JPH01259527A - 絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法 - Google Patents
絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法Info
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- JPH01259527A JPH01259527A JP8873388A JP8873388A JPH01259527A JP H01259527 A JPH01259527 A JP H01259527A JP 8873388 A JP8873388 A JP 8873388A JP 8873388 A JP8873388 A JP 8873388A JP H01259527 A JPH01259527 A JP H01259527A
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Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体集積回路の一製造工程における絶縁膜上
へ単結晶シリコン膜を形成する方法に関するものである
。
へ単結晶シリコン膜を形成する方法に関するものである
。
従来の技術
基板とは結晶構造の異なる物質をエピタキシャル成長さ
せるヘテロエピタキシャル法として、サファイア基板を
用い、この上に単結晶シリコン膜を成長させる方法が開
発されてきている。この方法が半導体集積回路へ応用さ
れ、高速性、耐ラツチアツプ性及び耐放射線性の向上に
有効であることから一部実用化されてきている。
せるヘテロエピタキシャル法として、サファイア基板を
用い、この上に単結晶シリコン膜を成長させる方法が開
発されてきている。この方法が半導体集積回路へ応用さ
れ、高速性、耐ラツチアツプ性及び耐放射線性の向上に
有効であることから一部実用化されてきている。
さらに、実用化に向けて酸化シリコン膜の上に単結晶シ
リコン膜を形成する方法が種々開発されてきている。こ
の方法として、シリコン基板中に酸素イオンを注入して
埋め込み酸化膜を形成する方法、酸化シリコン膜上に多
結晶シリコン膜を形成した後レーザあるいは電子ビーム
によりシリコンを再結”晶化させる方法および気相エピ
タキシャル選択成長及び固相成長法により横方向に結晶
成長させる方法等がある。
リコン膜を形成する方法が種々開発されてきている。こ
の方法として、シリコン基板中に酸素イオンを注入して
埋め込み酸化膜を形成する方法、酸化シリコン膜上に多
結晶シリコン膜を形成した後レーザあるいは電子ビーム
によりシリコンを再結”晶化させる方法および気相エピ
タキシャル選択成長及び固相成長法により横方向に結晶
成長させる方法等がある。
発明が解決しようとする課題
サファイア基板は製造コストが高く経済性に乏しい。
また、酸化シリコン膜の上に形成する方法は、結晶性や
処理能力に問題があり歩留りや量産性の要求を満たすこ
とは現段階では難かしい。
処理能力に問題があり歩留りや量産性の要求を満たすこ
とは現段階では難かしい。
課題を解決するための手段
本発明の絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法は、シリコ
ン基板上に第１の酸化シリコン膜を形成する工程と、こ
の表面に前記第１の酸化シリコン膜を越えて前記シリコ
ン基板の一部まで掘り深い開口部を形成する工程と、前
記シリコン基板表面を熱酸化して前記開口部に第２の酸
化シリコン膜を形成し、続いて前記開口部の側面に第１
の窒化シリコン膜を形成する工程と、前記第１の窒化シ
リコン膜をマスクとして熱酸化して前記開口部の底部に
第３の酸化シリコン膜を形成する工程と、前記第１の窒
化シリコン膜及び前記開口部の側面の前記第２の酸化シ
リコン膜を除去した後、前記開口部の側面に露出した前
記シリコン基板を核にして、前記開口部に第１の単結晶
シリコン膜を形成する工程と、表面の第１の酸化シリコ
ン膜を除去した後、前記第１の単結晶シリコン膜と前記
シリコン基板を部分的に除去し前記第１の単結晶シリコ
ン膜を前記シリコン膜基板から絶縁分離する工程と、前
記第１の単結晶シリコン膜と前記シリコン基板の表面を
熱酸化して第４の酸化シリコン膜を形成し、続いて前記
第１の単結晶シリコンの側面に第２の窒化シリコン膜を
形成する工程と、前記第２の窒化シリコン膜をマスクと
して熱酸化して前記シリコン基板と前記第１の単結晶シ
リコン膜の表面に第５の酸化シリコン膜を形成する工程
と、前記第２の窒化シリコン膜及び前記第１の単結晶シ
リコン膜の側面の前記第４の酸化シリコン膜を除去した
後、側面に露出した前記第１の単結晶シリコン膜を核に
して第２の単結晶シリコン膜を形成する工程と、表面に
露出した前記第５の酸化シリコン膜を除去した後、第２
の単結晶シリコン膜を平坦化する工程とを備えたもので
ある。
ン基板上に第１の酸化シリコン膜を形成する工程と、こ
の表面に前記第１の酸化シリコン膜を越えて前記シリコ
ン基板の一部まで掘り深い開口部を形成する工程と、前
記シリコン基板表面を熱酸化して前記開口部に第２の酸
化シリコン膜を形成し、続いて前記開口部の側面に第１
の窒化シリコン膜を形成する工程と、前記第１の窒化シ
リコン膜をマスクとして熱酸化して前記開口部の底部に
第３の酸化シリコン膜を形成する工程と、前記第１の窒
化シリコン膜及び前記開口部の側面の前記第２の酸化シ
リコン膜を除去した後、前記開口部の側面に露出した前
記シリコン基板を核にして、前記開口部に第１の単結晶
シリコン膜を形成する工程と、表面の第１の酸化シリコ
ン膜を除去した後、前記第１の単結晶シリコン膜と前記
シリコン基板を部分的に除去し前記第１の単結晶シリコ
ン膜を前記シリコン膜基板から絶縁分離する工程と、前
記第１の単結晶シリコン膜と前記シリコン基板の表面を
熱酸化して第４の酸化シリコン膜を形成し、続いて前記
第１の単結晶シリコンの側面に第２の窒化シリコン膜を
形成する工程と、前記第２の窒化シリコン膜をマスクと
して熱酸化して前記シリコン基板と前記第１の単結晶シ
リコン膜の表面に第５の酸化シリコン膜を形成する工程
と、前記第２の窒化シリコン膜及び前記第１の単結晶シ
リコン膜の側面の前記第４の酸化シリコン膜を除去した
後、側面に露出した前記第１の単結晶シリコン膜を核に
して第２の単結晶シリコン膜を形成する工程と、表面に
露出した前記第５の酸化シリコン膜を除去した後、第２
の単結晶シリコン膜を平坦化する工程とを備えたもので
ある。
作用
本発明の絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法によれば、
シリコン基板の表面に開口部のパターンを格子縞状にす
ることにより、このパターン幅を素子の寸法によらず結
晶成長に適する短い寸法に選択可能なため、結晶欠陥の
少ない単結晶シリコン膜が得られる。
シリコン基板の表面に開口部のパターンを格子縞状にす
ることにより、このパターン幅を素子の寸法によらず結
晶成長に適する短い寸法に選択可能なため、結晶欠陥の
少ない単結晶シリコン膜が得られる。
また、第１の単結晶シリコン膜をシリコン基板から分離
する際に、前工程でシリコン基板の上に酸化シリコン膜
を形成することにより第１の単結晶シリコン膜を形成し
たとき、自己整合的に単結晶シリコン膜の表面に段差が
生じ、これを利用しているので加工精度が高い上に全工
程に渡って開口部形成の１回のパターン形成だけで済む
。
する際に、前工程でシリコン基板の上に酸化シリコン膜
を形成することにより第１の単結晶シリコン膜を形成し
たとき、自己整合的に単結晶シリコン膜の表面に段差が
生じ、これを利用しているので加工精度が高い上に全工
程に渡って開口部形成の１回のパターン形成だけで済む
。
実施例
本発明の絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法の実施例を
第１図に示した工程断面図を参照して説明する。まず（
１００）面のシリコン基板１を熱酸化して厚さが約０．
７μｍの酸化シリコン膜２を形成する（酸化工程、第１
図Ａ）。ポジレジストによるフォトリソ技術とドライエ
ツチング技術により＜１００＞方向の格子縞状のパター
ンの開口部１１を約１．７μｍの深さまで形成する（パ
ターン形成工程、第１図Ｂ）。熱酸化によりシリコン基
板１の表面に厚さが約５００Ａの酸化シリコン膜３を形
成し、さらに気相成長法により厚さが約１０００Ａの窒
化シリコン膜４を形成し、異方性ドライエツチング技術
により開口部１１の側面の窒化シリコン膜４を残して他
の部分の窒化シリコン膜を除去する（窒化シリコン膜マ
スク形成工程、第１図Ｃ）。窒化シリコン膜４をマスク
にして選択酸化し、開口部１１の底部に厚さが約０．５
μｍの酸化シリコン膜５を形成する（選択酸化工程、第
１図Ｄ）。窒化シリコン膜４と開口部１１の側面の酸化
シリコン膜３をエツチングして開口部１１の側面よりシ
リコン基板１を露出させ、このシリコン面より気相エピ
タキシャル成長をさせて開口部１１が埋まるまで単結晶
シリコン膜６を堆積する（エビタキシャル工程、第１図
Ｅ）。表面の酸化シリコン膜１２をエツチングし、異方
性ドライエツチング技術により単結晶シリコン膜６とシ
リコン基板１を同時にエツチングし、シリコン基板１を
酸化シリコン膜５の真中のところまで除去して、シリコ
ン基板１と単結晶シリコン膜６を分離する（絶縁分離工
程、第１図Ｆ）。シリコン基板１と単結晶シリコン膜６
の表面を熱酸化して厚さが約５００Ａの酸化シリコン膜
７を形成し、さらに気相成長法により厚さが約１０００
Ａの窒化シリコン膜８を形成し、異方性ドライエツチン
グ技術により単結晶シリコン膜６の側面の窒化シリコン
膜８を残して他の窒化シリコン膜を除去する（窒化シリ
コン膜マスク形成工程、第１図Ｇ）。窒化シリコン膜８
をマスクにして選択酸化を行い、厚さが約０．５μｍの
酸化シリコン膜９をシリコン基板１の表面と単結晶シリ
コン膜６の上部に形成する（選択酸化工程、第１図Ｈ）
。窒化シリコン膜８と単結晶シリコン膜６の側面の酸化
シリコン膜７をエツチングし、単結晶シリコン膜６が露
出した側面よりシリコンを気相エピタキシャル成長させ
、連結した単結晶シリコン膜１０を形成する（エビタキ
シャル工程、第１図Ｉ）。表面の残った酸化シリコン膜
９を除去し、ＨＣｅによる気相エツチングとシリコンの
気相エピタキシャル成長を行い単結晶シリコン膜１０の
表面を平坦化する（平坦化工程、第１図Ｊ）。
第１図に示した工程断面図を参照して説明する。まず（
１００）面のシリコン基板１を熱酸化して厚さが約０．
７μｍの酸化シリコン膜２を形成する（酸化工程、第１
図Ａ）。ポジレジストによるフォトリソ技術とドライエ
ツチング技術により＜１００＞方向の格子縞状のパター
ンの開口部１１を約１．７μｍの深さまで形成する（パ
ターン形成工程、第１図Ｂ）。熱酸化によりシリコン基
板１の表面に厚さが約５００Ａの酸化シリコン膜３を形
成し、さらに気相成長法により厚さが約１０００Ａの窒
化シリコン膜４を形成し、異方性ドライエツチング技術
により開口部１１の側面の窒化シリコン膜４を残して他
の部分の窒化シリコン膜を除去する（窒化シリコン膜マ
スク形成工程、第１図Ｃ）。窒化シリコン膜４をマスク
にして選択酸化し、開口部１１の底部に厚さが約０．５
μｍの酸化シリコン膜５を形成する（選択酸化工程、第
１図Ｄ）。窒化シリコン膜４と開口部１１の側面の酸化
シリコン膜３をエツチングして開口部１１の側面よりシ
リコン基板１を露出させ、このシリコン面より気相エピ
タキシャル成長をさせて開口部１１が埋まるまで単結晶
シリコン膜６を堆積する（エビタキシャル工程、第１図
Ｅ）。表面の酸化シリコン膜１２をエツチングし、異方
性ドライエツチング技術により単結晶シリコン膜６とシ
リコン基板１を同時にエツチングし、シリコン基板１を
酸化シリコン膜５の真中のところまで除去して、シリコ
ン基板１と単結晶シリコン膜６を分離する（絶縁分離工
程、第１図Ｆ）。シリコン基板１と単結晶シリコン膜６
の表面を熱酸化して厚さが約５００Ａの酸化シリコン膜
７を形成し、さらに気相成長法により厚さが約１０００
Ａの窒化シリコン膜８を形成し、異方性ドライエツチン
グ技術により単結晶シリコン膜６の側面の窒化シリコン
膜８を残して他の窒化シリコン膜を除去する（窒化シリ
コン膜マスク形成工程、第１図Ｇ）。窒化シリコン膜８
をマスクにして選択酸化を行い、厚さが約０．５μｍの
酸化シリコン膜９をシリコン基板１の表面と単結晶シリ
コン膜６の上部に形成する（選択酸化工程、第１図Ｈ）
。窒化シリコン膜８と単結晶シリコン膜６の側面の酸化
シリコン膜７をエツチングし、単結晶シリコン膜６が露
出した側面よりシリコンを気相エピタキシャル成長させ
、連結した単結晶シリコン膜１０を形成する（エビタキ
シャル工程、第１図Ｉ）。表面の残った酸化シリコン膜
９を除去し、ＨＣｅによる気相エツチングとシリコンの
気相エピタキシャル成長を行い単結晶シリコン膜１０の
表面を平坦化する（平坦化工程、第１図Ｊ）。
以上の工程により酸化シリコン膜５と９の上に単結晶シ
リコン膜１０を形成することができる。
リコン膜１０を形成することができる。
なお、エピタキシャル成長工程では水素−ジクロールシ
ラン−塩酸のガス系を用い、９５０℃の温度で成長させ
た。また途中で水素−塩素のガス系に切り換えることに
より気相エツチングを行った。
ラン−塩酸のガス系を用い、９５０℃の温度で成長させ
た。また途中で水素−塩素のガス系に切り換えることに
より気相エツチングを行った。
第１図Ｂで示した開口部１３の格子縞状のパターンは、
第２図に示すようにパターン幅ａとｂを共に０．５〜３
μｍと細くしたものである。このため、単結晶シリコン
膜をエピタキシャル成長させるときに結晶欠陥の少ない
単結晶が得られる。
第２図に示すようにパターン幅ａとｂを共に０．５〜３
μｍと細くしたものである。このため、単結晶シリコン
膜をエピタキシャル成長させるときに結晶欠陥の少ない
単結晶が得られる。
なお、第２図において、２は酸化シリコン膜、１１は開
口部である。
口部である。
発明の効果
本発明の絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法によれば、
量産可能な従来からの単結晶技術のみの組み合わせによ
り実現できるとともに、結晶欠陥の少ない単結晶シリコ
ン膜が形成できる。この結果、製造コストも低減でき経
済性に優れるとともに、結晶性にもすぐれ量産性にも適
している。
量産可能な従来からの単結晶技術のみの組み合わせによ
り実現できるとともに、結晶欠陥の少ない単結晶シリコ
ン膜が形成できる。この結果、製造コストも低減でき経
済性に優れるとともに、結晶性にもすぐれ量産性にも適
している。
第１図は本発明の絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法の
実施例を示す工程断面図、第２図は開口部の格子縞状の
パターン図である。 １・・・・・・シリコン基板、２．３．５，７．９・・
・・・・酸化シリコン膜、４，８・・・・・・窒化シリ
コン膜、６．１０・・・・・・単結晶シリコン膜、１１
・・・・・・開口部。
実施例を示す工程断面図、第２図は開口部の格子縞状の
パターン図である。 １・・・・・・シリコン基板、２．３．５，７．９・・
・・・・酸化シリコン膜、４，８・・・・・・窒化シリ
コン膜、６．１０・・・・・・単結晶シリコン膜、１１
・・・・・・開口部。
Claims (1)
- シリコン基板上に第１の酸化シリコン膜を形成する工
程と、この表面に前記第１の酸化シリコン膜を越えて前
記シリコン基板の一部まで掘り深い開口部を形成する工
程と、前記シリコン基板表面を熱酸化して前記開口部に
第２の酸化シリコン膜を形成し、続いて前記開口部の側
面に第１の窒化シリコン膜を形成する工程と、前記第１
の窒化シリコン膜をマスクとして熱酸化して前記開口部
の底部に第３の酸化シリコン膜を形成する工程と、前記
第１の窒化シリコン膜及び前記開口部の側面の前記第２
の酸化シリコン膜を除去した後、前記開口部の側面に露
出した前記シリコン基板を核にして、前記開口部に第１
の単結晶シリコン膜を形成する工程と、表面の第１の酸
化シリコン膜を除去した後、前記第１の単結晶シリコン
膜と前記シリコン基板を部分的に除去して前記第１の単
結晶シリコン膜を前記シリコン基板から絶縁分離する工
程と、前記第１の単結晶シリコン膜と前記シリコン基板
の表面を熱酸化して第４の酸化シリコン膜を形成し、続
いて前記第１の単結晶シリコン膜の側面に第２の窒化シ
リコン膜を形成する工程と、前記第２の窒化シリコン膜
をマスクとして熱酸化して前記シリコン基板と前記第１
の単結晶シリコン膜の表面に第５の酸化シリコン膜を形
成する工程と、前記第２の窒化シリコン膜及び前記第１
の単結晶シリコン膜の側面の前記第４の酸化シリコン膜
を除去した後、側面に露出した前記第１の単結晶シリコ
ン膜を核にして第２の単結晶シリコン膜を形成する工程
と、表面に露出した前記第５の酸化シリコン膜を除去し
た後、第２の単結晶シリコン膜を平坦化する工程とを備
えた絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8873388A JPH01259527A (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8873388A JPH01259527A (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01259527A true JPH01259527A (ja) | 1989-10-17 |
Family
ID=13951123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8873388A Pending JPH01259527A (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 絶縁膜上単結晶シリコン膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01259527A (ja) |
-
1988
- 1988-04-11 JP JP8873388A patent/JPH01259527A/ja active Pending
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