JPH06204193A - Manufacture of soi substrate - Google Patents

Manufacture of soi substrate

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Publication number
JPH06204193A
JPH06204193A JP35912692A JP35912692A JPH06204193A JP H06204193 A JPH06204193 A JP H06204193A JP 35912692 A JP35912692 A JP 35912692A JP 35912692 A JP35912692 A JP 35912692A JP H06204193 A JPH06204193 A JP H06204193A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
stopper
single crystal
semiconductor layer
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP35912692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Nishihara
利幸 西原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP35912692A priority Critical patent/JPH06204193A/en
Publication of JPH06204193A publication Critical patent/JPH06204193A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide the manufacture of an SOI substrate, which can thin the semiconductor layer with excellent controllability even if the SOI substrate is lamination-type one and which can make a transistor excellent in resistance to punch through. CONSTITUTION:This manufacture has a process of forming a stopper layer 10, where an opening 12 is made in specified pattern on the surface of a semiconductor substrate 2, a process of growing a single crystal semiconductor layer 14a on the surface of the semiconductor substrate exposed by the opening by epitaxial growth method and also, growing a polycrystalline semiconductor layer 14b on the surface of the stopper layer 10, a process of forming an insulating layer 16 on the surface of these single crystal semiconductor layer 14a and surface of the polycrystalline semiconductor layer 14b, and, sticking a supporting substrate together to it, and a process of grounding and polishing the rear of the semiconductor substrate with the stopper layer 10 as a stopper of polishing so as to expose the surface of the single crystal semiconductor layer 14a.

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、張り合わせ型SOI基
板の製造方法に係り、さらに詳しくは、張り合わせ型S
OI基板の製造方法において、半導体層を制御性良く薄
膜化することが可能なSOI基板の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a bonded SOI substrate, and more specifically, a bonded S substrate.
The present invention relates to a method for manufacturing an SOI substrate, in which a semiconductor layer can be thinned with good controllability.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁層上に形成されたシリコン単結晶の
半導体層にトランジスタを作り込むSOI技術は、ソフ
トエラー耐性や高速動作に優れたトランジスタを形成す
るために、近年盛んに研究が進められている。特に、張
り合わせ技術と選択研磨技術とによって形成される張り
合わせ型SOI基板は、結晶性に優れ、リーク電流も小
さいことから、DRAMなどのメモリ素子への応用が期
待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, the SOI technology for forming a transistor in a silicon single crystal semiconductor layer formed on an insulating layer has been actively researched in order to form a transistor excellent in soft error resistance and high speed operation. ing. In particular, a bonded SOI substrate formed by a bonding technique and a selective polishing technique has excellent crystallinity and a small leak current, and thus is expected to be applied to a memory element such as a DRAM.

【0003】張り合わせ技術と選択研磨技術とによって
SOI構造の基板を得るには、図6(A)に示すよう
に、シリコン単結晶半導体基板2の表面(図示では、下
面)に、分離ストッパー段差3を形成した後、その表面
に、酸化シリコン膜などの絶縁層4およびポリシリコン
膜などの平坦化膜6を成膜する。そして、平坦化膜6の
表面に、シリコン単結晶半導体基板などで構成される支
持基板8を張り合わせる。
In order to obtain a substrate having an SOI structure by a bonding technique and a selective polishing technique, as shown in FIG. 6A, a separation stopper step 3 is formed on the surface (lower surface in the figure) of a silicon single crystal semiconductor substrate 2. After forming, the insulating layer 4 such as a silicon oxide film and the flattening film 6 such as a polysilicon film are formed on the surface thereof. Then, a support substrate 8 composed of a silicon single crystal semiconductor substrate or the like is attached to the surface of the flattening film 6.

【0004】次に、同図(B)に示すように、半導体基
板2の表面を選択研磨することにより、分離ストッパー
段差3が形成された絶縁層4が研磨のストッパーとな
り、これら段差3間にシリコン単結晶で構成される半導
体層2a,2bを得ることができる。MOSトランジス
タは、この半導体層2a,2b上に、ゲート絶縁層およ
びゲート電極を形成し、イオン注入法などで、ゲート電
極に対して自己整合的に、ソース・ドレイン領域を半導
体層2a,2bに形成することで得られる。
Next, as shown in FIG. 1B, the surface of the semiconductor substrate 2 is selectively polished, so that the insulating layer 4 having the separation stopper steps 3 formed therein serves as a polishing stopper. The semiconductor layers 2a and 2b composed of silicon single crystal can be obtained. In the MOS transistor, a gate insulating layer and a gate electrode are formed on the semiconductor layers 2a and 2b, and the source / drain regions are formed on the semiconductor layers 2a and 2b in a self-aligned manner with the gate electrode by an ion implantation method or the like. Obtained by forming.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、SOI構造
を、張り合わせ技術と選択研磨技術とを用いて製造する
場合には、厚いシリコン単結晶ウェーハを研削および研
磨して薄いシリコン単結晶半導体層を残す手法であるた
め、図6(B)に示すように、大面積の半導体層2bを
得ようとすると、選択研磨工程時に用いる研磨布などの
ダレなどが原因で、半導体層2bの中央部に凹みが生じ
るなどの問題点を有している。すなわち、薄膜の膜厚制
御が困難であった。
However, when an SOI structure is manufactured by using a bonding technique and a selective polishing technique, a thick silicon single crystal wafer is ground and polished to leave a thin silicon single crystal semiconductor layer. Since it is a method, as shown in FIG. 6B, when a large-area semiconductor layer 2b is to be obtained, a recess is formed in the center of the semiconductor layer 2b due to sagging of a polishing cloth used in the selective polishing step. There is a problem such as occurrence of. That is, it was difficult to control the film thickness of the thin film.

【0006】ところで、SOI構造を用いたMOSトラ
ンジスタは、半導体層の薄膜化によって、チャネル領域
へのゲート電界の支配性を高め、パンチスルーを抑制す
ることができる。すなわち、デバイスの微細化に伴っ
て、シリコン単結晶半導体層の薄膜化が要求されてい
る。
By the way, in the MOS transistor using the SOI structure, by thinning the semiconductor layer, the control of the gate electric field to the channel region can be enhanced and punch through can be suppressed. That is, with the miniaturization of devices, it is required to reduce the thickness of the silicon single crystal semiconductor layer.

【0007】このようなSOI構造の半導体層の薄膜化
が進むと、半導体層の中央部に形成される凹みが大きく
影響し、その上に形成されるMOSトランジスタの特性
を劣化させるおそれがある。
As the thickness of the semiconductor layer having such an SOI structure is further reduced, the depression formed in the central portion of the semiconductor layer has a great influence, and the characteristics of the MOS transistor formed thereon may be deteriorated.

【0008】さらに、従来技術では、得られる半導体層
2a,2bの膜厚は、半導体基板2の表面エッチングに
より形成された段差3によって決定されるため、エッチ
ング量のばらつきが誤差として含まれる。段差3の形成
のために通常のRIE装置を用いた場合には、前記ばら
つきを5%以内に抑えることは困難であり、半導体層の
膜厚制御の障害となっていた。
Further, in the prior art, since the film thickness of the obtained semiconductor layers 2a and 2b is determined by the step 3 formed by the surface etching of the semiconductor substrate 2, the variation of the etching amount is included as an error. When an ordinary RIE apparatus is used for forming the step 3, it is difficult to suppress the variation within 5%, which is an obstacle to the control of the film thickness of the semiconductor layer.

【0009】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、張り合わせ型SOI基板の製造方法においても半導
体層を制御性良く薄膜化でき、パンチスルー耐性に優れ
たトランジスタを作ることが可能なSOI基板の製造方
法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the method for manufacturing a bonded SOI substrate, the semiconductor layer can be thinned with good controllability and a transistor having excellent punch-through resistance can be manufactured. It aims at providing the manufacturing method of.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の観点に係るSOI基板の製造方法
は、半導体基板の表面に、所定のパターンで開口部が形
成されたストッパ層を形成する工程と、エピタキシャル
成長法により、開口部により露出している半導体基板の
表面に単結晶半導体層を成長させると共に、ストッパ層
の表面には多結晶半導体層を成長させる工程と、これら
単結晶半導体層および多結晶半導体層の表面に、絶縁層
を形成し、支持基板を張り合わせる工程と、上記半導体
基板の裏面を、上記ストッパ層を研磨ストッパーとして
研削研磨し、単結晶半導体層の表面を露出させる工程と
を有する。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing an SOI substrate according to a first aspect of the present invention is a stopper in which an opening is formed in a predetermined pattern on the surface of a semiconductor substrate. A step of forming a layer, a step of growing a single crystal semiconductor layer on the surface of the semiconductor substrate exposed by the opening by an epitaxial growth method, and a step of growing a polycrystalline semiconductor layer on the surface of the stopper layer; The step of forming an insulating layer on the surfaces of the crystalline semiconductor layer and the polycrystalline semiconductor layer and adhering the supporting substrate, and the back surface of the semiconductor substrate is ground and polished by using the stopper layer as a polishing stopper, and the surface of the single crystal semiconductor layer. And exposing.

【0011】本発明の第2の観点に係るSOI基板の製
造方法は、半導体基板の表面に、所定のパターンで開口
部が形成され、素子分離パターンに対応して厚肉に形成
された多段膜厚のストッパ層を形成する工程と、エピタ
キシャル成長法により、開口部により露出している半導
体基板の表面に単結晶半導体層を成長させると共に、多
段膜厚のストッパ層の表面には多結晶半導体層を成長さ
せる工程と、上記単結晶シリコン層および多結晶シリコ
ン層の表面を、素子分離パターンに対応する厚肉部分の
ストッパ層部分を研磨ストッパとして研磨し、半導体基
板の表面に堆積された単結晶半導体層と、薄肉部分のス
トッパ層部分に堆積された多結晶半導体層とを残す工程
と、これら単結晶半導体層および多結晶半導体層の表面
に、絶縁層を形成し、支持基板を張り合わせる工程と、
上記半導体基板の裏面を、上記ストッパ層を研磨ストッ
パーとして研削研磨し、単結晶半導体層の表面を露出さ
せる工程とを有する。
A method for manufacturing an SOI substrate according to a second aspect of the present invention is a multi-stage film in which openings are formed in a predetermined pattern on a surface of a semiconductor substrate and a thick film is formed corresponding to an element isolation pattern. By the step of forming a thick stopper layer and the epitaxial growth method, a single crystal semiconductor layer is grown on the surface of the semiconductor substrate exposed by the opening, and a polycrystalline semiconductor layer is formed on the surface of the stopper layer having a multi-step film thickness. The single crystal semiconductor deposited on the surface of the semiconductor substrate by the step of growing and polishing the surfaces of the single crystal silicon layer and the polycrystalline silicon layer using the stopper layer portion of the thick portion corresponding to the element isolation pattern as a polishing stopper. Layer and the polycrystalline semiconductor layer deposited on the stopper layer portion of the thin portion, and forming an insulating layer on the surface of the single crystal semiconductor layer and the polycrystalline semiconductor layer , Comprising the steps of laminating a supporting substrate,
And polishing the back surface of the semiconductor substrate using the stopper layer as a polishing stopper to expose the surface of the single crystal semiconductor layer.

【0012】[0012]

【作用】本発明の第1の観点に係るSOI基板の製造方
法では、半導体基板の表面にエッチングなどで分離スト
ッパー段差を形成する従来の方法を改め、トランジスタ
のチャネル領域などの比較的狭い領域を除いた半導体基
板の全面をストッパ層で覆い、その表面にエピタキシャ
ル層を成長させる。後工程では、前記ストッパ層を研磨
ストッパとして、半導体基板の裏面を選択的に研削およ
び研磨する。したがって、この選択研磨時に露出する半
導体基板の表面は、トランジスタのチャネル領域などの
比較的狭い領域に限定される。その結果、選択研磨時に
半導体層の中央部に凹みが形成されるなどの不都合を解
消することができる。また、本発明の方法では、絶縁層
上に形成される半導体層の膜厚は、ばらつきの大きいエ
ッチング工程で決定されるのではなく、半導体基板上へ
のエピタキシャル成長膜の膜厚で決定される。そのた
め、半導体層の膜厚制御が容易となる。たとえば本発明
では、半導体層の膜厚のばらつきを5%以下に低減する
ことが可能である。したがって、本発明では、半導体層
の薄膜化によって、チャネル領域へのゲート電界の支配
性を高め、パンチスルーを抑制することができる。
In the method for manufacturing an SOI substrate according to the first aspect of the present invention, the conventional method of forming the separation stopper step on the surface of the semiconductor substrate by etching or the like is amended so that a relatively narrow area such as a channel area of a transistor is formed. The entire surface of the removed semiconductor substrate is covered with a stopper layer, and an epitaxial layer is grown on the surface. In the subsequent step, the back surface of the semiconductor substrate is selectively ground and polished using the stopper layer as a polishing stopper. Therefore, the surface of the semiconductor substrate exposed during the selective polishing is limited to a relatively narrow region such as the channel region of the transistor. As a result, it is possible to eliminate the disadvantage that a recess is formed in the central portion of the semiconductor layer during selective polishing. Further, in the method of the present invention, the film thickness of the semiconductor layer formed on the insulating layer is determined not by the etching process with large variations, but by the film thickness of the epitaxial growth film on the semiconductor substrate. Therefore, it becomes easy to control the film thickness of the semiconductor layer. For example, in the present invention, it is possible to reduce the variation in the film thickness of the semiconductor layer to 5% or less. Therefore, in the present invention, the thinning of the semiconductor layer can enhance the control of the gate electric field to the channel region and suppress punch through.

【0013】なお、エピタキシャル成長に際しては、ス
トッパ層の開口部を通して半導体基板の表面から成長す
るエピタキシャル層は、単結晶半導体層となり、ストッ
パ層の表面から成長するエピタキシャル層は、多結晶半
導体層となる。少なくともトランジスタのチャネル領域
が単結晶半導体層で構成されれば、トランジスタの特性
が向上することから、多結晶半導体層が形成されること
によるトランジスタの特性低下は生じない。
In the epitaxial growth, the epitaxial layer grown from the surface of the semiconductor substrate through the opening of the stopper layer becomes a single crystal semiconductor layer, and the epitaxial layer grown from the surface of the stopper layer becomes a polycrystalline semiconductor layer. When at least the channel region of the transistor is formed of the single crystal semiconductor layer, the characteristics of the transistor are improved, and therefore the characteristics of the transistor are not deteriorated due to the formation of the polycrystalline semiconductor layer.

【0014】本発明の第2の観点に係るSOI基板の製
造方法では、基本的に本発明の第1の観点に係るSOI
基板の製造方法と同様な作用を有するが、ストッパー層
の膜厚を多段にすることにより、厚い方のストッパー層
の領域を素子分離領域として用いることができ、たとえ
ばLOCOSにより後工程で素子分離領域を形成するた
めの工程が不要となる。また、本発明では、得られる半
導体層の膜厚は、厚い方のストッパ層の膜厚から薄い方
のストッパ層の膜厚を引いた値によって決定される。こ
の場合にも、半導体層の膜厚のばらつきを5%以内に低
減することが可能であり、トランジスタのパンチスルー
耐性を向上させることができる。
In the method of manufacturing an SOI substrate according to the second aspect of the present invention, the SOI substrate according to the first aspect of the present invention is basically used.
Although it has the same effect as that of the substrate manufacturing method, the stopper layer region having a larger thickness can be used as an element isolation region by forming the stopper layer in multiple stages. For example, by LOCOS, the element isolation region can be formed in a later step. The process for forming the film becomes unnecessary. Further, in the present invention, the film thickness of the obtained semiconductor layer is determined by the value obtained by subtracting the film thickness of the thinner stopper layer from the film thickness of the thicker stopper layer. Also in this case, the variation in the film thickness of the semiconductor layer can be reduced to within 5%, and the punch-through resistance of the transistor can be improved.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の一実施例に係るSOI基板の
製造方法について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method of manufacturing an SOI substrate according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0016】図1,2は本発明の一実施例に係るSOI
基板の製造過程を示す概略断面図、図3〜5は本発明の
他の実施例に係るSOI基板の製造過程を示す概略断面
図である。
1 and 2 show an SOI according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are schematic cross-sectional views showing a manufacturing process of a substrate, and FIGS. 3 to 5 are schematic cross-sectional views showing a manufacturing process of an SOI substrate according to another embodiment of the present invention.

【0017】図1,2に示す本発明の一実施例に係るS
OI基板の製造方法では、まず図1(A)に示すよう
に、半導体基板2の表面に、ストッパ層10を成膜す
る。半導体基板2としては、たとえばシリコン単結晶ウ
ェーハ基板が用いられる。また、半導体基板2の表面に
成膜されるストッパ層10は、たとえば熱酸化法により
成膜される酸化シリコン層、CVD法により成膜される
窒化シリコン層などで形成される。このストッパ層10
の膜厚は、特に限定されないが、たとえば10〜30n
m程度である。
An S according to an embodiment of the present invention shown in FIGS.
In the method of manufacturing the OI substrate, first, as shown in FIG. 1A, the stopper layer 10 is formed on the surface of the semiconductor substrate 2. As the semiconductor substrate 2, for example, a silicon single crystal wafer substrate is used. The stopper layer 10 formed on the surface of the semiconductor substrate 2 is formed of, for example, a silicon oxide layer formed by a thermal oxidation method, a silicon nitride layer formed by a CVD method, or the like. This stopper layer 10
Is not particularly limited, but is, for example, 10 to 30 n.
It is about m.

【0018】次に、本実施例では、同図(A)に示すよ
うに、ストッパ層10に対し、トランジスタのチャネル
領域に対応するパターンで、開口部12を形成する。開
口部12の開口幅は、チャネル領域の大きさに応じて決
定され、たとえば0.5μmルールでは、チャネル幅に
合わせズレを考慮し、約1.0μm程度である。
Next, in this embodiment, as shown in FIG. 1A, the opening 12 is formed in the stopper layer 10 in a pattern corresponding to the channel region of the transistor. The opening width of the opening 12 is determined according to the size of the channel region, and is, for example, about 1.0 μm in the 0.5 μm rule in consideration of the deviation in alignment with the channel width.

【0019】その後、同図(B)に示すように、エピタ
キシャル成長法により、開口部12を持つストッパ層1
0が形成された半導体基板2の表面に、エピタキシャル
層14a,14bを形成する。エピタキシャル層は、開
口部12により露出する半導体基板2の表面では、良質
な単結晶シリコン層14aとなり、ストッパ層10の表
面では、多結晶シリコン層14bとなる。単結晶シリコ
ン層14aの膜厚が、最終的に得られるチャネル領域が
形成される半導体層の膜厚となり、その膜厚のばらつき
は5%以内にすることができる。この単結晶シリコン層
14aの膜厚は、たとえば50nm程度である。
Thereafter, as shown in FIG. 1B, the stopper layer 1 having the opening 12 is formed by the epitaxial growth method.
Epitaxial layers 14a and 14b are formed on the surface of the semiconductor substrate 2 on which 0 is formed. The epitaxial layer becomes a good quality single crystal silicon layer 14a on the surface of the semiconductor substrate 2 exposed by the opening 12, and becomes a polycrystalline silicon layer 14b on the surface of the stopper layer 10. The film thickness of the single crystal silicon layer 14a becomes the film thickness of the semiconductor layer in which the finally obtained channel region is formed, and the variation in the film thickness can be within 5%. The film thickness of the single crystal silicon layer 14a is, for example, about 50 nm.

【0020】次に、同図(C)に示すように、エピタキ
シャル層14a,14bの表面に、絶縁層16を成膜す
る。絶縁層16は、熱酸化法およびCVD法で成膜され
る酸化シリコン層あるいは窒化シリコン層などで構成さ
れる。この絶縁層16の膜厚は、たとえば200〜50
0nm程度である。
Next, as shown in FIG. 1C, an insulating layer 16 is formed on the surfaces of the epitaxial layers 14a and 14b. The insulating layer 16 is composed of a silicon oxide layer or a silicon nitride layer formed by a thermal oxidation method and a CVD method. The film thickness of the insulating layer 16 is, for example, 200 to 50.
It is about 0 nm.

【0021】次に、同図(D)に示すように、絶縁層1
6の表面に、平坦化層18を成膜する。平坦化層18と
しては、たとえばCVD法により成膜される多結晶シリ
コン層が用いられ、その膜厚は、たとえば5μm程度で
ある。平坦化層18の表面は、たとえば3μm程度研磨
されることにより平坦化される。なお、平坦化層18を
別途設けることなく、絶縁層16を厚く形成し、この絶
縁層16を研磨することにより平坦化することもでき
る。その場合には、絶縁層16が平坦化層を兼ねること
になる。
Next, as shown in FIG.
A flattening layer 18 is formed on the surface of 6. As the flattening layer 18, for example, a polycrystalline silicon layer formed by a CVD method is used, and its film thickness is, for example, about 5 μm. The surface of the flattening layer 18 is flattened by, for example, polishing about 3 μm. Alternatively, the insulating layer 16 may be formed thick and the insulating layer 16 may be polished to be planarized without separately providing the planarizing layer 18. In that case, the insulating layer 16 also serves as a flattening layer.

【0022】次に、図2(E)に示すように、表面が平
坦化された平坦化層18の表面に、シリコンウェーハな
どで構成される支持基板20を張り合わせ、熱接着す
る。熱接着のための張り合わせ温度は、たとえば900
〜1100℃程度である。熱接着後の基板の張り合わせ
強度は、一般に、200kg/cm2 以上であり、場合
によっては、2000kg/cm2 にも成る。
Next, as shown in FIG. 2 (E), a supporting substrate 20 made of a silicon wafer or the like is bonded to the surface of the planarizing layer 18 whose surface has been planarized, and is thermally bonded. The bonding temperature for heat bonding is 900, for example.
It is about 1100 ° C. The bonding strength of the substrates after heat bonding is generally 200 kg / cm 2 or more, and even 2000 kg / cm 2 in some cases.

【0023】その後、図1(D)に示す半導体基板2を
裏面から研削および研磨し、図2(E)に示すように、
ストッパ層10を研磨ストッパーとして、半導体基板の
研磨を終了する。その結果、絶縁層16の表面に、エピ
タキシャル成長法により形成された単結晶シリコン層1
4aと、多結晶シリコン層14bとが残る。単結晶シリ
コン層14aは、トランジスタのチャネル領域22と成
る。
Thereafter, the semiconductor substrate 2 shown in FIG. 1 (D) is ground and polished from the back surface, and as shown in FIG. 2 (E),
The polishing of the semiconductor substrate is completed by using the stopper layer 10 as a polishing stopper. As a result, the single crystal silicon layer 1 formed by the epitaxial growth method on the surface of the insulating layer 16
4a and the polycrystalline silicon layer 14b remain. The single crystal silicon layer 14a becomes the channel region 22 of the transistor.

【0024】次に、図2(F)に示すように、所定パタ
ーンの窒化シリコン膜などを用いた選択酸化法(LOC
OS法)により、素子分離領域を形成すべき多結晶シリ
コン層14bの部分を選択的に酸化し、素子分離領域2
4を形成する。
Next, as shown in FIG. 2F, a selective oxidation method (LOC) using a silicon nitride film having a predetermined pattern is used.
By the OS method), the portion of the polycrystalline silicon layer 14b where the element isolation region is to be formed is selectively oxidized, and
4 is formed.

【0025】次に、図2(G)に示すように、チャネル
領域22と成る単結晶シリコン層14aの表面に、ゲー
ト絶縁層26を形成すると共に、その上にゲート電極2
8を形成する。ゲート絶縁層26は、たとえば熱酸化法
などで成膜される酸化シリコン膜などの絶縁膜で構成さ
れ、その膜厚は、特に限定されないが、たとえば10n
m程度である。ゲート電極28は、ポリシリコン、シリ
サイド、ポリサイド、金属などの導電層で構成され、R
IEなどのエッチング法により、ゲート電極を形成すべ
き所定のパターンに加工される。
Next, as shown in FIG. 2G, a gate insulating layer 26 is formed on the surface of the single crystal silicon layer 14a to be the channel region 22, and the gate electrode 2 is formed thereon.
8 is formed. The gate insulating layer 26 is composed of an insulating film such as a silicon oxide film formed by, for example, a thermal oxidation method, and the film thickness thereof is not particularly limited, but is, for example, 10 n.
It is about m. The gate electrode 28 is composed of a conductive layer of polysilicon, silicide, polycide, metal or the like, and R
The gate electrode is processed into a predetermined pattern by an etching method such as IE.

【0026】その後、ソース・ドレイン領域形成用の不
純物を多結晶シリコン層14b,14bにイオン注入す
れば、その部分に、ソース・ドレイン領域30,30
が、ゲート電極28に対して自己整合的に形成される。
イオン注入条件としては、特に限定されないが、NMO
Sを形成する場合には、Asをドーズ量1×1015cm
-2、エネルギー50KeVの条件で行なう。ゲート電極
28下部の単結晶シリコン層14aの部分には、チャネ
ル領域22が形成される。
After that, if impurities for forming the source / drain regions are ion-implanted into the polycrystalline silicon layers 14b, 14b, the source / drain regions 30, 30 are formed in those portions.
Are formed in self-alignment with the gate electrode 28.
Ion implantation conditions are not particularly limited, but NMO may be used.
In the case of forming S, the dose of As is 1 × 10 15 cm
- 2, carried out under the conditions of energy 50 KeV. The channel region 22 is formed in the portion of the single crystal silicon layer 14a below the gate electrode 28.

【0027】その後、同図(H)に示すように、層間絶
縁層32をゲート電極28の上から成膜し、ソース・ド
レイン領域30,30に対するコンタクトホール34,
34を層間絶縁層32に形成し、このコンタクトホール
34,34に対して、ソース・ドレイン領域に接続する
電極層36,36を埋め込み形成する。層間絶縁層32
は、特に限定されないが、CVD法で成膜される酸化シ
リコン膜、窒化シリコン膜、PSG膜、BPSG膜など
で構成される。電極層36は、たとえばアルミニウムな
どの金属で構成される。
Thereafter, as shown in FIG. 3H, an interlayer insulating layer 32 is formed on the gate electrode 28, and contact holes 34 for the source / drain regions 30, 30 are formed.
34 is formed in the interlayer insulating layer 32, and electrode layers 36, 36 connected to the source / drain regions are embedded and formed in the contact holes 34, 34. Interlayer insulation layer 32
Is not particularly limited, but is formed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a PSG film, a BPSG film, or the like formed by a CVD method. The electrode layer 36 is made of a metal such as aluminum.

【0028】本実施例に係るSOI基板の製造方法で
は、半導体基板2の表面にエッチングなどで分離ストッ
パー段差を形成する従来の方法を改め、トランジスタの
チャネル領域などの比較的狭い領域を除いた半導体基板
2の全面をストッパ層10で覆い、その表面にエピタキ
シャル層14a,14bを成長させる。後工程では、前
記ストッパ層10を研磨ストッパとして、図2(E)に
示すように、半導体基板2の裏面を選択的に研削および
研磨する。したがって、この選択研磨時に露出する半導
体基板の表面は、トランジスタのチャネル領域22など
の比較的狭い領域に限定される。その結果、選択研磨時
に半導体層14aの中央部に凹みが形成されるなどの不
都合を解消することができる。
In the method of manufacturing an SOI substrate according to this embodiment, the conventional method of forming a separation stopper step on the surface of the semiconductor substrate 2 by etching or the like is modified, and a semiconductor except a relatively narrow region such as a channel region of a transistor is removed. The entire surface of the substrate 2 is covered with the stopper layer 10, and epitaxial layers 14a and 14b are grown on the surface. In the subsequent step, the back surface of the semiconductor substrate 2 is selectively ground and polished as shown in FIG. 2E, using the stopper layer 10 as a polishing stopper. Therefore, the surface of the semiconductor substrate exposed during the selective polishing is limited to a relatively narrow region such as the channel region 22 of the transistor. As a result, it is possible to eliminate the disadvantage that a recess is formed in the central portion of the semiconductor layer 14a during selective polishing.

【0029】また、本実施例の方法では、絶縁層16上
に形成されるチャネル領域となる単結晶シリコン層14
aの膜厚は、ばらつきの大きいエッチング工程で決定さ
れるのではなく、半導体基板上へのエピタキシャル成長
膜の膜厚で決定される。そのため、単結晶シリコン層1
4aの膜厚制御が容易となる。たとえば本発明では、単
結晶シリコン層14aの膜厚のばらつきを5%以下に低
減することが可能である。したがって、本発明では、単
結晶シリコン層14aの薄膜化によって、チャネル領域
22へのゲート電界の支配性を高め、パンチスルーを抑
制することができる。
Further, according to the method of this embodiment, the single crystal silicon layer 14 to be the channel region formed on the insulating layer 16 is formed.
The film thickness of a is not determined by the etching process with large variations, but by the film thickness of the epitaxial growth film on the semiconductor substrate. Therefore, the single crystal silicon layer 1
It becomes easy to control the film thickness of 4a. For example, in the present invention, it is possible to reduce the variation in the film thickness of the single crystal silicon layer 14a to 5% or less. Therefore, in the present invention, by thinning the single crystal silicon layer 14a, the control of the gate electric field to the channel region 22 can be enhanced and punch through can be suppressed.

【0030】なお、本実施例では、ソース・ドレイン領
域領域30,30は、単結晶シリコン層ではなく多結晶
シリコン層に形成されるが、トランジスタの性能に大き
く影響するチャネル領域22は、単結晶シリコン層14
aに形成されることから、トランジスタの特性が低下す
るなどの問題はない。
In this embodiment, the source / drain region regions 30 and 30 are formed not in the single crystal silicon layer but in the polycrystalline silicon layer. However, the channel region 22 which greatly affects the performance of the transistor is formed in the single crystal region. Silicon layer 14
Since it is formed in a, there is no problem such as deterioration of transistor characteristics.

【0031】次に、本発明の多の実施例に係るSOI基
板の製造方法について、図3〜5に基づき説明する。
Next, a method of manufacturing an SOI substrate according to various embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0032】本実施例では、図3(A)に示すように、
単結晶シリコンウェーハなどで構成される半導体基板2
の表面に、比較的厚い第1ストッパ層33を成膜する。
第1ストッパ層33は、たとえば熱酸化法により成膜さ
れる酸化シリコン層、あるいはCVD法により成膜され
る窒化シリコン層などで形成される。この第1ストッパ
層の膜厚は、たとえば50〜60nm程度である。この
第1ストッパ層33には、トランジスタの活性領域と成
る領域に対応して薄膜形成用開口部31をエッチングな
どにより形成する。その結果、比較的厚肉の第1ストッ
パ層33は、素子分離領域のパターンに加工される。エ
ッチング加工に際しては、高選択比のエッチング液を用
いることで、半導体基板2の表面はほとんどエッチング
されない。
In this embodiment, as shown in FIG.
Semiconductor substrate 2 composed of single crystal silicon wafer, etc.
A relatively thick first stopper layer 33 is formed on the surface of the.
The first stopper layer 33 is formed of, for example, a silicon oxide layer formed by a thermal oxidation method, a silicon nitride layer formed by a CVD method, or the like. The thickness of the first stopper layer is, for example, about 50 to 60 nm. In the first stopper layer 33, a thin film forming opening 31 is formed by etching or the like corresponding to a region which becomes an active region of the transistor. As a result, the relatively thick first stopper layer 33 is processed into the pattern of the element isolation region. At the time of etching processing, the surface of the semiconductor substrate 2 is hardly etched by using an etching liquid having a high selection ratio.

【0033】次に、同図(B)に示すように、薄膜形成
用開口部31により露出する半導体基板2の表面に、第
1ストッパ層33よりも薄い第2ストッパ層35を形成
する。第2ストッパ層35は、たとえば熱酸化法により
形成される酸化シリコン層で構成され、その膜厚は、た
とえば10nm程度である。第1ストッパ層33の膜厚
から第2ストッパ層35の膜厚を引いた膜厚が、最終的
に得られる半導体層の膜厚を決定するので、これら第
1,第2ストッパ層33,35の膜厚のばらつきは、5
%以内に抑えられる。
Next, as shown in FIG. 3B, a second stopper layer 35 thinner than the first stopper layer 33 is formed on the surface of the semiconductor substrate 2 exposed by the thin film forming opening 31. The second stopper layer 35 is formed of, for example, a silicon oxide layer formed by a thermal oxidation method, and its film thickness is, for example, about 10 nm. Since the film thickness of the first stopper layer 33 minus the film thickness of the second stopper layer 35 determines the film thickness of the finally obtained semiconductor layer, these first and second stopper layers 33, 35 are formed. The film thickness variation is 5
Can be kept within%.

【0034】次に、本実施例では、同図(C)に示すよ
うに、比較的薄い第2ストッパ層10に対し、トランジ
スタのチャネル領域に対応するパターンで、開口部38
を形成する。開口部38の開口幅は、チャネル領域の大
きさに応じて決定され、たとえば0.5μmルールで
は、チャネル幅に合わせズレを考慮し、約1.0μm程
度である。
Next, in the present embodiment, as shown in FIG. 3C, the opening 38 is formed in a pattern corresponding to the channel region of the transistor with respect to the relatively thin second stopper layer 10.
To form. The opening width of the opening 38 is determined according to the size of the channel region, and is, for example, about 1.0 μm in the 0.5 μm rule in consideration of the deviation in alignment with the channel width.

【0035】その後、同図(D)に示すように、エピタ
キシャル成長法により、開口部38を持つ第2ストッパ
層35および第1ストッパ層33が形成された半導体基
板2の表面に、エピタキシャル層40a,40bを形成
する。エピタキシャル層は、開口部38により露出する
半導体基板2の表面では、良質な単結晶シリコン層40
aとなり、ストッパ層33,35の表面では、多結晶シ
リコン層40bとなる。このエピタキシャル成長法によ
り成膜される単結晶シリコン層40aおよび多結晶シリ
コン層40bの膜厚は、たとえば200〜500nm程
度である。
After that, as shown in FIG. 3D, the epitaxial layers 40a, 40a are formed on the surface of the semiconductor substrate 2 on which the second stopper layer 35 and the first stopper layer 33 having the openings 38 are formed by the epitaxial growth method. 40b is formed. On the surface of the semiconductor substrate 2 exposed by the opening 38, the epitaxial layer is formed of a good quality single crystal silicon layer 40.
Thus, the polycrystalline silicon layer 40b is formed on the surfaces of the stopper layers 33 and 35. The film thickness of the single crystal silicon layer 40a and the polycrystalline silicon layer 40b formed by this epitaxial growth method is, for example, about 200 to 500 nm.

【0036】次に、図4(E)に示すように、比較的厚
い第1ストッパー層33を研磨ストッパーとして、エピ
タキシャル成長法により成膜された単結晶シリコン層4
0aおよび多結晶シリコン層40bを選択研磨し、活性
領域にのみ半導体層である単結晶シリコン層42aおよ
び多結晶シリコン層42bを残す。この選択研磨に際し
ては、研磨量が少なくかつ均一であるため、従来技術で
見られたような半導体層における中央部の凹みは生じな
い。
Next, as shown in FIG. 4 (E), the single crystal silicon layer 4 formed by the epitaxial growth method using the relatively thick first stopper layer 33 as a polishing stopper.
0a and the polycrystalline silicon layer 40b are selectively polished to leave the single crystalline silicon layer 42a and the polycrystalline silicon layer 42b which are semiconductor layers only in the active region. In this selective polishing, since the polishing amount is small and uniform, the depression of the central portion of the semiconductor layer as seen in the prior art does not occur.

【0037】次に、図4(F)に示すように、単結晶シ
リコン層42aおよび多結晶シリコン層42bの表面に
絶縁層44を成膜する。絶縁層44は、熱酸化法および
CVD法で成膜される酸化シリコン層あるいは窒化シリ
コン層などで構成される。この絶縁層44の膜厚は、た
とえば200〜500nm程度である。
Next, as shown in FIG. 4F, an insulating layer 44 is formed on the surfaces of the single crystal silicon layer 42a and the polycrystalline silicon layer 42b. The insulating layer 44 is composed of a silicon oxide layer or a silicon nitride layer formed by a thermal oxidation method and a CVD method. The insulating layer 44 has a film thickness of, for example, about 200 to 500 nm.

【0038】次に、同図(G)に示すように、絶縁層4
4の表面に、平坦化層46を成膜する。平坦化層46と
しては、たとえばCVD法により成膜される多結晶シリ
コン層が用いられ、その膜厚は、たとえば5μm程度で
ある。平坦化層46の表面は、たとえば3μm程度研磨
されることにより平坦化される。なお、平坦化層46を
別途設けることなく、絶縁層44を厚く形成し、この絶
縁層44を研磨することにより平坦化することもでき
る。その場合には、絶縁層44が平坦化層を兼ねること
になる。
Next, as shown in FIG. 4G, the insulating layer 4
A flattening layer 46 is formed on the surface of No. 4. As the flattening layer 46, for example, a polycrystalline silicon layer formed by a CVD method is used, and its film thickness is, for example, about 5 μm. The surface of the flattening layer 46 is flattened by polishing, for example, about 3 μm. It is also possible to form the insulating layer 44 thick and polish the insulating layer 44 without providing the flattening layer 46 separately. In that case, the insulating layer 44 also serves as a flattening layer.

【0039】次に、図5(H)に示すように、表面が平
坦化された平坦化層46の表面に、シリコンウェーハな
どで構成される支持基板48を張り合わせ、熱接着す
る。熱接着のための張り合わせ温度は、たとえば900
〜1100℃程度である。熱接着後の基板の張り合わせ
強度は、一般に、200kg/cm2 以上であり、場合
によっては、2000kg/cm2 にも成る。
Next, as shown in FIG. 5 (H), a support substrate 48 made of a silicon wafer or the like is attached to the surface of the flattened layer 46 whose surface is flattened and heat-bonded. The bonding temperature for heat bonding is 900, for example.
It is about 1100 ° C. The bonding strength of the substrates after heat bonding is generally 200 kg / cm 2 or more, and even 2000 kg / cm 2 in some cases.

【0040】その後、図4(G)に示す半導体基板2を
裏面から研削および研磨し、図5(H)に示すように、
ストッパ層33,35を研磨ストッパーとして、半導体
基板の研磨を終了する。その結果、絶縁層44の表面
に、エピタキシャル成長法により形成された単結晶シリ
コン層42aと、多結晶シリコン層42bとが残る。単
結晶シリコン層42aは、トランジスタのチャネル領域
と成る。
After that, the semiconductor substrate 2 shown in FIG. 4G is ground and polished from the back surface, and as shown in FIG.
The polishing of the semiconductor substrate is completed by using the stopper layers 33 and 35 as polishing stoppers. As a result, the single crystal silicon layer 42a and the polycrystalline silicon layer 42b formed by the epitaxial growth method remain on the surface of the insulating layer 44. The single crystal silicon layer 42a becomes a channel region of the transistor.

【0041】次に、図5(I)に示すように、チャネル
領域56と成る単結晶シリコン層42aの表面に、ゲー
ト絶縁層50を形成すると共に、その上にゲート電極5
2を形成する。ゲート絶縁層50は、たとえば熱酸化法
などで成膜される酸化シリコン膜などの絶縁膜で構成さ
れ、その膜厚は、特に限定されないが、たとえば10n
m程度である。ゲート電極52は、ポリシリコン、シリ
サイド、ポリサイド、金属などの導電層で構成され、R
IEなどのエッチング法により、ゲート電極を形成すべ
き所定のパターンに加工される。
Next, as shown in FIG. 5 (I), a gate insulating layer 50 is formed on the surface of the single crystal silicon layer 42a to be the channel region 56, and the gate electrode 5 is formed thereon.
Form 2. The gate insulating layer 50 is formed of an insulating film such as a silicon oxide film formed by, for example, a thermal oxidation method, and the film thickness thereof is not particularly limited, but is, for example, 10 n.
It is about m. The gate electrode 52 is composed of a conductive layer of polysilicon, silicide, polycide, metal or the like, and R
The gate electrode is processed into a predetermined pattern by an etching method such as IE.

【0042】その後、ソース・ドレイン領域形成用の不
純物を多結晶シリコン層42b,42bにイオン注入す
れば、その部分に、ソース・ドレイン領域54,54
が、ゲート電極52に対して自己整合的に形成される。
イオン注入条件としては、特に限定されないが、NMO
Sを形成する場合には、Asをドーズ量1×1015cm
-2、エネルギー50KeVの条件で行なう。ゲート電極
52下部の単結晶シリコン層42aの部分には、チャネ
ル領域56が形成される。
After that, if impurities for forming the source / drain regions are ion-implanted into the polycrystalline silicon layers 42b, 42b, the source / drain regions 54, 54 are formed in those portions.
Are formed in self-alignment with the gate electrode 52.
Ion implantation conditions are not particularly limited, but NMO may be used.
In the case of forming S, the dose of As is 1 × 10 15 cm
-2 , energy is 50 KeV. A channel region 56 is formed in the portion of the single crystal silicon layer 42a below the gate electrode 52.

【0043】その後、図5(J)に示すように、層間絶
縁層57をゲート電極52の上から成膜し、ソース・ド
レイン領域54,54に対するコンタクトホール58,
58を層間絶縁層57に形成し、このコンタクトホール
58,58に対して、ソース・ドレイン領域に接続する
電極層60,60を埋め込み形成する。層間絶縁層57
は、特に限定されないが、CVD法で成膜される酸化シ
リコン膜、窒化シリコン膜、PSG膜、BPSG膜など
で構成される。電極層60,60は、たとえばアルミニ
ウムなどの金属で構成される。
Thereafter, as shown in FIG. 5 (J), an interlayer insulating layer 57 is formed on the gate electrode 52, and contact holes 58 for the source / drain regions 54, 54 are formed.
58 is formed in the interlayer insulating layer 57, and electrode layers 60, 60 connected to the source / drain regions are embedded and formed in the contact holes 58, 58. Interlayer insulation layer 57
Is not particularly limited, but is formed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a PSG film, a BPSG film, or the like formed by a CVD method. The electrode layers 60, 60 are made of metal such as aluminum.

【0044】本実施例に係るSOI基板の製造方法で
は、基本的に前述した図1,2に示す実施例に係るSO
I基板の製造方法と同様な作用を有するが、ストッパー
層33,35の膜厚を多段にすることにより、厚い方の
ストッパー層33の領域を素子分離領域として用いるこ
とができ、たとえばLOCOSにより後工程で素子分離
領域を形成するための工程が不要となる。
In the method of manufacturing an SOI substrate according to this embodiment, the SO substrate according to the embodiment shown in FIGS.
Although it has the same effect as that of the I substrate manufacturing method, the region of the thicker stopper layer 33 can be used as an element isolation region by making the thicknesses of the stopper layers 33 and 35 in multiple stages. The step for forming the element isolation region in the step becomes unnecessary.

【0045】また、本実施例では、チャネル領域56が
形成される単結晶シリコン層42aの膜厚は、厚い方の
第1ストッパ層33の膜厚から薄い方の第2ストッパ層
35の膜厚を引いた値によって決定される。この場合に
も、単結晶シリコン層の膜厚のばらつきを5%以内に低
減することが可能であり、トランジスタのパンチスルー
耐性を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, the film thickness of the single crystal silicon layer 42a in which the channel region 56 is formed is from the film thickness of the thicker first stopper layer 33 to the film thickness of the thinner second stopper layer 35. It is determined by the value minus. Also in this case, the variation in the film thickness of the single crystal silicon layer can be reduced to within 5%, and the punch-through resistance of the transistor can be improved.

【0046】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be variously modified within the scope of the present invention.

【0047】例えば、図3〜5に示す実施例では、図3
(B)に示す多段膜厚構造のストッパ層33,35を得
るために、第1ストッパ層33に対して薄膜形成用開口
部31をいったん形成した後に、比較的薄い第2ストッ
パ層35を形成するようにしたが、本発明は、これに限
定されず、次のようにして多段膜厚構造のストッパ層3
3,35を形成することも可能である。すなわち、半導
体基板2の全面に対して比較的厚い第1ストッパ層33
を形成した後、トランジスタの活性領域に相当するパタ
ーンで第1ストッパ層33をエッチングし、エッチング
深さを制御することで、比較的薄い第2ストッパ層35
を形成することもできる。ただし、この実施例の場合に
は、エッチング量により半導体層の膜厚が制御されるこ
とになる。
For example, in the embodiment shown in FIGS.
In order to obtain the stopper layers 33 and 35 having the multi-stage film thickness structure shown in (B), the thin film forming opening 31 is once formed in the first stopper layer 33, and then the relatively thin second stopper layer 35 is formed. However, the present invention is not limited to this, and the stopper layer 3 having a multi-stage film thickness structure is formed as follows.
It is also possible to form 3,35. That is, the first stopper layer 33 that is relatively thick over the entire surface of the semiconductor substrate 2
Then, the first stopper layer 33 is etched in a pattern corresponding to the active region of the transistor, and the etching depth is controlled, so that the relatively thin second stopper layer 35 is formed.
Can also be formed. However, in the case of this embodiment, the film thickness of the semiconductor layer is controlled by the etching amount.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、張り合わせ型SOI基板形成のための選択研磨時に
露出する半導体基板の表面は、ストッパ層に形成された
開口部に相当するトランジスタのチャネル領域などの比
較的狭い領域に限定される。その結果、選択研磨時に半
導体層の中央部に凹みが形成されるなどの不都合を解消
することができる。
As described above, according to the present invention, the surface of the semiconductor substrate which is exposed during the selective polishing for forming the bonded SOI substrate is a transistor corresponding to the opening formed in the stopper layer. It is limited to a relatively narrow area such as a channel area. As a result, it is possible to eliminate the disadvantage that a recess is formed in the central portion of the semiconductor layer during selective polishing.

【0049】また、本発明の方法では、絶縁層上に形成
される半導体層の膜厚は、ばらつきの大きいエッチング
工程で決定されるのではなく、半導体基板上へのエピタ
キシャル成長膜の膜厚、または多段膜厚のストッパ層に
おける厚い方のストッパ層の膜厚から薄い方のストッパ
層の膜厚を引いた値で決定される。そのため、半導体層
の膜厚制御が容易となる。たとえば本発明では、半導体
層の膜厚のばらつきを5%以下に低減することが可能で
ある。したがって、本発明では、半導体層の薄膜化によ
って、チャネル領域へのゲート電界の支配性を高め、パ
ンチスルーを抑制することができる。
Further, in the method of the present invention, the film thickness of the semiconductor layer formed on the insulating layer is not determined by the etching process with large variations, but the film thickness of the epitaxial growth film on the semiconductor substrate, or It is determined by a value obtained by subtracting the film thickness of the thinner stopper layer from the film thickness of the thicker stopper layer in the stopper layer having a multi-stage film thickness. Therefore, it becomes easy to control the film thickness of the semiconductor layer. For example, in the present invention, it is possible to reduce the variation in the film thickness of the semiconductor layer to 5% or less. Therefore, in the present invention, the thinning of the semiconductor layer can enhance the control of the gate electric field to the channel region and suppress punch through.

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

【図1】本発明の一実施例に係るSOI基板の製造過程
を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a process of manufacturing an SOI substrate according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例に係るSOI基板の製造過程を示す概
略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the SOI substrate according to the example.

【図3】本発明の他の実施例に係るSOI基板の製造過
程を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a process of manufacturing an SOI substrate according to another embodiment of the present invention.

【図4】同実施例に係るSOI基板の製造過程を示す概
略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the process of manufacturing the SOI substrate according to the example.

【図5】同実施例に係るSOI基板の製造過程を示す概
略断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the SOI substrate according to the example.

【図6】従来例に係るSOI基板の製造過程を示す概略
断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of an SOI substrate according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2… 半導体基板 10… ストッパ層 12… 開口部 14a,40a,42a… 単結晶シリコン層 14b,40b,42b… 多結晶シリコン層 16,44… 絶縁層 18,46… 平坦化層 20,48… 支持基板 22,56… チャネル領域 26,50… ゲート絶縁層 28,52… ゲート電極 30,54… ソース・ドレイン領域領域 31… 薄膜形成用開口部 33… 第1ストッパ層 35… 第2ストッパ層 38… 開口部 2 ... Semiconductor substrate 10 ... Stopper layer 12 ... Openings 14a, 40a, 42a ... Single-crystal silicon layer 14b, 40b, 42b ... Polycrystalline silicon layer 16, 44 ... Insulating layer 18, 46 ... Planarization layer 20, 48 ... Support Substrate 22, 56 ... Channel region 26, 50 ... Gate insulating layer 28, 52 ... Gate electrode 30, 54 ... Source / drain region region 31 ... Thin film forming opening 33 ... First stopper layer 35 ... Second stopper layer 38 ... Aperture

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の表面に、所定のパターンで
開口部が形成されたストッパ層を形成する工程と、 エピタキシャル成長法により、開口部により露出してい
る半導体基板の表面に単結晶半導体層を成長させると共
に、ストッパ層の表面には多結晶半導体層を成長させる
工程と、 これら単結晶半導体層および多結晶半導体層の表面に、
絶縁層を形成し、支持基板を張り合わせる工程と、 上記半導体基板の裏面を、上記ストッパ層を研磨ストッ
パーとして研削研磨し、単結晶半導体層の表面を露出さ
せる工程とを有するSOI基板の製造方法。
1. A step of forming a stopper layer in which an opening is formed in a predetermined pattern on the surface of a semiconductor substrate, and a single crystal semiconductor layer is formed on the surface of the semiconductor substrate exposed by the opening by an epitaxial growth method. A step of growing a polycrystalline semiconductor layer on the surface of the stopper layer, and a step of growing the single crystal semiconductor layer and the polycrystalline semiconductor layer on the surface of the stopper layer.
A method for manufacturing an SOI substrate, which includes a step of forming an insulating layer and bonding a supporting substrate, and a step of grinding and polishing the back surface of the semiconductor substrate using the stopper layer as a polishing stopper to expose the surface of the single crystal semiconductor layer. .
【請求項2】 半導体基板の表面に、所定のパターンで
開口部が形成され、素子分離パターンに対応して厚肉に
形成された多段膜厚のストッパ層を形成する工程と、 エピタキシャル成長法により、開口部により露出してい
る半導体基板の表面に単結晶半導体層を成長させると共
に、多段膜厚のストッパ層の表面には多結晶半導体層を
成長させる工程と、 上記単結晶シリコン層および多結晶シリコン層の表面
を、素子分離パターンに対応する厚肉部分のストッパ層
部分を研磨ストッパとして研磨し、半導体基板の表面に
堆積された単結晶半導体層と、薄肉部分のストッパ層部
分に堆積された多結晶半導体層とを残す工程と、 これら単結晶半導体層および多結晶半導体層の表面に、
絶縁層を形成し、支持基板を張り合わせる工程と、 上記半導体基板の裏面を、上記ストッパ層を研磨ストッ
パーとして研削研磨し、単結晶半導体層の表面を露出さ
せる工程とを有するSOI基板の製造方法。
2. A step of forming a stopper layer having a multi-step film thickness in which a plurality of openings are formed in a predetermined pattern on a surface of a semiconductor substrate and corresponding to an element isolation pattern, and an epitaxial growth method is used. Growing a single crystal semiconductor layer on the surface of the semiconductor substrate exposed by the opening and growing a polycrystalline semiconductor layer on the surface of the stopper layer having a multi-step film thickness, and the single crystal silicon layer and the polycrystalline silicon layer. The surface of the layer is polished by using the stopper layer portion of the thick portion corresponding to the element isolation pattern as a polishing stopper, and the single crystal semiconductor layer deposited on the surface of the semiconductor substrate and the multi-layer deposited on the stopper layer portion of the thin portion. The step of leaving the crystalline semiconductor layer and the surface of the single crystal semiconductor layer and the polycrystalline semiconductor layer,
A method for manufacturing an SOI substrate, which includes a step of forming an insulating layer and bonding a supporting substrate, and a step of grinding and polishing the back surface of the semiconductor substrate using the stopper layer as a polishing stopper to expose the surface of the single crystal semiconductor layer. .
【請求項3】 上記単結晶半導体層に対してチャネル領
域を形成し、上記多結晶半導体層に対してソース・ドレ
イン領域領域を形成する工程をさらに有する請求項1ま
たは2に記載のSOI基板の製造方法。
3. The SOI substrate according to claim 1, further comprising the step of forming a channel region in the single crystal semiconductor layer and forming source / drain region regions in the polycrystalline semiconductor layer. Production method.
【請求項4】 トランジスタの活性領域に相当するパタ
ーンで薄膜形成用開口部が形成された比較的厚肉のスト
ッパ層を半導体基板の表面に形成し、その後この薄膜形
成用開口部により露出する半導体基板の表面に比較的薄
肉のストッパ層を形成し、この比較的薄肉のストッパ層
に対して、トランジスタのチャネル領域に相当するパタ
ーンで開口部を形成することにより、上記多段膜厚のス
トッパ層を形成することを特徴とする請求項2または3
に記載のSOI基板の製造方法。
4. A semiconductor layer having a relatively thick stopper layer having a thin film forming opening formed in a pattern corresponding to an active region of a transistor, formed on the surface of a semiconductor substrate, and then exposed by the thin film forming opening. By forming a relatively thin stopper layer on the surface of the substrate and forming openings in the relatively thin stopper layer in a pattern corresponding to the channel region of the transistor, the stopper layer having the above-mentioned multi-stage film thickness is formed. It is formed, The claim 2 or 3 characterized by the above-mentioned.
A method for manufacturing an SOI substrate according to item 1.
【請求項5】 上記絶縁層の表面には、平坦化層が積層
され、この平坦化層を介して上記支持基板が張り合わさ
れることを特徴とする請求項1〜4に記載のSOI基板
の製造方法。
5. The SOI substrate according to claim 1, wherein a flattening layer is laminated on a surface of the insulating layer, and the supporting substrate is bonded via the flattening layer. Production method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100511900B1 (en) * 1999-06-28 2005-09-02 주식회사 하이닉스반도체 Method of manufacturing SOI substrate
KR100516677B1 (en) * 2000-12-29 2005-09-22 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing transistor
KR100612885B1 (en) * 2004-12-30 2006-08-14 삼성전자주식회사 Fabrication method of Substrate having locally integrated single crystalline silicon layer

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