JPH0750293A - Manufacture of semiconductor substrate and liquid crystal image display device using the substrate - Google Patents
Manufacture of semiconductor substrate and liquid crystal image display device using the substrateInfo
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- JPH0750293A JPH0750293A JP21354993A JP21354993A JPH0750293A JP H0750293 A JPH0750293 A JP H0750293A JP 21354993 A JP21354993 A JP 21354993A JP 21354993 A JP21354993 A JP 21354993A JP H0750293 A JPH0750293 A JP H0750293A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板の製造方法
及びそれを用いた液晶画像表示装置に係り、特に誘電体
分離あるいは、絶縁物上の単結晶半導体層に作成された
電子デバイス集積回路の素子分離方法及びそれを用いた
液晶画像表示装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor substrate and a liquid crystal image display device using the same, and more particularly to an electronic device integrated circuit formed by dielectric isolation or a single crystal semiconductor layer on an insulator. And a liquid crystal image display device using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】絶縁物上の単結晶Si半導体層の形成
は、シリコン−オン−インシュレーター(SOI)技術
として広く知られ、通常のSi集積回路を作成するバル
クSi基板では到達しえない数々の優位点をSOI技術
を利用したデバイスが有することから多くの研究がなさ
れてきた。BACKGROUND OF THE INVENTION The formation of single crystal Si semiconductor layers on insulators is widely known as the silicon-on-insulator (SOI) technology and is unattainable in bulk Si substrates that make conventional Si integrated circuits. Much research has been done because devices utilizing SOI technology have advantages.
【0003】すなわち、SOI技術を利用することで、 .誘電体分離が容易で高集積化が可能である。In other words, by using the SOI technology ,. Dielectric isolation is easy and high integration is possible.
【0004】.対放射線耐性に優れている。.. Excellent resistance to radiation.
【0005】.浮遊容量が低減でき高速化が可能であ
る。.. The stray capacitance can be reduced and the speed can be increased.
【0006】.ウエル工程が省略できる。[0006] The well process can be omitted.
【0007】.ラッチアップが防止できる。[0007]. Latch-up can be prevented.
【0008】.完全空乏化FETが可能となる。 等の長所のあるデバイスを作成することが可能である。[0008] A fully depleted FET is possible. It is possible to create a device with advantages such as.
【0009】SOI基板の作成方法には、現在、 (1).酸素のイオン注入によりSi基板中にSiO2
層を形成する。 (2).絶縁膜上に半導体基板を貼り合わせ、半導体基
板を研削する。 の2つの方法が有力である。Currently, the method for producing an SOI substrate is as follows: (1). SiO 2 was introduced into the Si substrate by oxygen ion implantation.
Form the layers. (2). A semiconductor substrate is attached to the insulating film and the semiconductor substrate is ground. These two methods are influential.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとしている課題】上記SOI基板を
用いて、実際のデバイスを作成する場合、デバイス間の
電気的な分離を行うため素子分離を行う。素子分離の方
法としては、選択酸化法、溝分離法等がある。しかしな
がら、それぞれの分離方法で以下の問題がある。When an actual device is produced using the above SOI substrate, element isolation is performed in order to electrically isolate the devices. As a method for element isolation, there are a selective oxidation method, a groove isolation method and the like. However, each separation method has the following problems.
【0011】即ち、選択酸化による分離では、分離界面
が熱酸化膜により覆われるため、界面特性としては、良
好な特性が得られるものの、Si厚のバラツキにより選
択酸化領域の横広がりが変化し、半導体素子の寸法等
(例えば、MOSトランジスタのチャネル幅)を変化さ
せる結果となる。That is, in the separation by the selective oxidation, since the separation interface is covered with the thermal oxide film, good characteristics can be obtained as the interface characteristics, but the lateral spread of the selective oxidation region changes due to the variation of the Si thickness. This results in changing the dimensions of the semiconductor element (for example, the channel width of the MOS transistor).
【0012】また溝分離では、RIEモードでSiをエ
ッチングするため半導体素子の寸法等(例えば、MOS
トランジスタのチャネル幅)をコントロールする上で良
好であるが、分離界面に電荷等のトラップが発生し、半
導体表面の濃度が見かけ上バラツキを生じ、更には、ダ
メージ等によりソース、ドレイン間のリーク電流が増加
する等の問題が生ずる。Further, in trench isolation, since the Si is etched in the RIE mode, the dimensions of the semiconductor element (for example, MOS
This is good for controlling the transistor channel width), but traps such as charges occur at the separation interface, causing apparent variations in the concentration on the semiconductor surface, and further, leakage current between the source and drain due to damage, etc. And other problems occur.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体基板の製
造方法は、絶縁面上に設けられた単結晶半導体層を有す
る半導体基板の製造方法において、前記単結晶半導体層
のエッチングにTMAH(テトラメチルアンモニウムハ
イドライド)を用いたことを特徴とする。A method of manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor substrate having a single crystal semiconductor layer provided on an insulating surface, wherein TMAH (Tetra) is used for etching the single crystal semiconductor layer. Methylammonium hydride) is used.
【0014】本発明の液晶画像表示装置は、上記半導体
基板の製造方法により作製した半導体基板を用いたこと
を特徴とする。The liquid crystal image display device of the present invention is characterized by using a semiconductor substrate manufactured by the above method for manufacturing a semiconductor substrate.
【0015】[0015]
【作用】本発明は、TMAHを絶縁面上に設けられた単
結晶半導体層を有する半導体基板のエッチングに用いる
ことにより、精度よくエッチングを行って、素子領域の
寸法形状の精度を高め(この結果、例えばトランジスタ
のチャネル幅を安定に形成できる。)且つ素子分離側面
を均一にエッチングして、電荷等の影響を受け難くする
ことを可能とするものであり、特性バラツキの小さいS
OI基板上の集積回路を低コストで提供することが可能
となる。According to the present invention, by using TMAH for etching a semiconductor substrate having a single crystal semiconductor layer provided on an insulating surface, etching can be performed with high accuracy to improve the accuracy of the dimensional shape of the element region. (For example, the channel width of a transistor can be formed stably.) In addition, it is possible to uniformly etch the side surface of the element isolation to make it less susceptible to the influence of electric charges and the like.
It is possible to provide an integrated circuit on an OI substrate at low cost.
【0016】本発明はSOI基板を用いた液晶画像表示
装置に好適に用いられ、素子分離領域部に光を透過させ
る場合、Si厚が不均一であったとしても、光透過させ
ることができる厚さまで素子の特性を損なうことなくエ
ッチングすることが可能となり、液晶画像表示装置を高
歩留りで提供することが可能となる。The present invention is suitably used for a liquid crystal image display device using an SOI substrate, and when light is transmitted to the element isolation region, even if the Si thickness is non-uniform, a thickness that allows light transmission. Further, it becomes possible to perform etching without impairing the characteristics of the element, and it is possible to provide a liquid crystal image display device with a high yield.
【0017】本発明の特徴とするところは、アルカリ溶
液特有の異方性エッチングをSOI基板に適用した点に
ある。A feature of the present invention is that anisotropic etching peculiar to an alkaline solution is applied to an SOI substrate.
【0018】本発明において用いるTMAHによるエッ
チングに関しては、Technical Digest
of the 9th Sensor Sympos
ium 1990 p15〜18等に記載されているよ
うに、異方性エッチングが確認されている。但し、その
全ては、マイクロメカニクスの分野で圧力センサ等へ適
用されおり、このエッチング液をSOI基板の集積回路
に適用することは本発明によって初めて明らかにされた
ものである。Regarding the etching by TMAH used in the present invention, Technical Digest
of the 9th Sensor Symposs
Anisotropic etching has been confirmed as described in ium 1990 p15-18. However, all of them are applied to pressure sensors and the like in the field of micromechanics, and the application of this etching solution to an integrated circuit on an SOI substrate has been clarified for the first time by the present invention.
【0019】なお、TMAHによるエッチングのマスク
材として、その半導体基板を熱酸化させた酸化膜を利用
することにより、マスク材と被エッチング材の密着性を
向上させ、加工精度を向上させることができ、本発明を
集積回路へ適用するに当たってより好ましいものとな
る。By using an oxide film obtained by thermally oxidizing the semiconductor substrate as a mask material for etching by TMAH, the adhesion between the mask material and the material to be etched can be improved and the processing accuracy can be improved. The present invention is more preferable when applied to an integrated circuit.
【0020】[0020]
【実施例】まず、本発明の実施態様例について説明す
る。EXAMPLES First, examples of embodiments of the present invention will be described.
【0021】図1は、本発明の好適な一実施態様例を示
す断面図である。図1において、101は支持基板、1
02は絶縁膜、103は半導体単結晶層、104,10
5はTMAHのマスク材としての絶縁膜であり、106
はTMAHを用いて半導体単結晶層を分離した領域であ
る。TMAHを用いた場合、(100)面を表面とする
Si単結晶をエッチングすることにより、そのエッチン
グ端面には(111)面が形成される。(100)面方
向のエッチング速度に比較し、(111)面方向のエッ
チングは、桁違いに遅くなるため分離領域の横広がりは
抑制される。但し、マスク材としての絶縁膜がCVD系
の膜である場合、図2の半導体単結晶層103と絶縁層
204との密着性が問題となり、図2に示すような横広
がりが生じてしまう。そのため、本実施例では、絶縁膜
104として半導体単結晶層103との密着性が良好な
熱酸化膜を用いることにより横広がりを抑制している。FIG. 1 is a sectional view showing a preferred embodiment of the present invention. In FIG. 1, 101 is a support substrate, 1
02 is an insulating film, 103 is a semiconductor single crystal layer, and 104 and 10.
5 is an insulating film as a mask material of TMAH, and 106
Is a region where the semiconductor single crystal layer is separated by using TMAH. When TMAH is used, the Si single crystal having the (100) plane as the surface is etched to form the (111) plane at the etching end face. Compared with the etching rate in the (100) plane direction, the etching in the (111) plane direction is orders of magnitude slower, so that the lateral spread of the separation region is suppressed. However, when the insulating film as the mask material is a CVD type film, the adhesion between the semiconductor single crystal layer 103 and the insulating layer 204 in FIG. 2 becomes a problem, and the lateral spread as shown in FIG. 2 occurs. Therefore, in the present embodiment, lateral spread is suppressed by using a thermal oxide film having good adhesion with the semiconductor single crystal layer 103 as the insulating film 104.
【0022】なお、エッチングにより横広がりが生じた
ことにより、マスク材となる絶縁膜が剥れてパーティク
ル等となり、エッチングが均一に行われない等の問題を
生じる場合があるが、本実施例は、このような問題の対
策としても有効であり、均一なエッチングが可能とな
る。Incidentally, the lateral spread caused by the etching may cause a problem such that the insulating film serving as the mask material is peeled off to form particles or the like, and the etching is not uniformly performed. It is also effective as a countermeasure against such a problem, and uniform etching becomes possible.
【0023】以下、本発明に好適に用いることができる
SOI基板の作成方法について、図3〜図5を用いて説
明する。なお、ここでは、貼り合わせる基板の反り等に
よって半導体層の層厚のバラツキが生じやすい、貼り合
わせによるSOI基板を取り上げるが、本発明はかかる
SOI基板以外にも適用できることは勿論である。A method of manufacturing an SOI substrate that can be preferably used in the present invention will be described below with reference to FIGS. Note that, here, an SOI substrate by bonding is taken up, in which variations in the layer thickness of the semiconductor layer are likely to occur due to warpage of the substrates to be bonded, but the present invention can of course be applied to other than such SOI substrates.
【0024】図3に示すように、先ずSi単結晶基板を
用意してその全部を多孔質化し、多孔質Si基板1を作
成する。続いて、エピタキシャル成長を多孔質化した基
板表面に行い、非多孔質Siの薄膜単結晶層2を形成す
る。As shown in FIG. 3, first, a Si single crystal substrate is prepared and the whole is made porous to form a porous Si substrate 1. Then, epitaxial growth is performed on the surface of the porous substrate to form a thin film single crystal layer 2 of non-porous Si.
【0025】ここで、多孔質Siについて説明する。S
i単結晶基板は、HF溶液を用いた陽極化成法によっ
て、多孔質化させることができる。多孔質Si層は、単
結晶Siの密度2.33g/cm3 に比べて、その密度
を、HF溶液濃度を50〜20%に変化させることで密
度1.1〜0.6g/cm3 の範囲に変化させることが
できる。多孔質層は、下記の理由により、P型Si基板
に形成されやすい。多孔質Si層は、透過電子顕微鏡に
よる観察によれば、平均約600オングストローム程度
の径の孔が形成される。Here, the porous Si will be described. S
The i single crystal substrate can be made porous by an anodization method using an HF solution. The porous Si layer has a density of 1.1 to 0.6 g / cm 3 by changing the density of the single crystal Si from 2.33 g / cm 3 to an HF solution concentration of 50 to 20%. It can be changed into a range. The porous layer is easily formed on the P-type Si substrate for the following reasons. According to observation with a transmission electron microscope, pores having an average diameter of about 600 angstroms are formed in the porous Si layer.
【0026】多孔質Siは、Uhlir等によって19
56年に半導体の電解研磨の研究過程に於て発見された
(A.Uhlir,Bell Syst.Tech.
J.,vol 35,p.333(1956))。ま
た、ウナガミ等は、陽極化成におけるSiの溶解反応を
研究し、HF溶液中のSiの陽極反応には正孔が必要で
あり、その反応は、次のようであると報告している
(T.ウナガミ:J.Electrochem.So
c.,vol.127,p.476(1980))。Porous Si has been described by Uhir et al.
It was discovered in the research process of electropolishing of semiconductors in 1981 (A. Uhril, Bell System. Tech.
J. , Vol 35, p. 333 (1956)). Also, Unami et al. Studied the dissolution reaction of Si in anodization, and reported that the anodic reaction of Si in HF solution requires holes, and the reaction is as follows (T Unagami: J. Electrochem. So
c. , Vol. 127, p. 476 (1980)).
【0027】 Si+2HF+(2−n)e+ → SiF2 +2H+ +ne- SiF2 +2HF → SiF4 +H2 SiF4 +2HF → H2 SiF6 又は、 Si+4HF+(4−λ)e+ → SiF4 +4H+ +λe- SiF4 +2HF → H2 SiF6 ここで、e+ 及び、e- はそれぞれ、正孔と電子を表し
ている。また、n及びλは夫々シリコン1原子が溶解す
るために必要な正孔の数であり、n>2又は、λ>4な
る条件が満たされた場合に多孔質シリコンが形成される
としている。以上のことから、正孔の存在するP型シリ
コンは、多孔質化されやすい。Si + 2HF + (2-n) e + → SiF 2 + 2H + + ne - SiF 2 + 2HF → SiF 4 + H 2 SiF 4 + 2HF → H 2 SiF 6 or Si + 4HF + (4-λ) e + → SiF 4 + 4H + + λe - where SiF 4 + 2HF → H 2 SiF 6, e + and, e - respectively represent a positive hole and an electron. Further, n and λ are the numbers of holes required for dissolving one silicon atom, respectively, and porous silicon is formed when the condition of n> 2 or λ> 4 is satisfied. From the above, P-type silicon having holes is likely to be made porous.
【0028】この多孔質化に於ける選択性は、長野ら及
びイマイによって実証されている(長野、中島、安野、
大中、梶原、;電子通信学会技術研究報告、vol 7
9,SSD 79−9549(1979)、(K.イマ
イ;Solid−StateElectronics
vol 24,159(1981))。また、多孔質層
はその内部に大量の空隙が形成されているために、密度
が半分以下に減少する。その結果、体積に比べて表面積
が飛躍的に増大するため、その化学エッチング速度は、
通常の単結晶層のエッチング速度に比べて、著しく増速
される。The selectivity in this porosification has been demonstrated by Nagano et al. And Imai (Nagano, Nakajima, Anno,
Ohnaka, Kajiwara; IEICE Technical Report, vol 7
9, SSD 79-9549 (1979), (K. Imai; Solid-State Electronics)
vol 24, 159 (1981)). Further, since the porous layer has a large amount of voids formed therein, the density thereof is reduced to less than half. As a result, the surface area increases dramatically compared to the volume, so the chemical etching rate is
The etching rate is remarkably increased as compared with the etching rate of a normal single crystal layer.
【0029】次に図4に示すように、非晶質基体たるガ
ラスに代表される光透過性基板3を用意して、多孔質S
i基板上の単結晶Si層表面を酸化した後、形成された
酸化層4に該光透過性基板3を貼りつける。該酸化層
は、デバイスを作成する際に重要な役割をはたす。すな
わち、Si活性層の下地界面により発生する界面準位は
ガラス界面にくらべて、酸化膜の界面の準位の方が低く
でき、電子デバイスの特性は著しく向上される。図4に
示すように、エッチング防止膜(保護材料)として、S
i3 N4 層5を堆積して、貼り合せた2枚の基板全体を
被覆して、多孔質シリコン基板の表面上のSi3 N4 層
を除去する。なお、保護材料を被覆するのは、薄膜単結
晶層2、光透過性基板3、酸化層4をエッチング液から
保護するためであって、特にSi3 N4 層に限定される
ものではない。例えばSi3 N4 層の代わりに、アピエ
ゾンワックスを用いても良い。保護材料は耐化学エッチ
ング特性に優れた材料、特に弗酸に対して耐性の強い材
料であることが望ましい。この後に、多孔質Si基板1
を全部エッチングして光透過性基板3上に薄膜化した単
結晶シリコン層2を残存させ形成する。Next, as shown in FIG. 4, a light-transmissive substrate 3 typified by glass as an amorphous substrate is prepared, and a porous S
After the surface of the single crystal Si layer on the i substrate is oxidized, the light transmissive substrate 3 is attached to the formed oxide layer 4. The oxide layer plays an important role in making a device. That is, the interface level generated by the underlying interface of the Si active layer can be lower at the interface level of the oxide film than at the glass interface, and the characteristics of the electronic device are significantly improved. As shown in FIG. 4, as the etching prevention film (protective material), S
An i 3 N 4 layer 5 is deposited to cover the entire two bonded substrates, and the Si 3 N 4 layer on the surface of the porous silicon substrate is removed. The protective material is coated to protect the thin film single crystal layer 2, the light transmissive substrate 3, and the oxide layer 4 from the etching solution, and is not particularly limited to the Si 3 N 4 layer. For example, instead of the Si 3 N 4 layer, apiezon wax may be used. It is desirable that the protective material is a material having excellent chemical etching resistance, particularly a material having strong resistance to hydrofluoric acid. After this, the porous Si substrate 1
Are completely etched to form the thin-film single crystal silicon layer 2 on the light-transmissive substrate 3 so as to remain.
【0030】図5に得られた半導体基板を示す。すなわ
ち、図4に於るエッチング防止膜としてのSi3 N4 層
5を除去することによって、光透過性基板3上に結晶性
がシリコンウエハーと同等な単結晶Si層2が平坦に、
しかも均一に薄層化されて、ウエハー全域に、大面積に
形成される。こうして得られた半導体基板は、絶縁分離
された電子素子作製という点から見ても好適に使用する
ことができる。The obtained semiconductor substrate is shown in FIG. That is, by removing the Si 3 N 4 layer 5 as the etching prevention film in FIG. 4, the single crystal Si layer 2 having the crystallinity equivalent to that of the silicon wafer is flattened on the light transmissive substrate 3,
Moreover, the layer is uniformly thinned and formed in a large area over the entire wafer. The semiconductor substrate thus obtained can be suitably used from the viewpoint of manufacturing an electronic element that is insulated and separated.
【0031】このようにして、作製されたSOI半導体
基板に、本発明を用いて図1に示したようなエッチング
を行い素子分離を行う。The SOI semiconductor substrate thus manufactured is subjected to etching as shown in FIG. 1 according to the present invention to separate elements.
【0032】以下、本発明の実施例について説明する。Examples of the present invention will be described below.
【0033】図6(a)〜(c)は本発明の半導体基板
の製造方法の一実施例の製造工程を示す断面図である。FIGS. 6A to 6C are sectional views showing the manufacturing steps of an embodiment of the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention.
【0034】まず、200ミクロンの厚みを持ったP型
(100)Si基板上にCVD法により、Siエピタキ
シャル層を0.5ミクロン成長させた。堆積条件は、以
下のとおりである。First, a Si epitaxial layer was grown to 0.5 μm on a P-type (100) Si substrate having a thickness of 200 μm by the CVD method. The deposition conditions are as follows.
【0035】 反応ガス流量: SiH2 Cl2 1000 SCCM H2 230 1/min. 温度: 1080℃ 圧力: 80Torr 時間: 1min. この基板を50%のHF溶液中において陽極化成を行っ
た。この時の電流密度は、100mA/cm2 であっ
た。この時の多孔質化速度は、約8.4μm/min.
であり200ミクロンの厚みを持ったP型(100)S
i基板全体は、24分で多孔質化された。前述したよう
にこの陽極化成では、P型(100)Si基板のみが多
孔質化され、Siエピタキシャル層には変化がなかっ
た。Reaction gas flow rate: SiH 2 Cl 2 1000 SCCM H 2 230 1 / min. Temperature: 1080 ° C. Pressure: 80 Torr Time: 1 min. This substrate was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time was 100 mA / cm 2 . The porosification rate at this time was about 8.4 μm / min.
And P-type (100) S with a thickness of 200 microns
The entire i-substrate became porous in 24 minutes. As described above, in this anodization, only the P-type (100) Si substrate was made porous, and the Si epitaxial layer remained unchanged.
【0036】次に、このエピタキシャル層の表面を50
nm熱酸化した。作成された熱酸化膜602上に光学研
磨を施した溶融石英ガラス基板601を重ねあわせ、酸
素雰囲気中で800℃、0.5時間加熱することによ
り、両者の基板は、強固に接合された。減圧CVD法に
よってSi3 N4 を0.1μm堆積して、貼りあわせた
2枚の基板を被覆して、多孔質基板上の窒化膜のみを反
応性イオンエッチングによって除去した。前述したよう
に通常のSi単結晶のフッ硝酸酢酸溶液にたいするエッ
チング速度は、約毎分1ミクロン弱程度(フッ硝酸酢酸
溶液1:3:8)であるが、多孔質層のエッチング速度
はその百倍ほど増速される。すなわち、200ミクロン
の厚みをもった多孔質化されたSi基板は、2分で除去
された。Si3 N4 層を除去した後には、図6(a)に
示すように、ガラス基板601上に0.5μmの厚みを
持った単結晶Si層(Siエピタキシャル層)603が
形成できた。透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。Next, the surface of this epitaxial layer is exposed to 50
nm thermal oxidation was performed. Optically polished fused silica glass substrate 601 was placed on the formed thermal oxide film 602 and heated in an oxygen atmosphere at 800 ° C. for 0.5 hour, whereby both substrates were firmly bonded. Si 3 N 4 was deposited to a thickness of 0.1 μm by the low pressure CVD method to cover the two bonded substrates, and only the nitride film on the porous substrate was removed by reactive ion etching. As described above, the etching rate of a normal Si single crystal hydrofluoric acid / nitric acid solution is about 1 micron / min (fluorine / nitric acid / acetic acid solution 1: 3: 8), but the etching rate of the porous layer is 100 times that rate. The speed is increased. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 microns was removed in 2 minutes. After removing the Si 3 N 4 layer, as shown in FIG. 6A, a single crystal Si layer (Si epitaxial layer) 603 having a thickness of 0.5 μm could be formed on the glass substrate 601. As a result of cross-sectional observation with a transmission electron microscope, S
No new crystal defect was introduced into the i layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0037】続いて、図6(b)に示すように、この基
板を600℃以上で熱酸化を施こし、単結晶Si上に密
着性の良好な熱酸化膜604を形成する。次に、所望の
場所の熱酸化膜をパターニングし、開口部605を得
る。ここで本発明の特徴であるTMAHを用いて、Si
層603の異方性エッチングを行う。図7にTMAH濃
度に対するSiのエッチングレートを示す。TMAH濃
度により、(111)面の荒れ方が変化するが、5wt
%以下で良好な界面を得ることができる。底面、表面に
は熱酸化膜があるため、これで、エッチングはストップ
する。このようにして、図6(c)の素子分離領域60
6を有するSOI基板を得る。Subsequently, as shown in FIG. 6B, this substrate is subjected to thermal oxidation at 600 ° C. or higher to form a thermal oxide film 604 having good adhesion on the single crystal Si. Next, the thermal oxide film at a desired place is patterned to obtain the opening 605. Here, using TMAH, which is a feature of the present invention, Si
Anisotropic etching of layer 603 is performed. FIG. 7 shows the etching rate of Si with respect to the TMAH concentration. The roughness of the (111) plane changes depending on the TMAH concentration.
% Or less, a good interface can be obtained. Since there is a thermal oxide film on the bottom surface and the surface, this stops etching. In this way, the element isolation region 60 of FIG.
An SOI substrate with 6 is obtained.
【0038】なお、TMAHの溶液温度は80℃以下で
あることが望ましい。これは80℃を超える温度でエッ
チングを行うと(111)面のファセット状の残渣が酸
化膜上に形成され、オーバーエッチングを行っても残渣
が残るからである。The temperature of the TMAH solution is preferably 80 ° C. or lower. This is because when the etching is performed at a temperature higher than 80 ° C., the facet-like residue of the (111) plane is formed on the oxide film, and the residue remains even after overetching.
【0039】このようにして得た(111)Si面は均
一であり、分離幅の制御性も良好である。The (111) Si surface thus obtained is uniform, and the controllability of the separation width is also good.
【0040】次に具体的な応用例として、図6(a)〜
(c)に示した製造方法で作成されたSOI基板に、M
OSトランジスタを作成する製造工程について、図8
(a)〜(c)を用いて説明する。Next, as a concrete application example, FIG.
On the SOI substrate created by the manufacturing method shown in (c), M
FIG. 8 shows the manufacturing process for forming the OS transistor.
A description will be given using (a) to (c).
【0041】まず図6(a)〜(c)で示した製造工程
により、図8(a)に示した、素子領域を有するSOI
基板を作成する。First, by the manufacturing process shown in FIGS. 6A to 6C, the SOI having the element region shown in FIG.
Create the board.
【0042】続いて、図8(b)に示すように、ゲート
酸化膜として、500Å以下の熱酸化膜607を形成す
る。エンハンス型MOSトランジスタ、デプレッション
型MOSトランジスタにより、単結晶領域への不純物濃
度は異なるがエンハンス型PMOSトランジスタを形成
する場合、P+ イオンを5E16cm-3程度になるよう
に濃度をコントロールする。次に、ゲート電極608を
形成し、これをパターニングする。Subsequently, as shown in FIG. 8B, a thermal oxide film 607 of 500 Å or less is formed as a gate oxide film. Although the impurity concentration in the single crystal region is different between the enhancement type MOS transistor and the depletion type MOS transistor, when forming an enhancement type PMOS transistor, the concentration of P + ions is controlled to be about 5E16 cm −3 . Next, the gate electrode 608 is formed and patterned.
【0043】続いて、図8(c)に示すように、ゲート
電極608をセルフアライメントとして、ソース及びド
レイン領域609をイオン注入により形成する。この
後、層間絶縁膜610を形成し、ソース、ドレイン電極
611及びゲート電極608を引きだして、MOSトラ
ンジスタが形成される。Subsequently, as shown in FIG. 8C, the source and drain regions 609 are formed by ion implantation with the gate electrode 608 as self-alignment. After that, an interlayer insulating film 610 is formed, and a source / drain electrode 611 and a gate electrode 608 are drawn out to form a MOS transistor.
【0044】このように、本発明を用いて作成したMO
SトランジスタのVG −ID 特性を図9に示す。従来例
に比較し、OFF電流が桁違いに小さい。これは、素子
分離側壁の電荷が制御されたことに寄与していることを
示すものである。Thus, the MO prepared by using the present invention
The V G -I D characteristic of the S transistor shown in FIG. The OFF current is orders of magnitude smaller than in the conventional example. This indicates that the charge on the side wall of the element isolation contributes to the control.
【0045】又、このMOSトランジスタを液晶画像表
示装置のスイッチングトランジスタとして適用する場
合、素子分離領域が光透過領域(開口部)となり、Si
単結晶厚分布が悪い場合でも、開口率バラツキを抑制す
ることができる。更には、前述のOFF電流が小さいた
め良好な画像表示ができる。図10に光透過性液晶画像
表示装置の断面構造を示す。図10において、1001
は光透過性のSOI基板の支持体、1002は絶縁膜、
1003はMOSトランジスタのチャネル部、1004
はゲート電極、1005はソース,ドレイン領域、10
06は層間絶縁膜、1007はソース電極(Al等)、
1008は層間絶縁膜、1009はITO(透明電
極)、1010は保持容量膜、1011はドレイン電極
のITO(透明電極)、1012は液晶、1013は対
向電極のITO(透明電極)、1014はガラス基板、
1015は遮光用のAl、1016は素子分離により光
透過性となった領域である。When this MOS transistor is applied as a switching transistor of a liquid crystal image display device, the element isolation region becomes a light transmission region (opening), and Si
Even if the single crystal thickness distribution is poor, it is possible to suppress variation in the aperture ratio. Furthermore, since the above-mentioned OFF current is small, a good image can be displayed. FIG. 10 shows a cross-sectional structure of the light transmissive liquid crystal image display device. In FIG. 10, 1001
Is a support of an optically transparent SOI substrate, 1002 is an insulating film,
1003 is a channel portion of a MOS transistor, 1004
Is a gate electrode, 1005 is a source / drain region, 10
Reference numeral 06 is an interlayer insulating film, 1007 is a source electrode (Al, etc.),
Reference numeral 1008 is an interlayer insulating film, 1009 is an ITO (transparent electrode), 1010 is a storage capacitor film, 1011 is a drain electrode ITO (transparent electrode), 1012 is a liquid crystal, 1013 is a counter electrode ITO (transparent electrode), 1014 is a glass substrate. ,
Reference numeral 1015 is a light-shielding Al, and 1016 is a region made light-transmitting by element isolation.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
TMAHを用いて、絶縁面上に設けられた単結晶半導体
層を有する半導体基板の素子分離を行うことにより安定
かつ良好な素子特性を得ることができる。As described above, according to the present invention,
By using TMAH to perform element isolation of a semiconductor substrate having a single crystal semiconductor layer provided over an insulating surface, stable and favorable element characteristics can be obtained.
【0047】更に、TMAHのマスク材として、熱酸化
膜を利用することにより、TMAHのサイドエッチング
が抑制され、安定かつ良好な寸法精度を得ることが可能
となる。Further, by using the thermal oxide film as the mask material of TMAH, side etching of TMAH is suppressed, and stable and good dimensional accuracy can be obtained.
【図1】本発明の好適な一実施態様例を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view showing a preferred embodiment of the present invention.
【図2】マスク材が密着不良を生じた例を示す断面図で
ある。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example in which a mask material has poor adhesion.
【図3】本発明に好適に用いることができるSOI基板
作成のためのプロセスフローを示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a process flow for producing an SOI substrate that can be preferably used in the present invention.
【図4】本発明に好適に用いることができるSOI基板
作成のためのプロセスフローを示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a process flow for producing an SOI substrate that can be preferably used in the present invention.
【図5】本発明に好適に用いることができるSOI基板
作成のためのプロセスフローを示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a process flow for producing an SOI substrate that can be preferably used in the present invention.
【図6】(a)〜(c)は本発明の半導体基板の製造方
法の一実施例の製造工程を示す断面図である。6A to 6C are cross-sectional views showing a manufacturing process of an embodiment of the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention.
【図7】TMAH溶液のSiエッチング速度を示す特性
図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing the Si etching rate of a TMAH solution.
【図8】(a)〜(c)は本発明を適用したMOSトラ
ンジスタの製造方法を示す断面図である。8A to 8C are cross-sectional views showing a method for manufacturing a MOS transistor to which the present invention is applied.
【図9】本発明を適用したMOSトランジスタのVG −
ID 特性図である。FIG. 9 is a V G − of a MOS transistor to which the present invention is applied.
It is an ID characteristic figure.
【図10】本発明を液晶画像表示装置に適用した例を示
す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example in which the present invention is applied to a liquid crystal image display device.
101 支持基板 102 絶縁膜 103 半導体単結晶層 104,105 TMAHのマスク材としての絶縁膜 106 TMAHを用いて半導体単結晶層を分離した領
域 1001 SOI基板の支持体(光透過性) 1002 絶縁膜 1003 MOSトランジスタのチャネル部 1004 ゲート電極 1005 ソース、ドレイン領域 1006 層間絶縁膜 1007 ソース電極(Al等) 1008 層間絶縁膜 1009 ITO(透明電極) 1010 保持容量膜 1011 ドレイン電極のITO(透明電極) 1012 液晶 1013 対向電極のITO(透明電極) 1014 ガラス基板 1015 遮光用のAl 1016 素子分離により光透過性となった領域101 Support Substrate 102 Insulating Film 103 Semiconductor Single Crystal Layer 104, 105 Insulating Film as Mask Material for TMAH 106 Region where Semiconductor Single Crystal Layer is Separated Using TMAH 1001 SOI Substrate (Light Transmittance) 1002 Insulating Film 1003 Channel part of MOS transistor 1004 Gate electrode 1005 Source / drain region 1006 Interlayer insulating film 1007 Source electrode (Al etc.) 1008 Interlayer insulating film 1009 ITO (transparent electrode) 1010 Storage capacitor film 1011 ITO (transparent electrode) of drain electrode 1012 Liquid crystal 1013 Counter electrode ITO (transparent electrode) 1014 Glass substrate 1015 Light-shielding Al 1016 Area made light transmissive by element isolation
Claims (5)
有する半導体基板の製造方法において、 前記単結晶半導体層のエッチングにTMAH(テトラメ
チルアンモニウムハイドライド)を用いたことを特徴と
する半導体基板の製造方法。1. A method for manufacturing a semiconductor substrate having a single crystal semiconductor layer provided on an insulating surface, wherein TMAH (tetramethylammonium hydride) is used for etching the single crystal semiconductor layer. Manufacturing method.
おいて、前記単結晶半導体層はシリコンであり、その表
面が(100)面である半導体基板の製造方法。2. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the single crystal semiconductor layer is silicon and the surface thereof is a (100) plane.
おいて、TMAHのマスク材として、シリコンを熱酸化
させた酸化膜を使用した半導体基板の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein an oxide film obtained by thermally oxidizing silicon is used as a mask material for TMAH.
おいて、TMAHの溶液温度が80℃以下である半導体
基板の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 3, wherein the TMAH solution temperature is 80 ° C. or lower.
より作製した半導体基板を用いた液晶画像表示装置。5. A liquid crystal image display device using a semiconductor substrate manufactured by the method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21354993A JPH0750293A (en) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | Manufacture of semiconductor substrate and liquid crystal image display device using the substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP21354993A JPH0750293A (en) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | Manufacture of semiconductor substrate and liquid crystal image display device using the substrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0750293A true JPH0750293A (en) | 1995-02-21 |
Family
ID=16641045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP21354993A Pending JPH0750293A (en) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | Manufacture of semiconductor substrate and liquid crystal image display device using the substrate |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH0750293A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7989299B2 (en) | 2004-06-24 | 2011-08-02 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device, method of manufacturing the same, and method of evaluating semiconductor device |
-
1993
- 1993-08-06 JP JP21354993A patent/JPH0750293A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7989299B2 (en) | 2004-06-24 | 2011-08-02 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device, method of manufacturing the same, and method of evaluating semiconductor device |
US9093529B2 (en) | 2004-06-24 | 2015-07-28 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device, method of manufacturing the same, and method of evaluating semiconductor device |
US9437737B2 (en) | 2004-06-24 | 2016-09-06 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device, method of manufacturing the same, and method of evaluating semiconductor device |
US9825171B2 (en) | 2004-06-24 | 2017-11-21 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device, method of manufacturing the same, and method of evaluating semiconductor device |
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