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JPH0719839B2 - 半導体基板の製造方法 - Google Patents

半導体基板の製造方法

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JPH0719839B2
JPH0719839B2 JP1269212A JP26921289A JPH0719839B2 JP H0719839 B2 JPH0719839 B2 JP H0719839B2 JP 1269212 A JP1269212 A JP 1269212A JP 26921289 A JP26921289 A JP 26921289A JP H0719839 B2 JPH0719839 B2 JP H0719839B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は半導体基板の製造方法に関するもので、特に誘
電体分離構造をもつ半導体装置に使用されるものであ
る。
(従来の技術) 従来、誘電体分離構造をもつ半導体装置の一例として第
6図に示すような構造のものが知られている。ここで、
1はシリコン(Si)単結晶ウェーハ、2はシリコン酸化
層、3はシリコン単結晶層(又はウェーハ)、4はシリ
コン酸化層、5はポリシリコン層、6はN-型シリコン
層、7はN型不純物拡散層、8はP型不純物拡散層、9
はN型不純物拡散層をそれぞれ示している。
また、前記誘電体分離構造をもつ半導体装置の基板の製
造方法としては、第7図乃至第9図に示すようなものが
知られている。
第7図は溶融再結晶法によるものである。即ち、シリコ
ン単結晶ウェーハ1にシリコン酸化層2を設けた後、こ
のシリコン酸化層2上に多結晶シリコン(又はアモルフ
ァスシリコン)層3を堆積形成する。そして、その種結
晶により順次シリコン層を固層成長させる方法である。
第8図はSIMOX(Separation by Implanted Oxygen)に
よるものである。即ち、シリコン単結晶ウェーハ1に酸
素イオン(16O+又は32O2 +)を注入することによりシリ
コン酸化層2を埋め込む。また、前記イオン注入時に誘
起される欠陥を除去するため、高温でアニールを行う。
この後、目的に合せた活性層の厚さを確保するため、エ
ピタキシャル成長を行うという方法である。
第9図は接着ウェーハによる製法である。即ち、2枚の
シリコン単結晶ウェーハ1及び3を使用し、その一方
(又は両方)を熱酸化することによりシリコン酸化層2
を形成する。この後、2枚のシリコン単結晶ウェーハ1
及び3について、シリコン酸化層2を間に挟むように互
いを接着する。そして、シリコン単結晶ウェーハ3の表
面を必要な厚さまで加工研磨するという方法である。
しかしながら、これら第7図乃至第9図に示す方法には
それぞれ以下に示すような問題点がある。
溶融再結晶法においては、この方法により形成される活
性層が結晶性に劣るため、高集積デバイスに使用するこ
とができない。
SIMOXにおいては、イオン注入を行うため活性層が結晶
性に劣る。また、エピタキシャル成長を行う際に、その
ダメージがエピタキシャル層に影響し、高集積デバイス
に使用するには不適である。
接着ウェーハによる製法においては、上述した2つの製
法のような欠点がなく、活性層の結晶性の点では通常の
ミラウェーハと同等である。ところが、デバイス活性層
側のシリコン単結晶ウェーハ3では、トレンチ工程、LO
COS工程等のプロセス誘起の欠陥を生じ易い工程におい
て、基板によるゲッター能力が期待できず、転位、OSF
(Oxidation−induced Stacking Fault)等の結晶欠陥
が生じることがある。このため、量産レベルで安定した
デバイスを製造することが困難となる。
(発明が解決しようとする課題) このように、従来の半導体基板は、活性層が結晶性に劣
るため、高集積デバイスには不適であった。また、接着
ウェーハによる製法においては、基板によるゲッター能
力が期待できず、転位、OSF等の結晶欠陥が生じる欠点
があった。
そこで、本発明は、トレンチ工程、 LOCOS工程等のプロセスにより誘起される転位、OSF等の
結晶欠陥を抑制し、量産レベルで安定したデバイスを製
造することが可能な誘電体分離構造の基板の製造方法を
提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の方法の半導体基板
は、第1の半導体層と、この第1の半導体層上に形成さ
れる絶縁層と、この絶縁層上に形成され、ゲッターリン
グ能力及び膜歪緩和能力の少なくとも1つを有するバッ
ファー層と、このバッファー層上に形成される第2の半
導体層とを有している。
また、第1の半導体層と、この第1の半導体層上に形成
される絶縁層と、この絶縁層上に形成され、ゲッターリ
ング能力及び膜歪緩和能力の少なくとも1つを有するバ
ッファー層と、このバッファー層上にに形成される第2
の半導体層と、この第2の半導体層上に形成され、前記
第2の半導体層と同一導電型、かつ、前記第2の半導体
層よりも低濃度の第3の半導体層とを有している。
さらに、前記バッファー層は、ポリシリコン及びアモル
ファスシリコンの少なくとも1つから構成されている。
そして、このような半導体基板の製造方法としては、ま
ず、第1の半導体層上に絶縁層を形成し、この絶縁層上
にゲッターリング能力及び膜歪緩和能力の少なくとも1
つを有するバッファー層を形成する。この後、ウェーハ
接着技術を用いて、前記バッファー層上に第2の半導体
層を接着するというものである。
(作 用) このような構成によれば、第2の半導体層と絶縁層との
間にゲッターリング能力及び膜歪緩和能力を有するバッ
ファー層が設けられている。このバッファー層は、トレ
ンチ工程、LOCOS工程等のプロセス誘起の欠陥を生じ易
い工程において、金属不純物等のゲッター能力が優れて
いる。これにより、トレンチ工程、LOCOS工程等のプロ
セスにより誘起される転位、OSF等の結晶欠陥を抑制
し、量産レベルで安定したデバイスを製造することが可
能になる。
(実施例) 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について詳
細に説明する。なお、この説明において、全図にわたり
共通部分には共通の参照符号を用いることで、重複説明
を避けることにする。
第1図は本発明の一実施例に係わる誘電体分離構造の基
板を示すものである。
シリコン単結晶ウェーハ(第1の半導体層)11上にはシ
リコン酸化層(絶縁層)12が形成されている。また、シ
リコン酸化層12上には、バッファー層として、ゲッター
リング能力及び膜歪緩和能力を有するポリシリコン層13
が形成されている。さらに、ポリシリコン層13上には、
デバイスの活性層となるシリコン単結晶ウェーハ(第2
の半導体層)14が形成されている。
なお、前記バッファー層としては、ポリシリコン層、ア
モルファスシリコン層、窒化シリコン層又はこれらの積
層を使用することが可能である。
第2図は本発明の一実施例に係わる半導体基板をウェー
ハ接着法により形成した場合について、その工程の一連
の流れを示すものである。以下、同図を参照しながら前
記半導体基板の製造方法について説明する。
まず、結晶方位(100)の鏡面に研磨されたN型のシリ
コン単結晶ウェーハ11を酸化し、その鏡面研磨された表
面に厚さ約1μmのシリコン酸化層12を形成する。ま
た、シリコン酸化層12上に厚さ約1μmのポリシリコン
層13を堆積形成する。次に、結晶方位(100)の鏡面に
研磨されたN型のシリコン単結晶ウェーハ14と、シリコ
ン酸化層12及びポリシリコン層13が形成されたシリコン
単結晶ウェーハ11とを鏡面同志が対向するように、即ち
シリコン酸化層12及びポリシリコン層13がウェーハ11及
び14間に挟まれるようにして大気中で接着する。また、
ガス雰囲気(N2/O2=4/1(容積比))中、温度約1100℃
の条件で約2時間の熱処理を行い、ウェーハ11及び14相
互の接着を強固なものとする。さらに、接着されたウェ
ーハ14をグラインダーにて所望の厚さ(例えば20μm以
下)に加工研磨し(比抵抗、方位、型は制限無)、本発
明の半導体基板を完成する。
ところで、前記製造工程において、ポリシリコン層13の
厚さは、実工程の熱処理条件等によって適宜決定するこ
とができる。また、バッファー層としては、ポリシリコ
ン層、アモルファスシリコン層、窒化シリコン層又はこ
れらの積層であってもよい。また、ポリシリコン等の結
晶粒径(grain size)は、ポリシリコン等の堆積後の表
面の凹凸が500Å以下であるのが好ましい。さらに、ポ
リシリコン等の結晶粒径によって、ゲッターリング効
果、シリコン酸化層12及びウェーハ14界面における歪の
緩和効果等が異なる場合もあるが、このような場合は必
要に応じて鏡面加工を施した後に2つのウェーハ11及び
14を接着すればよい。
第3図は本発明の他の実施例に係わる誘電体分離構造の
基板を示すものである。
N型のシリコン単結晶ウェーハ(第1の半導体層)11上
にはシリコン酸化層(絶縁層)12が形成されている。ま
た、シリコン酸化層12上には、バッファー層として、ゲ
ッターリング能力及び膜歪緩和能力を有するポリシリコ
ン層13が形成されている。さらに、ポリシリコン層13上
には、デバイスの活性層となる高濃度N型シリコン層
(第2の半導体層)14aが形成されている。また、高濃
度N型シリコン層14a上には、低濃度N型シリコン層
(第3の半導体層)15が形成されている。
なお、前記バッファー層としては、ポリシリコン層、ア
モルファスシリコン層、窒化シリコン層又はこれらの積
層を使用することが可能である。
また、前記第3図に示す半導体基板の製造方法として
は、まず、前記第2図に示すような接着技術を用いる方
法により前記第1図の半導体基板を作成する。この後、
例えば拡散法によりシリコン単結晶ウェーハ14にN型不
純物を導入し、高濃度N型シリコン層14aに変換する。
また、この高濃度N型シリコン層14a上に例えばエピタ
キシャル成長により低濃度N型シリコン層15を形成す
る。
第4図は本発明の他の実施例に係わる誘電体分離構造の
基板を使用して作成したバイポーラデバイスを示すもの
である。ここで、11はシリコン単結晶ウェーハ、12はシ
リコン酸化層、13はポリシリコン層、14aは高濃度N型
シリコン層、15は低濃度N型シリコン層、16はシリコン
酸化層、17はポリシリコン層、18はN型不純物拡散層、
19はP型不純物拡散層、20はN型不純物拡散層である。
本発明の半導体基板を使用して作成したバイポーラデバ
イスでは、トレンチ工程、LOCOS工程等のプロセスによ
り誘起される転位、OSF等の結晶欠陥を抑制することが
でき、量産レベルで安定したデバイスを製造することが
可能となった。
第5図は、本発明の方法の基板と従来の方法の基板とを
用いてそれぞれ同一プロセスにより作成したバイポーラ
デバイスについて、そのトレンチ部における転位密度
[ケ/cm]を調べたものである。
即ち、従来の方法の基板を用いて作成したデバイス(従
来品)は、トレンチ部で多数の転位が発生しているのに
対し、本発明の方法の基板を用いて作成したデバイス
(発明品)は、トレンチ部での転位が抑制されている。
これにより、安定した高歩留りのデバイスを得ることが
可能になった。
なお、これら実施例の説明では、N型の半導体基板につ
いて述べてきたが、P型の半導体基板にも本発明が適用
できることは言うまでもない。
[発明の効果] 以上、説明したように、本発明の方法の半導体基板によ
れば、次のような効果を奏する。
誘電体分離構造の基板において、活性層となるシリコン
単結晶ウェーハと、絶縁層となるシリコン酸化層との間
にゲッターリング能力及び膜歪緩和能力を有するバッフ
ァー層が設けられている。このバッファー層は、トレン
チ工程、LOCOS工程等のプロセス誘起の欠陥を生じ易い
工程において、金属不純物等のゲッター能力が優れてい
る。これにより、トレンチ工程、LOCOS工程等のプロセ
スにより誘起される転位、OSF等の結晶欠陥を抑制し、
量産レベルで安定したデバイスを製造することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例に係わる誘電体分離構造の半
導体基板を示す断面図、第2図は本発明の一実施例に係
わる半導体基板をウェーハ接着法により形成した場合の
一連の流れを示す製造工程図、第3図は本発明の他の実
施例に係わる誘電体分離構造の半導体基板を示す断面
図、第4図は本発明の他の実施例に係わる誘電体分離構
造の半導体基板を使用して作成したバイポーラデバイス
を示す断面図、第5図は、本発明の方法の基板と従来の
方法の基板とを用いてそれぞれ同一プロセスにより作成
したバイポーラデバイスについて、そのトレンチ部にお
ける転位密度を調べた図、第6図は従来の誘電体分離構
造の半導体基板を示す断面図、第7図乃至第9図はそれ
ぞれ従来の誘電体分離構造の半導体基板の製造方法を示
す断面図である。 11……シリコン単結晶ウェーハ、12……シリコン酸化層
(絶縁層)、13……ポリシリコン層(バッファー層)、
14……シリコン単結晶ウェーハ、14a……高濃度N型シ
リコン層、15……低濃度N型シリコン層、16……シリコ
ン酸化層、17……ポリシリコン層、18……N型不純物拡
散層、19……P型不純物拡散層、20……N型不純物拡散
層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1半導体層上に絶縁層を形成する工程
    と、この絶縁層上にゲッターリング能力及び膜歪緩和能
    力を有するアモルファスシリコン層を形成する工程と、
    ウェーハ接着技術により、前記アモルファスシリコン層
    上に第2の半導体層を形成する工程と、前記第2の半導
    体層を所望の厚さに加工研磨する工程と、前記第2の半
    導体層を形成した後、当該第2の半導体層内に高濃度の
    不純物を導入する工程とを具備することを特徴とする誘
    電体分離構造の半導体基板の製造方法。
  2. 【請求項2】第1半導体層上に絶縁層を形成する工程
    と、この絶縁層上にゲッターリング能力及び膜歪緩和能
    力を有するアモルファスシリコン層を形成する工程と、
    ウェーハ接着技術により、前記アモルファスシリコン層
    上に第2の半導体層を形成する工程と、前記第2の半導
    体層を所望の厚さに加工研磨する工程と、前記第2の半
    導体層を形成した後、当該第2の半導体層内に高濃度の
    不純物を導入する工程と、前記第2の半導体層上に、当
    該第2の半導体層と同一導電型であって、当該第2の半
    導体層よりも低濃度の第3の半導体層を形成する工程と
    を具備することを特徴とする誘電体分離構造の半導体基
    板の製造方法。
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