JPS5816619B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は透光性基板、例えばサファイヤ基板上に半導体
素子を形成する半導体装置の製造方法に関する。

透光性基板上に島状の半導体素子を形成した半導体装置
として、ＳＯ８（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ５ａｐｐｈｉ
ｒｅ ）がある。

この種の半導体装置では、島状の半導体素子（主にトラ
ンジスタ）の界面に１１１面が露出し、その面に沿った
部分の反転により半導体素子の電流リーク等の原因にな
っている。

そこでこのような半導体素子界面の反転を防止する為、
従来界面に沿った部分にイオン注入を行なっていた。

即ち、サファイヤ基板上にシリコン層、緩衝用酸化物層
、ＳｉＮ層、緩衝用酸化物層を順次積層形成した後、そ
の上にレジストマスクパターンを形成する。

そして上にマスクパターンの存在しない前記上側の緩衝
用酸化物層、ＳｉＮ層、下側の緩衝用酸化物層を順次エ
ツチング除去し、前記シリコン層が露出した所でパター
ン化した前記ＳｉＮ層をマスクとしてシリコン層にイオ
ン注入する。

その後、露出した半導体層を熱酸化しフィールド絶縁層
を形成し、さらに前記ＳｉＮ層及び緩衝用酸化物層を除
去し、露出した半導体層上に、例えばＭＯ８型電界効果
トランジスタを形成している。

この場合、ＭＯ８型電界効果トランジスタがＰチャンネ
ルの場合にはＮ型不純物を、又Ｎチャンネルの場合には
Ｐ型不純物を前記シリコン層にイオン注入することにな
る。

このような製造方法によりＭＯ８型トランジスタ界面に
沿った部分の反転を防止することができるが、その反面
次のような欠点がある。

上述した従来方法では、不純物をイオン注入した後、フ
ィールド酸化絶縁層の形成の為サファイヤ基板を加熱す
る為、前記不純物がＭＯ８型電界効果トランジスタ内へ
熱拡散し、第２図に示すように実効トランジスタ幅（Ｗ
−△Ｗ）が相当減少する欠点を有している。

ただし第２図において、１はＭＯ８型トランジスタを構
成する半導体層、２はポリシリコンのゲート配線であり
、Ｗは半導△Ｗ 体層１の幅、薯「はイオン注入した不純物の存在する領
域の幅、Ｌはゲート配線２の幅である。

本発明は上記欠点を除くためになされたもので、その目
的とするところは半導体素子界面に沿った部分の反転を
防止するとともに実効半導体素子幅の減少が少ない半導
体装置の製造方法を提供するものである。

以下本発明の一実施例を第１図を参照しながら説明する
。

先ず第１図ａに示すように、透光性基板、例えばサファ
イヤ基板３上には通常の方法でＰ型巣結晶シワ３フ 化シリコン（ＳｉＮ）層６、緩衝用酸化物（Ｓｉｎ２’
。

層７が積層形成される。

シリコン層４はＳｉＮ４と０２の混合ガスの熱分解によ
る気相成長により形成され、下側の酸化物層５は１１０
０℃で酸素の存在下で熱酸化により形成され、８１８層
６は１０００℃でＮＨ３とＳｉＨ。

の混合ガスの熱分解による気相成長により形成され、ま
た上側の酸化物層７はＳｉＨ４と０２の混合ガスの熱分
解による気相成長により形成される。

そして上側の酸化物層７上にはレジスト、例えば０ＭＲ
８３（東京応化製）が被着され、エツチングによりパタ
ーン化されマスク８が形成される。

その債、ＮＨ４Ｆ液により酸化物層７をエツチングし、
プラズマエツチングにより８１８層６をエツチングし、
ＮＨ４Ｆ液により酸化物層５をエツチングし、第１図す
に示すようにシリコン層４の一部が露出する。

この後、従来では不純物、例えばボロンをシリコン層４
内に（破線で示す）イオン注入するが、ここではイオン
注入しないで、シリコン層４を０．３μｍ程度にエツチ
ングした後第１図Ｃに示すように１１００℃で酸素の存
在下で露出したシリコン層４を熱酸化し０．６μｍ程度
のフィールド酸化絶縁層９を成長させる。

次に８１８層６をプラズマエツチングにより除去しく第
１図ｄ）、さらにシリコン層４表面及びフィールド酸化
絶縁層９表面上にポジ型レジスト１０例えばナツト・キ
ノン・ジアジド化合物（通称０８ＴＲ，−２）を被覆す
る（第１図ｅ）。

そこでサファイヤ基板３の下側からレジスト１０に光１
１を照射し、露光する。

この場合シリコン層４は光を透過しないで、酸化絶縁層
９は光を透過するので、酸化絶縁層９上のレジスト１０
のみが露光される。

露光されたレジスト１０部分を第１図ｆに示すように除
去した債、図中上方から、Ｐ型不純物、例えばポロンを
イオン注入すれば、レジスト１０で覆われないフィール
ド酸化絶縁層９及びその周辺のシリコン層４にポロンが
注入される。

その結果Ｐ型シリコン層４の界面に沿った部分は高不純
物濃度となる。

尚、イオン注入条件は、例えばドーズ量５ ｘ １０１
３／ｃｒＡ、加速電圧５０ＫｅＶでよい。

この債、分離されたシリコン層４部分にはそれぞれ通常
の工程により、例えばＭＯ８型電界効果トランジスタが
形成される。

このような製造方法によれば、不純物をイオン注入した
後、高温下で長時間熱酸化する工程がないので、不純物
がシリコン層４内を拡散しトランジスタの実効幅が減少
することがない。

） 上述したイオン注入条件下では、イオン注入した不
純物の存在する領域の幅仝Ｗが約０．２μｍ、実効トラ
ンジスタ幅Ｗが約３．６μｍのものが得られた。

これに対して、従来のように不純物をイオン注；入債、
高温下で熱酸化によりフィールド酸化絶縁層を形成した
場合には、上述したイオン注入条件と同様な条件下でイ
オン注入した不純物の存在する領域の幅仝Ｗが約１°０
μｍ、実効トランジスタ幅Ｗが約３μｍと大幅に減少し
てしまった。

； 上述した実施例では、ＮチャンネルＭＯ８型電界効
果トランジスタの製造方法について述べたが、Ｐチャン
ネルＭＯ８型電界効果トランジスタについても同様に適
用することができる。

ここで、Ｎチャンネルの場合イオン注入すべき不純物は
ボロンの池インジウム等でもよいし、一方Ｐチャンネル
の場合イオン注入すべき不純物はリン、ヒ素等でよい。

以上詳述した本発明によれば、半導体素子界面に沿った
部分の反転を有効に防止するとともに、；実効半導体素
子幅の減少を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ−ｆは本発明方法の一実施例における各工程の
サファイヤ基板上の状態を示す断面図、第２図はサファ
イヤ基板上に形成されたトランジスタの構成を示す平面
図である。 ３・・・・・・サファイヤ基板、４・・・・・・シリコ
ン層、９・・・・・・フィールド酸化絶縁層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透光性基板上に半導体層を形成する工程と、前記半
   導体層に部分的に透光性絶縁層を形成する工程と、前記
   半導体層及び透光性絶縁層の表面にポジ型レジスト被膜
   を形成する工程と、前記透光性基板から前記透光性絶縁
   層を通して前記ポジ型レジスト被膜を露光する工程と、
   前記ポジ型レジスト被膜の露光した部分を除去した後露
   出した前記透光性絶縁層あるいはその周辺の前記半導体
   層にイオン注入する工程とを具備した半導体装置の製造
   方法。