JPH02252256A - 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。

単結晶シリコン眉からなる半導体基板用原材を用い、原
材表面に所望厚みの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光層する。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、面方向において隣合う他領域と絶縁膜で分離
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
（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く
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。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため、請求項１．２記載の発明では
、上記の半導体基板を得るにあたり、第１図（ｆｌ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
囲む絶縁膜用酸化膜６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を用い、第１図（ｇｌにみ
るように、同原材表面全体に半導体堆積層７を形成し、
ついで、第１図（ｈ）にみるように、同堆禎層７におけ
る前記酸化股上の半導体多結晶部分７′を酸化した後、
第１図＜１）にみるように、前記堆積層における半導体
単結晶面を露出させるようにしている。

請求項２記載の発明では、加えて、第２図にみるように
、半導体単結晶層の絶縁膜用酸化膜を形成する表面部分
に予めチャネルストッパー用不純物を注入するようにし
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。絶縁膜用酸化膜としては、例えば、多
結晶シリコン膜を熱酸化したものが例示されるが、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例示されるが
、これに限らない。

〔作　　　用〕

請求項１．２の発明の半導体基板の製造では、半導体単
結晶領域が形成される空間部分を囲む絶縁膜用酸化膜が
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、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、同空間部分は、単結晶半導体領域用の半導
体単結晶部分で埋まる。一方、絶縁膜用酸化膜上には、
半導体堆積の際に酸化の容易な半導体多結晶部分が堆積
するが、これは酸化処理でもって絶縁化し分離に支障が
ないようにする。

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
程は全く必要なく、絶縁膜幅の狭い場合でも、性状の安
定した絶縁膜を容易に製造することができる。

絶縁膜用酸化膜は、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、上記酸化膜が簡単に
作れることとなる。

また、絶縁膜用酸化膜の上に形成された半導体多結晶部
分（例えば、多結晶シリコン）の酸化処理や同酸化処理
の際に堆積層の半導体単結晶部分表面に形成される薄い
酸化Ｎ（例えば、Ｓｔｏｗ層）を除去し半導体単結晶面
を露出させたりするのも、やはり通常の半導体装置製造
における技術（酸化処理、エツチング処理等）を使って
容易に行えるしたがって、半導体基板は容易に製造でき
、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
ラツキも減少する。

原材の半導体単結晶層における絶縁膜用酸化膜を形成す
る部分の表面に予め注入された同導電型の不純物は、分
離用絶縁膜下にいわゆるチャネルストッパーを確実に形
成するので、分離された半導体単結晶領域同士を接続し
てしまうような反転層（チャネル）が絶縁膜直下にでき
ることを防止できるようになる。

〔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（ａ）〜（１１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（ａ）にみるように、Ｐ型半導体単結晶層からな
る半導体基板用原材１の表面を、熱酸化処理による約５
００人の５ｉｎｓ膜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３を積層しておいて、エツ
チングを施した後、マスク３を除去し、第１図（ｂ）に
みるように、Ｓ　ｉ　Ｏｚ　Ｉ臭２に幅約０６５μはど
の窓２ａを明ける。

続いて、第１図（Ｃ）にみるように、Ｓｔｅｍ膜２の上
にボロン（Ｂ）がドープされた多結晶シリコン膜４を積
んだ後、多結晶シリコン膜４表面に、第１図（ｄ）にみ
るように、窓２ａ影形成所に沿い窓幅よりも少し幅広（
幅約１．５ｎ）のレジストマスク５を形成する。レジス
トマスク５はレジスト塗布・パターンニングにより形成
されており、両側それぞれに０．５　ｎの合せ余裕をみ
て１．５１ｍ幅とする。

マスク５形成の後、異方性エツチングを施して未マスク
部分の多結晶シリコンを除去すれば、第１図（ｅ）にみ
るように、マスク５下にパターン化された多結晶シリコ
ン膜４′が残る。続いて、マスク５を除去してから、１
１００℃、４時間のパイロ酸化を行うと、多結晶シリコ
ン４′は表面と側面から熱酸化が進み全体が酸化される
。パイロ酸化処理の後、異方性エツチングによりＳｉＯ
□膜２を除去すれば゛、第１図（ｆ）にみるように、半
導体基板用原材１の表面上に絶縁膜用酸化膜６が形成さ
れた状態となる。なお、多結晶シリコン内にドープされ
たボロンは、これまでの工程で原材ｌ内に拡散され単結
晶シリコン層表面に不純物高濃度領域（Ｐ＋領域）ｌａ
を形成するようになる。

この発明の製造方法では、第１図（ｆ）に示す半導体基
板用原材１を用いる。すなわち、半導体単結晶領域が形
成される空間部分Ｓを囲む絶縁膜用酸化１１！ｉ６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を用いるのである。なお、第１図（ｆ）では、空間部
分Ｓの二側端だけを酸化膜６が挟むような図としている
が、実際には他側端も酸化膜が挟んでいて、空間部分Ｓ
の周囲が酸化膜６で囲われた状態である。

絶縁膜用酸化膜６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６とほぼ同じ
程度の高さに堆積させる。勿論、シリコン堆積層を原材
ｌと同じＰ型シリコンとしたり、堆積厚みを酸化膜６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。

シリコン堆積層７においては、第１図Ｔｇ）みるように
、酸化膜６の所では多結晶シリコン部分７′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７″となる。

シリコン堆積層７形成の後、再び、１１００℃、４時間
のパイロ酸化処理を行うと、第１図（ｈ）にみるように
、多結晶シリコン部分７′は一全で酸化され分離に支障
のない状態となる。一方、単結晶シリコン部分７″では
、表面部分７＃ａが薄く酸化された状態となる。

最後に、ＨＦ（フッ酸）液等を用いるウェットエツチン
グを施せば、酸化膜の不要部分が除去され、完成した半
導体基板Ａには、第１図（ａ）にみるように、空間部分
Ｓでは半導体単結晶面が露出した半導体単結晶領域１０
が絶縁膜１１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、不純物高濃度領域１ａはチャネルストッパーとし
て作用する。このようなチャネルストッパーの必要がな
いときは、多結晶シリコン膜４がボロンノンドープとし
てもよい。

続いて、この発明の他の実施例を説明する。

この実施例では、不純物領域１ａの形成の仕方が先の実
施例と異なる。つまり、第２図にみるように、レジスト
マスク３の窓３ａからＳｉｎｇ膜２越しに、ボロンを１
×１０′４個／ｄイオン注入する。つまり、チャネルス
トッパー領域のための不純物を多結晶シリコンから拡散
させず直にイオン注入するのである。

この実施例では、５ｉｎｓ膜２に窓を明けることなく、
レジスト層３を除去した後、５ｉ０４’Ｊ２の上に、ボ
ロンドープ多結晶シリコン膜ではなく、リン（Ｐ）　　
ドープ多結晶シリコン膜を積むようにする。ＳｉＯ□膜
には窓が明いていないため、リンが原材に拡散すること
はない。これ以外は、先の実施例と同様にして半導体基
板を作製する。このように、リンドープ多結晶シリコン
膜を積んだ後の工程は、先の実施例と同様なので説明は
省略する。

後の実施例の場合も、リンドープ多結晶シリコン膜でな
く、リン・ノンドープ多結晶シリコン膜としでもよい。

この発明は、上記実施例に限らない。例えば、多結晶シ
リコン部分７′の酸化の際、単結晶シリコン部分７“表
面をレジストマスク、あるいは、薄い５ｉＯｚ膜上に窒
化シリコン膜を積層したマスクで選択的に覆い、多結晶
シリコン部分７′全体を選択的に酸化し、ついで、マス
クを除去し単結晶シリコン面を露出させるようにしても
よい。

〔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）が十分であり、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）〜（ｉｌ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、第２図は、この発明の製造方法の他の例により半
導体基板を製造するときのイオン注入工程の様子をあら
れす概略断面図である。 １・・・半導体基板用原板　　６・・・絶縁膜用酸化膜
７・・・半導体堆積層　　７′・・・半導体多結晶部分
７＃・・・半導体単結晶部分　　１０・・・半導体単結
晶領域　　１１・・・絶縁膜　　Ａ・・・半導体基板Ｓ
・・・空間部分 ／ 代理人　弁理士　　松　本　武　彦 ｌ １／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   部分を囲む絶縁膜用酸化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
   記酸化膜上の半導体多結晶部分を酸化した後、前記堆積
   層における半導体単結晶面を露出させるようにすること
   を特徴とする半導体基板の製造方法。 ２半導体単結晶層の絶縁膜用酸化膜を形成する表面部分
   に予めチャネルストッパー用不純物を注入するようにす
   る請求項１記載の半導体基板の製造方法。