JPH09266247A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH09266247A
JPH09266247A JP8072672A JP7267296A JPH09266247A JP H09266247 A JPH09266247 A JP H09266247A JP 8072672 A JP8072672 A JP 8072672A JP 7267296 A JP7267296 A JP 7267296A JP H09266247 A JPH09266247 A JP H09266247A
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JP
Japan
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oxide film
silicon oxide
photoresist
soi substrate
silicon
Prior art date
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Pending
Application number
JP8072672A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitomichi Takano
仁路 高野
Masahiko Suzumura
正彦 鈴村
Mitsuhide Maeda
光英 前田
Yuji Suzuki
裕二 鈴木
Yoshiki Hayazaki
嘉城 早崎
Yoshifumi Shirai
良史 白井
Takashi Kishida
貴司 岸田
Takeshi Yoshida
岳司 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 SOI基板に形成された素子分離領域のパタ
ーンに対して容易に半導体素子のマスクアライメントを
行うことのできる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 SOI基板1の表面にシリコン酸化膜2
を形成した後、シリコン酸化膜2上にフォトレジスト3
aを塗布する。このとき、SOI基板1の外周部5mm
程度の部分のフォトレジスト3bを除去し、ステッパを
用いて露光,現像することにより開口部4を形成する。
次に、SOI基板1のフォトレジスト3aが塗布された
面全面にフォトレジスト3bを再塗布し、露光,現像を
行うことによりSOI基板1の外周部5mm程度の部分
のフォトレジスト3b以外のフォトレジスト3bを除去
し、フォトレジスト3a,3bをマスクとしてシリコン
酸化膜2をウェットエッチングを行うことにより除去し
て、フォトレジスト3a,3bを除去する。そして、シ
リコン酸化膜2をマスクとして異方性エッチングを行う
ことによりV溝5を形成し、シリコン酸化膜2を除去
後、シリコン酸化膜6を形成し、最後に、多結晶シリコ
ン層7をV溝5を埋め込むように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関するものであり、特にSOI基板を用いた素子
分離領域の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】SOI(Silicon on Insulator)基板
を用いて、デジタル及びアナログ回路にパワー素子まで
含める1チップシステムを開発するためには、素子領域
間を電気的に完全に分離するような絶縁分離技術が非常
に重要である。
【0003】SOI基板上の素子分離方法は、素子領域
となる活性シリコン層の膜厚Tsoiによって様々である
が、一般的にTsoi≦1μmと比較的膜厚が薄い場合に
はLOCOS(Local Oxidation of Silicon)酸化
による素子分離方法が用いられ、Tsoi≧5μmと比較
的膜厚が厚い場合には水酸化カリウム(KOH)等のア
ルカリ系のエッチャントを用いた異方性エッチングによ
りV溝を形成して素子分離を行う方法が用いられる。
【0004】図2は、従来例に係るSOI基板1の素子
分離工程を示す断面工程図である。SOI基板1は、約
500μmの支持体シリコン基板1aと、支持体シリコ
ン基板1a上に形成された約1〜2μmのシリコン酸化
膜等の絶縁膜1bと、絶縁膜1b上に形成された約20
μmの半導体素子領域となる面方位(100)の活性シ
リコン層1cとが一体的に構成されている(図2
(a))。
【0005】先ず、SOI基板1の表面に、1100
℃,約60分のパイロジェニック(Pyrogenic)酸化を
行うことにより約0.6μmのシリコン酸化膜2を形成
した後、シリコン酸化膜2上にフォトレジスト3を塗布
し、露光機としてコンタクトアライナ等を用いて露光,
現像を行うことにより開口部4を形成し、開口部4が形
成されたフォトレジスト3をマスクとしてフッ酸(H
F)等のエッチャントを用いてシリコン酸化膜2のウェ
ットエッチングを行う(図2(b))。
【0006】次に、プラズマアッシング等を用いてフォ
トレジスト3を除去した後、シリコン酸化膜2をマスク
として水酸化カリウム(KOH)水溶液等のアルカリ系
のエッチャントを用いて異方性エッチングを行い、絶縁
膜1bに到達するV溝5を形成し(図2(c))、フッ
酸(HF)等のエッチャントを用いてウェットエッチン
グを行うことによりシリコン酸化膜2を除去した後、1
100℃,約140分のパイロジェニック酸化を行うこ
とによりSOI基板1のV溝5が形成された面全面に約
1μmのシリコン酸化膜6を形成する(図2(d))。
【0007】最後に、シリコン酸化膜6上にV溝5を埋
め込むように多結晶シリコン層7を形成した後、シリコ
ン酸化膜6が露出するまで研磨平坦化することにより素
子分離領域8を形成する(図2(e))。なお、多結晶
シリコン層7の形成方法の一例としては、モノシラン
(SiH4)を原料ガスとしてプラズマCVD法を用い
ることにより形成できる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の工程
を用いて形成した素子分離領域8を有するSOI基板1
上に、実際に素子を形成する場合、特にIC等の1μm
以下の微細な線幅を持ち、かつ、0.2〜1.0μmと
いった高精度のマスクアライメントを要求される場合、
フォトリソグラフィ工程で使用される露光機はコンタク
トアライナのような1〜2μmといったマスクアライメ
ント精度では不十分であり、ステップ式投影露光装置
(以下においてステッパと称す)によって露光を行うこ
とが不可欠である。
【0009】しかし、コンタクトアライナで形成した素
子分離領域8をSOI基板1のパターンに対し、ステッ
パによりマスクアライメントを行うという異種露光装置
間でのアライメントは、装置間の原点位置の差が最大約
600μmと大きく、また、同一ロット内のウェハ間の
ばらつきも最大約400μmと大きいため、ステッパに
よるずれの補正が困難であり、フォトリソグラフィ工程
の処理に非常に時間がかかり、コストが非常にかかると
いう問題があった。
【0010】そこで、この異種露光装置のアンマッチン
グの問題を解決することは非常に困難であるため、前記
問題を避けるために素子分離領域8を形成する工程のフ
ォトリソグラフィ工程においてステッパを使用すること
が考えられる。
【0011】図3は、従来例に係るステッパを用いたS
OI基板1の素子分離工程を示す断面工程図である。先
ず、SOI基板1(図3(a))の表面に、1100
℃,約60分のパイロジェニック酸化を行うことにより
約0.6μmのシリコン酸化膜2を形成した後、シリコ
ン酸化膜2の全面にフォトレジスト3を塗布する。この
際、コンタクトアライナを使用する場合と異なり、次工
程において露光機としてステッパを使用するため、ステ
ッパの汚染を防止するという目的でフォトレジスト3の
内、SOI基板1の外周部5mm程度にあたる部分のフ
ォトレジスト3を除去(エッジリンス)する(図3
(b))。
【0012】次に、ステッパを用いて所望の素子分離パ
ターンを露光,現像することにより開口部4を形成し、
開口部4が形成されたフォトレジスト3をマスクとして
フッ酸(HF)等のエッチャントを用いてシリコン酸化
膜2のウェットエッチングを行う(図3(c))。図4
は、従来例に係る図3(c)を上面から見た状態を示す
略平面図である。
【0013】続いて、プラズマアッシング等を用いてフ
ォトレジスト3を除去した後、シリコン酸化膜2をマス
クとしてKOH等のアルカリ系のエッチャントを用いて
異方性エッチングを行い、V溝5を形成する。このと
き、SOI基板1の外周部のシリコン酸化膜2が除去さ
れているので、この部分も同時にエッチングされる(図
3(d))。
【0014】ここで、活性シリコン層1cは結晶方位に
よりエッチングスピードが異なるため、図5に示すよう
に、活性シリコン層1cは不均一にエッチングされ、ギ
ザギザの形状になってしまう。
【0015】この状態で、シリコン酸化膜2をフッ酸
(HF)等のエッチャントを用いてウェットエッチング
を行うことにより除去した後、1100℃,約140分
のパイロジェニック酸化を行い、SOI基板1のV溝5
が形成された面にシリコン酸化膜6を形成する(図3
(e))。
【0016】そして、V溝5を埋め込むように約40〜
50μmの多結晶シリコン層7形成し、シリコン酸化膜
6が露出するまで研磨平坦化する(図3(f))。
【0017】しかし、このとき、SOI基板1の外周部
はエッチングされてギザギザの状態になっており、この
部分にも不均一に多結晶シリコンが成長し、多数の突起
を有する多結晶シリコン層7が除去されずに残ってしま
うという問題があった。
【0018】このような多数の突起を有する多結晶シリ
コン層7は、半導体装置の自動搬送の際、搬送アームや
ステージに引っかかったときに多結晶シリコン層7が欠
け落ちることによりパーティクルの原因になったり、自
動搬送中のウェハ引っかかりによる位置ずれのトラブル
や、ウェハ落下,ウェハ破損といったトラブルにつなが
るといった問題があった。本発明は、上記の点に鑑みて
成されたものであり、その目的とするところは、SOI
基板に形成された素子分離領域のパターンに対して容易
に半導体素子のマスクアライメントを行うことのできる
半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
支持体シリコン基板と、該支持体シリコン基板上に形成
された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成された活性シリコン
層とが一体的に構成されたSOI基板の一主表面にシリ
コン酸化膜を形成し、該シリコン酸化膜上に第1のフォ
トレジストを塗布してステップ式投影露光装置を用いて
所望の素子分離パターンにパターニングした後、前記活
性シリコン層上の外周部近傍に第2のフォトレジストを
塗布し、前記第1及び第2のフォトレジストをマスクと
して前記シリコン酸化膜のエッチングを行うようにした
ことを特徴とするものである。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面に基づき説明する。図1は、本発明の一実施形態
に係るSOI基板の素子分離工程を示す断面工程図であ
る。SOI基板1は、約500μmの支持体シリコン基
板1aと、支持体シリコン基板1a上に形成された約1
〜2μmのシリコン酸化膜等の絶縁膜1bと、絶縁膜1
b上に形成された約20μmの半導体素子領域となる面
方位(100)の活性シリコン層1cとが一体的に構成
されている(図1(a))。
【0021】なお、SOI基板1の形成方法としては、
絶縁層上に気相,液相,固相の各相で単結晶シリコンを
成長させるSOI成長法や、基板を張り合わせる張り合
わせSOI法や、単結晶シリコン基板中に酸素をイオン
注入して内部に絶縁層を形成するSIMOX(Silicon
Implanted Oxidation)法や、陽極酸化によってシリ
コンを部分的に多孔質化して酸化することにより形成す
る方法等がある。
【0022】先ず、SOI基板1の表面に1100℃,
約60分のパイロジェニック酸化を行うことにより約
0.6μmのシリコン酸化膜2を形成した後、シリコン
酸化膜2上にフォトレジスト3を塗布する。このとき、
ステッパの汚染を防止するという目的で、SOI基板1
の外周部5mm程度の部分のフォトレジスト3を除去
(エッジリンス)し(図1(b))、ステッパを用いて
所望の素子分離パターンを露光,現像することにより開
口部4を形成する(図1(c))。
【0023】次に、SOI基板1のフォトレジスト3a
が塗布された面全面にフォトレジスト3bを再塗布し、
露光,現像を行うことによりSOI基板1の外周部5m
m程度の部分のフォトレジスト3bを残して、フォトレ
ジスト3bを除去する(図1(d))。
【0024】続いて、フォトレジスト3a,3bをマス
クとしてシリコン酸化膜2を、フッ酸等のエッチャント
を用いてウェットエッチングを行うことにより除去し、
フォトレジスト3a,3bをプラズマアッシング等を用
いて除去する(図1(e))。
【0025】そして、シリコン酸化膜2をマスクとし
て、KOH水溶液等のアルカリ系のエッチャントを用い
て異方性エッチングを行うことによりV溝5を形成し、
フッ酸等のエッチャントを用いてシリコン酸化膜2をウ
ェットエッチングにより除去した後、1100℃,約1
40分のパイロジェニック酸化を行うことによりSOI
基板1のV溝5が形成された面に約1μmのシリコン酸
化膜6を形成する(図1(f))。
【0026】最後に、SOI基板1のV溝5が形成され
た面にV溝5を埋め込むように約40〜50μmの多結
晶シリコン層7を形成し、シリコン酸化膜6が露出する
まで研磨平坦化することにより素子分離領域8を形成す
る(図1(g))。
【0027】従って、本実施形態においては、フォトレ
ジスト3aを塗布し、ステッパを用いて所望のパターン
を形成した後、再度SOI基板1の外周部のみをフォト
レジスト3bにより保護して、シリコン酸化膜2のエッ
チングを行うようにしたので、SOI基板1の外周部が
エッチングされることがなる。
【0028】なお、本実施形態における各膜の膜厚は、
上述の実施形態の膜厚に限定されるものではない。
【0029】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、支持体シリコン
基板と、支持体シリコン基板上に形成された絶縁膜と、
絶縁膜上に形成された活性シリコン層とが一体的に構成
されたSOI基板の一主表面にシリコン酸化膜を形成
し、シリコン酸化膜上に第1のフォトレジストを塗布し
てステップ式投影露光装置を用いて所望の素子分離パタ
ーンにパターニングした後、活性シリコン層上の外周部
近傍に第2のフォトレジストを塗布し、第1及び第2の
フォトレジストをマスクとしてシリコン酸化膜のエッチ
ングを行うようにしたので、SOI基板の外周部がエッ
チングされることがなくなり、SOI基板に形成された
素子分離領域のパターンに対して容易に半導体素子のマ
スクアライメントを行うことのできる半導体装置の製造
方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るSOI基板の素子分
離工程を示す断面工程図である。
【図2】従来例に係るSOI基板の素子分離工程を示す
断面工程図である。
【図3】従来例に係るステッパを用いたSOI基板の素
子分離工程を示す断面工程図である。
【図4】従来例に係る図3(c)を上面から見た状態を
示す略平面図である。
【図5】従来例に係る図3(d)を上面から見た状態を
示す略平面図である。
【符号の説明】
1 SOI基板 1a 支持体シリコン基板 1b 絶縁層 1c 活性シリコン層 2 シリコン酸化膜 3,3a,3b フォトレジスト 4 開口部 5 V溝 6 シリコン酸化膜 7 多結晶シリコン層 8 素子分離領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 裕二 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 早崎 嘉城 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 白井 良史 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 岸田 貴司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 吉田 岳司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持体シリコン基板と、該支持体シリコ
    ン基板上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成され
    た活性シリコン層とが一体的に構成されたSOI基板の
    一主表面にシリコン酸化膜を形成し、該シリコン酸化膜
    上に第1のフォトレジストを塗布してステップ式投影露
    光装置を用いて所望の素子分離パターンにパターニング
    した後、前記活性シリコン層上の外周部近傍に第2のフ
    ォトレジストを塗布し、前記第1及び第2のフォトレジ
    ストをマスクとして前記シリコン酸化膜のエッチングを
    行うようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
JP8072672A 1996-03-27 1996-03-27 半導体装置の製造方法 Pending JPH09266247A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040022270A (ko) * 2002-09-03 2004-03-12 우리로광통신주식회사 광섬유 어레이용 브이홈블럭의 제조방법
KR101411328B1 (ko) * 2013-01-17 2014-06-25 연세대학교 산학협력단 마찰 마모 저감을 위한 탄성 표면 구조 및 그 제조 방법
CN104370266A (zh) * 2013-08-12 2015-02-25 上海华虹宏力半导体制造有限公司 深沟槽中感应材料的成膜方法

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