JPH0397228A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0397228A JPH0397228A JP1232817A JP23281789A JPH0397228A JP H0397228 A JPH0397228 A JP H0397228A JP 1232817 A JP1232817 A JP 1232817A JP 23281789 A JP23281789 A JP 23281789A JP H0397228 A JPH0397228 A JP H0397228A
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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。
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〕
本発明はＬＳＩ製造工程において素子分離等に応用され
るボーラス状シリコンの形成方法及び装置に関する。
るボーラス状シリコンの形成方法及び装置に関する。
従来、ポーラス状シリコンの形成方法及び装置について
は、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジクス１５ （１９７６年）第１６５５頁から１６６
４頁（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｉｓ （１
９７６）ＰＰ１６５５−１６６４）において論じられて
いる。ここで述べられているようにボーラス状シリコン
はフッ化水素（ＨＦ）水溶液中での陽極反応によって形
威される．また、ポーラス状シリコンは容易に酸化され
るので、例えばＬＳＩ製造プロセスにおける素子分離技
術やＳ Ｏ Ｉ （Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌ
ａｔｏｒ）構造の形成に適用される。
は、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジクス１５ （１９７６年）第１６５５頁から１６６
４頁（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｉｓ （１
９７６）ＰＰ１６５５−１６６４）において論じられて
いる。ここで述べられているようにボーラス状シリコン
はフッ化水素（ＨＦ）水溶液中での陽極反応によって形
威される．また、ポーラス状シリコンは容易に酸化され
るので、例えばＬＳＩ製造プロセスにおける素子分離技
術やＳ Ｏ Ｉ （Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌ
ａｔｏｒ）構造の形成に適用される。
上記従来技術はフッ化水素水溶液中での陽極反応を用い
る為，水溶液中に存在する有機物について配慮がされて
おらず，ポーラス状シリコンの汚染の問題があった。フ
ッ化水素水溶液中でのシリコン基板の汚染については例
えばＡ．Ｌｉｃｃｉａｒｄｅｌｌｏらがアプライド・フ
イジクス・レター４ ８ （１９８６年）第４１頁から
第４３頁（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ． ，４８（
１９８６）ＰＰ４１−４３）で述べている。彼らはフン
化水素水溶液中の汚染物はフッ化水素水溶液を入れる容
器からの有機物と予想している。
る為，水溶液中に存在する有機物について配慮がされて
おらず，ポーラス状シリコンの汚染の問題があった。フ
ッ化水素水溶液中でのシリコン基板の汚染については例
えばＡ．Ｌｉｃｃｉａｒｄｅｌｌｏらがアプライド・フ
イジクス・レター４ ８ （１９８６年）第４１頁から
第４３頁（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ． ，４８（
１９８６）ＰＰ４１−４３）で述べている。彼らはフン
化水素水溶液中の汚染物はフッ化水素水溶液を入れる容
器からの有機物と予想している。
実際、陽極酸化法でポーラス状シリコンを形成する場合
、反応容器（化或槽）は四フッ化エチレンーバーフロロ
アルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）製である
ため濃フッ酸に対して劣化する。具体的には２３℃の６
０％濃フッ酸に１６８時間、ＰＦＡを浸すと引張り強度
と伸びの残留特性は９９％になる。すなわち、ＰＦＡは
濃フッ酸と反応し、その結果、フッ化水素水溶液中に有
機物が混入することになる。
、反応容器（化或槽）は四フッ化エチレンーバーフロロ
アルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）製である
ため濃フッ酸に対して劣化する。具体的には２３℃の６
０％濃フッ酸に１６８時間、ＰＦＡを浸すと引張り強度
と伸びの残留特性は９９％になる。すなわち、ＰＦＡは
濃フッ酸と反応し、その結果、フッ化水素水溶液中に有
機物が混入することになる。
本研究の目的は有機物による汚染のないポーラス状シリ
コンを形成することにある． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、シリコン基板を設置した反
応容器内に高純度のフッ素元素あるいは他のハロゲン元
素を含むガスを導入した。
コンを形成することにある． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、シリコン基板を設置した反
応容器内に高純度のフッ素元素あるいは他のハロゲン元
素を含むガスを導入した。
フッ素元素あるいは他のハロゲン元素を含むガスは精製
器で容易に高純度化できる。それらの高純度ガスを反応
容器内へ導入し、反応容器内に設置したシリコン基板と
反応させることにより、有機物の汚染なしにボーラス状
シリコンを形成できる。
器で容易に高純度化できる。それらの高純度ガスを反応
容器内へ導入し、反応容器内に設置したシリコン基板と
反応させることにより、有機物の汚染なしにボーラス状
シリコンを形成できる。
以下、本発明の一実施例を第工図により説明する。石英
製反応容器１１中のシリコン基仮ｌ２（６インチ径，ボ
ロン（Ｂ） ドープ，比抵抗２０Ω・０，面方位（１０
０），オフアングル４゜）は炭化シリコン（ｓｉｃ）被
覆された炭素サセプタ１３上に設置した。シリコン基仮
１２は炭素サセプタ１３と伴にモーターｌ４によって回
転する。
製反応容器１１中のシリコン基仮ｌ２（６インチ径，ボ
ロン（Ｂ） ドープ，比抵抗２０Ω・０，面方位（１０
０），オフアングル４゜）は炭化シリコン（ｓｉｃ）被
覆された炭素サセプタ１３上に設置した。シリコン基仮
１２は炭素サセプタ１３と伴にモーターｌ４によって回
転する。
またシリコン基板１２は赤外線加熱Ｗｌ５によって８０
０℃に加熱される．使用したガスはＮＦｓガス（三フッ
化窒素ガス）１６（純度９９．９９９９％，流量４７ｃ
ｃ／分）と水素ガス１７（純度９９．９９９９％，流量
１ｃｃ／分）である。流量は流量制御器１８．１９によ
り各々制御される。ガスはガス供給管２０を通じて石英
製反応容器１１へ導入される。
０℃に加熱される．使用したガスはＮＦｓガス（三フッ
化窒素ガス）１６（純度９９．９９９９％，流量４７ｃ
ｃ／分）と水素ガス１７（純度９９．９９９９％，流量
１ｃｃ／分）である。流量は流量制御器１８．１９によ
り各々制御される。ガスはガス供給管２０を通じて石英
製反応容器１１へ導入される。
反応容器内のガスはロータリボンプ２１で排気される。
反応容器内の圧力は１ ． Ｉ Ｔｏｒｒである。
第２図は処理時間（ガスを流した時間）と形成したボー
ラス状シリコン膜の膜厚との関係である。
ラス状シリコン膜の膜厚との関係である。
これから処理時間とともにボーラス状シリコン膜の膜厚
は増加することがわかる。なお、ボーラス状シリコン膜
の膜厚はシリコン基板１２を切断面を走査型電子顕微鏡
でＭ察して求めた。また、三フッ化窒素ガスの代りにフ
ッ化キセノン（ＸｅＦｚ）ｔ三フッ化塩素（ＣｆｆＦａ
），フッ素（Ｆ２）ガスを用いても同様にボーラス状シ
リコン膜を形成できた。
は増加することがわかる。なお、ボーラス状シリコン膜
の膜厚はシリコン基板１２を切断面を走査型電子顕微鏡
でＭ察して求めた。また、三フッ化窒素ガスの代りにフ
ッ化キセノン（ＸｅＦｚ）ｔ三フッ化塩素（ＣｆｆＦａ
），フッ素（Ｆ２）ガスを用いても同様にボーラス状シ
リコン膜を形成できた。
次に本発明の素子分離技術への一実施例を述べる。第３
図は素子分離工程を示す。用いたシリコン基板１１１は
ｐ型シリコン基板表面にアンチモンを１０μｍ拡散させ
た，次に表面を熱酸化し，厚さ５０ｎｍの酸化膜１１２
を形成した。パターニング後、本発明によるポーラス状
シリコン１１３を形成した。形成条件は先の実施例と同
じで処理時間は３０分である。次に基板温度８００℃，
３０分のドライ酸化によって酸化ボーラス状シリコン（
Ｏ Ｐ Ｏ Ｓ ： Ｏｘｉｄｉｚｅｄ Ｐｏｒｏｕｓ
Ｓｉｌｉｃｏｎ） １１４を形成した。表面の酸化層
を除去して素子形成領域１１５を得た。この素子分離技
術では従来のＬ Ｏ Ｇ Ｏ Ｓ （Ｌｏｃａｌ Ｏｘ
ｊｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）に比人，バー
ズビークがないため、素子集積度を上げられる。また素
子形成領域と酸化領域の高さを同じにできるので、リソ
グラフイ工程において焦点ボケがない効果がある。
図は素子分離工程を示す。用いたシリコン基板１１１は
ｐ型シリコン基板表面にアンチモンを１０μｍ拡散させ
た，次に表面を熱酸化し，厚さ５０ｎｍの酸化膜１１２
を形成した。パターニング後、本発明によるポーラス状
シリコン１１３を形成した。形成条件は先の実施例と同
じで処理時間は３０分である。次に基板温度８００℃，
３０分のドライ酸化によって酸化ボーラス状シリコン（
Ｏ Ｐ Ｏ Ｓ ： Ｏｘｉｄｉｚｅｄ Ｐｏｒｏｕｓ
Ｓｉｌｉｃｏｎ） １１４を形成した。表面の酸化層
を除去して素子形成領域１１５を得た。この素子分離技
術では従来のＬ Ｏ Ｇ Ｏ Ｓ （Ｌｏｃａｌ Ｏｘ
ｊｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）に比人，バー
ズビークがないため、素子集積度を上げられる。また素
子形成領域と酸化領域の高さを同じにできるので、リソ
グラフイ工程において焦点ボケがない効果がある。
次に本発明のＳ Ｏ Ｉ （Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉ
ｎｓｕｌａｔｏｒ）への一実施例を述べる。第４図はＳ
ＯＩ形成工程を示す。用いた基板は表面に５μｍの熱酸
化膜２１１を有するシリコン単結晶基板２１２（Ｐ型，
面方位（１００），比抵抗２０Ω・ａｍ）とシリコン単
結晶基板２↓３ （ｐ型，面方位（１００），比抵抗２
０Ω・国）である。シリコン単結晶基板２１２と２１３
を貼り合せ後、常圧酸素雰囲気中で１１５０℃、２時間
熱処理した。次に機械研摩及び化学研摩によってシリコ
ン単結晶基板２１２の背面を残厚２μｍまで削った。次
にマスク用酸化膜２王４を形成後、本発明によるポーラ
ス状シリコン２１５を形成した。形成条件は先の素子分
離工程と同じである。次に基板温度８００℃、３０分の
ドライ酸化によって酸化ポーラス状シリコン２１６を形
威した。最終にマスク用酸化膜２１４を除去し、素子形
成領域２１７を得た。このＳＯＩ形成法は従来法に比べ
低コストかつ結晶状態の極めて優れた素子形戊領域を形
成できる効果がある。
ｎｓｕｌａｔｏｒ）への一実施例を述べる。第４図はＳ
ＯＩ形成工程を示す。用いた基板は表面に５μｍの熱酸
化膜２１１を有するシリコン単結晶基板２１２（Ｐ型，
面方位（１００），比抵抗２０Ω・ａｍ）とシリコン単
結晶基板２↓３ （ｐ型，面方位（１００），比抵抗２
０Ω・国）である。シリコン単結晶基板２１２と２１３
を貼り合せ後、常圧酸素雰囲気中で１１５０℃、２時間
熱処理した。次に機械研摩及び化学研摩によってシリコ
ン単結晶基板２１２の背面を残厚２μｍまで削った。次
にマスク用酸化膜２王４を形成後、本発明によるポーラ
ス状シリコン２１５を形成した。形成条件は先の素子分
離工程と同じである。次に基板温度８００℃、３０分の
ドライ酸化によって酸化ポーラス状シリコン２１６を形
威した。最終にマスク用酸化膜２１４を除去し、素子形
成領域２１７を得た。このＳＯＩ形成法は従来法に比べ
低コストかつ結晶状態の極めて優れた素子形戊領域を形
成できる効果がある。
次に本発明による完全分離技術（ＦｕｌｌＩｓｏｌａｔ
ｉｏｎ ｂｙ Ｐｏｒｏｕｓ Ｏｘｉｄｉｚｅｄ Ｓｉ
ｌｉｃｏｎ， ＦＩＰＯＳ）への一実施例を述べる。第
５図はＦＩＰＯＳ形成工程である。ｐ型シリコン基板３
０１（面方位（１００），比抵抗２０Ω・ｏ，ボロンド
ープ）上に窒化シリコン３０２及びレジスト３０３を形
成しボロンイオン注入によってｐ十層３０４を形成する
。次にレジスト３０３を除去後，水素イオン注入によっ
てｎ層３０５を形成する。次に第６図に示すポーラス状
シリコン形成装置によってＦＩ ＰＯＳ構造を形戊する
。装置の構戒は第１図に示した装置に電極４０１，直流
電源４０２と金線４０３を設け、基板４０４にバイアス
電圧を印加できるようになっていた。基板温度８５０℃
，Ｎ Ｆ ｓ流量４７の／分，Ｈｚ流Ｒ ｌ ｃｃ ／
分、圧力１．１丁ｏｒｒ ，バイアス電圧５０Ｖで３時
間、基板４０４を処理することによってボーラス状シリ
コン３０６を形成した。次に水蒸気雰囲気中で熱酸化す
ることでポーラス状シリコン酸化物３０７を形成する。
ｉｏｎ ｂｙ Ｐｏｒｏｕｓ Ｏｘｉｄｉｚｅｄ Ｓｉ
ｌｉｃｏｎ， ＦＩＰＯＳ）への一実施例を述べる。第
５図はＦＩＰＯＳ形成工程である。ｐ型シリコン基板３
０１（面方位（１００），比抵抗２０Ω・ｏ，ボロンド
ープ）上に窒化シリコン３０２及びレジスト３０３を形
成しボロンイオン注入によってｐ十層３０４を形成する
。次にレジスト３０３を除去後，水素イオン注入によっ
てｎ層３０５を形成する。次に第６図に示すポーラス状
シリコン形成装置によってＦＩ ＰＯＳ構造を形戊する
。装置の構戒は第１図に示した装置に電極４０１，直流
電源４０２と金線４０３を設け、基板４０４にバイアス
電圧を印加できるようになっていた。基板温度８５０℃
，Ｎ Ｆ ｓ流量４７の／分，Ｈｚ流Ｒ ｌ ｃｃ ／
分、圧力１．１丁ｏｒｒ ，バイアス電圧５０Ｖで３時
間、基板４０４を処理することによってボーラス状シリ
コン３０６を形成した。次に水蒸気雰囲気中で熱酸化す
ることでポーラス状シリコン酸化物３０７を形成する。
このときの熱処理温度が７００℃以上の場合、水素イオ
ン注入で発生したドナーは消滅し、Ｐ形シリコン層３０
８を得る。また７００℃以下で熱酸化すればｎ型シリコ
ンＪｌ３０９を得る．〔発明の効果〕 本発明によれば、高純度ガスを用いるドライプロセスに
よってポーラス状シリコンを形成できるので従来の陽極
反応によるウエットプロセスに比ベフッ化水素水溶液の
容器や金属電極からの不純物汚染がないので高純度なボ
ーラス状シリコンを形成できる。またポーラス状シリコ
ンを酸化することにより素子分離領域を形戒できる。ま
た、基板に誘電体分離基板を用いることでＳＯＩ構造デ
バイスの製造もできる。さらにボーラス状シリコンの形
成時に基板に電界をかけることによってボーラス状シリ
コンの形成領域を制御でき、ＦＩＰＯＳ構造も形成でき
る。
ン注入で発生したドナーは消滅し、Ｐ形シリコン層３０
８を得る。また７００℃以下で熱酸化すればｎ型シリコ
ンＪｌ３０９を得る．〔発明の効果〕 本発明によれば、高純度ガスを用いるドライプロセスに
よってポーラス状シリコンを形成できるので従来の陽極
反応によるウエットプロセスに比ベフッ化水素水溶液の
容器や金属電極からの不純物汚染がないので高純度なボ
ーラス状シリコンを形成できる。またポーラス状シリコ
ンを酸化することにより素子分離領域を形戒できる。ま
た、基板に誘電体分離基板を用いることでＳＯＩ構造デ
バイスの製造もできる。さらにボーラス状シリコンの形
成時に基板に電界をかけることによってボーラス状シリ
コンの形成領域を制御でき、ＦＩＰＯＳ構造も形成でき
る。
第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図は処理時間
とボーラス状シリコン膜の膜厚との関係図で、第３図は
素子分離工程の流れ図、第４図はＳＯＩ形成工程の流れ
図、第５図はＦＩＰＯＳ形成工程の流れ図、第６図はＦ
ＩＰＯＳ形成用のボーラス状シリコン形成装置を示す図
である６１１・・・石英製反応容器、１２・・・シリコ
ン基板、１３・・・炭素サセプタ， １４・・・モーター ｌ５・・・赤 外線加熱器、 １ ６・・・ＮＦ３ ガス、 １７・・・水素ガス、 ２０・・・ガス供給管、 ２１・・・ロータリポンプ。 第 ３ 図 第 １ 図 １Ｓ 第 ２ 図 忽Ｉ！畔Ｐ：ＩＣ分） 第 ４ 図 第 ５ 図 第６図 ＨｚＮＦｚ ４−ｔ）Ｚ
とボーラス状シリコン膜の膜厚との関係図で、第３図は
素子分離工程の流れ図、第４図はＳＯＩ形成工程の流れ
図、第５図はＦＩＰＯＳ形成工程の流れ図、第６図はＦ
ＩＰＯＳ形成用のボーラス状シリコン形成装置を示す図
である６１１・・・石英製反応容器、１２・・・シリコ
ン基板、１３・・・炭素サセプタ， １４・・・モーター ｌ５・・・赤 外線加熱器、 １ ６・・・ＮＦ３ ガス、 １７・・・水素ガス、 ２０・・・ガス供給管、 ２１・・・ロータリポンプ。 第 ３ 図 第 １ 図 １Ｓ 第 ２ 図 忽Ｉ！畔Ｐ：ＩＣ分） 第 ４ 図 第 ５ 図 第６図 ＨｚＮＦｚ ４−ｔ）Ｚ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、反応容器と、反応容器内の処理すべきシリコン基板
を加熱する手段と、反応容器へ反応ガスを供給する手段
と、反応後のガスを排出する手段より成る装置において
、シリコン基板を５００℃以上に加熱し、反応容器内へ
フッ素元素を含むガスを流す工程を含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、フッ素元素を含む
ガスが三フッ化窒素（ＮＦ＿３）、フッ化キセノン（Ｘ
ｅＦ＿２）、三フッ化塩素（ＣｌＦ＿３）、フッ素（Ｆ
＿２）ガスであることを特徴とする半導体装置の製造方
法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の工程の後、酸化工程を
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 ４、特許請求の範囲第３項記載の酸化工程によつて素子
分離領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 ５、特許請求の範囲第１項記載の工程においてシリコン
基板が表面に酸化膜を有するシリコン基板と別のシリコ
ン基板とを接合した誘電体分離基板であることを特徴と
する半導体装置の製造方法。 ６、特許請求の範囲第５項記載の工程の後、酸化工程を
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 ７、特許請求の範囲第６項記載の酸化工程によつて素子
分離領域を形成し、ＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓ
ｕｌａｔｏｒ）構造を形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法。 ８、特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造装置
においてシリコン基板に電界をかけるための電極を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造装置。 ９、特許請求の範囲第８項記載の製造装置によつてＦＩ
ＰＯＳ（ＦｕｌｌＩｓｏｌａｔｉｏｎｂｙＰｏｒｏｕｓ
ＯｘｉｄｉｚｅｄＳｉｌｉｃｏｎ）構造を形成する工程
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1232817A JPH0397228A (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1232817A JPH0397228A (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0397228A true JPH0397228A (ja) | 1991-04-23 |
Family
ID=16945242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1232817A Pending JPH0397228A (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0397228A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000051938A1 (en) * | 1999-03-04 | 2000-09-08 | Surface Technology Systems Limited | Chlorotrifluorine gas generator system |
-
1989
- 1989-09-11 JP JP1232817A patent/JPH0397228A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000051938A1 (en) * | 1999-03-04 | 2000-09-08 | Surface Technology Systems Limited | Chlorotrifluorine gas generator system |
| JP2002538068A (ja) * | 1999-03-04 | 2002-11-12 | サーフィス テクノロジー システムズ ピーエルシー | 三フッ化塩素ガス生成装置 |
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