JP3216535B2 - SOI substrate and manufacturing method thereof - Google Patents

SOI substrate and manufacturing method thereof

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JP3216535B2 JP23037296A JP23037296A JP3216535B2 JP 3216535 B2 JP3216535 B2 JP 3216535B2 JP 23037296 A JP23037296 A JP 23037296A JP 23037296 A JP23037296 A JP 23037296A JP 3216535 B2 JP3216535 B2 JP 3216535B2
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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、半導体基板の構造
およびその製造方法に関し、特にパワーデバイスに有用
となるSOI(Silicon on Insulat
or)基板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a semiconductor substrate and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an SOI (Silicon on Insulator) useful for a power device.
or) a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン基板の張り合わせ法は、多層膜
構造の基板、特にSOI基板の作製方法として注目され
てその開発が進められている。
2. Description of the Related Art A silicon substrate bonding method has attracted attention as a method for manufacturing a substrate having a multilayer structure, particularly an SOI substrate, and has been developed.

【0003】この張り合わせSOI基板は、電力制御用
機器に用いられる高耐圧デバイスにおいて実用化され、
低電圧動作の次世代のCMOSデバイス用の基板として
もその研究開発が盛んになってきている。このような中
で、パワーデバイスの分野において高耐圧デバイスが実
用化された実績を基に、高機能化、高集積化、高信頼性
を目指したインテリジェントパワーIC基板への張り合
わせSOI基板の展開が活発化してきた。このインテリ
ジェントパワーICにおいては、高耐圧で且つ大電流動
作のパワーデバイスとこのパワーデバイスを制御するた
めの周辺回路を構成するCMOSデバイスが混載される
ことが必要になる。そこで、このパワーデバイスと周辺
回路を構成するCMOSデバイスとを同一チップ上に形
成し、これらを互いに完全に絶縁分離するために張り合
わせSOI基板が用いられるようになってきた。
[0003] This bonded SOI substrate has been put to practical use in high withstand voltage devices used for power control equipment.
Research and development on substrates for next-generation CMOS devices operating at low voltage have been actively conducted. Under these circumstances, the development of SOI substrates bonded to intelligent power IC substrates aiming for higher functionality, higher integration, and higher reliability has been developed based on the results of the practical use of high voltage devices in the field of power devices. It has been activated. In this intelligent power IC, it is necessary to mount a power device having a high withstand voltage and a large current operation and a CMOS device constituting a peripheral circuit for controlling the power device in a mixed manner. Therefore, the power device and the CMOS device constituting the peripheral circuit are formed on the same chip, and a bonded SOI substrate has been used to completely insulate and isolate them from each other.

【0004】このような張り合わせSOI基板について
は特開平4−29353号公報に記載されているもの
(以下、第1の従来例と記す)と特願平6−15645
1号に記載されているもの(以下、第2の従来例と記
す)がある。
Such a bonded SOI substrate is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-29353 (hereinafter referred to as a first conventional example) and Japanese Patent Application No. 6-15645.
No. 1 (hereinafter referred to as a second conventional example).

【0005】以下、これらの公開公報に記載された従来
の技術について説明する。図9は、第1の従来例を説明
するための工程順の断面図である。
[0005] The conventional techniques described in these publications will be described below. FIG. 9 is a sectional view in the order of steps for explaining the first conventional example.

【0006】先ず、図9(a)に示すようにn+ 型単結
晶シリコン基板101表面が、フォトリソグラフィ技術
とドライエッチング技術とで選択的にエッチングされ
る。そして、n+ 型単結晶シリコン基板101表面に浅
い段差が形成される。次に、この段差の形成されたn+
型単結晶シリコン基板101表面に絶縁層102が形成
される。この絶縁層102は熱酸化あるいは化学気相成
長(CVD)法で形成されるシリコン酸化膜である。
First, as shown in FIG. 9A, the surface of an n + -type single crystal silicon substrate 101 is selectively etched by a photolithography technique and a dry etching technique. Then, a shallow step is formed on the surface of n + -type single crystal silicon substrate 101. Next, the n +
An insulating layer 102 is formed on the surface of the single-crystal silicon substrate 101. This insulating layer 102 is a silicon oxide film formed by thermal oxidation or chemical vapor deposition (CVD).

【0007】次に、図9(b)に示すように、段差部の
凸部に形成された絶縁層102は、研削研磨あるいはエ
ッチングで選択的に除去される。このようにして、n+
型単結晶シリコン基板101の露出面103と絶縁層1
02表面とが平坦化され同一面になるようにされる。
Next, as shown in FIG. 9B, the insulating layer 102 formed on the convex portion of the step is selectively removed by grinding or polishing. Thus, n +
Surface 103 of insulating type single crystal silicon substrate 101 and insulating layer 1
02 surface is flattened to be the same surface.

【0008】次に、図9(c)に示すようにn+ 型単結
晶シリコン基板101上にn- 型単結晶シリコン基板1
04が張り合わされる。そして、熱処理が施され強固に
接合された1枚の複合基板が得られる。
Next, as shown in FIG. 9C, an n -type single crystal silicon substrate 1 is formed on an n + -type single crystal silicon substrate 101.
04 is attached. Then, a single composite substrate which is subjected to the heat treatment and firmly bonded is obtained.

【0009】次に、図9(c)に記したX−Y面までn
- 型単結晶シリコン基板104は研削研磨される。そし
て、n- 型単結晶シリコン基板104は所望の膜厚に形
成されるとともにその表面は平坦化される。このように
して、単結晶シリコンの活性層が形成されるようにな
る。以下、この活性層をSOI層ということにする。
Next, n to the XY plane shown in FIG.
The- type single crystal silicon substrate 104 is ground and polished. Then, n -type single-crystal silicon substrate 104 is formed to have a desired film thickness and its surface is flattened. Thus, an active layer of single crystal silicon is formed. Hereinafter, this active layer is referred to as an SOI layer.

【0010】次に、絶縁層102上に位置するSOI層
の所定の領域がエッチングされ、絶縁層102に達する
分離溝が形成される。そして、この分離溝の表面は酸化
され、図9(d)に示すように、分離絶縁膜105が形
成される。さらに、この分離溝は多結晶シリコン膜10
6で充填される。このようにして、島状のSOI層10
7aが形成される。
Next, a predetermined region of the SOI layer located on the insulating layer 102 is etched to form a separation groove reaching the insulating layer 102. Then, the surface of the isolation groove is oxidized, and an isolation insulating film 105 is formed as shown in FIG. Further, this separation groove is formed in the polycrystalline silicon film 10.
Filled with 6. Thus, the island-shaped SOI layer 10
7a is formed.

【0011】このような張り合わせSOI基板において
は、SOI層107とn+ 型単結晶シリコン基板101
とを用いてパワーデバイスである縦型の高耐圧MOSト
ランジスタが形成される。また、島状のSOI層107
aに制御用のCMOSデバイスが形成される。
In such a bonded SOI substrate, the SOI layer 107 and the n + -type single crystal silicon substrate 101
A vertical high-voltage MOS transistor, which is a power device, is formed by using the above. In addition, the island-shaped SOI layer 107
A CMOS device for control is formed in a.

【0012】次に、図10を用いて第2の従来例を説明
する。図10は第2の従来例を説明するための工程順の
断面図である。
Next, a second conventional example will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a sectional view in the order of steps for explaining a second conventional example.

【0013】図10(a)に示すようにn- 型単結晶シ
リコン基板201表面が、第1の従来例と同様にして選
択的にエッチングされる。そして、n- 型単結晶シリコ
ン基板201表面に浅い段差が形成される。次に、この
段差の形成されたn- 型単結晶シリコン基板201表面
に絶縁層202が形成される。この絶縁層202は熱酸
化あるいはCVD法で形成されるシリコン酸化膜であ
る。
As shown in FIG. 10A, the surface of an n - type single crystal silicon substrate 201 is selectively etched in the same manner as in the first conventional example. Then, a shallow step is formed on the surface of n -type single crystal silicon substrate 201. Next, an insulating layer 202 is formed on the surface of the n -type single crystal silicon substrate 201 on which the steps are formed. This insulating layer 202 is a silicon oxide film formed by thermal oxidation or CVD.

【0014】次に、第1の従来例で説明したように、段
差部の凸部に形成された絶縁層202は、研削研磨ある
いはエッチングで選択的に除去される。このようにし
て、n- 型単結晶シリコン基板201に露出面が形成さ
れ絶縁層202表面と同一面になるようにされる。
Next, as described in the first conventional example, the insulating layer 202 formed on the convex portion of the step is selectively removed by grinding or polishing. In this manner, an exposed surface is formed on n -type single-crystal silicon substrate 201 so as to be flush with the surface of insulating layer 202.

【0015】次に、CVD法で多結晶シリコン層203
がn- 型単結晶シリコン基板201の露出面と絶縁層2
02上に形成される。そして、この多結晶シリコン層2
03表面が研磨され、その表面が鏡面にされる。
Next, a polycrystalline silicon layer 203 is formed by CVD.
Is the exposed surface of n -type single-crystal silicon substrate 201 and insulating layer 2
02 is formed. And this polycrystalline silicon layer 2
03 surface is polished and its surface is made mirror-finished.

【0016】次に、図10(c)に示すようにn- 型単
結晶シリコン基板201上の多結晶シリコン層203に
+ 型単結晶シリコン基板204が張り合わされる。そ
して、熱処理が施され強固に接合された1枚の複合基板
が得られる。
Next, as shown in FIG. 10C, an n + -type single-crystal silicon substrate 204 is bonded to the polycrystalline silicon layer 203 on the n -- type single-crystal silicon substrate 201. Then, a single composite substrate which is subjected to the heat treatment and firmly bonded is obtained.

【0017】次に、n- 型単結晶シリコン基板201は
研削研磨される。そして、n- 型単結晶シリコン基板2
01は所望の膜厚に形成されるとともにその表面は平坦
化される。このようにして、SOI層が形成されるよう
になる。
Next, the n - type single crystal silicon substrate 201 is ground and polished. Then, the n - type single crystal silicon substrate 2
01 is formed to a desired film thickness and its surface is flattened. Thus, an SOI layer is formed.

【0018】次に、絶縁層202上に位置するSOI層
の所定の領域がエッチングされ、絶縁層202に達する
分離溝が形成される。そして、この分離溝の表面は酸化
され、図10(d)に示すように、分離絶縁膜205が
形成される。さらに、この分離溝は多結晶シリコン膜2
06で充填される。このようにして、島状のSOI層2
07aが形成される。
Next, a predetermined region of the SOI layer located on the insulating layer 202 is etched to form a separation groove reaching the insulating layer 202. Then, the surface of the isolation groove is oxidized, and an isolation insulating film 205 is formed as shown in FIG. Further, this separation groove is formed in the polycrystalline silicon film 2.
06. Thus, the island-shaped SOI layer 2
07a is formed.

【0019】このような張り合わせSOI基板において
は、多結晶シリコン層203にはn+ 型単結晶シリコン
基板204から高濃度の不純物が導入されるようにな
る。そして、SOI層207とn+ 型単結晶シリコン基
板204とを用いてパワーデバイスである縦型の高耐圧
MOSトランジスタが形成される。また、島状のSOI
層207aに制御用のCMOSデバイスが形成される。
In such a bonded SOI substrate, a high-concentration impurity is introduced into the polycrystalline silicon layer 203 from the n + -type single-crystal silicon substrate 204. Then, using the SOI layer 207 and the n + -type single crystal silicon substrate 204, a vertical high withstand voltage MOS transistor as a power device is formed. Also, island-shaped SOI
A control CMOS device is formed on the layer 207a.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】以上に説明した従来技
術のうち第1の従来例では、張り合わせSOI基板の一
方の張り合わせ面すなわちn+ 型単結晶シリコン基板1
01表面に単結晶シリコン面と絶縁層の面とが混在して
いる。
In the first prior art of the prior art described above, one of the bonded surfaces of the bonded SOI substrate, that is, the n + -type single crystal silicon substrate 1 is used.
On the surface 01, a single-crystal silicon surface and an insulating layer surface are mixed.

【0021】このような異質の材料が混在している面を
平坦化する場合、今日の研削研磨技術あるいはエッチン
グ技術では、このような面の表面段差を10nm以下に
することは困難である。このため、張り合わせ面の平坦
度が不足するようになり接合面に未接合部分(ボイド)
が発生するようになる。そして、このような張り合わせ
SOI基板にインテリジェントパワーICを作製してい
く過程でこのボイド部分で剥離が生じたり、基板の割れ
や欠けが発生する。そして、例えば縦型MOSトランジ
スタが機能しなくなるという問題が起こる。
When flattening a surface in which such different materials are mixed, it is difficult to reduce the surface step of such a surface to 10 nm or less by today's grinding and polishing technology or etching technology. For this reason, the flatness of the bonding surface becomes insufficient, and the unbonded portion (void) is formed on the bonded surface.
Will occur. Then, in the process of manufacturing an intelligent power IC on such a bonded SOI substrate, peeling occurs at the void portion, and cracking or chipping of the substrate occurs. Then, for example, a problem occurs that the vertical MOS transistor does not function.

【0022】また、第2の従来例では、このようなボイ
ド発生はなくなるが、多結晶シリコン層203を成膜し
さらにその表面を鏡面に研磨する工程が追加される。こ
のため、このような張り合わせSOI基板の製造コスト
が増加するようになる。
In the second conventional example, such voids are not generated, but a step of forming a polycrystalline silicon layer 203 and polishing the surface to a mirror surface is added. For this reason, the manufacturing cost of such a bonded SOI substrate increases.

【0023】また、このようなSOI基板のn+ 型単結
晶シリコン基板204は、搭載する縦型MOSトランジ
スタのドレイン側となるが、この多結晶シリコン層20
3がドレイン側に挟まれる構造になるため、縦型MOS
トランジスタのオン抵抗が高くなる。そして、インテリ
ジェントパワーICの動作速度が低下するようにもな
る。
The n + -type single crystal silicon substrate 204 of the SOI substrate is on the drain side of the vertical MOS transistor to be mounted.
3 is sandwiched on the drain side, so that the vertical MOS
The on-resistance of the transistor increases. Then, the operation speed of the intelligent power IC also decreases.

【0024】本発明の目的は、張り合わせSOI基板の
接合面、特にパワーデバイスである縦型MOSトランジ
スタが形成される領域の接合面でボイド発生がなく、デ
バイス作製工程で割れや欠けの発生しない構造のSOI
基板およびその製造方法を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a structure in which no voids are generated at a bonding surface of a bonded SOI substrate, particularly at a bonding surface of a region where a vertical MOS transistor as a power device is formed, and no crack or chip is generated in a device manufacturing process. SOI
It is to provide a substrate and a method for manufacturing the same.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】このために本発明のSO
I基板では、第1の半導体基板の主面の所定の領域に設
けられた凹部に熱流動性をもつ絶縁層が形成され、前記
第1の半導体基板の主面と前記絶縁層の表面とで第2の
半導体基板に接着され、前記第1の半導体基板の裏面が
研磨あるいはエッチングされて所定の膜厚のSOI層と
なっている張り合わせSOI基板となっている。
For this purpose, the SO of the present invention is used.
In the I-substrate, an insulating layer having thermal fluidity is formed in a concave portion provided in a predetermined region on the main surface of the first semiconductor substrate, and the main surface of the first semiconductor substrate and the surface of the insulating layer form The bonded SOI substrate is bonded to a second semiconductor substrate, and the back surface of the first semiconductor substrate is polished or etched to form an SOI layer having a predetermined thickness.

【0026】ここで、前記第1の半導体基板は一導電型
で低濃度の不純物を含有するシリコン半導体基板であ
り、前記第2の半導体基板は同導電型で高濃度の不純物
を含有するシリコン基板であるあるいは、前記絶縁層
は前記凹部に被着する第1の絶縁層上に塗布された無機
ガラス塗布液より形成されているあるいは、前記絶縁
層の表面には高濃度不純物が含有されている。
Here, the first semiconductor substrate is a silicon semiconductor substrate of one conductivity type containing low concentration impurities, and the second semiconductor substrate is a silicon substrate of the same conductivity type containing high concentration impurities. It is . Alternatively, the insulating layer is made form an inorganic glass coating liquid coated on the first insulating layer you deposited in the recess. Alternatively, the surface of the insulating layer contains high concentration impurities.

【0027】そして上記の張り合わせSOI基板のウ
ェーハであって、前記ウェーハ周辺部の前記SOI層が
一定の幅で除去されているあるいは、張り合わせSO
I基板のウェーハであって、前記絶縁層が前記SOI層
で完全に被覆され外部に露出しないように形成されてい
る。
[0027] Then, a wafer of the above laminated SOI substrate, the SOI layer of the wafer peripheral portion is removed with a constant width. Or, bonding SO
An I-substrate wafer, wherein the insulating layer is completely covered with the SOI layer and formed so as not to be exposed to the outside.
You.

【0028】あるいは、本発明のSOI基板の製造方法
は、第1の半導体基板の主面の所定の領域をエッチング
し凹部を形成する工程と、前記凹部に選択的に絶縁層を
形成する工程と、前記絶縁層の表面部に選択的に高濃度
不純物をイオン注入する工程と、前記絶縁層を熱処理し
た後、第2の半導体基板を前記第1の半導体基板の主面
側に密着させ高温熱処理し前記第1の半導体基板と第2
の半導体基板とを接着させる工程とを含む。
Alternatively, the method for manufacturing an SOI substrate according to the present invention comprises the steps of: forming a concave portion by etching a predetermined region of the main surface of the first semiconductor substrate; and forming an insulating layer selectively in the concave portion. Selectively ion-implanting high-concentration impurities into the surface of the insulating layer, and heat-treating the insulating layer, and then bonding the second semiconductor substrate to the main surface of the first semiconductor substrate to perform a high-temperature heat treatment. The first semiconductor substrate and the second
Bonding the semiconductor substrate to the semiconductor substrate.

【0029】ここで、上記高濃度不純物のイオン注入
が、前記凹部に形成された前記絶縁層の全面または端部
の表面部にのみ行われるさらには、本発明のSOI基
板の製造方法は、前記第1の半導体基板と前記第2の半
導体基板とを接着させた後、前記第1の半導体基板の周
辺部のみを面取りする工程と、前記面取り後、前記第1
の裏面側を研削研磨し第1の半導体基板をSOI層にす
る工程とを含む。
Here, the ion implantation of the high concentration impurity is performed only on the entire surface of the insulating layer formed in the concave portion or only on the surface of the end portion . Further, the method for manufacturing an SOI substrate according to the present invention includes, after bonding the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate, chamfering only a peripheral portion of the first semiconductor substrate; After chamfering, the first
Grinding and polishing the back side of the first semiconductor substrate to form an SOI layer.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】次に、初めに本発明を説明するた
めの参考例を図1と図2に基づいて説明する。図1と図
2は本参考例の張り合わせSOI基板の製造工程順の断
面図である。以下、製造工程の説明の中で半導体基板の
構造も説明される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the present invention will be described first.
A reference example will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views of a bonded SOI substrate according to the present embodiment in the order of manufacturing steps. Hereinafter, the structure of the semi-conductor substrate in the description of the manufacturing process are also described.

【0031】図1(a)に示すように、第1の半導体基
板であるn- 型単結晶シリコン基板1の所定の領域に凹
部2が形成される。この凹部2は公知のフォトリソグラ
フィ技術とドライエッチング技術とでn- 型単結晶シリ
コン基板1の一部がエッチングされて形成される。ここ
で、n- 型単結晶シリコン基板1の比抵抗は0.1〜1
0Ω・cmであり、凹部2の深さはデバイスの設計耐圧
によって決定され、0.5〜2μmの範囲に設定される
ようになる。
As shown in FIG. 1A, a recess 2 is formed in a predetermined region of an n -type single-crystal silicon substrate 1 as a first semiconductor substrate. The recess 2 is formed by etching a part of the n -type single-crystal silicon substrate 1 by a known photolithography technique and a dry etching technique. Here, the specific resistance of the n -type single crystal silicon substrate 1 is 0.1 to 1
0 Ω · cm, and the depth of the concave portion 2 is determined by the design withstand voltage of the device, and is set in the range of 0.5 to 2 μm.

【0032】次に、この凹部2内に第1絶縁層3が形成
される。例えば、凹部の深さが1μmの場合には、この
第1絶縁層3の膜厚は0.1〜0.9μmに設定され
る。ここで、第1絶縁層3はn- 型単結晶シリコン基板
1の主面から後退するように形成されることが重要であ
る。なお、この第1絶縁層3は熱酸化法あるいはCVD
法で形成されるシリコン酸化膜である。
Next, a first insulating layer 3 is formed in the recess 2. For example, when the depth of the recess is 1 μm, the thickness of the first insulating layer 3 is set to 0.1 to 0.9 μm. Here, it is important that first insulating layer 3 is formed so as to recede from the main surface of n -type single-crystal silicon substrate 1. The first insulating layer 3 is formed by thermal oxidation or CVD.
This is a silicon oxide film formed by a method.

【0033】次に、n- 型単結晶シリコン基板1の表面
がフッ酸水溶液で洗浄される。この処理でn- 型単結晶
シリコン基板1の単結晶シリコンの露出面は疎水性にな
る。ここで、この処理では、第1絶縁層が除去されない
ように制御する必要がある。例えば、第1絶縁層3が熱
酸化法で形成されるシリコン酸化膜である場合には、濃
度49%のフッ酸(HF)を200倍の純水で希釈した
フッ酸水溶液での第1絶縁層のエッチング速度は2nm
/min程度となるので、このフッ酸水溶液での処理は
20min間以下で行われる。
Next, the surface of n - type single crystal silicon substrate 1 is washed with a hydrofluoric acid aqueous solution. By this processing, the exposed surface of the single crystal silicon of the n type single crystal silicon substrate 1 becomes hydrophobic. Here, in this process, it is necessary to control so that the first insulating layer is not removed. For example, in the case where the first insulating layer 3 is a silicon oxide film formed by a thermal oxidation method, the first insulating layer is made of a hydrofluoric acid aqueous solution obtained by diluting 49% hydrofluoric acid (HF) with 200 times pure water. Layer etch rate is 2nm
/ Min, so that the treatment with the hydrofluoric acid aqueous solution is performed for 20 minutes or less.

【0034】次に、図1(b)に示すように充填液4が
- 型単結晶シリコン基板1の表面全体に塗布される。
ここで、この充填液4として無機ガラス塗布液が用いら
れる。この時、第1絶縁層3の表面は親水性でありn-
型単結晶シリコン基板1表面は疎水性であるため、充填
液4となる無機ガラス塗布液は第1絶縁層3上にのみ付
着し、n- 型単結晶シリコン基板1表面でははじかれ
る。
Next, as shown in FIG. 1B, a filling liquid 4 is applied to the entire surface of the n -type single-crystal silicon substrate 1.
Here, an inorganic glass coating liquid is used as the filling liquid 4. At this time, the surface of the first insulating layer 3 is hydrophilic and n
Since the surface of the type single crystal silicon substrate 1 is hydrophobic, the inorganic glass coating liquid serving as the filling liquid 4 adheres only to the first insulating layer 3 and is repelled on the surface of the n type single crystal silicon substrate 1.

【0035】しかし、n- 型単結晶シリコン基板1表面
には図1(b)に示すように水滴状になった充填液4a
が残る。そこで、この水滴状の充填液4aを除去するた
めn- 型単結晶シリコン基板1は回転される。ここで、
無機ガラス塗布液の粘度は2×10-3Pa・S以下にな
るように設定されるとよい。
However, as shown in FIG. 1B, the surface of the n -- type single-crystal silicon substrate 1 is filled with a filling liquid 4a in the form of water droplets.
Remains. Therefore, the n -type single-crystal silicon substrate 1 is rotated to remove the water-like filling liquid 4a. here,
The viscosity of the inorganic glass coating solution is preferably set to 2 × 10 −3 Pa · S or less.

【0036】このようにして、図1(c)に示すように
- 型単結晶シリコン基板1の凹部2内に形成された第
1絶縁層3表面にのみ充填液4が形成されるようにな
る。
In this way, as shown in FIG. 1C, the filling liquid 4 is formed only on the surface of the first insulating layer 3 formed in the concave portion 2 of the n - type single crystal silicon substrate 1. Become.

【0037】次に、低温での熱処理が施され充填液4中
の溶媒が除去される。ここで、この熱処理は、150℃
の窒素雰囲気で20min程度行われる。また、この熱
処理で充填液4は熱硬化し、その粘性は高くなるが熱流
動性を有している。
Next, heat treatment at a low temperature is performed to remove the solvent in the filling liquid 4. Here, this heat treatment is performed at 150 ° C.
In a nitrogen atmosphere for about 20 minutes. In addition, the filling liquid 4 is thermally cured by this heat treatment, and its viscosity is increased, but it has thermal fluidity.

【0038】次に、n- 型単結晶シリコン基板1がアン
モニア水溶液、過酸化水素水と純水との混合溶液に入れ
られて、基板表面全面が親水性を有するようになる。
Next, the n - type single crystal silicon substrate 1 is placed in a mixed solution of an aqueous ammonia solution, a hydrogen peroxide solution and pure water, and the entire surface of the substrate becomes hydrophilic.

【0039】次に、図2(a)に示すように、このよう
になった第1の半導体基板であるn- 型単結晶シリコン
基板1と第2の半導体基板であるn+ 型単結晶シリコン
基板5とが張り合わされて熱処理が行われる。ここで、
このn+ 型単結晶シリコン基板5の比抵抗は0.005
〜0.03Ω・cmである。そして、この熱処理の温度
は1100℃程度である。この熱処理中に、充填液4は
流動し隙間を埋めるようになり、n- 型単結晶シリコン
基板1とn+ 型単結晶シリコン基板5との強固な接着を
可能にする。最終的には、この充填液4は固体の絶縁物
になり、図2(a)に示すように第2絶縁層6となる。
Next, as shown in FIG. 2A, the n - type single crystal silicon substrate 1 as the first semiconductor substrate and the n + type single crystal silicon as the second semiconductor substrate are formed. The heat treatment is performed with the substrate 5 being bonded. here,
The specific resistance of this n + type single crystal silicon substrate 5 is 0.005
0.03 Ω · cm. The temperature of this heat treatment is about 1100 ° C. During this heat treatment, the filling liquid 4 flows and fills the gaps, thereby enabling strong bonding between the n -type single-crystal silicon substrate 1 and the n + -type single-crystal silicon substrate 5. Finally, the filling liquid 4 becomes a solid insulator, and becomes the second insulating layer 6 as shown in FIG.

【0040】次に、図2(b)に示すようにn- 型単結
晶シリコン基板1は所定の厚さになるように研削研磨あ
るいはエッチングされSOI層7が形成される。
Next, as shown in FIG. 2B, the SOI layer 7 is formed by grinding or polishing the n -type single-crystal silicon substrate 1 to a predetermined thickness.

【0041】以上のようにして、n+ 型単結晶シリコン
基板5上の所定の領域に第2絶縁層と第1絶縁層3が積
層され、この上部にSOI層7が形成された構造の張り
合わせSOI基板が完成する。
As described above, the second insulating layer and the first insulating layer 3 are laminated in a predetermined region on the n + -type single-crystal silicon substrate 5, and the SOI layer 7 is formed thereon. The SOI substrate is completed.

【0042】以上に説明した参考例では、張り合わせS
OI基板の一方の張り合わせ面すなわちn- 型単結晶シ
リコン基板1表面に単結晶シリコン面と充填液4の面と
が混在している。そして、この充填液4は熱流動性を有
しており変形し接着剤として機能するようになる。
In the reference example described above, the bonding S
The single crystal silicon surface and the surface of the filling liquid 4 are mixed on one of the bonding surfaces of the OI substrate, that is, the surface of the n -type single crystal silicon substrate 1. Then, the filling liquid 4 has thermal fluidity and is deformed to function as an adhesive.

【0043】このため、張り合わせ面の平坦度が不十分
で30nm程度の凹凸があっても、2つの単結晶シリコ
ン基板の張り合わせは充分になされる。そして、張り合
わせ面の平坦度が不足するような場合でも接合面にボイ
ドが発生することは無い。
For this reason, even if the flatness of the bonding surface is insufficient and there are irregularities of about 30 nm, the two single-crystal silicon substrates are sufficiently bonded. Then, even when the flatness of the bonding surface is insufficient, no void is generated on the bonding surface.

【0044】次に、本発明の第の実施の形態を図3と
図4に基づいて説明する。図3と図4は本発明の張り合
わせSOI基板の製造工程順の断面図である。以下、製
造工程の説明の中で本発明の半導体基板の構造も説明さ
れる。また、上記参考例で説明したものと同一のものは
同一符号で示される。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views in the order of manufacturing steps of the bonded SOI substrate of the present invention. Hereinafter, the structure of the semiconductor substrate of the present invention will be described in the description of the manufacturing process. The same components as those described in the above reference example are denoted by the same reference numerals.

【0045】図3(a)に示すように、n- 型単結晶シ
リコン基板1の表面に第1絶縁膜マスク8が形成され、
この第1絶縁膜マスク8上に第2絶縁膜マスク9が形成
される。ここで、第1絶縁膜マスク8はシリコン酸化膜
で構成される。また、第2絶縁膜マスク9はシリコン窒
化膜で構成される。そして、レジストマスク10をエッ
チングのマスクにして、第1絶縁膜マスク8および第2
絶縁膜マスク9がドライエッチングされる。さらに、n
- 型単結晶シリコン基板1の表面もドライエッチングさ
れ凹部2が形成される。
As shown in FIG. 3A, a first insulating film mask 8 is formed on the surface of the n -type single crystal silicon substrate 1,
On this first insulating film mask 8, a second insulating film mask 9 is formed. Here, the first insulating film mask 8 is formed of a silicon oxide film. The second insulating film mask 9 is formed of a silicon nitride film. Then, using the resist mask 10 as an etching mask, the first insulating film mask 8 and the second
The insulating film mask 9 is dry-etched. Furthermore, n
- the surface of the type single crystal silicon substrate 1 is also concave portion 2 is dry-etched to form.

【0046】次に、レジストマスク10が除去され、第
2絶縁膜マスク9を熱酸化のマスクにして、凹部2の表
面が熱酸化される。そして、図3(b)に示すように膜
厚が1μm程度の絶縁層11が形成される。
Next, the resist mask 10 is removed, and the surface of the recess 2 is thermally oxidized using the second insulating film mask 9 as a thermal oxidation mask. Then, as shown in FIG. 3B, an insulating layer 11 having a thickness of about 1 μm is formed.

【0047】次に、第2絶縁膜マスク9が除去され、続
けて第1絶縁膜マスク8がエッチング除去される。この
工程で、絶縁層11の表面もエッチングされる。このよ
うにして、図3(c)に示すように、n- 型単結晶シリ
コン基板1の表面に露出面12が形成され、所定の領域
に絶縁層11が形成されるようになる。ここで、このエ
ッチング除去後の露出面12と絶縁層11の段差は0.
1μm以下になるように制御される。
Next, the second insulating film mask 9 is removed, and subsequently, the first insulating film mask 8 is removed by etching. In this step, the surface of the insulating layer 11 is also etched. In this way, as shown in FIG. 3C, the exposed surface 12 is formed on the surface of the n -type single crystal silicon substrate 1, and the insulating layer 11 is formed in a predetermined region. Here, the level difference between the exposed surface 12 and the insulating layer 11 after the etching removal is 0.
It is controlled to be 1 μm or less.

【0048】次に、n- 型単結晶シリコン基板1表面全
面が酸化され、全面に膜厚が50nm程度のシリコン酸
化膜が形成される。
Next, the entire surface of the n - type single crystal silicon substrate 1 is oxidized, and a silicon oxide film having a thickness of about 50 nm is formed on the entire surface.

【0049】次に、図4(a)に示すように、レジスト
マスク13が形成され、これをイオン注入のマスクにし
て、不純物イオン14が絶縁層11上にイオン注入され
る。ここで、不純物イオン14はボロンイオン、リンイ
オンあるいはヒ素イオン等である。そして、これらのド
ーズ量は1×1015/cm2 程度に設定される。
Next, as shown in FIG. 4A, a resist mask 13 is formed, and impurity ions 14 are ion-implanted on the insulating layer 11 using this as a mask for ion implantation. Here, the impurity ions 14 are boron ions, phosphorus ions, arsenic ions, or the like. These doses are set to about 1 × 10 15 / cm 2 .

【0050】そして、レジストマスク13が除去され熱
処理が施される。このようにして、絶縁層11の上部領
域は、1020原子/cm3 以上の不純物が含まれるシリ
コン酸化膜となる。
Then, the resist mask 13 is removed and a heat treatment is performed. Thus, the upper region of the insulating layer 11 becomes a silicon oxide film containing impurities of 10 20 atoms / cm 3 or more.

【0051】次に、基板の全面が研削研磨される。この
ようにして、図4(b)に示すように、n- 型単結晶シ
リコン基板1の表面に露出面12と同一面になる絶縁層
11が形成される。
Next, the entire surface of the substrate is ground and polished. In this manner, as shown in FIG. 4B, an insulating layer 11 which is flush with the exposed surface 12 is formed on the surface of the n -type single-crystal silicon substrate 1.

【0052】次に、参考例で説明したように、n- 型単
結晶シリコン基板1とn+ 型単結晶シリコン基板5が張
り合わされて熱処理が行われる。そして、n- 型単結晶
シリコン基板1とn+ 型単結晶シリコン基板5とが強固
に接着される。さらに、n-型単結晶シリコン基板1は
所定の厚さになるように研削研磨されSOI層7が形成
される。
Next, as described in the reference example , the n -type single-crystal silicon substrate 1 and the n + -type single-crystal silicon substrate 5 are bonded to each other and a heat treatment is performed. Then, n -type single-crystal silicon substrate 1 and n + -type single-crystal silicon substrate 5 are firmly bonded. Further, n -type single-crystal silicon substrate 1 is ground and polished to a predetermined thickness to form SOI layer 7.

【0053】以上のようにして、n+ 型単結晶シリコン
基板5上の所定の領域に絶縁層11が形成され、この上
部にSOI層7が形成された構造の張り合わせSOI基
板が完成する。
As described above, the insulating layer 11 is formed in a predetermined region on the n + -type single crystal silicon substrate 5, and the bonded SOI substrate having the structure in which the SOI layer 7 is formed thereon is completed.

【0054】この第の実施の形態では、絶縁層11の
表面は高濃度不純物を含有するため熱流動性を帯びるよ
うになる。このため、熱酸化後に凹凸のあった絶縁層1
1の表面は平坦化されるようになる。また、参考例で説
明したように、この絶縁層11表面の粘性は低下してお
り変形し易く接着剤として機能するようになる。このた
め、張り合わせ面の平坦度が不十分であっても、2つの
単結晶シリコン基板の張り合わせは充分になされる。そ
して、接合面でボイドが発生することは無い。
In the first embodiment, since the surface of the insulating layer 11 contains high-concentration impurities, it has thermal fluidity. For this reason, the insulating layer 1 having irregularities after thermal oxidation
1 is flattened. Further, as described in the reference example , the viscosity of the surface of the insulating layer 11 is reduced and easily deformed to function as an adhesive. Therefore, even if the flatness of the bonding surface is insufficient, the two single-crystal silicon substrates are sufficiently bonded. Then, no void is generated at the joint surface.

【0055】次に、本発明の第の実施の形態を図5に
基づいて説明する。図5は、第の実施の形態で説明し
た図4(a)に対応するものである。この実施の形態で
は、不純物イオンが絶縁層の端部にのみ選択的にイオン
注入される点が第の実施の形態と異なる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 corresponds to FIG. 4A described in the first embodiment. In this embodiment, that the impurity ions are selectively ion-implanted only to the end portion of the insulating layer is different from the first embodiment.

【0056】第の実施の形態で説明したように、図3
で説明した工程を経てn- 型単結晶シリコン基板1の表
面に選択的に絶縁層11が形成される。
As described in the first embodiment, FIG.
The insulating layer 11 is selectively formed on the surface of the n -type single-crystal silicon substrate 1 through the steps described in (1).

【0057】次に、図5に示すように、レジストマスク
15が形成される。この場合には、絶縁層11の端部に
位置する領域が露出される。そして、これをイオン注入
のマスクにして、不純物イオン14が絶縁層11の端部
にイオン注入される。ここで、イオン注入の条件は図4
(a)で説明したのと同じである。
Next, as shown in FIG. 5, a resist mask 15 is formed. In this case, a region located at the end of the insulating layer 11 is exposed. Then, using this as a mask for ion implantation, impurity ions 14 are implanted into the end of the insulating layer 11. Here, the conditions of the ion implantation are shown in FIG.
This is the same as described in (a).

【0058】先に説明したように、熱酸化後の絶縁層1
1の表面にはかなりの凹凸がある。この凹凸は、特に絶
縁層11の端部で大きくなる。そこで、この領域に高濃
度の不純物を導入し熱流動しやすくすることで、第
実施の形態で述べたような効果が生じるようになる。
As described above, the insulating layer 1 after the thermal oxidation
The surface of No. 1 has considerable irregularities. This unevenness becomes particularly large at the end of the insulating layer 11. Therefore, by introducing a high-concentration impurity into this region to facilitate heat flow, the effect described in the first embodiment can be obtained.

【0059】以下、2つの単結晶シリコン基板の張り合
わせまでの工程は、第の実施の形態と同様であるので
その説明は省略される。
The steps up to the bonding of the two single-crystal silicon substrates are the same as those in the first embodiment, so that the description will be omitted.

【0060】次に、本発明の第の実施の形態を図6に
基づいて説明する。図6は本発明の張り合わせSOI基
板の一部の製造工程順の断面図である。ここで、第
実施の形態で説明したものと同一のものは同一符号で示
される。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a sectional view of a part of the bonded SOI substrate of the present invention in the order of manufacturing steps. Here, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0061】図6(a)に示すように、第の実施の形
態と同様に、n- 型単結晶シリコン基板1の表面に第1
絶縁膜マスク8が形成され、この第1絶縁膜マスク8上
に第2絶縁膜マスク9が形成される。ここで、第1絶縁
膜マスク8は膜厚の薄い、例えば20nm程度のシリコ
ン酸化膜で構成される。また、第2絶縁膜マスク9は第
の実施の形態の場合よりかなり厚いシリコン窒化膜で
構成される。そして、これらが公知のフォトリソグラフ
ィ技術とドライエッチング技術とでパターニングされ
る。さらに、n- 型単結晶シリコン基板1の表面もドラ
イエッチングされ凹部2が形成される。
[0061] As shown in FIG. 6 (a), similarly to the first embodiment, n - first on the surface of type single crystal silicon substrate 1
An insulating film mask 8 is formed, and a second insulating film mask 9 is formed on the first insulating film mask 8. Here, the first insulating film mask 8 is formed of a silicon oxide film having a small thickness, for example, about 20 nm. The second insulating film mask 9 is
It is composed of a silicon nitride film which is considerably thicker than in the case of the first embodiment. Then, these are patterned by known photolithography technology and dry etching technology. Further, the surface of n -type single-crystal silicon substrate 1 is also dry-etched to form recess 2.

【0062】次に、この第2絶縁膜マスク9を熱酸化の
マスクにして、凹部2の表面が熱酸化される。そして、
図6(b)に示すように膜厚が1.5μm程度の絶縁層
11が形成される。
Next, using the second insulating film mask 9 as a thermal oxidation mask, the surface of the concave portion 2 is thermally oxidized. And
As shown in FIG. 6B, an insulating layer 11 having a thickness of about 1.5 μm is formed.

【0063】次に、図6(c)に示すように、第2絶縁
膜マスク9がそのままイオン注入のマスクにされる。そ
して、不純物イオン14が絶縁層11上にイオン注入さ
れる。ここで、イオン注入の条件は第2の実施の形態で
説明したのと同様である。
Next, as shown in FIG. 6C, the second insulating film mask 9 is used as it is as a mask for ion implantation. Then, the impurity ions 14 are ion-implanted on the insulating layer 11. Here, conditions for ion implantation are the same as those described in the second embodiment.

【0064】以下、2つの単結晶シリコン基板の張り合
わせまでの工程は、第の実施の形態と同様であるので
その説明は省略される。
The steps up to the bonding of the two single-crystal silicon substrates are the same as in the first embodiment, so that the description will be omitted.

【0065】以上の第1の実施の形態から第の実施の
形態で説明したような張り合わせSOI基板の作製方法
で、張り合わせ基板の接着性は大幅に向上し、ボイド等
の発生は完全に抑制される。
In the method for manufacturing a bonded SOI substrate as described in the first to third embodiments, the adhesiveness of the bonded substrate is greatly improved, and the generation of voids and the like is completely suppressed. Is done.

【0066】次に、本発明の第の実施の形態を図7に
基づいて説明する。図7は本発明の張り合わせSOI基
板のウェーハの平面図と断面図である。ここで、上記の
実施の形態で説明したものと同一のものは同一符号で示
される。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a plan view and a cross-sectional view of a bonded SOI substrate wafer of the present invention. Here, the same components as those described in the above embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0067】図7(a)に示すように、上記実施の形態
で説明したように選択的に形成された絶縁層を有するn
- 型単結晶シリコン基板1がn+ 型単結晶シリコン基板
5に張り合わせられる。そして、n- 型単結晶シリコン
基板1の外周部3mm程度が面取り工程で除去される。
このようにすることで、張り合わせSOI基板のウェー
ハを用いてデバイスを作製する工程でのウェーハの剥が
れやウェーハ割れが低減するようになる。
As shown in FIG. 7A, n having an insulating layer selectively formed as described in the above embodiment mode is used.
The − type single crystal silicon substrate 1 is bonded to the n + type single crystal silicon substrate 5. Then, about 3 mm of the outer peripheral portion of the n -type single crystal silicon substrate 1 is removed in the chamfering step.
By doing so, peeling of the wafer and cracking of the wafer in the step of manufacturing a device using the wafer of the bonded SOI substrate can be reduced.

【0068】また、図7(b)に示すように、張り合わ
せSOI基板のウェーハ状態で絶縁層11はSOI層7
で完全に覆われるようにする。すなわち、絶縁層11が
露出しないように形成される。このようにすることで、
張り合わせSOI基板のウェーハを用いてデバイスを作
製する工程でのウェーハの剥がれやウェーハ割れは皆無
になる。
Further, as shown in FIG. 7B, in the wafer state of the bonded SOI substrate, the insulating layer 11 is
So that it is completely covered with. That is, the insulating layer 11 is formed so as not to be exposed. By doing this,
In the process of manufacturing a device using a bonded SOI substrate wafer, there is no wafer peeling or wafer cracking.

【0069】これに対し、図7(c)に示すように、絶
縁層11の一部が露出していると、デバイスの作製工
程、例えばフッ酸水溶液に浸せきされる工程でこの露出
する絶縁層はエッチング除去される。そして、空洞16
がn+ 型単結晶シリコン基板5とSOI層7との間にウ
ェーハ端で形成される。デバイスの作製工程で、この空
洞16部のSOI層は欠損しパーティクル汚染源にな
る。この点でも、図7(b)の構造は非常に効果的にな
る。
On the other hand, as shown in FIG. 7C, when a part of the insulating layer 11 is exposed, the exposed insulating layer is exposed in a device manufacturing process, for example, a process of dipping in a hydrofluoric acid aqueous solution. Is etched away. And the cavity 16
Are formed between the n + -type single-crystal silicon substrate 5 and the SOI layer 7 at the edge of the wafer. In the device manufacturing process, the SOI layer in the 16 cavities becomes defective and becomes a source of particle contamination. Also in this respect, the structure of FIG. 7B is very effective.

【0070】次に、本発明の第の実施の形態を図8に
基づいて説明する。この実施の形態は、参考例と第
実施の形態とを組み合わせたものである。ここで、図8
はこのようにして形成された張り合わせSOI基板のウ
ェーハの断面図となっている。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is a combination of the reference example and the fourth embodiment. Here, FIG.
Is a cross-sectional view of the bonded SOI substrate wafer thus formed.

【0071】図8に示すように、n+ 型単結晶シリコン
基板5上に選択的に第2絶縁層6と第1絶縁層3とが積
層して形成されている。そして、n- 型単結晶シリコン
基板が張り合わされ研削研磨されてSOI層7が形成さ
れている。
As shown in FIG. 8, a second insulating layer 6 and a first insulating layer 3 are selectively laminated on an n + -type single crystal silicon substrate 5. Then, the n -type single-crystal silicon substrate is laminated and polished and polished to form an SOI layer 7.

【0072】次に、第1絶縁層3上に位置するSOI層
7の所定の領域がエッチングされ、第1絶縁層3に達す
る分離溝が形成される。そして、この分離溝の表面は酸
化され、分離絶縁膜17が形成される。さらに、この分
離溝は多結晶シリコン膜18で充填される。このように
して、島状のSOI層が形成される。
Next, a predetermined region of the SOI layer 7 located on the first insulating layer 3 is etched to form a separation groove reaching the first insulating layer 3. Then, the surface of the isolation groove is oxidized, and an isolation insulating film 17 is formed. Further, this isolation groove is filled with a polycrystalline silicon film 18. Thus, an island-like SOI layer is formed.

【0073】以上の実施の形態では、n- 型単結晶シリ
コン基板にn+ 型単結晶シリコン基板が張り合わされる
場合が説明された。本発明はこのような半導体基板の張
り合わせに限定されるものでない。この他、導電型の異
なるシリコン基板の張り合わせでも、本発明は同様に適
用されるものである。さらに、異種の半導体基板同士の
張り合わせにも同様に適用できるものであることに言及
しておく。
[0073] In the above embodiment, n - if the type single crystal silicon substrate is n + type single crystal silicon substrate are bonded together is explained. The present invention is not limited to such bonding of semiconductor substrates. In addition, the present invention is similarly applied to the bonding of silicon substrates having different conductivity types. Further, it should be noted that the present invention can be similarly applied to bonding of different types of semiconductor substrates.

【0074】また、実施の形態で絶縁層にシリコン酸化
膜が用いられる場合について説明したが、その他シリコ
ン窒化膜あるいはシリコンオキシナイトライド膜等でも
絶縁層として適用できることにも言及しておく。
Although the case where a silicon oxide film is used for the insulating layer has been described in the embodiment, it should be noted that a silicon nitride film or a silicon oxynitride film can be used as the insulating layer.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上に説明した実施の形態では、張り合
わせSOI基板の一方の張り合わせ面に単結晶の半導体
結晶面と絶縁層の面とが混在している。そして、この絶
縁層は熱流動性を有しており変形し接着剤として機能す
るようになる。
In the embodiment described above, a single crystal semiconductor crystal surface and an insulating layer surface are mixed on one bonding surface of a bonded SOI substrate. Then, this insulating layer has thermal fluidity and is deformed to function as an adhesive.

【0076】また、張り合わせSOI基板のウェーハで
はSOI層の周辺部は、面取り工程で除去され、絶縁層
はSOI層から露出しないように形成されている。
In the bonded SOI substrate wafer, the periphery of the SOI layer is removed in a chamfering step, and the insulating layer is formed so as not to be exposed from the SOI layer.

【0077】このため、張り合わせ面の平坦度が不十分
であっても、2つの半導体基板の張り合わせは充分にな
される。そして、張り合わせ面の平坦度が不足するよう
な場合でも接合面にボイドは全く発生しなくなる。
Therefore, even if the flatness of the bonding surface is insufficient, the two semiconductor substrates are sufficiently bonded. Then, even when the flatness of the bonding surface is insufficient, no void is generated on the bonding surface.

【0078】また、本発明の張り合わせSOI基板を用
いて、デバイス例えばインテリジェントパワーICのよ
うなデバイスを作製する場合に、その製造工程で張り合
わせSOI基板の剥がれや欠けは皆無になる。また、本
発明の方法は簡単であり、張り合わせSOI基板の製造
コストは低減する。
When a device such as an intelligent power IC is manufactured using the bonded SOI substrate of the present invention, the bonded SOI substrate does not peel or chip in the manufacturing process. Further, the method of the present invention is simple, and the manufacturing cost of the bonded SOI substrate is reduced.

【0079】このようにして、本発明は、インテリジェ
ントパワーIC等のパワーデバイスの信頼性を向上させ
るとともに、その開発を促進するようになる。
As described above, the present invention improves the reliability of a power device such as an intelligent power IC and promotes its development.

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

【図1】本発明での参考例を説明するための工程順の断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view in the order of steps for explaining a reference example in the present invention.

【図2】本発明での参考例を説明するための工程順の断
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view in the order of steps for describing a reference example in the present invention.

【図3】本発明の第の実施の形態を説明するための工
程順の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view in the order of steps for explaining the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第の実施の形態を説明するための工
程順の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view in the order of steps for explaining the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第の実施の形態を説明するための工
程順の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view in a process order for explaining a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第の実施の形態を説明するための工
程順の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view illustrating a third embodiment of the present invention in the order of steps for explaining the third embodiment.

【図7】本発明の第の実施の形態を説明するウェーハ
の平面図と断面図である。
FIG. 7 is a plan view and a cross-sectional view of a wafer explaining a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第の実施の形態を説明するためのS
OI基板の断面図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a fifth embodiment of the present invention;
It is sectional drawing of an OI board.

【図9】従来の技術を説明するための製造工程順の断面
図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a conventional technique in the order of manufacturing steps.

【図10】従来の技術を説明するための製造工程順の断
面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a related art in the order of manufacturing steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,104,201 n- 型単結晶シリコン基板 2 凹部 3 第1絶縁層 4,4a 充填液 5,101,204 n+ 型単結晶シリコン基板 6 第2絶縁層 7,107,107a,207,207a SOI層 8 第1絶縁膜マスク 9 第2絶縁膜マスク 10,13,15 レジストマスク 11,102,202 絶縁層 12,103 露出面 14 不純物イオン 16 空洞 17,105,205 分離絶縁膜 18,106,203,206 多結晶シリコン膜1,104,201 n - type single-crystal silicon substrate 2 concave portion 3 first insulating layer 4,4a filling liquid 5,101,204 n + -type single-crystal silicon substrate 6 second insulating layer 7,107,107a, 207,207a SOI layer 8 First insulating film mask 9 Second insulating film mask 10, 13, 15 Resist mask 11, 102, 202 Insulating layer 12, 103 Exposed surface 14 Impurity ion 16 Cavity 17, 105, 205 Isolation insulating film 18, 106, 203,206 Polycrystalline silicon film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−24641(JP,A) 特開 平3−265154(JP,A) 特開 昭61−164238(JP,A) 特公 昭44−9025(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/762 H01L 21/02 H01L 27/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-24641 (JP, A) JP-A-3-265154 (JP, A) JP-A-61-164238 (JP, A) JP-B-44 9025 (JP, B1) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/762 H01L 21/02 H01L 27/12

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1の半導体基板の主面の所定の領域に
設けられた凹部に熱流動性をもつ絶縁層が形成され、前
記第1の半導体基板の主面と前記絶縁層の表面とで第2
の半導体基板が接着され、前記第1の半導体基板の裏面
が研削研磨あるいはエッチングされて所定の膜厚のSO
I層となっている張り合わせSOI基板のウェーハであ
って、前記ウェーハ周辺部の前記SOI層が一定の幅で
除去されていることを特徴とするSOI基板。。
An insulating layer having thermal fluidity is formed in a concave portion provided in a predetermined region of a main surface of the first semiconductor substrate, and a main surface of the first semiconductor substrate, a surface of the insulating layer, Second
Semiconductor substrate is adhered, and the back surface of the first semiconductor substrate is ground or polished to obtain a SO
The wafer of the bonded SOI substrate which is the I layer
Therefore, the SOI layer around the wafer has a constant width.
An SOI substrate which has been removed . .
【請求項2】 前記第1の半導体基板が一導電型で低濃
度不純物を含有するシリコン半導体基板であり、前記第
2の半導体基板が同導電型で高濃度不純物を含有するシ
リコン基板であることを特徴とする請求項1記載のSO
I基板。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor substrate is a silicon semiconductor substrate of one conductivity type containing a low concentration impurity, and the second semiconductor substrate is a silicon substrate of the same conductivity type containing a high concentration impurity. 2. The SO according to claim 1, wherein
I substrate.
【請求項3】 前記絶縁層が前記凹部に被着する第1の
絶縁層上に塗布された無機ガラス塗布液より形成されて
いることを特徴とする請求項1または請求項2記載のS
OI基板。
3. The S according to claim 1, wherein the insulating layer is formed of an inorganic glass coating liquid applied on the first insulating layer adhered to the recess.
OI substrate.
【請求項4】 前記絶縁層の表面に高濃度不純物が含有
されていることを特徴とする請求項1または請求項2記
載のSOI基板。
4. The SOI substrate according to claim 1, wherein a high concentration impurity is contained in a surface of said insulating layer.
【請求項5】 前記絶縁層が前記SOI層で完全に被覆
され外部に露出しないように形成されていることを特徴
とする請求項1から請求項4のうち1つの請求項に記載
のSOI基板。
5. The SOI substrate according to claim 1, wherein said insulating layer is completely covered with said SOI layer and formed so as not to be exposed to the outside. .
【請求項6】 第1の半導体基板の主面の所定の領域を
エッチングし凹部を形成する工程と、前記凹部に選択的
に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の表面部に選択
的に高濃度不純物をイオン注入する工程と、前記絶縁層
を熱処理した後、第2の半導体基板を前記第1の半導体
基板の主面側に密着させ高温熱処理し前記第1の半導体
基板と前記第2の半導体基板とを接着させる工程とを、
含むことを特徴とするSOI基板の製造方法。
6. A step of etching a predetermined region of the main surface of the first semiconductor substrate to form a concave portion, a step of selectively forming an insulating layer in the concave portion, and a step of selectively forming a surface portion of the insulating layer. Ion-implanting a high-concentration impurity into the first semiconductor substrate and heat-treating the insulating layer. Then, a second semiconductor substrate is brought into close contact with the main surface of the first semiconductor substrate, and a high-temperature heat treatment is performed. Bonding the semiconductor substrate to the second semiconductor substrate,
A method for manufacturing an SOI substrate, comprising:
【請求項7】 前記高濃度不純物のイオン注入が、前記
凹部の端部に形成された前記絶縁層の表面部にのみ行わ
れることを特徴とする請求項記載のSOI基板の製造
方法。
7. The method for manufacturing an SOI substrate according to claim 6 , wherein the ion implantation of the high-concentration impurity is performed only on a surface portion of the insulating layer formed at an end of the concave portion.
【請求項8】 前記第1の半導体基板と前記第2の半導
体基板とを接着させた後、前記第1の半導体基板の周辺
部のみを面取りする工程と、前記面取り後、前記第1の
裏面側を研削研磨し第1の半導体基板をSOI層にする
工程とを含むことを特徴とする請求項6または請求項7
記載のSOI基板の製造方法。
8. A step of bonding the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate and then chamfering only a peripheral portion of the first semiconductor substrate, and after the chamfering, the first back surface. claim, characterized in that it comprises a step of the first semiconductor substrate to grinding and polishing the side in the SOI layer 6 or claim 7
The manufacturing method of the described SOI substrate.
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