JPH02208953A - 素子分離方法 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、半導体装置の製造方法における素子分離方法
に関し、特に、絶縁基板上に形成されるものの素子分離
方法に関する。

（ロ）従来の技術 面米から、半導体装置の性能向上を図れるものとして、
サファイア等のスピネル清適の絶縁層（絶縁性基板や絶
縁膜）上に単結晶Ｓｉ層を形成した所ｍ　Ｓ　ＯＩ　　
（５ｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ）　１ｌ
Ｉｌ造についての研究開発が進められている。

Ｓ　０１　ｆＲ造上に形成される半導体素子は、単結晶
Ｓｉ基板上に形成される半導体素子と同様に、Ｊ：を領
域以外での電気的接続を避けるため素子分離がされる。

ｉ１Ｊ當、Ｓｏｌ溝造清適形成された素子の素子分離は
、素子領域以外の単結晶Ｓｉ層を熱酸化してＳ　ｉ　Ｏ
＊膜に変えたり、あるいは例えば特開昭６２−１８３１
３８号公報にある様に素子領域以外の単結晶Ｓｉ層を除
去することで、素子分離を行なっていた。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかし、素子領域以外の単結晶Ｓｉ層を除去する場合、
素子領域をそれ以外の部分とで大きな段差が生じ、金属
配線等の断線を引き起こす原因となり、また素子領域以
外の単結晶Ｓｉ層の除去が不充分であると、素子同志が
電気的に短絡して、正常に動作しない虞がある。

素子領域以外の単結晶Ｓｉ層を熱酸化によりＳｉＯ＠膜
にして素子分離を行なうときは、熱酸化のＩｆ！で、基
板を長時間高温に曝す為に、絶縁層から単結晶Ｓｉ層へ
ＡＩ等の不純物のオートドーピングが起こり、単結晶Ｓ
五層の不純物濃度を変えたり、欠陥を誘発して、単結晶
ＳＩの特性を変えてしまう虞がある。

本発明は斯様な点に鑑みて為されたもので、素子領域の
単結晶Ｓｉ層の特性変化を抑え、平坦性が良く、短絡の
虞のない素子分離方法を提供するらのである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、絶縁層上に形成された単結晶Ｓｉ層のうち素
子領域以外の領域を、絶縁層との界面付近の部分を残し
て除去する工程と、素子領域以外の領域で除去されずに
残った絶縁層との界面付近の部分の単結晶Ｓｉ層を熱酸
化してＳ　ｉ　Ｏｓ膜にする工程と、素子領域の単結晶
Ｓｉ層及び素子領域以外の部分に形成、された５１０１
ｇ上に更にＳｉＯ＊Ｉｔｆ！を堆積する工程と、堆積し
たＳ　１０　＊膜をエツチングして単結晶Ｓｉ膜と堆積
したＳＩ　Ｏ＊膜との表面を平坦化する工程とを具備す
る素子分離方法である。

（ホ）作用 ｔｌｔ結晶Ｓｔ層のうち素子領域以外の領域を、絶縁層
との界面付近の部分を残して除去し、その部分を熱酸化
するので、素子領域間の完全な分離が１１ｆ能になり、
除去した部分はＳｉＯ２膜で埋められて、断線の起きに
（い平坦なものとなる。また、熱酸化して５ｉ０ｄ［と
する部分は極値かなので、熱酸化に要する時間は非常に
短時間で済む。

（へ）実施例 第１図Ａ乃至Ｈは本発明一実施例の工程説明図である。

尚、本実施例では絶縁層として単結晶Ｓｉ基板上に形成
した単結晶絶縁膜を用いているが、例えば、単結晶Ｍｇ
０−ＡｌｓＯｓ等の単結晶絶縁基板を用いても良い。

（１）は単結晶Ｓｉ基板で、該単結晶５ｉＪｌＩ板（］
）上には絶縁層としての単結晶スピネル膜（単結晶Ｍ　
ｇ　Ｏ・Ａ　１　＊　Ｏｓ膜）（２）が０．１μｍ。

更にこの単結晶スピネル膜（２）上に単結晶Ｓｉ膜（３
）が１．５μｍの厚さで結晶成長されている（第１図Ａ
）。

この単結晶Ｓｉ膜（３）の表面を熱酸化（温度９００℃
、時間およそ２０分）して、膜厚ＳＯＯ人のＳ【Ｏ１膜
（４）を形成し、そのＳ　ｉ　Ｏｓ膜（４）上に多結晶
Ｓｉ膜（５）をＣＶＤ法により０．４μｍ堆積させる（
第１図Ｂ）。

次ぎに、素子領域を形成すべく１通常のフォトリングラ
フィ技術により、例えばポジ型レジストを用いて、多結
晶Ｓｉ膜（５）上に素子領域以外の部分（フィールド領
域）が開孔したパターンにレジスト（６）を形成する（
第１図Ｃ）。

そして、レジスト（６）の開化部における多結晶Ｓｉ膜
、５ｉｎｓ膜、単結晶ｓｉ＠を反応性イオンエ・ンチン
グ（ＲＩ　Ｅ　：　Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｓｏｎ″Ｅｔｃ
ｈｉｎｇ）で順次エツチング除去する。！＆後の単結晶
Ｓｉ膜（３）は、単結晶スピネル膜（２）との界面から
約０．１μｍの厚さを残して（この残した部分を（３１
））とし、素子領域となる部分を（３ａ）とする）エツ
チングを終了する（第１図Ｄ）０反応性イオンエツチン
グは、多結晶Ｓｉ膜及び単結晶Ｓｉ膜に対してはＳＦ、
を、Ｓ　ｉ　Ｏｓ膜に対してはＣＩＩ　Ｆ　＊を主体と
したエツチングガスを用いて行なわれる。

レジストの開孔部におけるエツチングを終了した磯、レ
ジスト（６）を除去してから、除去しなかった約０．１
μｍの素子領域以外の部分（フィールド領域）の単結晶
Ｓｉ膜の部分（３ｂ）が完全に酸化されるように、９５
０℃で約５０分間の水素燃焼酸化を行なう。この結果、
単結晶ＳＩ膜の部分（３ｂ）は酸化されてＳｉＯ□膜（
７）となる（第１図Ｅ）、また、簡単の為に図示はしな
いが、素子領域となる単結晶Ｓｉ膜の部分（３ａ）の開
化部において露出している側面や、その単結晶Ｓｉ膜の
上方の多結晶Ｓｉ膜（５）の表面も酸化される。

次ぎに、多結晶ｓｉ膜（５）及び５１０ｓｌ露（７）上
全面に、基板温度４２０℃でＣＶＤ法により厚さ１．３
μｍのＳ　ｉ　Ｏｓ膜（８）を堆積させる（第１図Ｆ）
、ｓｉｏｓＭ（ｓ）を堆積したら、９００℃、３０分の
アニールを行ないＳｉ’０＊膜（８）の緻密化を図る。

この時点で単結晶Ｓｉ膜（３ａ）と５ｉＯＪ東（８）の
表面は、はぼ同じ高さになる。

先のフォトリソグラフィの工程においてレジス１−（６
）のパターン形成に使用したマスクを用い、そのフォト
リングラフィの工程に用いたレジストとは逆のタイプの
レジスト、即ち本実施例ではネガ型レジストを使用して
、素子領工或となる単結晶Ｓｉ膜の部分（３ａ）の上方
の多結晶５ｉｔｌｌｉ（５）部分が開化部しているパタ
ーンのレジスト（９）を形成する（第１図Ｇ）。

そして、素子領域となる単結晶５ｉｌｌｌｌの部分（３
ａ）上の多結晶Ｓｉ膜（５）およびＳ　ｉ　Ｏ＊膜（４
）を、前述と同様に反応性イオンエツチングにより除去
し、更にレジスト（９）を除去して素子分離を終える（
第１図Ｈ）。

（））５１！明の効果 本発明は、以上の説明から明らかな如（、単結晶５ｉｌ
ＮＩのうち素子領域以外の部分を、絶縁膜との界面付近
の部分を残して除去し、その部分を熱酸化するので、素
子領域間の完全な分離ができ、素を領域間の電気的短絡
の防止ができる。同時に、素子領域以外の部分はＳｉＯ
□暎で埋められるので、素子領域の単結晶Ｓｉ膜と素子
分離のための絶縁膜の表面が平坦化され、断線の発生を
少な（することができる。

また、熱酸化してＳ　ｉ　Ｏｓ膜とする単結晶Ｓｉ膜の
素子領域以外の部分は極値かなので、熱酸化に要する時
間は非常に短時間で済み、単結晶Ｓｉ映への不純物のオ
ートドーピングが低減される。

従って、単結晶５ｉｆｌｌｉの不純物濃度が変わった）
、欠陥が誘発されるなどの特性変化が抑えられる。

本実施例では、２度のフォトリソグラフィの工程で、同
一のマスクを用いてレジストのパターン形成ができるの
で、１つのマスクで素子分離ができるので、低コスト化
にも寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ乃至Ｈは本発明一実施例の工程説明図である。 （１）・・・単結晶Ｓｉ基板、（２）・・・単結晶スピ
ネル膜（絶縁層）、（３）・・・単結晶Ｓｉ膜（＋１を
結晶Ｓｉ層）、（４）・・・ｓｉｏ、膜、（５）・・多
結晶Ｓｉ膜、（６）・・・レジスト、（７）・・・５ｉ
ｎｓ膜、（８）・・・Ｓ　ｉ　Ｏｓ膜、（９）・・・レ
ジスト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁層上に形成された単結晶Ｓｉ層のうち素子領
   域以外の領域を、絶縁層との界面付近の部分を残して除
   去する工程と、素子領域以外の領域で除去されずに残っ
   た絶縁層との界面付近の部分の単結晶Ｓｉ層を熱酸化し
   てＳｉＯ＿２膜にする工程と、素子領域の単結晶Ｓｉ層
   及び素子領域以外の部分に形成されたＳｉＯ＿２膜上に
   更にＳｉＯ＿２膜を堆積する工程と、堆積したＳｉＯ＿
   ２膜をエッチングして単結晶Ｓｉ膜と堆積したＳｉＯ＿
   ２膜との表面を平坦化する工程とを具備する事を特徴と
   する素子分離方法。