JPH01125924A - 誘電体分離基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は誘電体分離基板の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

ＩＣ：、ＬＳＩ等の半導体装置においては、素子間を分
離した構造とするため１例えば第２図に示す如き誘電体
分離基板が用いられる。同図にお＆Ｎで１は分離された
単結晶シリコン層、２はＳｉｎ。

層、３は多結晶シリコン層である。

第３図は本出願人が特願昭６１−２３１３１５号として
先に提案した斯かる誘電体分離基板の製造装置を表わし
ている。同図において１２はるつぼであり、内部に溶融
シリコン１１が入れである。

１３はヒータであり、溶融シリコン１１が固化しないよ
うに加熱している。１４はロートであり、溶融シリコン
１１を注ぎ口１５から鋳型１６内に流し込む、鋳型１６
は上型１７と下型１８とから構成されている。下型１８
には窪み２２が形成されており、そこに単結晶シリコン
基板♀ｌ（第２図における単結晶シリコン層１に対応す
る）を装填するようになっている。１９はヒータであり
、鋳型１６（単結１シリコン基板２１）を加熱し、溶融
シリコン１１が製造途中において固化するのを防止して
いる。

しかして単結晶シリコン基板２１の一方の主表面はアル
カリ性のエツチング液でエツチングされ。

７字状の溝が形成される。この表面に絶縁分離膜である
Ｓｉｎ、層２が熱酸化、ＣＶＤ等の方法で形成される。

このＳｉｎ、層２の上に多結晶シリコンＭ３が第３図の
装置を用いて形成される。

Ｓ　ｉｏ、層２が形成された基板２１は、Ｓｉｎ、層２
を上にして下型１８の窪み２２に装填される。

下型１８の上に上型１７を覆わせたとき、上型１７とＳ
　ｉｏ、層２との間には所定の空間が形成されるように
なされている。従って鋳型１６を回転し。

注ぎ口１５から溶融シリコン１１を注入すると、円心力
により溶融シリコン１１が窪み２２内に流れ込み、基板
２１上に層を形成する。この注入は溶融シリコン１１の
酸化を防止するため不活性雰囲気中で行ねれる。

その後鋳型１６を冷却し、溶融シリコン１１を固化させ
、多結晶シリコン層３を形成する。さらに基板２１をＳ
ｉｎ、層２が露出するまで研磨することにより、第２図
に示すように分離された単結晶シリコン層１を形成する
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように先の提案においては不活性ガス中において溶
融シリコン１１を注入するようにしているので、本来な
ら上型１７と下型１８の間隙から抜は出るはずの不活性
ガスが鋳型１６の窪み２２内に残留することがあった。

その結果その部分に溶融シリコン１１が注入されず、溝
の一部に空隙が形成されたり１時にはその部分に多結晶
シリコン層自体が形成されない場合があった。このよう
な誘電体分離基板はその後の製造工程で破損することが
多く１歩留まりが悪くなる。

本発明は斯かる状況に鑑み創案されたものであり、歩留
まりを改善するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の誘電体分離基板の製造方法は、半導体基板に溝
を形成する工程と、半導体基板の溝を形成した面に絶縁
層を形成する工程と、絶縁層の上に所定の空間ができる
ように半導体基板を鋳型中に装填する工程と、鋳型中を
脱気して、実質的に真空状態にする工程と、真空状態に
された鋳型中に溶融した半導体を注入する工程と、鋳型
を冷却し、溶融した半導体を固化する工程とを有するこ
とを特徴とする。

〔作用〕

半導体基板上にエツチング等により例えば７字状の溝が
形成される。溝が形成された表面には５１０２等よりな
る絶縁層が形成される。絶縁層が形成された基板は鋳型
中に装填される。少なくとも鋳型の内部は脱気され、実
質的に真空状態にされる。その中に溶融した半導体が注
入され、冷却、固化される。

従って溶融半導体がガスにより注入されない部分が形成
されることがなく、歩留りを向上させることができる。

〔実施例〕

第４図は本発明の誘電体分離基板の製造工程を表わして
いる。先ず（１００）を面方位とする単結晶シリコン基
板５１が用意され、その主表面（実施例の場合は全表面
）に熱拡散、ＣｖＤ等により、例えばＳｉｏ、等よりな
る絶縁膜５２が形成される。

一方の主表面側の絶縁膜５２には５通常のホトリソエツ
チング処理により所定のパターンが形成される（第４図
（ａ　））。

次にバターニングされた絶Ｊｌ膜５２をマスクとしてア
ルカリ系のエツチング液により基板５１をエツチングし
、略Ｖ字状の溝５３を形成する（第４図（ｂ））。

その後絶縁膜５２は全面エツチングされ、除去される。

そして少なくとも溝５３を含、む表面（実施例の場合は
全表面）に、ＳｉＯ□等の分離絶縁膜（絶縁層）５４が
熱酸化、ＣＶＤ等の方法で形成される（第４図（Ｑ））
。

分離絶縁膜５４が形成された基板５１は第１図に示す如
き製造装置に装填される。

第１図において３１はヒータであり、石英等よりなるロ
ート３４内に貯蔵されている溶融シリコン３３を固化し
ないように加熱する。３５はロート３４を支持する支持
台であり、カーボン又はカーボン上にＳｉＣをコートし
た材料により構成される、３６は三方コック等のコック
であり、注ぎ口３８をロート３４側又は排気口３７側に
切り替え連通させる。

４１は上型３９と下型４０とよりなる鋳型であり、支持
台３５と同様にカーボン又はカーボン上にＳｉＣをコー
トした材料等により構成される。

上型３９と下型４０には相互に接合するテーパ面４２と
４３が各々の外周に形成されている。鋳型４１にはテー
パ面４２．４３の密着性、基板５１の剥離性等を考慮し
て、Ａｌｔｏｓ微粉をコートすることも可能である。３
２は鋳型４１を加熱するヒータである。

分離絶縁膜５４が形成された基板５１は下型４０内に溝
５３を上にして装填される。基板５１が装填されると下
型４０は上昇され、そのテーパ面４３が上型３９のテー
パ面４２と雨着、接合される。テーパ面４２．４３はこ
の密着性を良好にする機能を有している１次にコック３
６が操作され。

注ぎ口３８が排気口３７と連通される０図示しないロー
タリポンプ等により排気口３７及び注ぎ口３８を介して
鋳型４１の内部の空気が排気され。

実質的に真空状態にされる。高真空であることが望まし
いが、１０Ｔｏｒｒ程度の気圧であれば本発明は実施可
能である。あるいはまた１０Ｔｏｒｒ程度の気圧であれ
ば、鋳型４１内に不活性ガスを導入するようにしてもよ
い、そのようにすれば大気中の残留ガスによる汚染が除
かれるため、より高純度の多結晶シリコン層の製造が可
能となる。

鋳型４１内を充分な圧力まで脱気した後、コック３６を
操作し、注ぎ口３８をロート３４側に連通させる。ヒー
タ３１により例えば１４零〇℃以上の温度に加熱され、
溶融している溶融シリコン３３は注ぎ口３８を介して鋳
型４１内に注入される。下型４０に装填された基板５１
と上型３９との間には所定の空間が形成されるように調
整されているので１ｗＩ融シリコン３３が基板５１（分
離絶縁膜５４）上に滴下、塗布される。鋳型４１（基板
５１）はヒー″！Ｉ３２により例えば１０００℃以上の
温度に加熱されているため、また鋳型４１の内部は実質
的に真空状態（充分低い気圧）にされているため、溶融
シリコン３３は途中で固化せず、基板５１の全体にまん
べんなく塗布される。

基板５１の全体に溶融シリコン３３が塗布されたとき、
ヒータ３２による加熱温度が低下され。

鋳型４１は冷却される。その結果溶融シリコン３３が固
化し、多結晶シリコン層５５が形成される（第４図（ｄ
））。

多結晶シリコン層５５が形成されたとき、基板５１は鋳
型４１から取り出される。このとき鋳型４１の内部にＡ
１．Ｏ，等の微粉剥離剤を予め塗布しておくと、剥離が
容易となる。また下型４０を下降させて上型３９と分離
する前にヒータ３２により短時間再加熱し、コック３６
の周辺に付着している固化した多結晶シリコンの表面を
軟化させると剥離が容易となる。

鋳型４１から取り出された基板５１は研磨される。多結
晶シリコン層５５側を研磨することにより、注ぎ口３８
に対応して形成された突起が除去される。また基板５１
側を、溝５３上に形成された分離絶縁膜５４が露出する
まで研磨することにより、単結晶シリコン層５１を分離
することができる（第４図（ｅ））、第４図（ｅ）にお
ける単結晶シリコン基板５１．分離絶縁Ｈ５４及び多、
結晶シリコン層５５は、第２図における単結晶シリコン
層１、Ｓｉｎ、層２及び多結晶シリコン層３に各々対応
している。

尚以上においては鋳型４１内の空気のみを脱気するよう
にしたが、装置全体を所定の部材で囲繞し、その中を脱
気するようにしてもよい。

【発明の効果〕

以上の如く本発明によれば、溶融半導体の滴下を実質的
に真空中で行うようにしたので、その深さ、形状等に拘
らず、溶融半°導体を過不足なく溝に注入、充填するこ
とができる。従って空隙の形成が防止され、部留まりが
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１に！１は本発明の製造装置の断面図、第２図は誘電
体分離基板の断面図、第３図（ａ）は従来の製造装置の
断面図、第３図（ｂ）はその下型の平面図、第４図は本
発明の製造工程を説明する誘電体分離基板の断面図であ
る。 １・・・単結晶シリコン層 ２・・・Ｓ　ｉｏ、層　　′ ３・・・多結晶シリコン層 １１・・・溶融シリコン １２・・・るつぼ １３・・・ヒータ １４・・・ロート １５・・・注ぎ口 １６・・・鋳型 １７・・・上型 １８・・・下型 １９・・・ヒータ ２１・・・単結晶シリコン基板 ２２・・・窪み ３１．３２・・・ヒータ ３３・・・溶融シリコン ３４・・・ロート ３５・・・支持台 ３６・・・コック ３７・・・排気口 ３８・・・注ぎ口 ３９・・・上型 ４０・・・下型 ４１・・・鋳型 ４２．４３・・・テーパ面 ５１・・・単結晶シリコン基板 ５２・・・絶縁膜 ５３・・・溝 ５４・・・分離絶縁膜 ５５・・・多結晶シリコン層 特許出願人　沖電気工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　半導体基板に溝を形成する工程と、 該半導体基板の該溝を形成した面に絶縁層を形成する工
   程と、 該絶縁層の上に所定の空間ができるように該半導体基板
   を鋳型中に装填する工程と、 該鋳型中を脱気して、実質的に真空状態にする工程と、 真空状態にされた該鋳型中に溶融した半導体を注入する
   工程と、 該鋳型を冷却し、溶融した該半導体を固化する工程とを
   有することを特徴とする誘電体分離基板の製造方法。