KR100234211B1 - Manufacturing method of semiconductor memory device - Google Patents

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KR100234211B1
KR100234211B1 KR1019920018933A KR920018933A KR100234211B1 KR 100234211 B1 KR100234211 B1 KR 100234211B1 KR 1019920018933 A KR1019920018933 A KR 1019920018933A KR 920018933 A KR920018933 A KR 920018933A KR 100234211 B1 KR100234211 B1 KR 100234211B1
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silicon
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silicon substrate
forming
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오찌아이아끼히꼬
하시모도마꼬도
마쓰시다다께시
야마기시마찌오
사또히로시
시마노에무네하루
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이데이 노부유끼
소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

본원 발명에 의한 SOI 기판의 제조에 있어서, 첩합(貼合)한 후에 연마되는 실리콘층의 막두께의 불균일을 작게 한다. 기판끼리를 첩합하기전에, 미리 에칭정지층으로서 기능하는 P형의 불순물층을 형성하고, 그 불순물층상에 적층된 단결정의 실리콘층을 절연성의 실리콘 산화막을 통해 다른 실리콘기판에 맞붙인다. 최종적인 선택연마 이전에 불순물층까지의 에칭이 행해지며, 에칭의 정지시에는 불순물층에 균일한 표면이 얻어지므로, 선택연마 후에도 실리콘층의 막두께의 불균일은 작아진다.In the production of the SOI substrate according to the present invention, the nonuniformity of the film thickness of the silicon layer to be polished after bonding is reduced. P which functions as an etching stop layer before bonding board | substrates together Type impurity layer is formed, and the single crystal silicon layer laminated on the impurity layer is bonded to another silicon substrate via an insulating silicon oxide film. The etching to the impurity layer is performed before the final selective polishing, and since the uniform surface is obtained on the impurity layer at the time of stopping the etching, the nonuniformity of the film thickness of the silicon layer is reduced even after the selective polishing.

그리고, 기판상에 적층되는 플로팅게이트전극층의 표면을 연마처리하여 평탄화 한 후, 게이트절연막을 통해 콘트롤게이트전극층을 적층시킨 불휘발성 메모리장치의 제조방법으로서, 플로팅게이트전극으로부터 열에너지에 의해 방출되는 전자수를 적게 할 수 있으며, 데이터유지특성의 향상을 도모할 수 있다.A method of manufacturing a nonvolatile memory device in which a surface of a floating gate electrode layer stacked on a substrate is polished and planarized, and then a control gate electrode layer is laminated through a gate insulating film, wherein the number of electrons emitted by the thermal energy from the floating gate electrode is increased. It can reduce the number and improve the data retention characteristics.

Description

반도체 메모리장치의 제조방법Manufacturing Method of Semiconductor Memory Device

제1(a)도 내지 제1(g)도는 종래의 첩합(貼合) SOI의 제조방법을 나타낸 도면.1 (a) to 1 (g) show a conventional method for producing a bonded SOI.

제2도는 종래의 EEPROM 의 단면도.2 is a cross-sectional view of a conventional EEPROM.

제3(a)도 내지 제3(e)도는 본원 발명의 제1의 실시예에 따른 SOI 구조의 반도체장치의 제조공정 단면도.3 (a) to 3 (e) are sectional views of the manufacturing process of the semiconductor device having the SOI structure according to the first embodiment of the present invention.

제4(a)도 내지 제4(f)도는 본원 발명의 제2의 실시예에 따른 SOI 구조의 반도체장치의 제조공정 단면도.4 (a) to 4 (f) are cross-sectional views of the manufacturing process of the semiconductor device having the SOI structure according to the second embodiment of the present invention.

제5(a)도 내지 제5(f)도는 본원 발명의 제3의 실시예에 따른 SOI 구조의 반도체장치의 제조공정 단면도.5 (a) to 5 (f) are cross-sectional views of a manufacturing process of a semiconductor device having an SOI structure according to a third embodiment of the present invention.

제6(a)도 내지 제6(f)도는 본원 발명의 제4의 실시예에 따른 SOI 장치의 제조공정을 이용하여 형성하는 EEPROM 장치의 제조공정 단면도.6 (a) to 6 (f) are sectional views of the manufacturing process of an EEPROM device formed using the manufacturing process of the SOI device according to the fourth embodiment of the present invention.

본원 발명은 SOI(silicon on insul(a)tor) 구조의 반도체 메모리 장치의 제조방법에 관한 것이다. SOI 는 예를 들면 반도체장치 등의 전자부품의 구조로서 사용되고 있으며, 본원 발명은 각종 SOI 구조의 형성방법으로서 이용할 수 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device having a silicon on insul (a) tor (SOI) structure. SOI is used as a structure of electronic components, such as a semiconductor device, for example, and this invention can be used as a formation method of various SOI structures.

특히, 본원 발명은 SRAM 또는 EEPROM 등에 이용될 수 있다.In particular, the present invention can be used in SRAM or EEPROM.

EEPROM 의 경우에는, 본원 발명은 플로팅게이트전극층상에 절연막을 통해 콘트롤게이트전극층의 적층되는 불휘발성 메모리장치의 제조방법에 관한 것이다.In the case of an EEPROM, the present invention relates to a method of manufacturing a nonvolatile memory device in which a control gate electrode layer is laminated on an floating gate electrode layer through an insulating film.

종래부터, SOI 구조는 절연부상에 실리콘부분을 존재하게 하여, 이 실리콘부분에 각종 반도체소자를 형성하는 수법으로, 주로 전자재료의 분야에서 이용되고 있다.Conventionally, the SOI structure is a method of forming a silicon portion on an insulating portion and forming various semiconductor elements on the silicon portion, and is mainly used in the field of electronic materials.

이 SOI 구조의 형성수단의 하나로서, 절연부가 형성된 실리콘기판의 이 절연부측의 면에 다른 기판을 첩합(貼合)하고, 실리콘기판을 연마함으로써 절연부상에 실리콘부분이 존재하는 구조로 하는 기술이 알려져 있다. 이것은 일반적으로 첩합 SOI 등으로 불리우고 있다.As one of the means for forming the SOI structure, a technique in which a silicon portion is present on the insulating portion by bonding another substrate to the surface on the side of the insulating portion of the silicon substrate on which the insulating portion is formed and polishing the silicon substrate is provided. Known. This is generally called a bonded SOI or the like.

첩합연마형 SOI 구조 및 그 프로세스는 전자재료의 고집적화를 가능하게 하고, 또 실리콘층의 상하에 소자를 만들어 넣을 수 있으므로, IC 등의 한층의 고집적화에 기여한다.The bonded abrasive SOI structure and its process enable high integration of electronic materials, and devices can be made above and below the silicon layer, contributing to further high integration of ICs and the like.

종래의 이와 같은 첩합 SOI 구조의 형성방법에 대하여 제1(a)도 내지 제1(g)도를 참조하여 설명한다(Extended abstracts of the 21st Conference on Solid State Devicesand Material 15, Tokyo, 1989, pp. 89 - 92n 의 M.. 하시모도 등, "Low LeakageSOIMOSFETs Fabricated Using aWafer Bonding Method" 참조).A conventional method for forming such bonded SOI structure will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (g). (Extended abstracts of the 21st Conference on Solid State Devices and Material 15, Tokyo, 1989, pp. See M .. Hashimodo et al., "Low Leakage SOIMOSFETs Fabricated Using a Wafer Bonding Method" of 89-92n).

제1(a)도에 도시한 바와 같이, 실리콘기판(1)(일반적으로 고평탄도 실리콘웨이퍼를 사용함. 이것을 기판 (a) 라 함)의 한쪽의 면을 포토리소그라피기술이나 에칭기술을 이용하여 패터닝하고, 1500Å 또는 그 보다 작은 정도의 깊이의 요부(凹部)를 형성한다.As shown in Fig. 1 (a), one surface of the silicon substrate 1 (generally, a high flatness silicon wafer is used. This is referred to as substrate (a)) may be formed using photolithography or etching techniques. Patterning is performed to form recesses having a depth of 1500 mm or less.

다음에, 이 면에 SiO₂막을 CVD 등으로 형성하는 것 등에 의해 절연부(2)를 형성한다. 이로써, 제1(b)도에 도시한 바와 같이 실리콘 기판(1)의 한쪽에 절연부(2)가 형성된 구조를 얻을 수 있다. 절연부(2)는 패터닝된 실리콘기판(1)의 표면형상에 따라 도시한 바와 같이 요철을 가진 막으로서 형성된다.Next, the insulating portion 2 is formed on this surface by forming a SiO 2 film by CVD or the like. Thereby, as shown in FIG. 1 (b), a structure in which the insulating portion 2 is formed on one side of the silicon substrate 1 can be obtained. The insulating portion 2 is formed as a film having irregularities as shown in accordance with the surface shape of the patterned silicon substrate 1.

또한, 이 절연부(2)상에 폴리실리콘막(3)을 CVD 등에 의해 5㎛ 두께 정도로 형성한다. 이것으로써 제1(c)도의 구조로 한다. 폴리실리콘막(3)은 후의 공정에서 다른 기판(4)(제1(e)도에 B 로 표시한 기판(4))을 첩합할 때에 고도로 평활한 첩합면을 형성하기 위한 것이다.Further, the polysilicon film 3 is formed on the insulating portion 2 by about 5 mu m thickness by CVD or the like. Thereby, it is set as the structure of FIG. 1 (c). The polysilicon film 3 is for forming a highly smooth bonding surface when bonding the other board | substrate 4 (the board | substrate 4 shown by B in FIG. 1 (e)) at a later process.

다음에, 폴리실리콘막(3)의 표면을 평탄화연마하여 고도로 평활한 면으로 한다(제1(d)도). 여기서, 잔막(殘膜)으로서 폴리실리콘막(3)이 3㎛ 의 두께이거나 그 이하로 되도록 한다.Next, the surface of the polysilicon film 3 is planarized and polished to obtain a highly smooth surface (FIG. 1 (d)). Here, as the remaining film, the polysilicon film 3 is made to have a thickness of 3 µm or less.

이 폴리실리콘막(3)의 연마면에 다른 기판(4)(이것을 기판 B 라 함)을 밀착시킨다. 밀압착에 의해 양면을 접합하고, 이 결과 제1(e)도에 도시한 바와 같은 접합구조가 얻어진다. 일반적으로는, 양면에 개재하는 수소결합에 의해 견고한 접합이 달성된다고 한다. 이것을 통상 가열하여 열결합시켜서 매우 견고한 첩합을 달성한다. 첩합강도는 일반적으로 200㎏/㎠ 이상이며, 경우에 따라서는 2000㎏/㎠ 으로도 된다. 첩합할 다른 기판(4)(기판 B)은 기판(1)(기판 (a)과 같은 실리콘기판을 사용하는 것이 통상이다. 첩합후 가열공정을 거치는 수가 많으므로, 열팽창계수 등의 물성이 같은 것이 아니면 결함이 생길 염려가 있기 때문이다. 이와 같은 문제가 없으면, 예를 들면 도시한 종래기술에 있어서는 다른 기판(4)은 지지대로서의 역할을 행하는 것 뿐이므로, 이것은 반드시 실리콘기판이어야 할 필요는 없다. 단, 첩합할 다른 기판(4)(기판 B)쪽에도 소자를 형성하는 경우에는 소자형성가능한 반도체기판이어야 할 필요가 있다.Another substrate 4 (this is referred to as substrate B) is brought into close contact with the polished surface of the polysilicon film 3. Both surfaces are joined by close contact, and as a result, a joining structure as shown in FIG. 1 (e) is obtained. In general, it is said that solid bonding is achieved by hydrogen bonding interposed on both sides. It is usually heated to heat bond to achieve a very tight bond. Bonding strength is generally 200 kg / cm 2 or more, and may be 2000 kg / cm 2 in some cases. It is common for the other substrate 4 (substrate B) to be bonded to use the same silicon substrate as the substrate 1 (substrate (a). Since the heating process is often performed after the bonding, the physical properties such as the coefficient of thermal expansion are the same. If there is no such problem, for example, in the prior art shown, since the other board | substrate 4 only serves as a support stand, it does not necessarily need to be a silicon board | substrate. However, when the element is also formed on the other substrate 4 (substrate B) to be bonded, it is necessary to be a semiconductor substrate capable of forming an element.

다음에, 기판(1)을 연삭(硏削)하여, 기판(1)의 실리콘부분이 잔막으로서 5㎛ 정도 또는 그 이하로 되도록 하여, 제1(f)도의 구조로 한다. 제1(f)도는 제1(e)도와 역으로 되어 있으나, 이것은 그 연삭이나 다음의 선택연마를 위해, 상하를 역으로 하여 기판(1)을 상측으로 하였기 때문이다.Subsequently, the substrate 1 is ground, so that the silicon portion of the substrate 1 is about 5 µm or less as a residual film to have the structure shown in FIG. 1 (f). FIG. 1 (f) is the inverse of FIG. 1 (e). This is because the substrate 1 is turned upside down for the grinding and the subsequent selective polishing.

이어서, 선택연마를 행한다. 여기서는 정확히 절연부(2)가 노출할 때까지 정밀한 끝마무리 연마로 행한다. 이로써, 제1(g)도에 도시한 바와 같이 요철이 있는 절연부(2)에 에워싸여, 이 절연부(2)상에 실리콘부분(10)이 존재하는 구조가 얻어진다. 이 실리콘부분(10)이 SOI 막으로 된다. 이와 같이, 절연부(2)상에 실리콘부분(10)이 존재하는 구조(SOI 구조)에 대해 그 실리콘부분(10)(SOI 막)에 각종 소자를 형성한다. 제1(g)도에 도시한 바와 같이 각 실리콘부분(10)은 절연부(2)에 에워싸여져 있으므로, 당초부터 소자분리가 이루어진 구성으로 되어 있다.Subsequently, selective polishing is performed. In this case, precise finishing polishing is performed until the insulator 2 is exposed. As a result, as shown in FIG. 1 (g), a structure is formed in which the silicon portion 10 is present on the insulating portion 2 surrounded by the uneven portion 2. This silicon portion 10 becomes an SOI film. Thus, various elements are formed in the silicon part 10 (SOI film) with respect to the structure (SOI structure) in which the silicon part 10 exists on the insulator 2. As shown in FIG. 1 (g), since each silicon portion 10 is surrounded by the insulating portion 2, the element is separated from the beginning.

또한, 전술한 SOI 기판의 제조방법에서는 제1(g)도중의 실리콘부분(10)의 막두께가 웨이퍼면내에서 불균일하게 되므로, 소요의 패턴으로 형성되는 섬모양의 단결정 실리콘박막도 막두께가 불균일하게 된다.In addition, in the above-described manufacturing method of the SOI substrate, since the film thickness of the silicon portion 10 during the first (g) becomes nonuniform in the wafer surface, the island-like single crystal silicon thin film formed in the required pattern also has uneven film thickness. Done.

또한, 단결정 실리콘박막을 소요의 패턴으로 하기 위해 실리콘웨이퍼와 실리콘산화막의 사이의 계면이 노출될 때까지 선택연마가 행해지지만, 이 경우에는 다소의 오버폴리싱이 필요하며, 그 때문에 실리콘의 표면이 장시간 알칼리계의 연마액에 노출되어 결과적으로 실리콘표면이 거칠어지고 만다. 거칠어진 실리콘표면상에 TFT (박막트랜지스터)를 형성한 경우에는 게이트절연막의 신뢰성이 저하되므로, 양호한 특성의 디바이스로 되지 않는다.In addition, selective polishing is performed until the interface between the silicon wafer and the silicon oxide film is exposed to make the single crystal silicon thin film a desired pattern, but in this case, some overpolishing is required, and thus the surface of the silicon is prolonged for a long time. Exposure to an alkaline polishing liquid causes the silicon surface to become rough. In the case where a TFT (thin film transistor) is formed on the roughened silicon surface, the reliability of the gate insulating film is lowered, and thus it is not a device having good characteristics.

또한, 상기한 바와 같은 첩합연마법이나 정전압착법등을 이용한 SOI 프로세스는 SOI 부(제1(g)도에 있어서의 실리콘부분(10))의 표리에 각종 디바이스를 만들어 넣을 수 있으므로 실장밀도의 증대화가 가능하다. 이 기술을 채용함으로써, 예를 들면 DRAM 등의 메모리셀이 축소가능하게 된다. 그런데, 종래 제안된 기술에 있어서는 메모리셀 등의 회로의 고밀도화는 강조되고 있으나, 한편 주변회로에 있어서는 이 기술의 이점이 충분히 활용되고 있지 않았다. 예를 들면, DRAM, SRAM 등의 기억소자로 말하면, SOI 기술을 이용하여 메모리셀의 축소화를 행하는 것은 고려되고 있으나, 기타의 주변회로에 대해서는 SOI 기술이 반드시 활용되지는 못하여, 예를 들면 주변회로인 트랜지스터도 고밀도화하여 성능을 높이는 것(예를 들면 고속화를 도모하는 것)은 행해지고 있지 않았다.Further, in the SOI process using the bonded polishing method or the constant voltage deposition method as described above, various devices can be formed in the front and back of the SOI section (silicon part 10 in the first (g) diagram), thereby increasing the mounting density. It is possible to paint. By employing this technique, memory cells such as DRAM can be reduced. By the way, in the conventionally proposed technique, the densification of circuits such as memory cells is emphasized, while the advantages of this technique have not been fully utilized in peripheral circuits. For example, in terms of memory devices such as DRAM and SRAM, it is considered to reduce the size of memory cells using SOI technology. However, SOI technology is not necessarily used for other peripheral circuits. In order to increase the performance (for example, to increase the speed), the in-transistor has not been performed.

또한, EEPROM 등의 메모리장치의 제조방법에 있어서, SOI 에 사용된 연마방법을 적용하여 전기특성을 향상시킬 수 있다.In addition, in the manufacturing method of a memory device such as an EEPROM, the electrical properties can be improved by applying the polishing method used for SOI.

그런데, 이 공정에 있어서, 상기 플로팅게이트전극층을 형성하면 그 표면은 평탄하게 형성되는 것은 아니고, 제2도에 도시한 바와 같이, 첨탑형(尖塔形)의 돌기(15)가 형성된다. 그리고, 이들 돌기(15)가 있는 곳에서는 전계가 집중하는 구조로 된다.By the way, in this process, when the floating gate electrode layer is formed, the surface thereof is not formed flat, and as shown in FIG. 2, the spire-shaped protrusions 15 are formed. And where these projections 15 exist, it becomes a structure which an electric field concentrates.

따라서, 플로팅게이트전극(13)과 콘트롤게이트전극(14)과의 사이의 제2의 게이트절연막은 상기 돌기(15)에 의해 얇게 되어 있는 부분이 있으나, 이러한 상태로 LSI 를 제작하여 전압을 인가하면, 돌기(15)가 있는 곳에서 전계가 집중된다. 그리고, 그 전계집중에 의해 플로팅게이트전극중의 전자는 콘트롤게이트전극에 인가된 전계에 의해 인발되고, 그 신호데이터의 유지특성이 생겨서, 메모리트랜지스터의 한계치를 고레벨로 유지할 수 없는 문제점이 발생한다.Therefore, although the second gate insulating film between the floating gate electrode 13 and the control gate electrode 14 is thinned by the protrusions 15, when the LSI is manufactured and voltage is applied in this state, , Where the projections 15 are located, the electric field is concentrated. The electron concentration in the floating gate electrode is drawn by the electric field applied to the control gate electrode due to the electric field concentration, and the retention characteristic of the signal data is generated, resulting in a problem that the threshold value of the memory transistor cannot be maintained at a high level.

따라서, 본원 발명의 제1의 목적은 연마되는 실리콘층의 표면의 균일성을 향상시키는 SOI 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, a first object of the present invention is to provide a method for producing an SOI substrate which improves the uniformity of the surface of the silicon layer to be polished.

본원 발명의 제2의 목적은 SOI 기술을 이용하여 더욱 고밀도실장을 실현하려는 것이며, 예를 들면 주변회로부에 있어서도 SOI 기술의 이점을 충분히 살린 SOI 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.It is a second object of the present invention to realize a higher density mounting using SOI technology, and to provide a method for manufacturing an SOI substrate that fully utilizes the advantages of SOI technology even in a peripheral circuit portion, for example.

본원 발명의 제3의 목적은 SOI 의 형성에 사용되는 기술을 이용하는 EEPROM 등의 메모리장치에서 데이터유지특성이 저하하는 것을 방지하고, 메모리트랜지스터의 한계치를 고레벨로 유지하는 불휘발성 반도체메모리의 제조방법을 제공하는 것이다.A third object of the present invention is to provide a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory which prevents data retention characteristics from deteriorating in a memory device such as an EEPROM using a technique used to form an SOI and maintains the threshold value of a memory transistor at a high level. To provide.

본원 발명에 의하면, 기판을 첩합함으로써 박막의 실리콘층을 절연기체(絶緣基體)상에 형성하는 SOI 기판의 제조방법에 있어서, 실리콘기판의 표면에 에칭정지층을 형성하는 공정과, 상기 에칭정지층상에 에피택셜 성장시킨 실리콘층을 형성하는 공정과, 상기 실리콘층을 형성한 상기 실리콘기판을 상기 절연기체로 될 다른 기판에 첩합하는 공정과, 상기 실리콘기판을 그 배면측으로부터 연삭하여 상기 에칭정지층이 노출될 때까지 에칭하는 공정과, 상기 에칭정지층을 제거하는 공정을 순차 가지는 것을 특징으로 하는 SOI 기판의 제조방법을 제공한다.According to the present invention, in the method of manufacturing an SOI substrate in which a thin silicon layer is formed on an insulating substrate by bonding the substrates, the step of forming an etching stop layer on the surface of the silicon substrate, and the etching stop layer image Forming an epitaxially grown silicon layer, bonding the silicon substrate on which the silicon layer is formed to another substrate to be the insulator gas, and grinding the silicon substrate from the back side thereof to the etching stop layer. The present invention provides a method for producing an SOI substrate, comprising a step of etching until the exposure is performed and a step of removing the etching stop layer.

다음에, 본원 발명의 적합한 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

먼저, 본원 발명에 따른 제1의 실시예에 대하여 설명한다.First, a first embodiment according to the present invention will be described.

본 실시예는 1쌍의 실리콘웨이퍼를 첩합(貼合)하여 제조하는 SOI 기판의 제조방법으로서, 특히 그 에칭정지층으로서 P형의 불순물층을 형성하는 방법이다. 다음에, 본 실시예를 그 공정에 따라서 제3(a)도 내지 제3(e)도를 참조하면서 설명한다.This embodiment is a manufacturing method of an SOI substrate which is produced by bonding a pair of silicon wafers together, in particular, as the etching stop layer. It is a method of forming a type impurity layer. Next, the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (e) according to the process.

먼저, P-형의 단결정 실리콘기판(21)의 (100)면의 표면에 두께 X 의 P+형의 불순물층(22)을 형성한다. 이 P+형의 불순물층(22)이 에칭정지층으로서 기능한다. 이 P형의 불순물층(22)은 예를 들면 이온주입이나 열확산 등에 의해 보론 등의 불순물을 실리콘기판(21)의 표면에 도입하여 형성된다. P+형의 불순물층(22)의 불순물농도는 1020-3정도이며, P형의 실리콘기판(21)의 불순물농도는 1014-3정도이다. 실리콘기판(21)은 당초 경면(鏡面)으로 완성되어 있으므로, P+형의 불순물층(22)도 그 두께 X 에 불균일이 작아진다.First, a P + type impurity layer 22 having a thickness X is formed on the surface of the (100) surface of the P type single crystal silicon substrate 21. This P + type impurity layer 22 functions as an etching stop layer. This P The impurity layer 22 is formed by introducing impurities such as boron into the surface of the silicon substrate 21 by ion implantation, thermal diffusion, or the like. The impurity concentration of the P + type impurity layer 22 is about 10 20 cm -3 , and P The impurity concentration of the silicon substrate 21 is about 10 14 cm -3 . Since the silicon substrate 21 is initially finished as a mirror surface, the P + type impurity layer 22 also has a small variation in thickness X.

이어서, 제3(a)도에 도시한 바와 같이, 에피택셜성장법에 의해 P형의 불순물층(22)이 형성된 실리콘기판(21)의 표면에 P형의 실리콘층(23)을 형성한다. 에피택셜성장법에 의하므로, 기판의 결정성(結晶性)을 반영하여 실리콘층(23)은 단결정이다.Subsequently, as shown in FIG. 3 (a), P is formed by the epitaxial growth method. P on the surface of the silicon substrate 21 on which the impurity layer 22 of the type The silicon layer 23 of the type | mold is formed. By the epitaxial growth method, the silicon layer 23 is a single crystal reflecting the crystallinity of the substrate.

에피택셜성장층인 실리콘층(23)을 형성한 후, 이 실리콘층(23)의 표면(23(a)에 형성해야 할 섬모양 영역의 패턴에 따른 단차(段差)(24)를 형성한다. 이 단차(24)의 높이가 형성할 단결정 실리콘박막의 막두께에 상당한다. 단차(24)를 형성한 후 제3(b)도에 도시한 바와 같이 전체면에 실리콘산화막(25)를 피착한다.After the silicon layer 23 as the epitaxial growth layer is formed, a step 24 is formed in accordance with the pattern of island regions to be formed on the surface 23 (a) of the silicon layer 23. The height of the step 24 corresponds to the film thickness of the single crystal silicon thin film to be formed, and after the step 24 is formed, the silicon oxide film 25 is deposited on the entire surface as shown in FIG. 3 (b). .

다른 실리콘기판(26)을 준비하고, 제3(c)도에 도시한 바와 같이 폴리실리콘층(27)을 통해 실리콘산화막(25)이 표면에 피착된 실리콘기판(21)을 통상의 첩합법에 따라 첩합시킨다. 그리고, 이 첩합단계까지의 열처리로 P+형의 불순물층(22)의 불순물이 단차(24)의 저부(24(a)의 부분까지 확산하지 않도록 실리콘층(23)의 막두께를 설정하는 것이 바람직하다.Another silicon substrate 26 is prepared, and as shown in FIG. 3 (c), the silicon substrate 21 having the silicon oxide film 25 deposited on its surface via the polysilicon layer 27 is subjected to a conventional bonding method. Join together. The film thickness of the silicon layer 23 is set so that the impurities of the P + type impurity layer 22 do not diffuse to the portion of the bottom 24 (a) of the step 24 by the heat treatment up to the bonding step. desirable.

다음에, 에칭정지층인 P+형의 불순물층(22)이 노출되지 않을 정도로 실리콘기판(21)의 배면측으로부터 연삭하여 그 실리콘기판(21)의 막두께를 감소시킨다. 그리고, 연삭 후 불순물농도차를 이용한 에칭에 의해 P형의 불순물층(22)이 나타날 때까지 실리콘기판(21)을 연삭한다. 이 에칭은 에틸렌디아민-피로카테콜-순수(純水)혼합액을 에칭액으로 하는 에칭이며, (100)면의 실리콘에 대해 P+형 불순물층의 에칭속도를 1 로 하면, P-형의 실리콘기판(21)의 에칭속도는 400 으로 되어서, 매우 선택비가 높은 에칭이 행해진다. 이미 경면완성의 실리콘기판(21)을 이용하여 균일성이 높은 P+형의 불순물층(22)이 형성되어 있기 때문에, 그 P+형의 불순물층(22)을 반영하여 제3(d)도에 도시한 바와 같이 막두께의 편차가 매우 작은 상태에서 에칭이 정지하게 된다.Next, the silicon substrate 21 is ground from the back side of the silicon substrate 21 to such an extent that the P + type impurity layer 22 as the etching stop layer is not exposed, thereby reducing the thickness of the silicon substrate 21. After grinding, P is etched using an impurity concentration difference. The silicon substrate 21 is ground until the impurity layer 22 of the type appears. This etching is etching using an ethylenediamine-pyrocatechol-pure water mixture as an etching solution. When the etching rate of the P + -type impurity layer is 1 with respect to the silicon on the (100) plane, the P - type silicon substrate is used. The etching rate of (21) is 400, so that etching with a very high selectivity is performed. Since the P + type impurity layer 22 having high uniformity is already formed using the mirror-finished silicon substrate 21, the third (d) also reflects the P + type impurity layer 22. As shown in Fig. 3, etching stops in a state where the variation in film thickness is very small.

그리고, 에칭속도비가 400 대 1 이므로, P+형의 불순물층(22)의 막두께 X 는최소한 P+형의 불순물층(22)의 표면에서 단차(24)의 저부(24(a)까지의 거리 Z 의 400 분의 1 이상이면 된다.And, since the etching speed ratio of 400 to 1, at the surface of the P + -type impurity layer 22, the thickness X is at least P + -type impurity layer 22 of up to a bottom (24 (a) of the step (24) What is necessary is just more than 400th of the distance Z.

P+형의 불순물층(22)의 표면에서 균일성 양호하게 에칭을 정지시킨 후, 선택연마에 의해 P+형의 불순물층(22) 및 에피택셜성장에 의해 형성한 실리콘층(23)을 연마한다. 이때 P+형의 불순물층(22)의 표면에서 면내의 불균일이 억제되어 있기 때문에, 선택연마에 의해 얻어지는 실리콘층(23)의 노출면(23b)도 매우 균일성이 우수한 단결정 실리콘박막으로 된다.After the etching is stopped uniformly on the surface of the P + type impurity layer 22, the P + type impurity layer 22 and the silicon layer 23 formed by epitaxial growth are polished by selective polishing. do. At this time, since in-plane unevenness is suppressed on the surface of the P + type impurity layer 22, the exposed surface 23b of the silicon layer 23 obtained by selective polishing also becomes a single crystal silicon thin film having excellent uniformity.

이상과 같이, 본 실시예의 SOI 기판의 제조방법에서는 P+형의 불순물층(22)에 의해 균일한 면에서 에칭이 정지하므로, 선택연마를 행하여도 섬모양영역의 단결정 실리콘박막의 막두께의 불균일은 억제되게 된다. 또, 균일성이 우수하기 때문에 과도한 연마가 불필요하며, 알카리계의 연마액에 장시간 실리콘층(23)의 노출면(23b)이 노출되지도 않는다. 따라서, SOI 디바이스의 신뢰성도 향상된다.As described above, in the manufacturing method of the SOI substrate of this embodiment, since the etching stops at a uniform surface by the P + type impurity layer 22, even if selective polishing is performed, the film thickness of the single crystal silicon thin film in the island region is uneven. Will be suppressed. In addition, because of its excellent uniformity, excessive polishing is unnecessary, and the exposed surface 23b of the silicon layer 23 is not exposed to the alkaline polishing liquid for a long time. Thus, the reliability of the SOI device is also improved.

본원 발명의 SOI 기판의 제조방법에서는 에칭정지층이 실리콘기판의 표면에 균일하게 형성되고, 그 균일성을 반영하여 첩합 후의 실리콘기판의 배면으로부터의 에칭을 정지시킬 수 있다. 따라서, 단결정실리콘박막의 막두께의 균일성이 우수하게 되고, 선택연마도 단시간에 끝나게 된다. 그러므로, 본원 발명의 SOI 기판의 제조방법을 적용함으로써, SOI 기판상에 형성하는 디바이스의 신뢰성도 대폭 향상시킬 수 있다.In the method for producing an SOI substrate of the present invention, the etching stop layer is uniformly formed on the surface of the silicon substrate, and reflecting the uniformity, the etching from the back surface of the silicon substrate after bonding can be stopped. Therefore, the uniformity of the film thickness of the single crystal silicon thin film becomes excellent, and selective polishing also ends in a short time. Therefore, by applying the manufacturing method of the SOI substrate of this invention, the reliability of the device formed on an SOI substrate can also be improved significantly.

다음에, 제4(a)도 내지 제4(f)도를 참조하여 본원 발명에 따른 제2의 실시예에 대하여 설명한다.Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (f).

제4(a)도에 도시한 바와 같이, 실리콘기판(31)의 한쪽의 면을 패터닝한다.As shown in Fig. 4A, one surface of the silicon substrate 31 is patterned.

다음에, 여기에 절연부(32)를 형성하고, 다시 실리콘기판(31)의 이 절연부(32)가 형성된 면상의 한쪽의 위치, 즉 이 실시예에서는 주변회로인 트랜지스터를 형성할 위치에 제1의 도전부(43a), (43b)(이 실시예에서는 제1의 게이트전극)를 형성하여 제4(b)도의 구조로 한다.Next, the insulating portion 32 is formed thereon, and then, at the position on one side of the surface on which the insulating portion 32 of the silicon substrate 31 is formed, that is, the position to form the transistor which is the peripheral circuit in this embodiment, The first conductive portions 43a and 43b (the first gate electrode in this embodiment) are formed to have the structure shown in FIG. 4 (b).

다음에, 실리콘기판(31)의 동일 면상의 다른쪽의 위치, 즉 이 실시예에서는 DRAM 등의 반도체기억소자의 셀부분을 형성할 위치에 접속공(44)을 형성하여 매입(埋入)접속부 (45)를 형성하여, 제4(c)도의 구조로 한다.Next, the connection hole 44 is formed at the other position on the same surface of the silicon substrate 31, that is, in this embodiment, at the position where the cell portion of the semiconductor memory element such as DRAM is to be formed. (45) is formed and it is set as the structure of FIG.

다음에, 이 접속부(45)상에 홈(46)을 형성하여 이 홈(46)에 트렌치기능부(도시예에서는 축적전극(47)과 캐패시터용 절연막(48)으로 이루어지는 메모리용 캐패시터)를 형성하여 제4(d)도의 구조로 한다.Next, a groove 46 is formed on the connecting portion 45 to form a trench function portion (a memory capacitor comprising an accumulation electrode 47 and a capacitor insulating film 48 in the illustrated example). Thus, the structure of Fig. 4 (d) is obtained.

그 후, 제1도를 이용하여 설명한 바와 같이 적절히 폴리실리콘막(33)를 형성하고, 연마 (제4(e)도 참조)하여, 다른 기판(53)을 첩합한다. 기판(52)은 특히 제4도에서는 도시하지 않으나, 제1도의 경우와 같다.Thereafter, as described with reference to FIG. 1, the polysilicon film 33 is appropriately formed, polished (see also FIG. 4 (e)), and the other substrate 53 is bonded to each other. The substrate 52 is not particularly shown in FIG. 4, but is the same as in FIG. 1.

또한, 상기 실리콘기판(31)의 상기 다른쪽의 면을 연마하여 실리콘부분(40)을 형성하고, 그 후 상기 한쪽의 위치 및 다른쪽의 위치에 제2의 도전부(도시예에서는 주변회로측 트랜지스터의 제2의 게이트전극(49a), (49b)과, 워드전극으로 되는 셀측의 제2의 게이트전극(49c))을 형성하여, 제4(f)도에 도시한 SOI 구조를 형성한다.In addition, the other surface of the silicon substrate 31 is polished to form a silicon portion 40, and then a second conductive portion (peripheral circuit side in the illustrated example) is disposed at the one position and the other position. The second gate electrodes 49a and 49b of the transistor and the second gate electrode 49c on the cell side serving as the word electrode) are formed to form the SOI structure shown in FIG. 4 (f).

더욱 상세하게는, 본 실시예는 다음에 설명하는 공정(1)~(7)을 구체적 구성으로서 취하는 것이다.More specifically, this embodiment takes steps (1) to (7) described below as specific configurations.

(1) 실리콘기판(31)에 대하여 소자간 분리영역 형성을 위한 실리콘 RIE 를 행한다. 에칭깊이는 100㎚ 정도 또는 그 이하로 한다. 이로써, 제4(a)도의 구조를 얻는다.(1) Silicon RIE is performed on the silicon substrate 31 to form isolation regions between elements. The etching depth is about 100 nm or less. Thereby, the structure of FIG. 4 (a) is obtained.

(2) 표면산화에 의해 SiO₂로 이루어지는 절연부(32)를 형성한다. 이것은 주변회로 트랜지스터의 제1의 게이트절연막(41)의 역할도 행한다. 그리고, 주변회로부에는 제1의 도전부(43a), (43b)인 제1의 게이트전극을 폴리실리콘 등으로 형성한다.(2) An insulating portion 32 made of SiO 2 is formed by surface oxidation. This also serves as the first gate insulating film 41 of the peripheral circuit transistor. In the peripheral circuit portion, first gate electrodes, which are the first conductive portions 43a and 43b, are formed of polysilicon or the like.

(3) 전체면에 층간막(50)을 CVDSiO₂등으로 형성한다. 셀부에 축적전극취출용의 접속공(44)인 콘택트를 개공(開孔)하고, 폴리실리콘 등으로 매입하여, 접속부(45)(폴리실리콘플러그)로 한다. 이것은 폴리실리콘을 전체면에 형성하여 에치백함으로써 얻어진다. 이로써, 제4(c)도의 구조를 얻는다.(3) The interlayer film 50 is formed on the entire surface by CVDSiO2 or the like. A contact, which is a connection hole 44 for taking out the storage electrode, is opened in the cell portion and embedded in polysilicon or the like to form a connection portion 45 (polysilicon plug). This is obtained by forming polysilicon on the whole surface and etching it back. Thereby, the structure of FIG. 4 (c) is obtained.

(4) 또한, 층간막(51)으로서, CVD 법으로 SiO₂를 퇴적한 후, 셀부에 홈(46)을 형성하고, 이것을 축적전극형성용의 홈으로 한다. 이 홈(46)을 형성한 후 폴리실리콘 등을 전체면에 형성하고(제4(d)도의 파선으로 표시한 부분), 그 후 에치백하여 축적전극(47)을 형성한다.(4) In addition, as the interlayer film 51, SiO2 was deposited by CVD, and then, grooves 46 were formed in the cell portion, and this was used as grooves for forming storage electrodes. After the groove 46 is formed, polysilicon or the like is formed on the entire surface (part shown by the broken line in FIG. 4 (d)), and then etched back to form the storage electrode 47.

(5) 실리콘질화막 등을 사용하여 캐패시터용 절연막(48)을 형성한다. 이로써, 제4(d)도의 구조를 얻는다.(5) A capacitor insulating film 48 is formed using a silicon nitride film or the like. Thereby, the structure of FIG. 4 (d) is obtained.

(6) 그 후, 플레이트전극(33)을 폴리실리콘 등으로 형성하고, 표면을 연마에 의해 평탄화한다. 이로써, 제4(e)도의 구조를 얻는다.(6) After that, the plate electrode 33 is formed of polysilicon or the like, and the surface is planarized by polishing. Thereby, the structure of FIG. 4 (e) is obtained.

(7) 첩합법, 정전압착법 등에 의한 지지기판(52)(도시하지 않음)과 플레이트전극(33)의 연마면을 접착시켜 첩합한다. 이어서, 절연부(32)인 SiO₂를 스토퍼로 하여, 디바이스측의 실리콘기판(31)을 연마한다. 다시 표면을 산화하여 SiO₂막(42)을 형성한다. 이 위에 폴리실리콘 등으로 제2의 도전부 (49a)~(49c)를 형성하여 게이트전극으로 한다. 이것은 셀내에서는 워드선(제2의 도전부(49c)), 주변회로부에서는 더블게이트의 제2의 전극(제2의 도전부(49a), (49b))으로 된다. 이 제2의 전극은 미리 콘택트홀을 통해 제1의 전극과 접속해 둔다.(7) The support substrate 52 (not shown) and the polishing surface of the plate electrode 33 are bonded to each other by bonding or constant voltage bonding. Subsequently, the silicon substrate 31 on the device side is polished using SiO2 as the insulating portion 32 as a stopper. The surface is oxidized again to form the SiO 2 film 42. Second conductive portions 49a to 49c are formed on the substrate to form a gate electrode. This is a word line (second conductive portion 49c) in the cell, and a second electrode (second conductive portions 49a, 49b) of the double gate in the peripheral circuit portion. This second electrode is connected to the first electrode through a contact hole in advance.

이후의 공정은 종래부터 메모리셀 및 그 주변회로를 형성하기 위해 채용되고 있었던 각종 공정(소스, 드레인주입이나, 알루미늄배선의 형성 등)과 동일 공정을 거쳐 반도체기억장치를 형성한다.Subsequent processes form the semiconductor memory device through the same process as the various processes (source, drain injection, aluminum wiring, etc.) which have conventionally been employed to form memory cells and their peripheral circuits.

본 실시예에 의하면 더블게이트로 주변 트랜지스터회로를 구성할 수 있으므로, 주변회로의 고밀도화는 실현할 수 있다.According to this embodiment, since the peripheral transistor circuit can be configured with a double gate, the density of the peripheral circuit can be realized.

다음에, 본원 발명에 따른 제3의 실시예에 대하여 설명한다.Next, a third embodiment according to the present invention will be described.

본 실시예의 프로세스플로를 제5(a)도 내지 제5(f)도에 도시한다.The process flow of this embodiment is shown in FIGS. 5 (a) to 5 (f).

본 실시예의 SOI 구조의 형성방법의 제5(b)도에 도시한 바와 같이 한쪽의 면에 절연부(62)가 형성된 실리콘기판(61)의 이 절연부(62)가 형성된 면에 다른 기판(80)을 첩합하고 (제5(e)도의 상면에 첩합), 실리콘기판(61)의 다른쪽의 면을 연마함으로써 제5f도에 도시한 바와 같이 절연부(62)상에 실리콘부분(70)이 존재하는 SOI 구조를 얻는 SOI 구조의 형성방법에 있어서, 다음의 각 공정을 취하는 것이다.As shown in FIG. 5 (b) of the method for forming the SOI structure of the present embodiment, the other substrate (on the surface on which the insulating portion 62 is formed of the silicon substrate 61 on which the insulating portion 62 is formed) is formed. 80 is bonded (bonded to the upper surface of FIG. 5 (e)), and the other surface of the silicon substrate 61 is polished, so that the silicon portion 70 is formed on the insulating portion 62 as shown in FIG. 5F. In the SOI structure formation method which obtains this existing SOI structure, each of the following steps is taken.

즉, 제5(a)도에 도시한 바와 같이 실리콘기판의 한쪽의 면을 패터닝한다.That is, as shown in Fig. 5A, one surface of the silicon substrate is patterned.

다음에, 여기에 절연부(62)를 형성하고, 다시 실리콘기판(61)의 이 절연부(62)가 형성된 면상의 한쪽의 위치, 즉 이 실시예에서의 주변회로인 트랜지스터를 형성할 위치에 개구(66a), (66b)를 형성하고, 실리콘기판(61)의 동일 면상의 다른 쪽의 위치, 즉 이 실시예에서의 DRAM 등의 반도체기억소자의 셀부분을 형성할 위치에 접속공(75)을 형성하여 제5(b)도와 같은 구조로 한다.Next, the insulator 62 is formed thereon, and at one position on the surface where the insulator 62 of the silicon substrate 61 is formed, that is, at the position where the transistor which is the peripheral circuit in this embodiment is to be formed. The connection holes 75 are formed at the other positions on the same side of the silicon substrate 61, that is, at the positions at which cell portions of semiconductor memory elements such as DRAMs in this embodiment are to be formed. ) Is formed to have a structure as shown in FIG. 5 (b).

다음에, 상기 개구(66a), 66b)를 폴리실리콘 등으로 매입하여 제1의 도전부(72a), (72b),즉 이실시예에서의 제 1의 게이트전극으로 되는 도전부(72a), (72b)를 형성한다. 동시에, 상기 접속공(75)을 매입하고, 접속부(76)를 형성하여 제5(c)도의 구조로 한다.Next, the openings 66a and 66b are filled with polysilicon or the like to form the first conductive portions 72a and 72b, i.e., the conductive portions 72a to be the first gate electrodes in this embodiment, It forms 72b. At the same time, the connection hole 75 is embedded, and the connection portion 76 is formed to have the structure shown in FIG. 5 (c).

다음에, 이 접속부(76)상에 홈(77)을 형성하여 이 홈(77)에 트렌치기능부(실시예 2와 같은 메모리용 트렌치캐패시터)를 형성하여 제5(d)도의 구조로 한다.Next, a groove 77 is formed on the connection portion 76, and a trench function portion (a memory trench capacitor as in the second embodiment) is formed in the groove 77 to have the structure shown in FIG. 5 (d).

그 후, 실시예 2와 마찬가지로 하여 제5(e)도의 구조를 거쳐서, 다른 기판(도시하지 않음)을 첩합하고, 다시 상기 실리콘기판(61)의 상기 다른쪽의 면을 연마하여 실리콘부분(70)을 형성하고, 그 후 상기 한쪽의 위치 및 다른쪽의 위치에 실시예 2와 같은 제2의 도전부(74a)~(74c)를 형성하여 제5(f)도에 도시한 SOI 구조를 얻는다.Thereafter, in the same manner as in Example 2, another substrate (not shown) is bonded through the structure shown in FIG. 5 (e), and the other surface of the silicon substrate 61 is polished again to form the silicon portion 70. ), And thereafter, second conductive portions 74a to 74c as in Example 2 are formed at the one position and the other position to obtain the SOI structure shown in FIG. 5 (f). .

본 실시예는 실시예 2와는 제1의 도전부 (72a), (72b)(제1의 전극)의 형성방법이 상이한 것이며, 접속부(76)인 셀부에서의 폴리실리콘플러그의 형성시의 도전재(폴리실리콘)를 주변트랜지스터의 더블게이트의 제1의 전극으로서도 사용하도록 한 것이다. 주변회로부에서의 제1의 게이트산화막(71)은 제5(b)도의 앞의 공정에서 레지스트마스크를 사용하고, 셀부에서는 이것을 희플루오르산 등에 의해 에칭제거함으로써 제5(b)도의 구조가 얻어진다. 이후의 공정은 실시예 2와 같다.In this embodiment, the method of forming the first conductive portions 72a and 72b (the first electrode) is different from that of the second embodiment, and the conductive material at the time of forming the polysilicon plug in the cell portion, which is the connecting portion 76, is formed. (Polysilicon) is also used as the first electrode of the double gate of the peripheral transistor. The first gate oxide film 71 in the peripheral circuit portion uses a resist mask in the previous step of FIG. 5 (b), and the cell portion is etched away with dilute fluoric acid or the like to obtain the structure of FIG. 5 (b). . The subsequent process is the same as Example 2.

그리고, 절연부(62)는 SiO₂를 CVD 함으로써 형성할 수 있다. 또, 제5도중, (68)은 층간막이며, CVDSiO₂등에 의해 형성한다.The insulating portion 62 can be formed by CVD of SiO 2. In Fig. 5, reference numeral 68 is an interlayer film, which is formed by CVDSiO2 or the like.

본 실시예도 실시예 2와 같은 효과를 얻을 수 있다.This embodiment can also obtain the same effects as in the second embodiment.

실시예 2, 3 모두 제1의 도전부는 메모리소자의 주변 트랜지스터의 더블게이트 구성용의 제1의 전극으로 하였으나, 본원 발명은 이것에 한하지 않는다. 예를 들면, 본원 발명을 MOS 트랜지스터구조의 형성에 적용하여 제1의 도전부를 NMOS 와 PMOS 의 결선을 위한 접속배선으로 구성할 수도 있다. 기타 각종 배선구조로서 사용하는 것이 가능하다.In the second and third embodiments, the first conductive portion is the first electrode for double gate configuration of the peripheral transistor of the memory element, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to the formation of a MOS transistor structure to configure the first conductive portion as a connection wiring for connecting the NMOS and the PMOS. It can be used as other various wiring structures.

전술한 바와 같이, 본원 발명에 의하면, SOI 기술을 이용하여 더욱 고밀도화가 실현된다. 예를 들면, 주변회로에 있어서도 SOI 기술의 이점을 충분히 살린 SOI 구조의 형성방법으로서 구체화할 수 있다.As described above, according to the present invention, higher density is realized by using an SOI technique. For example, the peripheral circuit can be embodied as a method for forming an SOI structure that fully utilizes the advantages of the SOI technology.

또한, 제2 및 제3의 실시예에 있어서, 본원 발명의 제1의 실시예에서 설명한 P-형의 실리콘기판(21) 위에 P+형의 불순물층(22)과 P-형의 실리콘층(23)을 형성하고, 같은 방법으로 제4(f)도에서의 실리콘부분(SOI 막)(40)과 제5(f)도에서의 실리콘부분(SOI 막)(70)을 고정밀도로 형성할 수도 있다.Further, in the second and third embodiments, the P + type impurity layer 22 and the P type silicon layer (on the P type silicon substrate 21 described in the first embodiment of the present invention) 23, and in the same manner, the silicon portion (SOI film) 40 in FIG. 4 (f) and the silicon portion (SOI film) 70 in FIG. 5 (f) may be formed with high precision. have.

다음에, 본원 발명에 따른 제4의 실시예에 대하여 설명한다.Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described.

먼저, 제6(a)도와 같이, 실리콘기판(81)의 표면을 산화하여 제1의 게이트절연막(82)을 형성하고, 다음에 플로팅게이트전극층으로서의 제1층째의 불순물을 포함하지 않은 순수한 폴리실리콘층(83)을 형성한다. 이 제1층째의 폴리실리콘층(83)을 형성하면, 이미 제6(a)도에 도시한 바와 같이 돌기(86)가 이미 발생하고 있다. 그 후, 플로팅게이트전극층에 도전성을 갖게 하기 위해, 상기 폴리실리콘층(83)에 P(인)을 확산한다.First, as shown in FIG. 6 (a), the surface of the silicon substrate 81 is oxidized to form the first gate insulating film 82, and then pure polysilicon free of impurities in the first layer as the floating gate electrode layer. Form layer 83. When the polysilicon layer 83 of the first layer is formed, the projections 86 have already occurred as shown in FIG. 6 (a). Thereafter, P (phosphorus) is diffused into the polysilicon layer 83 in order to make the floating gate electrode layer conductive.

그러면, 이 확산에 의해 예를 들면 PSG(인유리)막(87) 등이 형성되지만, 제6(b)도에 도시한 바와 같이 상기 돌기(86)는 없어지지 않고, 오히려 상기 PSG 막(87) 등의 위에도 다시 자연히 성장하여, 그 돌기(86)의 높이는 500~1000Å 에 달하고 있다.Then, for example, the PSG (phosphorus) film 87 or the like is formed by this diffusion, but as shown in FIG. 6 (b), the projection 86 does not disappear, but rather the PSG film 87 It grows naturally again on the back, and the height of the projection 86 reaches 500-1000 kPa.

그래서, 상기 돌기(86)를 제거한다. 이 돌기(86)의 제거는 먼저 상기 P(인)의 확산시에 형성된 PSG(인유리)막(87) 등을 에칭에 의해 제거한다.Thus, the projection 86 is removed. Removal of the projections 86 first removes the PSG (phosphorus) film 87 or the like formed at the time of diffusion of the P (phosphorus) by etching.

그리고, 상기 제1층째의 폴리실리콘층(83)을 패터닝하기 전에, 다음의 장치를 사용하여, 상기 성장한 돌기(86)를 연마한다.Then, before patterning the polysilicon layer 83 of the first layer, the grown projections 86 are polished using the following apparatus.

이 돌기(86)의 연마에 사용되는 장치는 제6(d)도에 도시한 바와 같이 상반(上盤)(90)과 하반(下盤)(89)으로 이루어지는 것으로, 상기 상바(90)은 세라믹플레이트이다. 다른쪽의 하반(89)에는, 그 표면부분에 연마포(88)가 배설되어 있다. 그리고, 하반(89)의 연마포(88)는 부드러운 연마포(소프트클로스)가 사용된다.The apparatus used for polishing the protrusion 86 is composed of an upper half 90 and a lower half 89 as shown in FIG. 6 (d). It is a ceramic plate. In the other lower half 89, a polishing cloth 88 is disposed on the surface portion thereof. As the polishing cloth 88 of the lower half 89, a soft polishing cloth (soft cloth) is used.

이 세라믹플레이트인 상반(90)에 제1층째인 폴리실리콘층(83)위에 돌기(86)가 성장하고 있는 실리콘기판(81)을 하측으로 항하여 재치한다. 그리고, 연마포(88)가 배설된 하반(89)을 최소한 회전시킨다.The silicon substrate 81 on which the protrusions 86 are grown on the polysilicon layer 83 as the first layer on the upper half 90 of the ceramic plate is placed downward. Then, the lower half 89 at which the polishing cloth 88 is disposed is rotated at least.

본원 발명자가 행한 실험에서는 그 주속은 50m/초로, 또한 가압은 140g/㎠ 로 각각 설정하였다.In the experiment conducted by the inventor of the present invention, the circumferential speed was set at 50 m / sec and the pressurization was set at 140 g / cm 2, respectively.

그리고, 하반(89)의 연마포(88)상에 연마액을 흐르게 한다. 이 연마액은 연마제(강한 알카리액중에 콜로이달실리카를 분산시켰음)를 첨가한 것으로, 여기서는 5㏄/분의 비율로 흐르도록 하였다.Then, the polishing liquid flows on the polishing cloth 88 of the lower half 89. This polishing liquid was prepared by adding an abrasive (dispersed colloidal silica in a strong alkaline liquid), where the flow rate was 5 kPa / min.

이러한 조건으로 하반(89)을 회전시켜서 플로팅게이트전극층으로서의 제1층째의 폴리실리콘층(83)상의 돌기(86)를 연마하였다.Under these conditions, the lower half 89 was rotated to polish the projections 86 on the polysilicon layer 83 of the first layer as the floating gate electrode layer.

그러면, 제6(f)도와 같이 표면이 연마되어 돌기가 제거되어서, 평탄해진 제1층째의 폴리실리콘층(83)이 형성된다. 이와 같이, 연마제를 사용한 화학연마와 연마포를 사용한 기계연마를 조합한 연마를 하였으며, 상기 조건하에서 연마하면 본원 발명자가 행한 실험예에서는 고정밀도로 제1층째의 폴리실리콘층(83)의 표면을 연마할 수 있는 것이 확인되었다.Then, as shown in FIG. 6 (f), the surface is polished to remove the projections to form the first polysilicon layer 83 that is flattened. As described above, polishing was performed by combining chemical polishing using an abrasive and mechanical polishing using an abrasive cloth. In the experimental example performed by the present inventors, polishing the surface of the polysilicon layer 83 of the first layer with high precision was performed under the above conditions. It was confirmed that it could be done.

그 후, 그리고 제2의 게이트절연막(83)을 통해 콘트롤게이트전극층용 제2층째의 폴리실리콘층(85)을 성장시킨다.After that, the polysilicon layer 85 of the second layer for the control gate electrode layer is grown through the second gate insulating film 83.

그러면, 제6(c)도에 도시한 바와 같이, 이미 플로팅게이트전극층(83)의 표면은 평탄하게 형성되어 있으므로, 제2의 게이트절연막(84)의 산화막이 얇아져 있는 곳이 없다. 그러므로, 플로팅게이트전극층(83)과 콘트롤게이트전극층(85)과의 내압(耐壓)의 향상이 도모된다.Then, as shown in FIG. 6 (c), since the surface of the floating gate electrode layer 83 is already formed flat, there is no place where the oxide film of the second gate insulating film 84 is thinned. Therefore, the breakdown voltage between the floating gate electrode layer 83 and the control gate electrode layer 85 can be improved.

그 후, LSI 를 제작하여 전압을 인가해도, 종래와 같이 플로팅게이트전극층(83)과 콘트롤게이트전극층(85) 사이에서 국소적으로 전계가 집중되는 것이 없어진다. 그러므로, 데이터유지특성이 개선된다.Thereafter, even when the LSI is manufactured and a voltage is applied, the electric field is no longer locally concentrated between the floating gate electrode layer 83 and the control gate electrode layer 85 as in the prior art. Therefore, the data holding characteristic is improved.

또한, 본 실시예에서는 EEPROM 의 불휘발성 반도체메모리를 사용하였으나, CCD 등에 사용하는 것도 가능하다.In addition, although the nonvolatile semiconductor memory of EEPROM is used in this embodiment, it can also be used for CCD and the like.

본원 발명은 상기와 같이 플로팅게이트전극층의 표면의 연마처리에 의해, 그 표면의 돌기를 없앨 수 있다. 그러므로, 제2의 게이트절연막의 산화막이 부분적으로 얇아져 있는 것이 없어지고, 그 결과 당해 불휘발성 메모리장치에 작동용의 전압을 인가했을 때에도, 그 전계에 의해 플로팅게이트전극으로부터 전자가 인발되어 데이터유지특성을 저하시키는 일이 없다.The present invention can eliminate the projections on the surface by polishing the surface of the floating gate electrode layer as described above. Therefore, the oxide film of the second gate insulating film is not partially thinned. As a result, even when an operating voltage is applied to the nonvolatile memory device, electrons are drawn from the floating gate electrode by the electric field, thereby retaining data. There is no deterioration.

즉, 초기의 기입 후 소자를 장시간 보존할 때, 플로팅게이트전극으로부터 열에너지에 의해 방출되는 전자의 수를 적게 할 수 있으며, 데이터유지특성의 향상이 도모된다. 따라서, 메모리트랜지스터의 한계치를 보다 높은 레벨로 유지할 수 있다.That is, when the element is stored for a long time after the initial writing, the number of electrons emitted by the thermal energy from the floating gate electrode can be reduced, and the data holding characteristic can be improved. Therefore, the threshold of the memory transistor can be maintained at a higher level.

Claims (3)

기판을 첩합(貼合)함으로써 박막의 실리콘층을 절연기판상에 형성하는 SOI 기판의 제조방법에 있어서, 실리콘기판의 표면에 에칭정지층을 형성하는 공정과, 상기 에칭정지층상에 직사각형 단차를 가지는 실리콘층을 에피택셜성장시키는 공정과, 상기 실리콘층을 형성한 상기 실리콘기판을 상기 절연기판으로 될 다른 기판에 첩합하는 공정과, 상기 실리콘기판을 그 배면측으로부터 상기 에칭정지층이 노출되지 않는 범위까지 연삭하는 공정과, 에틸렌디아민과 피로카테콜 용액을 사용하여 에칭정지층이 노출될 때까지 에칭하는 공정과, 상기 에칭정지층을 제거하는 공정을 순차적으로 포함하는 SOI 기판의 제조방법.A method of manufacturing an SOI substrate in which a thin silicon layer is formed on an insulating substrate by bonding the substrates together, the method comprising: forming an etching stop layer on the surface of the silicon substrate; and having a rectangular step on the etching stop layer. Epitaxially growing a silicon layer, bonding the silicon substrate on which the silicon layer is formed to another substrate to be the insulating substrate, and a range in which the etching stop layer is not exposed from the back side of the silicon substrate; And a step of grinding until etch stop layer is exposed using ethylenediamine and pyrocatechol solution, and a step of removing the etch stop layer. 제1 실리콘기판의 한쪽의 면에 절연층을 형성하고, 상기 제1 실리콘기판의 절연층이 형성된 면에 제2 실리콘 기판을 첩합하고, 상기 제1 실리콘 기판의 다른쪽의 면을 연마함으로써, 절연부상에 실리콘부분이 존재하는 SOI 구조를 얻는 SOI 기판의 제조방법에 있어서, 상기 제1 실리콘기판의 한쪽의 면을 표면 릴리프 패턴으로 패터닝하여 그 위에 상기 절연부를 형성하는 공정과, 상기 절연부 상의 제1 위치에 제1 도전부를 형성하는 공정과, 제2 위치에서 상기 절연부를 통해 접속공을 형성하고 상기 접속공을 매립하여 매립접속부를 형성하는 공정과, 상기 접속부에 홈을 형성하여 이 홈에 트렌치부를 형성하는 공정과, 이어서 상기 제2 실리콘 기판을 첩합하는 공정과, 상기 제1 실리콘기판의 상기 다른쪽의 면을 연마하여 상기 실리콘 부분을 형성하는 공정과, 그 후 상기 제1 및 제2 위치에서 제2 도전부를 형성하는 공정을 포함하는 SOI 기판의 제조방법.Insulation is formed by forming an insulating layer on one surface of the first silicon substrate, bonding the second silicon substrate to the surface on which the insulating layer of the first silicon substrate is formed, and polishing the other surface of the first silicon substrate. A method of manufacturing an SOI substrate which obtains an SOI structure in which a silicon portion is present in floating, comprising: patterning one surface of the first silicon substrate in a surface relief pattern to form the insulating portion thereon; Forming a first conductive portion in one position, forming a connection hole through the insulating portion at a second position, and filling the connection hole to form a buried connection portion; and forming a groove in the connection portion to form a trench in the groove. A step of forming a part, and then a step of bonding the second silicon substrate to each other, and a hole for polishing the other surface of the first silicon substrate to form the silicon part And, then the method of producing a SOI substrate comprising a step of forming a second conductive portion in the first and second position. 제1 실리콘기판의 한쪽의 면에 절연층을 형성하고, 상기 제1 실리콘기판의 절연층이 형성된 면에 제2 실리콘 기판을 첩합하고, 상기 제1 실리콘 기판의 다른쪽의 면을 연마함으로써, 절연부상에 실리콘부분이 존재하는 SOI 구조를 얻는 SOI 기판의 제조방법에 있어서, 상기 제1 실리콘기판의 한쪽의 면을 표면 릴리프 패턴으로 패터닝하여 그 위에 상기 절연부를 형성하는 공정과, 상기 절연부의 제1 위치에서 개구를 형성하는 공정과, 제2 위치에서 상기 절연부를 통해 접속공을 형성하는 공정과, 상기 개구를 매립하여 제1 도전부를 형성하며, 상기 접속공을 매립하여 접속부를 형성하는 공정과, 상기 접속부상에 홈을 형성하여 이 홈에 트렌치기능부를 형성하는 공정과, 이어서 상기 제2 실리콘 기판을 첩합하는 공정과, 상기 제1 실리콘기판의 상기 다른쪽의 면을 연마하여 상기 실리콘 부분을 형성하는 공정과, 상기 제1 및 제2 위치에서 제2 도전부를 형성하는 공정을 포함하는 SOI 기판의 제조방법.Insulation is formed by forming an insulating layer on one surface of the first silicon substrate, bonding the second silicon substrate to the surface on which the insulating layer of the first silicon substrate is formed, and polishing the other surface of the first silicon substrate. A method of manufacturing an SOI substrate which obtains an SOI structure in which a silicon portion is present in floating, comprising: patterning one surface of the first silicon substrate in a surface relief pattern to form the insulating portion thereon; Forming an opening at a position; forming a connection hole through the insulating portion at a second position; embedding the opening to form a first conductive portion; embedding the connection hole to form a connection portion; Forming a trench in the groove by forming a groove on the connecting portion, and then bonding the second silicon substrate to the other side of the first silicon substrate; A step of polishing the surface to form the silicone portion and a method of producing a SOI substrate comprising a step of forming a second conductive portion in the first and second position.
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