JPS5935430A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPS5935430A
JPS5935430A JP14665682A JP14665682A JPS5935430A JP S5935430 A JPS5935430 A JP S5935430A JP 14665682 A JP14665682 A JP 14665682A JP 14665682 A JP14665682 A JP 14665682A JP S5935430 A JPS5935430 A JP S5935430A
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JP
Japan
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etching
koh
pyramid
face
plane
Prior art date
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Pending
Application number
JP14665682A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akio Mimura
三村 秋男
Takaya Suzuki
誉也 鈴木
Tatsuya Kamei
亀井 達弥
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP14665682A priority Critical patent/JPS5935430A/en
Publication of JPS5935430A publication Critical patent/JPS5935430A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching

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Abstract

PURPOSE:To prevent the generation of a minute pyramid, and to obtain a practical recessed section by selective etching, etching the (110) face of an Si substrate in an anisotropic manner at rates Vd, Vc (<Vd) and sightly making Vd/Vc larger than cot beta/sintheta in an angle theta that a projected line to a bottom of an edge line formed by inclined planes of a face angles beta forms together with a crossed line with the bottom. CONSTITUTION:When a (110) face is etched in an anisotropic manner, an equivalent pyramid surface is formed in edge sections and the bottom of a groove 3. The pyramid satisfies l=t1 Vcsintheta, m=n.cotbeta, n=n.cotbeta, n=t1Vd after time t1, and the pyramid does not change or disappears because l>=m is formed. That is, (Vd/Vc)>=(cotbeta/sintheta) is formed. When a (313) face is selected as the inclined plane, Vc/Vd >=1.01 is formed from beta and theta, and a KOH-isopropyl alcohol group etching liquid in KOH concentration of 33-36wt% is practical for the formation of said formula. When using the (110) face, a KOH-H2O group is used, and a Br2-CH3OH group is used and a GaAs substrate is etched similarly on the GaAs substrate. According to the method, the generation of the ninute pyramid is prevented, even the errosion of the edge sections is inhibited up to a minimum limit, and the practical recessed section can be formed.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特にマイクロピ
ラミッドの発生を防止するのに好適な異方性エツチング
方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to an anisotropic etching method suitable for preventing the generation of micropyramids.

半導体通話路素子などの高耐圧半導体集積回路は、使用
電圧が約400 V、電流容量が約200mAであシ、
高周波を取り扱う点から、高速性も必要とされている。
High-voltage semiconductor integrated circuits such as semiconductor communication path devices have a working voltage of approximately 400 V and a current capacity of approximately 200 mA.
High speed is also required since it handles high frequencies.

したがって半導体集積回路の個別素子の分離には誘電体
分離が使われている。
Therefore, dielectric isolation is used to isolate individual elements of semiconductor integrated circuits.

まず第1図に従い、半導体としてシリコンな例にあげ従
来の誘電体分離法を説明する。
First, referring to FIG. 1, a conventional dielectric isolation method will be explained using silicon as an example of a semiconductor.

第1図(ωに示すように、結晶面一(100)のシリコ
ン基板1に熱酸化法にょシ酸化膜2を形成する。次にホ
トリソグラフィ法で(1101方向に酸化膜2を除去し
た窓を開ける。次に、異方性エツチング方法によシ分離
溝3a、3b、3cを形成する。分離溝の形状は図示し
たごと<(IIIJ面で囲まれたV字型となり、(11
01方向から見た溝形状の変化は自動的に停止する。
As shown in FIG. 1 (ω), an oxide film 2 is formed by thermal oxidation on a silicon substrate 1 with a single crystal plane (100).Next, a window from which the oxide film 2 is removed in the 1101 direction is Next, isolation grooves 3a, 3b, and 3c are formed by an anisotropic etching method.The shape of the isolation grooves is V-shaped surrounded by the <(IIIJ plane) as shown in the figure.
The change in the groove shape as viewed from the 01 direction is automatically stopped.

次に、第1図(b)に示すように、再び熱酸化膜2を形
成後、最終的には支持体となる多結晶シリコン4を形成
する。次にシリコン基板1をA−Aの位置まで研磨して
除去すると第1図(C)に示す構造の誘電体分離基板1
0を得る。即ち、単結晶島1a〜1dは、酸化膜28〜
2dで絶縁され多結晶シリコン4で支持されている。最
後に、(d)に示すように、公知なる方法によジ回路素
子、電極を形成し半導体集積回路用チップ11を得る。
Next, as shown in FIG. 1(b), after forming a thermal oxide film 2 again, a polycrystalline silicon 4 which will finally become a support is formed. Next, when the silicon substrate 1 is polished and removed to the position A-A, the dielectric isolation substrate 1 has the structure shown in FIG. 1(C).
Get 0. That is, the single crystal islands 1a to 1d have oxide films 28 to 1d.
2d and supported by polycrystalline silicon 4. Finally, as shown in (d), circuit elements and electrodes are formed by a known method to obtain a semiconductor integrated circuit chip 11.

次に本発明の関係する異方性エツチング方法について第
2図に従い詳細に説明する。
Next, the anisotropic etching method related to the present invention will be explained in detail with reference to FIG.

図において、単結晶の(100)面を主表面とするシリ
コン基板1の<110>方向に分離溝3を設ける。エツ
チング液のマスク材である酸化膜2の幅をt1最終的な
溝深さをdとすると、溝は(111)面で囲まれたV字
型となシ、結晶学的に の関係にある。直線的な溝の部分では、最もエツチング
速度の遅い(111)面が出た時点で実質的にエツチン
グは停止し、形状精度の良いV型の溝が形成できる。と
ころで分離溝が交差する部分では、(100)、(11
1)に加え、第3の結晶面(hkt)が現われる。この
面の指数については使用する液によって諸説があり明ら
かではない。しかしこの面のエツチング速度は (111)面の速度<(hkt)面の速度<(100)
面の速度 の関係がある。第3の結晶面(hkt)が著しくエツチ
ングされると単結晶島の角が丸くなることになシ、抵抗
、ダイオード、トランジスタ、サイリスタなどの個別素
子を形成できる領域が狭くなる。またエツチング液には
、水酸化カリウム(KOH)水溶液とアルコールの混合
液を70〜8ocに加熱した液が用いられている。
In the figure, a separation groove 3 is provided in the <110> direction of a silicon substrate 1 whose main surface is the (100) plane of a single crystal. If the width of the oxide film 2, which is a mask material for the etching solution, is t1, and the final groove depth is d, then the groove is V-shaped surrounded by (111) planes, which is a crystallographic relationship. . In the straight groove portion, etching substantially stops when the (111) plane, which has the slowest etching rate, appears, and a V-shaped groove with good shape accuracy can be formed. By the way, at the part where the separation grooves intersect, (100) and (11
In addition to 1), a third crystal plane (hkt) appears. There are various theories regarding the index of this aspect depending on the liquid used, and it is not clear. However, the etching speed of this surface is (111) speed of surface < (hkt) speed of surface < (100)
There is a relationship between surface speeds. If the third crystal plane (hkt) is severely etched, the corners of the monocrystalline islands will become rounded, and the area in which individual elements such as resistors, diodes, transistors, thyristors, etc. can be formed becomes narrower. The etching solution used is a mixture of potassium hydroxide (KOH) aqueous solution and alcohol heated to 70 to 8 degrees centigrade.

以上の異方性エツチング方法における2個の問題点を説
明する。
Two problems in the above anisotropic etching method will be explained.

第3図(a) 、 (b)は誘電体分離基板1oの一部
表面、そのB−B切断線に沿う断面をそれぞれ示す。
FIGS. 3(a) and 3(b) show a partial surface of the dielectric isolation substrate 1o and a cross section taken along the line B--B, respectively.

これは、各単結晶島ln間が絶縁されずに連結された例
を示す。この原因は(b)に示すように、分離溝の中に
マイクロピラミッド7(第5図に示すようにピラミッド
状をしていることから以下この欠陥などと考えられるが
、偶発的であ多発生原因を完全にとシのそくことは離し
一〇通常1つのチップの中には数十個の単結晶島が含ま
れておシ、マイクロピラミッド7が1ヶ発生し絶縁不良
となっただけでそのチップは不良となる。マイクロピラ
ミッド7が小さい場合は研磨量を増すことにょシ完全に
分離することも可能である。マイクロピラミッド7が大
きい場合、研磨量をさらに増すことが必要で、この場合
、単結晶島の面積が小さくなる、単結晶島の厚さが薄く
なるなど二次的な問題が発生し、承悪の場合、誘電体分
離基板10全体が不良となる。したがって例えば直径3
インチのシリコン基板を使う場合、マイクロピラミッド
の数はシリコン基板内で数個以下にする必要がある。定
性的にはKOHを低濃度にするとマイクロピラミッドが
発生し易くなる。
This shows an example in which each single crystal island ln is connected without being insulated. As shown in (b), the cause of this is the micropyramid 7 (which has a pyramid shape as shown in Figure 5) in the separation groove, so it is thought to be due to this defect, but it is accidental and occurs frequently. Although it is impossible to completely identify the cause, one chip normally contains several dozen single crystal islands, and only one micropyramid 7 occurs, resulting in poor insulation. The chip becomes defective. If the micropyramid 7 is small, it is possible to completely separate it by increasing the amount of polishing. If the micropyramid 7 is large, it is necessary to further increase the amount of polishing, and in this case , secondary problems occur such as the area of the single crystal island becoming smaller and the thickness of the single crystal island becoming thinner, and in the worst case, the entire dielectric isolation substrate 10 becomes defective.
When using an inch-sized silicon substrate, the number of micropyramids within the silicon substrate must be several or less. Qualitatively, when the concentration of KOH is lowered, micropyramids are more likely to occur.

第4図(a)、 (b)は、第3図と異なる問題を含む
誘電体分離基板1oの一部表面、そのc−c切断線に石
う断面をそれぞれ示す。
FIGS. 4(a) and 4(b) show a partial surface of the dielectric isolation substrate 1o, which has a problem different from that in FIG. 3, and a cross section taken along the c-c cut line, respectively.

この例においては、マイクロピラミッドによる絶縁不良
はないが、単結晶島Inの角が著しく浸食された例を示
す。中央部に点線で示した正常な形状に比較して単結晶
島Inの面積が著しく狭くなっている。この現象はマイ
クロピラミッドの発生を防止するためKOHの濃度を高
くした場合によくみられる。このように単結晶島1nの
角の形状が悪くなったシ、エツチング量の再現性が悪い
場合は、個別素子を形成する領域を余裕をもって内側に
設置せざるを得ないため集積度が下がシ、また予定よシ
角の浸食が大きいと個別素子が単結晶島inよシはみ出
すなどの問題が生ずる。
In this example, there is no insulation defect due to the micropyramid, but the corners of the single crystal island In are significantly eroded. The area of the single crystal island In is significantly narrower than the normal shape shown by the dotted line in the center. This phenomenon is often seen when the concentration of KOH is increased to prevent the generation of micropyramids. If the shape of the corner of the single crystal island 1n deteriorates and the reproducibility of the etching amount is poor as described above, the area for forming the individual elements must be placed inside with a margin, resulting in a decrease in the degree of integration. Furthermore, if the erosion of the angle is larger than planned, problems such as individual elements protruding beyond the single crystal island will occur.

以上の問題点は誘電体分離基板を形成する場合に限るこ
となく異方性エツチングにょシ半導体基板に凹部を形成
する場合に、現われる問題点である。
The above problems occur not only when forming a dielectric isolation substrate, but also when forming a recess in a semiconductor substrate using anisotropic etching.

それゆえ、本発明の目的は、マイクロピラミッドの発生
を防止でき、かつ実用的な凹部形状が得られる半導体装
置の製造方法を提供することにある。  り 本発明は、マイクロピラミッドの形態から、結晶学的に
その消滅の可能性を検討して、マイクロピラミッドの発
生を防止できる実用的なエツチング液組成を決定するこ
とを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can prevent the formation of micropyramids and provide a practical recess shape. The present invention is characterized in that a practical etching solution composition capable of preventing the formation of micropyramids is determined by examining the crystallographic possibility of their disappearance based on the morphology of the micropyramids.

次に本発明を図面に基づいて説明する。Next, the present invention will be explained based on the drawings.

まず第5図に従い、マイクロピラミッドの形態について
説明する。<a) 、 (b)はそれぞれシリコン基板
の平面、D−D切断線に沿った断面を示す。
First, the form of the micropyramid will be explained with reference to FIG. <a) and (b) respectively show the plane of the silicon substrate and the cross section taken along the cutting line DD.

分離溝3の底面に発生した例では、マイクロピラミッド
7は八面体のピラミッド状となっている。
In the example where the micropyramid 7 occurs on the bottom surface of the separation groove 3, the micropyramid 7 has an octahedral pyramid shape.

マイクロピラミッド7を構成する面と、単結晶島1nの
角に発生する(hkt)面は、顕微鏡観察の結果、等価
であると推定された。そこでマイクロピラミッド7を構
成する結晶面を同定するため、結晶面が大きくて観察し
やすい、単結晶島1nの角の(hkA)面を同定する。
As a result of microscopic observation, it was estimated that the plane constituting the micropyramid 7 and the (hkt) plane generated at the corner of the single crystal island 1n are equivalent. Therefore, in order to identify the crystal planes constituting the micropyramid 7, the (hkA) plane at the corner of the single crystal island 1n, which has a large crystal plane and is easy to observe, is identified.

ここで単結晶島の<110>方向、深さ方向すなわち<
100>方向のエツチング速度をそれぞれV=、Vaと
定義しておく。即ち、Vaはエツチング速度の最も速い
もの、■、は中間の速度である。
Here, the <110> direction of the single crystal island, the depth direction, that is, <
The etching speeds in the 100> direction are defined as V= and Va, respectively. That is, Va is the fastest etching speed, and ■ is the intermediate speed.

第6図はKOH濃度と、(hkt)面と(100)面と
の交角α及び面角βとの関係を示す。α、βの定義は挿
入図に示しである。面角βはKOH濃度が変ってもほぼ
一定の値を示すが、交角αはKOH濃度で変化する。K
 OH濃度が高くなるほど交角αは小さく、単結晶島1
nの角の浸食が著しくなシ、第4図で示した問題が発生
しゃすくな−ることを示している。ところで、この結果
から、KOH濃度が30wt%から40wt%まで変わ
ると、単結晶島Inの角の(hk/、)面、即ち、マイ
クロピラミッド構成面は、(212) 、(313)。
FIG. 6 shows the relationship between the KOH concentration and the intersection angle α and plane angle β between the (hkt) plane and the (100) plane. The definitions of α and β are shown in the inset. Although the plane angle β shows a substantially constant value even if the KOH concentration changes, the intersection angle α changes with the KOH concentration. K
The higher the OH concentration, the smaller the intersection angle α, and the monocrystalline island 1
This shows that if the erosion at the n corner is significant, the problem shown in FIG. 4 is less likely to occur. By the way, from this result, when the KOH concentration changes from 30 wt% to 40 wt%, the (hk/,) planes at the corners of the single crystal island In, that is, the planes constituting the micropyramid, are (212) and (313).

(414)と変化することがわかる。(414).

次にKOH濃度を変えて、マイクロピラミッドの発生状
況を調べた。その理由は、第1図の工程上、マイクロピ
ラミッドの数より、マイクロピラミッドの高さが問題と
なるからである。
Next, the KOH concentration was changed to examine the occurrence of micropyramids. The reason for this is that in the process shown in FIG. 1, the height of the micropyramids is more important than the number of micropyramids.

第7図はエツチング時間とマイクロピラミッド高さの最
大値h11+1!との関係を示す。65〜70分エツチ
ングするとV字型の溝となるが、この間のh□8の変化
を示しである。30.33wt%ノ液ではマイクロピラ
ミッドが最後まゼ残る。34゜35wt%では最終的に
マイクロピラミッドは消滅する。40wt%の液ではマ
イクロピラミッドが発生しないことを示している。
Figure 7 shows the maximum value of etching time and micropyramid height h11+1! Indicates the relationship between Etching for 65 to 70 minutes results in a V-shaped groove, and the change in h□8 during this time is shown. In the 30.33wt% solution, the micropyramid remains at the end. At 34° and 35 wt%, the micropyramids finally disappear. It is shown that micropyramids do not occur in a 40 wt % solution.

以上の結果から、KOH濃度を34%以上とすれば実質
上マイクロピラミッドの発生を防止できる。しかしなが
ら第6図に示したように、単結晶島の角の浸食が大きく
なることから、実験的に求めた適切なKOH濃度は34
〜35wt%である。
From the above results, if the KOH concentration is set to 34% or more, the generation of micropyramids can be substantially prevented. However, as shown in Figure 6, the erosion of the corners of the single crystal islands increases, so the appropriate KOH concentration determined experimentally is 34
~35wt%.

次に、マイクロピラミッドの発生を防止できる液の条件
をKOH−イソプロピルアルコール系ニ限らず一般的に
決定できる結晶学的検討法について説明する。
Next, a crystallographic examination method that can determine the liquid conditions that can prevent the generation of micropyramids, not only for KOH-isopropyl alcohol but also for general liquids, will be explained.

マイクロピラミッドが成長するあるいは消滅する条件を
検討してみる。
Let's examine the conditions under which micropyramids grow or disappear.

第8図軸)はマイクロピラミッドを構成する結晶面が(
313)であると仮定したときのマイクロビニyミツ)
’c7)(100)面ヘノ投影図、(b)は(310)
面への投影図を示す。
Fig. 8 axis) shows that the crystal planes constituting the micropyramid are (
313) Microviny Y Mitsu)
'c7) (100) plane heno projection, (b) is (310)
A projection onto a surface is shown.

第5図に示したように、単結晶島の角のエツチング速度
をV、とすると、この角の溝底に相当するマイクロピラ
ミッドのA点のエツチング速度もV、と考えることがで
きる。ここで角度θを図に示すように定義しておく。即
ち、θは中間速度V、でできるマイクロピラミッドの二
つの傾斜した結晶面の交線を(100)面(mの底面)
に投影してできる仮想線(点線)と一方の傾斜した結、
晶面が上記底面と形成する交線(実線)とがなす角度で
ある。マイクロピラミッドを構成する面と単結晶島の角
に発生する(hkt)面は等価であ翰 ると接定したから、角度θは、第6図の挿入図の(hk
t)面で確認できることになる。尚、βは第6図に示す
面角βである。
As shown in FIG. 5, if the etching rate at the corner of the single crystal island is V, then the etching rate at point A of the micropyramid, which corresponds to the groove bottom of this corner, can also be considered to be V. Here, the angle θ is defined as shown in the figure. That is, θ is the intermediate velocity V, and the intersection line of the two inclined crystal planes of the micropyramid is the (100) plane (base of m).
An imaginary line (dotted line) created by projecting onto
This is the angle between the crystal plane and the intersection line (solid line) formed with the bottom surface. Since the planes constituting the micropyramid and the (hkt) planes generated at the corners of the single crystal islands are equivalent and tangential, the angle θ is calculated as (hkt) in the inset of Figure 6.
This can be confirmed on the t) side. Note that β is the face angle β shown in FIG.

(b)において、時間t=Oにおいて存在したマイクロ
ピラミッドがt=t1で点線で示した形状に変化したと
する。この時 、l、= tl ”Vm ’5Lllθ     −・
−・−(1)m=n・舗β        ・・・・・
・・・・(2)H=j1・Va         ・・
・・・・・・・(3)ところでl (mのときマイクロ
ピラミッドは犬きくなj)、t=mのときはマイクロビ
ジミツドの大きさは変化せず、t>mのとき、マイクロ
ピラミッドは消滅していく。したがって、マイクロピラ
ミッドが大きくならない条件は下式で示される。
In (b), it is assumed that the micropyramid that existed at time t=O changes to the shape shown by the dotted line at t=t1. At this time, l, = tl ”Vm '5Lllθ −・
−・−(1) m=n・store β ・・・・・・
...(2) H=j1・Va...
(3) By the way, the size of the micropyramid does not change when t=m, and the size of the micropyramid does not change when t>m. Pyramids are disappearing. Therefore, the conditions under which the micropyramid does not become large are expressed by the following formula.

22m           ・・・・・・・・・(4
)即ち、 tIVssinθ≧nootβ= t I V a O
Of+βとなシ、マイクロピラミッドが成長するかしな
いかはV −/ V aで決まる。
22m ・・・・・・・・・(4
) That is, tIVssinθ≧nootβ= tIVsinθ
Of+β, whether the micropyramid grows or not is determined by V −/V a.

第8図のマイクロピラミッドが(313)面で構成され
ていると仮定したが、角度に関する定義はいかなる面で
構成されていようと適用できるものであシ、シたがって
、第5式は一般的概念を示しているから、マイクロピラ
ミッドの結晶面が決まれば、半導体基板の材料、エツチ
ング液の種類に限定されることなく適用が可能である。
Although it is assumed that the micropyramid in Figure 8 is composed of (313) planes, the definition regarding the angle can be applied to any plane composed of any plane. Since the concept is shown, once the crystal plane of the micropyramid is determined, it can be applied without being limited to the material of the semiconductor substrate or the type of etching solution.

ところで、マイクロピラミッドを構成する面を(313
)とすると、β=46.5°、θ=71.6゜である。
By the way, the planes that make up the micropyramid are (313
), then β=46.5° and θ=71.6°.

この値を第5式に代入してみると、V −/V a≧1
.01      ・−・・−・−・(6)が得られる
Substituting this value into the fifth equation, we find that V −/V a≧1
.. 01 ・−・・−・−・(6) is obtained.

先に、第6図、第7図で実験的にKOH−イソプロピル
アルコール系エツチング液を用いた時の適切なエツチン
グ液組成を求めてみたが、この組成範囲が、結晶学的に
も正しいものであるか否か確かめて、第5式を満すエツ
チング液の組成を求めてみる。
First, in Figures 6 and 7, we experimentally determined the appropriate etching solution composition when using a KOH-isopropyl alcohol-based etching solution, but this composition range was crystallographically correct. Check to see if it exists and find the composition of the etching solution that satisfies Equation 5.

第9図はKOHm度とV、、Va 、V、/Vaとの関
係を示す。(5)式を満すK OH濃度は約34.3w
1%以上である。この結果は第7図の結果を裏付けるも
のであシ、またマイクロピラミッドの構成面が、34〜
35wt%近辺では(313)面であるとした仮定が正
しいことを示している。
FIG. 9 shows the relationship between KOHm degree and V, Va, V, /Va. The KOH concentration that satisfies equation (5) is approximately 34.3w
It is 1% or more. This result supports the results shown in Figure 7, and also shows that the constituent planes of the micropyramid are 34 to 34.
This shows that the assumption that it is a (313) plane is correct near 35 wt%.

ところで以上の例では、(hkL)面のエツチング速度
に関係する量をV、で示したが、この選択は任意であf
i、(hkt)面そのもののエツチング速度(面に垂直
な方向の速度〕としても良い。
By the way, in the above example, the amount related to the etching rate of the (hkL) plane was expressed as V, but this selection is arbitrary and f
i, (hkt) may be the etching rate of the plane itself (velocity in the direction perpendicular to the plane).

またV−、Vaはエツチング液温、攪拌条件等でも変化
するので、エツチング条件の設定要因とする必要がある
Further, since V- and Va change depending on the temperature of the etching solution, stirring conditions, etc., it is necessary to use them as factors for setting the etching conditions.

以上の例ではKOH−イソプロピルアルコール系につい
て述べたが、エチルアルコール等も用いることができる
。ピラミッドの発生防止及び単結晶島の角の浸食の低減
の観点からはKOH−イソプロピルアルコール系が優れ
ている。
In the above example, KOH-isopropyl alcohol was used, but ethyl alcohol or the like can also be used. The KOH-isopropyl alcohol system is excellent in terms of preventing the formation of pyramids and reducing erosion of the corners of single crystal islands.

またここでは5i(100)面について述べたが、5i
(110)面を用いる場合にも応用でき、エツチング液
として、K OH−H*0系、ヒドラジン系、エチレン
ジアミン−ピロカテコール系、NHaOH−H2O系等
を用いる場合、半導体基板としてG a A 8 、そ
のエツチング液としてf3r2−CHsOH系、H2B
O3H20x  H20系を用いる場合にも本発明が応
用できる。
Also, although we have talked about the 5i (100) plane here, the 5i
It can also be applied to the case where a (110) plane is used, and when a KOH-H*0-based, hydrazine-based, ethylenediamine-pyrocatechol-based, NHaOH-H2O-based etching solution is used as the etching solution, the semiconductor substrate is G a A 8 , As the etching solution, f3r2-CHsOH system, H2B
The present invention can also be applied when using the O3H20x H20 system.

なお第8図で理論的に推定した場合の最適なKOH濃度
は34.3wt%であシ、実験的には第7図から34〜
35wt%である。KOHi度が低くなるとマイクロピ
ラミッドが最終的に残存しやすくなるが、第7図の33
wt%のとき、最終的なhl、!は12μmであシ、こ
の程度では約5分オーバーエツチングすることで消滅さ
せることができる。またKOH濃度が36wt%のとき
の角の浸食量は34wt%に比較して約10μtn大き
いだけである。またKOHは強い吸湿性がおシ、KOH
の含有量が実質的に低い試薬もあシ、調整した液の濃度
が低くなる場合もあ、6、actwt%の液も実用的と
考えられる。以上の結果から、液の調整、エツチング等
のばらつきを考えると、KOHの濃度は33〜36wt
%が実用的である。
The optimal KOH concentration when theoretically estimated from Figure 8 is 34.3 wt%, and experimentally from Figure 7 it is 34.
It is 35wt%. As the KOHi degree decreases, it becomes easier for micropyramids to ultimately remain, but 33 in Figure 7
When wt%, the final hl,! is 12 μm, and at this level it can be eliminated by over-etching for about 5 minutes. Further, the amount of corner erosion when the KOH concentration is 36 wt% is only about 10 μtn larger than that when the KOH concentration is 34 wt%. In addition, KOH has strong hygroscopicity.
A reagent with a substantially low content of 6.actwt% may also be considered practical, and a solution with a concentration of 6.actwt% may also be practical. From the above results, considering the variations in liquid adjustment, etching, etc., the concentration of KOH is 33 to 36 wt.
% is practical.

以上述べた本発明によれば、半導体基板の異方性エツチ
ングにおけるマイクロピラミッドの発生を防止すること
ができ、かつ単結晶角部の浸食も最低域におさえて、実
用的な凹部形状を得ることができる。したがって半導体
集積回路の誘電体絶縁分離基板の製造に適用すれば歩留
シを大幅に向上させることができ、さらに集積度も改善
できる。
According to the present invention described above, it is possible to prevent the occurrence of micropyramids during anisotropic etching of a semiconductor substrate, and to suppress erosion of the corners of a single crystal to a minimum level, thereby obtaining a practical concave shape. I can do it. Therefore, if applied to the production of dielectric insulating isolation substrates for semiconductor integrated circuits, the yield can be greatly improved and the degree of integration can also be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は誘電体分離基板の製造工程を示す基板断面図、
第2図は異方性エツチングした半導体基板を示す斜視図
、第3図〜第4図は従来技術の問題点を説明するための
半導体基板を示し、それぞれの(a)は表面図、(b)
はその断面図、第5図はマイクロピラミッドの形態を示
しており、(a)は半導体基板の平面図、(b)はその
断面図、第6図はKOH濃度と単結晶島角部の結晶面の
角度との関係を示す図、第7図はエツチング時間とマイ
クロピラミッド高さの最大値との関係を示す図、第8図
はマイクロピラミッドを模式的に示してお!D、(a)
は平面図、(b)はその断面図、第9図はKOH濃度と
各結晶面のエツチング速度との関係を示す図である。 1・・・半導体基板、la、lb、lc、1d、in・
・・単結晶島、2 、2 a 、 2 b 、 2 C
、2d ”・酸化膜、3,3a、3b、3cm分離溝、
4−・・多結晶シリコン、7・・・マイクロピラミッド
、10・・・誘電体分離基板、11・・・半導体集積回
路用チップ。 代理人 弁理士 高橋明夫 11iU り 12図 13 尼 、、r4−図 15 図 a) 第6図 KOH(wt%) 1 7 図 エッチシフ“44句 (1r) 第8図 (α)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the dielectric isolation substrate showing the manufacturing process;
FIG. 2 is a perspective view showing a semiconductor substrate subjected to anisotropic etching, and FIGS. 3 to 4 show semiconductor substrates for explaining problems of the prior art, in which (a) is a surface view, and (b) )
is its cross-sectional view, Figure 5 shows the morphology of the micropyramid, (a) is a plan view of the semiconductor substrate, (b) is its cross-sectional view, and Figure 6 shows the KOH concentration and crystals at the corner of the single crystal island. Figure 7 shows the relationship between the etching time and the maximum height of the micropyramid, and Figure 8 schematically shows the micropyramid. D.(a)
9 is a plan view, FIG. 9 is a cross-sectional view, and FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the KOH concentration and the etching rate of each crystal plane. 1... Semiconductor substrate, la, lb, lc, 1d, in.
・Single crystal island, 2, 2 a, 2 b, 2 C
, 2d”・Oxide film, 3, 3a, 3b, 3cm isolation groove,
4-...Polycrystalline silicon, 7...Micropyramid, 10...Dielectric separation substrate, 11...Semiconductor integrated circuit chip. Agent Patent Attorney Akio Takahashi 11iU ri12 Figure 13 Figure 6 KOH (wt%) 1 7 Figure 44 (1r) Figure 8 (α)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板に異方性エツチングによシ凹部を形成す
る工程を有する半導体装置の製造方法において、半導体
基板の結晶面に対するエツチング速度に関して、最も早
い速度をv4、中間の速度をV、とじ、エツチングによ
って得られる凹部の角度に関して、上記凹部の底面と上
記中間遠度■。 によって形成される凹部のある傾斜面とがなす角度をβ
、上記傾斜面と上記中間速度V、によって形成される凹
部の他の傾斜面とが形成する交線を上記底面に投影して
できる仮想線と上記一方の傾斜面が上記底面と形成する
交線とがなす角度をθとしたときに、■、/v−の比が
CKlt+β/ sinθの比と等しいか、わずかに大
きくなるエツチング液を用いて上記凹部を形成すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 2 上記特許請求の範囲第1項において、半導体基板は
その主表面が(100)面のシリコンで、エツチング液
は33〜36wt%のKOH水溶液−イソプロビルアル
コール系であることを特徴とする半導体装置の製造方法
[Claims] 1. In a method for manufacturing a semiconductor device that includes a step of forming a recessed portion in a semiconductor substrate by anisotropic etching, the fastest etching rate for the crystal plane of the semiconductor substrate is v4, and the intermediate etching rate is v4. With respect to the angle of the recess obtained by binding and etching, the speed is V, the bottom surface of the recess and the intermediate distance ■. β is the angle between the slope and the concave surface formed by
, an imaginary line formed by projecting a line of intersection between the slope and another slope of the recess formed by the intermediate speed V onto the bottom surface, and a line of intersection between the one slope and the bottom surface. The recess is formed using an etching solution in which the ratio of ■, /v- is equal to or slightly larger than the ratio of CKlt+β/sinθ, where θ is the angle formed by the semiconductor device. Production method. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is made of silicon whose main surface is a (100) plane, and the etching solution is a 33 to 36 wt% KOH aqueous solution-isopropyl alcohol system. manufacturing method.
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