JPH11214503A - 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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JPH11214503A
JPH11214503A JP1129098A JP1129098A JPH11214503A JP H11214503 A JPH11214503 A JP H11214503A JP 1129098 A JP1129098 A JP 1129098A JP 1129098 A JP1129098 A JP 1129098A JP H11214503 A JPH11214503 A JP H11214503A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
trench
active layer
side semiconductor
active
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JP1129098A
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Inventor
Takaaki Izawa
孝章 井沢
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】底部の結晶欠陥やオーバーエッチングの発生を
抑えて、形状が安定したトレンチによる素子分離が実現
できるSOI型の半導体装置の製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】活性層側半導体基板1と支持側半導体基板
5を貼り合わせる前に、活性層側半導体基板1にトレン
チ2を形成し、このトレンチ2の側壁を酸化するのと同
一工程で、活性層側半導体基板1のトレンチ2が形成さ
れている方の面を酸化し、埋込酸化膜3を形成する。そ
の後、トレンチ2が形成されている方の活性層側半導体
基板1の主面と支持側半導体基板5の一主面とを貼り合
わせ、貼り合わされていない方の活性層側半導体基板の
一面をトレンチがあらわれる程度まで研磨する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のう
ち、特に、トレンチによって素子分離されたSOI基板
を有する半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法について図
面を参照して説明する。図5は、従来の半導体装置の製
造工程を説明する断面図である。まず、図5(a)に示
されるように、全表面に約2μm程度のシリコン酸化膜
102を形成したP型の活性層側半導体基板101の一
方の面と支持側半導体基板103の一方の面とを貼り合
わせ、その後、例えば温度:約1200℃、時間:約1
20分の条件で熱処理し、接合面の結晶性を回復させ
る。
【0003】次に、図5(b)に示されるように、活性
層側半導体基板101の厚さが約5μm程度になるま
で、支持側半導体基板103が貼り合わされていない方
の活性層側半導体基板101の表面を研磨する。
【0004】次に、図5(c)に示されるように、活性
層側半導体基板101に、支持側半導体基板103との
境界に形成されているシリコン酸化膜102による埋込
絶縁膜まで達する程度の深さを有するトレンチ104を
形成する。このトレンチ104の側壁を酸化した後、ト
レンチ104内をポリシリコン105等の誘電体で埋め
込む。
【0005】次に、図5(d)に示されるように、レジ
スト106によりマスクを形成し、活性層側半導体基板
101の所定の領域に不純物、例えば、リンを注入し熱
拡散によりN型ウェル107を形成する。以上により、
従来の半導体装置の製造工程が終了する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来、貼り合わせた後
に研磨した活性層側半導体基板101は、場所によって
厚さにばらつきや基板の反りがあるので、トレンチ10
4を形成するためにエッチングすると、エッチング深さ
にばらつきができたり、トレンチ104底部のコーナー
部分に応力がかかって、図6のトレンチ部のオーバーエ
ッチング例図に示されるように、シリコン酸化膜102
で形成された埋込絶縁膜までオーバーエッチングされた
り、あるいは、活性層までサイドエッチングされ、トレ
ンチ104の形状が悪化し結晶欠陥の原因になるという
問題があった。
【0007】また、トレンチ104を形成後の側壁酸化
時に、トレンチ104底部のコーナー部分が鋭角になっ
ているためこの部分に応力がかかり、図7の従来のトレ
ンチ部の結晶欠陥例図に示されるように、素子領域であ
る(1 1 1)面方向に結晶欠陥が走り、耐圧劣化や
リーク発生等の原因となるという問題があった。更に、
トレンチ104で囲まれた素子領域に活性層と逆導電型
で濃度が均一なウェルを形成する場合、耐圧をとるため
に活性層を厚くすると不純物拡散のための熱処理が、例
えば、温度:約1200℃、時間:約960分程度必要
となり、製造に時間がかかるという問題があった。
【0008】また、素子領域に約200Vから300V
程度の耐圧系のPチャンネルMOSトランジスタを形成
する場合、ドレイン−Nウェル間の接合から下方向に空
乏層が伸びるため、縦方向の耐圧を確保するためには、
従来、活性層あるいは埋込絶縁膜の厚さを厚くする必要
があった。しかし、活性層を厚くするとトレンチ104
による素子分離を形成するのが困難になり、また、埋込
絶縁膜を厚くすると基板の反りが大きくなることがある
という問題があった。
【0009】本発明は上記のような事情を考慮し、底部
の結晶欠陥やオーバーエッチングの発生を抑えて形状が
安定したトレンチによる素子分離を実現できるSOI型
の半導体装置の製造方法を実現することを目的としてい
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の半導体装置の製造方法は、支持側半導体基板
と活性層側半導体基板を用意する工程と、前記活性層側
半導体基板の一表面にトレンチを形成する工程と、少な
くとも前記トレンチの側壁及び前記トレンチが形成され
ている前記活性層側半導体基板の一表面を酸化する工程
と、前記トレンチに誘電体を埋め込む工程と、前記支持
側半導体基板の一表面と、前記トレンチが形成されてい
る前記活性層側半導体基板の一表面とを貼り合わせる工
程と、前記トレンチの底部に達するまで前記活性側半導
体基板の他表面を研磨する工程とを具備したことを特徴
とするものである。
【0011】また、前記トレンチの側壁を酸化する工程
において、同一工程で前記活性層側半導体基板の全表面
を酸化することを特徴とするものである。更に、前記ト
レンチに誘電体を埋め込む工程の後に、前記トレンチが
形成されている前記活性層側半導体基板の一表面を酸化
する工程を具備することが望ましい。
【0012】また、支持側半導体基板と活性層側半導体
基板を用意する工程と、前記活性層側半導体基板の一表
面にトレンチを形成する工程と、少なくとも前記トレン
チの側壁及び前記トレンチが形成されている前記活性層
側半導体基板の一表面を酸化する工程と、前記トレンチ
に誘電体を埋め込む工程と、前記トレンチで囲まれた素
子領域に不純物を注入する工程と、前記支持側半導体基
板の一表面と、前記トレンチが形成されている前記活性
層側半導体基板の一表面とを貼り合わせる工程と、前記
トレンチの底部に達するまで前記活性層側半導体基板の
他表面を研磨する工程とを具備したことを特徴とする半
導体装置の製造方法がある。
【0013】更に、前記支持側半導体基板の一表面と前
記活性層側半導体基板の一表面とを貼り合わせる工程の
後に熱処理をして、前記熱処理と同一工程で前記素子領
域に注入した不純物を拡散させ、不純物拡散層を形成す
ることを特徴とするものである。
【0014】更に、前記不純物拡散層は、前記活性層側
半導体基板の表面から前記支持側半導体基板に向かって
不純物濃度が大きくなることが望ましい。また、前記活
性層側半導体基板の他表面を研磨する工程の後に、熱処
理して前記不純物を拡散させ不純物拡散層を形成するこ
とを特徴とするものである。
【0015】更に、前記不純物拡散層は、不純物濃度が
均一に分布していることが望ましい。また、前記不純物
拡散層を形成する工程において、前記不純物拡散層は前
記活性層側半導体基板の一表面からの深さが前記トレン
チと略同等であることが望ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の第
1 の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について
説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる
半導体装置の製造工程を説明した断面図である。
【0017】まず、図1(a)に示されるように、活性
層側半導体基板1の一方の主面に素子分離のためのトレ
ンチ2を深さ約5μm〜7μm程度形成する。次に、ト
レンチ2の側壁及び活性層側半導体基板1の全表面を酸
化し、トレンチ2側の主面に厚さ約2μm〜3μm程度
の埋込酸化膜3を形成する。次に、トレンチ2内に誘電
体、例えばポリシリコン4を埋め込む。
【0018】次に、図1(b)に示されるように、活性
層側半導体基板1のトレンチ2が形成されている方の面
と支持側半導体基板5の一主面とを貼り合わせた後、接
合面の結晶性を回復させ、強度を増大させるために温
度:約1200℃、時間:約120分の条件で熱処理す
る。
【0019】次に、図1(c)に示されるように、例え
ば、グラインダー加工及び鏡面研磨によって、支持側半
導体基板5と貼り合わされていない方の活性層側半導体
基板1の表面をトレンチ2があらわれる厚さ5μm〜7
μmになるまで研磨及び平坦化する。以上により、本発
明の第1の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法が
終了する。
【0020】支持側半導体基板5と貼り合わせる前に活
性層側半導体基板1に素子分離のためのトレンチ2を形
成し、その後、トレンチ2の側壁を酸化するのと同一工
程で埋込酸化膜3を形成することによって、埋込酸化膜
3に向かってシリコンエッチングをする必要がなくなり
埋め込み酸化膜3のオーバーエッチングを防止すること
ができる。
【0021】また、トレンチ2の側壁を酸化する際の埋
込酸化膜3とトレンチ2の境界部分にかかる応力を考慮
する必要がなくなるので、結晶欠陥が発生せず良好な形
状のトレンチ2による素子分離を実現することができ
る。
【0022】尚、本実施の形態に限定されず、埋込酸化
膜3を形成するときには、少なくともトレンチ2が形成
されている側の活性層側半導体基板の主面を酸化すれば
よい。
【0023】次に、第2の実施の形態にかかる半導体装
置の製造方法について図2を参照して説明する。図2
は、第2の実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を
説明する断面図である。
【0024】まず、図2(a)に示されるように、P型
の活性層側半導体基板1の一方の主面に深さ約5μm 〜
7μm 程度のトレンチ2を形成する。次に、トレンチ2
の側壁及び活性層側半導体基板1の全表面を酸化し、ト
レンチ2側の主面に厚さ2μm 〜3μm 程度の埋込酸化
膜3を形成する。その後、トレンチ2内にポリシリコン
4を埋め込む。
【0025】次に、図2(b)に示されるように、レジ
スト6によりマスクを形成し、トレンチ2で囲まれた所
定の素子領域にリン等の不純物7を注入する。次に、図
2(c)に示されるように、レジスト6を除去した後、
活性層側半導体基板1のトレンチ2が形成されている方
の面と支持側半導体基板5の一主面とを貼り合わせた
後、例えば、温度:1200℃、時間:120分の条件
で熱処理し、接合面の結晶性を回復させる。この時、同
時に素子領域に注入された不純物7が拡散し、N型ウェ
ル8が形成される。
【0026】次に、図2(d)に示されるように、例え
ば、グラインダー加工及び鏡面研磨によって、支持側半
導体基板5と貼り合わされていない方の活性層側半導体
基板1の表面をトレンチ2があらわれる厚さ5μm〜7
μmになるまで研磨及び平坦化する。以上により、本発
明の第2の実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を
終了する。
【0027】支持側半導体基板5と貼り合わせる前に活
性層側半導体基板1の素子領域に不純物7を注入してお
くことによって、半導体基板同士を貼り合わせた後に行
う接合面の結晶性を回復させるための熱処理と同一工程
で不純物7の拡散を行い、N型ウェル8を形成すること
ができる。従って、従来不純物7を拡散させるために行
っていた熱処理工程を省略し、製造工程数の削減を図る
ことができる。
【0028】本実施の形態にかかる半導体装置のN型ウ
ェル8の不純物濃度分布は、不純物7を注入した方の面
を下にして支持側半導体基板5と貼り合わせるため、図
3に示されるように、表面から埋込酸化膜3に向かって
不純物濃度が高くなっている。このN型ウェル8に図4
に示されるようなPチャネルMOSトランジスタを形成
すると、ドレイン11とN型ウェル8間の接合から空乏
層12が下方に伸びる場合、N型ウェル8の底面に向か
うに従って不純物濃度が高くなるため、空乏層12の伸
びが抑えられる。従って、従来と比べて、トランジスタ
の縦方向の耐圧を高くすることが可能である。
【0029】そのため、従来と同等の耐圧を実現する場
合には、活性層の厚さや埋込酸化膜3の膜厚を小さくす
ることが可能である。次に、本発明の第3の実施の形態
にかかる半導体装置の製造方法について説明する。
【0030】本発明の第3の実施の形態にかかる半導体
装置の製造工程は、活性層側半導体基板1にトレンチ2
を形成して支持側半導体基板5と貼り合わせ、他面を研
磨及び平坦化するまでは、図2で説明されている第2に
実施の形態にかかる半導体装置の製造工程と同様である
が、その後、N型ウェル8の不純物濃度分布を均一にす
るための熱処理工程を行って終了する。
【0031】第2の実施の形態の場合のように、支持側
半導体基板5と貼り合わせる前に活性層側半導体基板1
の素子領域に不純物7を注入しておくことによって、半
導体基板同士を貼り合わせた後に行う熱処理と同一工程
で不純物7の拡散を進めることができるため、貼り合わ
せて研磨した後に従来よりも短時間の熱処理を加えるだ
けで、均一な濃度分布を示すN型ウェル8を形成するこ
とができる。
【0032】本発明は、上記第1乃至第3の実施の形態
に限定されず、トレンチ2内を埋め込んだ後に絶縁膜、
例えば酸化膜を形成し、埋込酸化膜3の厚さを確保する
ことも可能である。また、活性層側半導体基板1を研磨
及び平坦化した後に、酸化膜を形成し、トレンチ2上を
選択酸化してフィールド酸化膜を形成することも可能で
ある。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、支持側半導体基板と貼
り合わせる前に活性層側半導体基板にトレンチを形成す
ることによって、埋込酸化膜のオーバーエッチングやト
レンチの側壁酸化時の結晶欠陥の発生を抑制することが
できる。
【0034】また、貼り合わせ前にウェルを形成するた
めの不純物を注入しておくことによって、接合面の結晶
性を回復させるために貼り合わせ後に行う熱処理と同一
工程で不純物を拡散させることが可能であり、製造工程
を削減して縦方向の耐圧の高いトランジスタを形成する
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる半導体装置
の製造工程を説明する断面図。
【図2】本発明の第2の実施の形態にかかる半導体装置
の製造工程を説明する断面図。
【図3】本発明の第2の実施の形態にかかる半導体装置
のN型ウェルの深さ方向の濃度分布図。
【図4】本発明の第2の実施の形態にかかる半導体装置
の断面図。
【図5】従来の半導体装置の製造工程を説明する断面
図。
【図6】従来のトレンチ部のオーバーエッチング例図。
【図7】従来のトレンチ部の結晶欠陥例図。
【符号の説明】
1,101…活性層側半導体基板、 2,104…トレンチ、 3…埋め込み酸化膜、 4,105…ポリシリコン、 5,103…支持側半導体基板、 6,106…レジスト、 7…不純物、 8,107…N型ウェル、 9…ゲート、 10…ソース、 11…ドレイン、 12…空乏層、 102…シリコン酸化膜

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持側半導体基板と活性層側半導体基板
    を用意する工程と、前記活性層側半導体基板の一表面に
    トレンチを形成する工程と、少なくとも前記トレンチの
    側壁及び前記トレンチが形成されている前記活性層側半
    導体基板の一表面を酸化する工程と、前記トレンチに誘
    電体を埋め込む工程と、前記支持側半導体基板の一表面
    と、前記トレンチが形成されている前記活性層側半導体
    基板の一表面とを貼り合わせる工程と、前記トレンチの
    底部に達するまで前記活性側半導体基板の他表面を研磨
    する工程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 前記トレンチの側壁を酸化する工程にお
    いて、同一工程で前記活性層側半導体基板の全表面を酸
    化することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 前記トレンチに誘電体を埋め込む工程の
    後に、前記トレンチが形成されている前記活性層側半導
    体基板の一表面を酸化する工程を具備したことを特徴と
    する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 支持側半導体基板と活性層側半導体基板
    を用意する工程と、前記活性層側半導体基板の一表面に
    トレンチを形成する工程と、少なくとも前記トレンチの
    側壁及び前記トレンチが形成されている前記活性層側半
    導体基板の一表面を酸化する工程と、前記トレンチに誘
    電体を埋め込む工程と、前記トレンチで囲まれた素子領
    域に前記活性層側半導体基板と逆導電型の不純物を注入
    する工程と、前記支持側半導体基板の一表面と、前記ト
    レンチが形成されている前記活性層側半導体基板の一表
    面とを貼り合わせる工程と、前記トレンチの底部に達す
    るまで前記活性層側半導体基板の他表面を研磨する工程
    とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記支持側半導体基板の一表面と前記活
    性層側半導体基板の一表面とを貼り合わせる工程の後に
    熱処理をして、前記熱処理と同一工程で前記素子領域に
    注入した不純物を拡散させ、不純物拡散層を形成するこ
    とを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記不純物拡散層は、前記活性層側半導
    体基板の表面から前記支持側半導体基板に向かって不純
    物濃度が大きくなることを特徴とする請求項5記載の半
    導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記活性層側半導体基板の他表面を研磨
    する工程の後に、熱処理して前記不純物を拡散させ不純
    物拡散層を形成することを特徴とする請求項4記載の半
    導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記不純物拡散層は、不純物濃度が均一
    に分布していることを特徴とする請求項7記載の半導体
    装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記不純物拡散層を形成する工程におい
    て、前記不純物拡散層は前記活性層側半導体基板の一表
    面からの深さが前記トレンチと略同等であることを特徴
    とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。
JP1129098A 1998-01-23 1998-01-23 半導体装置の製造方法 Pending JPH11214503A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004040093A (ja) * 2002-07-05 2004-02-05 Samsung Electronics Co Ltd Soiウェーハ及びその製造方法
KR100587038B1 (ko) * 1999-11-04 2006-06-07 주식회사 하이닉스반도체 이중막 실리콘 기판의 제조 방법
JP2008010668A (ja) * 2006-06-29 2008-01-17 Denso Corp 貼り合わせ基板の製造方法およびそれによって製造される貼り合わせ基板

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