JPH02105517A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH02105517A JPH02105517A JP25849588A JP25849588A JPH02105517A JP H02105517 A JPH02105517 A JP H02105517A JP 25849588 A JP25849588 A JP 25849588A JP 25849588 A JP25849588 A JP 25849588A JP H02105517 A JPH02105517 A JP H02105517A
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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〕
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に絶縁膜上に
単結晶シリコン層を形成する方法に関する。
単結晶シリコン層を形成する方法に関する。
従来、絶縁膜上に単結晶シリコン層を形成する技術は、
Ｓ ＯＩ （５ｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎ５ｕｌａｔｏ
ｒ）技術と呼ばれているが、これにはシリコン選択エピ
タキシャル成長法と固相エピタキシャル成長法の二つが
広く用いられている。
Ｓ ＯＩ （５ｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎ５ｕｌａｔｏ
ｒ）技術と呼ばれているが、これにはシリコン選択エピ
タキシャル成長法と固相エピタキシャル成長法の二つが
広く用いられている。
シリコン選択エピタキシャル成長法は、ジャーナル・オ
ブ・クリスタル・グロウス（Ｊｏｕｎａｌ ｏｆＣｒｙ
ｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ） 、６３巻、１９８３年、４
９３−５２６頁に発表されたものである。まず、このＳ
ＯＩ技術について説明する。
ブ・クリスタル・グロウス（Ｊｏｕｎａｌ ｏｆＣｒｙ
ｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ） 、６３巻、１９８３年、４
９３−５２６頁に発表されたものである。まず、このＳ
ＯＩ技術について説明する。
第２図は従来の選択エピタキシャル成長法による単結晶
シリコン層の形成方法を説明するための半導体ウェーハ
の断面図である。
シリコン層の形成方法を説明するための半導体ウェーハ
の断面図である。
単結晶シリコン基板１の上に膜厚的０．５μｍのシリコ
ン酸化膜２を形成し、このシリコン酸化膜２を選択エツ
チングしてシリコン基板表面が露出する開口部を設ける
。次に、シリコンの選択エピタキシャル成長を行う。
ン酸化膜２を形成し、このシリコン酸化膜２を選択エツ
チングしてシリコン基板表面が露出する開口部を設ける
。次に、シリコンの選択エピタキシャル成長を行う。
これには、一般に、原料ガスに５ｉ８２Ｃ！２２又はＳ
ｉ Ｈ４及びＨ２，ＨＣｌを用いる。選択エピタキシ
ャルシリコン膜３の膜厚がシリコン酸化膜２と同じ膜厚
に達した後、さらにシリコン酸化膜２の上を横方向にシ
リコンの横方向エピタキシャル成長（Ｅｐｉｔａｘｉａ
ｌ Ｌａｔｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ ）を行
って、単結晶シリコン層５を形成する。
ｉ Ｈ４及びＨ２，ＨＣｌを用いる。選択エピタキシ
ャルシリコン膜３の膜厚がシリコン酸化膜２と同じ膜厚
に達した後、さらにシリコン酸化膜２の上を横方向にシ
リコンの横方向エピタキシャル成長（Ｅｐｉｔａｘｉａ
ｌ Ｌａｔｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ ）を行
って、単結晶シリコン層５を形成する。
次に、固相エピタキシャル成長法を用いる単結晶シリコ
ン層形成方法について説明する。
ン層形成方法について説明する。
第３図は従来の固相エピタキシャル成長法による単結晶
シリコン層の形成方法を説明するための半導体ウェーへ
の断面図である。
シリコン層の形成方法を説明するための半導体ウェーへ
の断面図である。
単結晶シリコン基板１の上に膜厚０．２〜０゜５μｍの
シリコン酸化膜２を形成する。次に、このシリコン酸化
膜２にシリコン基板表面を露出させるような開口部を形
成する。開口部形成方法には、選択酸化法と選択エツチ
ング法の二つが用いられる。どちらの方法を用いても差
支えない６開ロ部に形成される自然酸化物膜を弗酸で除
去した後、すぐにシリコン基板を無定形シリコン膜成長
装置内に入れる。無定形シリコン膜成長装置には、化学
気相成長装置、スパッタ薄膜装置、または電子線加熱蒸
着装置などがあるが、どれを用いても差支えない。これ
らの無定形シリコン膜成長装置を用いて、シリコン基板
表面に無定形シリコン膜４を約０．５〜２．０μｍの厚
さに成長させる。
シリコン酸化膜２を形成する。次に、このシリコン酸化
膜２にシリコン基板表面を露出させるような開口部を形
成する。開口部形成方法には、選択酸化法と選択エツチ
ング法の二つが用いられる。どちらの方法を用いても差
支えない６開ロ部に形成される自然酸化物膜を弗酸で除
去した後、すぐにシリコン基板を無定形シリコン膜成長
装置内に入れる。無定形シリコン膜成長装置には、化学
気相成長装置、スパッタ薄膜装置、または電子線加熱蒸
着装置などがあるが、どれを用いても差支えない。これ
らの無定形シリコン膜成長装置を用いて、シリコン基板
表面に無定形シリコン膜４を約０．５〜２．０μｍの厚
さに成長させる。
次に、乾燥窒素またはアルゴン大気圧中で５５０℃〜６
５０℃の温度で約５時間以上のアニールを行い、無定形
シリコン膜４を単結晶シリコン層５へ変換する固相エピ
タキシャル成長を行わせる。
５０℃の温度で約５時間以上のアニールを行い、無定形
シリコン膜４を単結晶シリコン層５へ変換する固相エピ
タキシャル成長を行わせる。
このようにして形成された単結晶シリコン層５には局部
的に多結晶シリコを含む場合があることがアプライド・
フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌｉ−ｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ） ４３巻、１１号、１９８
３年、１０２８〜１０３０頁、及びジャパニーズ・ジャ
ーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊａｐａｎ
ｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ ）、２３巻、１０号、１９８４年、１２９
４〜１２９９頁に記載されている。
的に多結晶シリコを含む場合があることがアプライド・
フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌｉ−ｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ） ４３巻、１１号、１９８
３年、１０２８〜１０３０頁、及びジャパニーズ・ジャ
ーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊａｐａｎ
ｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ ）、２３巻、１０号、１９８４年、１２９
４〜１２９９頁に記載されている。
上述した従来のＳＯＩ層形成技術では、以下に示す欠点
がある。
がある。
まず、選択エピタキシャル成長方法を用いたＳＯＩ層形
成技術では、開口部に単結晶の選択エピタキシャルシリ
コン膜３を成長させながら、この膜厚がシリコン酸化膜
と同じ厚さ以上になると、選択エピタキシャルシリコン
膜３は、縦方向以外にシリコン酸化膜上を横方向にも成
長を行う。この時、縦方向と横方向の成長速度の比が１
：１以上にする技術は安定しておらず、シリコン酸化膜
上を横方向に長く選択エピタキシャルシリコン膜を形成
するためには、縦方向にも非常に厚く選択エピタキシャ
ルシリコン膜を成長させるか、もしくは開口部の間隔を
狭くするしがながった。また、各開口部から横方向エピ
タキシャル成長してきたシリコン膜同士が衝突する所６
では転位やボイドが形成されるなどの欠点をもっていた
。
成技術では、開口部に単結晶の選択エピタキシャルシリ
コン膜３を成長させながら、この膜厚がシリコン酸化膜
と同じ厚さ以上になると、選択エピタキシャルシリコン
膜３は、縦方向以外にシリコン酸化膜上を横方向にも成
長を行う。この時、縦方向と横方向の成長速度の比が１
：１以上にする技術は安定しておらず、シリコン酸化膜
上を横方向に長く選択エピタキシャルシリコン膜を形成
するためには、縦方向にも非常に厚く選択エピタキシャ
ルシリコン膜を成長させるか、もしくは開口部の間隔を
狭くするしがながった。また、各開口部から横方向エピ
タキシャル成長してきたシリコン膜同士が衝突する所６
では転位やボイドが形成されるなどの欠点をもっていた
。
一方、固相エピタキシャル成長方法を用いたＳＯＩ層形
成技術では、種結晶の形状及び面方位とシリコン酸化膜
と種結晶との平坦性とにエピタキシャルシリコン膜の結
晶性は大きく依存している。現在の開口部形成技術では
、ＬＯＣＯ３法などを用いると、絶縁用のシリコン酸化
膜と種結晶境界部で、バーズビークやバーズヘッドと呼
ばれる開口部側へのシリコン酸化膜のせり上りや、シリ
コン酸化膜自身のもり上りがみちれ、種結晶とシリコン
酸化膜との平坦性が悪く、シリコンの固相エピタキシャ
ル成長時に転位やファセットなどが発生し易くなる。ま
た、エツチング技術を用いてシリコン酸化膜にテーパー
をもたせた開口部に形成した種結晶についても、上記と
同様に種結晶の面方位やシリコン酸化膜のテーパー角度
によってはファセットを生じ、ファセットより先は多結
晶状態のシリコン膜になってしまったり、転位の発生原
因となるなどの欠点をもっている。
成技術では、種結晶の形状及び面方位とシリコン酸化膜
と種結晶との平坦性とにエピタキシャルシリコン膜の結
晶性は大きく依存している。現在の開口部形成技術では
、ＬＯＣＯ３法などを用いると、絶縁用のシリコン酸化
膜と種結晶境界部で、バーズビークやバーズヘッドと呼
ばれる開口部側へのシリコン酸化膜のせり上りや、シリ
コン酸化膜自身のもり上りがみちれ、種結晶とシリコン
酸化膜との平坦性が悪く、シリコンの固相エピタキシャ
ル成長時に転位やファセットなどが発生し易くなる。ま
た、エツチング技術を用いてシリコン酸化膜にテーパー
をもたせた開口部に形成した種結晶についても、上記と
同様に種結晶の面方位やシリコン酸化膜のテーパー角度
によってはファセットを生じ、ファセットより先は多結
晶状態のシリコン膜になってしまったり、転位の発生原
因となるなどの欠点をもっている。
本発明の半導体装置の製造方法は、単結晶シリコン基板
上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を選択エツチ
ングして前記シリコン基板表面を露出せしめる開口部を
形成する工程と、シリコンの選択エピタキシャル成長法
を用いて前記絶縁膜と同じ膜厚になるまで単結晶シリコ
ン膜を前記開口部に堆積する工程と、前記絶縁膜及び単
結晶シリコン膜を含む全表面に無定形シリコン膜を堆積
する工程と、前記シリコン基板を５００℃乃至１２００
℃の温度で熱処理して前記開口部に堆積された単結晶シ
リコン膜を種結晶として固相エピタキシャル成長を行わ
しめ前記無定形シリコン膜を単結晶シリコン層に変換す
る工程とを含んで構成される。
上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を選択エツチ
ングして前記シリコン基板表面を露出せしめる開口部を
形成する工程と、シリコンの選択エピタキシャル成長法
を用いて前記絶縁膜と同じ膜厚になるまで単結晶シリコ
ン膜を前記開口部に堆積する工程と、前記絶縁膜及び単
結晶シリコン膜を含む全表面に無定形シリコン膜を堆積
する工程と、前記シリコン基板を５００℃乃至１２００
℃の温度で熱処理して前記開口部に堆積された単結晶シ
リコン膜を種結晶として固相エピタキシャル成長を行わ
しめ前記無定形シリコン膜を単結晶シリコン層に変換す
る工程とを含んで構成される。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例を説明するた
めの工程順に示した半導体ウェーへの断面図である。
めの工程順に示した半導体ウェーへの断面図である。
まず、第１図（ａ）に示すように、シリコン基板１の上
に、シリコン酸化膜２を形成し、シリコンのエピタキシ
ャル成長に必要な種結晶となる部分を形成するため、反
応性イオンエツチング法を用いてシリコン酸化膜をシリ
コン基板１の表面が露出するまで選択エツチングしてシ
リコン酸化膜２に開口部を設ける。次に、熱酸化して開
口部のシリコン表面に厚さ数１０ｎｍの熱酸化膜を形成
した後、この熱酸化膜を弗酸で除去する。除去後すぐに
シリコン基板１をエピタキシャル成長装置内に入れ、原
料ガスに５ｉＨ２Ｃρ２．Ｈ２及びＨＣρを用いて成長
温度的９００〜１０５０℃でシリコンの選択エピタキシ
ャル成長を行い、シリコン酸化膜２の膜厚と同じ膜厚だ
け選択エピタキシャルシリコン膜３を成長させる。原料
ガスには５ｉＨ２ＣＪ２２の代りにＳｉＨ４、Ｓｉ２
Ｈ６ＳｉＨ２Ｆ２などシリコンの選択エピタキシャル成
長可能な原料ガスを用いてもよい。
に、シリコン酸化膜２を形成し、シリコンのエピタキシ
ャル成長に必要な種結晶となる部分を形成するため、反
応性イオンエツチング法を用いてシリコン酸化膜をシリ
コン基板１の表面が露出するまで選択エツチングしてシ
リコン酸化膜２に開口部を設ける。次に、熱酸化して開
口部のシリコン表面に厚さ数１０ｎｍの熱酸化膜を形成
した後、この熱酸化膜を弗酸で除去する。除去後すぐに
シリコン基板１をエピタキシャル成長装置内に入れ、原
料ガスに５ｉＨ２Ｃρ２．Ｈ２及びＨＣρを用いて成長
温度的９００〜１０５０℃でシリコンの選択エピタキシ
ャル成長を行い、シリコン酸化膜２の膜厚と同じ膜厚だ
け選択エピタキシャルシリコン膜３を成長させる。原料
ガスには５ｉＨ２ＣＪ２２の代りにＳｉＨ４、Ｓｉ２
Ｈ６ＳｉＨ２Ｆ２などシリコンの選択エピタキシャル成
長可能な原料ガスを用いてもよい。
次に、第１４図（ｂ）に示すように上記のシリコン選択
エピタキシャル成長を行った装置と同一装置内で、炉の
温度を５８０℃以下に下げて、原料ガスにＳｉＨ４又は
Ｓｉ２Ｈ６及びＨ２又はＮ２又はそれに準する不活性ガ
スをキャリアガスとして用いて、無定形シリコン膜４を
成長させる。
エピタキシャル成長を行った装置と同一装置内で、炉の
温度を５８０℃以下に下げて、原料ガスにＳｉＨ４又は
Ｓｉ２Ｈ６及びＨ２又はＮ２又はそれに準する不活性ガ
スをキャリアガスとして用いて、無定形シリコン膜４を
成長させる。
次に、第１図（ｃ）に示すように、炉温６００℃、大気
圧の窒素雰囲気中で４８時間のアニールを行った後、炉
の温度を上昇させ、炉の温度１１５０℃、大気圧の窒素
雰囲気中で２時間のアニールを行い、選択エピタキシャ
ルシリコン膜３を種結晶として、無定形シリコン膜４の
固定エピタキシャル反応を起こさせて単結晶シリコン層
５を形成する。
圧の窒素雰囲気中で４８時間のアニールを行った後、炉
の温度を上昇させ、炉の温度１１５０℃、大気圧の窒素
雰囲気中で２時間のアニールを行い、選択エピタキシャ
ルシリコン膜３を種結晶として、無定形シリコン膜４の
固定エピタキシャル反応を起こさせて単結晶シリコン層
５を形成する。
以上説明したように、本発明は、シリコンの選択エピタ
キシャル成長法と固定エピタキシャル成長とを併用する
方法を採用したので大面積で良質のＳＯＩ層が形成でき
る効果がある。
キシャル成長法と固定エピタキシャル成長とを併用する
方法を採用したので大面積で良質のＳＯＩ層が形成でき
る効果がある。
第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例を説明するた
めの工程順に示した半導体ウェーハの断面図、第２図は
従来の選択エピタキシャル成長法による単結晶シリコン
層の形成方法を説明するための半導体ウェーハの断面図
、第３図は従来の固相エピタキシャル成長法による単結
晶シリコン層の形成方法を説明するための半導体ウェー
ハの断面図である。 １・・・シリコン基板、２・・・シリコン酸化膜、３・
・・選択エピタキシャルシリコン膜、４・・・無定形シ
リコン膜、５・・・単結晶シリコン層、６・・・衝突面
。
めの工程順に示した半導体ウェーハの断面図、第２図は
従来の選択エピタキシャル成長法による単結晶シリコン
層の形成方法を説明するための半導体ウェーハの断面図
、第３図は従来の固相エピタキシャル成長法による単結
晶シリコン層の形成方法を説明するための半導体ウェー
ハの断面図である。 １・・・シリコン基板、２・・・シリコン酸化膜、３・
・・選択エピタキシャルシリコン膜、４・・・無定形シ
リコン膜、５・・・単結晶シリコン層、６・・・衝突面
。
Claims (1)
- 単結晶シリコン基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記
絶縁膜を選択エッチングして前記シリコン基板表面を露
出せしめる開口部を形成する工程と、シリコンの選択エ
ピタキシャル成長法を用いて前記絶縁膜と同じ膜厚にな
るまで単結晶シリコン膜を前記開口部に堆積する工程と
、前記絶縁膜及び単結晶シリコン膜を含む全表面に無定
形シリコン膜を堆積する工程と、前記シリコン基板を５
００℃乃至１２００℃の温度で熱処理して前記開口部に
堆積された単結晶シリコン膜を種結晶として固相エピタ
キシャル成長を行わしめ前記無定形シリコン膜を単結晶
シリコン層に変換する工程とを含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25849588A JPH02105517A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25849588A JPH02105517A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02105517A true JPH02105517A (ja) | 1990-04-18 |
Family
ID=17321002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25849588A Pending JPH02105517A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02105517A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100647364B1 (ko) * | 2000-06-23 | 2006-11-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | 에스.오.아이.기판 제조방법 |
| JP2007221144A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Samsung Electronics Co Ltd | 単結晶基板及びその製造方法 |
| JP2008218468A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Univ Of Ryukyus | ３次元集積回路装置及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-10-14 JP JP25849588A patent/JPH02105517A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100647364B1 (ko) * | 2000-06-23 | 2006-11-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | 에스.오.아이.기판 제조방법 |
| JP2007221144A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Samsung Electronics Co Ltd | 単結晶基板及びその製造方法 |
| JP2008218468A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Univ Of Ryukyus | ３次元集積回路装置及びその製造方法 |
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