JPH04340718A - Soi基板の製造方法 - Google Patents
Soi基板の製造方法Info
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- JPH04340718A JPH04340718A JP11275091A JP11275091A JPH04340718A JP H04340718 A JPH04340718 A JP H04340718A JP 11275091 A JP11275091 A JP 11275091A JP 11275091 A JP11275091 A JP 11275091A JP H04340718 A JPH04340718 A JP H04340718A
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Landscapes
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は, SOI(Silic
on On Insulator) と呼ばれている半
導体デバイス用基板の製造方法の改善に関する。
on On Insulator) と呼ばれている半
導体デバイス用基板の製造方法の改善に関する。
【0002】SOI は素子特性や素子間分離の点にお
いて, バルク基板より優れているが, その中でも,
図3 に示されるようなバルクの結晶性を活かすこと
ができる貼り合わせ技術が注目されている。この貼り合
わせ技術は図3(a)のように, 2 枚のSi基板2
1, 21’の一方或いは両方にSi酸化膜22を形成
し,図3(b)のように貼り合わせる。その後に, 図
3(c)に示されるようにSi基板21を研磨して薄膜
化し, 単結晶Si層23とし, Si基板21’はそ
のまま残して支持基板24とし, SOI を得るもの
である。
いて, バルク基板より優れているが, その中でも,
図3 に示されるようなバルクの結晶性を活かすこと
ができる貼り合わせ技術が注目されている。この貼り合
わせ技術は図3(a)のように, 2 枚のSi基板2
1, 21’の一方或いは両方にSi酸化膜22を形成
し,図3(b)のように貼り合わせる。その後に, 図
3(c)に示されるようにSi基板21を研磨して薄膜
化し, 単結晶Si層23とし, Si基板21’はそ
のまま残して支持基板24とし, SOI を得るもの
である。
【0003】近年, 素子の高速化に対応して単結晶S
i層23の膜厚が薄くなり, 厚さが0.2μm以下の
超薄膜SOIも要求されるようになってきたが裏面基準
の研削技術や研磨技術を用いる限り, これは非常に困
難である。
i層23の膜厚が薄くなり, 厚さが0.2μm以下の
超薄膜SOIも要求されるようになってきたが裏面基準
の研削技術や研磨技術を用いる限り, これは非常に困
難である。
【0004】従って, 均一な厚さの単結晶Si層23
を形成する新しい技術の開発が強く望まれている。
を形成する新しい技術の開発が強く望まれている。
【0005】
【従来の技術】図4 に超薄膜SOI を作製する方法
が模式的に示されている。図4(a)に示されるように
, 先ず貼り合わされたSi基板のうち, 単結晶Si
層23を形成する基板を研削と研磨によって薄膜化し,
要求される単結晶Si層の厚さより厚い単結晶Si層
23を有するSOI 基板を形成する。次に, 図4(
b)に示されるように, 単結晶Si層23に溝25を
形成してSi酸化膜22を露出させる。そして図4(c
)に示されるように, 全面にわたってSi酸化膜から
成るストッパー膜27を堆積させる。続いてストッパー
膜27にレジストを塗布し,溝25の部分にのみストッ
パー膜27’が残るようにパターニングして, ストッ
パー膜27’となる部分以外のレジストを除去する。次
に, レジストをマスクとしてストッパー膜27をパタ
ーンエッチングにより除去する。この後, レジストを
除去する。この状態が図4(d)に示される。 次に,
Siは研磨されるが, Si酸化膜は研磨されないア
ルカリ液からなる研磨液を用いて研磨すると図4(e)
に示されるように,単結晶Si層23はストッパー膜2
7’の上面と一致するまで研磨される。即ち均一な厚さ
の超薄膜Si層23’が形成される。
が模式的に示されている。図4(a)に示されるように
, 先ず貼り合わされたSi基板のうち, 単結晶Si
層23を形成する基板を研削と研磨によって薄膜化し,
要求される単結晶Si層の厚さより厚い単結晶Si層
23を有するSOI 基板を形成する。次に, 図4(
b)に示されるように, 単結晶Si層23に溝25を
形成してSi酸化膜22を露出させる。そして図4(c
)に示されるように, 全面にわたってSi酸化膜から
成るストッパー膜27を堆積させる。続いてストッパー
膜27にレジストを塗布し,溝25の部分にのみストッ
パー膜27’が残るようにパターニングして, ストッ
パー膜27’となる部分以外のレジストを除去する。次
に, レジストをマスクとしてストッパー膜27をパタ
ーンエッチングにより除去する。この後, レジストを
除去する。この状態が図4(d)に示される。 次に,
Siは研磨されるが, Si酸化膜は研磨されないア
ルカリ液からなる研磨液を用いて研磨すると図4(e)
に示されるように,単結晶Si層23はストッパー膜2
7’の上面と一致するまで研磨される。即ち均一な厚さ
の超薄膜Si層23’が形成される。
【0006】ストッパー膜27は化学気相成長(CVD
)SiO2 を用いて製作される。SiO2を用いる理
由は, SiとSiO2の研磨レートの選択比を104
以上にすることが可能だからである。
)SiO2 を用いて製作される。SiO2を用いる理
由は, SiとSiO2の研磨レートの選択比を104
以上にすることが可能だからである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし,従来の超薄膜
SOI 作製方法においては, ストッパー膜27がS
i酸化膜であると, 貼り合わせ部22もSi酸化膜で
あるからストッパー膜27とSi酸化膜22は同じ物質
である。そのためにストッパー膜27をエッチングする
場合に, 図4(f)に示されるようにSi酸化膜22
の上部もエッチングされて少し窪み, 単結晶Si層2
3の下部に回り込んでエッチングされる。このように単
結晶Si層23の周辺部の下に空隙ができると, 単結
晶Si層23を研磨して薄層化した場合, その空隙の
上部に欠けを生じる。又, 欠けた破片が研磨中に混入
すると超薄膜Si層23’の表面に傷を残す原因ともな
る。
SOI 作製方法においては, ストッパー膜27がS
i酸化膜であると, 貼り合わせ部22もSi酸化膜で
あるからストッパー膜27とSi酸化膜22は同じ物質
である。そのためにストッパー膜27をエッチングする
場合に, 図4(f)に示されるようにSi酸化膜22
の上部もエッチングされて少し窪み, 単結晶Si層2
3の下部に回り込んでエッチングされる。このように単
結晶Si層23の周辺部の下に空隙ができると, 単結
晶Si層23を研磨して薄層化した場合, その空隙の
上部に欠けを生じる。又, 欠けた破片が研磨中に混入
すると超薄膜Si層23’の表面に傷を残す原因ともな
る。
【0008】そこで, 本発明は単結晶Si層23の下
部に回り込んでエッチングされることのない, 良好な
超薄膜Si層23’を得る方法を提供することである。
部に回り込んでエッチングされることのない, 良好な
超薄膜Si層23’を得る方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題は, 単結晶
Si層3 にSi酸化膜2 にまで達する溝を形成する
工程と,エッチング時に該Si酸化膜2 をエッチング
しないような材料より成る中間膜6を形成する工程と,
続いて該中間膜6の上に,エッチング時に中間膜6を
エッチングしないような材料より成るストッパー膜7を
形成する工程と, 該溝部にのみストッパー膜7 を残
すようにストッパー膜7 をパターンエッチングする工
程と,該ストッパー膜7 パターンをマスクとして該中
間膜6 のみを選択的にエッチングして除去する工程と
, 単結晶Si層3 を該ストッパー膜7 パターンと
同一面になるまで研磨する工程とを有するSOI 基板
の製造方法によって解決される。
Si層3 にSi酸化膜2 にまで達する溝を形成する
工程と,エッチング時に該Si酸化膜2 をエッチング
しないような材料より成る中間膜6を形成する工程と,
続いて該中間膜6の上に,エッチング時に中間膜6を
エッチングしないような材料より成るストッパー膜7を
形成する工程と, 該溝部にのみストッパー膜7 を残
すようにストッパー膜7 をパターンエッチングする工
程と,該ストッパー膜7 パターンをマスクとして該中
間膜6 のみを選択的にエッチングして除去する工程と
, 単結晶Si層3 を該ストッパー膜7 パターンと
同一面になるまで研磨する工程とを有するSOI 基板
の製造方法によって解決される。
【0010】図1 は本発明の原理説明図である。図に
おいて4 は支持基板, 2 はSi酸化膜,3’はS
i酸化膜2 にまで達する溝が形成された単結晶Si層
, 6 はエッチング時にSi酸化膜2 をエッチング
しないような材料より成る薄い中間膜で, 単結晶Si
層3’の表面と該溝部の露出したSi酸化膜2 の表面
上に形成される。 7 は中間膜6 の上に形成され
, エッチング時に中間膜6をエッチしないような材料
より成るストッパー膜である。中間膜6 の厚さと,
ストッパー膜7 の厚さの和は, 単結晶Si層3’を
研磨して得られる所望の厚さに等しくなるように設定さ
れる。
おいて4 は支持基板, 2 はSi酸化膜,3’はS
i酸化膜2 にまで達する溝が形成された単結晶Si層
, 6 はエッチング時にSi酸化膜2 をエッチング
しないような材料より成る薄い中間膜で, 単結晶Si
層3’の表面と該溝部の露出したSi酸化膜2 の表面
上に形成される。 7 は中間膜6 の上に形成され
, エッチング時に中間膜6をエッチしないような材料
より成るストッパー膜である。中間膜6 の厚さと,
ストッパー膜7 の厚さの和は, 単結晶Si層3’を
研磨して得られる所望の厚さに等しくなるように設定さ
れる。
【0011】
【作用】単結晶Si層3 に形成されたSi酸化膜2
にまで達する溝部にのみ, ストッパー膜7 を残すよ
うにストッパー膜7 をパターンエッチングする際に,
エッチングは中間膜6 の表面で停止する。続いて,
Si酸化膜2 がエッチングされずに,中間膜6がエ
ッチングされる方法で中間膜6 を除去する。従って,
本発明による方法では, 単結晶Si層3’周辺部の
下に空隙ができることがないので, この後の工程の研
磨時において単結晶Si層3’の上部に欠けを生じるこ
とはない。更に, 中間膜6 を除去する際に生じる溝
部ストッパー膜下の中間膜6’のサイドエッチングは,
中間膜6 の厚さが薄いために問題にならない程小さ
い。
にまで達する溝部にのみ, ストッパー膜7 を残すよ
うにストッパー膜7 をパターンエッチングする際に,
エッチングは中間膜6 の表面で停止する。続いて,
Si酸化膜2 がエッチングされずに,中間膜6がエ
ッチングされる方法で中間膜6 を除去する。従って,
本発明による方法では, 単結晶Si層3’周辺部の
下に空隙ができることがないので, この後の工程の研
磨時において単結晶Si層3’の上部に欠けを生じるこ
とはない。更に, 中間膜6 を除去する際に生じる溝
部ストッパー膜下の中間膜6’のサイドエッチングは,
中間膜6 の厚さが薄いために問題にならない程小さ
い。
【0012】又,本発明においては, 単結晶Si層3
はストッパー膜7 パターンと同一面になるまで研磨
されるから,研磨後の単結晶Si層3厚さの変動は支持
基板4 の厚さの変動に無関係になり,所望の精度の超
薄膜SOI が得られる。
はストッパー膜7 パターンと同一面になるまで研磨
されるから,研磨後の単結晶Si層3厚さの変動は支持
基板4 の厚さの変動に無関係になり,所望の精度の超
薄膜SOI が得られる。
【0013】
【実施例】本発明の実施例について図を参照しながら以
下に説明する。図2 は本実施例のSOI 基板製造に
おける各ステップを説明する図である。図2(a)に示
されるように, 直径が6 インチのSi支持基板4
と単結晶Si層3 が, 厚さ800nmのSiO2膜
2 を介して貼り合わせ方法によって形成されている。
下に説明する。図2 は本実施例のSOI 基板製造に
おける各ステップを説明する図である。図2(a)に示
されるように, 直径が6 インチのSi支持基板4
と単結晶Si層3 が, 厚さ800nmのSiO2膜
2 を介して貼り合わせ方法によって形成されている。
【0014】次に, 図2(b)に示されるように,通
常のホトリソグラフィとエッチングによって単結晶Si
層3 に, SiO2膜2 に達する溝部5 が形成さ
れる。続いて, 図2(c)に示されるように, 単結
晶Si層3’の表面と該溝部5の露出したSi酸化膜2
の表面上に, 中間膜6として厚さ20nmのSi窒
化膜がCVD によって形成され, ストッパー膜7
として80nmのSi酸化膜が同じくCVD によって
中間膜6 の上に形成される。
常のホトリソグラフィとエッチングによって単結晶Si
層3 に, SiO2膜2 に達する溝部5 が形成さ
れる。続いて, 図2(c)に示されるように, 単結
晶Si層3’の表面と該溝部5の露出したSi酸化膜2
の表面上に, 中間膜6として厚さ20nmのSi窒
化膜がCVD によって形成され, ストッパー膜7
として80nmのSi酸化膜が同じくCVD によって
中間膜6 の上に形成される。
【0015】次に, 溝部5 の中にのみストッパー膜
7’が残るように, ストッパー膜7 をレジストパタ
ーニングする。このレジストパターンをマスクとしてス
トッパー膜7 をウエットエッチングする。このウエッ
トエッチングには常温で希釈した弗酸を使用する。 こ
の場合中間膜6 は殆どエッチングされない。この状態
が, 図2(d)に示される。
7’が残るように, ストッパー膜7 をレジストパタ
ーニングする。このレジストパターンをマスクとしてス
トッパー膜7 をウエットエッチングする。このウエッ
トエッチングには常温で希釈した弗酸を使用する。 こ
の場合中間膜6 は殆どエッチングされない。この状態
が, 図2(d)に示される。
【0016】続いて, 図2(e)に示されるように,
熱燐酸によるウエットエッチングを行うことにより,溝
部5 のストッパー膜7’下に接して在る中間膜6’以
外の中間膜6 は除去される。
熱燐酸によるウエットエッチングを行うことにより,溝
部5 のストッパー膜7’下に接して在る中間膜6’以
外の中間膜6 は除去される。
【0017】続いて, 図2(f)に示されるように,
単結晶Si層3’の高さがストッパー膜7’の高さに一
致するとストッパー膜7’が単結晶Si層3’の研磨を
阻害し, 単結晶Si層3’の研磨が停止するような研
磨方法を使用することにより, 単結晶Si層3’をス
トッパー膜7’の上面と一致するまで均一に薄膜化され
た超薄膜Si層3’’ が得られる。このような研磨は
,エチレンジアミン等より成る弱アルカリ溶液にコロイ
ダルシリカを混合した液を研磨剤として,硬い研磨布を
用いることにより実現できる。
単結晶Si層3’の高さがストッパー膜7’の高さに一
致するとストッパー膜7’が単結晶Si層3’の研磨を
阻害し, 単結晶Si層3’の研磨が停止するような研
磨方法を使用することにより, 単結晶Si層3’をス
トッパー膜7’の上面と一致するまで均一に薄膜化され
た超薄膜Si層3’’ が得られる。このような研磨は
,エチレンジアミン等より成る弱アルカリ溶液にコロイ
ダルシリカを混合した液を研磨剤として,硬い研磨布を
用いることにより実現できる。
【0018】本実施例において, 0.1 μm ±0
.01μm の 超薄膜Si層3’’ を得ることがで
きる。
.01μm の 超薄膜Si層3’’ を得ることがで
きる。
【0019】
【発明の効果】本発明により, SOI 基板の単結晶
Si層を薄膜化する際, 従来のように単結晶Si層の
周辺部に欠損を生じることが防止され, 厚さの均一な
超薄膜Si層を安定して製作することが可能になる。
これは, 超薄膜Si層を有する貼り合わせSOI
基板製造における歩留り向上に寄与するところが大きい
。
Si層を薄膜化する際, 従来のように単結晶Si層の
周辺部に欠損を生じることが防止され, 厚さの均一な
超薄膜Si層を安定して製作することが可能になる。
これは, 超薄膜Si層を有する貼り合わせSOI
基板製造における歩留り向上に寄与するところが大きい
。
【図1】 本発明の原理説明図である。
【図2】 本発明の実施例の説明図である。
【図3】 従来の貼り合わせSOI 基板構造の説明
図である。
図である。
【図4】 従来の超薄膜SOI 基板製造工程の説明
図である。
図である。
2, 22 Si酸化膜
3, 23 単結晶Si層
3’ パターニングされた単結晶Si層3’’ 超薄
膜Si層 4, 24 支持基板 5 溝部 6 中間膜 6’ 溝部におけるストッパー膜7’の下に接して在
る中間膜 7 ストッパー膜 7’ 溝部におけるストッパー膜 21, 21’ Si基板
膜Si層 4, 24 支持基板 5 溝部 6 中間膜 6’ 溝部におけるストッパー膜7’の下に接して在
る中間膜 7 ストッパー膜 7’ 溝部におけるストッパー膜 21, 21’ Si基板
Claims (2)
- 【請求項1】 絶縁体層上に半導体層を有する半導体
基板の製造方法において,半導体貼り合わせ法により絶
縁体層を介して設けられた半導体単結晶層に該絶縁体層
に達する溝を形成する工程と,該溝の底に露出された該
絶縁体層表面と,該溝の側面と,該半導体単結晶層表面
に,エッチング時に該絶縁体層をエッチングしないよう
な材料より成る中間膜を形成する工程と,該中間膜の上
に,エッチング時に中間膜をエッチングしないような材
料より成るストッパー膜を形成する工程と,該溝部にの
み,該ストッパー膜を残すように該ストッパー膜をパタ
ーンエッチングする工程と,該ストッパー膜パターンを
マスクとして,該ストッパー膜パターン下部以外の該中
間膜のみをエッチングして除去する工程と,該半導体単
結晶層を該ストッパー膜パターン表面と同一平面になる
まで研磨する工程とを有することを特徴とする半導体基
板の製造方法。 - 【請求項2】 前記半導体層はシリコンで,絶縁体層
はシリコン酸化膜層で,ストッパー膜はシリコン酸化膜
で,中間膜はシリコン窒化膜より成ることを特徴とする
請求項1記載の半導体基板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11275091A JPH04340718A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | Soi基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11275091A JPH04340718A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | Soi基板の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04340718A true JPH04340718A (ja) | 1992-11-27 |
Family
ID=14594618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11275091A Withdrawn JPH04340718A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | Soi基板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04340718A (ja) |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP11275091A patent/JPH04340718A/ja not_active Withdrawn
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