JPS583272A - 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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JPS583272A
JPS583272A JP56101879A JP10187981A JPS583272A JP S583272 A JPS583272 A JP S583272A JP 56101879 A JP56101879 A JP 56101879A JP 10187981 A JP10187981 A JP 10187981A JP S583272 A JPS583272 A JP S583272A
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Seiichiro Kawamura
河村 誠一郎
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Fujitsu Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates

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  • Recrystallisation Techniques (AREA)

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】 本発明は5OIL(Silicon On Insul
ating8ubstrate )構造の半導体装置の
製造方法に係り、特に絶縁膜上に単結晶シリコン層を形
成する方法に関する。
素子間の分離を完全に行い、且つ基板と素子間の畜生容
量を減少せしめることにより、素子動作の高速化及び低
消費電力化を図りた牛専体&瞳に808 (8i1ic
on (Jn 5apphire )構造の半導体装置
がある。しかし[808#s造の半導体装置には、サフ
ァイア基板の原価がシリコン基板に比べて5〜6〔倍〕
程良であるために1IIci1が非常に高価iこなると
いう間眺や、サファイア上に結晶性の優れた単結晶シリ
コン層が形成できないために、半導体素子のキャリア易
動度が小さく史にリークtflLも大きいので、タイナ
・ミック形のメモリ素子崎を形成するのに適しないとい
うような問題がめった。
そこで上記のようなSO8構造の間臆点を解Y内するた
めに提供されたのが、シリコン基板上に設けられた絶縁
膜(特に二酸化シリコン膜)上に単結晶シリコン層を成
長せしめ、該単結晶シリコン層に半導体装置を形成する
80IS@造の半導体装置である。
然し従来の80I S構造の半導体装置の製造方法に於
ては、第1図(a)に示すように、島状に突出形成され
た絶縁膜例えば二酸化シリコン(8l O,)膜1を有
する単結晶シリコン(Si)基板2上に堆積形成した多
結晶84層3を、エネルギー線例えばレーザ拳ビーム4
により走査して(矢印5は走査方向)、Sin、膜1上
の多結晶Si層3め単結晶化が行われていたために、そ
の上置位置が8i0.膜lの上面位置より低い位置にあ
る単結晶Si基板2に直かに接する領域の多結晶Si層
3から、高い位置にある8i0.[1上の多結晶St層
3に向って、単結晶81基板2と同一結晶方位を有する
単結晶化が進行していた。従って第1図(b)に示すよ
うに8i0.膜lのレーザ・ビーム走査方向5に対向す
る縁部上に、単結晶Si層6の欠除部7が形成され勝ち
で、各島状Sin、HXl上に一様に結晶方位のそろっ
た単結晶Si層を形成することがむずかしく、半導体装
置の性能や製造歩留まりが低下するという問題があった
本発明は絶縁層上に結晶性が優れ且つ欠除部のない単結
晶シリコン層を形成する方法を提供し、上記問題点を除
去することを目的とする。
即ち本発明は下層単結晶シリコン基体上に、絶縁膜を介
して島状に単結ムシリコン層が積層さ化該単結晶シリコ
ン層に半導体素子が形成される5OI8構造の半導体装
置の製造方法に於て、前記単結晶シリコン層を形成する
に際して、単結晶シリコン基体面に凹部領域と凸部領域
を形成し、駄単結晶シリコ゛ン基14−@の凹部領域上
に、上面が前記凸部領域上面より低い絶縁膜を選択的に
形成し、該単結晶シリコン基体面にその凸部領域及び前
記絶縁編上を嶺う多結晶シリコン層を形成し、該多結晶
シリコン層をエネルギー線で走査溶融し、該多結晶シリ
コン層を単結晶シリコン基体の凸部領域上から絶縁層上
に向って単結晶化する工程を有することを特像とする。
以下本発明を一央INIP+1について、謔2図(a)
乃至0)に示す工程動向図を用いて詳細に成用する。
本発明の方法により80I8構造の半導体装置を形成す
るには、第2図(M)に示すように単結晶シリコン(S
))基板11上に、通常の化学気相成長(OVD) 法
icより1000(X) 程&の厚!Fの窒化シリコン
(8hN4)膜12′を形成した後、第り図か)に示す
ように前記8輸’%M12’上に島状に、所望形状を有
する複数の7オト・レジスト−パターン13を通常のフ
ォト・プロセスを用いて形成し、次いで骸フォト・レジ
スト・パターy13をマスクとしてりん酸(HsP04
%を用いるウェット・エツチング法婚により81s N
4 Ml 2’を選択エツチングし、次いで二塩化二弗
化炭素(001゜Fm) 尋によるリアクティブ・イオ
ン・エツチング勢のエツチング方法により、jli帖晶
Si基板11゜を選択エツチングして、第2図(C)に
示すように単結晶Sk基板11’ilに例えば1〔μm
〕程度の深さを有する凹部領域14を形成する。な3図
に於て8i、N、パターン12下部の単結晶84基板1
1に於ける台状部を凸部領域15を称する。父上記単結
晶8i基板11のエツチングはウェット−エツチング法
成るいはグッズマ・エツチング法でも良いが、後工程に
於て前記凹部領域14内のみに絶縁膜を形成せしめる際
、凸部領域15側面に形成される絶縁膜をできるだけ薄
くするためには、上記リアクティブ・イオン0エツチン
グが最も好ましい。次いでフォト・レジスト・ノくター
ン13を竺去した稜、第21g(d)に示すように8i
、N、ノくターン12をマスクにし、加fllIII素
(0,)中に於て1000(II’)程度の温度で単結
晶81基板11面を選択的に熱酸化して、該基板の凹部
領域14の上面に厚さ6000〜7000(X)程度の
二酸化シリコン(8五〇、)膜16を形成する。なおこ
の際#810s展16の上面は、堆結晶S1基板11の
凸部領域15の上面より3000〜4000(人〕程度
低くなり、又単結晶81基板11の凸部領域1511面
にも2000〜5ooo(X)程度の薄い8i0@[1
6’が形成される。次いでりん酸(HI P Oa )
咎を用いて単結晶81基板11凸部領域15上の84、
N、パターン12を溶解除去し、更にふつ敏(HF)系
のエツチング液を用いて舶記凸部領域15側面の薄いS
10ヨ[l!16’を溶解除去して、第2図(C)に示
すように単結晶8i基板11凹部領域14上に選択的に
StO,膜16を残留せしめる。なお上記ふつ酸(HF
)系の液による処理に際して、凹部領域14上の8i0
.膜16も2000〜3000〔l〕程度エツチングさ
れるので、Sin、膜16の厚さは4000 (A)程
度となり該S i O,膜16上面と基板の凸部領域1
5上面との段差は5000〜7000 (A)程度とな
る。又該エツチング処理により8 l O,膜16には
丸味を持った角部17が形成されるので、後工程に於て
該S i O,膜16上に多結晶Si層を成長させる際
、該角部17上に異常成長を生ずることがない。次いで
モノシラン(84H4)+ジボラン(t3tL)の熱分
解による通常の化学気相成長(OVD)法により、第2
図(f)に示すように該単結晶St基板11上にその凸
部領域15の表面及び凹部領域14上の8i0.膜16
我面を覆う厚さ3000〜5000 (X)程度のP−
型単結晶Si層18を堆積形成する。次いで該単結晶8
i基板11を例えば500〜700 (C)程度に加熱
した状態で、前記P−fi多結晶Si層18面に例えば
溶−領域径50(μmφ〕出力10〜1a(W)li度
の0W−Arレーザ・ビーム19を10〔l弔〕程度の
速度で走査しく矢印20は走査方向を示す)、該P−型
多結晶Si層1Bをビームの移動に伴って順次溶融→急
冷を行って底部まで単結晶化し、第2図憧)に示すよう
に前記凸部領域15及びS10゜膜16上に3000〜
5000 (X)程度の厚さのP−型単結晶Si層21
を形成する。なお骸単結晶化は単結晶8i1に:t&i
11の凸部領域15を核として8i0.jlli16上
番こ進んで行くので、形成されたP−槃単結晶84層2
1は単結晶84基板11と同一面方位を持った良質な単
結晶層となり、父上記のように単結晶化が、高位置にあ
る単結晶81基板】1の凸部領域15上の多結晶81層
から低位置にある8 i 0.換16上の多結晶S1層
に向りて進んで行(ので、8i0.膜16のレーザ・ビ
ーム走査方向に対向する縁部上に単結晶Si層の欠除部
を生じるととがな(,8i0.、@16上の全域にわた
って結晶方位のそろった良質なP−fi単結晶81層2
1が形成される。次いで通常の素子形成方法を用いて第
2図の)に示すように、Sin、膜16上のP−型単結
晶84層21の表面にゲート酸化膜22、ゲート電極2
3、N型ソース−ドレイ/領域24を有するNチャネル
MO8)ランンスタ25を形成し、次いで#E2図(i
)に示すようにNチャネルM08トランジスタ25上を
フォト・レジスト族26で覆って、通常の方法により単
結晶Si層21及び単結晶84基板11凸部領域15の
選択エツチングを行って分離#127を形成し、第2図
0)に示すようにP−型単結晶Si層21.ゲート酸化
111[22、ゲート電11i23、N型ソース・ドレ
イン領域24からなるNチャネルMoaトtンジスタ2
5かSin、j1115を介して単結晶8盪基1[11
上に島状に複数個分離配設された80ISll造の半導
体素子を形成する。そして図示しないがこれら半導体素
子か所望の配線により接続されて80I8構造の半導体
装置が提供さnる・なお上記実施例に於ては半導体素子
と本結晶84基板との間に介在せしめる絶縁膜に熱酸化
にょる8 i 0.膜を用いたが、皺840□膜はOV
D法により形成しても良く、父上配に限らす0VD−8
4,N4膜、0VD−アルミナ(A’*Qa)膜勢でも
さしつかえない。
又多結晶8鳳層を単結晶化する際には電子ビーム勢レー
ザービーム以外のエネルギー線を用いても良い。
爽に又本発明の方法で二層以上の多層に半導体素子が絶
縁Sを介して積層される構造の80I 8型牛導体装*
を形成することも可能で、この場合単結晶81層上に凸
部領域を堆積形成して後、上記実施例に準じて工程を進
める。
以上説明したように本発明によれば、半導体基板上に島
状に設けられた絶縁膜上に、面方位が一定し結晶性の★
れた単結晶シリコン層を均一に形
【図面の簡単な説明】
第111!!J(a)乃至Φ)は従来の絶縁層上への単
結晶シIIコンー薮濤嘴ル(i)T沿賑面1i/+  
舘Q &/l /+I TL冨/ilは本発明の方法に
於ける一実施例の工程断面図である。 図に於て、11は単結晶シリコン基板、12′は窒化シ
リコン膜、12は窒化シリコン・ノくターン、13及び
26はフォト・レジスト・ノ(ターン、14は凹部領域
、15は凸部領域、16は二酸化シリコン膜、16′は
薄い二酸化シリコン膜、17は丸味を持りた角部、18
はP−型多結晶シリコン層、19は0W−Arv−ザ・
ビーム、20はレーザ・ビーム走査方向、21はP−朦
単結晶シリコン層、22はゲート酸化膜、2゛3はゲー
ト電極、24はN型ソース・ドレイン領域、25はMO
Sトランジスタ、27は分離溝を示す。 晃 1 図 第 2 図 % 2(21 算 2 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 下層単結晶シリコン基体上に、絶縁族を介して島状に単
    結晶シリコン層が積層され、該単結晶シリコン層に半導
    体素子が形成される80I8(8iHconOn In
    sulating 8ubstrate)構造の半導体
    装置の製造方法に於て、前記単結晶シリコン層を形成す
    るに際して、単結晶シリコン基体面に凹部領域凸部領域
    を形成し、該単結晶シリコン基体面の凹部領域上に、上
    面が前記凸部領域上面より低い絶縁膜を選択的に形成し
    、該単結晶シリコン基体面にその凸部領域及び前記絶縁
    膜上を橿う多結晶シリコン層を形成し、該多結晶シリコ
    ン層をエネルギー線で走査溶融し、該多結晶シリコン層
    を単結晶シリコン基体の凸部領域上η)ら絶縁繰上に向
    って単結晶化する工程を有することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
JP56101879A 1981-06-30 1981-06-30 半導体装置の製造方法 Granted JPS583272A (ja)

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JPH0152908B2 JPH0152908B2 (ja) 1989-11-10

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6284509A (ja) * 1985-10-08 1987-04-18 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6284509A (ja) * 1985-10-08 1987-04-18 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法

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