JP4380116B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、SOI(Silicon on Insulatar)基板を用いて製造される誘電体分離型の半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
SOI基板を用いた誘電体分離技術は、素子間を絶縁膜で分離するため、pn接合を用いた接合分離技術に比べ、狭い分離領域で高耐圧の素子間分離を実現できる技術である。
図29から図40は、従来の誘電体分離技術を用いてSOI基板に形成される半導体装置の製造方法で、工程順に示した要部工程断面図である。
【0003】
支持基板1上に第1の絶縁層2を介して形成した半導体層3で構成されるSOI基板(SOIウエハ)にエッチングマスク層4a、4bを形成し、このエッチングマスク層4aのトレンチ形成領域5を一般的なフォトリソグラフ法(フォトリソグラフィー)を用いて選択的に開口する(図29)。
このエッチングマスク層4a、4bをマスクとしてトレンチ6を形成する。エッチングマスク層4a、4bには熱酸化法により形成された熱酸化膜が用いられる(図30)。
【0004】
つぎに、エッチングマスク層4a、4bをフッ化水素酸溶液を用いて除去し、素子間を分離する第2の絶縁層7a(このとき、SOIウエハの裏面に第2の絶縁層7bも同時に形成される)を形成し、さらに充填材をトレンチ6に充填した後(このとき、SOIウエハの裏面にも充填材が形成される)、トレンチ6内に充填材を残して、また、SOIウエハの裏面の充填材も残し、半導体層3上に形成された充填材を除去する。このとき、トレンチ6内に充填された充填材充填層8aとなり、SOIウエハの裏面(支持基板1の表面)には残留した充填材は充填層8bとなる。(図31)
つぎに、半導体層3上に形成された第2の絶縁層7aをフォトリソグラフ法を用いて選択的に除去する(図32)。
【0005】
つぎに、前記トレンチ6により区画され第2の絶縁層7aが除去された半導体層3のp型MOSFET形成領域101、n型MOSFET形成領域102および高耐圧デバイス形成領域103にイオン注入法および熱拡散法により拡散層(ウエル領域、ベース領域、バッファ領域など)を形成する(図33)。
つぎに、第5の絶縁層11a、11a' 11bおよび耐酸化層12a、12bを形成する(図34)。
【0006】
つぎに、フォトリソグラフ法を用いてp型MOSFET形成領域101、n型1MOSFET形成領域102および高耐圧デバイス領域103の活性領域に耐酸化層12aを残し、またSOIウエハの裏面の耐酸化層12bも残す(図35)。
つぎに、この耐酸化層12a、12bをマスクとして選択的に第6の絶縁層14a、14a' を形成する(図36)。
【0007】
つぎに、耐酸化層12a、12bおよび第5の絶縁層11a、11bを除去した後、第7の絶縁層15a(同時にSOIウエハの裏面に第7の絶縁層15bも形成される)及びゲート電極16a(同時にSOIウエハの裏面にゲート電極16b(多結晶シリコン膜)も形成される)を形成し、高濃度拡散層を形成する(図37)。
【0008】
つぎに、層間絶縁膜17を堆積する(図38)。
つぎに、コンタクト孔を形成して金属電極18を形成する(図39)。
つぎに、最終保護膜19を形成する工程を経て半導体チップとなる素子ユニットが多数内蔵されたSOIウエハが出来上がる(図40)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
図41は、半導体装置の製造工程を示す図である。図42は、図41の各工程でのSOIウエハの反り量を示す図である。SOIウエハは半導体層側が凸になるように反る。製造プロセス投入前(初期状態)のSOIウエハの反り量は約60μmである。工程が進むにつれて反り量が大きくなっていく。工程No5のLOCOS形成工程(図36の第6の絶縁層14aを形成する工程)で反り量は急激に大きくなり180μm程度となる。この反り量が200μmを超えると、SOIウエハを次工程へ搬送するための搬送治具にウエハを真空固定することが困難となり、SOIウエハが搬送治具から落下して、割れるという搬送トラブルが発生する。そのため、余裕を見て、SOIウエハの反り量の上限を150μmに抑えて、搬送トラブルを確実に防止することが求められている。
【0010】
SOIウエハは、支持基板1と絶縁層2および半導体層3で構成される。通常、支持基板1と半導体層3はシリコンであり、絶縁層2は酸化シリコンが用いられる。シリコンと酸化シリコンの熱膨張係数は2.6×10-6、0.5×10-6(/℃)であり5倍の差がある。このため熱処理を施すと支持基板1および半導体層3と第1の絶縁層2の間に応力が発生し、SOIウエハは製造工程に入る前の初期状態(工程No1)で、図42に示すように半導体層3が凸の反りが発生している。この初期状態でのSOIウエハの反りを抑制する方法としてSOIウエハの裏面に酸化シリコン膜を形成する方法が特開平9−45882号公報や特開平3−250617号公報などで開示されている。
【0011】
しかし、SOIウエハの裏面に酸化シリコン膜を形成した場合でも、トレンチを形成し、このトレンチに充填される多結晶シリコンである充填層8aの表面が、LOCOS工程などで酸化されると、充填層8aに体積膨張が生じて、前記のように、SOIウエハの反り量が150μmを超える場合が生じる。また、図43に示すように、多結晶シリコン内に、表面が露出する空洞があると、この空洞箇所での酸化により充填層8aの体積膨張が大きくなり、図42のNo8のウエハのように反り量が400μm程度と大きくなる場合もある。このトレンチの充填層8aの酸化によるSOIウエハの反りについて、その詳細な説明は後述することとする。
【0012】
また、初期的に前記公報の対策が施されたSOIウエハにおいて、従来のように熱酸化法によりエッチングマスク層4a、4bを形成すると、SOIウエハの裏面、すなわち支持基板1表面には既にシリコン酸化膜が形成されているため、SOIウエハの裏面の酸化はほとんど進行しない。このため、トレンチ6形成後にエッチングマスク層4a、4bを除去する際、SOIウエハの裏面(支持基板1表面)に形成されたエッチングマスク層4bと初期に形成された酸化シリコン膜を除去すると、その後の半導体装置の製造過程で生じるSOIウエハの反りを防止することはできない。また、初期に形成された酸化シリコン膜をSOIウエハの裏面に残したとしても、トレンチ6内に形成された充填層8aがLOCOS工程で酸化されると、充填層8aの体積膨張により、SOIウエハは反ってしまう。
【0013】
SOIウエハを用いた誘電体分離型の半導体装置ではウエハの反りは第1の絶縁層2の膜厚にも依存するが、トレンチ6で形成される素子分離領域の有無にも影響される。
図44は、SOIウエハを用いて製造した半導体装置の最終工程における反り量と第1の絶縁層2の膜厚との関係を示す図である。反り量はトレンチ6の有無に関わらず第1の絶縁層2の厚さに依存し、トレンチ6がある場合の反り量はない場合の反り量に比べ、およそ50〜80μm大きくなる。
【0014】
詳細な調査を実施した結果、トレンチ6に起因する反り量の増大は構造的な要因に加えて、充填層8aの充填材に用いる多結晶シリコンが図36に示すLOCOS工程(熱酸化工程)で酸化されることにより反りが増大することが明らかとなった(図36の第6の絶縁層14a’の形成により反りが増大する)。
図45は、多結晶シリコンの酸化量と反り量の関係を示す図である。酸化膜厚が厚くなるに従い反り量は増大し、0.6μmの膜厚では酸化しない場合に比べ約30μm反り量が増加する。また、反り量のばらつきはトレンチ6の形状や充填材8の埋込性および図31に示す充填材8aの表面層に形成される空洞(隙間)の大きさなどのばらつきに起因している。
【0015】
図46は、底部に比べ上部の開口幅が広いトレンチ6を第2の絶縁層7aと充填層8aで埋め込んだ直後の分離領域の上部断面図である。充填層8aは第2の絶縁層7aの両側の端面から成長し、トレンチ6の中央部分で接触することによりトレンチ6の内部を充填する。充填層8aが接触した領域は成長した領域に比べて緻密性に劣るため、次の表面の充填層8aの除去工程においても接触部でのエッチングは進行し、充填層8aの窪みより大きくなる。
【0016】
図47に示す露出した接触部(イ部)は、第6の絶縁層14を形成するLOCOS工程(酸化工程)で、図示しない半導体層(単結晶シリコン層)の成長領域に比べて、酸化が速く進む(図48)。充填層8aに対してクサビ状に酸化が進行するため、体積膨張により水平方向に応力が発生し反りを増大させる。
一方、トレンチ6の形状が、垂直あるいは上部に比べて底部の幅が広い場合、図49に示すようにトレンチ6の形状に起因してトレンチ6中央部に空洞が発生する。この場合、次の除去工程では空洞部が開口するため(図50)、通常よりさらに充填層8a内部まで酸化が進行する(図51)。従ってより応力は大きくなりさらに反り量を増大させる。
【0017】
このように、トレンチ6の形状バラツキや多結晶シリコンの埋込のばらつきによって、SOIウエハの反り量のばらつきが生じる。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、製造過程でのSOIウエハの反り量と反り量のばらつきを低減できる半導体装置の製造方法を提供することにである。
【0025】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、支持基板上に第一の絶縁層を介して半導体層を形成したSOI基板全面に第一の酸化膜を形成し、該第一の酸化膜を選択的に開口し前記半導体層表面から前記第一の絶縁層に達する分離溝を形成する工程と、
前記SOI基板全面に第二の酸化膜を形成し、前記分離溝の内壁および前記支持基板の裏面に第二の酸化膜を形成する工程と、
前記SOI基板全面に多結晶半導体膜を形成し、前記第二の酸化膜で被覆された分離溝内を充填し、前記支持基板の裏面の前記第二の酸化膜上に多結晶半導体膜を形成し、前記半導体層表面に形成された前記多結晶半導体膜を除去する工程と、
前記SOI基板全面にCVD酸化膜を形成する工程と、
前記半導体層上に形成された前記CVD酸化膜を、前記分離溝に充填された多結晶半導体膜上は残して除去する工程と、
前記SOI基板全面にイオン注入時の犠牲酸化膜を形成する酸化工程と、
前記分離溝で分離された前記半導体層表面層に前記イオン注入および熱拡散により拡散層を形成する工程と、
前記SOI基板全面に耐酸化膜を形成する工程と、
前記半導体層上に形成された前記耐酸化膜を、前記分離溝に充填された多結晶半導体膜の上部は残し、前記半導体層表面上は選択的に除去する工程と、
熱酸化により前記半導体層表面に熱酸化膜を形成する工程と、
を有し、これらの工程をこの順に行う製造方法とするとよい。
【0026】
また、前記分離溝を形成する工程の後に、前記第一の酸化膜を除去する工程を有するとよい。
また、前記支持基板の裏面上に形成された前記耐酸化膜を除去する工程を有し、
前記半導体層表面に熱酸化膜を形成する工程と、支持基板裏面の前記耐酸化膜を除去した箇所に熱酸化膜を形成するとよい。
【0027】
【発明の実施の形態】
図1から図9は、この発明の第1の実施例の半導体装置の製造方法で、工程順に示した要部製造工程断面図である。
支持基板1上に第1の絶縁層2を介して形成した半導体層3で構成されるSOIウエハにエッチングマスク層4a、4bを形成し、エッチングマスク層4aのトレンチ形成領域5をフォトリソグラフ法を用いて選択的に開口する。SOIウエハの各層の構成は支持基板1が厚さ620μmの単結晶シリコン、第1の絶縁層2が厚さ1.0μmの酸化シリコン、半導体層3が厚さ10μmの単結晶シリコンである。SOIウエハの直径は150mmのものを用いた。製造工程投入前の支持基板1の表面(SOIウエハの裏面)にあらかじめ形成される酸化シリコン膜は有無を問わない。本実施例では前記酸化シリコン膜がないSOIウエハを用いており、製造工程投入前の反り量はおよそ60μmである。エッチングマスク層4a、4bは熱酸化法により形成した1μm厚の酸化シリコン膜である。このとき、支持基板1の表面(SOIウエハの裏面)にも同じ膜厚のエッチングマスク層4bが形成される。トレンチ形成領域5の開口幅は1.2μmであり、フォトレジストをマスクとしてフッ素系の混合ガスを用いたドライエッチング法で開口する(図1)。
【0028】
つぎに、このエッチングマスク層4a、4bをマスクとして半導体層3の表面から第1の絶縁層2に到達するトレンチ6を形成する。エッチングマスク層4bはSOIウエハの裏面をマスクする。このトレンチエッチングは臭化水素、酸素を含む混合ガスを用いたRIE(Reactive Ion Etching)法を用いている(図2)。
【0029】
つぎに、エッチングマスク層4a、4bをフッ化水素酸溶液を用いて除去し、素子間を分離する第2の絶縁層7a(このとき、SOIウエハの裏面に第2の絶縁層7bも同時に形成される)を形成し、さらに充填材をトレンチ6に充填した後(このとき、SOIウエハの裏面にも充填材が形成される)、トレンチ6内に充填材を残して、また、SOIウエハの裏面の充填材も残し、半導体層3上に形成された充填材を除去する。このとき、トレンチ6内に充填された充填材は充填層8aとなり、支持基板1の表面(SOIウエハの裏面)に残留した充填材は充填層8bとなる。エッチングマスク層4aを除去する際、SOIウエハ裏面に形成されているエッチングマスク層4bも同時に除去され、充填層8bは露出する。第2の絶縁層7a、7bは熱酸化法により形成された厚さ600nmの酸化シリコン膜であり、トレンチ6表面および半導体層3の表面に形成される第2の絶縁層7aと同時に支持基板1表面(SOIウエハの裏面)に第2の絶縁層7bが形成される。充填材8a、8bには減圧CVD(Chemical VaporDeposition)法により形成される多結晶シリコン膜を用いた。多結晶シリコン膜は、第2の絶縁層7aで被覆されたトレンチ6の内側を十分埋め込む膜厚で成膜する。本実施例では、充填層8a、8bの膜厚は1.0μmとした。また、多結晶シリコン膜は、第2の絶縁層7bが形成されたSOIウエハの裏面にも1.0μm成膜され、充填層8bとなる。半導体層3の表面側に成膜された充填層8aはフッ素系の混合ガスを用いたドライエッチング法により除去する。SOIウエハの裏面(支持基板側1)の充填層8bは除去しない(図3)。
【0030】
つぎに、半導体層3上に形成された第2の絶縁層7aをフォトリソグラフ法を用いて選択的に除去し、前記トレンチ6により区画され、第2の絶縁層7aが除去された半導体層3のp型MOSFET形成領域101、n型MOSFET形成領域102および高耐圧デバイス形成領域103に、イオン注入時の犠牲酸化膜となる第4の絶縁層10aを形成し、この第4の絶縁層10aを介してイオン注入法および熱拡散法により拡散層を形成する(ウエル領域やベース領域やバッファ領域の形成)。この第4の絶縁層10aを形成するとき、同時に、充填層8a上にも第4の絶縁層10a' が形成され、SOIウエハの裏面にも第4の絶縁層10bが形成される。半導体層3上の第2の絶縁層7aの除去には選択的に開口されたレジスト膜をマスクとして希釈されたフッ化水素酸溶液を用いた(図4)。
【0031】
つぎに、第4の絶縁層10a、10a' 、10bを希釈されたフッ化水素酸溶液で除去した後、第5の絶縁層11a、11a' 、11bおよび耐酸化層12a、12bを形成する。第5の絶縁層11a、11a' 、11bは熱酸化法により形成された厚さ35nmの酸化シリコン膜であり、耐酸化層12a、12bは減圧CVD法により形成した厚さ150nmの窒化シリコン膜である。第5の絶縁層11a、11a' と耐酸化層12aは半導体層3上とトレンチ6上(充填層8a上)に形成され、第5の絶縁層11b、耐酸化層12bはSOIウエハの裏面(支持基板1側)の充填層8b上にも形成される(図5)。
【0032】
つぎに、半導体層3側の耐酸化膜12aの表面に、図示しないレジスト層を形成して保護し、SOIウエハの裏面(支持基板1側)の耐酸化膜12bを除去する。この耐酸化膜12bを除去することで、図8の工程で裏面に形成された充填材8bが酸化され、体積膨張(酸化されたポリシリコンの体積が倍以上となる)してSOI基板の反りを補正する働きをする(図6)。
【0033】
つぎに、図示しないレジスト層を除去した後、フォトリソグラフ法を用いてp型MOSFET形成領域101、n型MOSFET形成領域102および高耐圧デバイス領域103の活性領域上に耐酸化層12aを残し、充填層8a上に耐酸化層13aを残す。この耐酸化層13aは、充填層8a上に残留した耐酸化層12aである。また、充填層8aが露出する幅より広く耐酸化層13aを残す。こうすることで、充填層8aが酸化されることを確実に防止できる(図7)。
【0034】
つぎに、この耐酸化層13aをマスクとして選択的に第6の絶縁層14a、14bを熱酸化法で800nm形成する(LOCOS(選択酸化)工程)。このとき耐酸化膜12aが被覆した拡散層(半導体素子の活性領域)表面およびトレンチ6上の耐酸化膜13aで保護される充填層8a表面を除く表面に、第6の絶縁層14aが形成されるとともに、SOIウエハの裏面(支持基板1側)の充填層8bにも第6の絶縁膜14bが形成される。充填層8a、8bとして用いる多結晶シリコンは単結晶シリコンに比べ熱酸化法による酸化速度が大きいため、半導体層3側に形成される第6の絶縁層14a(LOCOS酸化膜)に比べSOIウエハの裏面(支持基板1側)の充填層8b上に形成される第6の絶縁層14bの方が厚くなる。SOIウエハの裏面(支持基板1側)の充填層8b上に形成された第6の絶縁層14bが残存している後工程では、SOIウエハの反りは小さく抑えられる(図8)。
【0035】
つぎに、耐酸化層12a、13aを除去した後、ゲート絶縁膜である第7の絶縁層15a、15a' 、ゲート電極16a(ゲート電極16bはゲート電極16a形成時に工程上、同時にSOIウエハの裏面に形成される多結晶シリコン層である)、ソース領域、ドレイン領域、金属電極18、保護膜19などを形成して、半導体チップとなる素子ユニットが多数内蔵されたSOIウエハが出来上がる(図9)。
【0036】
これらの工程を経たSOIウエハの最終的な反りについて説明する。後述の図24のAに示すとおり、14個のSOIウエハの反り量の平均値は0μm程度となり、反り量のばらつきは10μm程度となる。反り量のばらつきは、充填層8aの空洞の大きさに依存するが、充填層8a上に耐酸化層13aを被覆することで、空洞の有無に係わらず充填層8aの酸化を防止するため、反り量のばらつきは小さくなる。勿論、反り量自体も小さくなる。また、後述する図25のAに各工程での反り量の推移を示す。各工程で、反り量は150μm以下となっている。
【0037】
この第1実施例において、図6に示すSOIウエハの裏面(支持基板1側)の耐酸化膜12bを除去する工程と、図7に示すp型MOSFET形成領域101、n型MOSFET形成領域102および高耐圧デバイス領域103の活性領域および各トレンチ6上の充填層8aが露出する幅より広く耐酸化層13aを残す工程とを同時に実施しすることにより、より少ない工程数で同じ効果が得られる。
【0038】
尚、前記の第1の絶縁層2および第2の絶縁層7a、7bは、熱酸化法以外にCVD法による絶縁膜を適用しても構わない。
図10から図17は、この発明の第2実施例の半導体装置の製造方法で、工程順に示した要部製造工程断面図である。
第1実施例の図3の工程まで同様の工程を経た後、減圧CVD法により第3の絶縁層9a、9b(同一の絶縁膜)を厚さ0.4μm形成する(図10)。
【0039】
つぎに、フォトリソグラフ法と希釈フッ化水素酸溶液を用いてトレンチ6上の第2の絶縁層7aと第3の絶縁層9aを除いて他の箇所の第2の絶縁層7aとSOIウエハの裏面の第3の絶縁層9bを除去する(図11)。
本実施例では第2の絶縁層7aが熱酸化層で第3の絶縁層はCVD酸化膜である。同じ酸化膜であるため同一工程で除去できる。
【0040】
つぎに、第4の絶縁層10aを形成し、前記した図4の工程と同様に半導体装置の拡散層を形成する。この工程では、充填層8a上に第3の絶縁層9aが形成されているため、充填層8aの酸化は、第3の絶縁層9aで阻止され、SOIウエハの反りは抑制される。また、SOIウエハの裏面にも第4の絶縁膜10bが形成される(図12)。
【0041】
つぎに、第4の絶縁層10a、10bを除去し、第5の絶縁層11a、11bと耐酸化層12a、12bを形成する(図13)。
つぎに、SOIウエハの裏面(支持基板1側)の耐酸化層12bを除去する。これによって、図16の工程でSOIウエハの裏面の充填層8bが酸化されやすくなる(図14)。
【0042】
つぎに、半導体装置の活性領域上に耐酸化層12aとトレンチ6上に耐酸化膜13aを残す(図15)。
つぎに、耐酸化層12a、13aをマスクとして選択的に第6の絶縁層14a、14bを半導体層3の表面およびSOIウエハの裏面(支持基板1側)の充填層8b上にそれぞれ形成する(LOCOS工程)。この第6の絶縁層14bは、充填層8bを酸化して形成されるため、充填層8bが体積膨張を起こして、SOIウエハの反りは抑制される(図16)。
【0043】
つぎに、耐酸化層12a、13aを除去した後、ゲート絶縁膜である第7の絶縁層15a、15a' 、ゲート電極16a(ゲート電極16bはゲート電極16a形成時に工程上、同時にSOIウエハの裏面に形成される多結晶シリコン層である)、ソース領域、ドレイン領域、金属電極18、保護膜19などを形成して、半導体チップとなる素子ユニットが多数内蔵されたSOIウエハが出来上がる(図17)。
【0044】
図12の工程の第4の絶縁膜10aを形成する過程で、充填層8a上が第3の絶縁層9aで被覆されており、この過程での充填層8aの酸化は抑制される。そのため、第1実施例の場合に比べて、図12の工程後のSOIウエハの反りは小さくなる。また、最終的なSOIウエハの反り量および反り量のばらつきは第1実施例とほぼ同じである(図25を参照のこと)。
【0045】
図18から図20は、この発明の第3実施例の半導体装置の製造方法であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。
図18までの工程は、第1実施例の図5までの工程と同じであるが、それに続く図19では、図7のようにSOIウエハの裏面の耐酸化層12bを除去することをせずに残留させる。また、図20以降の工程は従来の図37以降の工程と同じである。そのため、SOIウエハの裏面は、最終工程では従来方法の図40の裏面と同じになる。この点が第1実施例と異なる。図20では図8のように、耐酸化層12a、13aをマスクとして選択的に第6の絶縁層14a、14bを熱酸化法で800nm形成する。このとき、充填層8aは耐酸化層13aで被覆されているので、酸化されず、体積膨張が起こらないので、SOIウエハの反りは抑制される。しかし、SOIウエハの裏面の充填層8bは酸化されないため、体積膨張が起こらずSOIウエハの反りは第1実施例のようには抑制されない。
【0046】
そのため、14個のSOIウエハの反り量の平均値は、第1実施例と比べて100μm程度と大きくなるが、150μmよりは小さい。また、ウエハ間のばらつきは10μmと小さいために、SOIウエハの搬送には支障がでない。
図21から図23は、この発明の第4実施例の半導体装置の製造方法であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。
【0047】
図21までの工程は、第2実施例の図13までの工程と同じであるが、それに続く図22では、図15のようにSOIウエハの裏面の耐酸化層12bを除去することをせずに残留させる。また、図23以降の工程は従来の図37以降の工程と同じである。そのため、SOIウエハの裏面は、最終工程では従来方法の図40の裏面と同じになる。この点が第2実施例と異なる。図23では図16のように、耐酸化層12a、13aをマスクとして選択的に第6の絶縁層14a、14bを熱酸化法で800nm形成する。このとき、充填層8aは耐酸化層13aで被覆されているので、酸化されず、体積膨張が起こらないので、SOIウエハの反りは抑制される。しかし、SOIウエハの裏面の充填層8bは酸化されないため、体積膨張が起こらずSOIウエハの反りは第2実施例のようには抑制されない。
【0048】
そのため、14個のSOIウエハの反り量の平均値は、第2実施例と比べて100μm程度と大きくなるが、150μmよりは小さい。また、ウエハ間のばらつきは10μmと小さいために、SOIウエハの搬送には支障がでない。
図24は、第1実施例と第3実施例と従来のSOIウエハの最終工程での反り量を示す図である。SOIウエハの枚数は各14枚である。反り量は製造工程完了後の値を示している。図中のAは、第1実施例の図10工程後の反り量である。Cは、第3実施例で、第1実施例の図9に相当する工程後の反り量である。従来は、従来方法の場合で、充填材8aを酸化した場合で図40の工程後の反り量である。従来方法ではSOIウエハの反り量は130〜190μm前後でありウエハ間のばらつきも60μmと大きい。また、従来方法のSOIウエハ番号8は、LOCOS工程(第6の絶縁層14a、14bを形成する工程)で400μm程度の反りが発生し、後工程へのSOIウエハの搬送が困難となったものである。また、Cの場合、SOIウエハの裏面の充填層8bを酸化しないようにしたため、反り量は平均で100μmと大きいが、反り量のばらつきは10μm程度で小さい。Aの場合、SOIウエハの裏面の充填層8bを酸化し、トレンチ6の充填層8aの酸化を防止することにより、反り量はほぼ0μmとなり、反り量のばらつきも10μmと小さい。第1実施例および第3実施例のいずれの場合も反り量は150μm以下となり、搬送のトラブルは発生しない。
【0049】
尚、第2実施例および第4実施例の反り量は、図示しないが、第1実施例および第3実施例とそれぞれほぼ同じである。
図25は、各工程と反り量の関係を示す図である。工程Noの説明は図41に示す。A、Cは図24のA、Cのウエハ番号10の反り量であり、Bは、第2実施例の場合である。No3の工程で、第1実施例(A)に比べて第2実施例(B)の反り量が小さくなっているのは、図12の工程で、充填層8a上に形成された第3の絶縁膜9aが充填層8aの酸化を防止しているためである。
【0050】
No4のLOCOS工程(第6の絶縁層14aを形成する工程)で、その前のNo3の拡散層形成(ウエル領域形成)工程での反り量140μm程度と比べて、Aの場合では反り量は0μm程度となり、Cの場合でも100μm程度となり、いずれの場合も反り量は減少している。これは、従来の方法で、反り量が180μm程度に増大するのに比べて、大幅に反り量が改善されていることが分かる。
【0051】
図26から図28は、この発明の第5実施例の半導体装置の製造方法で、工程順に示した要部製造工程断面図である。
図26までの工程は、第1実施例の図5までの工程と同じであるが、それに続く図27では、図7のようにトレンチ6上の耐酸化層13aを残すのではなく、除去する。この点が第1実施例と異なる。図28では図8のように、耐酸化層12aをマスクとして選択的に第6の絶縁層14a、14bを熱酸化法で800nm程度形成する。このとき、充填層8aは耐酸化層13aで被覆されていないので、酸化して体積膨張を起こし、SOIウエハの反りが増長される。しかし、SOIウエハの裏面の充填層8bが酸化されるため、体積膨張が起こり、SOIウエハの反りは抑制され、前記の増長された以上に抑制されて、反り量は小さくなる。その結果、搬送トラブルは発生しなくなる。
【0052】
【発明の効果】
この発明によると、トレンチ内に形成された充填層の酸化を防止することで、SOIウエハの反り量と反り量のばらつきを小さくする。
また、SOIウエハの裏面に形成された充填層を酸化させることで、SOIウエハの反り量を小さくする。
【0053】
反り量が小さくなることで、SOIウエハの工程間での搬送トラブルが解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図2】図1に続く、この発明の第1の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図3】図2に続く、この発明の第1の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図4】図3に続く、この発明の第1の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図5】図4に続く、この発明の第1の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図6】図5に続く、この発明の第1の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図7】図6に続く、この発明の第1の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図8】図7に続く、この発明の第1の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図9】図8に続く、この発明の第1の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図10】この発明の第2の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図11】図10に続く、この発明の第2の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図12】図11に続く、この発明の第2の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図13】図12に続く、この発明の第2の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図14】図13に続く、この発明の第2の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図15】図14に続く、この発明の第2の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図16】図15に続く、この発明の第2の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図17】図16に続く、この発明の第2の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図18】この発明の第3の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図19】図18に続く、この発明の第3の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図20】図19に続く、この発明の第3の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図21】この発明の第4の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図22】図21に続く、この発明の第4の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図23】図22に続く、この発明の第4の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図24】SOIウエハと反り量の関係を示す図
【図25】各工程と反り量の関係を示す図
【図26】この発明の第5の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図27】図26に続く、この発明の第5の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図28】図27に続く、この発明の第5の実施例の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図29】従来の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図30】図29に続く、従来の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図31】図30に続く、従来の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図32】図31に続く、従来の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図33】図32に続く、従来の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図34】図33に続く、従来の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図35】図34に続く、従来の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図36】図35に続く、従来の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図37】図36に続く、従来の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図38】図37に続く、従来の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図39】図38に続く、従来の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図40】図39に続く、従来の半導体装置の製造方法を示す要部製造工程断面図
【図41】半導体装置の主要な製造工程を示す図
【図42】従来の製造工程と反り量の関係を示す図
【図43】トレンチ内に形成した充填層に形成された空洞を示す図
【図44】第1の絶縁層の膜厚と反り量の関係を示す図
【図45】多結晶シリコンの酸化膜厚と反り量の関係を示す図
【図46】トレンチを充填する充填層の状態を示す図
【図47】トレンチを充填する充填層の状態を示す図
【図48】トレンチを充填する充填層に第6の絶縁層14が形成した図
【図49】充填層に形成された空洞の図
【図50】空洞が露出した状態を示す図
【図51】空洞が第6の絶縁層で酸化された状態を示す図
【符号の説明】
1 支持基板
2 第1の絶縁層
3 半導体層
4a、4b エッチングマスク
5 トレンチ形成領域
6 トレンチ
7a、7b 第2の絶縁層
8a、8b 充填層
9a、9b 第3の絶縁層
10a、10a' 10b 第4の絶縁層
11a、11b 第5の絶縁層
12a、12b 耐酸化層
13a 耐酸化層
14a、14a' 14b 第6の絶縁層
15 第7の絶縁層
16 ゲート電極(多結晶シリコン膜)
17 層間絶縁膜
18 金属電極
19 保護膜
101 p形MOSFET形成領域
102 n形MOSFET形成領域
103 高耐圧デバイス形成領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a dielectric isolation type semiconductor device manufactured using an SOI (Silicon on Insulator) substrate.
[0002]
[Prior art]
The dielectric isolation technology using an SOI substrate is a technology that can achieve high voltage isolation between elements in a narrow isolation region as compared with a junction isolation technology using a pn junction because elements are separated by an insulating film.
FIG. 29 to FIG. 40 are cross-sectional views of essential parts shown in the order of steps in a method for manufacturing a semiconductor device formed on an SOI substrate using a conventional dielectric separation technique.
[0003]
A
[0004]
Next, the
Next, the second
[0005]
Next, an ion implantation method and thermal diffusion are applied to the p-type
Next, fifth
[0006]
Next, the oxidation
Next, sixth
[0007]
Next, after removing the oxidation
[0008]
Next, an interlayer
Next, contact holes are formed to form metal electrodes 18 (FIG. 39).
Next, an SOI wafer in which a large number of element units to be semiconductor chips are built is completed through the step of forming the final protective film 19 (FIG. 40).
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 41 is a diagram illustrating a manufacturing process of a semiconductor device. FIG. 42 is a diagram showing the warpage amount of the SOI wafer in each step of FIG. The SOI wafer warps so that the semiconductor layer side is convex. The warpage amount of the SOI wafer before the manufacturing process is input (initial state) is about 60 μm. The amount of warpage increases as the process progresses. In the LOCOS formation step of step No. 5 (step of forming the sixth
[0010]
The SOI wafer includes a
[0011]
However, even when a silicon oxide film is formed on the back surface of the SOI wafer, if a trench is formed and the surface of the
[0012]
In addition, when an
[0013]
In a dielectric isolation type semiconductor device using an SOI wafer, the warpage of the wafer depends on the thickness of the first insulating
FIG. 44 is a diagram showing the relationship between the amount of warpage in the final process of a semiconductor device manufactured using an SOI wafer and the film thickness of the first insulating
[0014]
As a result of the detailed investigation, the increase in warpage due to the
FIG. 45 is a diagram showing the relationship between the amount of oxidation and the amount of warpage of polycrystalline silicon. The amount of warpage increases as the thickness of the oxide film increases, and the amount of warpage increases by about 30 μm as compared with the case where the film thickness of 0.6 μm is not oxidized. Further, the variation in the amount of warpage is caused by variations in the shape of the
[0015]
FIG. 46 is a top sectional view of the isolation region immediately after the
[0016]
The exposed contact portion (b) shown in FIG. 47 is oxidized in the LOCOS step (oxidation step) for forming the sixth insulating
On the other hand, when the shape of the
[0017]
As described above, variations in the amount of warpage of the SOI wafer occur due to variations in the shape of the
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that solves the above-described problems and can reduce the amount of warpage of the SOI wafer and the variation in the amount of warpage during the manufacturing process.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first oxide film is formed on the entire surface of an SOI substrate in which a semiconductor layer is formed on a support substrate via a first insulating layer, and the first oxide film is selectively opened. Forming a separation groove reaching the first insulating layer from the surface of the semiconductor layer;
Forming a second oxide film on the entire surface of the SOI substrate, and forming a second oxide film on the inner wall of the separation groove and the back surface of the support substrate;
A polycrystalline semiconductor film is formed on the entire surface of the SOI substrate, filling the inside of the separation groove covered with the second oxide film, and a polycrystalline semiconductor film is formed on the second oxide film on the back surface of the support substrate. And removing the polycrystalline semiconductor film formed on the semiconductor layer surface;
Forming a CVD oxide film on the entire surface of the SOI substrate;
Removing the CVD oxide film formed on the semiconductor layer while leaving the polycrystalline semiconductor film filled in the separation groove;
An oxidation step of forming a sacrificial oxide film during ion implantation on the entire surface of the SOI substrate;
In the semiconductor layer surface layer separated by the separation grooveBy the ion implantation and thermal diffusionForming a diffusion layer;
Forming an oxidation resistant film on the entire surface of the SOI substrate;
A step of selectively removing the oxidation-resistant film formed on the semiconductor layer while leaving an upper part of the polycrystalline semiconductor film filled in the separation groove;
Forming a thermal oxide film on the surface of the semiconductor layer by thermal oxidation;
It is good to set it as the manufacturing method which has these and performs these processes in this order.
[0026]
In addition, after the step of forming the separation groove,A step of removing the first oxide film;Good.
A step of removing the oxidation-resistant film formed on the back surface of the support substrate;
A step of forming a thermal oxide film on the surface of the semiconductor layer, and a step of forming a thermal oxide film at a location where the oxidation resistant film on the back surface of the support substrate is removed.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIGS. 1 to 9 are cross-sectional views of the main part manufacturing process shown in the order of steps in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
Etching mask layers 4a and 4b are formed on an SOI wafer composed of a
[0028]
Next,
[0029]
Next, the
[0030]
Next, the second insulating
[0031]
Next, after removing the fourth insulating
[0032]
Next, a resist layer (not shown) is formed and protected on the surface of the oxidation
[0033]
Next, after removing a resist layer (not shown), an oxidation
[0034]
Next, the sixth insulating
[0035]
Next, after removing the oxidation-
[0036]
The final warpage of the SOI wafer that has undergone these steps will be described. As shown in FIG. 24A to be described later, the average value of the warpage amount of the 14 SOI wafers is about 0 μm, and the variation of the warpage amount is about 10 μm. The variation in the amount of warpage depends on the size of the cavity of the
[0037]
In the first embodiment, the step of removing the oxidation-
[0038]
The first insulating
FIGS. 10 to 17 are cross-sectional views of the main part manufacturing process shown in the order of steps in the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
After going through the same steps up to the step of FIG. 3 of the first embodiment, the third insulating
[0039]
Next, using the photolithographic method and diluted hydrofluoric acid solution, except for the second insulating
In this embodiment, the second insulating
[0040]
Next, a fourth insulating
[0041]
Next, the fourth insulating
Next, the oxidation
[0042]
Next, an oxidation
Next, the sixth insulating
[0043]
Next, after removing the oxidation-
[0044]
In the process of forming the fourth insulating
[0045]
FIGS. 18 to 20 are cross-sectional views of the main part manufacturing process shown in the order of the steps in the semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.
The steps up to FIG. 18 are the same as the steps up to FIG. 5 of the first embodiment. However, in FIG. 19, the oxidation
[0046]
Therefore, the average value of the amount of warpage of the 14 SOI wafers is as large as about 100 μm as compared with the first embodiment, but is smaller than 150 μm. Further, since the variation between the wafers is as small as 10 μm, there is no problem in transporting the SOI wafer.
FIG. 21 to FIG. 23 are cross-sectional views of main part manufacturing steps shown in the order of steps in the semiconductor device manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.
[0047]
The steps up to FIG. 21 are the same as the steps up to FIG. 13 of the second embodiment. However, in FIG. 22, the oxidation
[0048]
Therefore, the average value of the amount of warpage of the 14 SOI wafers is as large as about 100 μm as compared with the second embodiment, but is smaller than 150 μm. Further, since the variation between the wafers is as small as 10 μm, there is no problem in transporting the SOI wafer.
FIG. 24 is a diagram showing the warpage amount in the final process of the first and third embodiments and the conventional SOI wafer. The number of SOI wafers is 14 each. The amount of warpage indicates the value after completion of the manufacturing process. A in the figure is the amount of warpage after the step of FIG. 10 of the first embodiment. C is the amount of warpage after the step corresponding to FIG. 9 of the first embodiment in the third embodiment. Conventionally, in the case of the conventional method, the amount of warpage after the process of FIG. 40 is obtained when the
[0049]
Although not shown, the warpage amounts of the second and fourth embodiments are substantially the same as those of the first and third embodiments.
FIG. 25 is a diagram showing the relationship between each process and the warpage amount. The description of the process No is shown in FIG. A and C are the warpage amounts of
[0050]
In the case of A, the amount of warpage is 0 μm in the No. 4 LOCOS step (step of forming the sixth insulating
[0051]
26 to 28 are sectional views of the principal part manufacturing steps shown in the order of the steps in the semiconductor device manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention.
The steps up to FIG. 26 are the same as the steps up to FIG. 5 of the first embodiment, but in FIG. 27 that follows, the oxidation-
[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention, the variation of the warpage amount and the warpage amount of the SOI wafer is reduced by preventing the filling layer formed in the trench from being oxidized.
Moreover, the amount of warpage of the SOI wafer is reduced by oxidizing the filling layer formed on the back surface of the SOI wafer.
[0053]
By reducing the amount of warpage, it is possible to solve a conveyance trouble between processes of an SOI wafer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part manufacturing process showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;
2 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, subsequent to FIG. 1, illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, subsequent to FIG. 2, illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
4 is a fragmentary cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the invention, following FIG. 3;
5 is a fragmentary cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the invention, following FIG. 4;
6 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, subsequent to FIG. 5, illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
7 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, subsequent to FIG. 6, illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the main part manufacturing process continued from FIG. 7 and shows the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
9 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, subsequent to FIG. 8, illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part manufacturing process showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the main part manufacturing process continued from FIG. 10 and shows the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, subsequent to FIG. 11, showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process, subsequent to FIG. 12, showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the invention;
FIG. 14 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the invention, following FIG. 13;
FIG. 15 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, subsequent to FIG. 14, showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the invention;
FIG. 16 is a cross-sectional view showing the main part manufacturing process continued from FIG. 15 and shows the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 17 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process, which shows the manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment of the invention, following FIG. 16;
FIG. 18 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 19 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, subsequent to FIG. 18, showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention;
20 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, subsequent to FIG. 19, illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 21 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention;
FIG. 22 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process, which shows the manufacturing method of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention, following FIG. 21;
FIG. 23 is a cross-sectional view showing the main part manufacturing process continued from FIG. 22 and showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention;
FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the SOI wafer and the warpage amount;
FIG. 25 is a diagram showing the relationship between each process and the amount of warpage.
FIG. 26 is a fragmentary manufacturing step sectional view showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 27 is a cross-sectional view showing the main part manufacturing process continued from FIG. 26 and showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 28 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing step showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment of the invention, following FIG. 27;
FIG. 29 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps showing a conventional method of manufacturing a semiconductor device.
FIG. 30 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, illustrating the conventional method for manufacturing a semiconductor device, following FIG. 29;
FIG. 31 is a principal part manufacturing step sectional view showing the conventional method of manufacturing the semiconductor device, following FIG. 30;
FIG. 32 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, illustrating the conventional method for manufacturing a semiconductor device, following FIG. 31;
FIG. 33 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, showing the conventional method for manufacturing the semiconductor device, following FIG. 32;
FIG. 34 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, showing the conventional method for manufacturing a semiconductor device, following FIG. 33;
FIG. 35 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, showing the conventional method for manufacturing the semiconductor device, following FIG. 34;
FIG. 36 is a cross-sectional view of essential part manufacturing step, showing the conventional method for manufacturing a semiconductor device, following FIG. 35;
FIG. 37 is a principal part manufacturing step sectional view showing the conventional method of manufacturing the semiconductor device, following FIG. 36;
FIG. 38 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, showing the conventional method for manufacturing the semiconductor device, following FIG. 37;
FIG. 39 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, showing the conventional method for manufacturing the semiconductor device, following FIG. 38;
40 is a cross-sectional view of main part manufacturing steps, showing the conventional method for manufacturing the semiconductor device, continued from FIG. 39;
41 is a diagram showing main manufacturing steps of a semiconductor device; FIG.
FIG. 42 is a diagram showing a relationship between a conventional manufacturing process and a warpage amount.
FIG. 43 is a diagram showing a cavity formed in a filling layer formed in a trench;
FIG. 44 is a diagram showing the relationship between the thickness of the first insulating layer and the amount of warpage.
FIG. 45 is a diagram showing the relationship between the oxide film thickness and the amount of warpage of polycrystalline silicon.
FIG. 46 is a diagram showing the state of the filling layer filling the trench.
FIG. 47 is a view showing a state of a filling layer filling a trench.
FIG. 48 is a diagram in which a sixth insulating
FIG. 49 is a diagram of a cavity formed in a filling layer.
FIG. 50 is a diagram showing a state in which a cavity is exposed.
FIG. 51 is a diagram showing a state in which the cavity is oxidized by the sixth insulating layer;
[Explanation of symbols]
1 Support substrate
2 First insulating layer
3 Semiconductor layer
4a, 4b Etching mask
5 Trench formation region
6 Trench
7a, 7b Second insulating layer
8a, 8b packed bed
9a, 9b Third insulating layer
10a, 10a ′ 10b Fourth insulating layer
11a, 11b Fifth insulating layer
12a, 12b Oxidation resistant layer
13a Oxidation resistant layer
14a, 14a ′ 14b Sixth insulating layer
15 Seventh insulating layer
16 Gate electrode (polycrystalline silicon film)
17 Interlayer insulation film
18 Metal electrode
19 Protective film
101 p-type MOSFET formation region
102 n-type MOSFET formation region
103 High breakdown voltage device formation region
Claims (3)
前記SOI基板全面に第二の酸化膜を形成し、前記分離溝の内壁および前記支持基板の裏面に第二の酸化膜を形成する工程と、
前記SOI基板全面に多結晶半導体膜を形成し、前記第二の酸化膜で被覆された分離溝内を充填し、前記支持基板の裏面の前記第二の酸化膜上に多結晶半導体膜を形成し、前記半導体層表面に形成された前記多結晶半導体膜を除去する工程と、
前記SOI基板全面にCVD酸化膜を形成する工程と、
前記半導体層上に形成された前記CVD酸化膜を、前記分離溝に充填された多結晶半導体膜上は残して除去する工程と、
前記SOI基板全面にイオン注入時の犠牲酸化膜を形成する酸化工程と、
前記分離溝で分離された前記半導体層表面層に前記イオン注入および熱拡散により拡散層を形成する工程と、
前記SOI基板全面に耐酸化膜を形成する工程と、
前記半導体層上に形成された前記耐酸化膜を、前記分離溝に充填された多結晶半導体膜の上部は残し、前記半導体層表面上は選択的に除去する工程と、
熱酸化により前記半導体層表面に熱酸化膜を形成する工程と、
を有し、これらの工程をこの順に行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。A first oxide film is formed on the entire surface of the SOI substrate on which the semiconductor layer is formed on the support substrate via the first insulating layer, the first oxide film is selectively opened, and the first oxide film is opened from the surface of the semiconductor layer. Forming a separation groove reaching the insulating layer of
Forming a second oxide film on the entire surface of the SOI substrate, and forming a second oxide film on the inner wall of the separation groove and the back surface of the support substrate;
A polycrystalline semiconductor film is formed on the entire surface of the SOI substrate, filling the inside of the separation groove covered with the second oxide film, and a polycrystalline semiconductor film is formed on the second oxide film on the back surface of the support substrate. And removing the polycrystalline semiconductor film formed on the semiconductor layer surface;
Forming a CVD oxide film on the entire surface of the SOI substrate;
Removing the CVD oxide film formed on the semiconductor layer while leaving the polycrystalline semiconductor film filled in the separation groove;
An oxidation step of forming a sacrificial oxide film during ion implantation on the entire surface of the SOI substrate;
Forming a diffusion layer in the semiconductor layer surface layer separated by the separation groove by the ion implantation and thermal diffusion ;
Forming an oxidation resistant film on the entire surface of the SOI substrate;
A step of selectively removing the oxidation-resistant film formed on the semiconductor layer while leaving an upper part of the polycrystalline semiconductor film filled in the separation groove;
Forming a thermal oxide film on the surface of the semiconductor layer by thermal oxidation;
A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that these steps are performed in this order.
前記半導体層表面に熱酸化膜を形成する工程と、支持基板裏面の前記耐酸化膜を除去した箇所に熱酸化膜を形成することを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。Removing the oxidation-resistant film formed on the back surface of the support substrate;
The process of forming a thermal oxide film on the surface of the semiconductor layer, and forming a thermal oxide film at a location where the oxidation-resistant film on the back surface of the support substrate is removed. Semiconductor device manufacturing method.
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