JPH08330414A - Manufacture of soi substrate - Google Patents

Manufacture of soi substrate

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JPH08330414A
JPH08330414A JP13411895A JP13411895A JPH08330414A JP H08330414 A JPH08330414 A JP H08330414A JP 13411895 A JP13411895 A JP 13411895A JP 13411895 A JP13411895 A JP 13411895A JP H08330414 A JPH08330414 A JP H08330414A
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JP
Japan
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substrate
etching
film
siox
active layer
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Withdrawn
Application number
JP13411895A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Komatsu
裕司 小松
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To form an Si active layer on several tens nm order in depth of uniform thickness with a high reproducibility in the manufacture of a SOI substrate. CONSTITUTION: The etching treatment for formation of a groove part 1b on an Si substrate 1 is normally conducted under the condition in which a SiOx film is anisotropically etched, namely, under the condition where ion sputtering action is intensified using a deposition gas such as c-C4 F8 or CHF3 . As a result, in either case where a SiOx base film 2 is provided for prevention of diffusion of contamination to the Si substrate 1 from a resist mask 3 or where a natural oxide film is grown on the Si substrate 1, the rate of etching suddenly declines at the point of time when the Si substrate 1 is exposed, and the depth of the objective groove part 1b can be accomplished with a high precision. Consequently, as the depth of the groove part 1b can be reflected to the thickness of an Si layer, the irregularity in efficiency of the device formed on the active layer can be suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はたとえば半導体デバイス
の作製に用いられるSOI基板の製造方法に関し、特に
シリコン基板への溝部の形成時に自然酸化膜の影響を排
したドライエッチングを行うことにより、最終的にシリ
コン活性層の厚さを精密かつ再現性良く規定する方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an SOI substrate used for manufacturing a semiconductor device, for example, by performing dry etching which eliminates the influence of a natural oxide film when forming a groove in a silicon substrate. The present invention relates to a method for accurately and precisely defining the thickness of a silicon active layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの微細化が高度に進展す
るに伴い、SOI技術に大きな期待がかけられている。
SOIとは従来からの主流であったバルク・シリコンに
対抗する概念であり、絶縁性基板上に形成されたと薄膜
単結晶シリコン(Silicon On Insulator)を活性層として
用いる技術、あるいはこの構造を用いたデバイスを総称
するものである。
2. Description of the Related Art With the progress of miniaturization of semiconductor devices to a high degree, there are great expectations for SOI technology.
SOI is a concept that counters bulk silicon, which has been the mainstream in the past, and a technology using thin film single crystal silicon (Silicon On Insulator) formed on an insulating substrate as an active layer or this structure was used. It is a general term for devices.

【0003】バルク・シリコン技術においては既に、
(1)LOCOS法による分離幅に微細化限界が生じて
おり、またウェル形成を始めとする基板内部の複雑なp
n接合分離に多大な工程数とコストを要していること、
(2)MOSトランジスタにおけるショート・チャネル
効果の抑制や動作高速化に不可欠な浅い接合の形成が困
難となっていること、(3)ショート・チャネル効果を
抑制するために行われてきたチャネル不純物濃度の増大
が寄生容量の上昇とこれによる動作速度の低下を招いて
いること、(4)将来の低電圧駆動下ではドレイン近傍
の空乏層幅が減少して寄生容量が一層増大すること、
(5)DRAMのソフトエラー耐性やデータ保持特性を
考慮してセル容量を高めようとすると、セル構造が著し
く複雑化してコスト高の原因となること、等の問題が発
生している。
Already in bulk silicon technology,
(1) There is a limit to miniaturization of the separation width by the LOCOS method, and a complicated p inside the substrate including well formation is formed.
N-junction isolation requires a large number of steps and costs,
(2) It is difficult to form a shallow junction that is indispensable for suppressing the short channel effect and speeding up the operation in a MOS transistor. (3) Channel impurity concentration that has been used to suppress the short channel effect. Increase in parasitic capacitance and the resulting decrease in operating speed. (4) Under low voltage driving in the future, the width of the depletion layer near the drain decreases and the parasitic capacitance further increases.
(5) If an attempt is made to increase the cell capacity in consideration of the soft error resistance and data retention characteristics of the DRAM, the cell structure becomes extremely complicated and the cost becomes high.

【0004】これに対してSOIでは、(1)従来のL
OCOS法でも微細な完全素子分離が可能であること、
(2)拡散層の厚さがSOI活性層の厚さで決まるた
め、イオン注入技術の選択の自由度が大きいこと、
(3)α線による電子正孔対が薄いSi活性層内にしか
発生しないので、ソフトエラーを事実上回避可能である
こと、(4)接合リーク電流が低減できるため、セル容
量がそれほど大きくなくても信頼性とデータ保持特性に
優れる低消費電力型のDRAMが構成できること、等の
利点が得られる。
On the other hand, in SOI, (1) conventional L
Fine complete element isolation is possible even with the OCOS method,
(2) Since the thickness of the diffusion layer is determined by the thickness of the SOI active layer, the degree of freedom in selecting the ion implantation technique is large.
(3) Electron-hole pairs due to α rays are generated only in the thin Si active layer, so that soft error can be virtually avoided. (4) Junction leakage current can be reduced, so that the cell capacity is not so large. Even so, advantages such as that a low power consumption type DRAM excellent in reliability and data retention characteristics can be configured can be obtained.

【0005】このSOIに関しては、開発の比較的初期
から、厚さ500nm程度のSi活性層を用いてラッチ
アップを抑制した高速・高信頼化CMOSトランジスタ
が実証されてきた。近年では、さらに薄い100nm程
度のSi活性層を用い、かつチャネル不純物濃度も比較
的低い範囲に制御して該Si活性層全体が空乏化するよ
うな条件を設定することにより、ショート・チャネル効
果の抑制やMOSトランジスタの電流駆動能力の向上に
一層の効果があることが明らかとなっている。SOI基
板の代表的かつ最も実用化の期待される製造方法として
は、SIMOX法(Separation by IMplanted OXygen)
と貼り合わせ法とが知られている。前者のSIMOX法
は、Si基板に高濃度の酸素を所定の飛程をもってイオ
ン注入することにより、基板表面から一定の深さの領域
に埋込み酸化膜を形成し、該酸化膜より上の部分をSi
活性層とする方法である。一方の貼り合わせ法とは、表
面に絶縁膜(酸化膜)を形成した第1のSi基板と何も
形成していない第2のSi基板を絶縁膜側にて貼り合わ
せ、第1のSi基板を裏面側から研削または研磨してそ
の厚さを減ずることにより、該絶縁膜上に薄いSi活性
層を残す方法である。
Regarding this SOI, from the relatively early stage of development, a high-speed and high-reliability CMOS transistor in which latch-up is suppressed by using a Si active layer having a thickness of about 500 nm has been demonstrated. In recent years, by using a thinner Si active layer of about 100 nm and controlling the channel impurity concentration to a relatively low range to set conditions such that the entire Si active layer is depleted, the short channel effect can be improved. It has been clarified that there is a further effect on the suppression and the improvement of the current drive capability of the MOS transistor. A typical and most practical manufacturing method for SOI substrates is the SIMOX method (Separation by IMplanted OXygen).
And the bonding method are known. In the former SIMOX method, a high-concentration oxygen is ion-implanted into a Si substrate with a predetermined range to form a buried oxide film in a region of a certain depth from the substrate surface, and a portion above the oxide film is formed. Si
This is a method of forming an active layer. One of the bonding methods is to bond a first Si substrate having an insulating film (oxide film) formed on its surface and a second Si substrate having nothing formed on the insulating film side to form a first Si substrate. Is ground or polished from the back side to reduce its thickness, thereby leaving a thin Si active layer on the insulating film.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、現時点では
SIMOX法にも貼り合わせ法にも一長一短がある。
At the present time, there are advantages and disadvantages in both the SIMOX method and the bonding method.

【0007】まずSIMOX法には、基板製造プロセス
が制御性および再現性に優れており、特に薄いSi活性
層を高い均一性をもって形成できるという利点がある反
面、埋め込み酸化膜とSi活性層との間の平坦性に劣る
こと、Si活性層に高密度の結晶欠陥が発生すること、
基板製造のスループットが低いといった欠点がある。
First of all, the SIMOX method has an advantage that the substrate manufacturing process is excellent in controllability and reproducibility, and in particular, a thin Si active layer can be formed with high uniformity, but on the other hand, a buried oxide film and a Si active layer are formed. Inferior in flatness between them, high-density crystal defects occur in the Si active layer,
There is a drawback that the throughput of manufacturing the substrate is low.

【0008】一方の貼り合わせ法は、結晶性の良いSi
活性層が得られること、活性層や埋込み絶縁膜の厚さを
ある程度任意に設定できること、埋込み絶縁膜とSi活
性層との間の界面特性に優れること等の点においてSI
MOX法に優っているが、薄いSi活性層を高い均一性
をもって形成する点においては劣っている。今後、半導
体デバイスのデザイン・ルールが0.18μmに縮小さ
れた場合に、Si活性層の厚さがスケーリング則にした
がって30nm程度まで薄膜化されるとすると、かかる
均一性の劣化は重大な問題となる。この劣化は、主とし
てSi基板の表面に存在する自然酸化膜に起因するもの
である。以下、この問題について、図11ないし図19
を参照しながら説明する。
On the other hand, the bonding method uses Si having good crystallinity.
SI is advantageous in that an active layer can be obtained, that the thickness of the active layer and the buried insulating film can be set to some extent, and that the interface characteristics between the buried insulating film and the Si active layer are excellent.
Although superior to MOX method, it is inferior in forming a thin Si active layer with high uniformity. In the future, if the design rule of the semiconductor device is reduced to 0.18 μm, and if the thickness of the Si active layer is reduced to about 30 nm according to the scaling rule, such deterioration of uniformity is a serious problem. Become. This deterioration is mainly due to the natural oxide film existing on the surface of the Si substrate. Hereinafter, this problem will be described with reference to FIGS.
Will be described with reference to.

【0009】図11は、Si基板21上にたとえばパイ
ロジェニック酸化により膜厚約10nmの薄いSiOx
下地膜22を形成し、さらにレジスト・マスク23を形
成した状態を示している。ここで、上記レジスト・マス
ク23は、Si基板21の中で将来の島状Si領域(図
19の符号21ai)となる領域を覆い、その他の領域
を開口24内に露出させるごとく形成されている。ま
た、上記SiOx下地膜22は、レジスト・マスク23
中の不純物がSi基板21内へ拡散するのを防ぐための
汚染防止膜として通常設けられるものである。
FIG. 11 shows a thin SiOx film having a thickness of about 10 nm formed on a Si substrate 21 by, for example, pyrogenic oxidation.
It shows a state in which the base film 22 is formed and the resist mask 23 is further formed. Here, the resist mask 23 is formed so as to cover a region in the Si substrate 21 that will become a future island-shaped Si region (reference numeral 21ai in FIG. 19) and expose the other region in the opening 24. . The SiOx base film 22 is formed of a resist mask 23.
It is usually provided as a pollution prevention film for preventing the impurities therein from diffusing into the Si substrate 21.

【0010】次に、上記開口24内において、まずSi
Ox下地膜22を選択的に除去するためのエッチングを
行う。このエッチングは、希フッ酸溶液を用いたウェッ
ト・エッチング(ライトエッチ)、あるいは塩素系ガス
を用いたドライエッチング(ブレイクスルー)により行
われる。ここで、上記ブレイクスルーにおいて、通常の
SiOx系材料用のエッチング・ガスであるCHF3
のフルオロカーボン系ガスを用いないのは、Si基板2
1の露出面上への炭素系ポリマーの堆積を防止するため
である。このエッチングにより、図12に示されるよう
に、開口24内にSi基板21が露出した状態となる。
ただし、上記Si基板21の露出面には、図13に示
されるように、まもなく膜厚の不均一な自然酸化膜25
が成長する。この自然酸化膜25は、ウェット・エッチ
ング終了後の水洗・乾燥工程、あるいはブレイクスルー
終了後からSi基板21のエッチング開始までの待機時
間中に不可避的に成長する。そこで、この自然酸化膜2
5を除去するために、上述した塩素系ガスによるブレイ
クスルーを再度行うことが必要となる。しかし、今度は
除去すべき自然酸化膜25の膜厚が前述のSiOx下地
膜22のように制御されながら形成されたものではな
く、同一基板内でも異なる基板間でも極めて不均一であ
る。その上、上記塩素系ガスによるエッチング速度は自
然酸化膜25よりもSi基板21の方が速い。このた
め、自然酸化膜25が薄くSi基板21が早く露出した
領域ほど急速に該Si基板21の侵食が進むことにな
り、自然酸化膜25が除去された後のSi基板21には
表面荒れが発生する。
Next, in the opening 24, first, Si
Etching is performed to selectively remove the Ox base film 22. This etching is performed by wet etching using a dilute hydrofluoric acid solution (light etching) or dry etching using chlorine-based gas (breakthrough). Here, in the breakthrough, the fluorocarbon-based gas such as CHF 3 which is an etching gas for a normal SiOx-based material is not used in the Si substrate 2.
This is to prevent the carbon-based polymer from being deposited on the exposed surface of No. 1. By this etching, as shown in FIG. 12, the Si substrate 21 is exposed in the opening 24.
However, as shown in FIG. 13, the exposed surface of the Si substrate 21 will soon have a non-uniform thickness of the native oxide film 25.
Grows. The natural oxide film 25 inevitably grows during the washing / drying process after the completion of wet etching or during the waiting time from the completion of breakthrough to the start of etching of the Si substrate 21. Therefore, this natural oxide film 2
In order to remove 5, it is necessary to perform the breakthrough with the chlorine-based gas described above again. However, this time, the natural oxide film 25 to be removed is not formed while being controlled like the above-mentioned SiOx underlayer film 22, and is extremely uneven within the same substrate or between different substrates. Moreover, the etching rate of the chlorine-based gas is higher in the Si substrate 21 than in the natural oxide film 25. Therefore, the region where the natural oxide film 25 is thin and the Si substrate 21 is exposed earlier is more rapidly eroded, and the Si substrate 21 after the natural oxide film 25 is removed is not roughened. appear.

【0011】この後、たとえばHBr/O2 混合ガスを
用いた高度に異方的なSiエッチング条件によりSi基
板21のエッチングを行うと、図14に示されるよう
に、上記の表面荒れがほぼそのまま底面に転写された溝
部21bが形成される。
After that, when the Si substrate 21 is etched under a highly anisotropic Si etching condition using, for example, a HBr / O 2 mixed gas, as shown in FIG. 14, the above surface roughness remains almost unchanged. The groove portion 21b transferred to the bottom surface is formed.

【0012】また、溝部21bの深さそのものも、自然
酸化膜25の厚さやローディング効果の影響、あるいは
エッチング反応生成物の排気速度が基板の周辺部で大き
いこと等に起因して、同一基板内でも場所によりばらつ
いてしまう。また、表面段差の変動幅はSiOx下地膜
22の除去時よりも溝部21bの形成時の方が大きく、
後のプロセスほど初期の表面段差が強調されてしまう傾
向が明らかである。
Further, the depth of the groove portion 21b itself is within the same substrate due to the thickness of the natural oxide film 25, the influence of the loading effect, the large exhaust rate of the etching reaction products in the peripheral portion of the substrate, and the like. But it varies depending on the place. Further, the fluctuation range of the surface step is larger when the groove portion 21b is formed than when the SiOx base film 22 is removed,
It is clear that the later steps tend to emphasize the initial surface step.

【0013】ここで、隣接する溝部21bの間の凸部2
1aは、後工程において島状Si活性層(図19の符号
21ai)となる領域であるから、上述のような溝部2
1bの深さのばらつきは島状Si活性層21aiの厚さ
のばらつきに直接反映されてしまう。そこで、このばら
つきや底面荒れを抑制するために、自然酸化膜25やS
iOx下地膜22の除去をHF蒸気を用いたガス・エッ
チングでin-situ に行うことも考えられる。しかし、自
然酸化膜25やSiOx下地膜22のin-situ除去とS
i基板21のエッチングとを同一チャンバ内で行おうと
すると、このチャンバの排気系についてHFガスに対す
る腐食対策を施す必要が生ずる。また、これら両方の工
程を別々のチャンバ内で、しかも連続的に行おうとする
と、ガス・エッチング用のチャンバとSi基板21エッ
チング用のチャンバを真空搬送系で接続したマルチチャ
ンバ型の装置が必要となる。いずれにしても、装置の高
コスト化や大型化を招く原因となる。
Here, the convex portion 2 between the adjacent groove portions 21b.
Since 1a is a region which will be an island-shaped Si active layer (reference numeral 21ai in FIG. 19) in a later step, the groove 2 as described above is formed.
The variation in the depth of 1b is directly reflected in the variation in the thickness of the island-shaped Si active layer 21ai. Therefore, in order to suppress this variation and bottom surface roughness, the natural oxide film 25 and S
It is also possible to remove the iOx base film 22 in-situ by gas etching using HF vapor. However, the in-situ removal of the natural oxide film 25 and the SiOx base film 22 and the S
If the i-substrate 21 is to be etched in the same chamber, it is necessary to take a countermeasure against HF gas in the exhaust system of this chamber. Further, if it is attempted to perform both of these steps in separate chambers and continuously, a multi-chamber type apparatus in which a gas etching chamber and a Si substrate 21 etching chamber are connected by a vacuum transfer system is required. Become. In any case, it causes the cost and size of the device to increase.

【0014】また別の問題として、上述のような高度に
異方的なエッチング条件下では、図14には図示されて
いないが、溝部21bの底面隅にトレンチングと呼ばれ
る切れ込み状の形状異常が発生することがある。通常、
高度に異方的なエッチング条件では、ガス圧を低下させ
てイオンの平均自由行程を延長させ、しかも基板バイア
スの併用によりイオン入射エネルギーを高めている。し
たがって、イオン・スパッタ作用で後退したマスクの端
部で散乱される斜めイオン入射成分が存在すること、お
よびエッチング副生物の堆積が溝部21bの隅部では少
ないことが、隅部におけるエッチング速度を相対的に高
め、トレンチングを発生させる原因であろうと考えられ
ている。
As another problem, under the highly anisotropic etching condition as described above, although not shown in FIG. 14, a notch-like shape abnormality called trenching is formed in the bottom corner of the groove 21b. May occur. Normal,
Under highly anisotropic etching conditions, the gas pressure is lowered to extend the mean free path of ions, and the ion incident energy is increased by using a substrate bias together. Therefore, the presence of oblique ion incident components scattered at the end of the mask receded by the ion-sputtering action, and that the deposition of etching by-products is small at the corners of the groove 21b, the etching rate at the corners is relatively large. It is believed that this may be the cause of causing trenching.

【0015】この後、アッシングおよびウェット・エッ
チングを順次行うことにより、図15に示されるように
レジスト・マスク23とSiOx下地膜22を除去す
る。
Thereafter, ashing and wet etching are sequentially performed to remove the resist mask 23 and the SiOx base film 22 as shown in FIG.

【0016】続いて、図16に示されるようにSi基板
21の全面に埋込み用SiOx膜26を堆積させ、これ
を平坦化して図17に示されるような平坦化SiOx膜
26pを得る。この平坦化は、たとえば化学機械研磨
(CMP)により行うことができる。
Then, as shown in FIG. 16, a SiOx film 26 for embedding is deposited on the entire surface of the Si substrate 21 and is flattened to obtain a flattened SiOx film 26p as shown in FIG. This planarization can be performed by, for example, chemical mechanical polishing (CMP).

【0017】次に、図18に示されるように、上記平坦
化SiOx膜26pの上に別のSi基板27を貼り合わ
せた積層体を作製する。
Next, as shown in FIG. 18, a laminated body is produced in which another Si substrate 27 is bonded onto the flattened SiOx film 26p.

【0018】さらに、この状態の積層体中、上記Si基
板21の裏面側から機械的研削および/または化学機械
研磨を施す。この研磨を平坦化SiOx膜26pが露出
する時点で停止すると、Si基板21を島状Si活性層
21aiとして残すことができる。しかし、この島状S
i活性層21aiの厚さは、溝部21bの深さのばらつ
きを反映して不均一である。しかも、このような自然酸
化膜25に起因する溝部21bの不均一性は、その深さ
が浅くなるほど、すなわち目的とする島状Si活性層の
厚さが薄くなるほど相対的に大きくなるものである。こ
の不均一性は、後工程において島状Si活性層21ai
内に作製されるデバイスの性能のばらつきを生む原因と
なるため、これを解消することが次世代以降のSOIデ
バイスにとっての大きな課題である。
Further, in the laminated body in this state, mechanical grinding and / or chemical mechanical polishing is performed from the back surface side of the Si substrate 21. If this polishing is stopped when the flattened SiOx film 26p is exposed, the Si substrate 21 can be left as the island-shaped Si active layer 21ai. However, this island S
The i-active layer 21ai has a non-uniform thickness, which reflects variations in the depth of the groove 21b. Moreover, the non-uniformity of the groove portion 21b caused by the natural oxide film 25 becomes relatively larger as the depth thereof becomes shallower, that is, as the target island-shaped Si active layer becomes thinner. . This non-uniformity is caused by the island-shaped Si active layer 21ai in the subsequent process.
Since it causes a variation in the performance of the devices manufactured in the inside, it is a major problem for the next-generation and subsequent SOI devices to eliminate this.

【0019】また、溝部21bにトレンチングが発生し
ている場合には、このトレンチング部分にも埋込み用S
iOx膜26が入り込むため、Si基板21を裏面側か
ら研削または研磨する際に、平坦性やパーティクル・レ
ベルの重大な劣化を招く虞れが大きい。
Further, when trenching has occurred in the groove portion 21b, the S for filling is also embedded in this trenching portion.
Since the iOx film 26 enters, when the Si substrate 21 is ground or polished from the back surface side, there is a great possibility that the flatness and the particle level are significantly deteriorated.

【0020】そこで本発明は、SOI基板の製造におい
て、特に次世代以降の半導体デバイスで必要とされる極
めて浅いSi活性層を、均一な厚さにしかも再現性良く
形成することが可能な方法を提供することを目的とす
る。
Therefore, the present invention provides a method capable of forming an extremely shallow Si active layer having a uniform thickness and good reproducibility in the manufacture of an SOI substrate, which is particularly required in semiconductor devices of the next and subsequent generations. The purpose is to provide.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明のSOI基板の製
造方法は、上述の目的を達するために提案されるもので
あり、シリコン基板上にエッチング・マスクを形成する
第1工程と、酸化シリコン系材料膜用の異方性エッチン
グ条件にしたがってドライエッチングを行うことによ
り、該シリコン基板に所定の深さを有する溝部を形成す
る第2工程と、前記エッチング・マスクを除去する第3
工程と、前記溝部を誘電体膜で埋め込む第4工程と、前
記誘電体膜の表面を平坦化する第5工程と、前記誘電体
膜の平坦化面上に別の基板を貼り合わせる第6工程と、
前記溝部の底面に相当する位置において前記誘電体膜が
露出するまで前記シリコン基板の厚さをその裏面側から
減ずることにより、該シリコン基板を島状に残す第7工
程とを有するものである。
The method of manufacturing an SOI substrate of the present invention is proposed to achieve the above-mentioned object, and includes a first step of forming an etching mask on a silicon substrate, and a silicon oxide. A second step of forming a groove having a predetermined depth in the silicon substrate by performing dry etching according to anisotropic etching conditions for the system material film, and a third step of removing the etching mask.
A step, a fourth step of filling the groove with a dielectric film, a fifth step of flattening the surface of the dielectric film, and a sixth step of bonding another substrate on the flattened surface of the dielectric film. When,
A seventh step of leaving the silicon substrate in an island shape by reducing the thickness of the silicon substrate from the back surface side thereof until the dielectric film is exposed at a position corresponding to the bottom surface of the groove portion.

【0022】あるいは、第1段階ではエッチング・マス
クの形成前に、シリコン基板上に予め酸化シリコン系材
料膜からなる下地膜を形成しておき、第2段階では酸化
シリコン系材料膜用の異方性エッチング条件にしたがっ
て前記下地膜をドライエッチングし、第3段階で上記エ
ッチング条件を引き続き用いて前記シリコン基板に所定
の深さを有する溝部を形成しても良い。上記下地膜は、
従来よりエッチング・マスク(典型的にはレジスト・マ
スク)からの汚染防止用に形成されている厚さ10nm
程度の薄いものであっても、あるいはこれより意図的に
膜厚を増大させて数百nmのオーダーとしたものであっ
ても良い。このように下地膜を設ける場合には、第2段
階で行われる下地膜のエッチングを該下地膜のジャスト
エッチング、第3段階で行われるSi基板のエッチング
をオーバーエッチングとみることもできる。
Alternatively, in the first step, a base film made of a silicon oxide based material film is previously formed on a silicon substrate before forming an etching mask, and in the second step, an anisotropic film for the silicon oxide based material film is formed. The underlying film may be dry-etched according to the specific etching condition, and the groove having a predetermined depth may be formed in the silicon substrate by continuously using the etching condition in the third step. The base film is
Conventionally, a thickness of 10 nm formed to prevent contamination from an etching mask (typically a resist mask)
The thickness may be thin, or the thickness may be intentionally increased to a thickness of several hundreds nm. When the underlying film is provided in this way, the etching of the underlying film performed in the second step can be regarded as just etching of the underlying film, and the etching of the Si substrate performed in the third step can be regarded as overetching.

【0023】なお、かかる下地膜は、熱酸化、CVDの
いずれの方法により形成しても構わないが、10nm程
度に薄く形成する場合には制御性の観点から熱酸化によ
るのが良い。また、数百nmのオーダーで厚く形成され
る場合にも、界面準位密度を低減させる観点からは、や
はり熱酸化が優れている。
The underlying film may be formed by either thermal oxidation or CVD, but when it is formed as thin as about 10 nm, thermal oxidation is preferable from the viewpoint of controllability. Further, even when formed thick on the order of several hundreds nm, thermal oxidation is still excellent from the viewpoint of reducing the interface state density.

【0024】いずれにしても、上記酸化物用のエッチン
グ条件とは、たとえばコンタクトホール加工やLDDサ
イドウォール形成等、従来からSiOx膜のエッチング
に採用されている条件をそのまま適用することができ
る。すなわち、まず使用するエッチング・ガスとして
は、フルオロカーボン(FC)系化合物もしくはハイド
ロフルオロカーボン(HFC)系化合物を少なくとも含
み、これに必要に応じてFCやHFCの解離を促進する
ためのO2 、SiOx膜からのO原子引抜き効果により
エッチング速度の向上に寄与するCOx,NOx,SO
x等の還元性ガス、過剰なF* を捕捉してエッチング反
応系のC/F比(炭素原子数とフッ素原子数の比)を上
昇させるためのH2 、希釈効果や冷却効果を得るための
希ガス等を適宜添加したガスが挙げられる。使用するエ
ッチング装置としては、低ガス圧下でも高い効率でエッ
チング・ガスを解離できるものが良く、マグネトロンR
IE装置、有磁場マイクロ波プラズマ装置、誘導結合プ
ラズマ装置、ヘリコン波プラズマ装置等を例示すること
ができる。以上例示した中で、マグネトロンRIE装置
以外はいわゆるリモート・プラズマ式の装置であり、プ
ラズマ生成とは独立に基板バイアスの制御を行って、高
いイオン入射エネルギーを得ることができる。
In any case, as the etching conditions for the oxide, the conditions conventionally used for etching a SiOx film, such as contact hole processing and LDD sidewall formation, can be applied as they are. That is, the etching gas used first contains at least a fluorocarbon (FC) -based compound or a hydrofluorocarbon (HFC) -based compound, and if necessary, an O 2 or SiOx film for promoting dissociation of FC or HFC. COx, NOx, SO that contributes to the improvement of the etching rate by the O atom abstraction effect from the
In order to obtain a reducing gas such as x, H 2 for capturing an excessive F * and increasing the C / F ratio (ratio of the number of carbon atoms and the number of fluorine atoms) of the etching reaction system, a dilution effect or a cooling effect A gas to which a rare gas or the like is appropriately added can be used. The etching device used is preferably one that can dissociate the etching gas with high efficiency even under a low gas pressure.
An IE device, a magnetic field microwave plasma device, an inductively coupled plasma device, a helicon wave plasma device, etc. can be exemplified. Of the above examples, devices other than the magnetron RIE device are so-called remote plasma type devices, and high ion incident energy can be obtained by controlling the substrate bias independently of plasma generation.

【0025】[0025]

【作用】本発明では、Si基板に溝部を形成するための
エッチングを、通常はSiOx膜の異方性エッチングに
用いられる条件で行う。つまり、堆積性のガス系を用
い、かつイオン・スパッタ作用を強めた条件でSi基板
のエッチングを行う。したがって、たとえSi基板の表
面に自然酸化膜が成長していても、従来の塩素系ガスを
用いるブレイクスルーとは異なりSi基板のエッチング
速度が自然酸化膜に比べて遅いため、Si基板が露出し
た時点でエッチング速度は急激に低下する。また、Si
基板の上に予め酸化シリコン系材料膜からなる下地膜を
形成しておく場合には、この下地膜をエッチングする条
件を維持したままSi基板のエッチングを行うので、や
はりSi基板が露出した時点でエッチング速度は急激に
低下する。
In the present invention, the etching for forming the groove portion on the Si substrate is performed under the conditions usually used for anisotropic etching of the SiOx film. That is, the Si substrate is etched under the condition that the deposition gas system is used and the ion / sputtering action is strengthened. Therefore, even if the natural oxide film grows on the surface of the Si substrate, the Si substrate is exposed because the etching rate of the Si substrate is slower than that of the natural oxide film unlike the breakthrough using the conventional chlorine-based gas. At that time, the etching rate drops sharply. Also, Si
When a base film made of a silicon oxide-based material film is previously formed on the substrate, the Si substrate is etched while maintaining the conditions for etching the base film. The etching rate drops sharply.

【0026】このようにSi基板のエッチングを低速に
進行させることにより、浅い溝部も制御性良く形成する
ことが可能となる。SOI基板の場合、上記溝部の深さ
は最終的にSi活性層の厚さを規定する重要なパラメー
タとなるため、かかる制御性の向上を通じ、後工程でこ
のSi活性層に作製されるデバイスの性能のばらつきを
抑えることが可能となる。なお、本発明が特に次世代以
降の極めて浅い溝部の形成に適用された場合には、上述
のエッチング速度低下も何ら深刻なスループットの低下
に結びつくものではない。
By making the etching of the Si substrate proceed at a low speed in this manner, it becomes possible to form a shallow groove with good controllability. In the case of an SOI substrate, the depth of the groove finally becomes an important parameter that defines the thickness of the Si active layer. Therefore, through the improvement of such controllability, the device formed in this Si active layer in a later step can be processed. It is possible to suppress variations in performance. When the present invention is applied to the formation of an extremely shallow groove portion in the next generation or later, the above-mentioned decrease in etching rate does not lead to any serious decrease in throughput.

【0027】また、塩素系ガスや臭素系ガスではなく、
フルオロカーボン系化合物あるいはハイドロフルオロカ
ーボン系ガスを用いることにより、ラジカルによる化学
反応よりも物理的なイオン・スパッタ作用が優先する条
件でエッチングが行われるため、Si基板の面方位依存
性、トレンチング、ローディング効果をいずれも抑制す
ることができる。
Also, instead of chlorine-based gas or bromine-based gas,
By using a fluorocarbon-based compound or hydrofluorocarbon-based gas, etching is performed under the condition that physical ion / sputtering action has priority over chemical reaction by radicals, so that the surface orientation dependence of Si substrate, trenching, and loading effect. Both can be suppressed.

【0028】[0028]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below.

【0029】実施例1 本実施例では、汚染防止用の薄いSiOx下地膜を積層
したSi基板をc−C48 /O2 /Ar混合ガスを用
いてエッチングすることにより溝部を形成した。本実施
例のプロセスについて、図1ないし図7を参照しながら
説明する。
Example 1 In this example, a groove was formed by etching a Si substrate on which a thin SiOx underlayer film for preventing contamination was laminated using a c-C 4 F 8 / O 2 / Ar mixed gas. The process of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0030】図1は、Si基板1上にたとえばパイロジ
ェニック酸化により膜厚約10nmの薄いSiOx下地
膜2を形成し、さらにレジスト・マスク3を形成した状
態を示している。ここで、上記レジスト・マスク3は、
Si基板21の中で将来の島状Si領域(図7の符号1
ai)となる領域を覆い、その他の領域を開口4内に露
出させるごとく形成されている。また、上記SiOx下
地膜2は、レジスト・マスク3中の不純物がSi基板1
内へ拡散するのを防ぐための汚染防止膜として設けられ
るものである。
FIG. 1 shows a state in which a thin SiOx base film 2 having a film thickness of about 10 nm is formed on a Si substrate 1 by, for example, pyrogenic oxidation, and a resist mask 3 is further formed. Here, the resist mask 3 is
In the Si substrate 21, future island-shaped Si regions (reference numeral 1 in FIG. 7)
It is formed so as to cover the area to be ai) and expose the other area in the opening 4. Further, in the SiOx base film 2, impurities in the resist mask 3 are contained in the Si substrate 1.
It is provided as a contamination prevention film for preventing diffusion into the inside.

【0031】次に、一例として下記の条件 エッチング装置 マグネトロンRIE装置 c−C48 流量 5 SCCM O2 流量 4 SCCM Ar流量 100 SCCM ガス圧 2.7 Pa RFパワー 400 W(13.56MHz) 基板温度 25 ℃ でドライエッチングを行った。Next, as an example, the following conditions are used: etching device magnetron RIE device c-C 4 F 8 flow rate 5 SCCM O 2 flow rate 4 SCCM Ar flow rate 100 SCCM gas pressure 2.7 Pa RF power 400 W (13.56 MHz) substrate Dry etching was performed at a temperature of 25 ° C.

【0032】このエッチング条件はイオン・モードを優
先させたものであり、このときのSiOx下地膜2のエ
ッチング速度は約124nm/分、Si基板1のエッチ
ング速度は約22.1nm/分である。ここでは、86
秒間のエッチングを行うことにより、図2に示されるよ
うに、深さ約30nmの溝部1bを形成した。Si基板
1のエッチングは上述のように比較的遅い速度で進行す
るため、かかる浅い溝部1bであってもその深さの基板
面内均一性は30±3nmと極めて良好であった。隣接
する溝部1bの間の凸部1aが後に島状Si活性層とな
る部分であるから、この均一性は島状Si活性層の厚さ
に直接に影響するパラメータである。
This etching condition gives priority to the ion mode. At this time, the etching rate of the SiOx underlayer film 2 is about 124 nm / min, and the etching rate of the Si substrate 1 is about 22.1 nm / min. Here, 86
By performing etching for 2 seconds, a groove portion 1b having a depth of about 30 nm was formed as shown in FIG. Since the etching of the Si substrate 1 proceeds at a relatively slow rate as described above, the in-plane uniformity of the depth of the shallow groove portion 1b was 30 ± 3 nm, which was extremely good. This uniformity is a parameter that directly affects the thickness of the island-shaped Si active layer, because the convex portion 1a between the adjacent groove portions 1b is a portion that will later become the island-shaped Si active layer.

【0033】また、途中でSi基板1の表面に自然酸化
膜が形成されないため、溝部1bの底面に凹凸が残るこ
ともなかった。
Further, since the natural oxide film was not formed on the surface of the Si substrate 1 on the way, unevenness did not remain on the bottom surface of the groove 1b.

【0034】なお、上述のようにイオン・スパッタ作用
を強めたエッチング条件を採用することにより、Si基
板1中、溝部1bの底面に沿った領域にはイオン照射ダ
メージが発生するが、この領域は後述するようにSi基
板1を裏面側から研削・研磨する工程で除去されてしま
うため、最終的なデバイス特性に何ら影響を及ぼすもの
ではない。
By adopting the etching conditions that strengthen the ion sputtering action as described above, ion irradiation damage occurs in the region along the bottom surface of the groove portion 1b in the Si substrate 1, but this region is As will be described later, it is removed in the process of grinding and polishing the Si substrate 1 from the back surface side, so that it does not affect the final device characteristics.

【0035】この後、アッシングおよびウェット・エッ
チングを順次行うことにより、図3に示されるようにレ
ジスト・マスク3とSiOx下地膜2を除去した。
Thereafter, ashing and wet etching are sequentially performed to remove the resist mask 3 and the SiOx base film 2 as shown in FIG.

【0036】続いて、図4に示されるようにSi基板2
1の全面に埋込み用SiOx膜5を成膜した。この成膜
は、たとえばO3 −TEOS常圧CVD、O2 −TEO
SプラズマCVD、H2O −TEOSプラズマCVD等
の公知のCVD法により行った。
Subsequently, as shown in FIG. 4, the Si substrate 2
A burying SiOx film 5 was formed on the entire surface of 1. This film formation is performed by, for example, O 3 -TEOS atmospheric pressure CVD, O 2 -TEO.
It was performed by a known CVD method such as S plasma CVD or H 2 O-TEOS plasma CVD.

【0037】次に、たとえばCMPによりこれを平坦化
し、図5に示されるような平坦化SiOx膜5pを得
た。
Next, this is flattened by, for example, CMP to obtain a flattened SiOx film 5p as shown in FIG.

【0038】次に、図6に示されるように、上記平坦化
SiOx膜5pの上に別のSi基板6を貼り合わせた積
層体を作製した。
Next, as shown in FIG. 6, a laminated body was produced in which another Si substrate 6 was bonded onto the flattened SiOx film 5p.

【0039】さらに、この状態の積層体の上下を反転さ
せ、上記Si基板1の裏面側から機械的研削および化学
機械研磨を順次施した。この化学機械研磨を平坦化Si
Ox膜5pが露出した時点で停止し、図7に示されるよ
うに、Si基板1を島状Si活性層1aiとして残し
た。
Further, the laminated body in this state was turned upside down, and mechanical grinding and chemical mechanical polishing were sequentially performed from the back surface side of the Si substrate 1. This chemical mechanical polishing flattens Si
The process was stopped when the Ox film 5p was exposed, and the Si substrate 1 was left as the island-shaped Si active layer 1ai as shown in FIG.

【0040】このようにして形成された島状Si活性層
1aiの厚さは、同一基板内でも異なる基板間でもほぼ
均一であり、しかもSIMOX基板上のものとは異なり
単結晶Si基板本来の良好な結晶性を維持している。こ
の島状Si活性層1ai内に薄膜MOSトランジスタを
作製したところ、優れた電流駆動能力と高速動作性を再
現性良く達成できることが実証された。
The thickness of the island-shaped Si active layer 1ai thus formed is substantially uniform in the same substrate and between different substrates, and unlike the one on the SIMOX substrate, the single crystal Si substrate is originally good. The crystallinity is maintained. When a thin film MOS transistor was formed in the island-shaped Si active layer 1ai, it was proved that excellent current driving capability and high speed operability could be achieved with good reproducibility.

【0041】実施例2 本実施例では、実施例1に比べて著しく厚いSiOx下
地膜を用い、CHF3/O2 混合ガスを用いたエッチン
グにより溝部を形成した。本実施例のプロセスについ
て、図8ないし図10を参照しながら説明する。
Example 2 In this example, a SiOx underlayer film which is significantly thicker than that in Example 1 was used, and the groove was formed by etching using a CHF 3 / O 2 mixed gas. The process of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0042】図8は、Si基板11上にたとえばパイロ
ジェニック酸化により膜厚約200nmの厚いSiOx
下地膜12を形成し、さらにレジスト・マスク13を形
成した状態を示している。
FIG. 8 shows a thick SiOx film having a thickness of about 200 nm formed on the Si substrate 11 by, for example, pyrogenic oxidation.
The state in which the base film 12 is formed and the resist mask 13 is further formed is shown.

【0043】次に、SiOx下地膜12のジャスト・エ
ッチングを行った。このときのエッチング条件は、一例
として エッチング装置 マグネトロンRIE装置 CHF3 流量 75 SCCM O2 流量 8 SCCM ガス圧 6.6 Pa RFパワー 1200 W(13.56MHz) 基板温度 25 ℃ とした。
Next, just etching of the SiOx base film 12 was performed. The etching conditions at this time were, for example, an etching apparatus magnetron RIE apparatus CHF 3 flow rate 75 SCCM O 2 flow rate 8 SCCM gas pressure 6.6 Pa RF power 1200 W (13.56 MHz) substrate temperature 25 ° C.

【0044】本実施例では、実施例1に比べて20倍も
厚いSiOx下地膜12を使用しているので、スループ
ットの低下を防止するために上記エッチング条件はより
高速化されたものとなっており、SiOx下地膜12の
エッチング速度は約350nm/分である。上記ジャス
トエッチングは、約35秒で終了し、図9に示されるよ
うにSi基板11が露出した状態となった。
In this embodiment, since the SiOx underlayer film 12 that is 20 times thicker than that in the first embodiment is used, the above etching conditions are made faster in order to prevent a decrease in throughput. Therefore, the etching rate of the SiOx base film 12 is about 350 nm / min. The just etching was completed in about 35 seconds, and the Si substrate 11 was exposed as shown in FIG.

【0045】次に、上記エッチング条件を維持したまま
Si基板11のエッチングを行うことにより、図10に
示されるような溝部11bを形成した。このときのSi
基板11のエッチング速度は約40nm/分であり、約
45秒間のエッチングにより深さ約30±1nmの極め
て良好な均一性をもって溝部11bを形成することがで
きた。これ以降の工程、すなわちレジスト・マスクと下
地SiOx膜の除去、埋込み用SiOx膜の堆積と平坦
化、他のSi基板との貼合せ、および研削・研磨による
島状Si活性層の形成は、いずれも実施例1と同様に行
った。
Next, by etching the Si substrate 11 while maintaining the above etching conditions, a groove portion 11b as shown in FIG. 10 was formed. Si at this time
The etching rate of the substrate 11 was about 40 nm / min, and the grooves 11b could be formed with a very good uniformity of depth of about 30 ± 1 nm by etching for about 45 seconds. The subsequent steps, that is, the removal of the resist mask and the underlying SiOx film, the deposition and planarization of the burying SiOx film, the bonding with another Si substrate, and the formation of the island-shaped Si active layer by grinding / polishing are all performed. The same procedure as in Example 1 was performed.

【0046】本実施例では、枚葉式エッチングを前提と
した場合、各基板ごとにSiOx下地膜12のエッチン
グ終点をモニタし、それまでのジャストエッチングに対
するオーバーエッチングとして溝部11bのエッチング
時間を設定することができるので、より制御性の高いエ
ッチングが可能となり、この結果として極めて厚さの均
一性に優れた島状Si活性層を形成することができた。
In the present embodiment, when the single-wafer etching is premised, the etching end point of the SiOx underlayer film 12 is monitored for each substrate, and the etching time of the groove portion 11b is set as overetching against just etching until then. As a result, etching with higher controllability was made possible, and as a result, an island-shaped Si active layer having extremely excellent thickness uniformity could be formed.

【0047】ところで、本実施例のエッチングにおいて
は、SiOx下地膜12がある程度厚く形成されている
ため、そのジャストエッチングが終了した時点、あるい
は終了直前で一旦レジスト・マスク13を除去し、以降
はSiOx下地膜12のほぼ完成されたパターンをマス
クとしてSi基板11のエッチングを行っても良い。こ
の方法によれば、レジスト・マスクに由来するパーティ
クルを低減できる他、溝部11bの形成と同時にSiO
x下地膜12のパターンの膜厚も減少させることができ
る。したがって、SiOx下地膜12を除去するための
ウェットエッチングを省略もしくは軽減することが可能
となる。
By the way, in the etching of this embodiment, since the SiOx underlayer film 12 is formed to be thick to some extent, the resist mask 13 is removed once at or just before the end of the just etching, and thereafter, the SiOx base film 12 is removed. The Si substrate 11 may be etched using the almost completed pattern of the base film 12 as a mask. According to this method, particles derived from the resist mask can be reduced, and at the same time when the groove 11b is formed, SiO 2 is formed.
The thickness of the pattern of the x base film 12 can also be reduced. Therefore, it becomes possible to omit or reduce the wet etching for removing the SiOx base film 12.

【0048】上記エッチング条件におけるSiOx/S
iエッチング選択比は約8.75であるから、SiOx
下地膜12の厚さを所望の溝部11bの深さの約8.7
5倍に設定しておけば、理想的には溝部11bの完成と
同時にSiOx下地膜12が概ね除去されることにな
る。しかし実際には、レジスト・マスク13の除去によ
り被エッチング面積が増大するため、予めエッチング速
度の測定をし直しておくことが必要である。
SiOx / S under the above etching conditions
Since the i etching selectivity is about 8.75, SiOx
The thickness of the base film 12 is set to about 8.7 of the desired depth of the groove 11b.
If it is set to 5 times, ideally, the SiOx underlayer film 12 is almost removed at the same time when the groove 11b is completed. However, in reality, since the area to be etched is increased by removing the resist mask 13, it is necessary to remeasure the etching rate in advance.

【0049】以上、本発明を2例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。
The present invention has been described above based on the two embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments.

【0050】たとえば、上述の実施例ではいずれもレジ
スト・マスクの下層側にSiOx下地膜を設けた場合に
ついて説明したが、本発明はこれを設けなかった場合、
すなわち、Si基板上にレジスト・マスクを直接形成し
た場合についてももちろん有効である。SiOx下地膜
を設けない場合には、レジスト・マスクを形成した時点
でその開口の底面に露出したSi基板の表面に不規則な
膜厚を有する自然酸化膜が成長する。しかし、各実施例
で上述したようなSiOx膜用のエッチング条件を用い
て自然酸化膜の除去と溝部の形成を連続的に行えば、自
然酸化膜が除去された時点でもSi基板のエッチングが
急激に進行することはないので、均一な深さの溝部を形
成することができる。また、溝部の底面にSi表面段差
が強調された形で転写される虞れもない。
For example, in each of the above-mentioned embodiments, the case where the SiOx underlayer film is provided on the lower layer side of the resist mask has been described. However, the present invention does not provide this.
That is, of course, it is also effective when the resist mask is directly formed on the Si substrate. If the SiOx base film is not provided, a natural oxide film having an irregular thickness grows on the surface of the Si substrate exposed at the bottom of the opening when the resist mask is formed. However, if the removal of the natural oxide film and the formation of the groove are continuously performed using the etching conditions for the SiOx film as described in each example, the Si substrate is rapidly etched even when the native oxide film is removed. Therefore, it is possible to form a groove portion having a uniform depth. Further, there is no fear that the Si surface step difference is emphasized and transferred to the bottom surface of the groove.

【0051】この他、基板の構成、エッチング条件等の
細部は適宜変更が可能である。
Besides, details such as the structure of the substrate and etching conditions can be changed as appropriate.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、SOI基板においてSi活性層の厚さを決
定するパラメータである溝部の深さを、自然酸化膜の影
響を受けずに精密に制御することが可能となる。これに
より、次世代以降の半導体デバイスで要求される数十n
mオーダーの浅い溝部を再現性良く形成することが可能
となる。本発明はまた、その実施に際して特殊な設備の
開発や購入、あるいは現有設備の大幅な改造等を一切必
要としないため、経済性にも極めて優れたものである。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the depth of the groove, which is a parameter for determining the thickness of the Si active layer in the SOI substrate, is not affected by the natural oxide film. It is possible to control precisely. As a result, dozens of nanometers required for semiconductor devices of the next generation and beyond
It is possible to form a shallow groove portion of m order with good reproducibility. The present invention is also extremely economical because it does not require the development or purchase of special equipment, or the substantial modification of existing equipment when carrying out the invention.

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

【図1】本発明のSOI基板の製造方法の一実施例にお
いて、Si基板上に薄いSiOx下地膜を介してレジス
ト・マスクを形成した状態を示す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a resist mask is formed on a Si substrate via a thin SiOx underlayer film in one embodiment of the method for manufacturing an SOI substrate of the present invention.

【図2】SiOx膜用のエッチング条件によりSiOx
下地膜の除去とSi基板のエッチングによる溝部形成と
を連続的に行った状態を示す模式的断面図である。
FIG. 2 shows SiOx according to etching conditions for SiOx film.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the underlying film is removed and the groove portion is formed by etching the Si substrate continuously.

【図3】図2のレジスト・マスクとSiOx下地膜を順
次除去した状態を示す模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state where the resist mask and the SiOx base film of FIG. 2 are sequentially removed.

【図4】図3の基板の全面に埋込み用SiOx膜を堆積
させた状態を示す模式的断面図である。
4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a burying SiOx film is deposited on the entire surface of the substrate of FIG.

【図5】図4の埋込み用SiOx膜を平坦化した状態を
示す模式的断面図である。
5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the embedded SiOx film in FIG. 4 is flattened.

【図6】図5の平坦化SiOx膜上に他のSi基板を貼
り合わせて積層体を作製した状態を示す模式的断面図で
ある。
6 is a schematic cross-sectional view showing a state in which another Si substrate is bonded onto the flattened SiOx film of FIG. 5 to form a laminated body.

【図7】図6の積層体中、溝部を形成した方のSi基板
について裏面側から研削および研磨を行うことにより、
島状Si活性層を形成した状態を示す模式的断面図であ
る。
7 is a plan view of the laminated body of FIG. 6 in which a groove portion is formed on the Si substrate by grinding and polishing from the back surface side.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an island-shaped Si active layer is formed.

【図8】本発明のSOI基板の製造方法の他の実施例に
おいて、基板上に厚いSiOx下地膜を介してレジスト
・マスクを形成した状態を示す模式的断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a resist mask is formed on a substrate via a thick SiOx underlayer film in another embodiment of the method for manufacturing an SOI substrate of the present invention.

【図9】SiOx膜用のエッチング条件にて図8のSi
Ox下地膜をジャストエッチングした状態を示す模式的
断面図である。
FIG. 9 shows the Si of FIG. 8 under the etching conditions for the SiOx film.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an Ox underlayer film is just etched.

【図10】引き続きSi基板のエッチングを行って溝部
を形成した状態を示す模式的断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a state where a groove is formed by subsequently etching the Si substrate.

【図11】従来のSOI基板の製造方法において、基板
上に薄いSiOx下地膜を介してレジスト・マスクを形
成した状態を示す模式的断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a resist mask is formed on a substrate via a thin SiOx underlayer film in the conventional method for manufacturing an SOI substrate.

【図12】図11のSiOx下地膜をブレイクスルーに
より除去した状態を示す模式的断面図である。
12 is a schematic cross-sectional view showing a state where the SiOx underlayer film of FIG. 11 is removed by breakthrough.

【図13】図12のSi基板の露出面に自然酸化膜が成
長した状態を示す模式的断面図である。
13 is a schematic cross-sectional view showing a state where a natural oxide film has grown on the exposed surface of the Si substrate of FIG.

【図14】ブレイクスルーにより自然酸化膜を除去した
後、Si用のエッチング条件により底面荒れを有する深
さの不均一な溝部を形成した状態を示す模式的断面図で
ある。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a natural oxide film is removed by breakthrough and then a groove portion having a bottom surface roughness and having a non-uniform depth is formed under etching conditions for Si.

【図15】図14のレジスト・マスクとSiOx下地膜
を順次除去した状態を示す模式的断面図である。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a state where the resist mask and the SiOx base film of FIG. 14 are sequentially removed.

【図16】図15の基板の全面に埋込み用SiOx膜を
堆積させた状態を示す模式的断面図である。
16 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a burying SiOx film is deposited on the entire surface of the substrate of FIG.

【図17】図16の埋込み用SiOx膜を平坦化した状
態を示す模式的断面図である。
17 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the embedded SiOx film in FIG. 16 is flattened.

【図18】図17の平坦化SiOx膜上に他のSi基板
を貼り合わせて積層体を作製した状態を示す模式的断面
図である。
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a state in which another Si substrate is bonded onto the flattened SiOx film in FIG. 17 to form a laminated body.

【図19】図18の積層体中、溝部を形成した方のSi
基板について裏面側から研削および研磨を行うことによ
り、島状Si活性層を形成した状態を示す模式的断面図
である。
FIG. 19 is the Si of the laminated body of FIG. 18 in which the groove is formed.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an island-shaped Si active layer is formed by grinding and polishing the substrate from the back surface side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 Si基板 1a,11a 凸部 1ai,11ai 島状Si活性層 1b,11b 溝部 2 (薄い)SiOx下地膜 3,13 レジスト・マスク 5 埋込み用SiOx膜 5p 平坦化SiOx膜 6 (他の)Si基板 12 (厚い)SiOx下地膜 1, 11 Si substrate 1a, 11a Convex portion 1ai, 11ai Island-shaped Si active layer 1b, 11b Groove portion 2 (thin) SiOx underlayer film 3,13 Resist mask 5 Embedding SiOx film 5p Flattening SiOx film 6 (other) Si substrate 12 (thick) SiOx base film

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板上にエッチング・マスクを
形成する第1工程と、 酸化シリコン系材料膜用の異方性エッチング条件にした
がってドライエッチングを行うことにより、前記シリコ
ン基板に所定の深さを有する溝部を形成する第2工程
と、 前記エッチング・マスクを除去する第3工程と、 前記溝部を誘電体膜で埋め込む第4工程と、 前記誘電体膜の表面を平坦化する第5工程と、 前記誘電体膜の平坦化面上に別の基板を貼り合わせる第
6工程と、 前記溝部の底面に相当する位置において前記誘電体膜が
露出するまで前記シリコン基板の厚さをその裏面側から
減ずることにより、該シリコン基板を島状に残す第7工
程とを有するSOI基板の製造方法。
1. A first step of forming an etching mask on a silicon substrate, and dry etching according to anisotropic etching conditions for a silicon oxide-based material film to form a predetermined depth on the silicon substrate. A second step of forming a groove portion, a third step of removing the etching mask, a fourth step of filling the groove portion with a dielectric film, and a fifth step of flattening the surface of the dielectric film, A sixth step of adhering another substrate on the flattened surface of the dielectric film, and reducing the thickness of the silicon substrate from the back surface side thereof until the dielectric film is exposed at a position corresponding to the bottom surface of the groove portion. Thus, the method for manufacturing an SOI substrate, including the seventh step of leaving the silicon substrate in an island shape.
【請求項2】 前記ドライエッチングを、少なくともフ
ルオロカーボン系化合物もしくはハイドロフルオロカー
ボン系化合物を含むガスを用いたイオン・モード主体の
異方性エッチング条件にしたがって行う請求項1記載の
SOI基板の製造方法。
2. The method for manufacturing an SOI substrate according to claim 1, wherein the dry etching is performed under anisotropic etching conditions mainly of an ion mode using a gas containing at least a fluorocarbon compound or a hydrofluorocarbon compound.
【請求項3】 シリコン基板上に酸化シリコン系材料膜
からなる下地膜を形成し、さらに該下地膜上にエッチン
グ・マスクを形成する第1工程と、 酸化シリコン系材料膜用の異方性エッチング条件にした
がって前記下地膜をドライエッチングする第2工程と、 上記エッチング条件を引き続き用いて前記シリコン基板
に所定の深さを有する溝部を形成する第3工程と、 前記溝部を誘電体膜で埋め込む第4工程と、 前記誘電体膜の表面を平坦化する第5工程と、 前記誘電体膜の平坦化面上に別の基板を貼り合わせる第
6工程と、 前記溝部の底面に相当する位置において前記誘電体膜が
露出するまで前記シリコン基板の厚さをその裏面側から
減ずることにより、該シリコン基板を島状に残す第7工
程とを有するSOI基板の製造方法。
3. A first step of forming a base film made of a silicon oxide based material film on a silicon substrate and further forming an etching mask on the base film, and anisotropic etching for the silicon oxide based material film. A second step of dry-etching the base film according to the conditions; a third step of continuously using the etching conditions to form a groove having a predetermined depth in the silicon substrate; and a step of filling the groove with a dielectric film. 4 steps, 5th step of flattening the surface of the dielectric film, 6th step of bonding another substrate on the flattened surface of the dielectric film, and 6th step at a position corresponding to the bottom surface of the groove part. A seventh step of leaving the silicon substrate in an island shape by reducing the thickness of the silicon substrate from the back surface side until the dielectric film is exposed.
【請求項4】 前記ドライエッチングを少なくともフル
オロカーボン系化合物もしくはハイドロフルオロカーボ
ン系化合物を含むガスを用いたイオン・モード主体の異
方性エッチング条件にしたがって行う請求項3記載のS
OI基板の製造方法。
4. The S according to claim 3, wherein the dry etching is performed under an anisotropic etching condition mainly based on an ion mode using a gas containing at least a fluorocarbon compound or a hydrofluorocarbon compound.
Manufacturing method of OI substrate.
【請求項5】 前記下地膜を前記シリコン基板の熱酸化
により形成する請求項3記載のSOI基板の製造方法。
5. The method for manufacturing an SOI substrate according to claim 3, wherein the base film is formed by thermal oxidation of the silicon substrate.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000509915A (en) * 1997-02-20 2000-08-02 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Anisotropic fluorine-based plasma etching method for silicon
FR2806528A1 (en) * 2000-01-07 2001-09-21 Sony Corp SEMICONDUCTOR SUBSTRATE, SEMICONDUCTOR DEVICE, AND METHODS OF MAKING SAME
JP2009049113A (en) * 2007-08-17 2009-03-05 Oki Electric Ind Co Ltd Soi substrate, manufacturing method thereof, and semiconductor acceleration sensor

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