JPH1174208A - Manufacture of semiconductor substrate - Google Patents

Manufacture of semiconductor substrate

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JPH1174208A
JPH1174208A JP23118897A JP23118897A JPH1174208A JP H1174208 A JPH1174208 A JP H1174208A JP 23118897 A JP23118897 A JP 23118897A JP 23118897 A JP23118897 A JP 23118897A JP H1174208 A JPH1174208 A JP H1174208A
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JP
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substrate
layer
groove
semiconductor layer
semiconductor
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JP23118897A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Matsui
正樹 松井
Shoichi Yamauchi
庄一 山内
Hisazumi Oshima
大島  久純
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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  • Element Separation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a semiconductor substrate having a thick semiconductor layer without the use of an ion implantation apparatus of high energy output. SOLUTION: An element isolation groove as a separation groove is formed on a semiconductor layer substrate by etching (P1), and the surface thereof is thermally oxidized to form an oxide film (P2). Ions are implanted to the bottom of the element isolation groove, thus selectively forming an ion implantation layer (P3). The substrate is bonded (P5) with a supporting substrate having an oxide film formed thereon (P4). By carrying out heat treatment, peeling is carried out (P6). In this case, when defects are concentrated at the ion implantation layer portion for generating peeling-off, a peeling is induced also in other regions within the plane where the ion implantation layer is not formed, and that entire surface is peelid. The peeled surface is smoothed by polishing, and a semiconductor substrate is provided. The semiconductor layer of a large thickness can be formed, and damages due to ion implantation can be eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、支持基板上に絶縁
状態で素子形成用の半導体層を設けてなる半導体基板の
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor substrate having a semiconductor layer for forming an element in an insulated state on a support substrate.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】支持基板上に絶縁状態
で素子形成用の単結晶の半導体層を設けてなる半導体基
板としては、例えば、半導体層としてシリコン単結晶を
設ける構成のSOI(Silicon On Insulator)基板があ
る。これは、支持基板となるシリコン基板上に酸化膜が
形成され、その上にシリコン単結晶膜が形成された構造
を有するもので、このような半導体基板を用いることに
より、基板との絶縁分離工程を別途に実施する必要がな
くなり、分離性能が良く、高い集積度でシリコン単結晶
膜に素子を形成して集積回路を作り込むことができるも
のである。
As a semiconductor substrate having a single-crystal semiconductor layer for element formation in an insulating state on a support substrate, for example, an SOI (Silicon On Silicon) having a structure in which a silicon single crystal is provided as a semiconductor layer is used. Insulator) There is a substrate. This has a structure in which an oxide film is formed on a silicon substrate serving as a support substrate, and a silicon single crystal film is formed thereon. By using such a semiconductor substrate, an insulating separation process from the substrate is performed. Need not be separately performed, the separation performance is good, and an element can be formed on a silicon single crystal film with a high degree of integration to form an integrated circuit.

【0003】この場合、SOI基板に設けているシリコ
ン単結晶膜の製造方法としては、従来より種々の方法が
あるが、その中で以下の3段階の工程を経て製造するよ
うにした半導体薄膜製造技術が特開平5−211128
に開示されている。以下に、その製造方法について概略
的に説明する。
[0003] In this case, there are various conventional methods for manufacturing a silicon single crystal film provided on an SOI substrate. Among them, there is a semiconductor thin film manufacturing method which is manufactured through the following three steps. The technology is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-211128.
Is disclosed. Hereinafter, the manufacturing method will be schematically described.

【0004】まず、第1段階として、単結晶シリコン基
板中へ水素ガスもしくは希ガスをイオン化して所定の注
入エネルギーで加速して注入することにより、単結晶シ
リコン基板の表面から所定深さに注入イオンが分布する
ようにしてイオン注入領域を形成する。次に、第2段階
として、この単結晶シリコン基板のイオン注入をした側
の面に、少なくとも1つの剛性材料から形成された支持
基板を貼り合わせ法などにより結合させる。この場合の
支持基板は半導体製の基板を用いることが可能で最終的
にSOI基板を形成させるという点では、酸化膜のよう
な絶縁膜を成膜させた状態としておくことが望ましい。
First, as a first step, a hydrogen gas or a rare gas is ionized into a single crystal silicon substrate, accelerated with a predetermined implantation energy, and implanted to a predetermined depth from the surface of the single crystal silicon substrate. An ion implantation region is formed so that ions are distributed. Next, as a second step, a support substrate formed of at least one rigid material is bonded to the surface of the single crystal silicon substrate on the side where the ions have been implanted by a bonding method or the like. In this case, it is preferable that an insulating film such as an oxide film is formed in that a semiconductor substrate can be used as the supporting substrate and an SOI substrate is finally formed.

【0005】次に、第3段階として、単結晶シリコン基
板および支持基板を結合させた状態で熱処理を施すこと
により、イオン注入領域に形成されるマイクロボイド
(微小気泡)部分を境界として単結晶シリコン基板と薄
膜部分が分離するように剥離し、支持基板上に絶縁膜を
介してシリコン単結晶膜が接着された構造のSOI基板
が形成される。
Next, as a third step, heat treatment is performed in a state where the single-crystal silicon substrate and the supporting substrate are bonded to each other, so that the single-crystal silicon is formed with the microvoids (microbubbles) formed in the ion-implanted region as boundaries. The substrate and the thin film portion are separated so as to be separated, and an SOI substrate having a structure in which a silicon single crystal film is bonded over a supporting substrate with an insulating film interposed therebetween is formed.

【0006】実際には、この剥離された面には数nm程
度の凹凸が存在するため、この剥離面に研磨処理および
エッチング処理などを施してシリコン単結晶膜を平坦に
仕上げると共に所定膜厚(例えば0.1μm)に調整し
てSOI基板として形成されるものである。
Actually, since the peeled surface has irregularities of about several nm, the peeled surface is polished and etched to finish the silicon single crystal film flat and to have a predetermined thickness ( The thickness of the SOI substrate is adjusted to, for example, 0.1 μm.

【0007】ところで、上述した技術においては、単結
晶シリコン基板内に形成したイオン注入領域部分で欠陥
層を形成して剥離を行なう原理であるから、形成しよう
とする単結晶シリコン膜の厚さ寸法は、イオン注入領域
の深さを制御するためのイオン注入エネルギーのレベル
により設定することになる。しかし、この場合におい
て、例えば単結晶シリコン膜を10μm程度の比較的厚
い層として形成する場合には、注入すべき水素イオンの
加速エネルギーとしては、1MeVを超える高レベルの
加速エネルギーが必要となる。
In the above-mentioned technique, the principle is that a defect layer is formed in an ion-implanted region formed in a single-crystal silicon substrate and separation is performed. Therefore, the thickness of a single-crystal silicon film to be formed is reduced. Is set by the level of ion implantation energy for controlling the depth of the ion implantation region. However, in this case, for example, when the single crystal silicon film is formed as a relatively thick layer of about 10 μm, the acceleration energy of the hydrogen ions to be implanted requires a high level of acceleration energy exceeding 1 MeV.

【0008】したがって、現実的にはこのようなイオン
注入を行うには、高エネルギー出力のイオン注入装置が
必要となり装置が高価なものになると共に、イオン注入
処理を行うのに大電力が必要になるためランニングコス
トが高くなるなどの問題があり、汎用的な技術としての
成立性に問題が生じてくる。
Therefore, in reality, to perform such ion implantation, a high energy output ion implantation apparatus is required, which makes the apparatus expensive, and requires a large amount of electric power to perform the ion implantation processing. Therefore, there is a problem that the running cost becomes high, and a problem arises in the feasibility as a general-purpose technology.

【0009】また、上述の製造方法では、イオン注入工
程において単結晶シリコン基板の表面にダメージが発生
したり、ノックオン現象による酸素や重金属の混入が発
生するので、このイオン注入工程を経てイオン注入層の
部分で剥離してその上部に形成されている部分をシリコ
ン単結晶膜として利用する場合に、素子形成用の単結晶
膜としての結晶品質が劣化するという不具合がある。
In the above-described manufacturing method, the surface of the single-crystal silicon substrate is damaged in the ion implantation step, and oxygen and heavy metals are mixed due to the knock-on phenomenon. When the portion formed above and separated from the portion is used as a silicon single crystal film, there is a problem that the crystal quality as a single crystal film for forming an element is deteriorated.

【0010】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、厚膜の半導体層を備えた半導体基板を
形成する際に、半導体層の膜厚を厚くするために高エネ
ルギー出力のイオン注入装置を用いる必要がなく、安価
で簡単に剥離用の欠陥層を形成することができると共
に、半導体層のダメージを極力低減することができるよ
うにした半導体基板の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to form a semiconductor substrate having a thick semiconductor layer by providing a high energy output to increase the thickness of the semiconductor layer. To provide a method for manufacturing a semiconductor substrate, in which a defect layer for peeling can be easily formed at low cost without using an ion implantation apparatus, and damage to a semiconductor layer can be reduced as much as possible. It is in.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、溝形成工程において、半導体層用基板に対して、後
工程で形成しようとする半導体層の膜厚に対応した深さ
寸法に剥離用溝を形成すし、次のイオン注入層形成工程
で、その剥離用溝の内底面部に選択的にイオン注入を行
なって剥離用のイオン注入層を形成する。これにより、
半導体層用基板の表面には、半導体層として利用する部
分にはイオン注入層は形成されず、剥離用溝の底面部か
ら所定深さにイオン注入層が形成されるようになり、全
体としてみると、半導体層用基板に部分的にイオン注入
層が設けられることになる。
According to the first aspect of the present invention, in the groove forming step, a depth dimension corresponding to a film thickness of a semiconductor layer to be formed in a subsequent step is formed with respect to a semiconductor layer substrate. A separation groove is formed, and in the next ion implantation layer forming step, ion implantation is selectively performed on the inner bottom surface of the separation groove to form an ion implantation layer for separation. This allows
On the surface of the semiconductor layer substrate, an ion implanted layer is not formed at a portion used as a semiconductor layer, but an ion implanted layer is formed at a predetermined depth from the bottom of the peeling groove, and the whole is viewed. Then, an ion implantation layer is provided partially on the semiconductor layer substrate.

【0012】この後、貼り合わせ工程において、上述の
ような工程を経て得られた半導体層用基板に支持基板を
貼り合わせて密着状態とし、続く剥離工程において、熱
処理を行なうことによりイオン注入層に欠陥層を集中さ
せて剥離させることにより、そのイオン注入層を含む面
内全体で剥離を起こして、支持基板側に半導体層を接着
した状態に形成する。
Thereafter, in a bonding step, a supporting substrate is bonded to the semiconductor layer substrate obtained through the above-described steps to form a close contact state, and in a subsequent peeling step, heat treatment is performed to form an ion-implanted layer. When the defective layer is concentrated and peeled, the entire surface including the ion-implanted layer is peeled, and the semiconductor layer is bonded to the supporting substrate.

【0013】これにより、比較的膜厚の厚い半導体層を
形成する場合でも、その膜厚を剥離用溝の深さ寸法によ
り設定することができることから、イオン注入層を深い
位置に形成するために高エネルギー出力のイオン注入装
置を用いる必要がなく、剥離用溝の底面部から少し内部
に位置する深さに選択的にイオン注入を行なうことで達
成できるようになる。
Accordingly, even when a relatively thick semiconductor layer is formed, the thickness can be set by the depth of the separation groove. It is not necessary to use an ion implanter with high energy output, and this can be achieved by selectively performing ion implantation to a depth located slightly inward from the bottom surface of the separation groove.

【0014】また、支持基板上に形成しようとする半導
体層部分にはイオン注入層を形成しないで、上述のよう
に剥離用溝の内底面部分にのみ選択的にイオン注入を行
なうので、イオン注入を行なうことにより半導体層にダ
メージを与えたり重金属による汚染が残存する不具合を
回避することができるようになる。
Further, since an ion implantation layer is not formed in the semiconductor layer portion to be formed on the supporting substrate but is selectively implanted only into the inner bottom surface portion of the separation groove as described above, the ion implantation is performed. By doing so, it is possible to avoid a problem that the semiconductor layer is damaged or heavy metal contamination remains.

【0015】請求項2の発明によれば、溝形成工程にお
いて、半導体層を素子形成領域毎に分離するための素子
分離溝を剥離用溝として形成するので、素子形成工程を
行なうに当たって実質的に必要となる素子分離領域を兼
ねた部分として剥離用溝を設けることができ、剥離のた
めに占有する面積をなくしてチップ面積の大型化を招く
ことがない。
According to the second aspect of the present invention, in the groove forming step, the element separating groove for separating the semiconductor layer for each element forming region is formed as a separating groove, so that the element forming step is substantially performed. A separation groove can be provided as a part which also serves as a necessary element isolation region, and an area occupied by separation is eliminated, so that the chip area does not increase.

【0016】請求項3の発明によれば、イオン注入層形
成工程に先だって実施する酸化膜形成工程により、半導
体層用基板を熱酸化して表面に酸化膜を形成するので、
最終的に剥離工程を経て形成される半導体層の周囲の側
壁部分に酸化膜を形成した状態として得ることができる
と共に、剥離後の半導体層の表面を研磨する際において
は、酸化膜が研磨ストッパとして利用することができる
ようになる。
According to the third aspect of the present invention, in the oxide film forming step performed prior to the ion implanted layer forming step, the semiconductor layer substrate is thermally oxidized to form an oxide film on the surface.
An oxide film can be obtained in a state where an oxide film is formed on a side wall portion around a semiconductor layer which is finally formed through a peeling step, and when the surface of the semiconductor layer after the peeling is polished, the oxide film is a polishing stopper. It can be used as.

【0017】請求項4の発明によれば、溝形成工程に先
だって実施するトレンチ形成工程により、剥離用溝の形
成位置にトレンチを形成しておくので、剥離用溝が形成
された状態ではその剥離用溝よりも深い位置にトレンチ
が形成されるようになり、イオン注入層形成工程を実施
したときに形成されるイオン注入層が剥離用溝の底面か
ら所定深さでトレンチの底面よりも浅い位置に形成され
るイオン注入層と、これとは別にトレンチの底面から所
定深さに形成されるイオン注入層とが形成される。
According to the fourth aspect of the present invention, the trench is formed at the position where the peeling groove is formed by the trench forming step performed prior to the groove forming step. The trench is formed at a position deeper than the trench for use, and the ion-implanted layer formed at the time of performing the ion-implanted layer forming step is at a predetermined depth from the bottom of the separation groove and shallower than the bottom of the trench. And an ion implantation layer separately formed at a predetermined depth from the bottom surface of the trench.

【0018】この後、貼り合わせ工程にて半導体層用基
板と支持基板とを貼り合わせると、トレンチおよび剥離
用溝とは両基板により内部に密閉された状態になる。そ
して、剥離工程が実施されると、熱処理によって全体の
温度が上昇したときに、密閉された状態のトレンチおよ
び剥離用溝内の気体が膨張して内部圧力が高くなる。
After that, when the semiconductor layer substrate and the support substrate are bonded in the bonding step, the trench and the separation groove are sealed inside by the two substrates. Then, when the peeling step is performed, when the entire temperature rises due to the heat treatment, the gas in the sealed trench and the peeling groove expands to increase the internal pressure.

【0019】この内部圧力の作用により、半導体層用基
板の半導体層部分を残してイオン注入層部分において剥
離するときに、トレンチの底面部を剥離する方向に力を
与えるので、剥離が助長されて確実にイオン注入層を含
む面で剥離することができるようになる。
By the action of the internal pressure, a force is applied in a direction in which the bottom surface of the trench is peeled when the semiconductor layer substrate is peeled off in the ion-implanted layer portion while leaving the semiconductor layer portion, so that the peeling is promoted. Peeling can be reliably performed on the surface including the ion-implanted layer.

【0020】請求項5の発明によれば、イオン注入層形
成工程においては、溝形成工程で剥離用溝を形成したと
きに使用したマスク部材を再利用して剥離用溝の底面部
に選択的にイオン注入を行なうので、イオン注入層形成
工程のためにパターニングを行なう必要がなくなり、工
程を簡単にすることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, in the step of forming the ion-implanted layer, the mask member used for forming the separation groove in the groove formation step is reused to selectively form the bottom portion of the separation groove. Since the ion implantation is performed, it is not necessary to perform patterning for the ion implantation layer forming step, and the process can be simplified.

【0021】請求項6の発明によれば、剥離工程の終了
後に研磨工程を実施することにより、支持基板上に剥離
形成された半導体層の表面を研磨して半導体層を剥離用
溝により分離された状態に形成することができると共
に、半導体層の表面を素子形成に適した平滑な状態に仕
上げることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the polishing step is performed after the peeling step is completed, whereby the surface of the semiconductor layer peeled and formed on the supporting substrate is polished to separate the semiconductor layer by the peeling groove. The semiconductor layer can be formed in a smooth state, and the surface of the semiconductor layer can be finished in a smooth state suitable for element formation.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施形態)以下、本発明の第1の実施形態につ
いて図1ないし図3を参照しながら説明する。図3
(c)には本発明の製造方法により製造された半導体基
板であるSOI基板1の断面を模式的に示している。支
持基板としての単結晶シリコン基板2上に絶縁膜として
のシリコン酸化膜3が形成され、この上に島状に絶縁分
離された状態に半導体層としての単結晶シリコン層4が
形成されている。単結晶シリコン層4には、側壁および
底面部に酸化膜5が形成されている。なお、上述の構成
のSOI基板1は、この後、必要に応じて隣接する単結
晶シリコン層4の間に介在する凹状の領域を酸化膜など
の絶縁膜または多結晶シリコンなどを埋め込むことによ
り、全体の表面を平坦な状態に形成することが行なわれ
る。
(First Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
(C) schematically shows a cross section of the SOI substrate 1 which is a semiconductor substrate manufactured by the manufacturing method of the present invention. A silicon oxide film 3 as an insulating film is formed on a single crystal silicon substrate 2 as a supporting substrate, and a single crystal silicon layer 4 as a semiconductor layer is formed on the silicon oxide film 3 as an insulating film. An oxide film 5 is formed on the single-crystal silicon layer 4 on the side wall and the bottom surface. In the SOI substrate 1 having the above-described configuration, a concave region interposed between the adjacent single-crystal silicon layers 4 is buried with an insulating film such as an oxide film or polycrystalline silicon if necessary. The entire surface is formed to be flat.

【0023】次に、上記構成のSOI基板1の製造方法
について図1の概略的な製造工程の説明図を参照して説
明する。まず、少なくとも一方の面が鏡面研磨された半
導体層用基板としての単結晶シリコン基板6(図2
(a)参照)に対して、素子分離用溝形成工程P1にお
いて、剥離用溝としての機能を兼ねる素子分離溝7を形
成する(同図(b)参照)。素子分離溝7の形成には、
フォトリソグラフィ処理によりパターニングした面をド
ライエッチング等の方法を用いて所定深さまでエッチン
グすることにより行なう。
Next, a method of manufacturing the SOI substrate 1 having the above-described configuration will be described with reference to the schematic diagram of FIG. First, a single crystal silicon substrate 6 (FIG. 2) as a semiconductor layer substrate having at least one surface mirror-polished.
(See (a)), an element isolation groove 7 which also functions as a separation groove is formed in an element isolation groove forming step P1 (see FIG. (B)). To form the element isolation groove 7,
This is performed by etching the surface patterned by photolithography to a predetermined depth using a method such as dry etching.

【0024】このとき、素子分離溝7は、例えば、幅寸
法が0.5〜5μm程度で、深さ寸法が0.5〜30μ
m程度に設定される。そして、この深さ寸法は、後述す
るように、剥離工程を実施することにより剥離して得る
半導体層である単結晶シリコン層4の膜厚を設定するも
のであるから、その仕様に応じた深さ寸法となるように
設定する。次に、熱酸化工程P2において、単結晶シリ
コン基板6を熱酸化処理することにより、その表面およ
び素子分離溝7内の底面および側壁部分にも酸化膜5を
形成する(同図(c)参照)。
At this time, the element isolation groove 7 has, for example, a width of about 0.5 to 5 μm and a depth of 0.5 to 30 μm.
m. This depth dimension sets the thickness of the single crystal silicon layer 4 which is a semiconductor layer obtained by performing a peeling step, as described later, so that the depth in accordance with the specification is determined. Set so that it becomes the size. Next, in the thermal oxidation step P2, the single crystal silicon substrate 6 is thermally oxidized to form an oxide film 5 on its surface and also on the bottom and side walls in the element isolation trench 7 (see FIG. 3C). ).

【0025】続いて、イオン注入層形成工程P3におい
て、フォトリソグラフィ処理によってフォトレジスト8
をパターニングして素子分離溝7部分のみを露出させる
ようにする。この後、フォトレジスト8をマスクとして
イオン注入を行なう。これにより、素子分離溝7の底面
部のみに所定深さ寸法に選択的にイオン注入層9が形成
されるようになる(同図(d)参照)。この後、単結晶
シリコン基板6の表面に残るフォトレジスト8を除去す
る。
Subsequently, in an ion implantation layer forming step P3, a photoresist 8 is formed by photolithography.
Is patterned so that only the element isolation groove 7 is exposed. Thereafter, ion implantation is performed using the photoresist 8 as a mask. Thus, the ion-implanted layer 9 is selectively formed at a predetermined depth only on the bottom surface of the element isolation groove 7 (see FIG. 4D). Thereafter, the photoresist 8 remaining on the surface of the single crystal silicon substrate 6 is removed.

【0026】上述のようにして形成された半導体層用基
板としての単結晶シリコン基板6に貼り合わせる基板で
ある支持基板としての単結晶シリコン基板2に対して、
酸化膜形成工程P4において、表面に酸化膜3を形成す
る。なお、ここでは、支持基板側の単結晶シリコン基板
2に対して酸化膜3を設ける構成として酸化膜形成工程
P4を設けているが、酸化膜3を設けない状態で貼り合
わせ工程P5に移行することも可能である。
The single-crystal silicon substrate 2 as a support substrate, which is a substrate to be bonded to the single-crystal silicon substrate 6 as a semiconductor layer substrate formed as described above,
In the oxide film forming step P4, an oxide film 3 is formed on the surface. Here, the oxide film forming step P4 is provided as a configuration in which the oxide film 3 is provided on the single-crystal silicon substrate 2 on the supporting substrate side, but the process proceeds to the bonding step P5 without providing the oxide film 3. It is also possible.

【0027】続いて、貼り合わせ工程P5においては、
単結晶シリコン基板2の酸化膜3を形成した側の面と単
結晶シリコン基板6の素子分離溝7を形成した側の面と
を貼り合わせる(図3(a)参照)。この場合、貼り合
わせに際しては、両方の単結晶シリコン基板2,6のそ
れぞれを、親水化処理として、例えば、HSOとH
を4対1で混合した処理液で洗浄すると共に純水
で洗浄し、この後スピン乾燥により表面に吸着する水分
量を制御した状態に処理を行ない、この状態で両者を貼
り合わせる。これにより、単結晶シリコン基板2,6の
両者はそれぞれの表面に形成されたシラノール基および
表面に吸着した水分子の水素結合によって接着されるよ
うになる。
Subsequently, in the bonding step P5,
The surface of the single-crystal silicon substrate 2 on which the oxide film 3 is formed is bonded to the surface of the single-crystal silicon substrate 6 on which the element isolation groove 7 is formed (see FIG. 3A). In this case, at the time of bonding, each of the single-crystal silicon substrates 2 and 6 is subjected to a hydrophilic treatment, for example, by using H 2 SO 4 and H 2 SO 4.
The substrate is washed with a treating solution in which 2 O 2 is mixed at a ratio of 4: 1 and also with pure water, and thereafter, a treatment is performed in a state where the amount of moisture adsorbed on the surface is controlled by spin drying. As a result, both of the single crystal silicon substrates 2 and 6 are bonded by the hydrogen bond between the silanol groups formed on the respective surfaces and the water molecules adsorbed on the surfaces.

【0028】この後、剥離工程P6により、接着した単
結晶シリコン基板2,6を、窒素雰囲気あるいは酸素雰
囲気中で熱処理を行なう。この熱処理では、例えば、4
00℃〜600℃の範囲であって500℃程度で行なう
第1の熱処理と1000℃以上であって1100℃程度
で行なう第2の熱処理とを順次行なう方法と、連続的に
温度を上昇させて一度に行なう方法とがある。
Thereafter, in the peeling step P6, the bonded single-crystal silicon substrates 2 and 6 are subjected to a heat treatment in a nitrogen atmosphere or an oxygen atmosphere. In this heat treatment, for example, 4
A method of sequentially performing a first heat treatment performed at about 500 ° C. in the range of 00 ° C. to 600 ° C., and a second heat treatment performed at about 1000 ° C. or more and about 1100 ° C .; There is a way to do it all at once.

【0029】そして、この熱処理を行なうことによっ
て、両基板2,6の接着面では脱水縮合反応が生じて、
接着状態をより強固な状態とすることができる。また、
水素のイオン注入層9においては、この熱処理によって
欠陥が局所的に集中してくる。このとき、あらかじめ設
定されている条件によって、貼り合わせた単結晶シリコ
ン基板2,6の表面全体に対して欠陥層が占める面積比
率が所定以上あるので、この欠陥層部分が剥離すること
に伴ってその面内で全面に剥離するようになる(同図
(b)参照)。
By performing this heat treatment, a dehydration condensation reaction occurs on the bonding surfaces of the two substrates 2 and 6,
The bonding state can be made stronger. Also,
In the hydrogen ion-implanted layer 9, defects are locally concentrated by this heat treatment. At this time, the ratio of the area occupied by the defect layer to the entire surface of the bonded single-crystal silicon substrates 2 and 6 is equal to or more than a predetermined value depending on the conditions set in advance. The entire surface is peeled off in that plane (see FIG. 3B).

【0030】これによって、単結晶シリコン基板2の表
面に酸化膜3,5を介した状態で単結晶シリコン層4を
形成することができる。そして、このときの単結晶シリ
コン層4の膜厚は、イオン注入層9が形成された部分の
面で剥離されていることから、ほぼ素子分離溝7の深さ
寸法に相当する厚さに形成されている。また、この単結
晶シリコン層4には、イオン注入層9が形成されていな
いので、イオン注入により発生するダメージの悪影響を
受けないものとすることができる。
Thus, single crystal silicon layer 4 can be formed on surface of single crystal silicon substrate 2 with oxide films 3 and 5 interposed therebetween. The thickness of the single-crystal silicon layer 4 at this time is substantially equal to the depth dimension of the element isolation groove 7 because the single-crystal silicon layer 4 is separated at the surface where the ion-implanted layer 9 is formed. Have been. Further, since the ion implantation layer 9 is not formed in the single crystal silicon layer 4, it is possible to prevent the single crystal silicon layer 4 from being adversely affected by damage caused by ion implantation.

【0031】なお、上述の面積比率は、イオン注入層9
のドーズ量や幅寸法,深さ寸法あるいは基板のサイズな
どの各種条件によって異なることが予想されるが、この
イオン注入層9を形成するための素子分離溝7が占める
領域は実質的に素子形成が行なえないので、剥離が確実
に行なえる程度で且つ最小限の面積とすることが好まし
い。
The above-mentioned area ratio depends on the ion-implanted layer 9.
It is anticipated that the region occupied by the element isolation groove 7 for forming the ion-implanted layer 9 substantially varies depending on various conditions such as the dose amount, width dimension, depth dimension, and substrate size. Therefore, it is preferable that the area be as small as possible so that peeling can be surely performed.

【0032】この後、研磨工程P7において、単結晶シ
リコン層4の表面である剥離面を研磨することにより表
面の面粗度を低減すると共に、素子分離溝7が露出する
状態となるように研磨する。これによって、同図(c)
に示すような半導体基板1を得ることができる。
Thereafter, in a polishing step P7, the surface of the single-crystal silicon layer 4 is polished so as to reduce the surface roughness by polishing the peeled surface so that the element isolation groove 7 is exposed. I do. As a result, FIG.
The semiconductor substrate 1 as shown in FIG.

【0033】このような本実施形態によれば、剥離によ
り形成する単結晶シリコン層4の膜厚を1μm以上の厚
いものとしたSOI基板1を形成するために、素子分離
溝7の底面部から膜厚に無関係に低い加速電圧で浅い深
さにイオン注入層9を形成することで成し得るので、イ
オン注入の加速エネルギーをMeVオーダーの高エネル
ギー注入が可能な装置を用いる必要がなくなる。
According to the present embodiment, in order to form the SOI substrate 1 in which the thickness of the single crystal silicon layer 4 formed by peeling is increased to 1 μm or more, the SOI substrate 1 is formed from the bottom of the element isolation groove 7. Irrespective of the film thickness, this can be achieved by forming the ion-implanted layer 9 at a shallow depth with a low acceleration voltage, so that it is not necessary to use a device capable of implanting high-energy ion implantation acceleration energy on the order of MeV.

【0034】また、本実施形態によれば、イオン注入層
9を素子分離溝7の底面部に選択的に形成した状態とし
て剥離時には全面を剥離するので、単結晶シリコン基板
2の表面に形成される単結晶シリコン層4にはイオン注
入により水素イオンを注入することがなく、イオン注入
に起因する欠陥や金属汚染のない品質の良いものを得る
ことができる。
Further, according to the present embodiment, the entire surface is peeled at the time of peeling while the ion-implanted layer 9 is selectively formed on the bottom surface of the element isolation groove 7, so that it is formed on the surface of the single-crystal silicon substrate 2. Hydrogen ions are not implanted into the single-crystal silicon layer 4 by ion implantation, and a high-quality single layer without defects or metal contamination due to ion implantation can be obtained.

【0035】(第2の実施形態)図4ないし図6は、本
発明の第2の実施形態を示すもので、以下、第1の実施
形態と異なる部分について説明する。なお、この第2の
実施形態においては、最終的に形成されるSOI基板1
0としては第1の実施形態におけるSOI基板1とほぼ
同じものであるが、その製造工程において図4にも示す
ように、半導体層用基板としての単結晶シリコン基板6
に対する加工工程に異なる工程が設けられている。
(Second Embodiment) FIGS. 4 to 6 show a second embodiment of the present invention. Hereinafter, portions different from the first embodiment will be described. In the second embodiment, the SOI substrate 1 to be finally formed is
0 is substantially the same as the SOI substrate 1 in the first embodiment, but in the manufacturing process, as shown in FIG.
A different step is provided in the processing step for.

【0036】まず、前述同様に、少なくとも一方の面が
鏡面研磨された半導体層用基板としての単結晶シリコン
基板6に対して、トレンチ形成工程S1において、トレ
ンチ11を形成する(図5(a)参照)。このトレンチ
11の形成には、フォトリソグラフィ処理によりパター
ニングした面をドライエッチング等の方法により形成す
る。トレンチ11は、この後形成する素子分離溝7の中
央部に位置するようにパターニングされるもので、例え
ば、幅寸法が0.5〜2μm程度で、深さ寸法が0.5
〜30μm程度に形成される。
First, in the same manner as described above, a trench 11 is formed in a trench forming step S1 on a single crystal silicon substrate 6 as a semiconductor layer substrate having at least one surface mirror-polished (FIG. 5A). reference). To form the trench 11, a surface patterned by photolithography is formed by a method such as dry etching. The trench 11 is patterned so as to be located at the center of the element isolation groove 7 to be formed later. For example, the trench 11 has a width of about 0.5 to 2 μm and a depth of about 0.5 μm.
It is formed to about 30 μm.

【0037】続いて、溝形成工程としての素子分離溝形
成工程S2においては、上述したように、トレンチ11
を含むようにして素子分離溝7を形成する。この場合、
素子分離溝7に対して、トレンチ11は、幅寸法は狭く
且つ深さ寸法は深くなるように設定されている。また、
素子分離溝7およびこのトレンチ11は、単結晶シリコ
ン基板6を構成するウエハの端部からは開口しないよう
に形成されており、これによって貼り合わせ工程S6を
実施した状態では密閉状態とされる。
Subsequently, in the element isolation groove forming step S2 as a groove forming step, the trench 11 is formed as described above.
Is formed to form the element isolation groove 7. in this case,
The trench 11 is set to have a smaller width and a larger depth than the element isolation groove 7. Also,
The element isolation groove 7 and the trench 11 are formed so as not to open from the end of the wafer constituting the single-crystal silicon substrate 6, so that the state is sealed when the bonding step S <b> 6 is performed.

【0038】次に、イオン注入層形成工程S3において
は、素子分離溝7を形成する際に用いたフォトレジスト
8を再度マスク部材として用いて水素のイオン注入を行
なう。これにより、素子分離溝7の底面から所定深さ寸
法にイオン注入層9が形成されると共に、トレンチ11
の底面から同寸法にイオン注入層9aが形成される(同
図(b)参照)。この場合、イオン注入層9の形成深さ
は、トレンチ11の底面よりも浅い位置となるように設
定する。この後、単結晶シリコン基板6の表面のフォト
レジスト8を除去する。
Next, in the ion implantation layer forming step S3, hydrogen ions are implanted again using the photoresist 8 used for forming the element isolation trench 7 as a mask member. As a result, the ion-implanted layer 9 is formed at a predetermined depth from the bottom surface of the isolation trench 7 and the trench 11 is formed.
The ion implanted layer 9a is formed in the same size from the bottom surface of FIG. In this case, the formation depth of the ion implantation layer 9 is set to be a position shallower than the bottom surface of the trench 11. Thereafter, the photoresist 8 on the surface of the single crystal silicon substrate 6 is removed.

【0039】続いて、熱酸化工程S4において、単結晶
シリコン基板6を熱酸化処理することにより、その表面
および素子分離溝7,トレンチ11内の底面および側壁
部分にも酸化膜5を形成する(同図(d)参照)。この
とき、熱処理によってイオン注入層9,9aに欠陥が集
中するようになるが、この段階では剥離現象が起こるこ
とがない。
Subsequently, in the thermal oxidation step S4, the single-crystal silicon substrate 6 is subjected to thermal oxidation to form an oxide film 5 on the surface thereof and also on the bottom and side walls in the isolation trenches 7 and the trenches 11 (FIG. FIG. (D)). At this time, the heat treatment causes the defects to concentrate on the ion-implanted layers 9 and 9a, but at this stage, the peeling phenomenon does not occur.

【0040】このことは、イオン注入層9,9aが素子
分離溝7,トレンチ11の底面部のみに形成されている
ことつまり基板全体にイオン注入層が形成されていない
ことにより、剥離現象を起こさないようにすることがで
きるためである。なお、この段階で剥離現象を起こさな
いようにするためには、イオン注入層9,9aへのイオ
ン注入量(ドーズ量)を小さく設定することでも成し得
る。
This is because the ion implantation layers 9 and 9a are formed only on the bottom surfaces of the element isolation trenches 7 and the trenches 11, that is, the ion implantation layers are not formed on the entire substrate. This is because it can be avoided. In order to prevent the separation phenomenon from occurring at this stage, the ion implantation amount (dose amount) to the ion implantation layers 9 and 9a may be set to be small.

【0041】次に、支持基板としての単結晶シリコン基
板2に酸化膜3を形成する酸化膜形成工程S5を経ると
共に、貼り合わせ工程S6により、単結晶シリコン基板
2および6を貼り合わせる処理を行なう(図6(a)参
照)と、前述したように素子分離溝7およびトレンチ1
1は、ウエハの端部に開口しないように形成してあるこ
とから、外部と隔絶された密閉状態となる。
Next, an oxide film forming step S5 for forming an oxide film 3 on the single crystal silicon substrate 2 as a support substrate is performed, and a bonding step S6 is performed to bond the single crystal silicon substrates 2 and 6 together. (See FIG. 6A), and the element isolation groove 7 and the trench 1 as described above.
Since 1 is formed so as not to open at the end of the wafer, it is in a sealed state isolated from the outside.

【0042】続く剥離工程S7では、前述同様にして熱
処理を行なうと、この場合においては、素子分離溝7,
トレンチ11内が密閉空間Aとして形成されているの
で、内部に存在する空気などのガスが膨張して内部圧力
が高くなる。これにより、剥離現象が発生する状態で、
剥離を起こす方向にその内部圧力が作用して剥離現象を
助長するようになる。このとき、貼り合わせにより強固
に接着されている部分は単結晶シリコン基板2側に残
り、イオン注入層9が形成された領域の剥離現象が起こ
っている面内では、その剥離現象によって連鎖的に剥離
現象が起こるようになる(同図(b)参照)。
In the subsequent stripping step S7, heat treatment is performed in the same manner as described above. In this case, in this case, the element isolation grooves 7,
Since the inside of the trench 11 is formed as the closed space A, the gas such as air existing inside expands and the internal pressure increases. Thereby, in a state where the peeling phenomenon occurs,
The internal pressure acts in the direction in which peeling occurs, thereby promoting the peeling phenomenon. At this time, the part firmly bonded by bonding remains on the single crystal silicon substrate 2 side, and in a plane where the separation phenomenon occurs in the region where the ion-implanted layer 9 is formed, the separation phenomenon causes a chain. A peeling phenomenon occurs (see FIG. 3B).

【0043】この結果、単結晶シリコン基板2の表面に
単結晶シリコン層4を剥離形成することができる。この
後、研磨工程S8を経て単結晶シリコン層4の表面であ
る剥離面を研磨することにより表面の面粗度を低減する
と共に、素子分離溝7が露出する状態となるように研磨
する。これによって、同図(c)に示すような半導体基
板10を得ることができる。なお、この第2の実施形態
においても、素子分離溝7の面積比率は、剥離が確実に
行なえる程度で且つ最小限の面積とすることが好まし
い。
As a result, the single-crystal silicon layer 4 can be peeled off on the surface of the single-crystal silicon substrate 2. Thereafter, a polishing step S8 is performed to polish the peeled surface, which is the surface of the single crystal silicon layer 4, so as to reduce the surface roughness of the surface and to polish the element isolation groove 7 so as to be exposed. As a result, a semiconductor substrate 10 as shown in FIG. Also in the second embodiment, it is preferable that the area ratio of the element isolation groove 7 is set to a minimum area such that the separation can be surely performed.

【0044】このような第2の実施形態によれば、第1
の実施形態と同様の効果が得られると共に、素子分離溝
7およびトレンチ11を密閉状態に形成して剥離工程で
内部圧力の増大によって剥離現象を助長するようにする
ことにより、イオン注入工程S3におけるドーズ量を第
1の実施形態の場合に比べて低く設定することができ、
これによって剥離を確実に実施できるようにすると共
に、イオン注入に要する時間を短縮することができるよ
うになる。
According to such a second embodiment, the first
The same effect as that of the embodiment can be obtained, and the separation phenomenon is promoted by increasing the internal pressure in the separation step by forming the element isolation groove 7 and the trench 11 in a sealed state, thereby improving the ion implantation step S3. The dose can be set lower than in the first embodiment,
As a result, the separation can be reliably performed, and the time required for ion implantation can be reduced.

【0045】(第3の実施形態)図7および図8は本発
明の第3の実施形態を示すもので、第1の実施形態と異
なるところは、半導体基板としてのSOI基板12(図
8(c)参照)の製造工程上では熱酸化工程P2(図1
参照)において素子分離溝7内にも形成した酸化膜5を
設けないようにして以後に工程を実施すると共に、支持
基板に対する酸化膜形成工程P4を実施しないようにし
たところである。
(Third Embodiment) FIGS. 7 and 8 show a third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that an SOI substrate 12 (FIG. c)), the thermal oxidation step P2 (FIG. 1)
(See FIG. 3), the oxide film 5 formed also in the element isolation groove 7 is not provided, and the subsequent steps are performed, and the oxide film forming step P4 for the supporting substrate is not performed.

【0046】すなわち、素子分離溝形成工程P1におい
ては、半導体層用基板である単結晶シリコン基板6に対
して(図7(a)参照)、まず、酸化膜13を表面に形
成し(同図(b)参照)、この酸化膜13にフォトリソ
グラフィ処理によって素子分離溝7用の窓部13aを形
成し、この後、フォトレジストを除去した状態で、この
酸化膜13をエッチングのマスク部材として利用するこ
とにより剥離用溝としての素子分離溝7を形成する(同
図(c)参照)。
That is, in the element isolation trench forming step P1, an oxide film 13 is first formed on the surface of a single crystal silicon substrate 6 which is a semiconductor layer substrate (see FIG. 7A) (see FIG. 7A). (See (b)), a window 13a for the element isolation groove 7 is formed in the oxide film 13 by photolithography, and the photoresist 13 is removed. Then, the oxide film 13 is used as a mask member for etching. By doing so, an element isolation groove 7 as a separation groove is formed (see FIG. 3C).

【0047】次の、イオン注入層形成工程P3において
は(第1の実施形態における熱酸化工程P2は実施しな
い)、同じく酸化膜13をそのままマスク部材として使
用し、素子分離溝7内の底面部のみに所定深さ寸法に選
択的にイオン注入層9を形成する(同図(d)参照)。
次に、第1の実施形態と異なり、支持基板としての単結
晶シリコン基板2に対しては、酸化膜3を形成せず、そ
のまま貼り合わせ工程P5に移行する。そして、貼り合
わせ工程P5(図8(a)参照),剥離工程P6(同図
(b)参照)および研磨工程P7(同図(c)参照)を
経てSOI基板11を得ることができるようになる。
In the next ion implantation layer forming step P3 (the thermal oxidation step P2 in the first embodiment is not performed), the oxide film 13 is used as a mask member as it is, and the bottom portion in the element isolation groove 7 is formed. Only in this case, the ion implantation layer 9 is selectively formed at a predetermined depth (see FIG. 4D).
Next, unlike the first embodiment, the process proceeds to the bonding step P5 without forming the oxide film 3 on the single-crystal silicon substrate 2 as the support substrate. Then, the SOI substrate 11 can be obtained through a bonding step P5 (see FIG. 8A), a peeling step P6 (see FIG. 8B), and a polishing step P7 (see FIG. 8C). Become.

【0048】なお、この実施形態においては、単結晶シ
リコン基板6に対して形成した酸化膜13をイオン注入
層形成工程P3の後にもそのまま残して貼り合わせ時に
使用するようにしているが、この酸化膜13を貼り合わ
せ工程P5に先だってエッチング処理して剥離し、代わ
りに支持基板である単結晶シリコン基板2に対して酸化
膜形成工程P4を実施して酸化膜3を形成するようにす
ることもできる。さらには、酸化膜13を残した状態
で、且つ単結晶シリコン基板2に対して酸化膜3を形成
する酸化膜形成工程P4を実施するようにしても良い。
In this embodiment, the oxide film 13 formed on the single-crystal silicon substrate 6 is left as it is after the ion-implanted layer forming step P3 and is used for bonding. The film 13 may be peeled off by etching prior to the bonding step P5. Alternatively, the oxide film 3 may be formed by performing the oxide film forming step P4 on the single crystal silicon substrate 2 which is a supporting substrate. it can. Further, an oxide film forming step P4 of forming the oxide film 3 on the single crystal silicon substrate 2 while leaving the oxide film 13 may be performed.

【0049】そして、上述のようにして形成されたSO
I基板11は、半導体層である単結晶シリコン膜4が素
子分離溝7によって島状に分離配置された状態とされて
いるが、この後、必要に応じて隣接する単結晶シリコン
層4の間に介在する凹状の領域を酸化膜などの絶縁膜ま
たは多結晶シリコンなどを埋め込むことにより、全体の
表面を平坦な状態に形成することが行なわれる。
Then, the SO formed as described above is formed.
The I-substrate 11 has a state in which the single-crystal silicon film 4 as a semiconductor layer is separated and arranged in an island shape by the element isolation trenches 7. By embedding an insulating film such as an oxide film, polycrystalline silicon, or the like in a concave region interposed therebetween, the entire surface is formed in a flat state.

【0050】(第4の実施形態)図9ないし図12は本
発明の第4の実施形態を示すもので、第2の実施形態と
異なるところは、半導体基板としてのSOI基板14
(図10(c)参照)の製造工程では、トレンチ形成工
程S1が異なると共に、熱酸化工程S4を行なわないよ
うにしたところである。
(Fourth Embodiment) FIGS. 9 to 12 show a fourth embodiment of the present invention. The difference from the second embodiment is that an SOI substrate 14 as a semiconductor substrate is used.
In the manufacturing process shown in FIG. 10C, the trench forming process S1 is different, and the thermal oxidation process S4 is not performed.

【0051】すなわち、トレンチ形成工程S1では、フ
ォトリソグラフィ処理によって浅い溝11aを形成する
ようにエッチングを行なう。この場合の溝11aの深さ
寸法は、イオン注入層9の深さよりも深い寸法であれば
良いので、例えば0.5μm程度あれば良い(図9
(a)参照)。次に、素子分離溝形成工程S2では、同
じくフォトリソグラフィ処理によってフォトレジスト8
を素子分離溝7を形成するための形状にパターニングす
る。この後、そのフォトレジストをマスク部材としてエ
ッチング処理を行なうことにより素子分離溝7を形成す
ると共にトレンチ11を形成する(同図(b)参照)。
That is, in the trench forming step S1, etching is performed by photolithography so as to form a shallow groove 11a. In this case, the depth of the groove 11a may be a depth larger than the depth of the ion-implanted layer 9, and may be, for example, about 0.5 μm (FIG. 9).
(A)). Next, in an element isolation groove forming step S2, the photoresist 8 is similarly formed by photolithography.
Is patterned into a shape for forming the element isolation groove 7. Thereafter, an etching process is performed using the photoresist as a mask member to form the element isolation groove 7 and the trench 11 (see FIG. 3B).

【0052】これは、同じエッチングレートでエッチン
グを進行させることにより、溝11aが形成されている
部分がそのまま同じ段差形状でエッチングが行なわれる
ことによりトレンチ11を形成するものである。なお、
このようにしてトレンチ11を形成するので、あらかじ
めトレンチ11のみを形成しておく場合に比べてフォト
リソグラフィ処理が問題なく実施できる利点がある。
The trench 11 is formed by advancing the etching at the same etching rate so that the portion where the groove 11a is formed is etched in the same step shape as it is. In addition,
Since the trench 11 is formed in this manner, there is an advantage that the photolithography process can be performed without any problem compared to the case where only the trench 11 is formed in advance.

【0053】この後、イオン注入層形成工程S3を実施
してイオン注入層9,9aを形成し(同図(c)参
照)、マスク部材であるフォトレジスト8を剥離する。
この後には、この実施形態においては熱酸化工程は実施
しない。そして、以後、酸化膜形成工程S5,貼り合わ
せ工程S6(図10(a)参照),剥離工程S6(同図
(b)参照)および研磨工程S7(同図(c)参照)を
実施することによりSOI基板14を得ることができ
る。
Thereafter, an ion-implanted layer forming step S3 is performed to form ion-implanted layers 9 and 9a (see FIG. 3C), and the photoresist 8 as a mask member is peeled off.
Thereafter, in this embodiment, the thermal oxidation step is not performed. Thereafter, an oxide film forming step S5, a bonding step S6 (see FIG. 10A), a peeling step S6 (see FIG. 10B), and a polishing step S7 (see FIG. 10C) are performed. Thus, the SOI substrate 14 can be obtained.

【0054】さて、上述のようにして形成されたSOI
基板14では、半導体層である単結晶シリコン膜4が素
子分離溝7によって島状に分離配置された状態とされて
いるが、この後、必要に応じて隣接する単結晶シリコン
層4の間に介在する凹状の領域を酸化膜などの絶縁膜ま
たは多結晶シリコンなどを埋め込むことにより、全体の
表面を平坦な状態に形成することが行なわれる。
The SOI formed as described above
In the substrate 14, the single crystal silicon film 4 as a semiconductor layer is in a state of being separated and arranged in an island shape by the element isolation groove 7. Thereafter, if necessary, between the adjacent single crystal silicon layers 4. By embedding an insulating film such as an oxide film or polycrystalline silicon in the intervening concave region, the entire surface is formed to be flat.

【0055】図11はその製造工程を示すもので、以
下、図12も参照してその製造工程について説明する。
すなわち、製造工程としては、この後、酸化膜形成工程
Q1,多結晶シリコン形成工程Q2,研磨工程Q3およ
び酸化膜除去工程Q4を実施することにより平坦化され
た半導体基板としてのSOI基板15を得る(図12
(d)参照)。
FIG. 11 shows the manufacturing process. Hereinafter, the manufacturing process will be described with reference to FIG.
That is, in the manufacturing process, an SOI substrate 15 as a flattened semiconductor substrate is obtained by performing the oxide film forming step Q1, the polycrystalline silicon forming step Q2, the polishing step Q3, and the oxide film removing step Q4. (FIG. 12
(D)).

【0056】まず、酸化膜形成工程Q1では、熱酸化な
どの方法により表面に酸化膜16を形成し(図12
(a)参照)、続く多結晶シリコン形成工程Q2にて、
この上に多結晶シリコン膜17をCVD法などの方法に
より堆積形成する(同図(b)参照)。この場合、多結
晶シリコン膜17の膜厚は、素子分離溝7の部分を埋め
る程度の膜厚に設定する必要がある。
First, in the oxide film forming step Q1, an oxide film 16 is formed on the surface by a method such as thermal oxidation or the like (FIG. 12).
(A)), in the subsequent polycrystalline silicon forming step Q2,
On this, a polycrystalline silicon film 17 is deposited and formed by a method such as a CVD method (see FIG. 1B). In this case, the thickness of the polycrystalline silicon film 17 needs to be set to a thickness that fills the element isolation trench 7.

【0057】次に、研磨工程Q3において、基板表面を
研磨して多結晶シリコン膜17を研磨してゆき、研磨面
が酸化膜16の表面に達すると、酸化膜16が研磨速度
が遅いことから研磨ストッパとしての機能を果たし、こ
れによってこの部分まで研磨が進行すると研磨処理を停
止する(同図(c)参照)。この後、酸化膜除去工程Q
4において、表面に露出している酸化膜16をフッ酸系
のエッチング液等を用いて選択的にエッチング除去する
ことにより、単結晶シリコン膜4の表面を露出させた状
態に形成し、これによってSOI基板15を得る。
Next, in the polishing step Q3, the substrate surface is polished to polish the polycrystalline silicon film 17, and when the polished surface reaches the surface of the oxide film 16, the polishing rate of the oxide film 16 is low. It functions as a polishing stopper, and when the polishing progresses to this portion, the polishing process is stopped (see FIG. 3C). Thereafter, an oxide film removing step Q
4, the oxide film 16 exposed on the surface is selectively etched away using a hydrofluoric acid-based etchant or the like, thereby forming the surface of the single crystal silicon film 4 in an exposed state. An SOI substrate 15 is obtained.

【0058】本発明は、上記実施形態にのみ限定される
ものではなく、次のように変形また拡張できる。素子分
離溝に限らず、複数素子を1単位とした領域に分離する
分離溝として形成したり、あるいはチップ単位の領域に
分離する分離溝として形成するなど、適宜の剥離用溝と
して形成することができる。また、必要に応じて剥離専
用の剥離用溝として形成することも可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified or expanded as follows. It is not limited to the element isolation groove, and may be formed as an appropriate separation groove, for example, formed as an isolation groove for separating a plurality of elements into a unit area, or formed as an isolation groove for separating a chip unit area. it can. Moreover, it is also possible to form as a peeling groove exclusive for peeling as needed.

【0059】半導体基板1,11として得られたものに
ついて、素子分離溝7に対応する部分に残る凹部を、後
工程で酸化膜を充填するようにして埋めて、平坦な面に
形成することもできる。支持基板としての単結晶シリコ
ン基板2への酸化膜3の形成は必要に応じて行なえば良
い。
With respect to those obtained as the semiconductor substrates 1 and 11, the recesses remaining in the portions corresponding to the element isolation grooves 7 may be buried so as to be filled with an oxide film in a later step to form a flat surface. it can. The formation of the oxide film 3 on the single crystal silicon substrate 2 as a support substrate may be performed as needed.

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

【図1】本発明の第1の実施形態を示す概略的な工程説
明図
FIG. 1 is a schematic process explanatory view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】各工程における模式的断面図(その1)FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in each step (part 1).

【図3】各工程における模式的断面図(その2)FIG. 3 is a schematic cross-sectional view in each step (part 2).

【図4】本発明の第2の実施形態を示す図1相当図FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 1, showing a second embodiment of the present invention;

【図5】各工程における模式的断面図(その1)FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in each step (part 1).

【図6】各工程における模式的断面図(その2)FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in each step (part 2).

【図7】本発明の第3の実施形態を示す図2相当図FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 2, showing a third embodiment of the present invention;

【図8】図3相当図FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 3;

【図9】本発明の第4の実施形態を示す各工程における
図5相当図
FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 5 in each step showing the fourth embodiment of the present invention.

【図10】図6相当図FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 6;

【図11】平坦化処理を行なうための工程図FIG. 11 is a process chart for performing a flattening process.

【図12】各工程の模式的断面図FIG. 12 is a schematic sectional view of each step.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,10,12,14,15はSOI基板(半導体基
板)、2は単結晶シリコン基板(支持基板)、3は酸化
膜、4は単結晶シリコン層(半導体層)、5は酸化膜、
6は単結晶シリコン基板(半導体層用基板)、7は素子
分離溝(剥離用溝)、8はフォトレジスト(マスク部
材)、9はイオン注入層、11はトレンチ、11aは
溝、13は酸化膜、16酸化膜、17は多結晶シリコン
膜である。
1, 10, 12, 14, 15 are SOI substrates (semiconductor substrates), 2 is a single-crystal silicon substrate (support substrate), 3 is an oxide film, 4 is a single-crystal silicon layer (semiconductor layer), 5 is an oxide film,
Reference numeral 6 denotes a single crystal silicon substrate (substrate for a semiconductor layer), 7 denotes an element isolation groove (separation groove), 8 denotes a photoresist (mask member), 9 denotes an ion implantation layer, 11 denotes a trench, 11a denotes a groove, and 13 denotes oxidation. The films, 16 oxide films, and 17 are polycrystalline silicon films.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持基板(2)上に絶縁状態で素子形成
用の半導体層(4)を設けてなる半導体基板(1,1
0)の製造方法において、 前記半導体層(4)を形成するための半導体層用基板
(6)に対してその半導体層(4)の膜厚に対応した深
さ寸法の剥離用溝(7)を形成する溝形成工程(P1,
S2)と、 前記半導体層用基板(6)に形成した前記剥離用溝
(7)の内底面部に選択的にイオン注入を行なって剥離
用のイオン注入層(9)を形成するイオン注入層形成工
程(P3,S3)と、 前記イオン注入層(9)を形成した前記半導体層用基板
(6)に前記支持基板(2)を貼り合わせる貼り合わせ
工程(P5,S6)と、 貼り合わせた前記半導体層用基板(6)および前記支持
基板(2)を熱処理して前記イオン注入層(9)部分を
含む面で剥離することにより前記支持基板(2)上に前
記半導体層(4)を形成する剥離工程(P6,S7)と
を含んでなる半導体基板の製造方法。
1. A semiconductor substrate (1, 1) comprising a support substrate (2) and a semiconductor layer (4) for element formation provided in an insulated state.
0) In the manufacturing method of 0), a separation groove (7) having a depth dimension corresponding to the thickness of the semiconductor layer (4) with respect to a semiconductor layer substrate (6) for forming the semiconductor layer (4). Groove forming step (P1,
S2) an ion implantation layer for selectively performing ion implantation on the inner bottom surface of the separation groove (7) formed in the semiconductor layer substrate (6) to form a separation ion implantation layer (9). A forming step (P3, S3); a bonding step (P5, S6) of bonding the support substrate (2) to the semiconductor layer substrate (6) having the ion-implanted layer (9) formed thereon. The semiconductor layer (4) is placed on the support substrate (2) by heat-treating the semiconductor layer substrate (6) and the support substrate (2) and peeling off the surface including the ion-implanted layer (9). A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising: a separation step (P6, S7) for forming.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体基板の製造方法
において、 前記溝形成工程(P1,S2)においては、前記半導体
層(4)を素子形成領域毎に分離するための素子分離溝
(7)を前記剥離用溝として形成することを特徴とする
半導体基板の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein, in said groove forming step (P1, S2), an element isolation groove (IV) for separating said semiconductor layer (4) for each element formation region. 7) is formed as the separation groove.
【請求項3】 請求項1または2に記載の半導体基板の
製造方法において、 前記イオン注入層形成工程(P3)に先だって、前記半
導体層用基板(6)を熱酸化することにより表面に酸化
膜(5)を形成する酸化膜形成工程(P2)を設けたこ
とを特徴とする半導体基板の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein prior to the step (P3) of forming the ion-implanted layer, the substrate for the semiconductor layer (6) is thermally oxidized to form an oxide film on the surface. A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising an oxide film forming step (P2) for forming (5).
【請求項4】 請求項1または2に記載の半導体基板の
製造方法において、 前記溝形成工程(S2)に先だって実施され、前記剥離
用溝(7)の形成位置に沿ってその剥離用溝(7)より
も狭いトレンチ(11)を形成するトレンチ形成工程
(S1)を設け、 このトレンチ形成工程(S1)および次の溝形成工程
(S2)において形成する前記トレンチ(11)および
剥離用溝(7)は、前記貼り合わせ工程(S6)にて前
記支持基板(2)と貼り合わせた状態では内部が密閉さ
れた状態となるように形成され、 前記イオン注入層形成工程(S3)においては、前記剥
離用溝(7)の底面部からイオン注入することにより形
成するイオン注入層(9)の深さを前記溝形成工程(S
2)の後の前記トレンチ(11)の底面の深さよりも浅
い位置に形成することを特徴とする半導体基板の製造方
法。
4. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, which is performed prior to the groove forming step (S2), and the separation groove (7) is formed along a position where the separation groove (7) is formed. 7) A trench forming step (S1) for forming a trench (11) narrower than that of the trench (11) is formed in the trench forming step (S1) and the next groove forming step (S2). 7) is formed such that the inside is sealed when the substrate is bonded to the support substrate (2) in the bonding step (S6). In the ion implantation layer forming step (S3), The depth of the ion-implanted layer (9) formed by ion-implanting from the bottom surface of the separation groove (7) is determined by the groove forming step (S
Forming a trench at a position shallower than the depth of the bottom surface of the trench (11) after the step (2).
【請求項5】 請求項4に記載の半導体基板の製造方法
において、 前記イオン注入層形成工程(S3)は、前記溝形成工程
(S2)において前記剥離用溝(7)を形成したときの
マスク部材(8)を再利用して前記剥離用溝(7)の底
面部に選択的にイオン注入を行なうことを特徴とする半
導体基板の製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 4, wherein the ion-implanted layer forming step (S3) is a mask when the separation groove (7) is formed in the groove forming step (S2). A method for manufacturing a semiconductor substrate, wherein a member (8) is reused to selectively perform ion implantation on a bottom surface of the separation groove (7).
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の半
導体基板の製造方法において、 前記剥離工程(P6,S7)の終了後に、前記支持基板
(2)上に剥離形成された前記半導体層(4)の表面を
研磨することにより前記半導体層(4)を前記剥離用溝
(7)により分離された状態に形成する研磨工程(P
7,S8)を設けたことを特徴とする半導体基板の製造
方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor layer formed on the support substrate (2) after completion of the separation step (P6, S7). A polishing step (P) in which the surface of (4) is polished to form the semiconductor layer (4) in a state of being separated by the separation groove (7).
7, S8). A method for manufacturing a semiconductor substrate, the method comprising:
【請求項7】 請求項1ないし6のいずれかに記載の半
導体基板の製造方法において、 前記貼り合わせ工程(P5,S6)に先だって、前記支
持基板(2)として用いる半導体基板(2)の表面に絶
縁用の酸化膜(3)を形成する酸化膜形成工程(P4,
S5)を設けたことを特徴とする半導体基板の製造方
法。
7. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the surface of the semiconductor substrate (2) used as the support substrate (2) prior to the bonding step (P5, S6). An oxide film forming step (P4,
A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising providing S5).
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