JPH01138749A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH01138749A
JPH01138749A JP29808487A JP29808487A JPH01138749A JP H01138749 A JPH01138749 A JP H01138749A JP 29808487 A JP29808487 A JP 29808487A JP 29808487 A JP29808487 A JP 29808487A JP H01138749 A JPH01138749 A JP H01138749A
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JP
Japan
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film
element isolation
groove parts
layer
width
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JP29808487A
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Nobuo Sasaki
伸夫 佐々木
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [概要コ 半導体装置の製造方法のうち、特に、SOt構造シリコ
ン基板の素子分離帯形成方法に関し、微少な幅の素子分
離帯を形成して、ICデバイスを高集積化することを目
的とし、 絶縁基板上に設けたシリコン層の素子分離帯形成方法に
おいて、遮蔽マスクを設けて前記シリコン層の露出部の
ほぼ半分の膜厚をエツチング除去して溝部を形成し、次
いで、前記遮蔽マスクをそのままにして該溝部に酸素イ
オンを注入して熱処理し、該処理によって生成された酸
化シリコン膜からなる素子分離帯を形成するようにした
ことを特徴とする。
[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置の製造方法のうち、特に、Sol構
造シリコン基板の素子分離帯形成方法に関する。
最近、S OI  (Silicon On In5u
lator)技術が開発されており、ビームを照射して
非単結晶性半導体層を再結晶化する結晶基板の形成方法
が知られている。これは従来の平面的なデバイスを三次
元デバイスに配置して高集積化、高性能化することを企
図しているものである。
しかし、このようなSol技術によって作成されるSo
l基板に、出来るだけ狭い幅の素子分離帯を設けること
が高集積化のために極めて重要なことである。
[従来の技術と発明が解決しようとする問題点]さて、
Sol技術には酸素を高エネルギーでシリコン基板に深
く注入し、熱処理(アニール)して埋没した5i02 
 (酸化シリコン)膜を形成させるSIMOX法や陽極
化成によって選択的にシリコン基板を多孔質化し、これ
を酸化するFIPO8法が知られているが、三次元デバ
イスに最適な方法は半導体素子の積層プロセスの容易さ
より絶縁性基板上に堆積した非単結晶性のシリコン層を
ビーム照射、ランプ照射によって再結晶する堆積層再結
晶化法である。
例えば、ビームとして連続発振アルゴンレーザヲ用い、
多結晶シリコン膜やアモルファスシリコン膜(非単結晶
性シリコン層)を再結晶化する方法が採られており、こ
の方法の特徴はビームを照射してシリコン層を一旦溶融
し、その冷却時に結晶成長をおこなって、1つの単結晶
に成長するごとにある。その一般的なSOI構造シリコ
ン基板の形成方法を説明すると、第2図(al〜(C)
にその工程順断面図を示している。
第2図(al参照;シリコン基板1の表面を熱酸化して
膜厚1μm程度の5i02膜2を生成して、絶縁性基板
にする。
第2図(b)参照;次いで、その上面に化学気相成長(
CV D)法によって膜厚5000人程度0多結晶シリ
コン層3′を被着する。
第2図(C1参照;次いで、連続発振アルゴンレーザビ
ームで多結晶シリコン層3°に照射し、スキャンニング
(走査)して単結晶シリコン層3に変成する。その際、
連続アルゴンレーザ(CW−^rLaser)ビームで
走査すると、多結晶シリコン層3°が加熱溶融されて、
凝固時に単結晶シリコン層3に変成されるが、レーザア
ニール条件をレーザスポッ°ト径330−1O0pφ、
レーザ出力lO〜20ワット走査速度5〜10cm/秒
程度、絶縁性基板を温度200〜500℃に加熱してお
けば、シリコン層のメルト幅が数十μm程度になり、凝
固時に単結晶化される。
しかし、この時、溶融したシリコン層はメルト幅の中央
より冷却して中央部に核ができ、その核より次第に固化
が周囲に及んで結晶が成長し、全体が単結晶化すること
が重要で、そのため、第2図には図示していないが、レ
ーザ走査線の両側に反射防止膜(例えば、Si3N4膜
)を被覆して両側を高温度に溶融させ、走査線の中心よ
り固化が始まるように構成しており、また、レーザビー
ムは円形スポットで、そのエネルギー分布は通常ガウス
分布をしているが、そのビーム形状を変えてドーナツ状
にしてビーム中心のエネルギーを周囲より低くする等の
方法が採られている。
このようにして形成したSol構造のシリコン基板に集
積回路(IC)デバイスを作成する場合には、素子間を
電気的に分離するための素子分離帯を形成することが必
要になる。この素子分離帯の形成方法として、例えば、
従前はpn接合分離が用いられていたが、pn接合分離
は5vの電源で3μm程度の幅に形成しなければ十分な
絶縁耐圧を得ることができない。これに対して、5i0
2(酸化シリコン)膜などの絶縁膜分離では分離帯の幅
を狭くして一層の高集積化が可能になるため、最近、絶
縁膜分離がおこなわれている。
この従来の絶縁膜による素子分離帯の形成方法を第3図
(a)〜(C)の工程順断面図に示しており、その概要
を説明すると、 第3図(a)参照;まず、絶縁基板ll上に形成した膜
厚5000人の単結晶シリコンN12の上に、S i 
O2膜/Si3 N4  (窒化シリコン)膜からなる
保護膜13を選択的に形成して、素子分離帯形成領域の
み露出させる。
第3図(b)参照;次いで、素子分離帯形成領域を表面
から2000人程度エフチング除去した後、ウェットな
酸素雰囲気中で900℃、200分熱処理して露出した
単結晶シリコン層12を酸化させ、SiO□膜14を生
成して素子分離帯とする。
第3図(C)参照:次いで、5i02膜/Si3 N4
膜からなる保護膜13を除去する。
そうずれば、5i02膜14からなる素子分離帯が形成
され、この形成方法はLOCO3法と称して極めて著名
な方法である。
しかし、このLOCO3法はシリコンの酸化を進行させ
るために縦方向にも横方向にも同時に酸化が進行して、
膜厚5000人の単結晶シリコン層であれば最低幅が0
.5μmのSiO3膜となり、それ以上に幅の狭い素子
分離帯を形成することは困難である。
他方、5i02膜の電界強度はQ、l メrrnの厚さ
で50V以上になるから、5v電源で駆動するデバイス
はSiO□膜からなる素子分離帯の幅は0.1 μm程
度もあれば十分な絶縁耐圧が得られる。
従って、本発明はLOCOS法などによる素子分離帯よ
りも更に微少な幅のSiO3膜からなる素子分離帯を形
成して、ICを高集積化することを目的とした製造方法
を提案するものである。
[問題点を解決するための手段] その目的は、遮蔽マスクを設けて前記シリコン層の露出
部のほぼ半分の膜厚をエツチング除去して溝部を形成し
、次いで、前記遮蔽マスクをそのままにして該溝部に酸
素イオンを注入して熱処理し、該処理によって生成され
た酸化シリコン膜からなる素子分離帯を形成するように
した半導体装置の製造方法によって達成される。
[作用] 即ち、本発明は、絶縁基板上に設けたシリコン層の素子
分離帯形成予定領域を、遮蔽マスクを設けてシリコン層
の露出部のほぼ半分の膜厚をエツチング除去し、その遮
蔽マスクを設けたまま溝部の下層に酸素イオンを注入し
て、熱処理する。そうすると、その溝部に5i02膜が
生成され、SiO2膜で埋まった素子分離帯が形成され
る。且つ、その幅はエツチング幅で規制されて、0.1
 μm程度の微少な幅の素子分離帯が形成できる。
[実施例] 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第1図(al〜(dlは本発明にかかる素子分離帯の形
成方法の工程順断面図である。
第1図(a)参照;まず、シリコン基板上に絶縁膜を形
成した絶縁基板11上に、膜厚5000人の多結晶シリ
コン膜を成長し、連続アルゴンレーザでレーザアニール
して単結晶シリコン層12に変成する。
第1図(b)参照;次いで、5i02膜/Si3N4膜
等からなる保護膜15(遮蔽マスク)を被覆し、幅0゜
1μmの素子分離帯形成領域のみ露出させた後、弗素系
反応ガスを用いたりアクティブイオンエツチング(RI
 E)によって単結晶シリコン層12を2500人 (
半分の厚さ)程度の深さにエツチングして、幅0.1 
μm、深さ0.25μmの溝部16を形成する。
第1図(e)参照;次いで、基板全体を600℃に加熱
し、酸素イオンビームを加速エネルギー100にeV 
ドーズ遭2.2 X 10  / catの条件で溝部
16に注入する。なお、この酸素イオンは保護膜15を
設けたまま注入する。
第1図(d)参照;次いで、窒素雰囲気中において13
00〜1400℃、30分間熱処理すると、溝部の下層
が酸化されて5iO7膜17となり、ごの5i02膜1
7は体積がほぼ倍に膨脂して溝部が埋没され、幅0.1
μmの微少なS i 02膜17からなる素子分離帯が
形成される。この際、溝部に酸素イオンを注入すると、
酸素イオン濃度は中心が高く、周囲に次第に低くなった
形状の山形分布になるが、高温に熱処理すると高濃度部
分の酸素は横方向に拡散し、低濃度部分は高濃度部分に
酸素が吸い寄せられる移動が起こって、らようど溝部の
形状に合致した5i02膜が生成された形状になる。
従って、本発明にかかる製造方法によれば、従来の幅0
.5μmよりも幅0.1 μm程度に小さくした素子分
離帯を形成することができる。なお、上記方法に代わり
、単結晶シリコン層12の厚み全部をエツチング除去し
て溝部を形成し、その溝に絶縁膜を気相成長法で埋没す
る方法も考えられるが、外部より被着して幅0.1 μ
m程度の1敦少な溝部を完全に埋没させることは困難で
ある。そのため、本発明にかかる形成方法が最も適して
いるものである。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によれば従来の
115程度に微少な幅の素子分離帯を有するICデバイ
スが形成できて、その高RJn化。
高性能化に大きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(al〜(dlは本発明にかかる形成方法の工程
順断面図、 第2図(a)〜(C)はSo [5板の形成方法の工程
順断面図、 第3図(a)〜(C)は従来の形成方法の工程順断面図
である。 図において、 Uは絶縁基板、 12は単結晶シリコン層、 15は保護膜(遮蔽マスク)、 16は溝部、 17は5i02膜(素子分離帯) 不発θ小:?・p−3形八゛方法のエネ呈1傾鉾面の第
1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  絶縁基板上に設けたシリコン層の素子分離帯形成方法
    において、遮蔽マスクを設けて前記シリコン層の露出部
    のほぼ半分の膜厚をエッチング除去して溝部を形成し、
    次いで、前記遮蔽マスクをそのままにして該溝部に酸素
    イオンを注入して熱処理し、該処理によつて生成された
    酸化シリコン膜からなる素子分離帯を形成するようにし
    たことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP29808487A 1987-11-25 1987-11-25 半導体装置の製造方法 Pending JPH01138749A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04324642A (ja) * 1991-04-24 1992-11-13 Sanyo Electric Co Ltd 絶縁ゲート型半導体装置の製造方法
KR970067767A (ko) * 1996-03-12 1997-10-13 문정환 반도체 소자의 격리막 형성방법

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