JPH0746683B2 - 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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- JPH0746683B2 JPH0746683B2 JP1703586A JP1703586A JPH0746683B2 JP H0746683 B2 JPH0746683 B2 JP H0746683B2 JP 1703586 A JP1703586 A JP 1703586A JP 1703586 A JP1703586 A JP 1703586A JP H0746683 B2 JPH0746683 B2 JP H0746683B2
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- semiconductor substrate
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Description
【発明の詳細な説明】 ［概要］ 単結晶の半導体基板上に絶縁膜を熱生成し、その絶縁膜
に支持基板を接着する。次いで、半導体基板をエッチン
グ除去した後、その半導体基板と接触していた絶縁膜面
に、半導体基板と同一材料の半導体膜を成長する。そう
すると、その半導体膜は、結晶品質の良い単結晶薄膜と
なる。
に支持基板を接着する。次いで、半導体基板をエッチン
グ除去した後、その半導体基板と接触していた絶縁膜面
に、半導体基板と同一材料の半導体膜を成長する。そう
すると、その半導体膜は、結晶品質の良い単結晶薄膜と
なる。
［産業上の利用分野］ 本発明は半導体装置の製造方法のうち、特に、SOI構造
半導体装置の単結晶半導体基板の形成方法に関する。
半導体装置の単結晶半導体基板の形成方法に関する。
最近、SOI（Silicon On Insulator）構造の半導体装置
が注目されており、それは高速動作，耐放射線，高温動
作に有利な半導体装置が作成できるからである。例え
ば、立体的（三次元）に積層して、高度に高集積化すれ
ば、絶縁基板のための寄生容量が減少する効果が相乗し
て、高速動作が得られる。
が注目されており、それは高速動作，耐放射線，高温動
作に有利な半導体装置が作成できるからである。例え
ば、立体的（三次元）に積層して、高度に高集積化すれ
ば、絶縁基板のための寄生容量が減少する効果が相乗し
て、高速動作が得られる。
しかし、このようなSOI構造の半導体装置は、出来るだ
け結晶品質の良い基板上に形成することが、高性能化・
高品質化の面から要望されている。
け結晶品質の良い基板上に形成することが、高性能化・
高品質化の面から要望されている。
［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］ さて、従前より著名なSOI構造の半導体基板に、SOS（Si
licon On Sapphire）基板が知られており、それは第２
図の断面図に示すように、サファイヤ基板１上にシリコ
ンをエピタキシャル成長して、単結晶シリコン膜２を生
成させた基板である。即ち、サファイヤ基板は高融点の
材料であるから、約1200℃に加熱して、その上にシリコ
ン膜を成長すると、サファイヤ結晶に沿った結晶性のシ
リコン膜を形成される。
licon On Sapphire）基板が知られており、それは第２
図の断面図に示すように、サファイヤ基板１上にシリコ
ンをエピタキシャル成長して、単結晶シリコン膜２を生
成させた基板である。即ち、サファイヤ基板は高融点の
材料であるから、約1200℃に加熱して、その上にシリコ
ン膜を成長すると、サファイヤ結晶に沿った結晶性のシ
リコン膜を形成される。
しかし、サファイヤ基板が非常に高価であり、且つ、サ
ファイヤとシリコンが類似の結晶構造を有しているとは
云うものの、結晶学的にはやはり相異があつて、界面に
結晶格子のミスマッチが生じ、形成したシリコン膜２に
多数の結晶欠陥が含まれる。従つて、従来の引き上げ法
や帯域精製法で作成したシリコン基板と比較すれば、結
晶品質は決して良質のものではなく、そのため、SOS基
板は余り汎用されるに至つていない。
ファイヤとシリコンが類似の結晶構造を有しているとは
云うものの、結晶学的にはやはり相異があつて、界面に
結晶格子のミスマッチが生じ、形成したシリコン膜２に
多数の結晶欠陥が含まれる。従つて、従来の引き上げ法
や帯域精製法で作成したシリコン基板と比較すれば、結
晶品質は決して良質のものではなく、そのため、SOS基
板は余り汎用されるに至つていない。
他方、最近、提唱されているSOI構造の基板に、ビーム
アニールした作成したSOI基板があり、その形成方法を
第３図（ａ），（ｂ）で説明する。まず、同図（ａ）に
示すように、シリコン基板３上に二酸化シリコン（Si
O2）膜４を生成し、その上に多結晶シリコン膜５を化学
気相成長（CVD）法によつて被着する。また、この時、S
iO2膜の代わりに、窒化シリコン（Si3N4）膜を生成して
もよいし、また、多結晶シリコン膜の代わりに、アモル
ファスシリコン膜を成長しても良い。
アニールした作成したSOI基板があり、その形成方法を
第３図（ａ），（ｂ）で説明する。まず、同図（ａ）に
示すように、シリコン基板３上に二酸化シリコン（Si
O2）膜４を生成し、その上に多結晶シリコン膜５を化学
気相成長（CVD）法によつて被着する。また、この時、S
iO2膜の代わりに、窒化シリコン（Si3N4）膜を生成して
もよいし、また、多結晶シリコン膜の代わりに、アモル
ファスシリコン膜を成長しても良い。
次いで、第３図（ｂ）に示すように、多結晶シリコン膜
５を、例えば、連続アルゴンレーザ（CW−Ar Laser）ビ
ームで走査して加熱溶融し（これがビームアニールで、
本例はレーザアニールである）、多結晶シリコン膜を単
結晶シリコン膜５に変成する。
５を、例えば、連続アルゴンレーザ（CW−Ar Laser）ビ
ームで走査して加熱溶融し（これがビームアニールで、
本例はレーザアニールである）、多結晶シリコン膜を単
結晶シリコン膜５に変成する。
ところが、この方法で作成したSOI基板は、多結晶シリ
コン膜５を完全に単結晶化することが難しく、また、単
結晶化しても結晶品質は余り良くはない。従つて、やむ
なく欠陥が多く、品質の良くない結晶シリコン膜５に半
導体素子を形成している現状である。
コン膜５を完全に単結晶化することが難しく、また、単
結晶化しても結晶品質は余り良くはない。従つて、やむ
なく欠陥が多く、品質の良くない結晶シリコン膜５に半
導体素子を形成している現状である。
また、上記した第３図に示す基本的な形成法を改善し
て、結晶シリコン膜５の結晶品質を向上するための種々
の作成方法も試みられており、例えば、シリコン基板３
に核となる種を設け、その種からラテラルにエピタキシ
ャル成長する方法などが知られている。しかし、このよ
うにして形成しても、絶縁膜との境界面近傍での欠陥の
除去は非常に難しいことで、結局、結晶品質の優れたシ
リコン薄膜は未だ作成されていない状況である。
て、結晶シリコン膜５の結晶品質を向上するための種々
の作成方法も試みられており、例えば、シリコン基板３
に核となる種を設け、その種からラテラルにエピタキシ
ャル成長する方法などが知られている。しかし、このよ
うにして形成しても、絶縁膜との境界面近傍での欠陥の
除去は非常に難しいことで、結局、結晶品質の優れたシ
リコン薄膜は未だ作成されていない状況である。
本発明は、このような問題点を解決して、結晶品質の良
い単結晶薄膜が得られるSOI構造基板の形成方法を提案
するものである。
い単結晶薄膜が得られるSOI構造基板の形成方法を提案
するものである。
［問題点を解決するための手段］ その目的は、半導体基板（例えば、シリコン基板）面に
生成した絶縁膜（例えば、SiO２膜）上に、支持基板を
接着し、次いで、前記半導体基板をエッチング除去（例
えば、ハロゲンガスを含む光励起エッチング法でエッチ
ング除去する）した後、該半導体基板と接触していた前
記絶縁膜面に該半導体基板と同じ材料の半導体膜を成長
する工程が含まれる半導体装置の製造方法によつて達成
される。
生成した絶縁膜（例えば、SiO２膜）上に、支持基板を
接着し、次いで、前記半導体基板をエッチング除去（例
えば、ハロゲンガスを含む光励起エッチング法でエッチ
ング除去する）した後、該半導体基板と接触していた前
記絶縁膜面に該半導体基板と同じ材料の半導体膜を成長
する工程が含まれる半導体装置の製造方法によつて達成
される。
［作用］ 即ち、本発明は、単結晶半導体基板上に絶縁膜を熱生成
し、その絶縁膜上に支持基板を接着する。次に、半導体
基板をエッチング除去した後、その半導体基板と接触し
ていた絶縁膜面に、半導体基板と同一材料の半導体膜を
積層する。そうすると、半導体基板と接触していた絶縁
膜は、単結晶化しやすい界面状態を受け継いた面をもつ
ており、結晶欠陥も少ないため、その上に成長した単結
晶半導体膜は優れた結晶品質の薄膜になる。
し、その絶縁膜上に支持基板を接着する。次に、半導体
基板をエッチング除去した後、その半導体基板と接触し
ていた絶縁膜面に、半導体基板と同一材料の半導体膜を
積層する。そうすると、半導体基板と接触していた絶縁
膜は、単結晶化しやすい界面状態を受け継いた面をもつ
ており、結晶欠陥も少ないため、その上に成長した単結
晶半導体膜は優れた結晶品質の薄膜になる。
［実施例］ 以下、図面を参照して実施例によつて詳細に説明する。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明にかかる形成方法の形成
工程順断面図を示しており、まず、同図（ａ）に示すよ
うに、約1000〜1200℃の高温酸化雰囲気中でシリコン基
板11を加熱して、シリコン基板11上に膜厚１μｍ程度の
SiO2膜12を生成する。この高温酸化して生成されたSiO2
膜12は、絶縁度も良く、界面の結晶欠陥も極めて少ない
良質の膜である。尚、この工程で、アンモニアガスの高
温雰囲気中で熱処理してSi3N4膜を生成する方法も考え
られる。
工程順断面図を示しており、まず、同図（ａ）に示すよ
うに、約1000〜1200℃の高温酸化雰囲気中でシリコン基
板11を加熱して、シリコン基板11上に膜厚１μｍ程度の
SiO2膜12を生成する。この高温酸化して生成されたSiO2
膜12は、絶縁度も良く、界面の結晶欠陥も極めて少ない
良質の膜である。尚、この工程で、アンモニアガスの高
温雰囲気中で熱処理してSi3N4膜を生成する方法も考え
られる。
次いで、第１図（ｂ）に示すように、SiO2膜12の上の他
のシリコン基板または石英基板13（支持基板）を接着す
る。接着法は、例えば、SiO2膜12上に燐シリケートガラ
ス（PSG）をCVD法で薄く積層し、これを溶融して接着す
る。この燐シリケートガラスは900℃程度の低温度で溶
融するから、容易に接着させることができる。また、Si
O2膜12そのものを高温度で溶融して接着させても構わな
い。
のシリコン基板または石英基板13（支持基板）を接着す
る。接着法は、例えば、SiO2膜12上に燐シリケートガラ
ス（PSG）をCVD法で薄く積層し、これを溶融して接着す
る。この燐シリケートガラスは900℃程度の低温度で溶
融するから、容易に接着させることができる。また、Si
O2膜12そのものを高温度で溶融して接着させても構わな
い。
次いで、第１図（ｃ）に示すように、シリコン基板11を
エッチング除去する。エッチングは、ハロゲンを含むガ
ス、例えば、塩素ガスを反応ガスとして用い、反応部分
に紫外線を照射するエッチング方法、所謂、光励起ドラ
イエッチング法を使用する。また、シリコン基板は、そ
の他に、苛性カリ溶液を用いたウエットエッチング法で
もエッチング除去できる。要するに、シリコン基板とSi
O2膜とのエッチング選択比の大きなエッチング方法を用
いて除去する。
エッチング除去する。エッチングは、ハロゲンを含むガ
ス、例えば、塩素ガスを反応ガスとして用い、反応部分
に紫外線を照射するエッチング方法、所謂、光励起ドラ
イエッチング法を使用する。また、シリコン基板は、そ
の他に、苛性カリ溶液を用いたウエットエッチング法で
もエッチング除去できる。要するに、シリコン基板とSi
O2膜とのエッチング選択比の大きなエッチング方法を用
いて除去する。
次いで、第１図（ｄ）に示すように、エッチングして表
出したシリコン基板との界面のSiO2膜上に、膜厚１μｍ
のシリコン膜14を成長する。この時、表出した界面のSi
O2膜面はシリコン基板と結合していた結晶格子のボンド
（Bond）をそのまま受け継いでいるために、その上に被
着したシリコン膜14は単結晶化し易い状態の膜である。
出したシリコン基板との界面のSiO2膜上に、膜厚１μｍ
のシリコン膜14を成長する。この時、表出した界面のSi
O2膜面はシリコン基板と結合していた結晶格子のボンド
（Bond）をそのまま受け継いでいるために、その上に被
着したシリコン膜14は単結晶化し易い状態の膜である。
この場合、成長するシリコン膜14は、比較的に低温度で
成長して、多結晶シリコン又はアモルファスシリコンの
何れかを積層し、それをビームアニールして単結晶化し
ても良いし、また、このような気相成長の代わりに、固
相成長法を用いてもよい。且つ、高温度でシリコン膜14
を成長すると、単結晶シリコン膜が成長するが、これら
はいずれの方法を採つても良い。
成長して、多結晶シリコン又はアモルファスシリコンの
何れかを積層し、それをビームアニールして単結晶化し
ても良いし、また、このような気相成長の代わりに、固
相成長法を用いてもよい。且つ、高温度でシリコン膜14
を成長すると、単結晶シリコン膜が成長するが、これら
はいずれの方法を採つても良い。
このようにして形成した単結晶シリコン膜14は全面がシ
リコン基板との界面状態を受け継いだSiO2膜12の面上に
シリコン膜を成長して単結晶化するために、欠陥が少な
く、結晶品質の高い単結晶シリコン膜が形成される。
リコン基板との界面状態を受け継いだSiO2膜12の面上に
シリコン膜を成長して単結晶化するために、欠陥が少な
く、結晶品質の高い単結晶シリコン膜が形成される。
且つ、このような単結晶シリコン膜14上に半導体素子を
形成すれば、寄生容量が少なく、品質の良い素子が形成
され、半導体装置は高品質・高信頼化されることは云う
までもない。
形成すれば、寄生容量が少なく、品質の良い素子が形成
され、半導体装置は高品質・高信頼化されることは云う
までもない。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば高品質
なSOI構造の基板が得られて、そこに形成する半導体装
置の品質・信頼性を一層向上するものである。
なSOI構造の基板が得られて、そこに形成する半導体装
置の品質・信頼性を一層向上するものである。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明にかかるSOI構造基板の
形成工程順断面図、 第２図は従来のSOS基板の断面図、 第３図（ａ）〜（ｂ）は従来のSOI基板の形成工程順断
面図である。 図において、 １はサファイヤ基板、２は単結晶シリコン膜、3,11はシ
リコン基板、4,12はSiO2膜、5,14は多結晶シリコン膜
（アモルファスシリコン膜）又は単結晶シリコン膜、13
はシリコン基板または石英基板（支持基板） を示している。
形成工程順断面図、 第２図は従来のSOS基板の断面図、 第３図（ａ）〜（ｂ）は従来のSOI基板の形成工程順断
面図である。 図において、 １はサファイヤ基板、２は単結晶シリコン膜、3,11はシ
リコン基板、4,12はSiO2膜、5,14は多結晶シリコン膜
（アモルファスシリコン膜）又は単結晶シリコン膜、13
はシリコン基板または石英基板（支持基板） を示している。
Claims (3)
- 【請求項１】半導体基板面に生成した絶縁膜上に、支持
基板を接着し、次いで、前記半導体基板をエッチング除
去した後、該半導体基板と接触して前記絶縁膜面に該半
導体基板と同じ材料の半導体膜を成長する工程が含まれ
てなることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】前記半導体基板がシリコン基板であり、前
記絶縁膜が加熱酸化によつて生成された酸化シリコン
膜、または、加熱窒化によつて生成された窒化シリコン
膜からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】前記半導体基板をエッチング除去するエッ
チング方法がハロゲンを含むガス中での光励起エッチン
グ法であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1703586A JPH0746683B2 (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1703586A JPH0746683B2 (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62174911A JPS62174911A (ja) | 1987-07-31 |
| JPH0746683B2 true JPH0746683B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=11932742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1703586A Expired - Fee Related JPH0746683B2 (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0746683B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101993383B1 (ko) * | 2012-12-31 | 2019-06-26 | 삼성전자주식회사 | 절연막 형성 방법 및 이를 적용한 박막 트랜지스터 제조 방법 |
-
1986
- 1986-01-28 JP JP1703586A patent/JPH0746683B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62174911A (ja) | 1987-07-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |