JPH05243536A - Ｓｏｉ構造の製造方法 - Google Patents
Ｓｏｉ構造の製造方法Info
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- JPH05243536A JPH05243536A JP4578992A JP4578992A JPH05243536A JP H05243536 A JPH05243536 A JP H05243536A JP 4578992 A JP4578992 A JP 4578992A JP 4578992 A JP4578992 A JP 4578992A JP H05243536 A JPH05243536 A JP H05243536A
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- trench
- single crystal
- oxide film
- silicon oxide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】シリコン単結晶島の固定を確実にでき、基板結
晶そのものを絶縁分離してＳＯＩ構造を得る。 【構成】図１（ｂ）で、レジスト２３のパターンに従っ
てトレンチ２４を形成する。図１（ｆ）で、結晶依存度
の大きいエッチング液を用いて、図１（ｅ）でトレンチ
２４を深くした部分を横方向にエッチング除去し、シリ
コン基板２０と繋がった状態でシリコン単結晶島２６を
形成する。図１（ｇ）で、熱酸化により、シリコン酸化
膜２７を成長させ、このシリコン酸化膜２７によってト
レンチ２４により囲まれたシリコン単結晶島２６をシリ
コン酸化膜２７によってシリコン基板２０から完全に絶
縁分離する。
晶そのものを絶縁分離してＳＯＩ構造を得る。 【構成】図１（ｂ）で、レジスト２３のパターンに従っ
てトレンチ２４を形成する。図１（ｆ）で、結晶依存度
の大きいエッチング液を用いて、図１（ｅ）でトレンチ
２４を深くした部分を横方向にエッチング除去し、シリ
コン基板２０と繋がった状態でシリコン単結晶島２６を
形成する。図１（ｇ）で、熱酸化により、シリコン酸化
膜２７を成長させ、このシリコン酸化膜２７によってト
レンチ２４により囲まれたシリコン単結晶島２６をシリ
コン酸化膜２７によってシリコン基板２０から完全に絶
縁分離する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳＯＩ構造の製造方法
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路において、一般的には、
シリコン基板の上にエピタキシャル成長層を形成し、こ
のエピタキシャル成長層に回路を形成している。ところ
で、このような構造においては、シリコン基板とエピタ
キシャル成長層がＰＮ接合を形成し、容量を有すること
となる。このＰＮ接合部の容量は、素子の動作速度を低
下させるものである。したがって、高速動作を要求され
る素子の形成には適さない構造であった。
シリコン基板の上にエピタキシャル成長層を形成し、こ
のエピタキシャル成長層に回路を形成している。ところ
で、このような構造においては、シリコン基板とエピタ
キシャル成長層がＰＮ接合を形成し、容量を有すること
となる。このＰＮ接合部の容量は、素子の動作速度を低
下させるものである。したがって、高速動作を要求され
る素子の形成には適さない構造であった。
【０００３】この問題を解決するため、近年、シリコン
基板上に絶縁層を形成し、その上にさらにシリコン単結
晶層を形成すること（ＳＯＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒＯｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）技術）が望まれてい
る。すなわち、シリコン単結晶層をシリコン基板から絶
縁することにより、シリコン単結晶層に形成した半導体
素子とシリコン基板とのＰＮ接合をなくそうとするもの
である。
基板上に絶縁層を形成し、その上にさらにシリコン単結
晶層を形成すること（ＳＯＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒＯｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）技術）が望まれてい
る。すなわち、シリコン単結晶層をシリコン基板から絶
縁することにより、シリコン単結晶層に形成した半導体
素子とシリコン基板とのＰＮ接合をなくそうとするもの
である。
【０００４】そこで、図６に示すようなＳＯＩ構造の製
造方法が提案されている（ＩＢＭＴＥＣＨＮＩＣＡＬ
ＤＩＳＣＬＯＳＵＲＥ ＢＵＬＬＥＴＩＮ ＶＯＬ．２
４ＮＯ．１１Ｂ ＡＰＲＩＬ １９８２）。図６（ａ）
のように、熱酸化によって、面方位（１００）のシリコ
ン基板１上にシリコン酸化膜２を積層した後、異方性エ
ッチングにより面方位（１１１）のトレンチ３を形成す
る。図７に、図６（ａ）の工程終了時点の平面図を示
す。なお、図７において、トレンチ３を網掛示してい
る。次に、図６（ｂ）のように、熱酸化あるいはＣＶＤ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）法により、再びシリコン酸化膜４を堆積させ、その
後異方性エッチングによって、トレンチ３底部のシリコ
ン酸化膜４を除去してシリコン基板１を露出させる。そ
して、図６（ｃ）のように、ピロカテコール（ｐｙｒｏ
ｃａｔｅｃｈｏｌ）あるいはＫＯＨ等の結晶依存性の大
きいエッチング液を用いて、トレンチ３を横方向にエッ
チングし、シリコン単結晶島５を形成する。図８に、図
６（ｃ）の工程終了時点の平面図を示す。図８におい
て、トレンチ３を横方向にエッチングした領域を斜線示
しており、各トレンチ３から横方向に拡がったシリコン
エッチング部分の境界Ａに位置するシリコンは、熱酸化
によって酸化されてしまうレベルに薄く残されている。
しかる後、図６（ｄ）のように、前工程で形成された、
トレンチ３から横方向に拡がっている空洞部分を、熱酸
化により酸化シリコン６を横方向に成長させ、上部のシ
リコン島単結晶５を保持する。上記図６（ａ）〜（ｄ）
の工程を繰り返し行って、図８に示すＸの位置するシリ
コンを除去し、シリコン基板１と完全に絶縁分離したシ
リコン単結晶島５を得る。
造方法が提案されている（ＩＢＭＴＥＣＨＮＩＣＡＬ
ＤＩＳＣＬＯＳＵＲＥ ＢＵＬＬＥＴＩＮ ＶＯＬ．２
４ＮＯ．１１Ｂ ＡＰＲＩＬ １９８２）。図６（ａ）
のように、熱酸化によって、面方位（１００）のシリコ
ン基板１上にシリコン酸化膜２を積層した後、異方性エ
ッチングにより面方位（１１１）のトレンチ３を形成す
る。図７に、図６（ａ）の工程終了時点の平面図を示
す。なお、図７において、トレンチ３を網掛示してい
る。次に、図６（ｂ）のように、熱酸化あるいはＣＶＤ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）法により、再びシリコン酸化膜４を堆積させ、その
後異方性エッチングによって、トレンチ３底部のシリコ
ン酸化膜４を除去してシリコン基板１を露出させる。そ
して、図６（ｃ）のように、ピロカテコール（ｐｙｒｏ
ｃａｔｅｃｈｏｌ）あるいはＫＯＨ等の結晶依存性の大
きいエッチング液を用いて、トレンチ３を横方向にエッ
チングし、シリコン単結晶島５を形成する。図８に、図
６（ｃ）の工程終了時点の平面図を示す。図８におい
て、トレンチ３を横方向にエッチングした領域を斜線示
しており、各トレンチ３から横方向に拡がったシリコン
エッチング部分の境界Ａに位置するシリコンは、熱酸化
によって酸化されてしまうレベルに薄く残されている。
しかる後、図６（ｄ）のように、前工程で形成された、
トレンチ３から横方向に拡がっている空洞部分を、熱酸
化により酸化シリコン６を横方向に成長させ、上部のシ
リコン島単結晶５を保持する。上記図６（ａ）〜（ｄ）
の工程を繰り返し行って、図８に示すＸの位置するシリ
コンを除去し、シリコン基板１と完全に絶縁分離したシ
リコン単結晶島５を得る。
【０００５】また、本出願人は、上記技術のほかに、図
９に示すようなＳＯＩ構造の製造方法が提案している
（特願平３−２７９０７４号参照）。まず、シリコン基
板１０の上にシリコン酸化膜１１を形成する（図９
（ａ）参照）。次に、シリコン酸化膜１１に開口１２を
設ける（図９（ｄ）参照）。そして、開口１２からわず
かに突出するまでシリコンを成長させ、シリコン種結晶
１３を形成する（図９（ｅ）参照）。しかる後、シリコ
ン種結晶１３の表面にシリコン窒化膜１４を形成した
後、酸化を行う（図９（ｇ）参照）。これにより、開口
１２の底部にてフィールド酸化層１５が結合し、シリコ
ン種結晶１３がシリコン基板１から絶縁される（図９
（ｈ）参照）。その後、シリコン種結晶１３からエピタ
キシャル成長を行いシリコン成長層１６を得る（図９
（ｉ）参照）。このシリコン成長層１６に、素子を形成
するといった方法である。なお、図９（ｂ）（ｃ）中、
１７はマスク、１７ａはマスク１７に形成された開口部
である。
９に示すようなＳＯＩ構造の製造方法が提案している
（特願平３−２７９０７４号参照）。まず、シリコン基
板１０の上にシリコン酸化膜１１を形成する（図９
（ａ）参照）。次に、シリコン酸化膜１１に開口１２を
設ける（図９（ｄ）参照）。そして、開口１２からわず
かに突出するまでシリコンを成長させ、シリコン種結晶
１３を形成する（図９（ｅ）参照）。しかる後、シリコ
ン種結晶１３の表面にシリコン窒化膜１４を形成した
後、酸化を行う（図９（ｇ）参照）。これにより、開口
１２の底部にてフィールド酸化層１５が結合し、シリコ
ン種結晶１３がシリコン基板１から絶縁される（図９
（ｈ）参照）。その後、シリコン種結晶１３からエピタ
キシャル成長を行いシリコン成長層１６を得る（図９
（ｉ）参照）。このシリコン成長層１６に、素子を形成
するといった方法である。なお、図９（ｂ）（ｃ）中、
１７はマスク、１７ａはマスク１７に形成された開口部
である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図６および図９に示し
たＳＯＩ構造の製造方法においては、以下の問題点が指
摘されている。まず、図６に示したＳＯＩ構造の製造方
法では、シリコン基板１とシリコン単結晶島５とを完全
に絶縁分離したＳＯＩ構造を得るには、同じような工程
を繰り返し行わなければならず、製造工程が長くなって
いる。また、シリコン単結晶島５の下部の酸化シリコン
６の成長が不十分であったり、または図８に示す各トレ
ンチ３から横方向に拡がったシリコンエッチング部分の
境界Ａに位置するシリコンが、薄く残されずに、完全に
除去された場合等には、シリコン単結晶島５が固定され
ず、次のトレンチの形成時に消失してしまう可能性があ
った。
たＳＯＩ構造の製造方法においては、以下の問題点が指
摘されている。まず、図６に示したＳＯＩ構造の製造方
法では、シリコン基板１とシリコン単結晶島５とを完全
に絶縁分離したＳＯＩ構造を得るには、同じような工程
を繰り返し行わなければならず、製造工程が長くなって
いる。また、シリコン単結晶島５の下部の酸化シリコン
６の成長が不十分であったり、または図８に示す各トレ
ンチ３から横方向に拡がったシリコンエッチング部分の
境界Ａに位置するシリコンが、薄く残されずに、完全に
除去された場合等には、シリコン単結晶島５が固定され
ず、次のトレンチの形成時に消失してしまう可能性があ
った。
【０００７】一方、図９に示したＳＯＩ構造の製造方法
では、図６の技術での問題点が発生することがないもの
の、シリコン種結晶１３をエピタキシャル成長させた
り、ＣＶＤ法等でアモルファスシリコンあるいはポリシ
リコン結晶層を形成し、レーザ等で溶融して再結晶化す
る必要があり、基板結晶そのものを絶縁分離しＳＯＩ構
造が得られない。よって、製造工程が複雑となって、し
かもコスト高となっている。
では、図６の技術での問題点が発生することがないもの
の、シリコン種結晶１３をエピタキシャル成長させた
り、ＣＶＤ法等でアモルファスシリコンあるいはポリシ
リコン結晶層を形成し、レーザ等で溶融して再結晶化す
る必要があり、基板結晶そのものを絶縁分離しＳＯＩ構
造が得られない。よって、製造工程が複雑となって、し
かもコスト高となっている。
【０００８】本発明は、上記に鑑み、シリコン単結晶島
の固定を確実にでき、基板結晶そのものを絶縁分離して
ＳＯＩ構造を得ることができるＳＯＩ構造の製造方法の
提供を目的とする。
の固定を確実にでき、基板結晶そのものを絶縁分離して
ＳＯＩ構造を得ることができるＳＯＩ構造の製造方法の
提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のＳＯＩ構造の製
造方法は、面方位（１００）のシリコン基板上に、シリ
コン酸化膜およびシリコン窒化膜を順次積層する工程、
シリコン窒化膜上にレジストをパターン形成し、このレ
ジストパターンに従って異方性エッチングにより、シリ
コン窒化膜、シリコン酸化膜およびシリコン基板をエッ
チング除去して面方位（１１１）のトレンチを形成する
工程、レジストを除去した後、シリコン窒化膜の表面お
よびトレンチの全面に、酸化シリコンを堆積する工程、
異方性エッチングにより、前工程にて堆積された酸化シ
リコンを、トレンチの側壁のみ残してエッチング除去
し、トレンチの底部からシリコンを露出させる工程、異
方性エッチングにより、トレンチのシリコン露出部分を
エッチング除去して、トレンチを深くする工程、結晶依
存度の大きいエッチング液を用いて、前工程でトレンチ
を深くした部分を横方向にエッチングし、シリコン基板
と繋がった状態でシリコン単結晶島を形成する工程、熱
酸化により、シリコン酸化膜を成長させ、このシリコン
酸化膜によって、トレンチにより囲まれたシリコン単結
晶島をシリコン基板から完全に絶縁分離する工程、なら
びにトレンチに絶縁物質を充填してトレンチを埋める工
程を含むことを特徴としている。
造方法は、面方位（１００）のシリコン基板上に、シリ
コン酸化膜およびシリコン窒化膜を順次積層する工程、
シリコン窒化膜上にレジストをパターン形成し、このレ
ジストパターンに従って異方性エッチングにより、シリ
コン窒化膜、シリコン酸化膜およびシリコン基板をエッ
チング除去して面方位（１１１）のトレンチを形成する
工程、レジストを除去した後、シリコン窒化膜の表面お
よびトレンチの全面に、酸化シリコンを堆積する工程、
異方性エッチングにより、前工程にて堆積された酸化シ
リコンを、トレンチの側壁のみ残してエッチング除去
し、トレンチの底部からシリコンを露出させる工程、異
方性エッチングにより、トレンチのシリコン露出部分を
エッチング除去して、トレンチを深くする工程、結晶依
存度の大きいエッチング液を用いて、前工程でトレンチ
を深くした部分を横方向にエッチングし、シリコン基板
と繋がった状態でシリコン単結晶島を形成する工程、熱
酸化により、シリコン酸化膜を成長させ、このシリコン
酸化膜によって、トレンチにより囲まれたシリコン単結
晶島をシリコン基板から完全に絶縁分離する工程、なら
びにトレンチに絶縁物質を充填してトレンチを埋める工
程を含むことを特徴としている。
【００１０】
【作用】上記製造方法において、新たにエピタキシャル
成長あるいはＣＶＤ法等での結晶成長をさせなくても、
基板そのものの結晶をＳＯＩ構造にできる。また、結晶
依存度の大きいエッチング液を用いて、トレンチを深く
した部分を横方向にエッチング除去し、シリコン基板と
繋がった状態でシリコン単結晶島を形成してから、熱酸
化により、シリコン酸化膜を成長させ、このシリコン酸
化膜によってトレンチにより囲まれたシリコン単結晶島
をシリコン酸化膜によってシリコン基板から完全に絶縁
分離しているから、シリコン単結晶島の固定はよくな
る。
成長あるいはＣＶＤ法等での結晶成長をさせなくても、
基板そのものの結晶をＳＯＩ構造にできる。また、結晶
依存度の大きいエッチング液を用いて、トレンチを深く
した部分を横方向にエッチング除去し、シリコン基板と
繋がった状態でシリコン単結晶島を形成してから、熱酸
化により、シリコン酸化膜を成長させ、このシリコン酸
化膜によってトレンチにより囲まれたシリコン単結晶島
をシリコン酸化膜によってシリコン基板から完全に絶縁
分離しているから、シリコン単結晶島の固定はよくな
る。
【００１１】さらに、レジストパターンに従ってトレン
チを形成しいるので、１つのＳＯＩ構造を得るのに、各
工程を繰り返し行う必要はない。
チを形成しいるので、１つのＳＯＩ構造を得るのに、各
工程を繰り返し行う必要はない。
【００１２】
【実施例】本発明の一実施例によるＳＯＩ（Ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造の
製造方法を図１に基づいて説明する。図１は本発明の一
実施例に係るＳＯＩ構造の製造方法を工程順に示す断面
図である。図１（ａ）のように、面方位（１００）のシ
リコン基板２０を酸素気流中に置いて高温とし、表面を
熱酸化して、シリコン基板２０の上部表面にシリコン酸
化膜（ＳｉＯ2 膜）２１を積層し、その後、ＣＶＤ（Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
法により、シリコン酸化膜２１上にシリコン窒化膜（Ｓ
ｉ3 Ｎ4 膜）２２を積層する。このシリコン酸化膜２１
は、例えば５０ｎｍ程度の厚さに薄く形成することが好
ましく、シリコン窒化膜２２は、例えば１００ｎｍ程度
の厚さに形成することが好ましい。
ｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造の
製造方法を図１に基づいて説明する。図１は本発明の一
実施例に係るＳＯＩ構造の製造方法を工程順に示す断面
図である。図１（ａ）のように、面方位（１００）のシ
リコン基板２０を酸素気流中に置いて高温とし、表面を
熱酸化して、シリコン基板２０の上部表面にシリコン酸
化膜（ＳｉＯ2 膜）２１を積層し、その後、ＣＶＤ（Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
法により、シリコン酸化膜２１上にシリコン窒化膜（Ｓ
ｉ3 Ｎ4 膜）２２を積層する。このシリコン酸化膜２１
は、例えば５０ｎｍ程度の厚さに薄く形成することが好
ましく、シリコン窒化膜２２は、例えば１００ｎｍ程度
の厚さに形成することが好ましい。
【００１３】次に、図１（ｂ）のように、シリコン窒化
膜２２上にフォトレジスト２３をパターン形成する。こ
のフォトレジスト２３をマスクとして、レジストパター
ンに従ってＲＩＥ等のの異方性エッチングにより、シリ
コン窒化膜２２、シリコン酸化膜２１およびシリコン基
板２０をエッチング除去して面方位（１１１）のトレン
チ２４を形成する。このように、ＲＩＥ等のの異方性エ
ッチングすることにより、垂直方向のみエッチングが進
み、例えば、図２に示すような、パターン通りのトレン
チ２４を形成するこができる。図２は図１（ｂ）の工程
終了時のトレンチパターンの一例を示す平面図である。
このような、トレンチパターンを設計するための諸条件
は、マスクとなるレジスト２３のパターン幅Ｗは一定
でなければならないが、パターン長さＬはＷ以上であれ
ばいくらでもよい。トレンチ２４の幅は、自由に設定
できるが、エッチングあるいはＣＶＤで問題が発生しな
い程度の寸法は必要となる。Ｌ字形のパターンは、Ｗ
が守られている限りはよい。全てのパターンは、面方
位（１００）方向になっていること等が挙げられる。
膜２２上にフォトレジスト２３をパターン形成する。こ
のフォトレジスト２３をマスクとして、レジストパター
ンに従ってＲＩＥ等のの異方性エッチングにより、シリ
コン窒化膜２２、シリコン酸化膜２１およびシリコン基
板２０をエッチング除去して面方位（１１１）のトレン
チ２４を形成する。このように、ＲＩＥ等のの異方性エ
ッチングすることにより、垂直方向のみエッチングが進
み、例えば、図２に示すような、パターン通りのトレン
チ２４を形成するこができる。図２は図１（ｂ）の工程
終了時のトレンチパターンの一例を示す平面図である。
このような、トレンチパターンを設計するための諸条件
は、マスクとなるレジスト２３のパターン幅Ｗは一定
でなければならないが、パターン長さＬはＷ以上であれ
ばいくらでもよい。トレンチ２４の幅は、自由に設定
できるが、エッチングあるいはＣＶＤで問題が発生しな
い程度の寸法は必要となる。Ｌ字形のパターンは、Ｗ
が守られている限りはよい。全てのパターンは、面方
位（１００）方向になっていること等が挙げられる。
【００１４】そして、硫酸と過酸化水素の混合液によ
り、フォトレジスト２３を除去した後、図１（ｃ）のよ
うに、シリコン窒化膜２２の表面およびトレンチ２４の
全面に、酸化シリコン２５を堆積する。その後、図１
（ｄ）のように、ＲＩＥの異方性エッチングにより、図
１（ｃ）の工程にて堆積された酸化シリコン２５をエッ
チング除去する。酸化シリコン２５は、平面方向のみエ
ッチングされるので、トレンチ２４の側壁の酸化シリコ
ン２５が残り、トレンチ２４の底部からシリコンが露出
する。
り、フォトレジスト２３を除去した後、図１（ｃ）のよ
うに、シリコン窒化膜２２の表面およびトレンチ２４の
全面に、酸化シリコン２５を堆積する。その後、図１
（ｄ）のように、ＲＩＥの異方性エッチングにより、図
１（ｃ）の工程にて堆積された酸化シリコン２５をエッ
チング除去する。酸化シリコン２５は、平面方向のみエ
ッチングされるので、トレンチ２４の側壁の酸化シリコ
ン２５が残り、トレンチ２４の底部からシリコンが露出
する。
【００１５】しかる後、図１（ｅ）のように、ＲＩＥの
異方性エッチングにより、シリコン基板２０の露出部分
をエッチング除去して、トレンチ２４を深くする。次
に、図１（ｆ）のように、ピロカテコール（ｐｙｒｏｃ
ａｔｅｃｈｏｌ）あるいはＫＯＨ等の結晶依存度の大き
いエッチング液を用いて、トレンチ２４をエッチングす
る。このとき、トレンチ２４がエッチングされるのは、
図３に示すＢの領域となる。すなわち、エッチング速度
は、（１００）＞（１１１）であるので、トレンチ２４
の横方向へのエッチング深さＤは、トレンチ２４の側壁
のシリコンの露出幅Ｈで決定される。したがって、エッ
チング深さＤは下記（１）式で表され、エッチング領域
Ｂは、Ｒ１＝５５度、Ｒ２＝１６０度をもってエッチン
グされることになる。そのため、図１（ｄ）の工程で残
された酸化シリコン２５によって保護されたトレンチ２
４の上部側壁はエッチングされないで残り、図１（ｅ）
の工程でトレンチ２４を深くした部分がエッチング除去
されることによって、シリコン基板２０と繋がった状態
でシリコン単結晶島２６が形成される。
異方性エッチングにより、シリコン基板２０の露出部分
をエッチング除去して、トレンチ２４を深くする。次
に、図１（ｆ）のように、ピロカテコール（ｐｙｒｏｃ
ａｔｅｃｈｏｌ）あるいはＫＯＨ等の結晶依存度の大き
いエッチング液を用いて、トレンチ２４をエッチングす
る。このとき、トレンチ２４がエッチングされるのは、
図３に示すＢの領域となる。すなわち、エッチング速度
は、（１００）＞（１１１）であるので、トレンチ２４
の横方向へのエッチング深さＤは、トレンチ２４の側壁
のシリコンの露出幅Ｈで決定される。したがって、エッ
チング深さＤは下記（１）式で表され、エッチング領域
Ｂは、Ｒ１＝５５度、Ｒ２＝１６０度をもってエッチン
グされることになる。そのため、図１（ｄ）の工程で残
された酸化シリコン２５によって保護されたトレンチ２
４の上部側壁はエッチングされないで残り、図１（ｅ）
の工程でトレンチ２４を深くした部分がエッチング除去
されることによって、シリコン基板２０と繋がった状態
でシリコン単結晶島２６が形成される。
【００１６】Ｄ≒２／３・Ｈ・・・（１） そして、図１（ｇ）のように、シリコン酸化膜２１、シ
リコン窒化膜２２をエッチング除去した後、再び熱酸化
してシリコン酸化膜２７を成長させ、トレンチ２４によ
り囲まれたシリコン単結晶島２６を、シリコン酸化膜２
７によってシリコン基板２０から完全に絶縁分離する。
このように、シリコン酸化膜２７によって、シリコン単
結晶島２６とシリコン基板２０とを完全に絶縁分離する
には、図４に示すように、シリコン単結晶島２６の幅Ｗ
を、図１（ｆ）のエッチング深さＤの約２倍程度にすれ
ば、シリコン単結晶島２６とシリコン基板２０とを完全
に絶縁分離することができることがわかる。なお、図４
における破線は、シリコン酸化膜２１、シリコン窒化膜
２２をエッチング除去した後の面を示している。したが
って、上記（１）式よりシリコン単結晶島２６の幅Ｗは
下記（２）式で表される。
リコン窒化膜２２をエッチング除去した後、再び熱酸化
してシリコン酸化膜２７を成長させ、トレンチ２４によ
り囲まれたシリコン単結晶島２６を、シリコン酸化膜２
７によってシリコン基板２０から完全に絶縁分離する。
このように、シリコン酸化膜２７によって、シリコン単
結晶島２６とシリコン基板２０とを完全に絶縁分離する
には、図４に示すように、シリコン単結晶島２６の幅Ｗ
を、図１（ｆ）のエッチング深さＤの約２倍程度にすれ
ば、シリコン単結晶島２６とシリコン基板２０とを完全
に絶縁分離することができることがわかる。なお、図４
における破線は、シリコン酸化膜２１、シリコン窒化膜
２２をエッチング除去した後の面を示している。したが
って、上記（１）式よりシリコン単結晶島２６の幅Ｗは
下記（２）式で表される。
【００１７】Ｗ≒２Ｄ＝４／３・Ｈ・・・（２） この（２）式に基づいて、図１（ｅ）の工程でのトレン
チ２４のエッチング深さを制御すれば、両側のトレンチ
２４から成長したシリコン酸化膜２７同士が接合し、シ
リコン単結晶島２６とシリコン基板２０とを完全に絶縁
分離することができる。なお、この工程においては、必
ずしもシリコン酸化膜２１、シリコン窒化膜２２をエッ
チング除去する必要はない。
チ２４のエッチング深さを制御すれば、両側のトレンチ
２４から成長したシリコン酸化膜２７同士が接合し、シ
リコン単結晶島２６とシリコン基板２０とを完全に絶縁
分離することができる。なお、この工程においては、必
ずしもシリコン酸化膜２１、シリコン窒化膜２２をエッ
チング除去する必要はない。
【００１８】しかる後、トレンチ２４にＳＯＧあるいは
ＢＰＳＧ等の絶縁物質２８を充填してトレンチ２４を埋
め、アニール後、エッチバックにより平坦化する。上記
ＳＯＩ構想の製造方法によると、新たにエピタキシャル
成長あるいはＣＶＤ法等での結晶成長をさせなくても、
基板そのものの結晶をＳＯＩ構造にできる。
ＢＰＳＧ等の絶縁物質２８を充填してトレンチ２４を埋
め、アニール後、エッチバックにより平坦化する。上記
ＳＯＩ構想の製造方法によると、新たにエピタキシャル
成長あるいはＣＶＤ法等での結晶成長をさせなくても、
基板そのものの結晶をＳＯＩ構造にできる。
【００１９】また、図１（ｆ）の工程において、結晶依
存度の大きいエッチング液を用いて、図１（ｅ）の工程
でトレンチ２４を深くした部分を横方向にエッチング除
去し、シリコン基板２０と繋がった状態でシリコン単結
晶島２６を形成してから、図１（ｇ）の工程において、
熱酸化により、シリコン酸化膜２７を成長させ、このシ
リコン酸化膜２７によってトレンチ２４により囲まれた
シリコン単結晶島２６をシリコン酸化膜２７によってシ
リコン基板２０から完全に絶縁分離しているから、シリ
コン単結晶島２６の固定はよくなる。
存度の大きいエッチング液を用いて、図１（ｅ）の工程
でトレンチ２４を深くした部分を横方向にエッチング除
去し、シリコン基板２０と繋がった状態でシリコン単結
晶島２６を形成してから、図１（ｇ）の工程において、
熱酸化により、シリコン酸化膜２７を成長させ、このシ
リコン酸化膜２７によってトレンチ２４により囲まれた
シリコン単結晶島２６をシリコン酸化膜２７によってシ
リコン基板２０から完全に絶縁分離しているから、シリ
コン単結晶島２６の固定はよくなる。
【００２０】さらに、図１（ｂ）の工程では、レジスト
パターンに従ってトレンチ２４を形成しいるので、１つ
のＳＯＩ構造を得るのに、図１（ａ）〜（ｈ）の工程を
繰り返し行う必要はない。なお、本発明は、上記実施例
に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの変
更または修正を加え得ることは勿論である。
パターンに従ってトレンチ２４を形成しいるので、１つ
のＳＯＩ構造を得るのに、図１（ａ）〜（ｈ）の工程を
繰り返し行う必要はない。なお、本発明は、上記実施例
に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの変
更または修正を加え得ることは勿論である。
【００２１】例えば、上記工程を繰り返し行い、図５の
ように、複数層ＳＯＩ構造を形成してもよい。この場
合、シリコン単結晶島２６は安定しているので、シリコ
ン単結晶島２６が消失するといったことはない。また、
シリコン単結晶島２６の幅を、上記（２）式の幅より大
きくとれば、シリコン基板と上のシリコン単結晶島とを
繋ぐことができ、同一基板上に、シリコン基板と繋がっ
たシリコン単結晶島と、完全にシリコン酸化膜で絶縁分
離されたシリコン単結晶島とを同時に形成することがで
きる。
ように、複数層ＳＯＩ構造を形成してもよい。この場
合、シリコン単結晶島２６は安定しているので、シリコ
ン単結晶島２６が消失するといったことはない。また、
シリコン単結晶島２６の幅を、上記（２）式の幅より大
きくとれば、シリコン基板と上のシリコン単結晶島とを
繋ぐことができ、同一基板上に、シリコン基板と繋がっ
たシリコン単結晶島と、完全にシリコン酸化膜で絶縁分
離されたシリコン単結晶島とを同時に形成することがで
きる。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明の
製造方法によると、新たにエピタキシャル成長あるいは
ＣＶＤ法等での結晶成長をさせなくても、基板そのもの
の結晶をＳＯＩ構造にできる。また、結晶依存度の大き
いエッチング液を用いて、トレンチ２４を深くした部分
を横方向にエッチング除去し、シリコン基板と繋がった
状態でシリコン単結晶島を形成してから、熱酸化によ
り、シリコン酸化膜を成長させ、このシリコン酸化膜に
よってトレンチにより囲まれたシリコン単結晶島をシリ
コン酸化膜によってシリコン基板から完全に絶縁分離し
ているから、シリコン単結晶島の固定はよくなる。
製造方法によると、新たにエピタキシャル成長あるいは
ＣＶＤ法等での結晶成長をさせなくても、基板そのもの
の結晶をＳＯＩ構造にできる。また、結晶依存度の大き
いエッチング液を用いて、トレンチ２４を深くした部分
を横方向にエッチング除去し、シリコン基板と繋がった
状態でシリコン単結晶島を形成してから、熱酸化によ
り、シリコン酸化膜を成長させ、このシリコン酸化膜に
よってトレンチにより囲まれたシリコン単結晶島をシリ
コン酸化膜によってシリコン基板から完全に絶縁分離し
ているから、シリコン単結晶島の固定はよくなる。
【００２３】さらに、レジストパターンに従ってトレン
チを形成しいるので、１つのＳＯＩ構造を得るのに、各
工程を繰り返し行う必要はない。さらにまた、シリコン
単結晶島の幅を変化させることにより、同一基板上に、
シリコン基板と繋がったシリコン単結晶島と、完全にシ
リコン酸化膜で絶縁分離されたシリコン単結晶島とを同
時に形成することができる。
チを形成しいるので、１つのＳＯＩ構造を得るのに、各
工程を繰り返し行う必要はない。さらにまた、シリコン
単結晶島の幅を変化させることにより、同一基板上に、
シリコン基板と繋がったシリコン単結晶島と、完全にシ
リコン酸化膜で絶縁分離されたシリコン単結晶島とを同
時に形成することができる。
【図１】本発明の一実施例に係るＳＯＩ構造の製造方法
を工程順に示す断面図である。
を工程順に示す断面図である。
【図２】図１（ａ）の工程終了時のトレンチパターンの
一例を示す平面図である。
一例を示す平面図である。
【図３】図１（ｆ）の工程でエッチング除去される領域
を示す図である。
を示す図である。
【図４】図１（ｇ）の工程において、シリコン酸化膜に
よりシリコン基板とシリコン単結晶島とが完全に絶縁分
離される説明図である。
よりシリコン基板とシリコン単結晶島とが完全に絶縁分
離される説明図である。
【図５】図１の各工程を繰り返し行い、複数層のＳＯＩ
構造を形成した例を示す断面図でる。
構造を形成した例を示す断面図でる。
【図６】従来のＳＯＩ構造の製造方法を工程順に示す断
面図である。
面図である。
【図７】図５（ａ）の工程終了時の平面図である。
【図８】図５（ｃ）の工程終了時の平面図である。
【図９】他の従来例に係るＳＯＩ構造の製造方法を工程
順に示す断面図である。
順に示す断面図である。
２０ シリコン基板 ２１ シリコン酸化膜 ２２ シリコン窒化膜 ２３ レジスト ２４ トレンチ ２５ 酸化シリコン ２６ シリコン単結晶島 ２７ シリコン酸化膜 ２８ 絶縁物質
Claims (1)
- 【請求項１】面方位（１００）のシリコン基板上に、シ
リコン酸化膜およびシリコン窒化膜を順次積層する工
程、 シリコン窒化膜上にレジストをパターン形成し、このレ
ジストパターンに従って異方性エッチングにより、シリ
コン窒化膜、シリコン酸化膜およびシリコン基板をエッ
チング除去して面方位（１１１）のトレンチを形成する
工程、 レジストを除去した後、シリコン窒化膜の表面およびト
レンチの全面に、酸化シリコンを堆積する工程、 異方性エッチングにより、前工程にて堆積された酸化シ
リコンを、トレンチの側壁のみ残してエッチング除去
し、トレンチの底部からシリコンを露出させる工程、 異方性エッチングにより、トレンチのシリコン露出部分
をエッチング除去して、トレンチを深くする工程、 結晶依存度の大きいエッチング液を用いて、前工程でト
レンチを深くした部分を横方向にエッチングし、シリコ
ン基板と繋がった状態でシリコン単結晶島を形成する工
程、 熱酸化により、シリコン酸化膜を成長させ、このシリコ
ン酸化膜によって、トレンチにより囲まれたシリコン単
結晶島をシリコン基板から完全に絶縁分離する工程、な
らびにトレンチに絶縁物質を充填してトレンチを埋める
工程を含むことを特徴とするＳＯＩ構造の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4578992A JPH05243536A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | Ｓｏｉ構造の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4578992A JPH05243536A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | Ｓｏｉ構造の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243536A true JPH05243536A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12729050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4578992A Pending JPH05243536A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | Ｓｏｉ構造の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05243536A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100562058B1 (ko) * | 2002-02-14 | 2006-03-17 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체장치의 제조방법 |
| CN104124140A (zh) * | 2013-04-24 | 2014-10-29 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 形成交替排列的p型和n型半导体薄层的方法 |
-
1992
- 1992-03-03 JP JP4578992A patent/JPH05243536A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100562058B1 (ko) * | 2002-02-14 | 2006-03-17 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체장치의 제조방법 |
| CN104124140A (zh) * | 2013-04-24 | 2014-10-29 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 形成交替排列的p型和n型半导体薄层的方法 |
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