JPH03240230A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH03240230A
JPH03240230A JP3795990A JP3795990A JPH03240230A JP H03240230 A JPH03240230 A JP H03240230A JP 3795990 A JP3795990 A JP 3795990A JP 3795990 A JP3795990 A JP 3795990A JP H03240230 A JPH03240230 A JP H03240230A
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JP
Japan
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layer
implantation
time
substrate
oxygen ion
Prior art date
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Pending
Application number
JP3795990A
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English (en)
Inventor
Kazuo Sukegawa
助川 和雄
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 〔概要] 半導体装置の製造方法に関するものであり、更に詳しく
言えば、S O[(silicon on 1nsul
ator)ウェハとして用いられるS I MOX (
separationby implanted ox
ygen)ウェハの製造方法に関するものであり、 酸素イオンの全ドーズ量を少なくして結晶欠陥の発生を
低減化し、かつ所定の膜厚のSiO□層と該SiO□層
上の薄いSi層を得ることのできるSIM○Xの製造方
法の提供を目的とし、 Si基板に第1の加速エネルギーの酸素イオンを注入し
た後、熱処理を施すことにより該Si基板内に第1のS
iO□層を形成する工程と、前記Si基板に前記第1の
加速エネルギーより低い第2の加速エネルギーの酸素イ
オンを注入した後、熱処理を施すことにより第1の54
02層の上に重ねてSiO2を威長さセて第2のSiO
□層を形成する工程とを有することを含み構成する。
〔産業上の利用分野] 本発明は半導体装置の製造方法に関するものであり、更
に詳しく言えば、3 Q l  (sNicon on
1nsulator) ウェハとし−ご用いられるSI
MOX(separation by implant
ed oxygen)つ、1?、ハの製造方法に関する
ものである。
薄いSi層の上に形成される薄[9501素子は、比較
的厚いSi5の上に形成される従来のSol素子、ある
いはSi基板に直接形成されるバルク素子に比べて優れ
た特性を有する。このため、安定した薄++り301ウ
エハの製造方法の1!供が望まれている。
(従来の技術〕 1i)19301素子形成用のSIMOXウェハの構造
上の条件としては、SiOア膜下のSi基板と該Sin
層上のSi層との絶縁性を良好にするのは、該SiJ層
の厚さは5000Å程度を必要とし、かつSi層の厚さ
は、800Å程度に印えることが必要である。同時に、
素子特性の劣化を招かないように、5iJiの結晶性が
良好なものでなくてはならない。
当初のSIMOXウェハの製造条件は、必要なSi02
層の膜ぼを得るため、酸素イオンのドーズ潰を十分に高
くして、Si基板に注入するものであった。
しかし、この方法によれば必要な厚さのSiO□層はj
lられるが、酸、素イオンの打込みドーズ噛が多すぎて
、打込みの際に受けたS i 基1反のダメージが4分
に回復せず、SiJ層上の5illに形成される素子特
性が劣化するという問題がある。
そこで、これを改良するための製造方法が提案されてい
る。
第2図は、この点を改良した従来例に係るS[MOXウ
ェハの製造方法の説明図である。
この製造方法においては、同図(a)に示すように、ま
ずSi基I反1にI FLO〜200keVの加速エネ
ルギー、7X101/c−のドーズ量で酸素イオン(I
hOo 3!Q2°)を注入する。このとき、不図示の
ヒーターによりSi基板lの背面を500〜600 ’
Cで加熱する。酸素イオン打込み時のSi結晶のダメー
ジを緩和するためである。
これにより、Si基板1内に酸素イオン2が形成され、
同図(a)の右に示すような酸素42分布が得られる。
次に、Ar雰囲気中で、1320’C,6時間のアニー
ル処理を行う、これにより、同図(b)に示すような5
iOxi3とともに、該5iot層3の上に打込みダメ
ージが回復した5ili4が得られる。
次いで、同図(c)に示すように、5tintの背面を
500〜600″Cで加熱しながら、再び、150〜2
00keすの加速エネルギー7X10”/cdのドーズ
量で酸素イオンを注入する。
次に、Ar雰囲気中で、1320°C,6時間のアニー
ル処理を行うと、同図(d)に示すようなSiO2層6
とともに、該5iox層6の上に打込みダメージが回復
した5iFJ7が得られる。このとき、酸素イオン濃度
はドーズ量が2回分積算されて増加しているので、その
分、厚いSi01層6が得られる。
このように、3〜4回、同様な工程を繰り返すことによ
り、所定の厚い膜厚の5iOtNと薄いS1層が得られ
る。
〔発明が解決しようとする課題] しかし、第2図に示す従来例の方法によれば、酸素イオ
ン注入の1回当たりのドーズ量を減らしてSiil反の
ダメージをある程度少なくすることはできるが、総ドー
装置が多いため、ダメージが残ってSi層7に結晶欠陥
が発生し易いという問題がある。
本発明はかかる従来の問題点に鑑みて創作されたもので
あり、酸素イオンのドーズ量を少なくして結晶欠陥の発
生を抑え、かつ所定の膜厚のSi02層とil S i
 O雪層上の薄いSi層を得ることのできるSIMOX
の製造方法の提供を目的とする。
〔!!題を解決するための手段〕
上記の、目的を連成するために、第1の発明のSIMO
Xの製造方法は、Si3板に第1の加速エネルギーの酸
素イオンを注入した後、熱処理を施すことにより該Si
基板内に第1のSi02層を形成する工程と、前記Si
基板に前記第1の加速エネルギーより低い第2の加速エ
ネルギーの酸素イオンを注大した後、熱処理を施すこと
により第1の5iozliの上に重ねてSingを成長
させて第2のSiO□層を形成する工程とを有すること
を特徴とし、また、第2の発明のSIMOXの製造方法
は、第1の発明において、第1のカロ速エネルギーの酸
素イオンのドーズ量より、第2の加速エネルギーの酸素
イオンのドーズ量を少なくすることを特徴とする。
(作用〕 第1の発明によれば、第1回目の酸素イオン注入の加速
エネルギーを比較的強くして、Sing層を深い所に形
成する。次に第2回目の酸素イオン注入の加速エネルギ
ーを第1回目よりも少し弱めにする。これにより、Si
O□は最初に形成された5i(h層の上に積み重なった
状態で形成される。
このように、第1回目よりは第2回目、第2回目よりは
第3回目と、順次、加速エネルギーを弱くしていくこと
により、表面方向にSi01層を効率良く積み上げて厚
くすることができ、その分、該Si層の膜厚を薄くする
ことができる。
また、加速エネルギーを徐々に少なくしているので、S
i基板に対する打込みダメージを従来に比べて少なくす
ることができ、結晶欠陥の少ないSi層を形成すること
ができる。
第2の発明によれば、加速エネルギーの低下とともに、
ドーズ量も同時に減少させているので、Si基板に対す
る打込みダメージもより少なくできる。また、ドーズ量
の減少に伴い、酸素イオン濃度分布の急峻さを増すこと
ができる(酸素イオンの深さ方向の分布幅を狭くするこ
とができる)ので、SiO□層の膜厚制御の精度が増し
、従って所定の膜厚の薄いSi層を精度良く得ることが
できる。
〔実施例〕
次に図を参照しながら本発明の実施例について説明をす
る。
第1図は、本発明の実施例に係るSIMOXウェハの製
造方法の説明図であり、表1はそのときの酸素イオン注
入条件を示す表である。
表1 酸素イオン注入条件 まず、同図(a)に示すように、第1回目の酸素イオン
打込み条件を、加速エネルギー200keν、ドーズ量
8 X L O”/cdに設定して、酸素イオン(O゛
)をstl板8に注入する。このとき、酸素イオン打込
みによるSi結晶のダメージの緩和のため、Si基板8
の背面を、不図示のヒーターにより500〜600 ”
Cで加熱する。
これにより、Si基板8内に酸素イオン9が注入され、
同図(a)の右に示すような酸素濃度分布が得られる。
次に、Ar雰囲気中で、1300°C,6時間のアニー
ル処理を行うと、酸素イオンとSiの酸化により同図(
b)に示すようなSiO□層10とともに該Sing層
10の上に打込みダメージが回復したSi層11が得ら
れる。
次いで、第2回目の酸素イオン注入条件を、加速エネル
ギー150keV、  ドーズ量7X10”/dに設定
し、同図(c)に示すように、Si基板8の背面を50
0〜600℃で加熱しながら、酸素イオン(O゛)を注
入する。この場合には、第1回目の注入条件より注入エ
ネルギーを低くしているので、注入酸素イオンの深さは
少し浅く、分布のピーク値は、SiO□膜10の少し上
方に位置している。またドーズ量も少ないので、酸素イ
オン分布も急峻となっている。
次に、Ar雰囲気中で、1320°C,6時間のアニー
ル処理を行うと、同図(d)に示すような5i02層I
Oの上に新しいSiO2が成長して、より膜厚の厚いS
iO□層13層形3され、これとともに薄い膜厚のSi
層14が得られる。
図示はしていないが、第3回目の酸素イオン打込みでは
、加速エネルギー100keν、ドーズ量5xlO”/
iに設定して酸素イオンを注入した後、第1回目と同一
条件のアニール処理を行って5i02を5i02層13
の上に積み重ねて成長させ、第4回目の酸素イオン打込
みでは、加速エネルギー60keV、  ドーズ量4 
X 10 ”/cfflに設定して酸素イオンを注入し
た後、第1回目と同一条件のアニール処理を行って酸化
し、更にS i、 O□層を積み重ねて厚くしている。
この結果、膜厚5000人の淳いSiO□層と、打込み
ダメージの少ない800スの薄いS1層とを精度良く形
成することができた。
以上、説明したように、本発明の実施例によれば、第1
回目よりも第2回目、第2回目よりも第3回目というよ
うに、打込み回数毎に、順次、打込みエネルギーを弱く
していくことにより、表面方向にSiO2層を積み上げ
て効率良く厚くすることができ、その分、該Si層の膜
厚を薄くすることができる。また、打込みエネルギーを
徐々に少なくしているので、Si基板に対する打込みダ
メージを従来に比べて少なくすることができ、結晶欠陥
の少ないSi層を形成することができる。
更に、ドーズ量の減少によって、Si基板に対する打込
みダメージもより少なくできる。また、ドーズ量の減少
によって酸素イオン1度分布の急峻さを増すことができ
るので、SiO□層の膜厚制御の精度が増し、従って所
定のll!厚の薄膜SOTウェハを精度良く得ることが
できる。
〔発明の効果] 以上説明したように、第1の発明によれば、第1回目よ
りも第2回目、第2回目よりも第3回目というように、
打込み回数毎に、順次、加速エネルギーを弱くしていく
ことにより、表面方向にSiO□層を効率良く積み上げ
て厚くすることができ、その分、該Si層の膜厚を薄く
することができる。
また、加速エネルギーを徐々に少なくしているので、S
i基板に対する打込みダメージを従来に比べて少なくす
ることができ、結晶欠陥の少ない薄Wl/!SOIウェ
ハを作成することが可能となる。
第2の発明によれば、加速エネルギーの低下とともに、
ドーズ量も同時に減少させているので、Si基板に対す
る打込みダメージをより少なくできる。また、ドーズ量
の減少に伴い、酸素イオン濃度分布の急峻さを増すこと
ができる(酸素イオンの分布幅を狭くすることができる
)ので、540g層の膜厚制御の精度が増し、従って所
定の膜厚の薄[SOiウェハを鯖度良く得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法
の説明図、 第2図は、従来例の半導体装置の製造方法の説明図であ
る。 (符号の説明) 1.8・・・Si基板、 25.9.12・・・酸素イオン、 3  6  10  13・・・SiO2層、4  7
.11.14・・・S i @ 。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Si基板に第1の加速エネルギーの酸素イオンを
    注入した後、熱処理を施すことにより該Si基板内に第
    1のSiO_2層を形成する工程と、前記Si基板に前
    記第1の加速エネルギーより低い第2の加速エネルギー
    の酸素イオンを注入した後、熱処理を施すことにより第
    1のSiO_2層の上に重ねてSiO_2を成長させて
    第2のSiO_2層を形成する工程とを有することを特
    徴とする半導体装置の製造装置。
  2. (2)請求項1において、第2の加速エネルギーの酸素
    イオンのドーズ量は、第1の加速エネルギーの酸素イオ
    ンのドーズ量よりも少なくすることを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
JP3795990A 1990-02-19 1990-02-19 半導体装置の製造方法 Pending JPH03240230A (ja)

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