150 ° C. or higher and lower than the melting point of silicon, and FIG.
As shown in (c), by forming the internal oxide film 106, the thickness of the entire buried oxide films 104 and 106 is increased, the pinhole density is reduced, and the withstand voltage of the buried oxide film is reduced. Is disclosed.

【0006】このような技術は、内部酸化膜を形成し、
埋込酸化膜のピンホール(つまりシリコン)を酸化して
ピンホール密度を低減しているので、埋め込み酸化膜の
電気的絶縁性の向上という点において一応の効果を奏し
ている。この高温酸化法による埋込酸化膜の厚膜化は、
例えば酸素濃度30%のArガス中で例えば1350℃
の 高温酸化を行い、内部酸化膜を約20nmを形成す
るために、Si層表面で約500nmの外部酸化膜8が
形成されることになり、SOI表面のSi層が約230
nmも消費することになるという問題点、更に、電気的
絶縁性を向上させようとすればするほど酸化量を多くす
る必要があり、SOI表面のSi層が薄膜化してしまう
ことになるという問題点、特に、注入エネルギーは装置
能力により限定され、このような高いドーズ量、つまり
高いビーム電流の注入においては大きく制約を受けるこ
とになり、注入エネルギーつまり酸素イオンの注入深さ
で表面Si層の厚さが決まるため、高温酸化前のSi層
の厚さは400nm以下程度になり、このような制限条
件の下ではSi層を酸化できる量は限られてくるという
問題点、更に、デバイスによっては厚膜のSi層と高耐
圧つまり厚膜の酸化膜の両方が必要になる場合があり、
このような要求を満たすことが困難になってくるという
問題点を有している。
[0006] Such a technique forms an internal oxide film,
Since the pinholes (that is, silicon) of the buried oxide film are oxidized to reduce the pinhole density, there is a certain effect in improving the electrical insulation of the buried oxide film. Thickening of the buried oxide film by this high-temperature oxidation method
For example, in an Ar gas having an oxygen concentration of 30%, for example, 1350 ° C.
In order to form an internal oxide film of about 20 nm by performing high temperature oxidation, an external oxide film 8 of about 500 nm is formed on the surface of the Si layer.
nm, and furthermore, it is necessary to increase the amount of oxidation as the electrical insulation is improved, and the Si layer on the SOI surface becomes thinner. In particular, the implantation energy is limited by the capability of the apparatus, and the implantation of such a high dose, that is, a high beam current, is greatly restricted. Since the thickness is determined, the thickness of the Si layer before high-temperature oxidation is about 400 nm or less, and the amount that can oxidize the Si layer is limited under such a restriction condition. In some cases, both a thick Si layer and a high withstand voltage, that is, a thick oxide film, are required,
There is a problem that it becomes difficult to satisfy such requirements.

【0007】埋込酸化膜の絶縁耐圧がより高められるこ
とが求められている。更に、そのSi層の結晶欠陥密度
がより低いことが望まれる。更に、Si層、埋込酸化膜
の膜厚が同時に自由に設定・設計できることが好まし
い。
It is required that the buried oxide film have a higher dielectric strength. Further, it is desired that the crystal defect density of the Si layer is lower. Further, it is preferable that the thicknesses of the Si layer and the buried oxide film can be freely set and designed at the same time.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、その
埋込酸化膜の絶縁耐圧がより高いSi基板の酸化膜形成
方法を提供することにある。本発明の他の課題は、その
Si層の結晶欠陥密度がより低いSi基板の酸化膜形成
方法を提供することにある。本発明の更に他の課題は、
その埋込酸化膜の絶縁耐圧がより高く、そのSi層の結
晶欠陥密度がより低いSi基板の酸化膜形成方法を提供
することにある。本発明の更に他の課題は、その埋込酸
化膜の絶縁耐圧がより高く、そのSi層の結晶欠陥密度
がより低く、且つ、そのSi層、埋込酸化膜の膜厚が同
時に自由に設計できるSi基板の酸化膜形成方法を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of forming an oxide film on a Si substrate in which the buried oxide film has a higher withstand voltage. Another object of the present invention is to provide a method for forming an oxide film on a Si substrate in which the crystal defect density of the Si layer is lower. Still another object of the present invention is to provide
It is an object of the present invention to provide a method for forming an oxide film on a Si substrate in which the buried oxide film has a higher dielectric strength and the crystal defect density of the Si layer is lower. Still another object of the present invention is to provide a buried oxide film having a higher withstand voltage, a lower crystal defect density of the Si layer, and a free design of the Si layer and the buried oxide film at the same time. An object of the present invention is to provide a method for forming an oxide film on a Si substrate that can be performed.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明によるSi基板の
酸化膜形成方法は、Si層に酸素イオンを注入してSI
層の内部に埋込酸化膜を形成するための埋込ステップ
と、Si層を高温酸化することにより内部酸化膜を埋込
酸化膜に重ねて新たに追加埋込酸化膜を形成して最終埋
込酸化膜を形成し、且つ、外部酸化膜を形成するための
第1増厚ステップと、内部酸化膜と外部酸化膜の間に形
成されていたSi層にSiの成長を行うことにより新た
に追加Si膜を形成して最終Si膜を形成するための第
2増厚ステップとからなる。このような増厚ステップス
は、Si層の膜厚をXで表し、追加Si膜の膜厚をYで
表し、最終Si膜の膜厚をxで表し、最終埋込酸化膜の
膜厚をyで表せば、最終Si膜の膜厚xと最終埋込酸化
膜の膜厚yが2変数変換関数である次式:(x,y)=
(x(X,Y),y(X,Y))で表され、更に、式に
基づいて設計値(x,y)の通りに実行され、膜厚の制
御は自由自在である。
According to a method for forming an oxide film on a Si substrate according to the present invention, oxygen ions are implanted into a Si layer to form an SI film.
A burying step for forming a buried oxide film inside the layer, and a new additional buried oxide film is formed by superimposing the internal oxide film on the buried oxide film by oxidizing the Si layer at a high temperature and finally filling A first thickening step for forming an embedded oxide film and forming an external oxide film, and newly growing Si by growing a Si layer formed between the internal oxide film and the external oxide film. A second thickening step for forming an additional Si film to form a final Si film. In such thickening steps, the thickness of the Si layer is represented by X, the thickness of the additional Si film is represented by Y, the thickness of the final Si film is represented by x, and the thickness of the final buried oxide film is represented by y. Where the film thickness x of the final Si film and the film thickness y of the final buried oxide film are two-variable conversion functions: (x, y) =
(X (X, Y), y (X, Y)), and is executed according to the design value (x, y) based on the equation, and the film thickness can be freely controlled.

【0010】Siの成長はエピタキシャルSiの成長で
あることが好ましい。更に、外部酸化膜を除去するため
の除去ステップ、外部酸化膜を除去するための除去ステ
ップが順次に追加される。第1増厚ステップは、第2増
厚ステップより時間的に先行し、Siの成長はエピタキ
シャルSiの成長であることが効果的である。Siの成
長は、エピタキシャル成長、ポリシリコン成長、アモル
ファスシリコン成長の群から選択される1又はそれ以上
の組合せの成長である。注入のドーズ量は、5・(10
の17乗)/平方cmより小さいことが好ましい。
Preferably, the growth of Si is the growth of epitaxial Si. Further, a removing step for removing the external oxide film and a removing step for removing the external oxide film are sequentially added. The first thickening step temporally precedes the second thickening step, and it is effective that the growth of Si is the growth of epitaxial Si. The growth of Si is growth of one or more combinations selected from the group consisting of epitaxial growth, polysilicon growth, and amorphous silicon growth. The dose of the injection is 5 · (10
17) / square cm.

【0011】このように、内部酸化膜形成の高温酸化と
Si層の追加成長を行うことにより、SOIのSi層の
膜厚が厚くなる。内部酸化膜形成のための高温酸化時間
を長くして内部酸化膜の膜厚を設計通りに厚く形成する
ことができ、且つ、Si層の最終的膜厚は設計通りに厚
くすることができる。埋込酸化膜のピンホール密度は低
く、且つ、埋込酸化膜の耐圧が高く、更に、Si層の厚
さの厚膜化が可能であるから、デバイスへの適用上の自
由度が高い。
As described above, by performing the high-temperature oxidation for forming the internal oxide film and the additional growth of the Si layer, the thickness of the Si layer of the SOI is increased. By increasing the high-temperature oxidation time for forming the internal oxide film, the thickness of the internal oxide film can be increased as designed, and the final thickness of the Si layer can be increased as designed. The pinhole density of the buried oxide film is low, the withstand voltage of the buried oxide film is high, and the thickness of the Si layer can be increased, so that the degree of freedom in application to devices is high.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図に一致対応して、本発明による
Si基板の酸化膜形成方法の実施の形態は、Si基板が
酸素注入される。Si基板は、SOI基板である。その
SOI基板1には、図1に示されるように、その上面側
から酸素イオンO(+)が注入される。その注入領域
は、所定の深さ領域に限定されうる。この注入により、
SOI基板1の中に、高濃度の酸素イオン注入層2とS
i層3が形成される。Si層3は、酸素イオン注入層2
の上面側に形成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In accordance with the drawings, in an embodiment of a method for forming an oxide film on a Si substrate according to the present invention, oxygen is implanted into a Si substrate. The Si substrate is an SOI substrate. As shown in FIG. 1, oxygen ions O (+) are implanted into the SOI substrate 1 from the upper surface side. The implantation region can be limited to a predetermined depth region. With this injection,
A high-concentration oxygen ion implanted layer 2 and S
An i layer 3 is formed. The Si layer 3 is composed of the oxygen ion implanted layer 2
Is formed on the upper surface side.

【0013】その注入ドーズ量は、SOI基板1の表面
側のSi層3の転位密度増大と酸化膜耐圧の低下を防ぐ
ために、5×(10の17乗)/平方cm(以下、”/
平方cm”は省略される。)に設定されている。注入エ
ネルギーは装置能力により限定され、特にこのような高
いドーズ量、即ち、高いビーム電流の注入の場合には、
大きく制約を受け、その注入エネルギーは、180ke
V程度に設定される。
The implantation dose is 5 × (10 17) / cm 2 (hereinafter, “/”) in order to prevent an increase in the dislocation density of the Si layer 3 on the surface side of the SOI substrate 1 and a decrease in the withstand voltage of the oxide film.
The square cm "is omitted.) The implantation energy is limited by the capability of the apparatus, and particularly in the case of such a high dose, that is, in the case of high beam current implantation.
Due to severe restrictions, the injection energy is 180 ke
It is set to about V.

【0014】SOI基板1は、0.5%酸素分圧のよう
な不活性ガス・Arの雰囲気中で、1350度程度の温
度でアニール処理が行われる。結晶の安定化の後に、酸
素イオン注入層2は、図2に示されるように、埋込酸化
膜4に変化する。そのアニール時に、Si層3の表面部
は、酸化膜5に変化する。この時点で、Si層3の膜厚
は350nm、埋込酸化膜4の膜厚は90nm程度であ
ると仮定する。
The SOI substrate 1 is annealed at a temperature of about 1350 ° C. in an inert gas / Ar atmosphere such as a 0.5% oxygen partial pressure. After crystal stabilization, the oxygen ion implanted layer 2 changes to a buried oxide film 4, as shown in FIG. During the annealing, the surface of the Si layer 3 changes to the oxide film 5. At this point, it is assumed that the thickness of the Si layer 3 is 350 nm and the thickness of the buried oxide film 4 is about 90 nm.

【0015】酸化膜5は、バッファード弗化水素等で除
去される。その除去の後に、1200度のSiCl4と
H2との混合ガスにより、図3に示されるように、Si
層3の表面部にエピタキシャルSi層6が成長する。エ
ピタキシャルSi層6の成長膜厚は、180nmである
と仮定する。
The oxide film 5 is removed with buffered hydrogen fluoride or the like. After the removal, as shown in FIG. 3, the Si gas was mixed with 1200 ° C. mixed gas of SiCl 4 and H 2.
An epitaxial Si layer 6 grows on the surface of the layer 3. It is assumed that the grown film thickness of the epitaxial Si layer 6 is 180 nm.

【0016】次に、酸素濃度30%のArガス中で、S
OI基板1は、1350度Cの高温酸化が行われる。S
i層3の表面側で、外部酸化膜7が形成される。この場
合、外部酸化膜7の膜厚が約1000nmになるような
高温酸化が行われる。このような高温酸化により、図4
に示されるように、内部酸化膜8が形成される。内部酸
化膜8は、埋込酸化膜4とSi層3の間に形成される。
Next, in an Ar gas having an oxygen concentration of 30%, S
The OI substrate 1 is oxidized at a high temperature of 1350 ° C. S
External oxide film 7 is formed on the surface side of i layer 3. In this case, high-temperature oxidation is performed so that the thickness of the external oxide film 7 becomes about 1000 nm. By such high temperature oxidation, FIG.
, An internal oxide film 8 is formed. Internal oxide film 8 is formed between buried oxide film 4 and Si layer 3.

【0017】内部酸化膜8の膜厚は、このような条件の
下では、約40nmである。40nmは、決定値であ
る。このようにして最終的な埋込酸化膜厚は、決定値と
して130nmである。Si層3の膜厚は、決定値とし
て80nmである。ここで、重要なことは、図3に示さ
れているエピタキシャルSi層6と、図4の高温酸化に
よる外部酸化膜厚7は、所望の最終的なSOI基板のS
i層3と埋込酸化膜の膜厚から逆算されて設定されてい
たということである。
Under such conditions, the thickness of the internal oxide film 8 is approximately 40 nm. 40 nm is a determined value. Thus, the final buried oxide film thickness is 130 nm as the determined value. The thickness of the Si layer 3 is 80 nm as a determined value. Here, it is important to note that the epitaxial Si layer 6 shown in FIG. 3 and the external oxide film thickness 7 due to the high-temperature oxidation shown in FIG.
This means that the value is set by calculating back from the i-layer 3 and the thickness of the buried oxide film.

【0018】例示すれば、所望の最終的なSi層3の膜
厚が170nmで、最終的な埋込酸化膜厚(最初に形成
された埋込酸化膜の膜厚+追加された埋込酸化膜の膜
厚)が130nmである場合は、エピタキシャルSi層
6は270nmに成長し、高温酸化による外部酸化膜7
は1000nmに形成され、結果的に、Si層3の最終
的膜厚が170nmであり、埋込酸化膜の膜厚が130
nmになる。
For example, when the desired final thickness of the Si layer 3 is 170 nm, the final buried oxide film thickness (the thickness of the first buried oxide film + the additional buried oxide film) When the film thickness is 130 nm, the epitaxial Si layer 6 grows to 270 nm and the external oxide film 7
Is formed to a thickness of 1000 nm. As a result, the final thickness of the Si layer 3 is 170 nm, and the thickness of the buried oxide film is 130 nm.
nm.

【0019】更に例示すれば、所望のSi層3の膜厚が
80nmであり埋込酸化膜厚が150nmである場合
は、エピタキシャルSi層6を400nmに成長させ、
高温酸化による外部酸化膜7は1500nmに形成し、
結果的に、Si層3の膜厚が170nmになり、埋込酸
化膜厚の膜厚が130nmになる。
For example, when the desired thickness of the Si layer 3 is 80 nm and the buried oxide film thickness is 150 nm, the epitaxial Si layer 6 is grown to 400 nm.
The external oxide film 7 formed by high-temperature oxidation is formed at 1500 nm,
As a result, the thickness of the Si layer 3 becomes 170 nm, and the thickness of the buried oxide film becomes 130 nm.

【0020】一般的には、図3のSi層3の膜厚をXで
表し、追加Si膜6の膜厚をYで表し、図4の最終Si
膜3の膜厚をxで表し、図4の最終埋込酸化膜の膜厚を
yで表せば、最終Si膜の膜厚xと最終埋込酸化膜の膜
厚yは、2変数変換関数である次式: (x,y)=(x(X,Y),y(X,Y)) で表される。xとyは、X,Yにより一意的に決定され
る。xとyの関数形は、実験により近似的に決定するこ
とができる。この関数関係を知っておくことにより、最
終Si膜の膜厚と最終埋込酸化膜の膜厚を独立に任意に
設計することができる。
In general, the thickness of the Si layer 3 in FIG. 3 is represented by X, the thickness of the additional Si film 6 is represented by Y, and the final Si
If the film thickness of the film 3 is represented by x and the film thickness of the final buried oxide film in FIG. 4 is represented by y, the film thickness x of the final Si film and the film thickness y of the final buried oxide film are represented by a two-variable conversion function. It is represented by the following equation: (x, y) = (x (X, Y), y (X, Y)). x and y are uniquely determined by X and Y. The functional forms of x and y can be approximately determined by experiment. By knowing this functional relationship, the thickness of the final Si film and the thickness of the final buried oxide film can be arbitrarily designed independently.

【0021】このような製造方法によれば、高温酸化前
にエピタキシャルSi成長によりSi層を厚膜化してい
るため、酸素注入及びアニール後のSi層の膜厚によら
ず高温酸化量を多くして、埋込酸化膜とSi層を厚膜化
できることになる。従って、内部酸化膜の膜厚を厚く形
成できるために、ピンホール密度が低く酸化膜耐圧の高
い埋込酸化膜が最終的に形成でき、更に、Si層の厚さ
も厚膜化が可能であるためにデバイスの適用上の自由度
が高いSIMOX法によるSOI基板1が形成できるい
う効果が奏される。更にまた、酸素イオン注入は5×1
0の17乗以下に設定されているので、低ドーズSIM
OX基板の特徴である低欠陥密度のSOI基板が得られ
る。
According to such a manufacturing method, since the thickness of the Si layer is increased by epitaxial Si growth before high-temperature oxidation, the amount of high-temperature oxidation can be increased regardless of the thickness of the Si layer after oxygen implantation and annealing. Thus, the buried oxide film and the Si layer can be made thicker. Therefore, since the thickness of the internal oxide film can be increased, a buried oxide film having a low pinhole density and a high oxide film breakdown voltage can be finally formed, and the thickness of the Si layer can be increased. Therefore, there is an effect that the SOI substrate 1 can be formed by the SIMOX method which has a high degree of freedom in application of the device. Furthermore, oxygen ion implantation is 5 × 1
Since it is set to 0 or less than 17th power, low dose SIM
An SOI substrate having a low defect density, which is a feature of the OX substrate, can be obtained.

【0022】この実施の形態では、エピタキシャルSi
成長を用いたが、成長したSi層が完全に酸化される前
であれば、ポリシリコンやアモルファスシリコン成長を
用いることができる。但し、既述のようにエピタキシャ
ルSi成長を用いる場合は、成長したSi層は完全に酸
化する必要はない。
In this embodiment, the epitaxial Si
Although growth is used, polysilicon or amorphous silicon growth can be used as long as the grown Si layer is not completely oxidized. However, when epitaxial Si growth is used as described above, the grown Si layer does not need to be completely oxidized.

【0023】先の実施の形態では、酸素注入及びアニー
ル後にSi成長する場合に本発明が適用されているが、
埋込酸化膜厚膜化のための高温酸化後にエピタキシャル
Si成長する場合についても本発明を適用することがで
きる。その実施の形態が、図5〜図8に示されている。
図5と図6は、図1と図2に完全にそれぞれに一致し、
それらが示すステップスは、実施の両形態で全く同じで
ある。図7に示されるように、埋込酸化膜4’の厚膜化
のための高温酸化を行った後に、外部酸化膜6’を除去
し、図8に示されるように、エピタキシャルSi成長を
行いSi層3’を厚膜化するように、追加Si膜5’を
形成する。
In the above embodiment, the present invention is applied to the case where Si is grown after oxygen implantation and annealing.
The present invention can also be applied to a case where epitaxial Si is grown after high-temperature oxidation for forming a buried oxide film. The embodiment is shown in FIGS.
FIGS. 5 and 6 correspond completely to FIGS. 1 and 2, respectively.
The steps they show are exactly the same in both embodiments. As shown in FIG. 7, after performing high-temperature oxidation for increasing the thickness of the buried oxide film 4 ', the external oxide film 6' is removed, and epitaxial Si growth is performed as shown in FIG. An additional Si film 5 'is formed so as to increase the thickness of the Si layer 3'.

【0024】この実施の形態においても、埋込酸化膜と
Si層の厚膜化が図れることになる。又、その厚さの調
整も自由である。埋込酸化膜の厚膜化に関しては、図8
の状態のSi層3’の膜厚により制限を受けることには
なるが、製造プロセス上で図7で埋込酸化膜の厚膜化を
行い、図8でSi層3’,5’の厚膜化を行っているた
め、この実施の形態の方が製造上の制御性に優れてい
る。なお、この実施の形態では、成長したSi層をその
ままデバイスを作るSi層として用いるために、成長す
るSi層をポリシリコンやアモルファスシリコンとする
ことはない。ただし、アモルファスSi成長しアニール
を行って単結晶化するような場合には適応可能である。
Also in this embodiment, it is possible to increase the thickness of the buried oxide film and the Si layer. The thickness can be freely adjusted. Regarding the increase in the thickness of the buried oxide film, FIG.
In the manufacturing process, the thickness of the buried oxide film is increased in FIG. 7 and the thickness of the Si layers 3 ′ and 5 ′ is increased in FIG. Since the film is formed, this embodiment is superior in controllability in manufacturing. In this embodiment, since the grown Si layer is used as it is as a Si layer for forming a device, the grown Si layer is not made of polysilicon or amorphous silicon. However, it can be applied to the case where amorphous Si is grown and annealed to form a single crystal.

【0025】図9〜図14は、本発明の実施の更に他の
形態を示している。酸素注入及びアニール後にエピタキ
シャルSi成長し、高温酸化を行い埋込酸化膜の厚膜化
を行った後にエピタキシャルSi成長によりSi層の厚
膜化を図る製造方法とすることもできる。そのための製
造方法が、図9〜図14に示されている。
FIGS. 9 to 14 show still another embodiment of the present invention. It is also possible to adopt a manufacturing method in which epitaxial Si is grown after oxygen implantation and annealing, high-temperature oxidation is performed to increase the thickness of the buried oxide film, and then the Si layer is thickened by epitaxial Si growth. The manufacturing method for that is shown in FIGS.

【0026】図9〜図10は、実施の最初の形態と同一
のステップスにより、埋込酸化膜の厚膜化を図り、図1
3に示されるように、酸化膜除去した後に、図14に示
されるように、再追加Si層5”の成長を行い、所望の
膜厚にSi層を厚膜化する。
FIGS. 9 and 10 show the same steps as those of the first embodiment to increase the thickness of the buried oxide film.
As shown in FIG. 3, after removing the oxide film, as shown in FIG. 14, a re-added Si layer 5 ″ is grown to increase the thickness of the Si layer to a desired thickness.

【0027】この方法によれば、内部酸化膜3の膜厚を
厚く形成できるので、ピンホール密度がより低く酸化膜
耐圧のより高い埋込酸化膜が形成でき、更に、Si層の
厚さも厚膜化が可能であるために、デバイスの適用上の
自由度が更に高いSIMOX法によるSOI基板を形成
することができる。
According to this method, the thickness of the internal oxide film 3 can be increased, so that a buried oxide film having a lower pinhole density and a higher oxide film breakdown voltage can be formed, and the thickness of the Si layer can be increased. Since film formation is possible, an SOI substrate by a SIMOX method, which has a higher degree of freedom in device application, can be formed.

【0028】特に、埋込酸化膜の厚膜化の高温酸化の処
理の前に、エピタキシャルSi成長を行うため、図10
の状態でのSi層の厚さによらず高温酸化量を多くして
埋込酸化膜の更なる厚膜化が図れ、高温酸化後のSi層
膜厚に合わせエピタキシャルSi成長を行い所望のSi
膜厚を制御性よく形成できるという相乗的に格別の効果
を奏する。
In particular, since epitaxial Si growth is performed before the high-temperature oxidation treatment for increasing the thickness of the buried oxide film, FIG.
The thickness of the buried oxide film can be further increased by increasing the amount of high-temperature oxidation regardless of the thickness of the Si layer in the state of (1).
This has a synergistic and special effect that the film thickness can be formed with good controllability.

【0029】この実施の形態では、図11のステップで
エピタキシャルSi成長が用いられているが、成長した
Si層が完全に酸化される前では、ポリシリコンやアモ
ルファスシリコン成長を用いることができる。但し、エ
ピタキシャルSi成長を用いる場合は、成長したSi層
は完全に酸化する必要はない。図14のステップでは成
長したSi層をそのままデバイスを作るSi層として用
いるために、成長するSi層をポリシリコンやアモルフ
ァスシリコンとすることはない。但し、アモルファスS
i成長しアニールを行って単結晶化するような場合には
適応可能である。
In this embodiment, epitaxial Si growth is used in the step shown in FIG. 11, but polysilicon or amorphous silicon growth can be used before the grown Si layer is completely oxidized. However, when epitaxial Si growth is used, the grown Si layer does not need to be completely oxidized. In the step of FIG. 14, since the grown Si layer is used as it is as a Si layer for forming a device, the grown Si layer is not made of polysilicon or amorphous silicon. However, amorphous S
It can be applied to the case of i-growing, annealing and single crystallization.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によるSi基板の酸化膜形成方法
は、本発明の課題が自由自在・制御自在に達成される。
According to the method for forming an oxide film on a Si substrate according to the present invention, the objects of the present invention can be achieved freely and freely.

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

【図1】図1は、本発明によるSi基板の酸化膜形成方
法の実施の形態を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a method for forming an oxide film on a Si substrate according to the present invention.

【図2】図2は、図1の次のステップを示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 1;

【図3】図3は、図2の次のステップを示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 2;

【図4】図4は、図3の次のステップを示す断面図であ
る。。
FIG. 4 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 3; .

【図5】図5は、本発明によるSi基板の酸化膜形成方
法の実施の他の形態を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the method for forming an oxide film on a Si substrate according to the present invention.

【図6】図6は、図5の次のステップを示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 5;

【図7】図7は、図6の次のステップを示す断面図であ
る。
FIG. 7 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 6;

【図8】図8は、図7の次のステップを示す断面図であ
る。。
FIG. 8 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 7; .

【図9】図9は、本発明によるSi基板の酸化膜形成方
法の実施の更に他の形態を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing still another embodiment of the method of forming an oxide film on a Si substrate according to the present invention.

【図10】図10は、図9の次のステップを示す断面図
である。
FIG. 10 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 9;

【図11】図11は、図10の次のステップを示す断面
図である。
FIG. 11 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 10;

【図12】図12は、図11の次のステップを示す断面
図である。。
FIG. 12 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 11; .

【図13】図13は、図12の次のステップを示す断面
図である。
FIG. 13 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 12;

【図14】図14は、図13の次のステップを示す断面
図である。。
FIG. 14 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 13; .

【図15】図15は、公知方法を示す断面図である。FIG. 15 is a sectional view showing a known method.

【図16】図16は、図15の次のステップを示す断面
図である。
FIG. 16 is a sectional view showing a step subsequent to FIG. 15;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…Si基板 2…酸素イオン注入層 3…Si層 4…埋込酸化膜 5…酸化膜 6…エピタキシャルSi層 7…外部酸化膜 8…内部酸化膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Si substrate 2 ... Oxygen ion implantation layer 3 ... Si layer 4 ... Buried oxide film 5 ... Oxide film 6 ... Epitaxial Si layer 7 ... External oxide film 8 ... Internal oxide film

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Si層に酸素イオンを注入してSI層の内
部に埋込酸化膜を形成するための埋込ステップと、 前記Si層を高温酸化することにより内部酸化膜を前記
埋込酸化膜に重ねて新たに追加埋込酸化膜を形成して最
終埋込酸化膜を形成し、且つ、外部酸化膜を形成するた
めの第1増厚ステップと、 前記内部酸化膜と前記外部酸化膜の間に形成されていた
Si層にSiの成長を行うことにより新たに追加Si膜
を形成して最終Si膜を形成するための第2増厚ステッ
プとからなるSi基板の酸化膜形成方法。
A buried step for implanting oxygen ions into the Si layer to form a buried oxide film inside the SI layer; and burying the internal oxide film by oxidizing the Si layer at a high temperature. A first thickening step for forming a final buried oxide film by newly forming an additional buried oxide film on the film, and forming an external oxide film; the internal oxide film and the external oxide film A second thickening step for forming a new additional Si film by forming Si on the Si layer formed during the second step to form a final Si film.
【請求項2】請求項1において、 前記Si層の膜厚をXで表し、前記追加Si膜の膜厚を
Yで表し、前記最終Si膜の膜厚をxで表し、前記最終
埋込酸化膜の膜厚をyで表せば、前記最終Si膜の膜厚
xと前記最終埋込酸化膜の膜厚yは、2変数変換関数で
ある次式: (x,y)=(x(X,Y),y(X,Y)) で表され、更に、 前記式に基づいて設計値(x,y)の通りに前記ステッ
プスを実行するためのステップとからなることを特徴と
するSi基板の酸化膜形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the thickness of the Si layer is represented by X, the thickness of the additional Si film is represented by Y, and the thickness of the final Si film is represented by x. If the thickness of the film is represented by y, the thickness x of the final Si film and the thickness y of the final buried oxide film are two-variable conversion functions: (x, y) = (x (X (X , Y), y (X, Y)), and the step of executing the steps according to the design value (x, y) based on the above equation. Oxide film forming method.
【請求項3】請求項1において、 Siの前記成長は、エピタキシャルSiの成長であるこ
とを特徴とするSi基板の酸化膜形成方法。
3. The method for forming an oxide film on a Si substrate according to claim 1, wherein said growing of Si is growing of epitaxial Si.
【請求項4】請求項1において、更に、 前記外部酸化膜を除去するための除去ステップとからな
ることを特徴とするSi基板の酸化膜形成方法。
4. The method according to claim 1, further comprising a removing step for removing the external oxide film.
【請求項5】請求項4において、更に、 前記外部酸化膜を除去するための除去ステップとからな
り、 前記第1増厚ステップは、前記第2増厚ステップより時
間的に先行し、 Siの前記成長は、エピタキシャルSiの成長であるこ
とを特徴とするSi基板の酸化膜形成方法。
5. The method according to claim 4, further comprising a removing step for removing the external oxide film, wherein the first thickening step temporally precedes the second thickening step. The method for forming an oxide film on a Si substrate, wherein the growth is growth of epitaxial Si.
【請求項6】請求項1において、 前記第2増厚ステップは、前記第1増厚ステップより時
間的に先行することを特徴とするSi基板の酸化膜形成
方法。
6. The method according to claim 1, wherein the second thickening step temporally precedes the first thickening step.
【請求項7】請求項6において、 Siの前記成長は、エピタキシャル成長、ポリシリコン
成長、アモルファスシリコン成長の群から選択される1
又はそれ以上の組合せの成長であることを特徴とするS
i基板の酸化膜形成方法。
7. The method according to claim 6, wherein the growth of Si is selected from the group consisting of epitaxial growth, polysilicon growth, and amorphous silicon growth.
Or S or more combinations of growth
A method for forming an oxide film on an i-substrate.
【請求項8】請求項1において、 前記注入のドーズ量は、5・(10の17乗)/平方c
mより小さいことを特徴とするSi基板の酸化膜形成方
法。
8. The method according to claim 1, wherein the dose of the implantation is 5 · (10 17) / square c.
m. A method for forming an oxide film on a Si substrate, the method comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004528707A (en) * 2001-01-23 2004-09-16 バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド Method of forming SOI
JP2005333052A (en) * 2004-05-21 2005-12-02 Sony Corp Simox substrate and its manufacturing method, and semiconductor device using same and method for manufacturing electrooptical display device using same

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