JPH0312773B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0312773B2 JPH0312773B2 JP59044100A JP4410084A JPH0312773B2 JP H0312773 B2 JPH0312773 B2 JP H0312773B2 JP 59044100 A JP59044100 A JP 59044100A JP 4410084 A JP4410084 A JP 4410084A JP H0312773 B2 JPH0312773 B2 JP H0312773B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porous silicon
- substrate
- nitrogen atmosphere
- pressure
- silicon layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W10/00—Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W10/00—Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
- H10W10/01—Manufacture or treatment
Landscapes
- Element Separation (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
この発明は、多孔質シリコンの酸化工程を有す
る半導体装置の製造方法に関するものである。
る半導体装置の製造方法に関するものである。
（従来技術）
多孔質シリコンの酸化工程は、一例として、素
子分離を多孔質シリコン酸化物により行つた半導
体装置の製造方法に用いられる。その半導体装置
の従来の製造方法を第１図に示す。
子分離を多孔質シリコン酸化物により行つた半導
体装置の製造方法に用いられる。その半導体装置
の従来の製造方法を第１図に示す。
第１図ａにおいて、１はＰ型シリコン基板であ
り、まず、この基板１上に絶縁窒化膜２を被着す
る（第１図ａ）。
り、まず、この基板１上に絶縁窒化膜２を被着す
る（第１図ａ）。
次に、周知のホトリソエツチング技術にて分離
開孔窓３を絶縁窒化膜２に形成する。しかる後、
その分離開孔窓３を通してＰ型不純物のイオン注
入を行うことにより、その分離開孔窓３に対応す
る部分の基板１表面に高濃度のＰ型層４を形成す
る。（第１図ｂ） その後、イオン注入を行うことにより、絶縁窒
化膜２下の基板１表面にＮ型層のシリコン島領域
５を形成する。この時、前記高濃度Ｐ型層４が形
成されていた領域は、基板１の他の領域と同様に
低濃度Ｐ型領域に戻る。（第１図ｃ） 次に、弗化水素酸などの強酸性溶液中でＰ型シ
リコン基板１を所定の深さまで陽極化成処理する
ことにより、シリコン基板１の表面側を、Ｎ型の
シリコン島領域５を残して多孔質シリコン層６と
する（第１図ｄ）。
開孔窓３を絶縁窒化膜２に形成する。しかる後、
その分離開孔窓３を通してＰ型不純物のイオン注
入を行うことにより、その分離開孔窓３に対応す
る部分の基板１表面に高濃度のＰ型層４を形成す
る。（第１図ｂ） その後、イオン注入を行うことにより、絶縁窒
化膜２下の基板１表面にＮ型層のシリコン島領域
５を形成する。この時、前記高濃度Ｐ型層４が形
成されていた領域は、基板１の他の領域と同様に
低濃度Ｐ型領域に戻る。（第１図ｃ） 次に、弗化水素酸などの強酸性溶液中でＰ型シ
リコン基板１を所定の深さまで陽極化成処理する
ことにより、シリコン基板１の表面側を、Ｎ型の
シリコン島領域５を残して多孔質シリコン層６と
する（第１図ｄ）。
しかる後、1000〜1100℃の高温で、かつ常圧の
水蒸気雰囲気中で多孔質シリコン層６の酸化処理
を施し、この多孔質シリコン層６を多孔質シリコ
ン酸化膜６′とする。これにより、複数のシリコ
ン島領域（素子領域）５は互いに多孔質シリコン
酸化膜（分離領域）６′により電気的に分離され
る。（第１図ｅ） しかしながら、このような方法では、多孔質シ
リコン層６を酸化した時、第１図ｅに示すように
基板が反つてしまう欠点があつた。
水蒸気雰囲気中で多孔質シリコン層６の酸化処理
を施し、この多孔質シリコン層６を多孔質シリコ
ン酸化膜６′とする。これにより、複数のシリコ
ン島領域（素子領域）５は互いに多孔質シリコン
酸化膜（分離領域）６′により電気的に分離され
る。（第１図ｅ） しかしながら、このような方法では、多孔質シ
リコン層６を酸化した時、第１図ｅに示すように
基板が反つてしまう欠点があつた。
そこで、1000℃以下の低温で多孔質シリコン層
６を酸化することが考えられる。この方法によれ
ば、基板の反りを低減できる。しかるに、この方
法では、長時間の酸化時間を要する上に、弗化水
素酸によるエツチングレートの非常に大きい粗悪
な多孔質シリコン酸化膜６′が成長してしまう欠
点があつた。そして、このような多孔質シリコン
酸化膜６′が成長すると、その後のエツチング工
程時に、シリコン島領域５と多孔質シリコン酸化
膜６′の間に大きな段差を生じることになり、半
導体装置製造上、および特性上、問題となる。
６を酸化することが考えられる。この方法によれ
ば、基板の反りを低減できる。しかるに、この方
法では、長時間の酸化時間を要する上に、弗化水
素酸によるエツチングレートの非常に大きい粗悪
な多孔質シリコン酸化膜６′が成長してしまう欠
点があつた。そして、このような多孔質シリコン
酸化膜６′が成長すると、その後のエツチング工
程時に、シリコン島領域５と多孔質シリコン酸化
膜６′の間に大きな段差を生じることになり、半
導体装置製造上、および特性上、問題となる。
（発明の目的）
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、そ
の目的は、半導体基板の反りを小さくすることが
でき、かつ緻密で良好な膜質を有する多孔質シリ
コン酸化物を形成できる半導体装置の製造方法を
提供することにある。
の目的は、半導体基板の反りを小さくすることが
でき、かつ緻密で良好な膜質を有する多孔質シリ
コン酸化物を形成できる半導体装置の製造方法を
提供することにある。
（発明の概要）
この発明の要点は、表面側に多孔質シリコン層
を形成した単結晶シリコン基板を３〜７気圧の高
圧窒素雰囲気中で、または窒素雰囲気を３〜７気
圧に昇圧しながらその窒素雰囲気中で熱処理した
後、前記多孔質シリコン層を酸化することにあ
る。
を形成した単結晶シリコン基板を３〜７気圧の高
圧窒素雰囲気中で、または窒素雰囲気を３〜７気
圧に昇圧しながらその窒素雰囲気中で熱処理した
後、前記多孔質シリコン層を酸化することにあ
る。
（実施例）
以下この発明の一実施例を図面を参照して説明
する。この発明の一実施例は、多孔質シリコン酸
化膜による素子分離の半導体装置の製造方法にこ
の発明を適用した場合である。
する。この発明の一実施例は、多孔質シリコン酸
化膜による素子分離の半導体装置の製造方法にこ
の発明を適用した場合である。
この発明の一実施例では、陽極化成処理（多孔
質シリコン層の形成工程）までは第１図の従来の
方法に従つて半導体装置の製造工程を進める。そ
れらの同一工程については、ここでは説明を省略
し、陽極化成処理後の状態を第２図ａに示す。こ
の第２図ａにおいては、第１図ｄと同一部分に同
一符号を付す。
質シリコン層の形成工程）までは第１図の従来の
方法に従つて半導体装置の製造工程を進める。そ
れらの同一工程については、ここでは説明を省略
し、陽極化成処理後の状態を第２図ａに示す。こ
の第２図ａにおいては、第１図ｄと同一部分に同
一符号を付す。
陽極化成処理が終了したならば、次に、高圧窒
素雰囲気中で基板を熱処理する。ここで、高圧下
とは、常圧以上の加圧下の意味である。すなわ
ち、常圧窒素雰囲気下で基板を装填し、窒素雰囲
気を３〜７気圧に昇圧する。この昇圧の時間は５
〜15分程度である。かつ、900〜1100℃の一定温
度にて加熱する。そして、この高温かつ３〜７気
圧下の窒素雰囲気中に基板を約20分間放置する。
そして圧力を減じ、５〜15分後に常圧に戻し、高
圧処理を完了する。すると、基板は、第２図ｂに
示すように、多孔質シリコン層６側を凸として反
る。その理由は次の通りである。すなわち、窒素
雰囲気は非酸化性雰囲気であるが、この窒素雰囲
気（３〜７気圧）中の熱処理時多孔質シリコン層
６は、該多孔質シリコン層中の残留酸素あるいは
吸着酸素により酸化される。一方、単結晶シリコ
ンであるシリコン基板１は酸化が起らず、このよ
うに多孔質シリコン層６側のみが酸化されること
により、この多孔質シリコン層６側を凸として基
板が反る。
素雰囲気中で基板を熱処理する。ここで、高圧下
とは、常圧以上の加圧下の意味である。すなわ
ち、常圧窒素雰囲気下で基板を装填し、窒素雰囲
気を３〜７気圧に昇圧する。この昇圧の時間は５
〜15分程度である。かつ、900〜1100℃の一定温
度にて加熱する。そして、この高温かつ３〜７気
圧下の窒素雰囲気中に基板を約20分間放置する。
そして圧力を減じ、５〜15分後に常圧に戻し、高
圧処理を完了する。すると、基板は、第２図ｂに
示すように、多孔質シリコン層６側を凸として反
る。その理由は次の通りである。すなわち、窒素
雰囲気は非酸化性雰囲気であるが、この窒素雰囲
気（３〜７気圧）中の熱処理時多孔質シリコン層
６は、該多孔質シリコン層中の残留酸素あるいは
吸着酸素により酸化される。一方、単結晶シリコ
ンであるシリコン基板１は酸化が起らず、このよ
うに多孔質シリコン層６側のみが酸化されること
により、この多孔質シリコン層６側を凸として基
板が反る。
その後、常圧下1050℃で水蒸気酸化を行い、多
孔質シリコン層６を実質的に酸化することによ
り、この多孔質シリコン層６を第２図ｃに示すよ
うに多孔質シリコン酸化膜６′とする。この時、
基板には、前記熱処理時と反対方向に反るように
力が加わる。すなわち、この酸化時、多孔質シリ
コン層６とともに単結晶シリコンのシリコン基板
１の露出面も酸化されるが、その時のシリコン基
板１側の熱膨張係数と多孔質シリコン層６側の熱
膨張係数が異なるため、基板には前記熱処理時と
反対方向に反るように力が加わるのである。した
がつて、この水蒸気酸化を行うと、基板の反りは
徐々に小さくなり、酸化終了時には第２図ｃに示
すようにほぼ平坦となる。第３図は、前記窒素雰
囲気中の熱処理における窒素雰囲気の圧力と、多
孔質シリコン層酸化後の基板の反りの関係を実験
した結果である。窒素雰囲気の圧力を３〜７気圧
にしてその窒素雰囲気中で前記の熱処理を行い、
基板を多孔質シリコン層側を凸にして反らしてお
いて、その後、水蒸気酸化（1050℃）を行えば、
水蒸気酸化後は基板の反りを約100μｍ以内とす
ることができることが第３図から分る。
孔質シリコン層６を実質的に酸化することによ
り、この多孔質シリコン層６を第２図ｃに示すよ
うに多孔質シリコン酸化膜６′とする。この時、
基板には、前記熱処理時と反対方向に反るように
力が加わる。すなわち、この酸化時、多孔質シリ
コン層６とともに単結晶シリコンのシリコン基板
１の露出面も酸化されるが、その時のシリコン基
板１側の熱膨張係数と多孔質シリコン層６側の熱
膨張係数が異なるため、基板には前記熱処理時と
反対方向に反るように力が加わるのである。した
がつて、この水蒸気酸化を行うと、基板の反りは
徐々に小さくなり、酸化終了時には第２図ｃに示
すようにほぼ平坦となる。第３図は、前記窒素雰
囲気中の熱処理における窒素雰囲気の圧力と、多
孔質シリコン層酸化後の基板の反りの関係を実験
した結果である。窒素雰囲気の圧力を３〜７気圧
にしてその窒素雰囲気中で前記の熱処理を行い、
基板を多孔質シリコン層側を凸にして反らしてお
いて、その後、水蒸気酸化（1050℃）を行えば、
水蒸気酸化後は基板の反りを約100μｍ以内とす
ることができることが第３図から分る。
なお、水蒸気酸化処理時間としては70〜90分、
流量はO2：2.0〜4.0／Ｍ，H2：3.5〜5.0／Ｍ
が適当である。
流量はO2：2.0〜4.0／Ｍ，H2：3.5〜5.0／Ｍ
が適当である。
このように、この発明の一実施例では、基板の
反りを小さくすることができる。特に、酸化温度
を1000℃以上、例えば1050℃にして基板の反りを
小さくすることができる。また、酸化温度を1000
℃以上とすることにより、緻密化したエツチング
レートの小さい良質な多孔質シリコン酸化膜６′
を得ることができる。そして、これらの結果とし
て次のような利点がある。
反りを小さくすることができる。特に、酸化温度
を1000℃以上、例えば1050℃にして基板の反りを
小さくすることができる。また、酸化温度を1000
℃以上とすることにより、緻密化したエツチング
レートの小さい良質な多孔質シリコン酸化膜６′
を得ることができる。そして、これらの結果とし
て次のような利点がある。
歪などによる欠陥の発生がおさえられる。
基板の反りが小さくなることにより、ガラス
マスク上のパターンと基板上のパターンのトー
タルピツチずれがなくなり、ホトリソパターニ
ング精度を向上できる。
マスク上のパターンと基板上のパターンのトー
タルピツチずれがなくなり、ホトリソパターニ
ング精度を向上できる。
多くの半導体製造装置は、基板の裏面を真空
吸着して固定あるいは搬送する。基板に反りが
ある場合、それら作動に支障をきたすが、反り
が小さく抑えられることにより、そのような問
題はなくなる。
吸着して固定あるいは搬送する。基板に反りが
ある場合、それら作動に支障をきたすが、反り
が小さく抑えられることにより、そのような問
題はなくなる。
欠陥の発生が抑えられ、かつ多孔質シリコン
酸化膜の緻密化が達成されるので、半導体装置
の電気的特性（特にリーク電流特性）が向上す
る。
酸化膜の緻密化が達成されるので、半導体装置
の電気的特性（特にリーク電流特性）が向上す
る。
緻密な多孔質シリコン酸化膜が得られるの
で、エツチング工程におけるシリコン島領域と
の段差が低減され、島領域を連結させるための
配線の断切れがなくなり、配線歩留りが向上す
る。
で、エツチング工程におけるシリコン島領域と
の段差が低減され、島領域を連結させるための
配線の断切れがなくなり、配線歩留りが向上す
る。
水蒸気酸化処理前に窒素処理を行うので、多
孔質シリコンの急激な酸化により生じる、多孔
質シリコン酸化膜の表面不良、はがれなどを抑
制できる。
孔質シリコンの急激な酸化により生じる、多孔
質シリコン酸化膜の表面不良、はがれなどを抑
制できる。
なお、以上の一実施例においては、高圧下の、
すなわち、昇圧中および既に昇圧させた窒素雰囲
気中で基板を熱処理したが、窒素雰囲気を昇圧し
ながら、その窒素雰囲気中で基板を一定圧力に達
するまで熱処理してもよい。なお、熱処理の温度
は基板装填時より窒素雰囲気を昇圧する間、一定
に保たれる。その場合、窒素雰囲気は最終的には
３〜７気圧まで昇圧させる。また、この熱処理に
続く酸化工程は、1000〜1100℃の常圧水蒸気雰囲
気中における酸化処理とする。
すなわち、昇圧中および既に昇圧させた窒素雰囲
気中で基板を熱処理したが、窒素雰囲気を昇圧し
ながら、その窒素雰囲気中で基板を一定圧力に達
するまで熱処理してもよい。なお、熱処理の温度
は基板装填時より窒素雰囲気を昇圧する間、一定
に保たれる。その場合、窒素雰囲気は最終的には
３〜７気圧まで昇圧させる。また、この熱処理に
続く酸化工程は、1000〜1100℃の常圧水蒸気雰囲
気中における酸化処理とする。
また、上記一実施例は、この発明を、多孔質シ
リコン酸化膜による素子分離の半導体装置の製造
方法に適用した場合であるが、この発明は、多孔
質シリコンの酸化工程を有する半導体装置全般の
製造方法に利用することができる。
リコン酸化膜による素子分離の半導体装置の製造
方法に適用した場合であるが、この発明は、多孔
質シリコンの酸化工程を有する半導体装置全般の
製造方法に利用することができる。
（発明の効果）
以上詳述したようにこの発明の半導体装置の製
造方法によれば、表面側に多孔質シリコン層を形
成した単結晶シリコン基板を３〜７気圧の高圧窒
素雰囲気中で、または窒素雰囲気を３〜７気圧に
昇圧しながらその窒素雰囲気中で熱処理した後、
前記多孔質シリコン層を酸化するようにしたの
で、半導体基板の反りを小さくすることができ、
かつ緻密で良好な膜質を有する多孔質シリコン酸
化物を形成できる。
造方法によれば、表面側に多孔質シリコン層を形
成した単結晶シリコン基板を３〜７気圧の高圧窒
素雰囲気中で、または窒素雰囲気を３〜７気圧に
昇圧しながらその窒素雰囲気中で熱処理した後、
前記多孔質シリコン層を酸化するようにしたの
で、半導体基板の反りを小さくすることができ、
かつ緻密で良好な膜質を有する多孔質シリコン酸
化物を形成できる。
第１図は従来の半導体装置の製造方法を示す断
面図、第２図はこの発明の半導体装置の製造方法
の一実施例を示す断面図、第３図はこの発明の方
法による効果を確認するために行つた実験結果の
特性図である。 １……Ｐ型シリコン基板、６……多孔質シリコ
ン層、６′……多孔質シリコン酸化膜。
面図、第２図はこの発明の半導体装置の製造方法
の一実施例を示す断面図、第３図はこの発明の方
法による効果を確認するために行つた実験結果の
特性図である。 １……Ｐ型シリコン基板、６……多孔質シリコ
ン層、６′……多孔質シリコン酸化膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 単結晶シリコン基板の表面側を多孔質シリコ
ン層とする工程と、 そのシリコン基板を３〜７気圧の高圧窒素雰囲
気中あるいは、窒素雰囲気を３〜７気圧まで昇圧
しながらその窒素雰囲気中で熱処理する工程と、 その後、前記シリコン基板の表面側の多孔質シ
リコン層を常圧酸化により多孔質シリコン酸化膜
に変換する工程とを具備してなる半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59044100A JPS60189238A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59044100A JPS60189238A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60189238A JPS60189238A (ja) | 1985-09-26 |
| JPH0312773B2 true JPH0312773B2 (ja) | 1991-02-21 |
Family
ID=12682193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59044100A Granted JPS60189238A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60189238A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2643406B2 (ja) * | 1989-01-18 | 1997-08-20 | 日本電気株式会社 | 酸化膜の形成方法及び酸化装置 |
| JPH0438985U (ja) * | 1990-07-31 | 1992-04-02 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59144149A (ja) * | 1983-02-08 | 1984-08-18 | Toko Inc | 誘電体分離基板の製造方法 |
-
1984
- 1984-03-09 JP JP59044100A patent/JPS60189238A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60189238A (ja) | 1985-09-26 |
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