JPH0330450A - 誘電体分離島を有する半導体装置の製造方法 - 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、誘電体分離島を有する半導体装置の製造方法
に関し、特に分離島の周囲を完全に絶縁物で包む構造の
誘電体分離技術に関する。

〔従来の技術］ 従来の誘電体分離法は、まず第３図（ａ）に示すように
、面方向（１００）のｎ形単結晶シリコン基板１の裏面
に水酸化カリウム水溶液等で異方性エツチングを施して
深いＶ字形溝２を堀り、次に第３図（ｂ）に示すように
、基板裏面を酸化させて酸化シリコン膜３を形成した後
、その上に多結晶シリコン層４を堆積し、しかる後第３
図（Ｃ）に示すように、基板ｌの表から研摩してＶ字形
溝の先端が露出するまで平坦的に削り取り、多結晶シリ
コン層４の支持体の中に分離島１ａが埋め込まれた構造
を得るものである。このようにして作成された分離島１
ａの中にトランジスタなどの素子が作り込まれる。

（発明の解決しようとする課題〕 しかしながら、上記の誘電体分離法にあっては次の問題
点があった。

■　単結晶シリコン領域たる分離島１ａが多結晶シリコ
ン層４の支持体の中に埋め込まれた構造であるから、単
結晶シリコンと多結晶シリコンとの熱膨張率の違いのた
め、ウェハにそりが生じ易い。

ウェハの大部分はシリコン酸化膜３上に堆積された厚い
多結晶シリコン層４が占めるが、このような多結晶シリ
コン層４には穴、へこみ、欠けがしばしば生じ易く、こ
れらはウェハプロセスにおける微粒子の発生源になり、
また穴はしばしば裏から表にまで貫通し、表側に塗布し
たレジストが裏側に漏れることもある。

■　７字形溝３で区画される分離島１ａの側面は傾斜面
であるため、第３図（Ｃ）の平坦化研削工程において研
削の深さのバラツキにより、ウェハ上の各分離島１ａの
占有面積にバラツキが生じる。

そこで、本発明の課題は、上記問題点を解決するもので
あり、多結晶シリコン支持体構造でなく、単結晶シリコ
ンの分離島が互いに基板上下面を貫通する絶縁物で区画
された構造とすることにより、ウェハのそり等が除去さ
れ歩留りの向上が図れ、分離島の占有面積のバラツキを
解消できる誘電体分離島を有する半導体装置の製造方法
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明の講じた第１の手段
は、まず半導体基板の片面に対しほぼ垂直な側面を有し
分離島予定領域の上部側面を囲むべき第１の細幅溝を堀
り込む溝形成工程と、第１の細幅溝内にその側面を酸化
させることにより第１の埋設酸化物を詰め込む酸化工程
と、上記半導体基板の裏面に対しほぼ垂直な側面を有し
上記分離島予定領域の下部側面を囲むべき第２の細幅溝
を第１の埋設酸化物に達するまで堀り込む溝形成工程と
、第２の細幅溝内にその側面を酸化させることにより第
２の埋設酸化物を詰めてこれと第１の埋設酸化物とを接
続する酸化工程とを有するものである。またこの第１の
手段を含む第２の手段は、第１の細幅溝又は第２の細幅
溝の形成工程と同時に上記分離島予定領域内に併せて拡
散用溝を堀り、第２の埋設酸化物の詰め込み工程後にそ
の拡散用溝内からその周囲に不純物拡散させて素子要素
領域を作り込む工程を備えるものである。

（作用） かかる手段によれば、半導体基板は接続された第１の埋
設酸化物と第２の埋設酸化物で区画され、その基板を貫
通した埋設酸化物（絶縁物）によって互いに分離された
分離島が得られる。この分離島の上下面は基板の上下面
に達しその側面が貫通した埋設酸化物に囲まれている。

このため、半導体基板（単結晶シリコン基Ｆｉ、）に対
して多結晶シリコン層を堆積した支持構造ではなく、分
離島の深さが基板の厚さで、単結晶シリコン層のみで構
成されていることから、熱膨張率の違いが発生せず、ウ
ェハのそりを防止できると共に、多結晶シリコン層に生
じ易い穴、へこみ、欠は等の問題も解消できる。また工
程数は同じでありながら、研削工程がなく、各分離島の
深さは基板の厚さに−致し、また基板面にほぼ垂直な細
幅溝を形成した後その溝内に酸化物を詰めるもので、分
離島の側面は表裏面に対してほぼ垂直であり、分離島の
面積にはバラツキが生じない。

また第２の手段によれば、分離島形成工程を利用して同
時に拡散用溝を形成できると共に、これを用いて形成さ
れた素子要素領域の対向面積は大きいので、大電流容量
の素子を作り込むことができる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明に係る誘電体分離島を
有する半導体装置の製造方法の第１実施例における各工
程を示す半導体構造の断面図である。

まず、第１図（ａ）に示すように、厚さ２００μｍ程度
のｎ形単結晶シリコン基板１０を準備し、この基板１０
の表面に異方性エツチングによって幅の狭く深さ１００
μｍ程度の細幅溝１１を掘る。

この細幅溝１１の側面は基板１０の表面に対してほぼ垂
直で、分離島予定領域の上半分１２を囲むように形成さ
れる。

この溝形成工程の後、第１図（ｂ）に示すように、高温
長時間の酸化工程を施し、基板１０の表面は勿論のこと
、細幅溝１１内の側面も酸化させて表面酸化膜１２ａ及
び溝内酸化膜たる埋設酸化物１２ｂを形成する。ここで
埋設酸化物１２ｂに多少の隙間が残っていても、溝の左
右の領域と機械的に接続されていれば充分である。

次に、この酸化工程の後、第１図ＣＣ）に示すように、
基板１０の裏面から埋設酸化物１２ｂに達するまで幅の
狭く深い細幅溝１３を堀り込む。

ここでこの細幅溝１３の側面は基板１０の裏面に対して
ほぼ垂直で、分離島予定領域の下半分１４を囲むように
形成される。

次に、第１図（ｄ）に示すように、酸化工程を施し、裏
面酸化膜１４ａ及び埋設酸化物１４ｂを形成する。ここ
で先に形成された埋設酸化物１２ｂと今回形成された埋
設酸化物１４ｂとが溝内途中で接続され、１つの分離島
１８（分離島予定領域１２．１４）は隣接する分離島に
対して埋設酸化物１２ｂ、１４ｂとよって隔絶分離され
、表裏面が酸化膜１２ａ、１４ａで覆われている。

なお、第１図（ｅ）は分離島１８内にＰ型ベース領域１
５及びｎ型エミッタ領域１６を不純物拡散で形成した後
、電極を被着した状態を示す。また１７は裏側から拡散
形成された高濃度ｎ型領域を示す。

このような製造方法では多結晶シリコン層の堆積工程が
存在せず、分離島が多結晶シリコン層で支持されずに複
合構造でないため、熱膨張率の違いによるウェハのそり
を防止することができる。

また多結晶シリコン層に生じやすい穴、へこみ欠は等の
問題を解消できるから、歩留りの向上が実現される。更
に研削工程が存在せず、分離島の面積は垂直な側面を有
する埋設酸化物１２ｂ、１４ｂによってバラツキなく確
定され、また分離島の深さは基板ｌＯの厚さにほぼ等し
くなるから、高耐圧素子の作り込みに有利になる。加え
て、従来方法と同工程数でありながら、溝形成工程と酸
化工程との２種類の工程の繰り返しで済むという利点が
ある。

第２図（ａ）乃至（ｆ）は本発明の第２実施例における
各工程を示す半導体構造の断面図である。

なお、第２図において第１図に示す部分と同一部分には
同一参照符号を付し、その説明は省略する。

この実施例における第２図（ａ）に示す溝形成工程では
、分離島予定領域の上半分１２を区画すべき細幅溝１１
の堀り込みに際して、その分離島予定領域その上半分１
２内に予め拡散用溝２０が形成される。次の第２図（１
〕）に示す酸化工程によって拡散用溝２０内は埋設酸化
物１２ｃで埋められる。その後、第２図（ｃ）に示す如
く、埋設酸化物１２ｂに達する細幅溝１３が裏側から掘
り込まれるが、埋設酸化物１２ｃに連絡する溝は堀り込
まれない。次いで第２図（ｄ）に示す酸化工程により分
離島１８が形成される。この後、第２図（ｅ）に示すよ
うに、拡散用溝２０内の埋設酸化物１２ｃが選択エツチ
ングによって除去される。

しかる後、拡散用溝２０の側面に斜めイオン注入や拡散
などによりｐ型不純物を導入し、これを拡散させること
によりｐ型頭域２１．２２を形成した後、電極を設ける
。Ｐ型頭域２１はエミッタ領域、ｐ型領域２２はベース
領域、ｎ形の分離島１８はコレクタ領域として横形ｐｎ
ｐトランジスタが形成されるが、エミッタ領域、ベース
領域としてのｐ型頭域２１．２２が大面積で対向してい
るため、分離島１８の表面占有面積に比して大電流容量
のトランジスタを得ることができる。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る誘電体分離島を有す
る半導体装置の製造方法は、基板の片面に対して溝形成
工程と酸化工程を施すと共に、基板の裏面に対して溝形
成工程と酸化工程を施すものであるから、次の効果を奏
する。

■　分離島が多結晶シリコン層で支持されずに複合構造
でないため、熱膨張率の違いによるウェハのそりが発生
せず、また多結晶シリコン層支持体かないことから、多
結晶シリコン層に生じやすい穴、へこみ、欠は等の問題
を解消することができ、歩留りの向上が図れる。

■　分離島の側面は基板面に対してほぼ垂直であること
から、分離島の面積はバラツキなく確定されると共に、
分離島の深さは基板厚さにほぼ等しいので、従来に比し
て高耐圧素子の作り込みに用いることができる。

■　また、表面又は裏面からの溝形成工程において分離
島予定領域内に拡散用溝を堀り、分離島形成後にこの拡
散用溝内からその周囲に不純物拡散させて素子要素領域
を作り込んだ場合には、上記の効果を有することは勿論
、素子要素領域の対向面積を拡大できるので、大電流容
量の素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明に係る誘電体分離島を
有する半導体装置の製造方法の第１実施例における各工
程を示す半導体構造の断面図である。 第２図（ａ）乃至（ｆ）は本発明に係る誘電体分離島を
有する半導体装置の製造方法の第２実施例における各工
程を示す半導体構造の断面図である。 第３図（ａ）乃至（Ｃ）は従来の誘電体分離方法におけ
る各工程を示す半導体構造の断面図である。 （主要符号の説明〕 １０・・・ｎ型単結晶シリコン基板、１１．１３・・・
細幅溝、１２．１４・・・分離島予定領域、１２ａ１４
　ａ　・＝酸化膜、１２ｂ、１２ｃ、１４ｂ−埋設酸化
物、１８・・・分離島、２０・・・拡散用溝。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板の片面に対しほぼ垂直な側面を有し分
   離島予定領域の上部側面を囲むべき第１の細幅溝を堀り
   、第１の細幅溝内にその側面を酸化させることにより第
   １の埋設酸化物を詰め込み、次に、該半導体基板の裏面
   に対しほぼ垂直な側面を有し該分離島予定領域の下部側
   面を囲むべき第２の細幅溝を第１の埋設酸化物に達する
   まで堀り、しかる後、第２の細幅溝内にその側面を酸化
   させることにより第２の埋設酸化物を詰めてこれと第１
   の埋設酸化物とを接続することを特徴とする誘電体分離
   島を有する半導体装置の製造方法。
2. （２）請求項第１項に記載の製造方法において、第１の
   細幅溝又は第２の細幅溝の形成工程と同時に前記分離島
   予定領域内に併せて拡散用溝を堀り、第２の埋設酸化物
   の詰め込み工程後に該拡散用溝内からその周囲に不純物
   拡散させて所定の素子要素領域を作り込むことを特徴と
   する誘電体分離島を有する半導体装置の製造方法。