JP2963353B2 - Manufacturing method of dielectric isolation substrate and dielectric isolation substrate - Google Patents

Manufacturing method of dielectric isolation substrate and dielectric isolation substrate

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JP2963353B2 JP29356494A JP29356494A JP2963353B2 JP 2963353 B2 JP2963353 B2 JP 2963353B2 JP 29356494 A JP29356494 A JP 29356494A JP 29356494 A JP29356494 A JP 29356494A JP 2963353 B2 JP2963353 B2 JP 2963353B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、誘電体分離基板の製造
方法及び誘電体分離基板の構造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a dielectric isolation substrate and a structure of the dielectric isolation substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体装置の素子分離技術の1つ
として絶縁体を用いた誘電体分離技術が知られている
が、この誘電体分離技術はpn接合分離技術に比べて、高
温動作時の漏れ電流が少ない、寄生サイリスタによるラ
ッチアップがない、電圧印加の極性を考慮する必要がな
い、寄生容量が少ない等の特徴を備えたものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a dielectric isolation technique using an insulator has been known as one of element isolation techniques of a semiconductor device. , There is no latch-up due to a parasitic thyristor, there is no need to consider the polarity of voltage application, and the parasitic capacitance is small.

【0003】誘電体分離を実現する技術としては、 SOS
と称されるサファイヤ基板上にシリコンを気相成長させ
る方法、絶縁膜上に堆積した非晶質シリコンを再結晶さ
せる方法、シリコンウエハの直接接着を利用した方法、
シリコンウエハへ酸素のイオン注入を行い、分離層を形
成する SIMOX法等が知られている。また、シリコンウエ
ハの一部をエッチングして酸化膜を形成した後、多結晶
シリコンを厚く堆積し裏側から研磨することで、厚い多
結晶シリコンで保持された、島状の分離された単結晶シ
リコンを得る方法も知られている。
[0003] As a technology for realizing dielectric isolation, SOS
A method of vapor-phase growing silicon on a sapphire substrate, a method of recrystallizing amorphous silicon deposited on an insulating film, a method using direct bonding of a silicon wafer,
A SIMOX method or the like for forming an isolation layer by implanting oxygen ions into a silicon wafer is known. Also, after etching a part of the silicon wafer to form an oxide film, polycrystalline silicon is deposited thickly and polished from the back side, so that island-shaped isolated single crystal silicon held by thick polycrystalline silicon Are also known.

【0004】しかしながら、これらの方法においては、
異種の材料を一体化して誘電体分離基板を構成するた
め、誘電体分離基板に反りが発生するという問題点があ
った。例えば、熱膨張率 1.6×10-7/ ℃である酸化膜を
介して、熱膨張率が 2.5×10-6/ ℃で、熱膨張による寸
法変化が酸化膜の寸法変化の約15倍である、2つのシリ
コンウエハを張り合わせた場合、一方のシリコンウエハ
の厚さが他方のシリコンウエハの厚さに比べて薄いと、
薄い方のシリコンウエハの応力が開放される結果、薄い
方のシリコンウエハ側に凸となるように誘電体分離基板
に湾曲(反り)が生じていた。
However, in these methods,
Since the dielectric isolation substrate is formed by integrating different kinds of materials, there is a problem that the dielectric isolation substrate is warped. For example, through an oxide film with a thermal expansion coefficient of 1.6 × 10 -7 / ℃, the thermal expansion coefficient is 2.5 × 10 -6 / ℃, the dimensional change due to thermal expansion is about 15 times the dimensional change of the oxide film When two silicon wafers are bonded, if the thickness of one silicon wafer is smaller than the thickness of the other silicon wafer,
As a result of the release of the stress of the thinner silicon wafer, the dielectric isolation substrate is curved (warped) so as to project toward the thinner silicon wafer.

【0005】このため、従来では、特公昭54-33107に記
載されているように、絶縁基板の一方の面に常温で膨張
係数の大きな物質を堆積した後、他方の面にシリコンを
高温でエピ成長させる方法、または、特開平5-190874に
記載されているように、反り緩和用の半導体基板を裏面
に固着しておく方法、または、図5に示す方法が提案さ
れていた。
For this reason, conventionally, as described in Japanese Patent Publication No. 54-33107, a material having a large expansion coefficient is deposited on one surface of an insulating substrate at room temperature, and then silicon is epitaxially grown on the other surface at high temperature. A method of growing, a method of fixing a semiconductor substrate for warpage mitigation on the back surface as described in JP-A-5-190874, or a method shown in FIG. 5 has been proposed.

【0006】図5(a)に示す、特開平1-302740に記載
された方法は、絶縁膜1を介して表面側にシリコン活性
層2を形成する基板3の裏面に、絶縁膜4とそれを覆う
保護膜5を形成して反りを緩和する方法である。
FIG. 5A shows a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-302740, in which an insulating film 4 is formed on the back surface of a substrate 3 on which a silicon active layer 2 is formed on the front side via an insulating film 1. This is a method of forming a protective film 5 covering the substrate to alleviate the warpage.

【0007】また、図5(b)に示す、特開平5-160087
に記載された方法は、絶縁膜6を介して基板7上にシリ
コン活性層8を形成する場合に、絶縁膜6を、応力の小
さい窒化膜で構成して反りを緩和する方法である。
Further, as shown in FIG.
The method described in (1) is a method in which, when the silicon active layer 8 is formed on the substrate 7 via the insulating film 6, the insulating film 6 is formed of a nitride film having a small stress to reduce the warpage.

【0008】さらに、図5(c)に示す、特開平5-1753
25に記載された方法は、絶縁膜9を介して表面側にシリ
コン活性層10を形成する基板11の裏面に、多結晶シ
リコン12を堆積させて反りを緩和する方法である。
Further, as shown in FIG.
The method described in 25 is a method in which polycrystalline silicon 12 is deposited on the back surface of the substrate 11 on which the silicon active layer 10 is formed on the front side via the insulating film 9 to reduce the warpage.

【0009】従来は、以上に説明したような方法によっ
て、誘電体分離基板の反りを防止して、フォトリソグラ
フ工程における精確なパターン形成、または、真空チャ
ック等による、確実な基板固定あるいは基板移動を可能
にしてきた。
Conventionally, the dielectric isolation substrate is prevented from warping by the method described above, and accurate pattern formation in the photolithography process or reliable substrate fixing or substrate movement by a vacuum chuck or the like is performed. I have made it possible.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、図5(a)に示した、基板3の裏面に絶縁膜4とそ
れを覆う保護膜5を形成する方法では、2段階の膜形成
が必要であった。図5(b)に示した、絶縁膜6を応力
の小さい窒化膜で構成する方法では、基本的には、応力
が緩和されるが、例えば、応力を打ち消し合って反りを
減少させる方法に比べれば効果が小さかった。また、図
5(c)に示した、基板11の裏面に、多結晶シリコン
12を堆積させる方法では、多結晶シリコン12が変成
していく恐れがあった。さらに、特開平5-190874に記載
されているように、反り緩和用の半導体基板を、基板の
裏面に固着しておく方法においては、通常の誘電体分離
基板を形成する方法に比べて、さらに、シリコンウエハ
が1枚必要であった。このように、従来の方法では、効
果が小さいものであったり、工程が複雑になるといった
問題点があった。
However, for example, in the method of forming an insulating film 4 and a protective film 5 covering the insulating film 4 on the back surface of the substrate 3 shown in FIG. Met. In the method shown in FIG. 5B in which the insulating film 6 is formed of a nitride film having a small stress, the stress is basically relieved. However, for example, the stress is canceled to reduce the warpage by canceling the stress. The effect was small. In the method of depositing the polycrystalline silicon 12 on the back surface of the substrate 11 shown in FIG. 5C, there is a possibility that the polycrystalline silicon 12 is transformed. Furthermore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-190874, the method of fixing the semiconductor substrate for warpage mitigation to the back surface of the substrate is more complicated than the method of forming a normal dielectric isolation substrate. , One silicon wafer was required. As described above, the conventional method has problems that the effect is small and the process becomes complicated.

【0011】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、誘電体分離基板の反り
の低減が図れる、製造が容易な誘電体分離基板の製造方
法、または、その方法を用いて形成した誘電体分離基板
の構造を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a dielectric isolation substrate which can reduce the warpage of the dielectric isolation substrate and which is easy to manufacture, or a method thereof. An object of the present invention is to provide a structure of a dielectric isolation substrate formed by using the method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の誘電体分離基板の製造方法は、支持
基板となる第1半導体層と、その第1半導体層の表面側
に、素子分離誘電体膜となる第1絶縁膜を介して形成さ
れた第2半導体層とを備えた誘電体分離基板に対し、前
記第1半導体層の裏面側からイオン注入を行った後、熱
処理を行って、前記第1絶縁膜に対して略上下対称とな
る位置に、第2絶縁膜を形成することを特徴とするもの
である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a dielectric isolation substrate, comprising the steps of: providing a first semiconductor layer serving as a support substrate; After performing ion implantation from the back surface side of the first semiconductor layer, heat treatment is performed on a dielectric isolation substrate including a second semiconductor layer formed via a first insulating film serving as an element isolation dielectric film. And forming a second insulating film at a position substantially vertically symmetric with respect to the first insulating film.

【0013】また、請求項2記載の誘電体分離基板の製
造方法は、支持基板となる第1半導体層と、その第1半
導体層の表面側に、素子分離誘電体膜となる第1絶縁膜
を介して第2半導体層を形成すると共に、前記第1半導
体層の裏面側に、前記第1絶縁膜に対して略上下対称に
形成された第2絶縁膜を介して第3半導体層を形成する
誘電体分離基板の製造方法であって、前記第1半導体層
の表面側または裏面側からイオン注入を行った後、熱処
理を行って、それぞれ、前記第1絶縁膜と前記第2絶縁
膜とを形成することを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a dielectric isolation substrate, comprising: a first semiconductor layer serving as a support substrate; and a first insulating film serving as an element isolation dielectric film on a surface side of the first semiconductor layer. And forming a third semiconductor layer on the back surface side of the first semiconductor layer via a second insulating film formed substantially vertically symmetrically with respect to the first insulating film. A method for manufacturing a dielectric isolation substrate, comprising: performing ion implantation from the front side or the back side of the first semiconductor layer, and then performing heat treatment to respectively perform the first insulating film and the second insulating film. Is formed.

【0014】請求項1記載の誘電体分離基板の製造方法
によって、支持基板となる第1半導体層の表面側に、素
子分離誘電体膜となる第1絶縁膜を介して第2半導体層
が形成されると共に、前記第1半導体層の裏面側に、第
2絶縁膜を介して第3半導体層が形成された、略上下対
称な構造を備えた誘電体分離基板を形成することができ
A method for manufacturing a dielectric isolation substrate according to claim 1.
Accordingly, a second semiconductor layer is formed on the front surface side of the first semiconductor layer serving as the support substrate via the first insulating film serving as the element isolation dielectric film, and the second semiconductor layer is formed on the back surface side of the first semiconductor layer. (2) It is possible to form a dielectric isolation substrate having a substantially vertically symmetric structure in which a third semiconductor layer is formed via an insulating film.
You .

【0015】さらに、支持基板となる第1半導体層上
に、素子分離誘電体膜となる絶縁膜を介して第2半導体
層を備えた誘電体分離基板において、前記絶縁膜が、多
結晶シリコン膜と、その多結晶シリコン膜を挟む一対の
圧縮応力を有する、上部絶縁膜及び下部絶縁膜とを形成
することによって絶縁膜の応力を緩和することができ
る。
Further, in a dielectric isolation substrate having a second semiconductor layer on a first semiconductor layer which becomes a supporting substrate with an insulating film which becomes an element isolation dielectric film interposed therebetween, the insulating film may be a polycrystalline silicon film. When a pair of compressive stress sandwich the polysilicon film, and an upper insulating layer and lower insulating film formation
Can reduce the stress of the insulating film.
You.

【0016】[0016]

【作用】請求項1記載の誘電体分離基板の製造方法は、
支持基板となる第1半導体層の表面側に、素子分離誘電
体膜となる第1絶縁膜を介して、活性層となる第2半導
体層を形成する誘電体分離基板に対し、第1半導体層の
裏面側からイオン注入を行った後、熱処理を行って、第
1絶縁膜に対して略上下対称となる位置に、第2絶縁膜
を形成するものである。この方法によって、表面側の所
定深さに、素子分離誘電体膜となる第1絶縁膜が形成さ
れ、裏面側の所定深さに第2絶縁膜が形成された、略上
下対称な層構造を備えた誘電体分離基板(請求項3記載
の誘電体分離基板)を容易に形成することができる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a dielectric isolation substrate.
A first semiconductor layer is formed on a surface of a first semiconductor layer serving as a support substrate via a first insulating film serving as an element isolation dielectric film and a second semiconductor layer serving as an active layer. After performing ion implantation from the back side of the substrate, heat treatment is performed to form a second insulating film at a position substantially vertically symmetric with respect to the first insulating film. By this method, a substantially vertically symmetric layer structure in which a first insulating film serving as an element isolation dielectric film is formed at a predetermined depth on the front side and a second insulating film is formed at a predetermined depth on the rear side. The provided dielectric isolation substrate (the dielectric isolation substrate according to claim 3) can be easily formed.

【0017】例えば、誘電体分離基板の支持基板である
シリコン基板(第1半導体層)の裏面側より、酸素のイ
オンを注入した後、熱処理を行い、シリコン基板裏面の
所定深さに、第2絶縁膜であるシリコン酸化膜を形成す
ればよい。このように構成することによって、誘電体分
離基板に内在する応力を打ち消して、工程途中での反り
の発生を抑制することができる。
For example, after implanting oxygen ions from the back surface side of the silicon substrate (first semiconductor layer) which is the support substrate of the dielectric isolation substrate, heat treatment is performed to bring the second substrate to a predetermined depth on the back surface of the silicon substrate. What is necessary is just to form a silicon oxide film which is an insulating film. With this configuration, it is possible to cancel the stress inherent in the dielectric isolation substrate and suppress the occurrence of warpage during the process.

【0018】第1半導体層と第2半導体層を同じ材料で
構成すると共に、第1絶縁膜と第2絶縁膜が同じ組成と
なるように構成すれば、誘電体分離基板の反りの抑制効
果を高めることができる。また、製造工程において、表
面のシリコン等で構成された活性層に対する処理と同様
の処理を、誘電体分離基板の裏面にも施すことに拠っ
て、誘電体分離基板の表裏面の応力の違いを発生させる
要因を減少させることができるので、さらに反りの発生
を抑制することができる。
If the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are made of the same material and the first insulating film and the second insulating film are made to have the same composition, the effect of suppressing the warpage of the dielectric isolation substrate can be reduced. Can be enhanced. Also, in the manufacturing process, the same treatment as that for the active layer made of silicon or the like on the front surface is performed on the back surface of the dielectric separation substrate, so that the difference in stress between the front and back surfaces of the dielectric separation substrate is reduced. Since the factors to be generated can be reduced, the occurrence of warpage can be further suppressed.

【0019】また、請求項2記載の誘電体分離基板の製
造方法は、支持基板となる第1半導体層の表面側に、素
子分離誘電体膜となる第1絶縁膜を介して、活性層とな
る第2半導体層を形成すると共に、第1半導体層の裏面
側に、第2絶縁膜を介して、第3半導体層を形成する誘
電体分離基板を製造する方法であって、第1絶縁膜も、
第1半導体層の表面側からイオン注入を行った後、熱処
理を行うことで形成したものである。この方法によっ
て、請求項1記載の製造方法と同様に、略上下対称な層
構造を有する誘電体分離基板(請求項3記載の誘電体分
離基板)を容易に形成することができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a dielectric isolation substrate, comprising: forming an active layer on a surface side of a first semiconductor layer serving as a support substrate via a first insulating film serving as an element isolation dielectric film; Forming a second semiconductor layer formed on a back surface of the first semiconductor layer and a second dielectric layer via a second insulating film. Also,
It is formed by performing heat treatment after performing ion implantation from the surface side of the first semiconductor layer. According to this method, similarly to the manufacturing method according to the first aspect, a dielectric isolation substrate having a substantially vertically symmetric layer structure (the dielectric isolation substrate according to the third aspect) can be easily formed.

【0020】また、支持基板となる第1半導体層上に、
素子分離誘電体膜となる絶縁膜を介して第2半導体層を
備えた誘電体分離基板において、絶縁膜を、多結晶シリ
コン膜と、その多結晶シリコン膜を挟む一対の圧縮応力
を有する、上部絶縁膜及び下部絶縁膜とで構成する。
えば、第1半導体層と第2半導体層の間に介在させる絶
縁膜の上部絶縁膜及び下部絶縁膜を、シリコン酸化膜で
構成すればよい。このように構成することによって、シ
リコン酸化膜の圧縮応力を収縮応力を有する多結晶シリ
コンで相殺させて、誘電体分離基板の反りの抑制を図る
ことができる。
Further, on the first semiconductor layer serving as a support substrate,
In a dielectric isolation substrate provided with a second semiconductor layer via an insulating film serving as an element isolation dielectric film, an insulating film is formed by forming a polycrystalline silicon film and a pair of compressive stresses sandwiching the polycrystalline silicon film. It is composed of an insulating film and a lower insulating film . For example, the upper insulating film and the lower insulating film of the insulating film interposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may be made of a silicon oxide film. With this configuration, the compressive stress of the silicon oxide film can be offset by the polycrystalline silicon having the contraction stress, and the warpage of the dielectric isolation substrate can be suppressed.

【0021】[0021]

【実施例】まず、図4に基づいて本発明の誘電体分離基
板の一実施例について説明する。図4は誘電体分離基板
の断面図で、13は支持基板となる第1半導体層、14
は素子分離誘電体膜となる第1絶縁膜、15は第1絶縁
膜14を介して第1半導体層13の表面側に形成された
第2半導体層である。支持基板となる第1半導体層13
は第2半導体層15に比べて厚く形成されている。16
は第1半導体層の裏面側に形成された第2絶縁膜、17
は第2絶縁膜16を介して第1半導体層13の裏面側に
形成された第3半導体層である。誘電体分離基板の裏面
からの第2絶縁膜16の形成深さは、誘電体分離基板の
表面からの第1絶縁膜14の形成深さと略同じに設定さ
れて、誘電体分離基板は、略上下対称の構造となるよう
に構成されている。第1絶縁膜14及び第2絶縁膜16
は、例えば、酸化膜または窒化膜で構成する。このよう
に構成された誘電体分離基板では、第1絶縁膜14及び
第2絶縁膜16には圧縮応力が働き、第2半導体層1
5、及び、第3半導体層17には収縮応力が働くが、そ
れらの応力は釣合うので、誘電体分離基板の反りを小さ
くすることができる。
First, an embodiment of the dielectric isolation substrate of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the dielectric isolation substrate, 13 is a first semiconductor layer serving as a support substrate,
Denotes a first insulating film serving as an element isolation dielectric film, and 15 denotes a second semiconductor layer formed on the surface side of the first semiconductor layer 13 with the first insulating film 14 interposed therebetween. First semiconductor layer 13 serving as support substrate
Are formed thicker than the second semiconductor layer 15. 16
Denotes a second insulating film formed on the back surface side of the first semiconductor layer;
Is a third semiconductor layer formed on the back side of the first semiconductor layer 13 via the second insulating film 16. The formation depth of the second insulating film 16 from the back surface of the dielectric isolation substrate is set to be substantially the same as the formation depth of the first insulation film 14 from the front surface of the dielectric isolation substrate. It is configured to have a vertically symmetric structure. First insulating film 14 and second insulating film 16
Is composed of, for example, an oxide film or a nitride film. In the thus-configured dielectric isolation substrate, a compressive stress acts on the first insulating film 14 and the second insulating film 16 and the second semiconductor layer 1
Shrinkage stress acts on the fifth and third semiconductor layers 17, but those stresses are balanced, so that the warpage of the dielectric isolation substrate can be reduced.

【0022】次に、本発明の誘電体分離基板の製造方法
の一実施例を図1に基づいて説明する。図1に示す実施
例は、2枚のウエハを張り合わせて形成する誘電体分離
基板の製造方法を示すもので、まず、(a)に示すよう
に、シリコン基板18を酸化し、表面側に酸化膜19
(第1絶縁膜)を形成する。次に、酸化膜19を挟ん
で、(b)に示す、予め清浄化しておいたシリコン基板
20(第1半導体層)を、(c)に示すように、シリコ
ン基板18に張り合わせ、熱処理を加えて接着する。
Next, an embodiment of the method for manufacturing a dielectric isolation substrate according to the present invention will be described with reference to FIG. The embodiment shown in FIG. 1 shows a method of manufacturing a dielectric isolation substrate formed by laminating two wafers. First, as shown in FIG. 1A, a silicon substrate 18 is oxidized and oxidized on the front side. Membrane 19
(First insulating film) is formed. Next, the silicon substrate 20 (first semiconductor layer), which has been cleaned in advance as shown in FIG. 2B, is bonded to the silicon substrate 18 as shown in FIG. And glue.

【0023】その後、裏返して、シリコン基板18の裏
面を、コロイダルシリカ等の機械的化学的研磨剤を用い
て、シリコン基板18が所望の厚さになるまで研磨し
て、第2半導体層であるシリコン活性層21を形成す
る。しかるのち、シリコン基板20の裏面より酸素のイ
オン注入法により、打ち込み層22を形成する。この場
合、表面側のシリコン活性層21の厚みと、裏面側に形
成された、打ち込み層22を介してシリコン基板20に
接するシリコン層23の厚みとが略同じになるように構
成する。さらに、第1絶縁層である酸化膜19の厚さ
と、第2絶縁層となる打ち込み層22の厚さが略同じに
なるように構成する。最後に、熱処理を加えて、(d)
に示すように、裏面側の酸素の打ち込み層22を酸化膜
24に変える。
Thereafter, the silicon substrate 18 is turned over and the back surface of the silicon substrate 18 is polished using a mechanical and chemical polishing agent such as colloidal silica until the silicon substrate 18 has a desired thickness, thereby forming a second semiconductor layer. A silicon active layer 21 is formed. Thereafter, the implanted layer 22 is formed from the back surface of the silicon substrate 20 by an ion implantation method of oxygen. In this case, the thickness of the silicon active layer 21 on the front side and the thickness of the silicon layer 23 formed on the rear side and in contact with the silicon substrate 20 via the implanted layer 22 are substantially the same. Further, the thickness of the oxide film 19 as the first insulating layer and the thickness of the implanted layer 22 as the second insulating layer are substantially the same. Finally, heat treatment is applied to (d)
As shown in FIG. 6, the oxygen implanted layer 22 on the back side is changed to an oxide film 24.

【0024】次に、図2に基づいて本発明の誘電体分離
基板の製造方法の異なる実施例について説明する。図2
に示す実施例は、誘電体分離基板の表面側の第1絶縁膜
も、SIMOX法を用いて酸素のイオン注入で形成するもの
である。まず、(a)に示すように、支持基板となるシ
リコン基板25(第1半導体層)の表面側及び裏面側か
ら酸素のイオン注入を行い、表面または裏面から、それ
ぞれ、略同じ深さに、略同じ厚さの打ち込み層26,2
7を形成する。その後、(b)に示すように、熱処理を
施し、酸素の打ち込み層26,27を、それぞれ、第1
絶縁膜である酸化膜28、第2絶縁膜である酸化膜29
に変える。これに伴い、誘電体分離基板の表面側、また
は、裏面側には、それぞれ、第2半導体層であるシリコ
ン活性層30、第3半導体層であるシリコン層31が形
成される。図1及び図2に示した実施例では、絶縁膜は
酸化膜であったが、酸化膜に限定されず、窒化膜で構成
してもよい。
Next, a description will be given of another embodiment of the method for manufacturing a dielectric isolation substrate according to the present invention with reference to FIG. FIG.
In the embodiment shown in (1), the first insulating film on the surface side of the dielectric isolation substrate is also formed by ion implantation of oxygen using the SIMOX method. First, as shown in (a), oxygen ions are implanted from the front side and the back side of the silicon substrate 25 (first semiconductor layer) serving as a support substrate, and from the front side or the back side, respectively, to approximately the same depth, Implanted layers 26, 2 having substantially the same thickness
7 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 3B, heat treatment is performed to implant the oxygen implanted layers 26 and 27, respectively, in the first
Oxide film 28 as an insulating film, oxide film 29 as a second insulating film
Change to Accordingly, a silicon active layer 30 as a second semiconductor layer and a silicon layer 31 as a third semiconductor layer are formed on the front side or the back side of the dielectric isolation substrate, respectively. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the insulating film is an oxide film. However, the insulating film is not limited to the oxide film, and may be formed of a nitride film.

【0025】次に、図3に基づいて本発明の誘電体分離
基板の異なる実施例について説明する。図3に示す実施
例は、支持基板となる第1半導体層32上に、第1絶縁
膜である絶縁膜33を介して、第2半導体層34を形成
した誘電体分離基板において、収縮応力を有する多結晶
シリコン膜33aを、一対の圧縮応力を有する、上部絶
縁膜33b及び下部絶縁膜33cとで挟んで絶縁膜33
を構成したものである。支持基板となる第1半導体層3
2は、第2半導体層34より厚く形成されている。圧縮
応力を有する、上部絶縁膜33b及び下部絶縁膜33c
としては、例えば、酸化膜が挙げられる。従来の誘電体
分離基板では、第1半導体層と第2半導体層との間に介
在させる絶縁膜を酸化膜のみで構成していたため、酸化
膜の圧縮応力により、誘電体分離基板に反りが発生して
いたが、図3に示すように絶縁膜33を構成することに
より、絶縁膜33に内在する応力を相殺することが可能
となり、誘電体分離基板の反りを減少させることができ
る。但し、絶縁膜33は、酸化膜に限定されない。
Next, different embodiments of the dielectric isolation substrate of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 3, in a dielectric isolation substrate in which a second semiconductor layer 34 is formed on a first semiconductor layer 32 serving as a support substrate via an insulating film 33 serving as a first insulating film, shrinkage stress is reduced. The polycrystalline silicon film 33a is sandwiched between an upper insulating film 33b and a lower insulating film 33c having a pair of compressive stresses.
It is what constituted. First semiconductor layer 3 serving as a support substrate
2 is formed thicker than the second semiconductor layer 34. Upper insulating film 33b and lower insulating film 33c having compressive stress
For example, an oxide film may be used. In the conventional dielectric isolation substrate, since the insulating film interposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer is composed of only the oxide film, the dielectric isolation substrate warps due to the compressive stress of the oxide film. However, by forming the insulating film 33 as shown in FIG. 3, it is possible to cancel the stress inherent in the insulating film 33, and to reduce the warpage of the dielectric isolation substrate. However, the insulating film 33 is not limited to an oxide film.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上に説明したように、請求項1または
請求項2記載の誘電体分離基板の製造方法は、酸素のイ
オン注入という手法を用いることにより、裏面側にも表
面側と同様の絶縁膜を形成した構造を備えた、反りの少
ない高品質の、請求項3記載の誘電体分離基板を容易に
形成することができる。これにより、フォトリソグラフ
工程において、高精度のパターニングが可能になると共
に、真空チャック等による、基板の固定及び基板の移動
を確実に行うことが可能となるので、誘電体分離基板の
構造の高密度、高性能の半導体集積回路の開発、実用化
を促進すると共に、その製造方法を安定にし、製造歩留
りを向上させることができる。
As described above, in the method of manufacturing a dielectric isolation substrate according to claim 1 or 2, the same method as that of the front side is used for the back side by using the technique of ion implantation of oxygen. It is possible to easily form a high-quality dielectric isolation substrate having a structure in which an insulating film is formed and having a small amount of warpage. This enables high-precision patterning in the photolithography process, and also allows the substrate to be securely fixed and moved by a vacuum chuck or the like, so that the structure of the dielectric isolation substrate has a high density. In addition to promoting the development and practical application of a high-performance semiconductor integrated circuit, the manufacturing method can be stabilized and the manufacturing yield can be improved.

【0027】また、圧縮応力を有する絶縁膜で、多結晶
シリコンの層を挟み込んで、第1半導体層と第2半導体
層間の絶縁膜を形成すれば、絶縁膜の応力を低減するこ
とができ、反りの少ない高品質の誘電体分離基板を容易
に実現することができる。
Further, an insulating film having a compressive stress, by sandwiching a layer of polycrystalline silicon, by forming the first semiconductor layer and the second semiconductor interlayer insulating film, it is possible to reduce the stress of the insulating film, A high-quality dielectric isolation substrate with less warpage can be easily realized.

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

【図1】本発明の誘電体分離基板の製造方法の一実施例
を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a method for manufacturing a dielectric isolation substrate of the present invention.

【図2】本発明の誘電体分離基板の製造方法の異なる実
施例を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a different embodiment of the method for manufacturing a dielectric isolation substrate according to the present invention.

【図3】本発明の誘電体分離基板の異なる実施例を示す
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the dielectric isolation substrate of the present invention.

【図4】本発明の誘電体分離基板の一実施例を示す断面
図である。
FIG. 4 is a sectional view showing one embodiment of the dielectric isolation substrate of the present invention.

【図5】従来の誘電体分離基板の例を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a conventional dielectric isolation substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

19 酸化膜(第1絶縁膜) 20 シリコン基板(第1半導体層) 21 シリコン活性層(第2半導体層) 24 酸化膜(第2絶縁膜) 25 シリコン基板(第1半導体層) 28 酸化膜(第1絶縁膜) 29 酸化膜(第2絶縁膜) 30 シリコン活性層(第2半導体層) 31 シリコン層(第3半導体層) 32 第1半導体層 33 絶縁膜 33a 多結晶シリコン膜 33b 上部絶縁膜 33c 下部絶縁膜 34 第2半導体層 Reference Signs List 19 oxide film (first insulating film) 20 silicon substrate (first semiconductor layer) 21 silicon active layer (second semiconductor layer) 24 oxide film (second insulating film) 25 silicon substrate (first semiconductor layer) 28 oxide film ( (First insulating film) 29 oxide film (second insulating film) 30 silicon active layer (second semiconductor layer) 31 silicon layer (third semiconductor layer) 32 first semiconductor layer 33 insulating film 33a polycrystalline silicon film 33b upper insulating film 33c Lower insulating film 34 Second semiconductor layer

フロントページの続き (72)発明者 白井 良史 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 岸田 貴司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 高野 仁路 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−217824(JP,A) 特開 平2−58873(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/12 H01L 21/265 H01L 21/762 Continuing on the front page (72) Inventor Yoshifumi Shirai 1048 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works Co., Ltd. Nisoji 1048, Kazuma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd. (56) References JP-A-5-217824 (JP, A) JP-A-2-58873 (JP, A) (58) Fields studied .Cl. 6 , DB name) H01L 27/12 H01L 21/265 H01L 21/762

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 支持基板となる第1半導体層と、その第
1半導体層の表面側に、素子分離誘電体膜となる第1絶
縁膜を介して形成された第2半導体層とを備えた誘電体
分離基板に対し、前記第1半導体層の裏面側からイオン
注入を行った後、熱処理を行って、前記第1絶縁膜に対
して略上下対称となる位置に、第2絶縁膜を形成するこ
とを特徴とする誘電体分離基板の製造方法。
1. A semiconductor device comprising: a first semiconductor layer serving as a support substrate; and a second semiconductor layer formed on a surface side of the first semiconductor layer via a first insulating film serving as an element isolation dielectric film. After performing ion implantation on the dielectric isolation substrate from the back side of the first semiconductor layer, heat treatment is performed to form a second insulating film at a position substantially vertically symmetric with respect to the first insulating film. A method for manufacturing a dielectric isolation substrate.
【請求項2】 支持基板となる第1半導体層と、その第
1半導体層の表面側に、素子分離誘電体膜となる第1絶
縁膜を介して第2半導体層を形成すると共に、前記第1
半導体層の裏面側に、前記第1絶縁膜に対して略上下対
称に形成された第2絶縁膜を介して第3半導体層を形成
する誘電体分離基板の製造方法であって、前記第1半導
体層の表面側及び裏面側からイオン注入を行った後、熱
処理を行って、それぞれ、前記第1絶縁膜と前記第2絶
縁膜とを形成することを特徴とする誘電体分離基板の製
造方法。
A first semiconductor layer serving as a supporting substrate, and a second semiconductor layer formed on a surface side of the first semiconductor layer via a first insulating film serving as an element isolation dielectric film; 1
A method for manufacturing a dielectric isolation substrate, wherein a third semiconductor layer is formed on a back side of a semiconductor layer via a second insulating film formed substantially vertically symmetrically with respect to the first insulating film, A method of manufacturing a dielectric isolation substrate, comprising: performing ion implantation from the front side and the back side of a semiconductor layer, and then performing heat treatment to form the first insulating film and the second insulating film, respectively. .
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