JPH0621408A - Soi構造の形成方法 - Google Patents

Soi構造の形成方法

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JPH0621408A
JPH0621408A JP19486892A JP19486892A JPH0621408A JP H0621408 A JPH0621408 A JP H0621408A JP 19486892 A JP19486892 A JP 19486892A JP 19486892 A JP19486892 A JP 19486892A JP H0621408 A JPH0621408 A JP H0621408A
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JP
Japan
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substrate
insulating portion
semiconductor
soi structure
forming
Prior art date
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JP19486892A
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English (en)
Inventor
Makoto Hashimoto
誠 橋本
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 SOI構造におけるパターン変形(伸び)を
抑制し、これにより例えばフォトレジスト工程時の合わ
せ精度を改善したSOI構造の形成方法を提供する。 【構成】 絶縁部が形成された半導体基板の該絶縁部が
形成されたがわの面に別の基板をはり合わせ、半導体基
板の他方のがわの面を研磨することによって絶縁部上に
半導体部分が存在するSOI構造を得るSOI構造の形
成方法において、半導体基板のはり合わせ面と逆の側
の面の絶縁部の影響による変形を抑制する構成ではり合
わせを行う。半導体基板には、該半導体材料より熱膨
張係数の大きな材料により層を形成してはり合わせを行
う。半導体基板の両面に形成した絶縁部の内、一方の
面の絶縁部を除去した後、はり合わせを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、SOI構造の形成方法
に関する。SOI(Silicon onInsula
tor)構造とは、絶縁材料上にSi部分が形成され、
このSi部分(SOI層)に各種デバイス等を形成する
ものであるか、本明細書においては、一般に、絶縁材料
上に半導体材料が形成された構造をSOI構造の語をも
って総称する。
【0002】このような広い意味でのSOI構造は、各
種の用途に用いられており、例えば、絶縁材料上の半導
体部分に素子を形成することにより、当初から良好な素
子分離がなされた半導体装置を得る構成で用いられてい
る。
【0003】本発明のSOI構造は、はり合わせにより
形成されるものである。即ち、SOI構造の半導体装置
については数多くの提案があり、その形成手段も多数あ
るが、その形成方法の一つとして、はり合わせSOI構
造の形成方法と称される手法が知られている。以下この
手法によるSOI構造の形成について図4を参照して説
明すると、次のとおりである(Extended Ab
stracts ofthe 21st Confer
ence on Solid StateDevice
s and Materials,TOKYO,198
9,pp.89−92のM.Hashimoto e
t.al.,「Low Leakage SOIMOS
FETs Fabricated Using a W
afer Bonding Method」参照)。
【0004】図4(a)に示すようなシリコン基板1
(一般に高平坦度シリコンウェハーを用いる。これを基
板Aとする)の一方の側の面をフォトリソグラフィー技
術やエッチング技術を用いてパターニングし、1500
Åあるいはこれより小さい位の深さの凹部を形成する。
次に、この面にSiO2 膜をCVD等で形成する等によ
って絶縁部2を形成し、シリコン基板1の一方の側に絶
縁部2が形成された構造を得る。絶縁部2は、パターニ
ングされたシリコン基板1の表面形状に従って、図示の
如く凹凸をもった膜として形成される。更にこの絶縁部
2上に接着層3としてのポリシリコン膜等をCVD等に
より5μm厚程度で形成する。以上によって図4(a)
の構造が得られる。接着層3であるポリシリコン膜は、
後の工程で別の基板(図4(c)にBにて示す基板4)
をはり合わせる際に、高度に平滑なはり合わせ面を形成
するためのものである。
【0005】次に、接着層3の表面を平坦化研磨し、高
度に平滑な面とする(図4(b))。ここで残膜として
接着層3(ポリシリコン膜)が3μm厚かそれ以下にな
るようにする。
【0006】この接着層3の研磨面に、別の基板4(こ
れを基板Bとする)を密着させる。密圧着によって両面
は接合し、この結果図4(c)に示すような接合構造が
得られる。一般には、両面に介在する水ないし水酸基の
作用による水素結合によって、しっかりとした接合が達
成されると言われている。これを通常、熱して熱接合さ
せ、いわゆる強固なはり合わせを達成する。はり合わせ
強度は一般に200kg/cm2 以上であり、場合によ
っては2,000kg/cm2 にもなる。はり合わせる
別の基板4(基板B)は、基板1(基板A)と同様なシ
リコン基板を用いるのが通常である。はり合わせ後加熱
工程を経ることが多いので、熱膨張等の物性が等しいも
のでないと、不都合が生じるおそれがあるからである。
このような問題がなければ、例えば図4に示す従来技術
にあっては別の基板4は支持台としての役割を果たすだ
けであるので、これは必ずしもシリコン基板である必要
はない。但し、はり合わせる別の基板4(基板B)の方
にも素子を形成する場合は、素子形成可能な半導体基板
であることが要される。
【0007】次に、基板1を研削し、基板1のシリコン
部分が残膜として5μm程度かそれ以下になるようにし
て、図4(d)の構造とする。図4(c)以降は、図4
(b)と上下が逆になっているが、これは、図4(d)
の構造を得るための研削や、次の選択研磨のため、上下
を逆にして基板1を上側にしたためである。
【0008】次いで、選択研磨を行う。ここでは、丁度
絶縁部2が露出するまで、精密な仕上げの研磨で行う。
これにより、図4(e)に示すように、凹凸のある絶縁
部2に囲まれて、この絶縁部2上に半導体部分(シリコ
ン部分)10が存在する構造が得られる。この半導体部
分(シリコン部分)10がSOI膜となる。このように
絶縁部2上に半導体部分(シリコン部分)10が存在す
る構造(SOI構造)について、その半導体部分(シリ
コン部分)10に各素子を形成する。図4(e)に示す
ように、各半導体部分(シリコン部分)10が絶縁部2
に囲まれているので、当初より完全な素子分離がなされ
た構造となっている。
【0009】上記従来のプロセスフロー例は、1μm程
度の厚いSiO2 膜により絶縁部2を形成し、かつ平坦
化されたポリSi膜等の接着層3を介して2枚の基板
1,4(ウェハー)をはり合わせるのがポイントであ
る。絶縁部2(SiO2 膜)は、その形成時には実際に
は基板1の両面(表裏面)に形成される。はり合わせア
ニール温度は、一般に1100℃である。
【0010】ところが、このように作成されたSOIウ
ェハーでは、表面パターンに伸びが生じ、例えばフォト
レジスト工程のアラインメントで不都合が生じ得ること
がわかった。本発明者等の検討によれば、こうしたウェ
ハーの変形(伸び)の原因の1つが、1μm程度の厚い
絶縁部2(SiO2 膜)にあることが判明した。
【0011】図3に、絶縁部2であるSiO2 膜厚と変
形量(伸び)の関係を示す。図3のグラフIIが、両面に
SiO2 膜を残した従来技術におけるデータである。こ
の結果から判断すると、7〜8ppmの伸びを伴った状
態でウェハーはり合わせが行われていることになる。
【0012】
【発明の目的】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
して、SOI構造におけるパターン変形(伸び)を抑制
し、これにより例えばフォトレジスト工程時の合わせ精
度を改善したSOI構造の形成方法を提供しようとする
ものである。
【0013】
【問題点を解決するための手段】本出願の請求項1の発
明は、絶縁部が形成された半導体基板の該絶縁部が形成
されたがわの面に別の基板をはり合わせ、前記半導体基
板の他方のがわの面を研磨することによって絶縁部上に
半導体部分が存在するSOI構造を得るSOI構造の形
成方法において、前記半導体基板のはり合わせ面と逆の
側の面の絶縁部の影響による変形を抑制する構成ではり
合わせを行うことを特徴とするSOI構造の形成方法で
あって、これにより上記目的を達成するものである。
【0014】本出願の請求項2の発明は、絶縁部が形成
された半導体基板の該絶縁部が形成されたがわの面に別
の基板をはり合わせ、前記半導体基板の他方のがわの面
を研磨することによって絶縁部上に半導体部分が存在す
るSOI構造を得るSOI構造の形成方法において、前
記半導体基板には、該半導体材料より熱膨張係数の大き
な材料により層を形成してはり合わせを行うことを特徴
とするSOI構造の形成方法であって、これにより上記
目的を達成するものである。
【0015】本出願の請求項3の発明は、絶縁部が形成
された半導体基板の該絶縁部が形成されたがわの面に別
の基板をはり合わせ、前記半導体基板の他方のがわの面
を研磨することによって絶縁部上に半導体部分が存在す
るSOI構造を得るSOI構造の形成方法において、前
記半導体基板には、はり合わせ用の接着層を形成し、か
つ該半導体材料より熱膨張係数の大きな材料により層を
形成してはり合わせを行うことを特徴とするSOI構造
の形成方法であって、これにより上記目的を達成するも
のである。
【0016】本出願の請求項4の発明は、前記半導体材
料がシリコンであり、前記半導体材料より熱膨張係数の
大きな材料がシリコンナイトライドである請求項2また
は3に記載のSOI構造の形成方法であって、これによ
り上記目的を達成するものである。
【0017】本出願の請求項5の発明は、前記半導体材
料がシリコンであり、前記半導体材料より熱膨張係数の
大きな材料がシリコンナイトライドであり、前記接着層
がポリシリコン層である請求項2または3に記載のSO
I構造の形成方法であって、これにより上記目的を達成
するものである。
【0018】本出願の請求項6の発明は、絶縁部が形成
された半導体基板の該絶縁部が形成されたがわの面に別
の基板をはり合わせ、前記半導体基板の他方のがわの面
を研磨することによって絶縁部上に半導体部分が存在す
るSOI構造を得るSOI構造の形成方法において、半
導体基板の両面に絶縁部を形成し、一方の面の絶縁部を
除去した後、はり合わせを行うことを特徴とするSOI
構造の形成方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
【0019】本出願の請求項7の発明は、絶縁部がSi
2 から成ることを特徴とする請求項1ないし6のいず
れかに記載のSOI構造の形成方法であって、これによ
り上記目的を達成するものである。
【0020】
【作用】本出願の請求項1の発明によれば、半導体基板
のはり合わせ面と逆の側の面(裏面)の絶縁膜の影響を
除いて、変形等を防止することができる。
【0021】本出願の請求項2ないし5の発明によれ
ば、半導体基板には、該半導体材料より熱膨張係数の大
きな材料(ポリSi基板についてはSiN等)により層
を形成してはり合わせを行うので、SOI構造のパター
ン変形(伸び)を抑制でき、フォトレジスト工程での合
わせ精度等を改善できる。
【0022】本出願の請求項6の発明によれば、従来は
裏面(はり合わせ面と逆の側の面)に形成された接着層
(ポリSi層等)のみを研磨除去し、裏面の絶縁部(S
iO2 等)は除去しなかったのを、この絶縁部をも除去
するので、SOI構造のパターン変形(伸び)を抑制で
き、フォトレジスト工程での合わせ精度等を改善でき
る。
【0023】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。なお当然のことながら、本発明は実施例に
より限定されるものではない。
【0024】実施例1 図1を参照する。本実施例においては、基板10として
Si基板を用い、絶縁部は酸化膜(SiO2 )から形成
した。絶縁部である酸化膜形成時には、酸化膜は符号1
Aで示すように、基板10と同じ長さのL′で形成され
る。本実施例において、基板10の材料より熱膨張係数
が大きい材料としては、Siよりこの値が大きいシリコ
ンナイトライド(ここでは安定なSi3 4 を使用)を
用いて実施した。
【0025】図1を参照して、まず基板ウェハー変形の
基本的考え方を説明すると、次のとおりである。図1
(a)において、絶縁部をなす酸化膜1A(SiO
2 膜)が温度TでSi基板10上に形成された時、図1
(a)に示すように、熱により膨張したSi基板10上
に、同一の長さL′にわたって酸化膜1A(SiO
2 膜)は形成される。なお酸化膜1Aの厚さをt′、基
板10の厚さをtで示す。
【0026】これを室温T0 まで冷やすと、基板10を
構成するSiの熱膨張係数は、SiO2 のそれより大き
いから、図1(b)に符号3Bで示すように、Si基板
10はL0 の長さに縮まろうとし、一方、酸化膜1A
(SiO2 膜)は、符号2Bで示すようにL0 ′の長さ
に縮まろうとする(ここでL′0 >L0 )。
【0027】このため、通常基板は酸化膜(SiO2
面側に凸型にそるわけだが、フォトレジスト工程時には
基板ウェハーは真空吸着されるので、長さLとなる。こ
のとき変形量は となる。ここでE′,EはそれぞれSiO2 ,Siのヤ
ング率である。
【0028】従って、本実施例においては、熱膨張係数
がSiより大きいSi3 4 膜を、SiO2 膜に適量つ
けて、上記の変形を抑制する。
【0029】本実施例では上記の原理により、シリコン
ナイトライドを用いた具体的構成によって、良好な結果
を得た。
【0030】上記のように、伸び(変形)を抑制する材
料として、この例ではSiN(特にSi3 4 )を用い
て、Si/SiO2 /SiN構造を採用して、プロセス
も容易で、リークの問題もなく、変形防止の好結果を得
た。
【0031】変形構成として、Si/SiN/SiO2
構造を用いて実施することもできる。
【0032】また、Si/熱酸化SiO2 /SiO2
SiN構造を用いて実施することもできる。
【0033】また、Si/SiN/SiO2 構造を用い
て実施することもできる。
【0034】また、Si/熱酸化SiO2 (1000
Å)/SiN(堆積)/SiO2 構造を用いて実施する
こともできる。
【0035】実施例2 この実施例は、請求項6の発明を具体化したものであ
る。図2に示すように、はり合わせ時に、段差パターン
付きSi基板である基板10の裏面側の絶縁部をなす酸
化膜12(SiO2 膜、図2の斜線部)を研磨により除
去してから、はり合わせる。図2、図3中、11a,1
1bは熱酸化膜、12bは熱酸化膜11bとともに裏面
SiO2 をなすSiO2 である。
【0036】このように裏面の酸化膜12を除去した結
果、裏面SiO2 に起因する変形が防がれ、図3のグラ
フIに示すように、変形が抑制された、良好な結果が得
られた。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、SOI構造におけるパ
ターン変形(伸び)を抑制でき、これにより例えばフォ
トレジスト工程時の合わせ精度を改善することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の説明図である。
【図2】実施例2の説明図である。
【図3】作用説明のためのグラフである。
【図4】従来技術を示す。
【符号の説明】 10 基板 1A,11 絶縁部(SiO2 ) 12 裏面酸化膜

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁部が形成された半導体基板の該絶縁部
    が形成されたがわの面に別の基板をはり合わせ、前記半
    導体基板の他方のがわの面を研磨することによって絶縁
    部上に半導体部分が存在するSOI構造を得るSOI構
    造の形成方法において、 前記半導体基板のはり合わせ面と逆の側の面の絶縁部の
    影響による変形を抑制する構成ではり合わせを行うこと
    を特徴とするSOI構造の形成方法。
  2. 【請求項2】絶縁部が形成された半導体基板の該絶縁部
    が形成されたがわの面に別の基板をはり合わせ、前記半
    導体基板の他方のがわの面を研磨することによって絶縁
    部上に半導体部分が存在するSOI構造を得るSOI構
    造の形成方法において、 前記半導体基板には、該半導体材料より熱膨張係数の大
    きな材料により層を形成してはり合わせを行うことを特
    徴とするSOI構造の形成方法。
  3. 【請求項3】絶縁部が形成された半導体基板の該絶縁部
    が形成されたがわの面に別の基板をはり合わせ、前記半
    導体基板の他方のがわの面を研磨することによって絶縁
    部上に半導体部分が存在するSOI構造を得るSOI構
    造の形成方法において、 前記半導体基板には、はり合わせ用の接着層を形成し、
    かつ該半導体材料より熱膨張係数の大きな材料により層
    を形成してはり合わせを行うことを特徴とするSOI構
    造の形成方法。
  4. 【請求項4】前記半導体材料がシリコンであり、前記半
    導体材料より熱膨張係数の大きな材料がシリコンナイト
    ライドである請求項2または3に記載のSOI構造の形
    成方法。
  5. 【請求項5】前記半導体材料がシリコンであり、前記半
    導体材料より熱膨張係数の大きな材料がシリコンナイト
    ライドであり、前記接着層がポリシリコン層である請求
    項2または3に記載のSOI構造の形成方法。
  6. 【請求項6】絶縁部が形成された半導体基板の該絶縁部
    が形成されたがわの面に別の基板をはり合わせ、前記半
    導体基板の他方のがわの面を研磨することによって絶縁
    部上に半導体部分が存在するSOI構造を得るSOI構
    造の形成方法において、 半導体基板の両面に絶縁部を形成し、一方の面の絶縁部
    を除去した後、はり合わせを行うことを特徴とするSO
    I構造の形成方法。
  7. 【請求項7】絶縁部がSiO2 から成ることを特徴とす
    る請求項1ないし6のいずれかに記載のSOI構造の形
    成方法。
JP19486892A 1992-06-29 1992-06-29 Soi構造の形成方法 Pending JPH0621408A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6178667B1 (en) 1995-12-25 2001-01-30 Mizuno Corporation Sole of baseball spiked shoe and method of measuring shearing stress distribution of baseball spiked shoe

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6178667B1 (en) 1995-12-25 2001-01-30 Mizuno Corporation Sole of baseball spiked shoe and method of measuring shearing stress distribution of baseball spiked shoe
US6182381B1 (en) 1995-12-25 2001-02-06 Mizuno Corporation Sole of baseball spiked shoe and method of measuring shearing stress distribution of baseball spiked shoe
US6186000B1 (en) 1995-12-25 2001-02-13 Mizuno Corporation Apparatus and method for measuring shearing stress distribution on the sole of a spiked shoe

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