JP2001308172A - Ｓｏｉ基板の製造方法 - Google Patents
Ｓｏｉ基板の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パターン形成した埋込み酸化膜のエッジ領域
を窒化膜にて覆うことにより露出させず、これにより基
板本体の表面に不要な凹溝が形成されたり、或いは埋込
み酸化膜に不要な空洞が形成されるのを防止する。 【解決手段】 シリコン単結晶からなる基板本体１２の
表面に窒化膜２１を形成し、窒化膜２１の表面に表面酸
化膜１４を形成する。次いで表面酸化膜１４の表面に所
定のパターンのレジスト層１６を形成し、レジスト層１
６をマスクにして表面酸化膜１４及び窒化膜２１をエッ
チングする。次にレジスト層１６を除去して基板本体１
２を洗浄し、表面酸化膜１４をマスクにして基板本体１
２の表面に垂直に酸素イオン２３を注入する。更に基板
本体１２を１３００℃以上でアニール処理して基板本体
１２の内部に埋込み酸化膜１３を形成した後に、表面酸
化膜１４を除去する。
を窒化膜にて覆うことにより露出させず、これにより基
板本体の表面に不要な凹溝が形成されたり、或いは埋込
み酸化膜に不要な空洞が形成されるのを防止する。 【解決手段】 シリコン単結晶からなる基板本体１２の
表面に窒化膜２１を形成し、窒化膜２１の表面に表面酸
化膜１４を形成する。次いで表面酸化膜１４の表面に所
定のパターンのレジスト層１６を形成し、レジスト層１
６をマスクにして表面酸化膜１４及び窒化膜２１をエッ
チングする。次にレジスト層１６を除去して基板本体１
２を洗浄し、表面酸化膜１４をマスクにして基板本体１
２の表面に垂直に酸素イオン２３を注入する。更に基板
本体１２を１３００℃以上でアニール処理して基板本体
１２の内部に埋込み酸化膜１３を形成した後に、表面酸
化膜１４を除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＳＩＭＯＸ（Sepa
ration by IMplanted OXygen）技術により作製されたＳ
ＯＩ（Silicon-On-Insulator）構造素子とバルク構造素
子とが混載されたＳＯＩ基板の製造方法に関するもので
ある。
ration by IMplanted OXygen）技術により作製されたＳ
ＯＩ（Silicon-On-Insulator）構造素子とバルク構造素
子とが混載されたＳＯＩ基板の製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のＳＯＩ基板の製造方法と
して、半導体基板の表面のトランジスタ領域となる部分
に所定のパターンに形成された表面酸化膜を設け、酸素
イオン又は窒素イオンを上記半導体基板に注入し、更に
熱処理を行って埋込み酸化膜をトランジスタ領域の下部
まで形成した半導体装置の製造方法が開示されている
（特開昭６２−１９０８４６号）。この半導体装置の製
造方法では、結晶性の良い半導体基板をその結晶性を劣
化させることなく、トランジスタ領域に利用しながら、
寄生容量が低減されかつ素子間相互作用の小さい高密度
・高速・低消費電力の半導体装置を形成することができ
る。
して、半導体基板の表面のトランジスタ領域となる部分
に所定のパターンに形成された表面酸化膜を設け、酸素
イオン又は窒素イオンを上記半導体基板に注入し、更に
熱処理を行って埋込み酸化膜をトランジスタ領域の下部
まで形成した半導体装置の製造方法が開示されている
（特開昭６２−１９０８４６号）。この半導体装置の製
造方法では、結晶性の良い半導体基板をその結晶性を劣
化させることなく、トランジスタ領域に利用しながら、
寄生容量が低減されかつ素子間相互作用の小さい高密度
・高速・低消費電力の半導体装置を形成することができ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の特
開昭６２−１９０８４６号公報に示された半導体装置の
製造方法では、埋込み酸化膜のエッジ領域が第２図
（ｅ）に示すように、基板本体の表面に露出してしまう
ため、表面酸化膜の除去時にエッジ領域がエッチングさ
れ、基板本体の表面にエッジ領域に沿って凹溝が形成さ
れたり、或いは埋込み酸化膜に空洞が形成される場合が
あった。本発明の目的は、パターン形成した埋込み酸化
膜のエッジ領域を窒化膜又は第１表面酸化膜にて覆うこ
とにより露出させず、これにより基板本体の表面に不要
な凹溝が形成されたり、或いは埋込み酸化膜に不要な空
洞が形成されるのを防止することができる、ＳＯＩ基板
の製造方法を提供することにある。
開昭６２−１９０８４６号公報に示された半導体装置の
製造方法では、埋込み酸化膜のエッジ領域が第２図
（ｅ）に示すように、基板本体の表面に露出してしまう
ため、表面酸化膜の除去時にエッジ領域がエッチングさ
れ、基板本体の表面にエッジ領域に沿って凹溝が形成さ
れたり、或いは埋込み酸化膜に空洞が形成される場合が
あった。本発明の目的は、パターン形成した埋込み酸化
膜のエッジ領域を窒化膜又は第１表面酸化膜にて覆うこ
とにより露出させず、これにより基板本体の表面に不要
な凹溝が形成されたり、或いは埋込み酸化膜に不要な空
洞が形成されるのを防止することができる、ＳＯＩ基板
の製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、シリコン単結晶からなる基板本体１
２の表面に窒化膜２１を形成する工程と、窒化膜２１の
表面に表面酸化膜１４を形成する工程と、表面酸化膜１
４の表面に所定のパターンのレジスト層１６を形成する
工程と、レジスト層１６をマスクにして表面酸化膜１４
及び窒化膜２１をエッチングする工程と、レジスト層１
６を除去して基板本体１２を洗浄する工程と、表面酸化
膜１４をマスクにして基板本体１２の表面に垂直に酸素
イオン２３を注入する工程と、基板本体１２を１３００
℃以上でアニール処理して基板本体１２の内部に埋込み
酸化膜１３を形成した後に表面酸化膜１４を除去する工
程とを含むＳＯＩ基板の製造方法である。この請求項１
に記載されたＳＯＩ基板の製造方法では、表面酸化膜１
４及び窒化膜２１の内周縁が基板本体１２の表面に対し
て垂直ではなく、傾斜して鋸歯状に形成されているた
め、酸素イオン２３を注入してアニール処理すると、埋
込み酸化膜１３のエッジ領域１３ａが基板本体１２の表
面に露出する。しかし、このエッジ領域１３ａは窒化膜
２１にて覆われて保護されているため、埋込み酸化膜１
３はエッチング液等により浸食されることはない。
図１に示すように、シリコン単結晶からなる基板本体１
２の表面に窒化膜２１を形成する工程と、窒化膜２１の
表面に表面酸化膜１４を形成する工程と、表面酸化膜１
４の表面に所定のパターンのレジスト層１６を形成する
工程と、レジスト層１６をマスクにして表面酸化膜１４
及び窒化膜２１をエッチングする工程と、レジスト層１
６を除去して基板本体１２を洗浄する工程と、表面酸化
膜１４をマスクにして基板本体１２の表面に垂直に酸素
イオン２３を注入する工程と、基板本体１２を１３００
℃以上でアニール処理して基板本体１２の内部に埋込み
酸化膜１３を形成した後に表面酸化膜１４を除去する工
程とを含むＳＯＩ基板の製造方法である。この請求項１
に記載されたＳＯＩ基板の製造方法では、表面酸化膜１
４及び窒化膜２１の内周縁が基板本体１２の表面に対し
て垂直ではなく、傾斜して鋸歯状に形成されているた
め、酸素イオン２３を注入してアニール処理すると、埋
込み酸化膜１３のエッジ領域１３ａが基板本体１２の表
面に露出する。しかし、このエッジ領域１３ａは窒化膜
２１にて覆われて保護されているため、埋込み酸化膜１
３はエッチング液等により浸食されることはない。
【０００５】請求項２に係る発明は、図２に示すよう
に、シリコン単結晶からなる基板本体４２の表面に第１
表面酸化膜５１を形成する工程と、第１表面酸化膜５１
の表面に窒化膜４４を形成する工程と、窒化膜４４の表
面に第２表面酸化膜５２を形成する工程と、第２表面酸
化膜５２の表面に所定のパターンのレジスト層４６を形
成する工程と、レジスト層４６をマスクにして第２表面
酸化膜５２，窒化膜４４及び第１表面酸化膜５１をエッ
チングする工程と、レジスト層４６を除去して基板本体
４２を洗浄する工程と、第２表面酸化膜５２をマスクに
して基板本体４２の表面に垂直に酸素イオン５３を注入
する工程と、基板本体４２を１３００℃以上でアニール
処理して基板本体４２の内部に埋込み酸化膜４３を形成
した後に第２表面酸化膜５２及び窒化膜４４を除去する
工程とを含むＳＯＩ基板の製造方法である。この請求項
２に記載されたＳＯＩ基板の製造方法では、第２表面酸
化膜５２，窒化膜４４及び第１表面酸化膜５１の内周縁
が基板本体４２の表面に対して垂直ではなく、傾斜して
鋸歯状に形成されているため、酸素イオン５３を注入し
てアニール処理すると、埋込み酸化膜４３のエッジ領域
４３ａが基板本体４２の表面に露出する。しかし、この
エッジ領域４３ａは第１表面酸化膜５１にて覆われて保
護されているため、埋込み酸化膜４３はエッチング液等
により浸食されることはない。
に、シリコン単結晶からなる基板本体４２の表面に第１
表面酸化膜５１を形成する工程と、第１表面酸化膜５１
の表面に窒化膜４４を形成する工程と、窒化膜４４の表
面に第２表面酸化膜５２を形成する工程と、第２表面酸
化膜５２の表面に所定のパターンのレジスト層４６を形
成する工程と、レジスト層４６をマスクにして第２表面
酸化膜５２，窒化膜４４及び第１表面酸化膜５１をエッ
チングする工程と、レジスト層４６を除去して基板本体
４２を洗浄する工程と、第２表面酸化膜５２をマスクに
して基板本体４２の表面に垂直に酸素イオン５３を注入
する工程と、基板本体４２を１３００℃以上でアニール
処理して基板本体４２の内部に埋込み酸化膜４３を形成
した後に第２表面酸化膜５２及び窒化膜４４を除去する
工程とを含むＳＯＩ基板の製造方法である。この請求項
２に記載されたＳＯＩ基板の製造方法では、第２表面酸
化膜５２，窒化膜４４及び第１表面酸化膜５１の内周縁
が基板本体４２の表面に対して垂直ではなく、傾斜して
鋸歯状に形成されているため、酸素イオン５３を注入し
てアニール処理すると、埋込み酸化膜４３のエッジ領域
４３ａが基板本体４２の表面に露出する。しかし、この
エッジ領域４３ａは第１表面酸化膜５１にて覆われて保
護されているため、埋込み酸化膜４３はエッチング液等
により浸食されることはない。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１（ｉ）に示すように、ＳＯＩ基
板１１は基板本体１２と、この基板本体１２の内部に形
成された埋込み酸化膜１３と、基板本体１２の表面に所
定のパターンに形成された窒化膜２１とを有する。基板
本体１２はチョクラルスキー（ＣＺ）法により育成され
たシリコン単結晶棒の軸に直交する面［シリコン単結晶
の結晶構造の（１００）面］に沿って薄板状に切出され
る。また埋込み酸化膜１３は次のようにして形成され
る。なお、基板本体はＣＺ法ではなく、フローティング
・ゾーン（ＦＺ）法又はエピタキシャル成長法等により
育成されたシリコン単結晶棒又はシリコン単結晶板から
切出してもよい。
基づいて説明する。図１（ｉ）に示すように、ＳＯＩ基
板１１は基板本体１２と、この基板本体１２の内部に形
成された埋込み酸化膜１３と、基板本体１２の表面に所
定のパターンに形成された窒化膜２１とを有する。基板
本体１２はチョクラルスキー（ＣＺ）法により育成され
たシリコン単結晶棒の軸に直交する面［シリコン単結晶
の結晶構造の（１００）面］に沿って薄板状に切出され
る。また埋込み酸化膜１３は次のようにして形成され
る。なお、基板本体はＣＺ法ではなく、フローティング
・ゾーン（ＦＺ）法又はエピタキシャル成長法等により
育成されたシリコン単結晶棒又はシリコン単結晶板から
切出してもよい。
【０００７】先ず基板本体１２の表面に窒化膜２１を形
成し、この窒化膜２１の表面に表面酸化膜１４を形成す
る（図１（ａ））。窒化膜２１は窒化ケイ素膜（Ｓｉ3
Ｎ4膜）であり、モノシラン（ＳｉＨ4）とアンモニア
（ＮＨ3）との化学気相成長（ＣＶＤ）法により形成さ
れる。また表面酸化膜１４はシリコン酸化膜（ＳｉＯ2
膜）であり、ＣＶＤ法により形成される。窒化膜２１の
厚さは５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内に形成され、表面酸化
膜１４の厚さは２００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内に形
成される。窒化膜２１の厚さを上記範囲に限定したの
は、５ｎｍ未満では埋込み酸化膜１３のエッジ領域１３
ａが基板本体１２の表面に露出するおそれがあり、５０
ｎｍを越えると基板本体１２表面との段差が大きくなる
からである。また表面酸化膜１４を上記範囲に限定した
のは、２００ｎｍ未満では後述する酸素イオン２３が表
面酸化膜１４及び窒化膜２１を通過して基板本体１２に
注入されるおそれがあり、１０００ｎｍ以下で酸素イオ
ンを十分に遮断することができるからである。
成し、この窒化膜２１の表面に表面酸化膜１４を形成す
る（図１（ａ））。窒化膜２１は窒化ケイ素膜（Ｓｉ3
Ｎ4膜）であり、モノシラン（ＳｉＨ4）とアンモニア
（ＮＨ3）との化学気相成長（ＣＶＤ）法により形成さ
れる。また表面酸化膜１４はシリコン酸化膜（ＳｉＯ2
膜）であり、ＣＶＤ法により形成される。窒化膜２１の
厚さは５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内に形成され、表面酸化
膜１４の厚さは２００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内に形
成される。窒化膜２１の厚さを上記範囲に限定したの
は、５ｎｍ未満では埋込み酸化膜１３のエッジ領域１３
ａが基板本体１２の表面に露出するおそれがあり、５０
ｎｍを越えると基板本体１２表面との段差が大きくなる
からである。また表面酸化膜１４を上記範囲に限定した
のは、２００ｎｍ未満では後述する酸素イオン２３が表
面酸化膜１４及び窒化膜２１を通過して基板本体１２に
注入されるおそれがあり、１０００ｎｍ以下で酸素イオ
ンを十分に遮断することができるからである。
【０００８】次いで表面酸化膜１４の表面にフォトリソ
グラフィにより所定のパターンのレジスト層１６を形成
する（図１（ｂ）及び（ｃ））。このレジスト層１６は
フォトマスク１８を用いて露光し（図１（ｂ））、現像
及びリンスを経て、レジスト層１６に所定のパターンが
形成される（図１（ｃ））。
グラフィにより所定のパターンのレジスト層１６を形成
する（図１（ｂ）及び（ｃ））。このレジスト層１６は
フォトマスク１８を用いて露光し（図１（ｂ））、現像
及びリンスを経て、レジスト層１６に所定のパターンが
形成される（図１（ｃ））。
【０００９】上記レジスト層１６をマスクにして基板本
体１２をフッ酸アンモニウム水溶液及びフッ酸の混合液
からなるエッチング液に浸漬して、レジスト層１６にて
マスクされていない部分の表面酸化膜１４を除去した後
に（図１（ｄ））、基板本体１２を熱リン酸又はフッ酸
からなるエッチング液に浸漬して、レジスト層１６にて
マスクされていない部分の窒化膜２１を除去する（図１
（ｅ））。なお、上記表面酸化膜１４及び窒化膜２１の
エッチングは等方性エッチングであるため、表面酸化膜
１４及び窒化膜２１の内周縁は基板本体１２の表面に対
して垂直ではなく、傾斜して鋸歯状に形成される（図１
（ｅ））。エッチング終了後、硫酸過水等によりレジス
ト層１６を除去し（図１（ｆ））、その後、洗浄する。
体１２をフッ酸アンモニウム水溶液及びフッ酸の混合液
からなるエッチング液に浸漬して、レジスト層１６にて
マスクされていない部分の表面酸化膜１４を除去した後
に（図１（ｄ））、基板本体１２を熱リン酸又はフッ酸
からなるエッチング液に浸漬して、レジスト層１６にて
マスクされていない部分の窒化膜２１を除去する（図１
（ｅ））。なお、上記表面酸化膜１４及び窒化膜２１の
エッチングは等方性エッチングであるため、表面酸化膜
１４及び窒化膜２１の内周縁は基板本体１２の表面に対
して垂直ではなく、傾斜して鋸歯状に形成される（図１
（ｅ））。エッチング終了後、硫酸過水等によりレジス
ト層１６を除去し（図１（ｆ））、その後、洗浄する。
【００１０】次に表面酸化膜１４をマスクにして基板本
体１２の表面に垂直に酸素イオン２３を注入する（図１
（ｇ））。このときの酸素イオン２３の注入条件は注入
量が１×１０17／ｃｍ2〜２×１０18／ｃｍ2、好ましく
は１．５×１０17／ｃｍ2〜１．８×１０18／ｃｍ2であ
り、注入エネルギが５０ｋｅＶ〜３００ｋｅＶ、好まし
くは５０ｋｅＶ〜２２０ｋｅＶである。酸素イオン２３
の注入後、基板本体１２をアルゴン及び酸素の混合ガス
雰囲気中、或いは窒素及び酸素の混合ガス雰囲気中で、
１３００℃以上、好ましくは１３１０〜１３８０℃の範
囲内に２〜１００時間保持した後に徐冷するアニール処
理を行う（図１（ｈ））。これにより基板本体１２の酸
素イオン２３が注入された部分の酸化が促進されて、基
板本体１２の内部に埋込み酸化膜１３が形成される。更
に上記基板本体１２を熱リン酸又はフッ酸（エッチング
液）に浸漬して表面酸化膜１４を除去する（図１
（ｉ））。一方、図示しないが上記埋込み酸化膜１３が
形成された基板本体１２に分離領域を形成した後に、ド
ーパントを注入してソース領域及びドレイン領域を形成
することにより、基板本体１２にＳＯＩ構造素子及びバ
ルク構造素子が一体的に形成される。
体１２の表面に垂直に酸素イオン２３を注入する（図１
（ｇ））。このときの酸素イオン２３の注入条件は注入
量が１×１０17／ｃｍ2〜２×１０18／ｃｍ2、好ましく
は１．５×１０17／ｃｍ2〜１．８×１０18／ｃｍ2であ
り、注入エネルギが５０ｋｅＶ〜３００ｋｅＶ、好まし
くは５０ｋｅＶ〜２２０ｋｅＶである。酸素イオン２３
の注入後、基板本体１２をアルゴン及び酸素の混合ガス
雰囲気中、或いは窒素及び酸素の混合ガス雰囲気中で、
１３００℃以上、好ましくは１３１０〜１３８０℃の範
囲内に２〜１００時間保持した後に徐冷するアニール処
理を行う（図１（ｈ））。これにより基板本体１２の酸
素イオン２３が注入された部分の酸化が促進されて、基
板本体１２の内部に埋込み酸化膜１３が形成される。更
に上記基板本体１２を熱リン酸又はフッ酸（エッチング
液）に浸漬して表面酸化膜１４を除去する（図１
（ｉ））。一方、図示しないが上記埋込み酸化膜１３が
形成された基板本体１２に分離領域を形成した後に、ド
ーパントを注入してソース領域及びドレイン領域を形成
することにより、基板本体１２にＳＯＩ構造素子及びバ
ルク構造素子が一体的に形成される。
【００１１】このように製造されたＳＯＩ基板１１で
は、表面酸化膜１４及び窒化膜２１の内周縁が基板本体
１２の表面に対して垂直ではなく、傾斜して鋸歯状に形
成されているため、酸素イオン２３を注入してアニール
処理すると、埋込み酸化膜１３のエッジ領域１３ａが基
板本体１２の表面に露出する。しかし、このエッジ領域
１３ａは窒化膜２１にて覆われて保護されているため、
埋込み酸化膜１３がエッチング液等により浸食されるこ
とはなく、従って基板本体１２の表面に不要な凹溝が形
成されたり、或いは埋込み酸化膜１３に不要な空洞が形
成されるのを防止できる。
は、表面酸化膜１４及び窒化膜２１の内周縁が基板本体
１２の表面に対して垂直ではなく、傾斜して鋸歯状に形
成されているため、酸素イオン２３を注入してアニール
処理すると、埋込み酸化膜１３のエッジ領域１３ａが基
板本体１２の表面に露出する。しかし、このエッジ領域
１３ａは窒化膜２１にて覆われて保護されているため、
埋込み酸化膜１３がエッチング液等により浸食されるこ
とはなく、従って基板本体１２の表面に不要な凹溝が形
成されたり、或いは埋込み酸化膜１３に不要な空洞が形
成されるのを防止できる。
【００１２】図２は本発明の第２の実施の形態を示す。
この実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、ＳＯ
Ｉ基板４１は基板本体４２と、この基板本体４２の内部
に形成された埋込み酸化膜４３と、基板本体４２の表面
に所定のパターンに形成された第１表面酸化膜５１とを
有する。上記埋込み酸化膜４３は次のようにして形成さ
れる。
この実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、ＳＯ
Ｉ基板４１は基板本体４２と、この基板本体４２の内部
に形成された埋込み酸化膜４３と、基板本体４２の表面
に所定のパターンに形成された第１表面酸化膜５１とを
有する。上記埋込み酸化膜４３は次のようにして形成さ
れる。
【００１３】先ず基板本体４２の表面に第１表面酸化膜
５１を形成し、この第１表面酸化膜５１の表面に窒化膜
４４を形成し、更に窒化膜４４の表面に第２表面酸化膜
５２を形成する（図２（ａ））。第１表面酸化膜５１は
シリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）であり、基板本体４２を
熱酸化することにより、又はＣＶＤ法により形成され
る。また窒化膜４４は窒化ケイ素膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）であ
り、モノシラン（ＳｉＨ 4）とアンモニア（ＮＨ3）との
ＣＶＤ法により形成される。更に第２表面酸化膜５２は
シリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）であり、ＣＶＤ法により
形成される。第１表面酸化膜５１の厚さは５ｎｍ〜５０
ｎｍの範囲内に形成され、窒化膜４４の厚さは１０ｎｍ
〜５０ｎｍの範囲内に形成され、更に第２表面酸化膜５
２の厚さは２００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内に形成さ
れる。
５１を形成し、この第１表面酸化膜５１の表面に窒化膜
４４を形成し、更に窒化膜４４の表面に第２表面酸化膜
５２を形成する（図２（ａ））。第１表面酸化膜５１は
シリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）であり、基板本体４２を
熱酸化することにより、又はＣＶＤ法により形成され
る。また窒化膜４４は窒化ケイ素膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）であ
り、モノシラン（ＳｉＨ 4）とアンモニア（ＮＨ3）との
ＣＶＤ法により形成される。更に第２表面酸化膜５２は
シリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）であり、ＣＶＤ法により
形成される。第１表面酸化膜５１の厚さは５ｎｍ〜５０
ｎｍの範囲内に形成され、窒化膜４４の厚さは１０ｎｍ
〜５０ｎｍの範囲内に形成され、更に第２表面酸化膜５
２の厚さは２００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内に形成さ
れる。
【００１４】第１表面酸化膜５１の厚さを上記範囲に限
定したのは、５ｎｍ未満では埋込み酸化膜４３のエッジ
領域４３ａが基板本体４２の表面に露出するおそれがあ
り、５０ｎｍを越えると基板本体４２表面との段差が大
きくなるからである。また窒化膜４４の厚さを上記範囲
に限定したのは、１０ｎｍ未満では第２表面酸化膜５２
のエッチング時に第１表面酸化膜５１もエッチングされ
るおそれがあり、５０ｎｍを越えると基板本体４２が反
るおそれがあるからである。更に第２表面酸化膜５２の
厚さを上記範囲に限定したのは、２００ｎｍ未満では後
述する酸素イオン５３が第２表面酸化膜５２，窒化膜４
４及び第１表面酸化膜５１を通過して基板本体４２に注
入されるおそれがあり、１０００ｎｍ以下で酸素イオン
を十分に遮断することができるからである。
定したのは、５ｎｍ未満では埋込み酸化膜４３のエッジ
領域４３ａが基板本体４２の表面に露出するおそれがあ
り、５０ｎｍを越えると基板本体４２表面との段差が大
きくなるからである。また窒化膜４４の厚さを上記範囲
に限定したのは、１０ｎｍ未満では第２表面酸化膜５２
のエッチング時に第１表面酸化膜５１もエッチングされ
るおそれがあり、５０ｎｍを越えると基板本体４２が反
るおそれがあるからである。更に第２表面酸化膜５２の
厚さを上記範囲に限定したのは、２００ｎｍ未満では後
述する酸素イオン５３が第２表面酸化膜５２，窒化膜４
４及び第１表面酸化膜５１を通過して基板本体４２に注
入されるおそれがあり、１０００ｎｍ以下で酸素イオン
を十分に遮断することができるからである。
【００１５】次いで第２表面酸化膜５２の表面にフォト
リソグラフィにより所定のパターンのレジスト層４６を
形成する（図２（ｂ）及び（ｃ））。このレジスト層４
６はフォトマスク４８を用いて露光し（図２（ｂ））、
現像及びリンスを経て、レジスト層４６に所定のパター
ンが形成される（図２（ｃ））。
リソグラフィにより所定のパターンのレジスト層４６を
形成する（図２（ｂ）及び（ｃ））。このレジスト層４
６はフォトマスク４８を用いて露光し（図２（ｂ））、
現像及びリンスを経て、レジスト層４６に所定のパター
ンが形成される（図２（ｃ））。
【００１６】上記レジスト層４６をマスクにして基板本
体４２をフッ酸アンモニウム水溶液及びフッ酸の混合液
からなるエッチング液に浸漬して、レジスト層４６にて
マスクされていない部分の第２表面酸化膜５２を除去し
た後に（図２（ｄ））、基板本体４２を熱リン酸又はフ
ッ酸からなるエッチング液に浸漬して、レジスト層４６
にてマスクされていない部分の窒化膜４４を除去し（図
２（ｅ））、更に基板本体４２をフッ酸アンモニウム水
溶液及びフッ酸の混合液からなるエッチング液に浸漬し
て、レジスト層４６にてマスクされていない部分の第１
表面酸化膜５１を除去する（図２（ｆ））。なお、上記
第２表面酸化膜５２，窒化膜４４及び第１表面酸化膜５
１のエッチングは等方性エッチングであるため、第２表
面酸化膜５２，窒化膜４４及び第１表面酸化膜５１の内
周縁は基板本体４２の表面に対して垂直ではなく、傾斜
して鋸歯状に形成される（図２（ｆ））。エッチング終
了後、硫酸過水等によりレジスト層４６を除去し（図２
（ｇ））、その後、洗浄する。
体４２をフッ酸アンモニウム水溶液及びフッ酸の混合液
からなるエッチング液に浸漬して、レジスト層４６にて
マスクされていない部分の第２表面酸化膜５２を除去し
た後に（図２（ｄ））、基板本体４２を熱リン酸又はフ
ッ酸からなるエッチング液に浸漬して、レジスト層４６
にてマスクされていない部分の窒化膜４４を除去し（図
２（ｅ））、更に基板本体４２をフッ酸アンモニウム水
溶液及びフッ酸の混合液からなるエッチング液に浸漬し
て、レジスト層４６にてマスクされていない部分の第１
表面酸化膜５１を除去する（図２（ｆ））。なお、上記
第２表面酸化膜５２，窒化膜４４及び第１表面酸化膜５
１のエッチングは等方性エッチングであるため、第２表
面酸化膜５２，窒化膜４４及び第１表面酸化膜５１の内
周縁は基板本体４２の表面に対して垂直ではなく、傾斜
して鋸歯状に形成される（図２（ｆ））。エッチング終
了後、硫酸過水等によりレジスト層４６を除去し（図２
（ｇ））、その後、洗浄する。
【００１７】次に第２表面酸化膜５２をマスクにして基
板本体４２の表面に垂直に酸素イオン５３を注入する
（図２（ｈ））。このときの酸素イオン５３の注入条件
は注入量が１×１０17／ｃｍ2〜２×１０18／ｃｍ2、好
ましくは１．５×１０17／ｃｍ 2〜１．８×１０18／ｃ
ｍ2であり、注入エネルギが５０ｋｅＶ〜３００ｋｅ
Ｖ、好ましくは５０ｋｅＶ〜２２０ｋｅＶである。酸素
イオン５３の注入後、基板本体４２をアルゴン及び酸素
の混合ガス雰囲気中、或いは窒素及び酸素の混合ガス雰
囲気中で、１３００℃以上、好ましくは１３１０〜１３
８０℃の範囲内に２〜１００時間保持した後に徐冷する
アニール処理を行う（図２（ｉ））。これにより基板本
体４２の酸素イオン５３が注入された部分の酸化が促進
されて、基板本体４２の内部に埋込み酸化膜４３が形成
される。更に上記基板本体４２をフッ酸アンモニウム水
溶液及びフッ酸の混合液（エッチング液）に浸漬して、
第２表面酸化膜５２を除去した後に（図２（ｊ））、熱
リン酸又はフッ酸（エッチング液）に浸漬して窒化膜４
４を除去する（図２（ｋ））。一方、図示しないが上記
埋込み酸化膜４３が形成された基板本体４２に分離領域
を形成した後に、ドーパントを注入してソース領域及び
ドレイン領域を形成することにより、基板本体４２にＳ
ＯＩ構造素子及びバルク構造素子が一体的に形成され
る。
板本体４２の表面に垂直に酸素イオン５３を注入する
（図２（ｈ））。このときの酸素イオン５３の注入条件
は注入量が１×１０17／ｃｍ2〜２×１０18／ｃｍ2、好
ましくは１．５×１０17／ｃｍ 2〜１．８×１０18／ｃ
ｍ2であり、注入エネルギが５０ｋｅＶ〜３００ｋｅ
Ｖ、好ましくは５０ｋｅＶ〜２２０ｋｅＶである。酸素
イオン５３の注入後、基板本体４２をアルゴン及び酸素
の混合ガス雰囲気中、或いは窒素及び酸素の混合ガス雰
囲気中で、１３００℃以上、好ましくは１３１０〜１３
８０℃の範囲内に２〜１００時間保持した後に徐冷する
アニール処理を行う（図２（ｉ））。これにより基板本
体４２の酸素イオン５３が注入された部分の酸化が促進
されて、基板本体４２の内部に埋込み酸化膜４３が形成
される。更に上記基板本体４２をフッ酸アンモニウム水
溶液及びフッ酸の混合液（エッチング液）に浸漬して、
第２表面酸化膜５２を除去した後に（図２（ｊ））、熱
リン酸又はフッ酸（エッチング液）に浸漬して窒化膜４
４を除去する（図２（ｋ））。一方、図示しないが上記
埋込み酸化膜４３が形成された基板本体４２に分離領域
を形成した後に、ドーパントを注入してソース領域及び
ドレイン領域を形成することにより、基板本体４２にＳ
ＯＩ構造素子及びバルク構造素子が一体的に形成され
る。
【００１８】このように製造されたＳＯＩ基板４１で
は、第２表面酸化膜５２，窒化膜４４及び第１表面酸化
膜５１の内周縁が基板本体４２の表面に対して垂直では
なく、傾斜して鋸歯状に形成されているため、酸素イオ
ン５３を注入してアニール処理すると、埋込み酸化膜４
３のエッジ領域４３ａが基板本体４２の表面に露出す
る。しかし、このエッジ領域４３ａは第１表面酸化膜５
１にて覆われて保護されているため、埋込み酸化膜４３
がエッチング液等により浸食されることはなく、従って
基板本体４２の表面に不要な凹溝が形成されたり、或い
は埋込み酸化膜４３に不要な空洞が形成されるのを防止
できる。
は、第２表面酸化膜５２，窒化膜４４及び第１表面酸化
膜５１の内周縁が基板本体４２の表面に対して垂直では
なく、傾斜して鋸歯状に形成されているため、酸素イオ
ン５３を注入してアニール処理すると、埋込み酸化膜４
３のエッジ領域４３ａが基板本体４２の表面に露出す
る。しかし、このエッジ領域４３ａは第１表面酸化膜５
１にて覆われて保護されているため、埋込み酸化膜４３
がエッチング液等により浸食されることはなく、従って
基板本体４２の表面に不要な凹溝が形成されたり、或い
は埋込み酸化膜４３に不要な空洞が形成されるのを防止
できる。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、基
板本体の表面に窒化膜及び表面酸化膜を積層し、表面酸
化膜の表面に所定のパターンのレジスト層を形成し、レ
ジスト層をマスクにして表面酸化膜及び窒化膜をエッチ
ングし、レジスト層を除去して基板本体を洗浄し、表面
酸化膜をマスクにして基板本体の表面に垂直に酸素イオ
ンを注入し、基板本体をアニール処理して基板本体の内
部に埋込み酸化膜を形成した後に表面酸化膜を除去した
ので、埋込み酸化膜のエッジ領域が基板本体の表面に露
出しても、このエッジ領域が窒化膜にて覆われ保護され
る。この結果、埋込み酸化膜がエッチング液等により浸
食されることはないので、基板本体の表面に不要な凹溝
が形成されたり、或いは埋込み酸化膜に不要な空洞が形
成されるのを防止できる。
板本体の表面に窒化膜及び表面酸化膜を積層し、表面酸
化膜の表面に所定のパターンのレジスト層を形成し、レ
ジスト層をマスクにして表面酸化膜及び窒化膜をエッチ
ングし、レジスト層を除去して基板本体を洗浄し、表面
酸化膜をマスクにして基板本体の表面に垂直に酸素イオ
ンを注入し、基板本体をアニール処理して基板本体の内
部に埋込み酸化膜を形成した後に表面酸化膜を除去した
ので、埋込み酸化膜のエッジ領域が基板本体の表面に露
出しても、このエッジ領域が窒化膜にて覆われ保護され
る。この結果、埋込み酸化膜がエッチング液等により浸
食されることはないので、基板本体の表面に不要な凹溝
が形成されたり、或いは埋込み酸化膜に不要な空洞が形
成されるのを防止できる。
【００２０】また基板本体の表面に第１表面酸化膜，窒
化膜及び第２表面酸化膜を積層し、第２表面酸化膜の表
面に所定のパターンのレジスト層を形成し、レジスト層
をマスクにして第２表面酸化膜，窒化膜及び第１表面酸
化膜をエッチングし、レジスト層を除去して基板本体を
洗浄し、第２表面酸化膜をマスクにして基板本体の表面
に垂直に酸素イオンを注入し、基板本体をアニール処理
して基板本体の内部に埋込み酸化膜を形成した後に第２
表面酸化膜及び窒化膜を除去すれば、埋込み酸化膜のエ
ッジ領域が基板本体の表面に露出しても、エッジ領域が
第１表面酸化膜にて覆われ保護される。
化膜及び第２表面酸化膜を積層し、第２表面酸化膜の表
面に所定のパターンのレジスト層を形成し、レジスト層
をマスクにして第２表面酸化膜，窒化膜及び第１表面酸
化膜をエッチングし、レジスト層を除去して基板本体を
洗浄し、第２表面酸化膜をマスクにして基板本体の表面
に垂直に酸素イオンを注入し、基板本体をアニール処理
して基板本体の内部に埋込み酸化膜を形成した後に第２
表面酸化膜及び窒化膜を除去すれば、埋込み酸化膜のエ
ッジ領域が基板本体の表面に露出しても、エッジ領域が
第１表面酸化膜にて覆われ保護される。
【図１】本発明第１実施形態ＳＯＩ構造基板のＳＯＩ構
造素子の製造方法を工程順に示す断面図。
造素子の製造方法を工程順に示す断面図。
【図２】本発明の第２実施形態を示す図１に対応する断
面図。
面図。
１１，４１ ＳＯＩ基板 １２，４２ 基板本体 １３，４３ 埋込み酸化膜 １４ 表面酸化膜 １６，４６ レジスト層 ２１，４４ 窒化膜 ２３，５３ 酸素イオン ５１ 第１表面酸化膜 ５２ 第２表面酸化膜
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコン単結晶からなる基板本体(12)の
表面に窒化膜(21)を形成する工程と、 前記窒化膜(21)の表面に表面酸化膜(14)を形成する工程
と、 前記表面酸化膜(14)の表面に所定のパターンのレジスト
層(16)を形成する工程と、 前記レジスト層(16)をマスクにして前記表面酸化膜(14)
及び前記窒化膜(21)をエッチングする工程と、 前記レジスト層(16)を除去して前記基板本体(12)を洗浄
する工程と、 前記表面酸化膜(14)をマスクにして前記基板本体(12)の
表面に垂直に酸素イオン(23)を注入する工程と、 前記基板本体(12)を１３００℃以上でアニール処理して
前記基板本体(12)の内部に埋込み酸化膜(13)を形成した
後に前記表面酸化膜(14)を除去する工程とを含むＳＯＩ
基板の製造方法。 - 【請求項２】 シリコン単結晶からなる基板本体(42)の
表面に第１表面酸化膜(51)を形成する工程と、 前記第１表面酸化膜(51)の表面に窒化膜(44)を形成する
工程と、 前記窒化膜(44)の表面に第２表面酸化膜(52)を形成する
工程と、 前記第２表面酸化膜(52)の表面に所定のパターンのレジ
スト層(46)を形成する工程と、 前記レジスト層(46)をマスクにして前記第２表面酸化膜
(52)，窒化膜(44)及び第１表面酸化膜(51)をエッチング
する工程と、 前記レジスト層(46)を除去して前記基板本体(42)を洗浄
する工程と、 前記第２表面酸化膜(52)をマスクにして前記基板本体(4
2)の表面に垂直に酸素イオン(53)を注入する工程と、 前記基板本体(42)を１３００℃以上でアニール処理して
前記基板本体(42)の内部に埋込み酸化膜(43)を形成した
後に前記第２表面酸化膜(52)及び前記窒化膜(44)を除去
する工程とを含むＳＯＩ基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000120489A JP2001308172A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | Ｓｏｉ基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000120489A JP2001308172A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | Ｓｏｉ基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001308172A true JP2001308172A (ja) | 2001-11-02 |
Family
ID=18631288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000120489A Pending JP2001308172A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | Ｓｏｉ基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001308172A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100644057B1 (ko) | 2005-10-21 | 2006-11-10 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 제조 방법 |
-
2000
- 2000-04-21 JP JP2000120489A patent/JP2001308172A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100644057B1 (ko) | 2005-10-21 | 2006-11-10 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 제조 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A521 | Written amendment |
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|
| A02 | Decision of refusal |
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