JPS6056291B2 - 誘電体絶縁分離基板の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体素子特に集積回路を構成させるために
必要な誘電体絶縁分離基板の製造法に関する。

一般に、モノリシック集積回路の製造においては、一つ
の単結晶基板の中にトランジスタ、ダイオード、抵抗、
容量等からなる多数の回路素子を形成させるので、これ
らを互いに電気的に絶縁分離しなければならない。

現在、この分離方式の代表的なものとして、ＰＮ接合を
用いた分離方式と誘電体による分離方式とがある。

後者の誘電体分離方式は、絶縁物として通Ｖ５ｌＯ。を
使用するので、ＰＮ接合方式に比べて寄生容量が少ない
、リーク電流が少ない、耐放射線特性が良いなどの特長
がある。従来行なわれてる誘電体絶縁分離基板の製造法
の１例を第１図ａ−ｃを参照しつつ説明する（特開昭５
１−６８１８９、５１−６８１８８号公報参照）。

先ず、第１図ａに示すシリコン単結晶ウェハ１’の片側
の面に選択エッチング法によつて溝２を形成し、の上に
絶縁用の５１００膜３を被着させる。このＳｉＯ。膜上
にシリコン塩化物と水素及びＣＯ２などの酸化性ガスに
よる気相反応によつて多結晶層４、６・・・とシリコン
酸化膜層５、７・・・とを交互に積み重ねて、反りのな
い多層構造支持体層８を第１図ｂのように形成した後、
単結晶側を破線９で示した位置まで一すなわち、分離溝
２が露出するまで研磨すれば第１図ｃに示すように互い
にＳｉＯ。絶縁膜で分離された単結晶領域１０を有する
絶縁分離基板１１が得られる。上記の従来例は多結晶支
持体層が多結晶５１と５１酸化膜との多層構造となつて
いる場合について述べたが、勿論支持体層は多結晶Ｓｉ
単層構造であつてもよい。上述した従来の誘電体絶縁分
離基板において次の様な問題点の発生することがわかつ
た。すなわち、従来法の誘電体分離基板について互いに
絶縁分離されたはすの単結晶島間あるいは単結晶島と支
持体層間の絶縁耐圧を検査すると、時には絶縁耐圧が異
常に低いものや、あるいは耐圧不良のものがあつた。そ
の原因としては主としてつぎの２つが考えられる。１第
１図ａに示した絶縁被膜３にはピワホールが発生してい
る楊合がある。

２多結晶支持体層を形成する工程において、ウェハ１を
成長炉内にセットして１１００〜１２５０℃の多結晶形
成温度まて昇温する過程において絶縁被膜３が鴇ガスエ
ッチングされる。

本発明の目的は、上記した多結晶層形成を容易に行ない
得、かつ絶縁酸化膜のピンホールをなくし、良好な耐圧
を可能にする誘電体絶縁分離基板の製造法を提供するこ
とにある。

本発明の誘電体絶縁分離基板の製造法では、単結晶ウェ
ハの表面に分離用の溝を形成し、該表面を絶縁被膜（熱
酸化膜ＳＯ２）で覆つた後、ウェハを通常のエピタキシ
ャル成長炉内にセットし、三塩化シラン（ＳｉＨｃｌ３
）と炭酸ガス（ＣＯ２）および水素による気相還元反応
により、ＣＶＤシリコン酸化膜層を形成し、しかる後シ
リコン多結晶層とシリコン酸化膜層を、所要層数だけ交
互に積み重ねて層状構造にする。

上記基本技術を用いて、ウェハを途中で反応炉から出す
ことなく連続的に製造できる。以下、本発明を、第２図
Ａ，ｂおよび第３図ａ〜ｃを用いて詳細に説明する。

第２図ａに示したシリコン単結晶ウェハ１２に、従来技
術と同様の選択エッチング法にて分離溝１３を形成し、
この面に熱酸化によりＳｉＯ２膜絶縁膜１４を被覆する
。

熱酸化ＳｌＯ．絶縁膜１４を被覆したウェハ１２を、通
常のエピタキシャル成長に使用される反応炉内にセット
し、第２図ｂに示すように、まず初めにＳｉＯ２絶縁膜
１４のピンホールを被覆するために三塩化シラン（Ｓｉ
Ｈｃｌ３）と水素の混合ガスを流し続けながら炭酸ガス
を流して、１１００〜１２５０℃の高温にて厚さ０．５
〜２μｍのＣＶＤ酸化膜１５を形成する。

このＣＶＤ酸化膜層１５上にシリコン塩化物等の気相反
応によつて多結晶層１６を形成し（第２図ｂ）、その後
、単結晶側を破線で示した位置まで研磨すれば、第１図
ｃで示したようなＳｉＯ２絶縁膜１４，１５で分離され
た単結晶領域を有する絶縁分離基板が得られる。図中の
溝１７は、単結晶層１６を形成するときにできたもので
ある。第３図ａ−ｃは支持体として多層多結晶構造を採
用した本発明の他の実施例である。ます第２図ａと同様
シリコン単結晶ウェハ１８に分離溝１９を形成し、この
面に熱酸化膜２０を被覆する。次いでエピタキシャル成
長装置の反応炉内にウェハ１８をセットし、第３図ｂに
示すように、熱酸化膜２０の上に三塩化シランと水素の
混合ガスを流し続けながら炭酸ガスを流して厚さ０．５
〜２．０μｍのＣＶＤによるのシリコン酸化膜層２１を
形成する。この時、三塩化シラン系の水素キャリアガス
流量や炭酸ガス流量などは、シリコン酸化膜が析出する
条件に調整する。続いて第１の多結晶層２２を形成する
。次いで反応温度をそのままに保ち、第１の多結晶層２
２の上に前述と同様な操作により、約０．５〜２．０μ
ｍのシリコン酸化膜２３を形成する。さらに同様の操作
により第２、第３、第４、第５の厚さ約５０μｍの多結
晶層および厚さ０．５〜２．０μｍの各酸化膜を交互に
形成し多層構造支持体層２５を得る。以上のようにして
得られた多層構造支持体層２５を有するウェハの単結晶
側をｂ図に示した破線２６の位置までラッピングおよび
鏡面研磨によつて除去すれば、第３図ｃに示したように
誘電体絶縁分離された単結晶領域２７を有する基板が得
られ完全に絶縁された島領域ができる。

本発明の効果を従来の分離基板との比較において述べる
。

従来法の分離基板における絶縁酸化膜のピンホール数は
５Ｄｍφウェハ内で約２２０ケ／ｄであるのに対し、本
発明にしたがつて熱酸化絶縁酸化膜１４，２０上にエピ
タキシャル成長装置内でＣＶＤ酸化膜層を約０．５〜２
．０μｍの厚さに形成した分離基板では、ウェハ内での
ピンホール数はＯケ／Ｃｒｌとなり、ピンホール数は大
幅に減少した。しかも、本発明のように三塩化シランと
炭酸ガス、水素ガスを用いてＣＶＤ酸化膜を形成すれば
、シリコン原料は多結晶用も酸化膜用も共に同一の三塩
化シランでよく、また、多結晶形成用と酸化膜形成用の
反応温度も共に１０００〜１２５０℃と同１−であるの
で、ウェハを途中で移動させることなく同一の反応炉内
で、しかも同一反応温度で反応を遂行することができる
能率的な製造ができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図のａないしｃは従来の誘電体絶縁分離基板の製造
工程を示す断面図、第２図Ａ，ｂおよび第３図ａないし
ｃはそれぞれ本発明にかかる誘電体絶縁分離基板の製造
工程を示す断面図てある。 １２，１８・・・・シリコン単結晶ウェハ、１３，１９
・・・・・・分離溝、１４，２０・・・・・・熱酸化シ
リコン絶縁被膜、１５，２１・・・・ＣＶＤ酸化シリコ
ン膜層、１６，２２・・・・・・多結晶層、２７・・・
・・・単結晶領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体単結晶基板の表面に、つくられるべき素子を
   囲むような分離溝を形成し、該表面を絶縁被膜で覆つた
   後、炭酸ガスとシリコン塩化物と、水素の二種類のガス
   系を含む気相成長装置内にて、前記絶縁被膜上にＣＶＤ
   酸化シリコン膜層を形成し、さらに前記酸化膜層の上に
   多結晶支持体層を形成し、前記基板の背面を前記分離溝
   の底部が露出するまで研磨することを特徴とする誘電体
   絶縁分離基板の製造法。 ２ 多結晶支持体層が多結晶層と酸化膜とを交互に積層
   した多層構造であることを特徴とする第１項記載の誘電
   体絶縁分離基板の製造法。 ３ 絶縁皮膜が熱酸化シリコンであることを特徴とする
   第１または第２項記載の誘電体絶縁分離基板の製造法。