JPH02252255A - 半導体基板の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体基板の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体基板として、面方向において隣合う他領域と絶縁
膜で分離された半導体単結晶領域が表面側に設けられて
いる半導体基板がある。同半導体基板では、通常、上記
半導体単結晶領域が複数個設けられており、これを用い
れば、それぞれの領域に形成される半導体素子同士の電
気的干渉が起きないという利点がある。この半導体基板
は、従来、つぎのようにして製造されている。

単結晶シリコン層からなる半導体基板用原材を用い、原
材表面に所定厚みで単結晶シリコン堆積層を成長させて
おいて、同堆積層において分離単結晶シリコン領域とな
る部分の周囲に沿ってまず溝を形成する。この溝は、溝
形成以外の部分をレジスト層で覆い、スパッタリング等
の物理的エツチング方法を用いてレジスト層未被覆部分
を掘り下げることで形成する。溝を形成した後、レジス
ト層を除去し、続いて、溝側壁を熱酸化しておいてから
、溝内に多結晶シリコンを充填する。その後、溝内に充
填された多結晶シリコンを酸化することにより絶縁膜化
すれば、絶縁膜で面方向に隣合う他領域と分離された単
結晶シリコン領域が基板表面側にできる。この従来の半
導体基板における分離方式はトレンチアイソレーション
と通称される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記トレンチアイソレーション分離方式は、ＰＮ接合分
離方式に比べると、寄生素子の発生する恐れがない、微
細な分離が可能である等の利点があるのであるが、一方
では、絶縁膜の信頼性（耐圧）が十分でなかったり、分
離容量のバラツキが大きいという問題がある。

これは、溝への多結晶シリコン充填が実際には中々うま
くいかず、十分に性状が安定した絶縁膜を形成できない
からである。特に、分離の微細化に伴い絶縁膜幅が狭（
なるが、この場合、溝の幅が狭く　（アスペクト比が高
い）なり、当然、多結晶シリコンの充填はいっそう困難
となり、上記問題が深刻化する。

この発明は、上記事情に鑑み、絶縁膜幅が狭い場合であ
っても、絶縁膜の信頼性が高く、しかも、分離容量のバ
ラツキの少ない半導体基板を製造することができる方法
を提供することを課題とする。

Ｃ課題を解決するための手段フ 前記課題を解決するため、この発明では、面方向におい
て隣合う他領域と絶縁膜で分離された半導体単結晶領域
が表面側に設けられている半導体基板を得るにあたり、
第１図＋ｄ）にみるように、前記半導体単結晶領域が形
成される空間部分Ｓを囲む絶縁膜４が半導体単結晶層表
面上に形成されている半導体基板用原材を用い、第１図
（ｅ）にみるように、同原材表面全体に半導体堆積層５
を形成し、ついで、同堆積層５における前記絶縁膜４上
の半導体多結晶部分５′を選択的に除去するようにして
いる。

この発明で用いられる半導体基板用原材としては、例え
ば、単結晶シリコン層からなる板材等が例示されるが、
これに限らない。絶縁膜としては、例えば、多結晶シリ
コン膜の表面を酸化あるいは窒化した酸化膜や窒化膜が
例示されるが、これに限らない。また、半導体堆積層と
しては、例えば、エピタキシャル成長によるシリコン堆
積層が挙げられるが、これに限らない。

〔作　　　用〕

この発明の半導体基板の製造においては、隣合う他領域
から分離される半導体単結晶領域が形成される空間部分
を囲む絶縁膜が半導体単結晶層表面上に形成されている
半導体基板川原材を用い、その表面全体に半導体堆積層
を積層形成するわけであるが、前記空間部分では単結晶
面上に堆積がなされるため、同空間部分には単結晶半導
体領域用の半導体単結晶部分が形成されるようになる。

一方、絶縁股上には、単結晶でなく除去容易な半導体多
結晶部分が堆積するので、これをエツチング等で除去し
絶縁膜面を露出させる。そうすれば、空間部分内の半導
体単結晶部分が絶縁膜により隣合う他領域から分離され
た領域になる。

この製造方法では、従来のように溝を形成したり、狭い
溝内に多結晶シリコン等を充填したりする難しい製造工
程は全く必要がなく、絶縁膜幅の狭い場合にも、性状の
安定した絶縁膜が製造できる。

絶縁膜は、詳しくは後述するように、通常の半導体装置
製造における技術（具体的には、多結晶シリコンの積層
、パターンニング、熱酸化処理等）を使い、原材におけ
る半導体単結晶層表面上に形成するだけであるから、幅
の狭い性状の安定した絶縁膜が簡単に作れる。また、半
導体堆積層の形成や半導体多結晶部分（例えば、多結晶
シリコン）の除去も、やはり通常の半導体装置製造にお
ける技術（エピタキシャル成長、エツチング処理等）を
使って容易に行える。

したがって、この発明においては、半導体基板が容易に
製造でき、しかも、幅の短い絶縁膜でもって微細な分離
を行うようにしても、その絶縁膜の信頼性が高く、分離
容量のバラツキが少なくなる。

〔実　施　例〕

以下、この発明にかかる半導体基板の製造方法の一実施
例を説明する。

第１図１ａ）〜（ｇ）は、この発明の一例により半導体
基板を製造するときの様子を順を追ってあられすまず、
第１図（ａｌに示すＰ型シリコン半導体単結晶層からな
る半導体基板用原材１の表面を、熱酸化処理による薄い
５ｉｏｚｌ！２で覆い、この上に絶縁膜形成域部分に窓
のあるレジストマスクを積層しておいて、エツチングを
施した後、マスクを除去し、同第１図（ａｌにみるよう
に、５ｉＯＪ央２に窓（開口部）２ａを明ける。

続いて、第１図（ｂ）にみるように、５ｉｆｔ膜２の上
にボロン（Ｂ）が十分にドープされた多結晶シリコン膜
３を積んだ後、この多結晶シリコン膜３における絶縁膜
形成用部分の表面にマスクを設け、エツチングを施し未
マスク部分の多結晶シリコン膜を選択的に除く。そして
、マスクを除去すると、第１図（Ｃ）にみるように、絶
縁膜形成用としての多結晶シリコン膜３′のみが原材（
単結晶シリコン層）１表面に残された状態となる。

続いて、熱酸化処理を施して多結晶シリコン膜３′の表
面を酸化した後、ＳｉＯ□膜２の不要部分をエツチング
除去すれば、この発明の製造方法で用いる半導体基板用
原材１が得られる。つまり、第１図（ｄｌにみるように
、半導体単結晶領域が形成される空間部分Ｓを囲む絶縁
膜（この実施例では熱酸化膜）４が半導体単結晶層表面
上に形成されている半導体基板用原材１が得られるので
ある。なお、第１図（ｄｌでは、便宜上、空間部分Ｓの
二側端だけを絶縁ＨｆＪ４が挟むような図としているが
、実際には他側端も絶縁膜が挟んでいて、空間部分Ｓの
周囲が絶縁膜４で囲われた状態である。

また、多結晶シリコン膜３′の表面を酸化するのではな
く、窒化することにより形成したシリコン窒化膜を絶縁
膜とするようであってもよい。

つぎに、絶縁膜４を形成した面全体にＮ型シリコンを、
例えばエピタキシャル成長法により酸化膜４とほぼ同じ
程度の高さに堆積させる。勿論、シリコン堆積層５を原
材１と同じＰ型シリコンとしたり、堆禎厚みを酸化膜４
の高さ以上、あるいは、以下としたりしてもよいことは
いうまでもない。このシリコン堆積層５は、第１図（ｅ
）みるように、絶縁膜４の所では多結晶シリコン部分５
′となり、単結晶シリコン層面上（空間部分Ｓ）では単
結晶シリコン部分５″となっている。

そして、第１図（ｆｌにみるように、シリコン堆積層５
における単結晶シリコン部分５′の表面を選択的に覆う
レジストマスク６を設け、エツチング処理を施して、多
結晶シリコン部分５′を選択的に除去して絶縁Ｉ！ｉ！
４を露出させた後、レジストマスク６を除去すれば、第
１図（ｇ）にみるように、半導体基板が完成する。

完成した半導体基板Ａには、第１図（ｇｌにみるように
、空間部分Ｓでは半導体単結晶面の露出した半導体単結
晶領域５“が絶縁膜４により隣合う他領域から分離され
た状態で表面側に設けられていることとなる。

なお、第１図（ｄ１〜（ｇ）にみるように、多結晶シリ
コン膜３′にドープされたポロン１０は、単結晶シリコ
ン層（原材１）内に拡散し、絶縁膜４直下の不純物濃度
を高め、いわゆるチャネルストッパーとして作用する。

つまり、５ｉＯｚｌｌ臭２に窓２ａを設けておくととも
に、チャネルストッパー用不純物（この実施例ではボロ
ン）がドープされた多結晶シリコン膜３を設けることに
より、製造中の加熱処理でもって自動的にチャネルスト
ッパーを形成するようになるのである。チャネルストッ
パーの必要がないときは、窓２ａを設けなかったり、多
結晶シリコン膜３をポロンノンドープとしたりしてもよ
い。チャネルストッパーのある場合、酸化膜４両側の半
導体単結晶領域にそれぞれ設けられたＮ層を接続してし
まうような反転層（チャネル）が酸化膜４下に形成され
るのを阻止できるようになる。

なお、上記半導体基板Ａを用いた場合、絶縁膜４に孔を
明け、多結晶シリコン膜３′に接触する電極を設ければ
、原材１の多結晶シリコン層とコンタクトすることがで
きる。ただ、このようなコンタクト電極を設けることに
なる絶縁膜４については、あるていど幅を大きくする必
要がある。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、この発明の半導体装置の製造方法
では、従来のような溝形成や溝への多結晶半導体の充填
が必要なく、幅の短い分離絶縁膜であっても性状の安定
したものとすることができるため、得られた半導体基板
では、絶縁膜の信頼性（耐圧）が十分にあり、しかも、
分離容量のバラツキが少なく、実用性に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆｆ）は、この発明の製造方法の一例
により半導体基板を製造するときの様子をあられす概略
断面図である。 １・・・半導体基板用原板　　４・・・絶縁膜用酸化膜
５・・・半導体堆積層　　５′・・・半導体多結晶部分
５″・・・半導体単結晶部分（半導体単結晶領域）Ａ・
・・半導体基板　　Ｓ・・・空間部分代理人　弁理士　
　松　本　武　彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １面方向において隣合う他領域と絶縁膜で分離された半
   導体単結晶領域が表面側に設けられている半導体基板を
   得るにあたり、前記半導体単結晶領域が形成される空間
   部分を囲む絶縁膜が半導体単結晶層表面上に形成されて
   いる半導体基板用原材を用い、同原材表面全体に半導体
   堆積層を形成し、ついで、同堆積層における前記絶縁膜
   上の半導体多結晶部分を選択的に除去するようにするこ
   とを特徴とする半導体基板の製造方法。